GENEL BOTANİK Dr.İsmail DUTKUNER

GENEL BOTANİK

Botanik bitkiler alemi bilimidir. Hayvanlar alemi ile uğraşan Zooloji ve insanları konu alan

Antropoloji ile birlikte hayat bilimi yani Biyoloji’nin bir kısmını oluşturur.

Bitki, hayvan ve insan’dan oluşan canlılar, cansız dediğimiz maddelere karşı özel bir durum gösterirler.

Canlıları oluşturan maddeler ancak kendine özgü, yüksek bir düzen içerisinde bir araya geldiklerinde canlılık yani hayat ortaya çıkmaktadır.

Böyle bir düzen olmadığı takdirde, söz konusu maddeler basit ve ölü bileşikler halinde mevcutturlar. Hayatın kendisine özgü maddesel bir düzen içerisinde bulunuşunun bazı morfolojik ve dinamik sonuçları olmaktadır.

Canlılar morfolojik olarak çevrelerine karşı belirli bir biçimi olan bireyler halinde bulunmaktadırlar. Yani canlılar mutlaka belirli bir forma sahiptirler.

Dinamik sonuçlar ise; Metabolizma (Madde değişimi) Prodüktivite İrritabilite (Uyartılabilirlik)

olarak ifade edilebilir.

Metabolizma (Madde değişimi) Dışarıdan gerekli materyal alınır ve canlı yapıya (Assimilasyon,

Anabolizma) katılırken işe yaramayan artıkların cansız aleme dönmesi (Dissimilasyon, Katabolizma) olarak ifade edilebilir.

Prodüktivite Büyüme ve üreme olarak karşımıza çıkar. Büyüme için bünyeye katılan maddelerin tüketilenlerden fazla

olması gerekir. Üreme ve çoğalmada ise ana karakteristik özellikler

bakımından kendisinden oluştukları varlıklara uygunluk gösteren yeni generation oluşumu (autoreduplication, kalıtım) söz konusudur.

İrritabilite İç ve dış yaşam koşullarında beliren bir değişmeye karşı

reaksiyon olarak belirir. Ancak bu reaksiyon, sadece dışarıdan buna neden olan enerji ile organizmada mevcut enerji reservlerinin de harekete geçirilmesiyle gerçekleşir.

Canlıların bu dört temel özelliğine bir de Mutabilite dediğimiz, morfolojik ve fizyolojik özelliklerde ani değişmeler olarak bilinen, değişme yeteneği de ilave olunmalıdır.

Ancak bu sayede geçen 3 milyar sene zarfında canlıların evulosyon yolu ile en basitlerden başlayarak bugün yaşayan, takriben 400.000 bitki ve 2.000.000’dan fazla hayvan türü ortaya çıkmıştır.

Bitki ve Hayvanlar Arasındaki Farklılıklar Dünyamızda canlılar bitki ve hayvan olarak karşımıza

çıktıklarına göre, acaba Botanik yani Bitki bilimi’nin konusunu oluşturan bitkileri karakterize eden, diğer bir deyimle bitkileri hayvanlardan ayıran başlıca özellikler nelerdir? Yani bitki nedir?

Bu sorunun cevabı ilk anda çok kolay gibi görünür. Ancak bu ileri derecede gelişmiş bir bitki ile hayvan karşılaştırıldığı zaman mümkündür. Gerçekten ilksel hayvan ve bitkiler arasında sadece çok küçük farklılıklar vardır ve bunların kesinlikle birbirlerinden ayrılması gerçekten güçtür. Bunun nedeni bitki ve hayvanlar arasındaki FilogenetikSoy tarihi, Kütük tarihi akrabalıktır. Hiç şüphe yok ki bitkiler tek hücreli ve ilksel canlılar halinde dünya üzerinde en önce var olmuşlardır. Böyle ilksel varlıklardan da takriben 2 milyar yıl kadar sonra hayvanlar oluşmuşlardır. Söz konusu ilksel formların organizasyonuna uygunluk gösteren organizmalar bugün de Protopyt ve Protozoa’lar arasında bulunmaktadır. Böyle organizma gruplarını hayvanlar ve bitkiler alemine katmak çok güç, bazen de imkansızdır. Gerçekten mikroskobik büyüklükte, tek hücreli bir çok Protist’ler hem Zooloji hem de Botanik kitaplarında yer almaktadır. Çünkü bunlar tipik hayvansal özelliklerle (hareketlilik, hazır besinlerin alınması), klorofile sahip olma ve ototrof beslenme yeteneğini kendilerinde birleştirmiş bulunmaktadırlar.

