Hücre Bölünmeleri Konu Anlatımı ile hücre çoğalmasının temel prensiplerini, mitoz ve mayozun farklarını ve genetik çeşitliliği daha iyi anlayın. Biyoloji, genetik ve hücre bilimi.
Hücre Bölünmeleri
MİTOZ BÖLÜNME
Genetik Madde ile İlgili Genel Bilgiler
✔ Bir hücrenin genetik maddesine genom denir. Genom DNA molekülünden oluşmuştur.
✔ Normal bir hücrede genetik madde kromatin iplik halindedir. Kromatin iplik, dağınık iplikler halindedir. DNA molekülü histon proteinleri ile sarılarak kromatin iplik haline gelmiştir.
✔ Hücre bölünmesi başlamadan hemen önce replikasyon (DNA eşlemesi) yapılarak genetik madde miktarı iki katına çıkartılır.
✔ Kromatin iplikler kısalıp kalınlaşarak kromatit haline gelir. Birbirinin kopyası olan iki kromatit sentromer bölgesinden birleşerek kromozom halini alır. Kromozom yapısındaki bu kromatitlere kardeş kromatit adı verilir.
✔ Sentromerden kinetokor denilen iplikler çıkar. Bu iplikler kromozomların iğ ipliklerine tutunmasını sağlar.
✔ Bazı hücrelerde kromozomlar çiftler halinde bulunur. Bu kromozomların içeriğindeki karakterler ve sentromer bölgeleri aynıdır. Bu kromozomlara homolog kromozom denir.
✔ Çiftler halinde kromozom bulunduran hücrelere 2n kromozomlu (diploit) hücre denir.
✔ Homolog kromozomlar taşımayan, takım haline kromozom bulundurmayan hücrelere n kromozomlu (monoploit, haploit) hücre denir.
✔ Hücreler hayatsal faaliyetlerini daha kolay gerçekleştirebilmek için mikroskobik boyutlarda olmalılardır. Bu nedenle yüzey/hacim ve çekirdek/sitoplazma oranları bozulduğunda hücre bölünmesi yapma zamanlarının geldiğini anlarlar. Bir dizi sinyal iletim mekanizması ile de bölünmeyi başlatırlar.
✔ Bölünme olgunluğuna ulaşmış amip –> bölünür.
✔ Bölünme olgunluğuna ulaşmamış amibin sitoplazmasının bir kısmı kesilirse –> çekirdeksiz kalan kesilmiş sitoplazma ölür. Çekirdeğin olduğu sitoplazma bölünmez ve hayatta kalır.
✔ Bölünme olgunluğuna erişmiş bir amibin sitoplazmasının bir kısmı kesilirse –> sitoplazma kesilmesi yüzey/ hacim oranını normale döndürse de sinyal iletimi çoktan başladığından çekirdekli sitoplazma bölünür. Çekirdeksiz olan ölür.
Hücre Döngüsü
Bir hücrenin bölünmesi ile oluşan yeni hücrelerde bir sonraki bölünme tamamlanıncaya kadar geçen süreye hücre döngüsü denir.
Hücre döngüsü temel olarak iki evrede gerçekleşir.
1) İnterfaz
2) Mitotik Evre
1) İnterfaz:
✔ Hücrenin normal hayatsal faaliyetlerini gerçekleştirdiği ve bölünmeye hazırlandığı evredir.
✔ G1, S ve G2 olmak üzere üç ana evreden oluşur.
G1 Evresi: Bir önceki bölünme sonucunda yeni oluşmuş hücrenin büyüyerek normal hayatsal faaliyetlerini gerçekleştirdiği evredir. ATP, RNA, protein, enzim ve organel sentezi yoğun bir şekilde gerçekleşir.
S Evresi: Hücre bölünme olgunluğuna eriştiğinde sinyal molekülleri sayesinde bölünme emri gelir. Bunun sonucunda hücrede replikasyon yapılır.
