Sitoloji

Sitoloji veya hücre biyolojisi, kökü Yunancadaki kytos, barındırıcı kelimesidir), hücrelerin fizyolojisini, yapısını, içerdiği organelleri, bulunduğu ortamla olan ilişkisini, yaşam döngüsünü, bölünmesini ve ölümünü inceleyen bir bilim dalıdır. Bu işlem hem moleküler hem de mikroskobik ölçüde gerçekleştirilir. Sitoloji araştırmaları, bakteriler ve protozoa gibi tek hücreli organizmalardan, insan gibi çok hücreli organizmalara kadar büyük bir alana yayılır.
Hücrelerin oluşumu ve görevleri hakkında bilgi edinmek, bütün biyolojik bilimlerin temelini oluşturur. Değişik hücre türleri arasındaki farklılık ve benzerlikleri ortaya çıkarmak, özellikle de moleküler biyolojinin yanı sıra kanser araştırmaları ve gelişim biyolojisi gibi biyomedikal alanlara çok büyük katkıda bulunur. Bir araştırmadan öğrenilen bilgiler, evrensel bazı teorileri ortaya çıkardığından, bir türün hücresinden edinilen bilgiler diğer türlere de uygulanılabilir hale gelir. Sitolojideki araştırmalar, özellikle genetik, biyokimya, moleküler biyoloji ve gelişim biyolojisine katkıda bulunur.
Tarihi
Hücreler ilk olarak 17. yüzyılda Avrupa'da bileşik mikroskobun icadıyla görüldü. 1665 yılında Robert Hooke, bir mantar parçasına baktıktan ve hücre benzeri bir yapıyı gözlemledikten sonra tüm canlı organizmaların yapı taşını "hücreler" olarak adlandırdı. Ancak bu hücreler ölüydü ve bir hücrenin gerçek genel bileşenlerine dair hiçbir gösterge vermedi. Birkaç yıl sonra, 1674'te Anton Van Leeuwenhoek, alglerin inceleyerek canlı hücreleri analiz eden ilk kişi oldu. Bütün bunlar, tüm canlıların hücrelerden oluştuğunu ve hücrelerin, organizmaların işlevsel ve yapısal birimi olduğunu belirten hücre teorisinden önce geldi. Birkaç yıl sonra Rudolf Virchow, hücre teorisine daha fazla katkıda bulundu ve tüm hücrelerin önceden var olan hücrelerin bölünmesinden geldiğini ekledi. Hücre teorisi yaygın olarak kabul edilmesine rağmen, geçerliliğini sorgulayan birçok çalışma vardır. Örneğin virüsler; zar, hücre organeli gibi canlı bir hücrenin ortak özelliklerinden ve kendi kendilerine üreme yeteneğinden yoksundur. Bilim insanları, virüslerin canlı olup olmadıklarına ve hücre teorisiyle uyuşup uyuşmadıklarına karar vermek için mücadele ettiler.
Süreçler
Proteinlerin taşınması
Proteinin her bir türü genellikle hücrenin belirli bir bölümüne gönderilir. Hücre biyolojisinin önemli bir parçası da hücre içindeki değişik bölgelere gönderilen veya hücre dışına salgılanan proteinlerin moleküler mekanizmasının incelenmesidir.
Proteinlerin pek çoğu sitoplazmadaki ribozomlarda sentezlenir. Bu süreç ayrıca protein biyosentezi veya basitçe protein translasyonu olarak bilinir. Bazı proteinler, zarlara dahil olacak proteinler gibi (zar proteinleri olarak bilinir), sentez sırasında endoplazmik retikuluma (ER) taşınırlar. Bu süreç, Golgi cisimciğine taşınma ve orada gerçekleşen birkaç işlemle devam eder. Zar proteinleri, Golgi'den hücre zarına, diğer hücre altı yapılara gidebilir veya hücreden dışarı salgılanabilir. Endoplazmik retikulum ve Golgi sırasıyla, "zar proteini sentez bölümü" ve "zar proteini işleme bölümü" olarak düşünülebilir. Proteinlerin bu bölümler boyunca yarı-durağan akışı vardır. ER ve Golgi'ye yerleşmiş olan proteinler, diğer proteinlerle birleşirler ancak kendi bölgelerinden ayrılmazlar. Diğer proteinler ER ve Golgi'den geçerek hücre zarına "akarlar". Motor proteinler, zar proteini içeren vezikülleri, akson terminalleri gibi hücrenin uzak parçalarına giden hücre iskeleti yolları boyunca taşır.
Sitoplazmada üretilen bazı proteinler kendilerini mitokondri veya çekirdeğe taşınmak için hedef göstermek gibi yapısal özelliklere sahiptir. Bazı mitokondrial proteinler, mitokondri içinde üretilir ve mitokondrial DNA tarafından kodlanır. Bitkilerde, kloroplast da bazı hücre proteinlerini üretir.
Hücre dışı ve hücre yüzeyindeki parçalanması hedeflenmiş proteinler, endositoz veziküllerine katılmaları üzerine hücre içi yapılara geri dönebilirler. Bu veziküllerden bazıları proteinlerin kendi amino asitlerine yıkıldığı yerde lizozomla kaynaşırlar. Bazı zar proteinlerinin yıkımı, daha hücre yüzeyindeyken sekretazlar tarafından bölündüğünde başlar. Sitoplazmada işlevini yerine getiren proteinler genelde proteazomlar tarafından yıkılır.
Diğer hücresel süreçler
Aktif taşıma ve Pasif taşıma - Moleküllerin hücre içine ve dışına hareketi
Otofaji - Hücrenin, kendi iç yapılarını veya mikrobiyal işgalcileri yeme işlemi
Adezyon - Doku ve hücreleri bir arada tutma
Hücre bölünmesi - yavru hücrelerin oluşumuyla sonuçlanan ve ökaryot hücrelerde gerçekleşen bir hücresel süreç; ayrı ayrı iki temel türü vardır: mitoz ve mayoz, eşeyli ve eşeysiz.
Hücre taşınması: Kemotaksi, Kasılım, sil ve kamçı
Hücre sinyalleşmesi - Dışarıdan gelen sinyaller tarafından hücre davranışlarının düzenlenmesi.
DNA tamiri ve Hücre ölümü
Metabolizma: Glikoliz, Hücresel solunum, Fotosentez
Transkripsiyon ve mRNA uçbirleşimi - gen ekspresyonu.
Kayda değer hücre biyologları
Anton van Leeuwenhoek
Günter Blobel
Marc Kirschner
Peter Agree
Keith R. Porter
Ira Mellman
Paul Nurse
H. Robert Horvitz
Christian de Duve
Edmund Beecher Wilson
Peter D. Mitchell
Michael Swann
George Emil Palade
Geoffrey M. Cooper