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.
Fotosentez, bitkiler ve diğer canlılar tarafından, ışık enerjisini organizmaların yaşamsal eylemlerine enerji sağlamak için daha sonra serbest bırakılabilecek kimyasal enerjiye dönüştürmek için kullanılan bir işlemdir. Bu kimyasal enerji, karbondioksit ve sudan sentezlenen şekerler gibi karbonhidrat moleküllerinde depolanır.
Hücre bir canlının yapısal ve işlevsel özellikler gösterebilen en küçük birimidir. Hücre kelimesi, ; Latince küçük odacık anlamına gelen "cellula" kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir. Hücrenin içerisinde "Solunum, Boşaltım, Beslenme, Sindirim" gibi yaşamsal faaliyetler gerçekleşir.
Mitokondri, hücre organellerinden biridir. Yunanca mitos (iplik) ve khondrion (tane) sözcüklerinden türetilmiştir. Boyları 0,2-5 mikron arasında değişir. Şekilleri ise ovalden çubuğa kadar değişkenlik göstermektedir. Bazı hücreler tek bir büyük mitokondri içerebilse de mitokondriler hücrelerde çoğunlukla fazla sayılardadır. Sayıları hücrenin enerji ihtiyacına göre değişir. Özellikle kas ve sinir hücreleri gibi enerji ihtiyacı fazla olan hücrelerde çok sayıda mitokondri bulunur. Bir karaciğer hücresinde sayıları 2500 civarına ulaşabilir.
- Bölünüp çoğalma özelliğine sahiptirler.
- Solunum sırasında monomer organik besinler, inorganik besinlere dönüşürler.
- Görevi: Oksijenli solunum ile ATP sentezini gerçekleştirmek
- Mitokondriler, oksijenli solunum yapan ökaryotik hücrelerde bulunur. Prokaryotik hücrelerde ve memelilerin alyuvarlarında bulunmaz.
- Mitokondri hücrede enerji üreten organeldir.
- Mitokondrilerin büyüklük ve şekilleri bakterilerinkiyle benzerlik gösterir.
- Kendilerine ait ribozom, DNA ve RNA ları vardır. Mitokondriyal DNA bakterilerde olduğu gibi daireseldir ve 16,569 baz çiftinden oluşur. Mitokondri ribozomları yaklaşık olarak bakteri ribozomlarının büyüklüğündedir. Tüm bunlar Endosimbiyoz Kuramını desteklemektedir. Endosimbiyoz Kuramına göre mitokondri bir aerob prokaryotun ökaryotik hücre içine girerek simbiyotik olarak yaşayamaya başlaması sonucu gelişmiş bir organeldir.
- Mitokondriler kloroplastlar gibi çift zara sahip organellerdir.
Pigment ya da boyar madde, suda tamamen veya hemen hemen çözünmeyen renkli bir malzemedir. Bunun tersine, boyalar genelde, en azından kullanımlarının bir aşamasında çözünürdür. Boyalar genellikle organik bileşik pigmentler ise genellikle inorganik bileşikdir. Tarih öncesi ve tarihi değeri olan pigmentler arasında koyu sarı, odun kömürü ve lapis lazuli bulunur. Sanayide olduğu kadar sanatta da kalıcılık ve istikrar istenen özelliklerdir. Kalıcı olmayan pigmentler kaçak olarak adlandırılır. Kaçak pigmentler zamanla veya ışığa maruz kaldıkça solarken bazıları sonunda kararır. Pigmentler boya, mürekkep, plastik, kumaş, kozmetik, gıda ve diğer malzemeleri renklendirmede kullanılır. İmalat ve görsel sanatlarda kullanılan çoğu pigment kuru renklendiricidir ve genellikle ince bir toz hâlinde öğütülür. Boyada kullanım için bu toz, pigmenti askıya alan görece nötr veya renksiz bir malzeme olan bağlayıcıya eklenir ve boyaya yapışkanlık verir. Genellikle aracında çözünmez olan bir pigment ile kendisi bir sıvı olan veya aracında çözünen boya arasında bir ayrım yapılır. Renklendirici, ilgili araca bağlı olarak bir pigment veya bir boya görevi görebilir. Bazı durumlarda pigment, bir metalik tuzla çözülebilir bir boyanın çökeltmesi ile boyadan üretilebilir. Oluşan pigmente göl pigmenti denir. Biyolojik pigment terimi, çözünürlüklerinden bağımsız olarak tüm renkli maddeler için kullanılır.
