KONU 9. HÜCRE BÖLÜNMESİ MİTOZ BÖLÜNME Mitoz bölünme tek hücreli canlılardan, çok hücreli canlılara ve insana kadar birçok canlı grubu tarafından gerçekleştirilebilir. Mitoz bölünme sonunda bölünen hücrelerden birbirinin tam benzeri olan iki yavru hücre oluşur. Bölünen hücrenin kalıtım maddesi önce kopyalanır, sonra eşit olarak iki yavru hücreye aktarılır. Mitoz bölünme, bir hücreli organizmalarda üreme, çok hücreli organizmalarda ise büyüme, gelişme ve hasarlı bölgelerin tamirini sağlar. Hücre bölünmesi başlamadan önce, çekirdek dinlenme durumunda olmayıp hücredeki faaliyetlerine devam eder. İki bölünme arasındaki bu metabolik evreye interfaz denir. İnterfazdan sonra, çekirdek bölünmesi (karyokinez) ve sitoplazma bölünmesi (sitokinez) olmak üzere iki aşamada mitoz bölünme gerçekleşir. İnterfaz evresi, G 1, S ve G 2 olmak üzere 3 alt evreye ayrılır. G1 evresinde hücre sitoplazma ve yüzey olarak büyür. Organel sayıları artar. Hücrenin normal metabolizması devam eder. S evresinde hücre artık bölünme mesajını almıştır. Bu evrede DNA lar ve sentrozomlar kendini eşler. G2 evresinde ise bölünme sırasında kullanılacak enzimler, proteinler ve ATP enerjisi sentezlenir. I-KARYOKİNEZ (ÇEKİRDEK BÖLÜNMESİ) Bölünme hazırlıklarını bitirmiş olan hücre profaz, metafaz, anafaz ve telofaz evrelerini geçirerek, çekirdek bölünmesini tamamlamış olur. 1.Profaz İnterfaz sonunda eşlenmiş durumdaki kromatin iplikler bu evrede kısalıp kalınlaşarak kromozom halini alırlar. Her kromozomda 2 tane kromatid bulunur (Şekil 1). Hayvan hücrelerinde interfazda eşlenmiş olan sentrozomlar hücrenin zıt kutuplarına çekilir. Profazın sonuna doğru çekirdek zarı, çekirdekçik ve endoplazmik retikulum erir ve iğ iplikleri oluşmaya başlar. Şekil 1. Mitoz bölünmenin profaz evresi.
2.Metafaz Bu evrenin başlangıcında profazda erimeye başlayan çekirdek zarı tamamen kaybolur. Eşlenmiş durumdaki kromozomlar hücrenin tam ortasında yan yana dizilirler (Şekil 2). Kromozomlar en belirgin halini metafazda alırlar. Kromozomlar sentromerlerinde lokalize olan kinetokorlardan iğ ipliklerine tutunurlar. Şekil 2. Mitoz bölünmenin metafaz evresi. 3.Anafaz Kromozomları oluşturan kardeş kromatitler tamamen birbirinden ayrılıp zıt kutuplara doğru çekilmeye başlar (Şekil 3). Kromatitlerin ayrılması, iğ ipliklerinin kısalıp kalınlaşmasıyla sağlanır. Anafazın sonunda zıt kutuplara çekilmiş olan kromatitler artık kromozom olarak isimlendirilir. Şekil 3. Mitoz bölünmenin anafaz evresi.