Gerçekten bu kademede bitki ve hayvan arasındaki farklılıklar ortadan kalkmaktadır. Bitki ve hayvanlar ne kadar ileri derecede gelişmiş formları temsil etmekte iseler, yani ele alınan formların organizasyonu, bitki ve hayvanların birbirinden ayrıldıkları çatallanma noktasından ne kadar uzakta bulunuyorsa, fark ve belirtiler de o kadar daha belirgin hale gelmektedir.

Balantidium coli(Protozoo)

En alt gelişim kademelerindeki organizmaların “bitki” ve “hayvan” olarak tanımlanmasındaki güçlüğü ve yukarıda açıklanan bazı grupların gösterdikleri ortak yanlara rağmen, klorofile sahip olan organizmaları, bunlar aynı zamanda hayvansal yönden beslenseler dahi, bitki olarak kabul etme üzerinde anlaşılmıştır.

Şimdi tipik (klorofile sahip) bir gelişmiş bitki ile hayvan arasındaki başlıca ortak özellikleri ve farklılıkları aşağıdaki gibi özetleyebiliriz.

Ortak Özellikler Hücreden oluşma ve protoplazmaya sahip olma Metabolizma madde değişimi

Büyüme Uyartılabilme Üreme eşeyli-eşeysiz

Hareketsiz bulunduğu yere bağlı - Hareketli bulunduğu yeri

değiştirebilir

Farklılıklar

Klorofili var - klorofili yok

Ototrof kendi kendini besleyebilen - heterotrof kendi kendini

besleyemeyen

Üretici - tüketici

Sınırsız büyüme enerjisi - Sınırlı büyüme enerjisi

Güneşten dolaysız faydalanma - Enerji değeri yüksek

organik bileşikler yoluyla dolaylı faydalanma

Açık sistem, çok büyük organ - kapalı sistem çok büyük

organ dış yüzeyi iç yüzeyi

Merkezi sinir sistemi yok - Merkezi sinir sistemi var

Hücre çeperi var - Hücre çeperi yok

• Daha önce Botanik’in bitkiler alemi bilimi olduğu ifade olunmuştu. Bu şekliyle Botanik kesin gözlem ve deneysel yöntemler ile bitkilerin yaşam fonksiyonlarını, organizasyonunu, mümkün olduğu ölçüde sebep-sonuç ilişkileri yönünden kavrama amacı güder. Her ilimde olduğu gibi Botanik’te de amaç bilgiyi ne kadar mümkünse o kadar ileri götürmektir. Ama bu yapılırken çok önemli pratik problemlerin çözümü ile de kendiliğinden bağlantı kurulmuş olur. Nitekim tarım ürünü bitki hayatının araştırılması yolu ile olağanüstü gelişme sağlanmış, tıpta da Botanik temel araştırmalarından büyük ölçüde faydalanılmıştır.

• Biz esas itibarıyla bitki ile bir canlı organizma olarak uğraşmak zorunda olduğumuzdan ilk meşgul olacağımız konu bütün yaşam fonksiyonlarının taşıyıcısı olan Protoplazma’dır. Bu madde hücre olarak isimlendirdiğimiz mikroskobik boyutlarda üniteler olarak karşımıza çıkar. Bu nedenle hücrenin yapısını öğrenmemiz gerekir. Bitki hücresinin yapı ve formu ile hücre bilgisi, yani Sitoloji meşgul olur.

Sitoloji (Hücre Bilgisi)Hücre

Hücre, “Cellulea” kelimesi ilk defa Robert HOOKE tarafından, kendisinin 1665 yılında yayınladığı “Micrographia” adlı eserinde kullanılmıştır.

