Fatih DERELİ Talim ve Terbiye Kurulunun 16.12.2014 tarihli ve 106 sayılı kararıyla 2015-2016 öğretim yılından itibaren 5 (beş) yıl süre ile Ders Kitabı olarak kabul edilmiştir. Yeni Ziraat Mah. 655. Sok. Nu.: 15/A Altındağ-ANKARA tel.: 0312 384 65 00 belgeç: 0312 384 61 00
Bu ki ta bın her hak kı sak lı dır ve EV REN SEL İLE Tİ ŞİM YA YIN LA RI na ait tir. Ki ta bın me tin, şe kil, so ru ve re sim le ri hiç bir şe kil de izin alın mak sı zın ya yım la na maz; fo to ko pi, tek sir, film vb. şe kil de ba sı la maz ve ço ğal tı la maz. ISBN: 978-605-5247-71-3 EDİTÖR Yalçın ARTIIŞIK GÖRSEL TASARIM UZMANI Şahin CEYLAN ÖLÇME DEĞERLENDİRME UZMANI Şeker ÇELİKER DİL UZMANI Metin ÇETİN PROGRAM GELİŞTİRME UZMANI Ali GÜNEŞ REHBERLİK GELİŞİM UZMANI Gülten KUTLUTÜRK BASKI CEM VEB OFSET ANKARA 2015 EVRENSEL İLETİŞİM YAYINLARI Yeni Ziraat Mahallesi 655. Sok. Nu.: 15/A Altındağ - ANKARA tel.: 0 312 384 65 00 belgeç : 0312 384 61 00 www.evrenseliletisim.com.tr evrensel@evrenseliletisim.com.tr 2
İSTİKLÂL MARŞI Korkma, sönmez bu şafaklarda yüzen al sancak; Sönmeden yurdumun üstünde tüten en son ocak. O benim milletimin yıldızıdır, parlayacak; O benimdir, o benim milletimindir ancak. Çatma, kurban olayım, çehreni ey nazlı hilâl! Kahraman ırkıma bir gül! Ne bu şiddet, bu celâl? Sana olmaz dökülen kanlarımız sonra helâl. Hakkıdır Hakk a tapan milletimin istiklâl. Ben ezelden beridir hür yaşadım, hür yaşarım. Hangi çılgın bana zincir vuracakmış? Şaşarım! Kükremiş sel gibiyim, bendimi çiğner, aşarım. Yırtarım dağları, enginlere sığmam, taşarım. Garbın âfâkını sarmışsa çelik zırhlı duvar, Benim iman dolu göğsüm gibi serhaddim var. Ulusun, korkma! Nasıl böyle bir imanı boğar, Medeniyyet dediğin tek dişi kalmış canavar? Arkadaş, yurduma alçakları uğratma sakın; Siper et gövdeni, dursun bu hayâsızca akın. Doğacaktır sana va dettiği günler Hakk ın; Kim bilir, belki yarın, belki yarından da yakın Bastığın yerleri toprak diyerek geçme, tanı: Düşün altındaki binlerce kefensiz yatanı. Sen şehit oğlusun, incitme, yazıktır, atanı: Verme, dünyaları alsan da bu cennet vatanı. Kim bu cennet vatanın uğruna olmaz ki feda? Şüheda fışkıracak toprağı sıksan, şüheda! Cânı, cânânı, bütün varımı alsın da Huda, Etmesin tek vatanımdan beni dünyada cüda. Ruhumun senden İlâhî, şudur ancak emeli: Değmesin mabedimin göğsüne nâmahrem eli. Bu ezanlar -ki şehadetleri dinin temeli- Ebedî yurdumun üstünde benim inlemeli. O zaman vecd ile bin secde eder -varsa- taşım, Her cerîhamdan İlâhî, boşanıp kanlı yaşım, Fışkırır ruh-ı mücerret gibi yerden na şım; O zaman yükselerek arşa değer belki başım. Dalgalan sen de şafaklar gibi ey şanlı hilâl! Olsun artık dökülen kanlarımın hepsi helâl. Ebediyyen sana yok, ırkıma yok izmihlâl; Hakkıdır hür yaşamış bayrağımın hürriyyet; Hakkıdır Hakk a tapan milletimin istiklâl! Mehmet Âkif Ersoy 3
