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.
Bakteri (İngilizce telaffuz: [bækˈtɪəriə] (
dinle); tekil isim: bacterium), tek hücreli mikroorganizma grubudur. Tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğunda olan bakterilerin çeşitli şekilleri vardır, kimi küresel, kimi spiral şekilli, kimi çubuksu, kimi virgül şeklinde olabilir. Yeryüzündeki her ortamda bakteriler mevcuttur. Toprakta, deniz suyunda, okyanusun derinliklerinde, yer kabuğunda, deride, hayvanların bağırsaklarında, asitli sıcak su kaynaklarında, radyoaktif atıklarda büyüyebilen tipleri vardır. Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, bir mililitre tatlı suda ise bir milyondur; toplu olarak dünyada beş nonilyon (5×1030) bakteri bulunmaktadır, bunlar dünyadaki biyokütlenin çoğunu oluşturur. Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım, atmosferden azot fiksasyonu gibi, bakterilere bağlıdır. Ancak bu bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır ve bakteri şubelerinin sadece yaklaşık yarısı laboratuvarda kültürlenebilen türlere sahiptir. Bakterilerin araştırıldığı bilim bakteriyolojidir, bu, mikrobiyolojinin bir dalıdır.
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.
Glikoprotein, şeker ve aminoasitlerden oluşmuş organik moleküller için kullanılan genel tanım. Canlı organizmalarda bulunan pek çok molekül glikoprotein yapısındadır. Ayrıca protein ve karbonhidratlar glikoproteinleri oluşturur.Endoplazmik Retikulum tarafından üretilse de son halini Golgi Aygıtı'nda alır. Canlı organizmalarda birçok fonksiyonu tamamlayabilirler. Ayrıca bazı hormonlar ve immun sisteminin bazı kısımları glikoproteinlere dahildir. Karbonhidratlar proteinlerle birleşerek glikoproteini oluştururlar. Oluşan bu bileşik hücre zarının yapısına katılır. Hücreye antijenlik özelliği kazandırır. Hücrelerin birbiri ile iletişimini ve hücrelerin birbirini tanımasını sağlar. Virüs, bakteri ve ilaçlar için reseptör olurlar. N bağlı glikoproteinlerde asparajin ve glutamin bulunurken O bağlı proteinlerde serin, tirozin ve treonin bulunur.Oligosakkarit kısmı proteine dolikol fosfat taşır.
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.
Hücre zarı ya da hücre membranı, hücrenin dış kısmında bulunan, molekülleri özelliklerine göre hücre içine alan veya dışarı bırakan seçici geçirgen katmandır. Hücre zarı dinamik ve esnek bir yapıya sahiptir.
Fosfolipitler dört bileşenden oluşurlar; bir veya iki yağ asit grubu, negatif yüklü bir fosfat grubu, bir alkol grubu ve de bunları birbirine bağlayan bir omurga. Gliserol omurgalı fosfolipitlere gliserofosfolipit veya fosfogliserit denir. Sfingozin omurgalı tek bir fosfolipit vardır: sfingomiyelin. Hücre zarlarının (membranlarının) ana bileşenleri fosfolipitler, kolesterol ve glikolipitlerdir.
Gram-negatif bakteriler Gram boyama prosedürü sırasında kristal viyole boyasını tutmayan bakterilerdir. Gram-pozitif bakteriler, alkolle yıkandıktan sonra mavi rengi tutmaya devam ederlerken, Gram-negatif bakteriler mavi rengi kaybederler. Gram boyama testinde kristal viyoleden sonra bir karşı boya eklenir. Bu boya Gram-negatif bakterileri kırmızı-pembe renge boyar. Bu test, hücre duvarlarının türüne göre çok farklı olan iki bakteri tipini ayırmakta son derece faydalıdır.
Fagositoz, bir fagositin solid partikülleri yakalayıp yutması ve sitoplazmasında oluşturduğu fagosom adı verilen boşluğa hapsederek eritme (sindirme) çabasıdır. Fagosite ettikleri başlıca solid partiküller canlı etkenler (mikroplar), ölü hücre ve doku artıkları, suda erimeyen mineraller ve metal tuzları, yabancı cisimler vb. oluşumlardır. Fagositler ve fagositoz olgusu ilk kez 1882 yılında İlya İlyiç Meçnikov tarafında bulundu. Bu buluşu ona Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü kazandırdı.