G2 Evresi: Replikasyon kontrol edilir. ATP, RNA, protein, enzim ve organel sentezi devam eder.
✔ Sentrozomu eşlenmesi bu evrede gerçekleşir.
✔ Embriyonik hücrelerde G1 ve G2 evresi görülmez.
✔ Sinir, kas ve göz retinası gibi aşırı özelleşmiş hücrelerde hücre bölünmesi görülmez. Bu hücreler G0 denilen durgunluk evresinde dururlar.
✔ Kalp kası hücreleri ise G2 evresinde kalarak, mitoz bölünmeye devam etmezler.
2) Mitotik Evre:
Hücrenin bölündüğü evredir.
✔ Karyokinez (Çekirdek Bölünmesi)
✔ Sitokinez (Sitoplazma Bölünmesi) olmak üzere iki aşamada gerçekleşir.
- a) Karyokinez (Çekirdek Bölünmesi)
1) Profaz: Mitotik evrenin ilk ve en uzun süren aşamasıdır.
✔ Kromatin iplikler kısalıp kalınlaşarak kromozoma dönüşür.
✔ Sentrozomlar aralarında iğ iplikleri oluşturarak zıt kutuplara doğru hareket eder.
✔ Çekirdek zarı ve organeller erimeye başlar.
2) Metafaz: Kromozomların en belirgin görüldüğü mitotik evredir.
✔ Profaz evresinde oluşan kromozomlar sentromer noktalarındaki kinetokorlarla iğ ipliklerine bağlanır; hücre merkezinde yan yana dizilirler.
✔ Bu evre kromozomların en belirgin olduğu evre olduğundan genetik hastalık tanımlaması yapılırken bu evre kullanılır.
3) Anafaz: Kardeş kromatitlerin ayrıldığı (sentromer ayrılması) evredir.
✔ Kromozomlar merkezde dizildikten sonra sentromerler iğ ipliklerini çekiştirir ve kardeş kromatitler sentromerlerinden ayrılarak kutuplara doğru çekilmeye başlar.
✔ Kromatitlerin her biri yeni hücrelerin kromozomu olacağından bu evde kromozom sayısı iki katına çıkar.
4) Telofaz: Profazın tersi olan evredir.
✔ Kromatitlerden her biri kromatin iplik halini almaya başlar.
✔ İğ iplikleri kaybolmaya başlar.
✔ Çekirdek zarı ve organeller oluşmaya başlar.
- b) Sitokinez (Sitoplazma Bölünmesi)
✔ Sitoplazma bölünmesidir.
✔ Tamamlandığında iki yeni hücre oluşmuş olur.
✔ Bitki ve hayvan hücrelerinde farklı şekilde gerçekleşir.
✔ Hayvan hücrelerinde sitokinez boğumlanma ile olur. Boğumlanmayı mikrofilament
gerçekleştirir.
✔ Bitki hücrelerinde sitokinez orta lamel (hücre plağı = fragmoplast) ile olur. Hücre plağı, golgi organeli tarafından gerçekleştirilir. Daha sonra, orta plak etrafında hücre çeperi oluşturulur.
Mitoz Bölünmenin Genel Özellikleri
✔ n, 2n ve 3n kromozomlu Vücut (Somatik) hücrelerinde görülür.
✔ Genetik yapısı birbiri ve ana hücre ile aynı olan 2 yeni hücre oluşur.
✔ Kromozom sayısı sabit kalır. Yeni oluşan hücrelerin kromozom sayısı ile bölünme yapacak hücrenin kromozom sayısı aynıdır.
✔ Genetik çeşitliliğe neden olmaz.
✔ Evrime etkisi yoktur.
✔ Tek hücreli canlılarda üremeye; çok hücreli canlılarda üreme, büyüme, gelişme ve onarıma neden olur.
✔ Hayat boyu devam eder.
Hücre Döngüsünün Kontrolü
✔ Hücre döngüsü genlerle kontrol altında tutulur.