ÜNİTE GENÇLİĞE HİTABE Ey Türk gençliği! Birinci vazifen, Türk istiklâlini, Türk Cumhuriyetini, ilelebet muhafaza ve müdafaa etmektir. Mevcudiyetinin ve istikbalinin yegâne temeli budur. Bu temel, senin en kıymetli hazinendir. İstikbalde dahi, seni bu hazineden mahrum etmek isteyecek dâhilî ve hâricî bedhahların olacaktır. Bir gün, istiklâl ve cumhuriyeti müdafaa mecburiyetine düşersen, vazifeye atılmak için, içinde bulunacağın vaziyetin imkân ve şeraitini düşünmeyeceksin! Bu imkân ve şerait, çok namüsait bir mahiyette tezahür edebilir. İstiklâl ve cumhuriyetine kastedecek düşmanlar, bütün dünyada emsali görülmemiş bir galibiyetin mümessili olabilirler. Cebren ve hile ile aziz vatanın bütün kaleleri zapt edilmiş, bütün tersanelerine girilmiş, bütün orduları dağıtılmış ve memleketin her köşesi bilfiil işgal edilmiş olabilir. Bütün bu şeraitten daha elîm ve daha vahim olmak üzere, memleketin dâhilinde iktidara sahip olanlar gaflet ve dalâlet ve hattâ hıyanet içinde bulunabilirler. Hattâ bu iktidar sahipleri şahsî menfaatlerini, müstevlîlerin siyasî emelleriyle tevhit edebilirler. Millet, fakr u zaruret içinde harap ve bîtap düşmüş olabilir. Ey Türk istikbalinin evlâdı! İşte, bu ahval ve şerait içinde dahi vazifen, Türk istiklâl ve cumhuriyetini kurtarmaktır. Muhtaç olduğun kudret, damarlarındaki asil kanda mevcuttur. Mustafa Kemal Atatürk 4
MUSTAFA KEMAL ATATÜRK 5
İÇİNDEKİLER GÜVENLİK SEMBOLLERİ...9 ORGANİZASYON ŞEMASI... 10-11 1. ÜNİTE ÜREME 1. BÖLÜM: MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME...13 A. Hücre Döngüsü...14 1. İnterfaz...14 2. Mitotik Evre (M)...15 B. Hücre Döngüsünün Kontrolü...22 C. Eşeysiz Üreme...24 1. Bölünerek Üreme...25 2. Tomurcuklanma...26 3. Sporla Üreme...28 4. Bitkilerde Vejetatif Üreme...29 BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI...33 2. BÖLÜM: MAYOZ VE EŞEYLİ ÜREME...35 A. Mayoz...36 B. Eşeyli Üreme...42 1. Çiçekli Bitkilerde Eşeyli Üreme...43 2. Konjugasyon...43 3. Partenogenez...46 C. İnsanda Üreme Sistemi...48 1. Dişi Üreme Sistemi...48 a. Yumurtalıklar...49 b. Yumurta kanalı...51 c. Döl yatağı (Rahim, Uterus)...51 ç. Vajina ve serviks...51 2. Dişilerde Menstrual Döngü (Âdet Döngüsü)...52 3. Erkek Üreme Sistemi...54 a. Testisler...54 b. Yardımcı bezler...56 c. Penis...57 4. Döllenme...57 5. Üreme Organlarının Sağlığı ve Cinsel Yolla Bulaşan Hastalıklar...58 a. AIDS...59 b. Frengi...60 c. HPV...60 ç. Hepatit B...60 6. Aile Planlaması...61 BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI...62 3. BÖLÜM: BÜYÜME VE GELİŞME...65 A. İnsanda Embriyonik Gelişim Basamakları...66 1. Segmentasyon...66 6
2. Gastrulasyon...67 3. Farklılaşma ve Organogenez...68 B. Hamilelikte Bebeğin Gelişimini Olumsuz Etkileyen Faktörler...71 BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI...74 1. ÜNİTE DEĞERLENDİRME SORULARI...75 2. ÜNİTE KALITIMIN GENEL İLKELERİ 1. BÖLÜM: KALITIM VE BİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİK...81 A. Bilim Tarihinde Kalıtım...82 B. Kalıtımın Genel Esasları...83 1. Monohibrit Çaprazlama...86 2. Dihibrit Çaprazlama...89 3. Gen-Kromozom Teorisi...92 4. Kontrol