Gram pozitif bakteri, gram boyama prosedüründen geçtikten sonra mikroskop altında mavi-siyah veya mor renk alan bakterilerdir. Bu rengin sebebi Gram pozitif bakterilerin hücre duvarlarının kristal viyole/iyot karışımını tutmasıdır. Gram negatif bakterilerin aksine Gram pozitif bakterilerin hücre duvarlarının dışında "dış zar" bulunmaz. Peptidoglikan hücre duvarı daha kalın olan gram pozitiflerin boyaları tutma kuvvetleri fazladır.
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.
Virüs, sadece canlı hücreleri enfekte edebilen ve böylece replike olabilen mikroskobik enfeksiyon etkenleri. Virüsler; hayvanlardan ve bitkilerden, bakterilerin ve arkelerin de içinde bulunduğu mikroorganizmalara kadar her türlü canlı şekillerine bulaşabilirler.
Pilus, bakteri hücrelerinin yüzeyinde olan, bakteriyel birleşme (konjugasyon) için gerekli olan saç gibi bir yapıdır. Piluslar bakteriyi kendi türünden bir diğerine bağlayıp iki hücrenin sitoplazmaları arasında bir köprü oluştururlar. Bu sayede plazmidler bir hücreden öbürüne aktarılabilir. Edinilen bir plazmid bakteriye antibiyotik dayanıklılığı gibi yeni özellikler kazandırabilir.
Bakteriyofaj, bakterileri enfekte eden bir virüstür. Terim genelde kısaltılmış hali olan faj olarak kullanılır.
Kapsül, bakteri hücre duvarının dışında yer alan bir tabakanın ismidir. Genelde polisakkaritlerden oluşmakla beraber içinde başka tür malzeme de bulunabilir. Kapsül bakterinin fagositoz yapmasını engeller, ayrıca içinde bulunan su bakteriyi kurumaya karşı korur. Kapsüller fajları dışlarlar, ayrıca deterjanlar gibi çoğu hidrofobik maddenin bakteriye ulaşmasına engel olurlar.
Moleküler biyolojide transformasyon, bir hücrenin içine dışarıdan bir DNA parçasının girmesi ve hücrenin genomuyla bütünleşmesi sonucu hücrede gerçekleşen genetik değişikliğe denir. Hücre dışında bulunan serbest DNA parçaları ancak uygun haldeki bakteri, mantar, alg, maya ya da bitki hücrelerine girebilir. Doku kültüründeki ökaryotik hayvan hücrelerinde gerçekleşen transformasyona ise özel olarak transfeksiyon denir. Sıfat hali olarak, yani "transformasyona uğramış" anlamında, 'transforme' kelimesi kullanılır.
Bakteriler, basit canlılar olmalarına karşın özel birçok biyolojik özelliklerden sorumlu çok iyi gelişmiş hücre yapısına sahiptir. Bu özelliklerden birçoğu sadece bakterilere özeldir ve arkelerde veya ökaryot canlılarda bulunmamaktadır. Bakteriler; kendilerinden daha büyük canlılara kıyasla daha basit yapılara sahip oldukları ve deneysel olarak kolayca değişime uğratılabildikleri için, yapıları çok iyi anlaşılmış ve kendisinden daha gelişmiş canlılarda da bulunan birçok biyokimyasal özelliğin bakterilerde bulunduğu ortaya çıkmıştır.
Yeşil kükürt bakterileri, hareketsiz, anoksijenik, fotoototrofik bakterilerdir. Bu yüzden onlar filogenetik olarak farklı gruplandırılırlar.
Mycoplasma mobile, tatlı su balıklarının solungaçlarında nekroza neden olan parazitik bir bakteri türüdür. Parazitik veya komensal olabilen azaltılmış genom boyutlarına sahip bakterileri kapsayan Mollicutes sınıfına aittir. Gram pozitif bir bakteridir, ancak hücrelerinde peptidoglikan katmanı yoktur. M. mobile hücreleri, nesneler ile yüzeylere tutunmadan ve yüzey proteinlerinin konağın bağışıklık yanıtlarından kurtulmasına olanak sağlayan bir düzenek olan antijenik çeşitlilikten sorumlu yüzey proteinlerini de içeren membrana bağlanmış proteinlerle kaplıdır. M. mobile hayatta kalması; konak hücrelerini bağlayıp enfekte etmesine, konağın bağışıklık sisteminden kaçmak için kendi yüzey proteinlerini değiştirmesine ve besinler ile iyonları taşımasına izin veren yüzey proteinlerine bağlıdır.
Hücre zarfı, bir bakterinin iç hücre zarını ve hücre duvarını içerir. Gram-negatif bakterilerde bir dış zar da bulunur. Bu zarf, hücre duvarının bulunmadığı Mollicute'lerde mevcut değildir.