Protein biyosentezi, hücrenin protein sentezlenmesi için gereken bir biyokimyasal süreçtir. Bu terim bazen sadece protein translasyonu anlamında kullanılsa da transkripsiyon ile başlayıp translasyonla biten çok aşamalı bir süreçtir. Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozom yapısı ve yardımcı proteinler bakımından farklılık göstermesine karşın, temel mekanizma korunmuştur.
Plastitler, deniz yosunu, bitki ve kimi protist hücrelerinde bulunan, çeşitli görevleri olan çift zarlı temel organeldir. 1,5 milyar yıl önce endosimbiyoz ile ökaryot hücrelerine aktarılmış siyanobakteriler olarak değerlendirilir. Genç hücrelerde renksiz olan plastitler (lökoplast), hücre ile birlikte gelişerek, hücrenin görevine uygun biçim ve renk kazanır. Bulundurdukları pigment ve görevlerine göre birbirine dönüşebilen üç çeşit plastit vardır:
Klorofil, çeşitli dalga boylarındaki ışıkları emerek bitkide fotosentez (özümleme) olayının meydana gelmesine sebep olan, yeşil renkli bir biyolojik pigment.
'Adenozin trifosfat, hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. İngilizce Adenosine Triphosphateden ATP olarak kısaltılır. En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu sırasında oluşur. ATP bunun yanı sıra RNA sentezinde gereken dört monomerden biridir. Ayrıca ATP, hücre içi sinyal iletiminde protein kinaz reaksiyonu için gereken fosfatın kaynağıdır. 3 tane fosfattan oluşur.
Ökaryotlar, hücrelerinde bir çekirdek ve –genellikle– organeller içeren bir canlılar grubu olup, bilimsel sınıflandırmada arkeler ve bakterilerle beraber tüm canlıları kapsayan üç ana gruptan biridir.
Su yosunları ya da algler, sucul fotosentetik ökaryotları tanımlamak için kullanılan ve birbirleriyle akraba olmayan çeşitli grupları içine alan resmî olmayan bir terimdir. Grup, Chlorella gibi tek hücreli mikroalglerden, kelp gibi çok hücreli ve makroskopik kahverengi alglere kadar çeşitli farklı şubeden canlıyı kapsar. Mavi-yeşil algler olarak da adlandırılan siyanobakteriler gibi prokaryotlar, genellikle alg olarak nitelendirilmezler. Ayrıca yosun tanımı çoğunlukla su yosunları için kullanılsa da; yosunlar, kara yosunları ve su yosunlarını kapsayan genel bir terimdir.
Karanlık evre reaksiyonları, fotosentezde ışığa ihtiyaç duymadığı halde ışıklı devre reaksiyonlarının ürünlerine ihtiyaç duyan kimyasal reaksiyonlardır.
Fotofosforilasyon Yaşayan canlılar sadece iki kaynaktan enerji elde edebilirler: güneş ışığı ve redoks tepkimeleri. Bütün canlılar yaşamları için gerekli değişmez ürün ATP'yi üretirler. Fosforilasyonda yüksek enerjili elektron vericisi ve düşük enerjili elektron alıcısı oluşturmak için ışık enerjisi kullanılır. Elektronlar spontan olarak vericiden alıcıya doğru elektron taşıma zinciriyle hareket ederler.
C4 karbon tutulumu mekanizması veya C4 bitkileri kara bitkilerinin fotosentezinde karbondioksiti bağlayan ve şeker oluşturan C3 karbon tutulumu mekanizması ve CAM bitkileri mekanizmaları gibi işleyen biyokimyasal mekanizmalardan biridir.