Çaprazlaması...93 5. Eksik Baskınlık...93 6. Eş Baskınlık...95 7. Çok Alellik...96 8. Eşeyin Belirlenmesi...98 a. Fenotipik eşey belirlenmesi...98 b. Genotipik eşey belirlenmesi...99 9. Eşeye Bağlı Kalıtım...101 a. İnsanda X kromozomuna bağlı kalıtım...102 b. İnsanda Y kromozomuna bağlı kalıtım...105 10. Kromozom Sayısındaki Değişiklikler...107 a. Otozomal ayrılmama...108 b. Gonozomal ayrılmama...110 C. Genetik Varyasyonlar...112 BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI...115 2. BÖLÜM: MODERN GENETİK UYGULAMALARI...119 A. Genetik Mühendisliği Uygulamalarının İnsan Hayatına Etkileri...120 1. Gen Teknolojileri...121 2. DNA Parmak İzi Analizi...122 3. Kök Hücre Tedavisi...123 B. Biyoteknoloji Uygulamalarının İnsan Hayatına Etkileri...125 C. Biyoteknoloji ve Genetik Mühendisliği Uygulamalarındaki Etik Konular...128 BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI...132 2. ÜNİTE DEĞERLENDİRME SORULARI...133 3. ÜNİTE DÜNYAMIZ 1. BÖLÜM: EKOSİSTEM EKOLOJİSİ...141 A. Ekosistemin Canlı ve Cansız Bileşenleri...142 1. Abiyotik Faktörler...144 a. Işık...144 7
b. Sıcaklık...145 c. İklim...146 ç. Toprak...147 d. Mineraller...148 e. Su...148 f. ph...149 2. Biyotik Faktörler...150 a. Üreticiler...150 b. Tüketiciler...151 c. Ayrıştırıcılar...152 B. Canlılarda Beslenme Şekilleri...153 1. Ototrof Beslenme...153 a. Fotoototroflar...153 b. Kemoototroflar...154 2. Heterotrof Beslenme...154 a. Holozoik beslenme...154 b. Birlikte yaşam (Simbiyoz)...155 1. Yararlı birliktelikler...155 2. Zararlı birliktelikler...156 3. Saprofit beslenme...157 3. Hem Ototrof Hem de Heterotrof Beslenme...157 C. Ekosistemde Madde ve Enerji Akışı...157 D. Madde Döngüleri...163 1. Ekosistemde Karbon Döngüsü...164 2. Ekosistemde Su Döngüsü...165 3. Ekosistemde Azot Döngüsü...165 E. İnsan Faaliyetlerinin Ekosistemlerin Sürdürülebilirliği Üzerine Etkileri...167 BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI...169 2. BÖLÜM: BİYOMLAR...172 A. Ekosistem ve Biyomlar Arasındaki İlişki...173 1. Biyom Çeşitleri ve Özellikleri...173 a. Karasal biyomlar...174 1. Orman biyomları...174 2. Çöl biyomları...177 3. Çayır biyomlar...178 b. Sucul biyomlar...179 1. Tatlı su biyomları...179 2. Tuzlu su biyomları...180 B. Biyomların Yeryüzünde Dağılımına Etki Eden Faktörler...181 BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI...183 3. ÜNİTE DEĞERLENDİRME SORULARI...185 DİZİN...190 EKLER...192 CEVAP ANAHTARI...195 SÖZLÜK...199 KAYNAKÇA...202 8
GÜVENLİK SEMBOLLERİ Ders yılı boyunca biyoloji laboratuvarında çeşitli etkinlikler gerçekleştirilecektir. Bu etkinlikler sırasında güvenlik için bazı kurallara uyulması gerekir. Laboratuvar uygulamalarında karşılaşılabilecek tehlikelerden korunmak için uyarı amacıyla güvenlik sembolleri kullanılır. Bu sembollerin anlamları aşağıda açıklanmıştır: Etkinlik sırasında önlük giymezseniz elbiseniz lekelenebilir ya da yanabilir. Bakteri, bir hücreli canlı ve mantarların neden olabileceği hastalıklara karşı dikkatli