Prokaryot ve Ökaryot Hücre Arasındaki Fark Nedir?

Prokaryot ve ökaryot hücrelerin temel tanımları

Prokaryot hücre, zarla çevrili çekirdeği ve zarla çevrili organelleri bulunmayan, genellikle tek hücreli canlıların hücre tipidir. Ökaryot hücre ise DNA’sını barındıran zarla çevrili bir çekirdeğe ve farklı görevler üstlenen çeşitli zarla çevrili bölmelere sahip hücredir. Her iki hücre tipinde de hücre zarı, sitoplazma, DNA ve protein üretiminden sorumlu ribozomlar bulunur; ancak bu ortak yapılar, hücrelerin iç düzeninin aynı olduğu anlamına gelmez.

Prokaryot hücrelerde hücrenin temel yaşamsal işleri daha küçük ve daha sade bir yapı içinde yürütülür. Örneğin bir bakteri hücresinde kalıtsal madde, sitoplazmanın ortasına yakın nükleoit adı verilen bölgede bulunur; protein üretimi ribozomlarda gerçekleşir ve hücre zarı çevreyle madde alışverişini düzenler. Hücre duvarı da birçok prokaryotta hücreye şekil ve koruma sağlar. Bu nedenle prokaryot bir hücreyi, çekirdeği olmayan sade bir hücresel düzen olarak düşünebiliriz.

Ökaryot hücrelerde ise görevler farklı bölmelere dağıtılır. Örneğin bir bitki hücresinde DNA çekirdekte bulunurken fotosentez kloroplastlarda, enerji üretimiyle ilişkili süreçler mitokondrilerde yürütülür. Bir hayvan hücresinde de çekirdek, mitokondri, endoplazmik retikulum ve Golgi aygıtı gibi yapılar farklı görevler üstlenir. Böylece ökaryot hücre, prokaryot hücreye göre daha bölümlenmiş ve karmaşık bir iç düzene sahip olur.

Çekirdek ve DNA’nın hücre içindeki konumu

Prokaryot ve ökaryot hücreleri ayırt etmede en belirgin ölçüt, DNA’nın nerede bulunduğudur. Prokaryotlarda çekirdek zarı bulunmadığı için DNA, hücrenin ortasına yakın nükleoit adı verilen bölgede yer alır. Nükleoit, çekirdek değildir; DNA’nın yoğunlaştığı, fakat çevresinde onu sitoplazmadan ayıran bir zar bulunmayan hücre bölgesidir. Prokaryotların çoğunda temel kalıtsal madde tek, halkasal bir kromozom hâlindedir. Bazı prokaryotlarda kromozomdan ayrı küçük DNA parçaları olan plazmitler de bulunabilir.

Ökaryotlarda DNA, çift zarlı çekirdek zarfıyla çevrili çekirdeğin içinde bulunur. Çekirdek, kalıtsal bilginin korunmasına ve hücrenin faaliyetlerinin düzenlenmesine yardımcı olan özel bir bölmedir. DNA, çekirdek içinde kromatin ve kromozomların yapısına katılır. Çekirdeğin zarlı olması, DNA’nın bulunduğu alanı sitoplazmanın geri kalanından ayırır; böylece genetik madde ile hücrenin diğer kısımları arasındaki işlemler daha düzenli biçimde yürütülür.

Örneğin çekirdeği olmayan bir bakteri hücresinde DNA’yı ararken hücrenin merkezindeki nükleoit bölge düşünülmelidir. Buna karşılık bitki veya hayvan hücresinin şemasında DNA’nın bulunduğu yapı çekirdektir. Bir hücre çiziminde belirgin bir çekirdek zarı görülüyorsa bu, hücrenin ökaryot olduğuna işaret eder; çekirdek yoksa yalnızca DNA’nın bulunması hücreyi ökaryot yapmaz, çünkü DNA her iki hücre tipinde de vardır.

Zarla çevrili organeller ve hücre içi iş bölümü

Zarla çevrili organeller, hücre içinde belirli görevleri yapan ve çevresinde bir zar bulunan bölmelerdir. Ökaryot hücrelerin ayırt edici özelliklerinden biri, bu organellerin birden fazla bulunmasıdır. Çekirdek DNA’yı barındırır; mitokondri enerjiyle ilişkili hücresel solunumu yürütür; endoplazmik retikulum bazı proteinlerin işlenmesine ve lipitlerin sentezine katkı sağlar; Golgi aygıtı ise bazı maddeleri sınıflandırır, işaretler ve paketler. Bu görev dağılımı, hücre içindeki işlemlerin aynı alanda birbirine karışmadan yürütülmesine yardımcı olur.

Prokaryotlarda çekirdek, mitokondri, endoplazmik retikulum ve Golgi aygıtı gibi zarla çevrili organeller bulunmaz. Bu, prokaryotlarda yaşamsal olayların gerçekleşmediği anlamına gelmez. Protein üretimi ribozomlarda, madde alışverişi hücre zarında ve kalıtsal bilginin yönetimi nükleoit bölgedeki DNA ile ilişkilidir. Ancak bu görevler, ökaryotlardaki gibi ayrı zarlarla çevrili bölmelere dağıtılmamıştır.

