Mitoz, Amitoz ve Mayoz Dersin AMACI Hücre Bölünmelerini Kavramak Doç. Dr. Metin Aytekin www.metinaytekin.com Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı 8 Aralık 2015 Kromozom orjini hücrenin diğer tarafına hızlı bir şekilde hareket etmeye başladığı anda kromozom replikasyonu başlar. E. Coli de Amitoz Replikasyon orjini Replikasyon orjininin Iki kopyası E. coli Hücre duvarı Plazma membran Bakteriyal kromozom E. Coli de Amitoz Replikasyon orjinin bir kopyasının hücrenin diğer tarafına gidene kadar devam eder. Orjin Replikasyon sonlanır. Plazma membranı içe doğru büyür ve yeni hücre duvarı oluşur. İki yavru hücre Orjin Amitoz Basit bir bölünme şeklidir. Anormal koşullarda gerçekleşir. Prokaryotlarda amitoz görülür (örneğin bakteriler). Bazı ökaryotlarda da amitoz görülür (örneğin Amip ve mayalarda) Bakteri Kromozomları Bakterilerin geneik malzemeleri Ipik olarak tek bir dairesel kromozomdan oluşur. Bakterilerde zar kaplı bir çekirdek yoktur ve kromozom Ipik olarak sitoplazmada yer alan, nükleoit olarak adlandırılan düzensiz şekilli bir cismin içinde yer alır. NükleoiLe DNA, onunla ilişkili proteinler ve RNA bulunur. 1
Bakteri Kromozomları Genelde her bir bakteri için sadece bir kromozom bulunur Her hücre kopyasında bir bakteriyal kromozom kopyası bulunur Bakteriyal kromozom plazma membrana yapışıkqr Bakteriyal kromozom sirkular yapıdadır Mitoz Hücre Bölünmesi Hücre döngüsünün bir aşamasıdır. Bu evrede bölünme gercekleşir. { M (mitoz) MİTOZ BÖLÜNME 1. Karyokinez 2. Sitokinez G2 G1 S Kromozom nedir? Hücrenin geneik materyalini bir dizi paketleme işleminden geçirdikten sonra oluşturduğu en sıkı geneik yapıdır. Kromozom oluşumundaki amaç replike olmuş geneik materyalin oluşacak iki yavruya eşit dağıqlmasıdır. Konuyla İlgili Bildiklerimiz Kromozomlar İnsanda 23 çit bulunur 22 otozomal ve bir de gonozom kromozom 2 takım kromozoma sahipir yani (2n) KaryoApleme KaryoIpleme sonucu gördüğümüz her kromozomun kendine ait bir boyama düzeni (kromozom paterni) vardır. Mitoz Bir hücresel kopya yapmak üzere orjinal kromozomların replikasyonu ve bölünmesiyle birbirinin Qpa Qp aynısı iki yavru hücre oluşturma sürecidir. 2
Yoğunlaşmış, replikasyon olmuş kromozomlar önemli yapılara sahipar: Kinetokor : Metefazda İğ ipliklerinin mikrotubullere bağlandığı çok proteinli bir kompleksir. Sadece bölünme sırasında görülen kinetekor proteinleri kromozomun kinetekor tübüllere sentromerinden bağlanmasını sağlar. Sentromerler Sentromer: Her iki kromaidinin birleşiği noktadır Kinetokorlar sentromerin dış tarayndadır. Sentromerler Sentrozomun duplikasyonu ve MitoAk iplikciğin oluşumu Kardeş kromatidler Miktotübüller Kromozomlar Sentrozom Kinetekor Sentrozom 1 µm Kinetekor tübülleri 0.5 µm G1 S G2 M G1 Sentrozomun duplikasyonu ve MitoAk iplikciğin oluşumu MitoIk iplikcikler bir çit sentriol tarayndan oluşturuluyor. İki kutup arasında çekilen sentrioller 3 Ip iplikcik oluşturuyor. Bunlardan biri kromozomlara takılırken diğeri takılmıyor Üçüncüsü ise sentriol merkezinden çevreye doğru gidiyor Hücre bölünmesi boyunca sentrozomda ortaya çıkan değişiklikler G1 Sentrozom G1 S G2 Profaz Metafaz Anafaz Mitotik iğcik oluşumu Sentriol replikasyonu başlar Aster Fibril Polar Fibril Profaz Sentriol ayrışması Telofaz 3