olunmalıdır. Cam malzemeler kullanılırken dikkatli olunmalıdır. Sıcak cisimlerle doğrudan temas edilmemelidir. Kesici ve delici cisimler kullanılırken dikkatli olunmalıdır. Yakıcı veya zehirleyici kimyasal maddelerle çalışılırken kullanılan madde türüne göre koruyucu eldiven, maske ve gözlük kullanılmalıdır. Elektrikli aletler kullanılırken dikkatli olunmalıdır. Bitkilerle çalışılırken öğretmenin uyarısı dikkate alınmalıdır. Alerjik bir durum söz konusu ise öğretmen önceden bilgilendirilmelidir. Zehirli ve dikenli bitkilerle temas edilmemelidir. Yangın ya da patlama olabilir. Canlı hayvanlarla yapılan çalışmalarda hayvanın güvenliği sağlanmalı, çalışan kişinin sağlığı korunmalıdır. Etkinlikten önce ve sonra eller yıkanmalıdır. Zehirleyici maddeler kullanılırken dikkatli olunmalıdır. 9
ORGANİZASYON ŞEMASI ÜREME 1. ÜNİTE ÜNİTENİN BÖLÜMLERİ 1. Mitoz ve Eşeysiz Üreme 2. Mayoz ve Eşeyli Üreme 3. Büyüme ve Gelişme 1. ÜNİTE 1. BÖLÜM MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME 1. BÖLÜMÜN KONU BAŞLIKLARI A. Hücre Döngüsü B. Hücre Döngüsünün Kontrolü C. Eşeysiz Üreme Yukarıdaki fotoğraflarda bir hayvan hücresindeki bölünmenin evreleri görülmektedir. Mor renkli görülen yapılar hücrenin kromatinleridir. Şekilleri dikkatlice inceleyerek mitozun evrelerini ve bu evrelerde gerçekleşen olayları hatırlamaya çalışınız. Yukarıda verilen fotoğraflardaki canlıların üreme şekilleri hakkında tahminlerde bulununuz. Bazı canlılar üremek için neden bir eşeye ihtiyaç duyarken diğerleri ihtiyaç duymaz? Her canlı doğar, büyür ve ölür. ifadesi sizce tüm canlılar için geçerli midir? Bu ünitede yukarıdaki soruların cevaplarını, mitoz ve mayozun önemi, canlılarda görülen üreme çeşitlerini, insanda üreme, büyüme ve gelişmenin temel esaslarını ve üreme sağlığının nasıl korunacağını öğreneceksiniz. HAZIRLIK SORULARI 1. Derinizde meydana gelen bir yaranın kapanmasını sağlayan olaylar nelerdir? Araştırınız. 2. Mitozun kontrolden çıkması ne gibi sonuçlar doğurabilir? Araştırınız. 3. Gözyaşı bitkisinin yapraklarının kenarlarında küçük tomurcuk şeklinde yapılar gelişir. Bu yapılar ana yapraktan ayrılıp toprağa düştükten sonra köklenerek yeni gözyaşı bitkisini oluşturur. Sizce gözyaşı bitkisinin bu şekilde çoğalması bir eşeysiz üreme örneği sayılabilir mi? Araştırınız. 12 13 Ünite giriş kapağında ünitenin numarası, adı ve ünite boyunca işlenecek bölümler yer alır. Ünite bölüm giriş sayfasında bölüme dikkat çekecek görseller ve hazırlık soruları yer alır. 1. ÜNİTE ÜREME ARAŞTIRALIM Memelilerin çizgili kas hücrelerinin dışında başka hangi hücrelerde çekirdek bölünmesi görülürken sitoplazma bölünmesi görülmez? Araştırınız. kinetokor sentromer a. Mitoz (Çekirdek bölünmesi) Bu evrede, yoğunlaşan kromatinlerin oluşturduğu kromozomlar daha da belirginleşir. Bir kromozomu oluşturan iki kardeş kromatit, ayrılarak hücrenin zıt kutuplarına doğru çekilir. Bu süreçte gerçekleşen olaylar dört evreye ayrılır. Bunlar profaz, metafaz, anafaz ve telofaz