4.Telofaz Hücrenin zıt kutuplarındaki kromozomların etrafında çekirdek zarları yeniden oluşturulur. Çekirdek içinde kalan kromozomlar incelip uzayarak kromatin iplik halini alırlar. Bu sırada profaz evresinde yıkılmış ve dağılmış olan endoplazmik retikulum yeniden oluşturulur. İğ iplikleri kaybolmaya başlar. Profaz evresinde kaybolan çekirdekçik tekrar ortaya çıkar. Böylece çekirdeğin bölünmesi tamamlanmış ve bir hücrenin içinde iki çekirdek oluşmuş olur (Şekil 4). Şekil 4. Mitoz bölünmenin telofaz evresi. II-SİTOKİNEZ (SİTOPLAZMA BÖLÜNMESİ) Çekirdek bölünmesinin telofaz evresinin sonuna doğru hücrenin sitoplazması da bölünmeye başlar. Sitokinez için bitki hücrelerinde selüloz çeper boğumlanmaya izin vermediğinden, ilk önce iki çekirdek arasında ara lamel oluşturulur. Bu lamel içten dışa doğru büyüyerek hücreyi ikiye böler (Şekil 5.I). Sitokinez hayvan hücrelerinde ise dıştan içe doğru boğumlanma şeklinde gerçekleşir (Şekil 5.II). Bu bölünme sonucunda başlangıçtaki hücreyle aynı genetik yapıda, iki hücre oluşur. Hücrelerin sitoplazma miktarları birbirinden farklı olabilir. Şekil 5. Hücrelerde görülen sitokinez. I. Bitki hücrelerinde görülen sitokinez. II. Hayvan hücrelerinde görülen sitokinez. Kaynakça: 1. Cambell N.A, Reece J.B. (2005). Biology. International 7 th Edition. Oxford Press.
Mayoz Bölünme (Redüksiyon Bölünmesi) Çok hücreli canlıların eşey organlarında meydana gelen bu bölünmede kromozom sayısı yarıya iner (diploid sayı, haploid olur). Mayozda ilk bölünmede homolog kromozomlar birbirlerinden ayrılırlar. İkinci bölünmede ise kardeş kromatidler ayrılırlar ve sonuçta diploit bir hücreden haploit dört hücre oluşur. Mayoz I: Profaz I: Dört evre görülür. a. Leptoten: Kromozomlar uzun iplikler şeklinde belirir. b. Zigoten: Homolog kromozomlar çift oluştururlar (sinapsis). c. Pakiten: Sinapsis nedeniyle nukleus, (n) sayıda kromozom taşıyormuş gibi görünür. Her bir kromozom iki kromatidli görünmeye başlar. Buna tetrat denir. d. Diploten: Birbirine sarılmış homolog kromozomlar birbirlerini iterek ayrılırlar. Fakat bu ayrılma tam olmaz. Kromozomların böyle birbirlerine değmelerine kiazma denir. Bu noktalardan kopan homolog kromozomların parçaları yer değiştirirler böylece genetik materyal bir kromozomdan diğerine geçer. Bu olaya krossing over denir. Bundan sonra homolog kromozomlar birbirlerinden ayrılmaya başlarlar. Metafaz I: Homolog kromozomlar ekvatorda dizilmeye başlarlar. Anafaz I: Homolog kromozomlar iğ iplikleri üzerinde birbirinden uzaklaşarak kutuplara çekilmeye başlar. Telofaz I: Kromozomlar kutuplarda toplanır, nukleus zarı yeniden oluşturulur. Nukleolus belirir ve sitoplazma da ikiye bölünerek iki hücre meydana gelir. İnterfaz: Bu evre çok kısadır. Mayoz II Aynen mitoz gibidir. Kardeş kromatidler birbirlerinden ayrılırlar. Böylece haploit dört hücre meydana gelir. Erkek hücrede dört gamet, dört sperm hücresini oluşturduğu halde, dişide bir yumurta hücresi ile üç kutup hücresi meydana gelir.
Örnek: Çekirge testi tüplerinde spermatogenezis: Böceklerdeki spermatogenezis memelilerden farklı olarak kistik spermatogenezis şeklindedir. Hücre bölünmeleri kistler ya da kapalı tüpler içinde gerçekleşir. Çekirgelerde testis çok sayıda testis tüplerinden meydana gelmiştir. Tüpün apikal ucunda, somatik kökenli tek bir apikal hücrenin çevresinde yer alan primer spermatogoniumlar mitoz bölünme ile çoğalırlar ve sekonder spermatogoniumları oluştururlar. Bunların büyümesiyle primer spermatositler oluşur. Primer spermatositlerin I. Mayoz bölünmesi sonucu sekonder spermatositler, bunların II. Mayoz bölünmesi sonucunda da spermatidler oluşur. Spermatidler farklılaşarak spermatozoonları oluştururlar. Sekonder spermatositlere kadar (2n) sayıda kromozom içeren hücreler sekonder spermatositlerden itibaren (n) sayıda kromozom içerirler.