MitoAk iğ iplikciğin oluşumu Microtubule- organizing Center (MTOC) İnterfaz hücresi İnterfaz nükleusu Sentrozom ikilemesi Sentrozomların ayrılması ve kromatin yoğunlaşması G1 evresinde iki sentriol birbirinden biraz ayrılır S evresinde her sentriolün yanında ona dik açı ile yeni bir sentriol büyümeye başlar G2 evresinde yeni oluşan sentriolün büyümesi tamamlanır. MitoAk iğ iplikciğin oluşumu Microtubule- organizing Center (MTOC) Profaz Polar mikrotübüller Yıldız mikrotübüller Nükleer zarfın yıkılması Mitotik iğ ipliğin oluşumu Metafaz Kinetekor mikrotübülleri Profaz sonunda kutuplara doğru hareket etmeye başlar Metafazda ise mitoz iğ iplikciğinin kutuplarını oluşturur. Mikrotübüller 3 çeşiur 1. Sentriollerin merkezinden perifere yayılan astral (yıldızsı) mikrotübüller. 2. İki kutup arasında kesinisiz giden kinetekor mikrotübülleridir ki bunlara kromozomlar bağlanır. 3. Polar mikrotübüller; iki kutup arasına gider ve kromozomların çekilmesiyne yardımcı olur. Bunlar sentriolleri içine alan Mikrotübül organize edici merkez (MTOC) veya bir diğer adıyla sentrozom tarayndan üreilir. Astral (Yıldızsı) Mikrotübüller Yıldızsı Fibriller Sentrozom etrafında, sentrozomdan hücrenin periferine doğru uzanır Eukaryotik kromozomun yapısı Kinetekor Mikrotübüller Kinetokor fibriller Sentrozomdan kinetokora Polar Mikrotübüller Polar fibriller de denir. Kutuplardan ekvatora 4
Mikrotübülün Kromozoma bağlanması Mikrotübül Kromozomun Hareket yönü Motor protein Kromozom kinetekor Tübülin subüniteleri Profaz KromaIn yoğunlaşır, bu şekilde kromozomlar görülmeye başlar. Sentrozomlar ayrılır, nükleusun karşı kutuplarına hareket ederler. Sentrozomlar mikrotübüllerden oluşan ve mitoak iğ iplikcikleri olarak adlandırılan iki kardeş kromaidi ayırmak için yapıları oluştururlar. Nükleolus kaybolur Profaz Iki kardeş kromatid içeren Kromozom Prometafaz Çekirdek kılıy yıkılır Kromozomlar daha da yoğun hale gelir Kardeş kromaidlerin bağlandığı Sentromer bölgesinde kinetekor şekillenir. Mikrotübüller kinetekorlara bağlanırlar. 5
Prometafaz Metafaz Kromozomlar sentromerleri ile iğ ipliklerine tutunarak hücrenin ekvator düzleminde tek sıra halinde dizilirler. İğ iplikleri kardeş kromatitlere tutunur. Kromozomların en net görüldüğü safhadır. Metafaz Anafaz Her bir sentromerin ikiye bölünerek ayrılmasıyla iki kromatid de bir birinden ayrılır. Her bir kromatid kutuplara doğru hareket eder. Hücre mikrotübüller sebebiyle uzamaya başlar. Anafaz evresi kardeş kromatitlerin zıt kutuplara ulaşmasıyla tamamlanır Anafaz Telofaz Profaz evresinde eriyen çekirdek zarı, çekirdekçik ve organeller yeniden oluşmaya başlar. Kutuplara çekilen kromatitler çekirdek zarının içine girerler. Kısa ve kalın kromozomlar uzayıp, incelerek kromatinleri oluşturmaya başlar. Bu evreden sonra sitoplazma bölünmesi gerçekleşir ki profaz evresinden telefazı ayıran en önemli noktadır. 6
Telofaz Sitoplazmanın Bölünmesi (SİTOKİNEZ) Mikrofilamentlerin çember şeklinde daralması Yavru hücreler Hayvan hücreleri sentriole sahipken bitki hücrelerinde yoktur Bitki ve hayvan hücrelerinde sitokinez meydana gelir Mitoz bölünme bitki ve hayvan hücrelerinde büyüme ve çoğalmayı sağlar Bitki hücreleri sitokinez sırasında hücre plakası oluştururken hayvan hücreleri oluşturmaz Mitoz diploid hücrelerden yine diploid hücreler meydana geirir Soğan kök hücrelerinde MİTOZ MİTOZ İnterfaz Profaz Metafaz Sentrozomlar (sentriol çiftli) G2 interfaz Profaz Prometafaz Kromatin (kopyalanmış) Erken mitotik iplikcikler Sentromer Nüklear zarf Kinetekor fragmanları Polar tübüller Anafaz Erken Telefaz Telefaz Nükleus Nükleus zarfı Plazma membran İki kardeş kromatid den oluşan kromozom çiftleri Kutup Kinetekor Mikrotübül 7