Hücrelerin içini (Hücre lumeni) kaplayan hayatın gerçek ve tek taşıyıcısı protoplast çok daha sonra keşfedilmiş ve Çek fizyoloğu PURKİNJE de 1839 yılında ilk defa “Protoplazma” terimini kullanmış,

Purkinje, Jan Evangelista

Bu terim daha sonra Hugo von MOHL(1856) tarafından Botanik bilimine katılmıştır.

Bütün canlılar en aşağı bir, fakat çoğunlukla pek çok hücreden oluşurlar. Dünya üzerinde hücresel temele dayanmayan herhangi bir yaşam biçimi mevcut değildir.

Gerçekten hücreler sadece organizmaların yapı taşlarını oluşturmaz, aynı zamanda onların kaynağını da teşkil eder. Çünkü VIRCHOW’un meşhur “omnis cellula e cellula” kuralı ile ifade edildiği üzere daha önceden bir hücre olmaksızın yeni bir hücre oluşamaz. Bu amaçla hücre bölünür. Hücrenin bölünerek kalıtsal yönden eşdeğer iki yeni hücre oluşturması ancak böyle mikroskopik boyutta ve küçük hücre birimlerinde mevcuttur. Daha büyük birimlerde bu şekilde bir bölünme imkanızdır.

Böylece hücresel yapı ve organizasyon her türlü daha yüksek gelişimin de gerekli temelini oluşturmaktadır. Bu durumda hücreyi kısaca şöyle tarif edebiliriz. Hücre; mikroskopik boyutta, az veya çok kesin biçimde sınırlanmış, belli bir morfolojik yapıda ve fonksiyon bakımından bağımsız bir ünitedir.

Hücrelerin şekil ve büyüklüğü Gerçekleştirdikleri çeşitli fonksiyonlara uygun olarak değişir.

En basit yapıda, yani küre biçiminde olanlar enderdir. Genç, büyüme kabiliyetindeki hücreler prizma veya küp şeklinde ve takriben 10-30 mikron çapındadır. Genel olarak bitki hücrelerinin ortalama büyüklüğü 10-100 mikron arasındadır. Bununla beraber daha uzun olanlar da vardır (Örneğin, çok çekirdekli, hortum biçimindeki süt boruları gibi).

Büyümesi tamamlanmış hücreler çok daha büyük (50-200 mikron), polygonal, izodiametrik veya az çok prizmatik bir yapı gösterir. Özellikle “Temel doku” veya “Paranchym” dediğimiz dokularda bulunan böyle hücrelere “paranşimatik hücreler”, eksenleri yönünde uzamış ve uç kısımlarında sivrilmiş hücrelere de “prosenşimatik hücreler” adı verilir. Bu hücreler, bir kaç mikronluk bir çapa sahip de olsalar, uzunlukları bir çok milimetre hatta santimetre olabilir. Özellikle, bazı büyük hücreler, olgun fakat katılığını kaybetmiş elmaların, pişirilmiş patateslerin etli kısımlarında çıplak gözle bile görülebilir.

Tipik bir bitki hücresinin yapısı Yapı ve organizasyonunu kavramak için önce ileri derecede

gelişmiş bitkilerin (Spermatophyta) sürgün ve kök uçlarıyla, yaprakların koltuğunda bulunan tomurcukların uçlarında yer alan tam bölünme kabiliyetinde, henüz faklılaşmamış ve meristem hücreleri dediğimiz çok genç embriyonal hücreleri ele alalım ve büyümesini tamamlamış diğer bir bitki hücresi ile karşılaştırarak inceleyelim.

Genç meristematik hücreler, yan kenar uzunluğu takriben 25 mikron olan bir prizma biçimindedir. Her bitki hücresi hücre membranı da denilen bir hücre çeperi ile çevrilmiştir.

