Annemizden Bize Miras Mikro Enerji Santralleri: MİTOKONDRİLER - Bilimler Işığında Yaratılış
Yazar

Prof. Dr. Fatih SATIL

Balıkesir Üniversitesi Biyoloji / Botanik Anabilim Dalı Balıkesir

Annemizden Bize Miras Mikro Enerji Santralleri: MİTOKONDRİLER

Annemizden Bize Miras Mikro Enerji Santralleri: MİTOKONDRİLER

Annemizden Bize Miras Mikro Enerji Santralleri: MİTOKONDRİLER

Enerji, her alanda insan için vazgeçilmez bir ihtiyaçtır. Oturduğumuz yerden kalkıp yürümemiz, ayakta durmamız, gözlerinizi açıp kapamamız, nefes almamız, kısacası hayatta kalmak için enerjiye ihtiyacımız vardır. Peki vücudumuz için gerekli olan bu enerji nerede ve nasıl üretilmektedir. Fabrikalar için gerekli enerji ihtiyacı nasıl enerji santralleri tarafından sağlanıyorsa, vücudumuzun bu enerjisi de hücre içindeki mikro enerji santralleri olan “mitokondri” isimli organellerde üretilir. 

Mitokondriler Enerji Üretmekle Vazifelidirler 

Mirokondri organelinin hücredeki en önemli vazifesi Adenozin Trifosfat (ATP) şeklinde enerji üretmektir. Hücrelere yerleştirilen hayat kanunları gereği mitokondri olmaksızın hücreler, yapmaları gereken işlerin hiçbirini gerçekleştiremezler: Mesela mitokondrisiz kas hücreleri hareket edemez, karaciğer hücreleri kanı temizleyemez, beyin hücreleri de emir veremezler…

Mitokondri denilen bu santrallerdeki enerji üretimi esnasında son derece karmaşık kimyasal olaylar meydana gelir. Bu santrallerde, besinlerden elde edilen kimyasal enerjiler, hücrenin kullanabileceği enerji paketlerine dönüştürülür. Bu paketlere ATP adı verilir. İşte hücre içinde hayatı sağlayan bütün olaylar, mitokondrilerde üretilen bu kullanıma hazır enerji paketleri sayesinde gerçekleşir. Bu kimyasal mucizeler, milimetrenin 100’de biri kadar olan hücrenin içinde, yani hayal gücünün alamayacağı küçüklükte bir yerde meydana gelmektedir.

Mitokondriler neredeyse tüm ökaryotik hücrelerin sitoplazmasına yerleştirilmiş hücre organellerinden birisidir. Prokaryot hücrelerde, memeli hayvanların ve insanların alyuvarlarında bulunmaz. Bununla birlikte son yapılan çalışmalarda bazı ökaryot organizmalarda da mitokondrilerin olmadığı görülmüştür (van der Giezen 2011, Karnkowska 2016).

Mitokondrilerin büyüklüğü 0.5-1.0 mikron arasında değişir. Şekilleri ise ovalden çubuğa kadar değişkenlik göstermektedir. Sayıları hücrenin enerji ihtiyacına göre değişir. 

Mitokondrilerin İktisat ve İhtiyaç Prensibi ile İlişkisi

Mitokondrilerde enerjiden söz etmişken kâinatın her yerine yerleştirilmiş olan iki önemli prensipten bahsetmeden de geçmek olmaz: “Maksimum İktisat Prensibi” ve “İhtiyaca Cevap Prensibi”. Allah’ın yarattığı hiçbir şeyde en küçük bir israf göremeyiz. Her varlığa ihtiyacına göre uygun organlar veren; bir tek hücreyi bile gereksiz ve başıboş yaratmayan Rabbimiz, her hücrenin içine onun ihtiyacı olan enerjiyi temin edecek kadar mitokondri yerleştirmiştir. Bir hücrede mitokondri sayısı 100 ila 1000 arasında değişebilir. Bununla birlikte, fazla enerji kullanan organın hücrelerine çok sayıda, daha az enerji gereken hücrelere ise daha az sayıda mitokondri yerleştirilmiştir. Eğer her hücrede sadece bir tane mitokondri olsaydı, bırakın hareket etmeyi hiç kımıldamadan yatsak bile vücuttaki hayati faaliyetlerin gerçekleşmesi için gerekli enerjiyi bile sağlayamazdık.

Mitokondriye Sahip Olmayan Canlılarda Enerji Nasıl Üretilir?

Bakteri hücresinde mitokondri bulunmamasına rağmen enerji (ATP) üretimi yapılabilmektedir. Benzer şekilde bazı bakterilerde kloroplast bulunmamasına rağmen, fotosentez olayı gerçekleşmektedir. Tüm bakterilerde, oksidatif fosforilasyonun gerçekleştiği (mitokondri olmadığı için) bir hücre zarı vardır. Bu bölgede ETS elemanları ile ATP üretimi gerçekleştirilir.

Peki ökaryot organizmalarda mitokondrisiz enerji üretimi mümkün müdür?

Enerji üretimini optimize etmek için oksijen kullanan ökaryotlar, mitokondrileri alınırsa hayatta kalamazlar. Ancak, amitokondriat ökaryotlar adı verilen mitokondriye sahip olmayan ökaryotlar hayatlarını devam ettirebiliyorlar. Aerobik solunumu tamamlamak için mitokondrileri bulunmayan tüm amitokondriat ökaryotlar anaerobiktir. Örneğin bağırsak paraziti Giardia lamblia anaerobiktir ve mitokondrisi yoktur. Bununla birlikte; Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum ve Entamoeba histolytica gibi organizmalar da mitokondrisizdir.