✔ Özel sinyal molekülleri G1, G2 ve M olmak üzere 3 kontrol noktasında döngünün sorunsuzca devam etmesini sağlar. Bu noktalardaki DUR ve DEVAM ET sinyalleri ile hücre döngüsü düzenlenir.
✔ G1 kontrol noktasında hücre yeterli büyüklüğe ulaşmışsa DEVAM ET sinyali verilir.
✔ G2 kontrol noktasında DNA hasarı ve hücre büyüklüğü kontrol edilir. Sorun yoksa DEVAM ET sinyali verilir.
✔ M kontrol noktasında kinetokorların iğ ipliklerine tutunması kontrol edilir. Sorun yoksa DEVAM ET sinyali verilir.
✔ Hücre döngüsünün kontrolü herhangi bir nedenle bozulması kanser oluşumuna neden olur. Bu hücreler, bölünme sinyallerine cevap vermezler sürekli bölünerek tümör oluşumuna ve dolayısı ile kanser hastalığının ortaya çıkmasına neden olurlar.
MAYOZ BÖLÜNME
✔ Üreme ana hücrelerinin, üreme hücreleri (gamet) üretmek amacı ile yapmış olduğu bölünmedir.
✔ Sadece 2n kromozomlu üreme ana hücrelerinde görülür. Bölünme sonucunda 4 tane n kromozomlu üreme hücreleri oluşur. Oluşan bu hücrelere gamet denir ve gametlerin hücre bölünmesi yapma yetenekleri yoktur(genellikle).
✔ Mayoz bölünmenin hücre döngüsü bir interfaz ve iki mitotik evreden oluşmuştur. Birinci mitotik evreye mayoz 1, ikinci mitotik evreye ise mayoz 2 denir.
✔ Mayoz 1 de kromozom sayısı yarıya indirilirken, Mayoz 2’de gen sayısı yarıya indirilir. Mayoz 2 kural olarak mitoz bölünmenin aynısıdır.
1) İnterfaz: Hücrenin hayatsal faaliyetlerini yerine getirdiği ve bölünmeye hazırlandığı evredir.
✔ G1, S ve G2 olmak üzere üç ana evreden oluşur.
G1 Evresi: Bir önceki bölünme sonucunda yeni oluşmuş hücrenin büyüyerek normal hayatsal faaliyetlerini gerçekleştirdiği evredir. ATP, RNA, protein, enzim ve organel sentezi yoğun bir şekilde gerçekleşir.
S Evresi: Hücre bölünme olgunluğuna eriştiğinde sinyal molekülleri sayesinde bölünme emri gelir. Bunun sonucunda hücrede replikasyon yapılır.
G2 Evresi: Replikasyon kontrol edilir. ATP, RNA, protein, enzim ve organel sentezi devam eder.
✔ Sentrozomun eşlenmesi bu evrede gerçekleşir.
2) Mayoz I: Kromozom sayısının yarıya inmesini sağlayan, mayozun birinci mitotik evresidir.
- a) Profaz I:Mayoz bölünmenin en uzun süren aşamasıdır.
✔ Kromatin iplikler kısalıp kalınlaşarak kromozoma dönüşür.
✔ Sentrozomlar aralarında iğ iplikleri oluşturarak zıt kutuplara doğru hareket eder.
✔ Çekirdek zarı ve organeller erimeye başlar.
✔ Tetrat, sinapsis ve krossing-over olayları görülür.
✔ Kromozomlar homolog kromozom çiftleri halinde bir araya gelirler. Buna tetrat denir.
✔ Tetratın kardeş olmayan kromatitleri birbirlerine yaklaşarak sarılırlar. Buna sinapsis denir. Birbirlerine değme noktalarına ise kiyazma denir.
✔ Sinapsisteki kiyazma noktalarından karşılıklı parça değişimi yaparlar. Buna krossing-over denir. Krossing over, mayoz böünme sonucu ouşacak hücrelerin birbirinden farklı olma sebeplerinden biridir.