Hücre içi iş bölümünün nasıl avantaj sağladığı bir ökaryot hücre üzerinden görülebilir. Bir protein üretildikten sonra endoplazmik retikulum ve Golgi aygıtı gibi yapılar bu proteinin işlenmesi, düzenlenmesi ve taşınmasıyla ilgilenebilir. Mitokondriler ise enerji gereksinimi yüksek hücrelerde enerji üretimiyle bağlantılı görevler üstlenir. Bu organellerin her biri farklı bir çalışma alanı oluşturduğu için ökaryot hücre, büyüklüğü ve görev çeşitliliği arttığında iç düzenini koruyabilir.

Mitokondrilerin ve diğer yapıların evrimsel kökeni ayrı bir konudur; burada önemli olan, mitokondrinin ökaryot hücrelerde bulunan zarla çevrili bir organel olmasıdır.

Hücre zarı, hücre duvarı ve ribozom gibi ortak ve ayırt edici yapılar

Hücre zarı, sitoplazma, DNA ve ribozom hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde bulunan ortak yapılardır. Hücre zarı, hücrenin iç kısmını çevresinden ayırır ve madde alışverişinin düzenlenmesine katkı sağlar. Sitoplazma, hücre içindeki yapıların bulunduğu jel kıvamlı bölgedir. Ribozomlar ise protein sentezini gerçekleştirir. Bu nedenle yalnızca hücre zarı veya ribozomun bulunup bulunmadığına bakarak bir hücrenin prokaryot ya da ökaryot olduğu söylenemez.

Hücre duvarı ise iki hücre tipinde aynı biçimde değerlendirilmemelidir. Prokaryotların çoğunda hücre zarının dışında bulunan hücre duvarı, hücreyi korur, şekil ve dayanıklılık sağlar; ayrıca hücrenin fazla su alarak parçalanmasını önlemeye yardımcı olur. Bakteri hücre duvarında peptidoglikan bulunurken arke hücre duvarında peptidoglikan bulunmaz; farklı polisakkaritler, glikoproteinler veya protein temelli yapılar bulunabilir. Bitki hücre duvarının temel maddesi selüloz, mantar hücre duvarının temel bileşenlerinden biri ise kitindir. Böceklerde hücre duvarı bulunmaz; kitin onların dış iskeletinde yer alır. Bu yüzden hücre duvarı görülmesi tek başına prokaryotluk göstergesi değildir; duvarın yapısı ve hücrenin diğer özellikleri birlikte incelenmelidir.

Hücre büyüklüğü, yapısal karmaşıklık ve organizasyon düzeyi

Prokaryot hücreler genel olarak ökaryot hücrelerden daha küçüktür. Kaynaklarda prokaryot hücreler için yaklaşık 0,1-5,0 mikrometre, ökaryot hücreler için ise yaklaşık 10-100 mikrometre çap aralıkları verilir. Küçük bir hücrede hücre içine giren iyonlar ve organik moleküller daha kısa mesafelerde yayılabilir; hücre içinde oluşan atıklar da dışarıya daha hızlı taşınabilir. Bu nedenle sade yapılı prokaryot hücrelerde küçük boyut, maddelerin hücre içinde hızlı dağılmasına yardımcı olur.

Hücre büyüdükçe hacim, yüzey alanına göre daha hızlı artar. Bunun sonucunda hücre zarının, artan hücre hacminin ihtiyaç duyduğu madde alışverişini karşılaması zorlaşabilir. Hücreler bu sorunu bölünerek küçülerek veya madde taşınmasını ve belirli görevleri kolaylaştıran özel organeller geliştirerek aşabilir. Ökaryot hücrelerde zarla çevrili organellerin bulunması, büyük ve karmaşık hücre içinde görevlerin bölümlere ayrılmasını sağlar.

Organizasyon düzeyinde prokaryot canlılar çoğunlukla tek hücrelidir; tek hücre, canlının bütün yaşamsal işlerini kendi içinde yürütür. Ökaryot canlılar tek hücreli olabildiği gibi çok hücreli de olabilir. Çok hücreli ökaryotlarda hücreler farklılaşarak dokuları, dokular organları ve organlar sistemleri oluşturabilir. Örneğin bir hayvanın kas hücreleri ile sinir hücreleri aynı tür hücre değildir; farklı görevleri yerine getirirler. Bu nedenle ökaryotlarda hücre içi iş bölümünün yanı sıra hücreler arasında da görev paylaşımı görülebilir.

Prokaryot ve ökaryot hücrelere örnekler

Bakteriler ve arkeler prokaryot hücre yapısına sahip canlı gruplarıdır. Bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve birçok tek hücreli canlı ise ökaryot hücrelerden oluşur. Bir canlıyı sınıflandırırken yalnızca adını değil, çekirdek ve zarla çevrili organel gibi hücresel özelliklerini de incelemek gerekir.