Mitoz Evresinin ÖzeA Metafaz Anafaz Telofaz ve sitokinez Metafaz ekseni Sitoplazma kasılıyor Nükleolus şekilleniyor Profaz: Kromatin yoğunlaşır. Sentrozomlar şekillenir. Prometafaz: Nüklear membran yıkılır ve mikrotübüller şekillenir. Metafaz: Kromozomlar orta kısımda sıralanırlar. İğ iplikler Yavru kromozomlar Nüklear zarf şekilleniyor Anafaz: Mikrotübüller kısalır. Telofaz: Nüklear membran şekillenir ve sitoplazma bölünmeye başlar. Mayoz Bölünme Eşeyli üreme sadece ökaryotik organizmalarda meydana gelir. Eşem hücrelerinin (yumurta ve spermatazoon) gelişimi sırasında kromozom sayısının yarıya indirilmesini sağlayan özel bir hücre bölünmesidir. Döllenme (fertilizasyon) sırasında iki eşem hücresinin birleşmesiyle kromozom sayısı tekrar iki katına geri döner Mayoz Bölünme Mitoz ve Mayoz bölünme hücre siklusunun M fazında meydana gelen olaylardır. Mitoz bölünme vücut hücrelerinde mayoz bölünme ise cinsiyet hücrelerinde gerçekleşir. Mayoz bölünmenin AMACI: kromozom sayısını yarıya indirerek (n) fertilizasyonla beraber kromozom sayısının 2n e çıkartılıp kromozom sayının nesiller boyunca sabit tutulmasını sağlamaktır. Mayoz Bölünme sırasında kromaad sayısı ve DNA miktarı değişimleri. Mayoz Bölünme Mayoz bölünmede genetik çeşitlilik sağlanır. Crossing Over olayı (mayoz bölünmeni profaz-1 evresinde) ile iki bireyin farklı özelliklerinin, farklı şekillerde bir araya gelmesiyle genetik çeşitliliği sağlar. 8
Mayozun Fazları Mayoz bölünme 2 ayrı bölünmeden oluşur. MAYOZ 1 MAYOZ İnterfaz Profaz 1 Metafaz 1 Anafaz 1 I. Mayoz : Kromozom takımının yarıya inmesi (homolog kromozomlar ayrılır). II. Mayoz : I. Mayozu izleyen ekvatoryal bölünme olarak da adlandırılır. Mitoz bölünmede olduğu gibi kromozomların kardeş kromatidleri farklı kutuplara giderek ilk oluşan her bir yavru hücreden 2 yeni yavru hücre daha meydana gelir. Sonuçta herbiri haploid sayıda kromozom taşıyan 4 yavru hücre meydana gelir. Telofaz 1 MAYOZ 2 Profaz 2 Metafaz 2 Anafaz 2 Telofaz 2 Homolog Kromozomlar Kiyazma Crossing Over in gerçekleştiği noktalar kiyazma lardır. Mitozla Mayoz Arasındaki Farklar Mitoz bölünme; 1. Tüm hücrelerde görülür. 2. Mitozda bir bölünme olur. 3. Ana hücre kadar kromozom sayısına sahip (2ndiploid) iki oğul hücre meydana gelir. 4. Mitozda, sinapsis, tetrat ve crossing-over yoktur. 5. Metafazda eş kromozomlar (kromatitler) ekvator düzleminde karşılıklı dizilir ve iğ ipliklerine tutunur. 6. Anafazda eş kromozomlar kutuplara çekilir. 7. Mitozda oluşan oğul hücrelerin kalıtımı aynıdır. 8. Hücre, ömründe birkaç defa mitoza uğrayabilir. Mitozla Mayoz Arasındaki Farklar Mayoz bölünme; 1. Yalnız eşey hücrelerinde görülür. 2. Mayozda iki bölünme birbirini takip eder. 3. Ana hücrenin yarı kromozom sayısına sahip (n- haploid) dört oğul hücre oluşur. 4. Profaz I de sinapsis, tetrat ve crossing-over görülür. 5. Metafaz I de homolog kromozomlar karşılıklı dizilir ve iğ ipliklerine tutunur. 6. Anafaz I de homolog kromozomlar kutuplara çekilir. 7. Mayozda crossing-over sayesinde farklı kalıtıma sahip oğul hücreler oluşur. 8. Eşey ana hücresi bir defa mayoza uğrar. GAMETOGENEZ Eşey hücrelerinin (sperm ve yumurta) gonatlarda (testis ve yumurtalıkta) mayoz bölünme geçirerek ve olgunlaşarak oluşumu gametogenez olarak tanımlanabilir. Erkekte spermotogenez, kadında oogenez olarak isimlendirilir. 9
Oogenez Oogenez: Ovaryum olarak bilinen özelleşmiş organlarda, bitkilerde gametofitte mitoz yoluyla hayvanlarda mayoz yoluyla ovum (yumurta hücresi) oluşum sürecidir. Spermatogenez Spermatogenez: gonad olarak bilinen özelleşmiş organlarda, bitkilerde mitoz yoluyla hayvanlarda mayoz yoluyla sperm oluşum sürecidir. Bölünmeden sonra hücreler sperm hücrelerini oluşturmak üzere farklılaşma geçirir. Kaynaklar 1. http://www.sci.sdsu.edu/class/bio100/lectures/ Lect05/lect05.html 2. http://quizlet.com/12860620/mitosis-and-meiosislecture-flash-cards/ Teşekkürler 3. Hücre Moleküler Yaklaşım- Üçinci baskı, Geoffey M. Cooper, Robert E. Hausman 4. WormBook: http://www.wormbook.org/chapters/ 10