Hücre çeperinin çevrelediği iç kısmı yani hücre lumeni ışığı geçiren cıvık, viskos bir kitleden oluşan canlı protoplazma (proto=ilk, plazma=oluşmuş) doldurur. Hücre çeperine her tarafta temas eden protoplazma, hücre çeperini burada yer alan geçitlerden plasmodesma adı verilen sitoplazma iplikçikleri halinde kat eder ve böylece dokudaki hücreler arasında plasmatik devamlılık ve bağlantı sağlanır. Işık mikroskopu ile yapılacak yüzeysel bir inceleme de bile protoplazmanın yeknesak bir strüktüre sahip olmadığı ve “optik olarak boş” az veya çok homojen hyalin (camsı) bir esas plazma veya esas sitoplazma dediğimiz bir kitle ile bunun içerisine yerleşmiş, hücre organelleri denilen teşekküllerden oluştuğu görülür. Çeşitli büyüklükte olan bu organeller tamamen belli yaşam fonksiyonlarını yerine getirirler ve bu sebepten haklı olarak hücre organıdırlar.

En önemli organel küre veya mercimek biçimindeki nukleus yani hücre çekirdeğidir. Çekirdek embriyonal genç hücrelerde ortada, daha yaşlılarda çoğunlukla yan tarafta hücre çeperine yaslanmış olarak bulunur.

Çekirdek protoplazması (çekirdek plazması, karyoplazma, veya nukleoplazma) esas itibarıyla özel boyama niteliklerine sahip çekirdek proteinleri veya nukleoproteid’ lerden oluşan ipliksi-ağ gibi bir yapı (Kromatin-ağı) gösterir.

Çekirdekte bundan başka, aşırı derecede ışık kıran ve boyanabilen yuvarlakça bir veya daha fazla sayıda, 1-3 mikron çapında cisimler, nukleol’ler (Nukleolus) bulunur.

Nukleol’lerin kimyasal bileşimi RNA’dan ibarettir. Çekirdek kendine özgü ve porlara sahip bir çift membran yani çekirdek örtüsü ile çevrilidir. Bu örtünün dış tarafında kalan protoplazma kısmına, kapsadığı partiküler kısımla beraber (% 50’ye kadar) hücrenin sitoplazması adı verilir.

Sitoplazma’da bulunan diğer organeller, plastidler (embriyonal hücrelerde Proplastid halinde) ve

mitochondrilerdir.

Çekirdek, plastid ve mitochondriler (Chondriosom’lar) daha önce mevcut olanların bölünmesiyle oluşurlar, buna uygun olarak kendilerine özgü kalıtım taşıyıcıları (plastid-DNA, mitochondri-DNA’sı) içerir ve sitoplazma içerisinde bağımsız cisimler olarak bulunurlar. Bu nedenle bunlar “büyük organeller” olarak adlandırılırlar.

Bu özellikleriyle Golgi cisimciği veya Golgi aparey’i (Dictyosom), Sphaerosum (1mikron büyüklüğünde damlacık halinde lipid-vakuol’leri) gibi diğer protoplazma organellerinden fark ederler.

Sitoplazmada bulunan bu organellerden başka, çift lamellerden oluşan, boruyu andıran oluşumlardan ibaret ve adına “Endoplazmatik reticulum”, kısaca ER denilen bir sistem de yer alır.

Bütün bunların dışında sitoplazmada sadece bitkisel hücrelere özgü ve hayvansal hücrelerde bulunmayan, “hücre sıvısı” (öz suyu) ile dolu karakteristik boşluklar (meristematik hücrelerde çok sayıda ve küçük) yani “vakuol”ler vardır. Bunlar, farklılaşarak yaşlanmış hücrelerde, hücre büyümesi neticesi birbiri ile birleşerek büyük ve merkezi bir vakuol oluşturur.

Sitoplazma ise hücre çeperi boyunca, bir kaç mikron kalınlığında çok ince bir tabaka oluşturur. Ayrıca sitoplazmanın sadece çekirdek etrafında toplandığı ve çeperi içten çevreleyen kısmı ile ince iplikçiklerle bağlantı halinde bulunduğu dikkati çeker. Diğer bütün organeller de daima sitoplazma ile çevrilmiş durumda bulunur. Sitoplazma kendisini vakuol’lerden adına tonoplast, hücre çeperine doğru ise plazmalemma denilen sınır tabakaları ile ayırır.