Fotorespirasyon ya da fotosolunum (Oksidatif fotosentetik karbon döngüsü veya C2 fotosentez olarak da bilinir) RuBP' nin RuBisCO enzimi tarafından oksitlendiği (oksijen ekleme-oksijenasyon) bir bitki metabolizması süreci. Bu süreçte fotosentez tarafından üretilen enerjinin bir kısmını israf edilir. Aslında arzu edilen reaksiyon, Calvin-Benson döngüsünün kilit bir basamağı olan RuBP'ye (karboksilasyon) karbon dioksit ilavesidir, ancak RuBisCO tarafından reaksiyonların yaklaşık %25'i bunun yerine RuBP'ye oksijen ekler (oksijenasyon) ve bu reaksiyonun sonucunda Calvin-Benson döngüsünde kullanılamayacak bir ürün (2-fosfoglikolat) oluşturur. Bu işlem, C3 bitkilerde fotosentez verimliliği azaltır. Fotorespirasyon, kloroplastlar, yaprak peroksizomları ve mitokondriler arasında metabolit alışverişinde bulunan karmaşık bir enzim reaksiyonları ağı içerir.
Dışbeslenen, dışbeslek, ardıbeslek ya da heterotrof canlılar; besinlerini kendi kendilerine sentezleyemeyen canlılardır. Yaşamlarını sürdürmek için gerekli enerjiyi bu sebeple diğer dışbeslenen ya da kendibeslek canlılardan alması gerekir. Heterotrof terimi mikrobiyoloji alanında ilk kez 1946 yılında, mikroorganizmaların beslenme tiplerine göre sınıflamasında kullanılmıştır. Bugün ise terim besin zincirinin tanımlanmasında birçok alanda kullanılmaktadır.
Fotosentetik güneş pilleri, fotosentezi sağlayan klorofil pigmentlerinin organik güneş pillerine entegre edilmesiyle güneş ışığını elektrik enerjisine çeviren cihazlardır. Burada asıl amaç, fotosentetik pigmentlerin yüksek kuantum verimliliği ve soğurma yeteneklerinden yararlanarak düşük enerji gerektiren üretim teknikleriyle güneş pilleri üretmektir. Şimdiye kadar üretilen ilk örneklerde, yapısı klorofile benzeyen organik bileşiklerle üretilen organik güneş pilleri yaklaşık olarak %20 verimlilikle güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmeyi başarmışlarsa da, elde edilen verim bitkilerdeki çevrim verimliliğinden oldukça düşüktür. Öte yandan bu sistemler, bugünkü silikon temelli güneş pilleriyle rekabet etme şansına sahiplerdir. Silikon yapılı güneş pillerinin aşırı enerji gerektiren üretim işlemlerine ihtiyaç duymaları, fotosentetik güneş pillerine büyük avantaj sağlamaktadır.
ATP-sentaz, hücrenin kullanabileceği enerji formu olan adenozin trifosfat sentezini yapan enzimdir. Bulunduğu kısım ökaryot hücrelerin mitokondrisidir. İçinden geçen (+) hidrojen iyonları geçişi sırasında oluşan dönme hareketi ile ATP sentezlemektir. ATP sentaz enziminin çalışmasını engelleyen bir madde kloroplast ve mitokondri üzerinde etkili olur.
Stroma, kloroplastın içini dolduran renksiz ara maddedir. DNA, RNA, ribozom ve fotosentez enzimleri stromada bulunmaktadır. Bu nedenle, kloroplastlar kendi enzimlerini sentezleyebilir ve çekirdeğin kontrolünde çoğalabilirler.
Elysia chlorotica, küçük ila orta boy bir yeşil deniz salyangozu türüdür. Özsuyu emen deniz salyangozları olan Sacoglossa soyunun bir üyesidir. Bu grubun bazı üyeleri, kleptoplasti olarak bilinen bir olay olan fotosentez için yedikleri alglerdeki kloroplastları kullanır. Deniz algi Vaucheria litorea'nın kloroplastları ile hücre altı endosimbiyotik bir ilişki içinde yaşar. Fotosentez yapabilen bilinen tek hayvandır.