✔ Her mayoz bölünmede tetrat ve sinapsis görülürken krossing over görülmek zorunda değildir. Genlerin birbirine olan uzaklığı arttıkça krossing over ihtimali de artar.
- b) Metafaz I: Homolog kromozom çiftlerinin merkezde dizildiği evredir.
✔ Homolog kromozomların merkezde dizilişleri rastgele olur. Bu nedenle homolog kromozomların merkezde rastgele dizilmesi genetik çeşitliği arttırır.
- c) Anafaz I:Homolog kromozomların birbirinden ayrıldığı evredir.
✔ Bu olay mayoz bölünme sonunda oluşan hücrelerin hem genetik yapılarının birbirinden farklı olmasını hem de kromozom sayılarının ana hücrenin yarısı kadar olmasını sağlar.
- d) Telofaz I:Profazın tam tersidir. Tamamlandığında çekirdek bölünmüş olur.
✔ Kromozomların kutuplara çekilmesi tamamlandıktan sonra, kromozomlar kromatin iplik halini almaya başlar. (Bazılarında kromatit halinde kalır.)
✔ İğ iplikleri kaybolmaya başlar.
✔ Çekirdek zarı ve organeller oluşmaya başlar.
✔ Telofaz tamamlandığında hücre içerisinde ana hücrenin kromozom sayısının yarısı kadar kromozom taşıyan iki çekirdek bulunur.
✔ Sitokinez ile de bu çekirdekler birbirinden ayrılır. Kromozom sayısı n’e düşmüş iki hücre oluşur.
3) MAYOZ II: Kural olarak mitoz bölünmenin aynısıdır. Gen sayısının yarıya indirilmesini sağlar. Mayoz 1 sonucunda oluşan n kromozomlu iki hücre ayrı ayrı mayoz 2 aşamasına başlarlar. Mayoz 1 ile mayoz 2 arasında interfaz yapılmadan profaz 2 başlar.
✔ Metafaz II’de ana hücrenin kromozom sayısının yarısı kadar kromozom merkezde yan yana dizilir.
✔ Anafaz II’de kardeş kromatit ayrılması olur. Oluşan her kromatit, yeni oluşacak hücrenin kromozomu olduğundan hücrenin kromozom sayısı sitokineze kadar iki katına çıkar.
✔ Mayoz 2 tamamlandığında genetik yapısı birbirinden farklı n kromozomlu toplam 4 gamet oluşur.
Mayoz Bölünmede Gametlerin Genetik Yapısının Farklı Olma Nedenleri
✔ Krossing-over (profaz 1)
✔ Homolog kromozomların rastgele dizilmesi (metafaz 1)
✔ Homolog kromozom ayrılması (anafaz 1)
✔ Eğer ki, oluşan 4 hücre ikişer ikişer aynı genetik yapıdaysa mayoz sırasında krossing over görülmemiş demektir.
Mayoz Bölünmenin Genel Özellikleri
✔ Üreme ana hücrelerinde görülür. Üreme hücrelerinin oluşmasını sağlar.
✔ Sadece 2n kromozomlu hücrelerde gerçekleşir. (Homolog kromozom çiftleri sadece 2n kromozomlu hücrelerde vardır.)
✔ n kromozomlu 4 yeni hücre oluşur.
✔ Oluşan hücrelerin kromozom sayısı ana hücrenin yarısı kadardır. Bu nedenle mayoz bölünmede kromozom sayısı yarıya iner.
✔ Oluşan hücrelerin genetik yapısı hem birbirinden hem de ana hücreden farklıdır.
✔ Genetik çeşitliliğe neden olur.
✔ Evrime etkisi vardır.
✔ Sadece üreme amacı ile yapılır.
✔ Hayat boyu devam etmez.
✔ Eşeyli üreme de görev alır.
✔ Eşeyli üreyen canlılarda tür içi kromozom sayısının sabit kalmasını sağlar.
Kaynak:Selinhoca