Son yapılan çalışmalarda, Hampl ve ekibi (Karnkowska 2016) mitokondriye sahip olmayan bir organizma daha keşfettiler. Monocercomonoides cinsine ait olan bu türün gen dizisini çıkaran ve analiz eden ekip mitokondrilerde işlev gören ya da mitokondri kaynaklı hiçbir proteine rastlamadılar. Enerji üreten organelleri olmadan bu tür nasıl hayatta kalabildiği bilim adamlarını da düşündürmüş. Araştırmacılara göre; bu organizmada, hücre içinde çekirdeğin dışında kalan sitozoldeki sülfür mobilizasyon sistemi ile enerji üretilebilmektedir. Bu sistem mitokondrisiz bakterilerdekine benzer bir sistemdir ve mitokondrinin işlevleri bu organizmada bu sisteme gördürülmektedir.

Bu yeni keşif, ökaryotlarda mitokondrilerinin kökenini “endosimbiyoz hipotezi”i ya da “evrimsel süreç”le açıklamaya çalışanları ters köşe yapmışa benziyor. Bakalım buna nasıl bir gerekçe bulacaklar bekleyip göreceğiz.

Bu keşife Yaratılış penceresinden bakacak olursak; yüce Rabbimiz bazı canlıları mitokondrisiz yaratmakla bize diyor ki; “Ey akıl sahipleri! Gerçek iş yapan benim, ben istersem mitokondri olmadan da enerji üretme işini ve kloroplast olmadan da fotosentezi basit bir zar kıvrımına yaptırırım. Sebeplere takılmayın, arada bir başınızı kaldırıp perde arkasını görün ve beni tanıyın” mesajını vermektedir.

Mitokondriyal DNA (mtDNA)

Mitokondriyal DNA (mtDNA), hücrelerimizin çekirdeği haricinde, mitokondri organelinde bulunan bağımsız DNA parçasına verilen isimdir. Yani ana genetik materyalimiz olan çekirdek DNA’sından bağımsız bir DNA’dır.

Mitokondrilerimizin Hepsini Annemizden Alırız.

Bildiğiniz gibi, biyolojik yapımıza ait tüm genetik bilgimizin yarısını annemizden diğer yarısını da babamızdan alırız. Ancak bunun bir istisnası vardır. Mitokondrilerimizin hepsini annemizden alırız. Çok hücrelilerin çoğunda (Kabuklu midyeler, tavuklarda ve Drosophila simulans hariç), birçok hikmete binaen mtDNA yalnızca anneden gelmektedir. Bunun birkaç sebebi vardır:

  • Mitokondriler spermlerin yumurtaya ulaşmasını temin eden kuyruk bölgesine yerleştirilmiştir. Döllenme anında kuyruk kısmı yumurtanın içine girmeyip dışarıda kaldığı için yumurta içine babadan mitokondri girmez. 
  • Spermde 100-1000 arası mtDNA bulunurken, yumurtada 100.000-1.000.000 arası mtDNA bulunur. 
  • Döllenme sırasında meydana gelen biyokimyasal tepkimeler, sperm mtDNA’sının çok büyük bir kısmının yumurtaya geçmesine engel olur. 
  • Yumurta döllendikten sonra sperm ve mtDNA yumurta tarafından “yabancı madde” olarak algılanarak yok edilir. 

Dolayısıyla da yeni yavrunun mitokondrilerinin neredeyse hepsi annesinden gelmiş olur.

Babadan Gelen Mitokondri Yok Edilmezse Ne Olur? 

Araştırmacılar, spermdeki mitokondri DNA’sını parçalama görevi gören enzimi (CPS-6) işlemez hale getirerek incelemişlerdir. Araştırma sonucunda, babadan aktarılan mitokondri parçalanmadan hücre içinde varlığını sürdürmesi durumunda döllenmiş yumurtanın ölüm oranının 5 ile 23 kat arasında arttığını gözlemlemişlerdir. Yani mevcut bilgilerimize göre babanın mitokondrisinin yok edilmesi döllenmiş yumurtanın yaşamda kalması için faydalı gibi görünüyor. Ancak yumurtada artan ölüm oranının nedeni ise halen tam olarak anlaşılmış değil.

Evladının varlığı için kendi varlığından feragat ederek dünyanın en kutsi vazifesini yerine getiren, varlıklarıyla hayatımıza anlam katan, enerjimizin ana kaynağı baş tacı annelerimizin anneler gününü kutlar sağlık, esenlik ve mutluluklar dilerim.

Kaynaklar

Karnkowska A, Vacek V, Zubáčová Z, Treitli SC, Petrželková R, Eme L, Novák L, Žárský V, Barlow LD, Herman EK, Soukal P, Hroudová M, Doležal P, Stairs CW, Roger AJ, Eliáš M, Dacks JB, Vlček Č, Hampl V. A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle. Curr Biol. 23;26(10): 1274-84, 2016.

Satıl, F. Annemizden Aldığımız Hediye / Enerji Kaynağımız Mitokondri. Zafer Dergisi, 509. Sayı, 2019.

Soroglu CV, Berkay EG, Vural B. Mitochondrial DNA, maternal inheritance and human. Sağlık Bilimlerinde İleri Araştırmalar Dergisi, 4(2): 65-74, 2021.

van der Giezen M. Mitochondria and the Rise of Eukaryotes, BioScience, 61(8): 594–601, 2011.

Zhou, Q vd. Mitochondrial endonuclease G mediates breakdown of paternal mitochondria upon fertilization. Science, 353(6297): 394-399, 2016.

https://www.microbiologybook.org/Turkish-bact/bactchapter1turk.htm, Bakteriyoloji – Birinci Bölüm (Bakteri Hücresi). Çeviren: Prof. Dr. Mustafa Demirci (İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Tıp Fakültesi). Erişim tarihi: 07.05.2022.

Yorum Yapabilirsiniz.

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.