evreleridir. Konu ve kazanımlarla ilgili araştırma yapmamız gerektiğini gösterir. iğ ipliği kromatitler iğ iplikleri Şekil 1.4: İğ ipliklerinin kinetokorlara bağlanmış hâli kardeş kromatitler sentromer çekirdek zarı parçası Şekil 1.5: 2n = 4 kromozoma sahip bir hayvan hücresi profaz evresinde iğ ipliği ekvator düzlemi kardeş çekirdek kromatitler zarı parçası Şekil 1.6: 2n = 4 kromozomlu bir hayvan hücresi metafaz evresinde BİLGİ KUTUSU Hücre döngüsünü 24 saatte tamamlayan bir insan hücresinde mitoz, yaklaşık 1 saat sürer ve evrelerin süreleri birbirinden farklılık gösterir. Profaz: Mitozun ilk evresidir. Bu evrede eşlenmiş olan kromatinler yoğunlaşarak kardeş kromatitli kromozomları oluşturur. Kardeş kromatitler sentromer bölgesinde bir arada tutulur. Sentromer bölgesinde her bir kromatit için kinetokor adı verilen protein yapı bulunur. İnterfaz evresinde iki tane olan sentrozom profaz evresinde iğ ipliklerinin (mikrotübüllerin) oluşmasını sağlar. Bu evrede sentrozomlar birbirlerinden uzaklaşmaya ve hücrenin kutuplarına doğru hareket etmeye başlar. Oluşan iğ ipliklerinin bir kısmı kinetokorlara bağlanır (Şekil 1.4). Profaz evresinde ayrıca çekirdekçik kaybolur, çekirdek zarı da parçalanmaya başlar (Şekil1.5). Metafaz: Mitozun ikinci evresidir. Çekirdek zarı iyice parçalanır ve kinetokorlarından iğ ipliklerine tutunmuş kromozomlar hücrenin ekvator düzlemine dizilir (Şekil 1.6). Kromozomların mikroskopta en belirgin görüldüğü evredir. Bu evredeki hücrenin kromozomları tek tek sayılabilir. Kromozomlar uzunluk, bant özellikleri, sentromer konumu gibi özelliklere göre gruplandırılarak dizilip karyotip oluşturulabilir (Resim 1.2). Karyotip hazırlanarak kromozom anormallikleri Resim 1.2: Sağlıklı bireylerdeki karyotip tespit edilebilir. Konu ile ilgili önemli ve ilgi çekici bilgileri gösterir. 16 10
KALITIM VE BİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİK 1. BÖLÜM Kazanıma uygun olarak yapılacak etkinlik numarasını ve adını gösterir. Koyu renkle gösterilen 1 ve 3. bireylerin genotiplerini hemen belirleyebiliriz çünkü bu bireyler erkek ve renk körüdür. Dolayısıyla 1 ve 3. bireylerin genotipleri ( X r Y ) dir. 2. birey dişi ve sağlam görünüşlüdür ancak 2. bireyin kız çocuklarından biri renk körü olmuştur. Bu demektir ki 2. birey renk körü geni taşımaktadır. O zaman 2. bireyin genotipi taşıyıcı yani (X R X r )'dir. 4. birey sağlam görünüşlü bir dişidir. Ancak bu dişinin babası renk körüdür dolayısıyla bu birey mutlaka renk körü geni taşıyacaktır. Çünkü 4. dişi birey X kromozomunun birini anneden alırken diğerini babadan almaktadır. Sonuç olarak 4. birey taşıyıcı dişi olmak zorundadır (X R X r ). ETKİNLİK Aşağıdaki soy ağacında renk körlüğü bakımından hasta olan bireyler koyu simgelerle gösterilmiştir. Bu soyağacındaki bilgileri kullanarak, aşağıdaki soruları cevaplandırınız. : Erkek : Dişi 1 2 3 4 a) Numaralı bireylerden hangisinin ya da hangilerinin genotipleri kesin olarak belli değildir?...... b) 4 numaralı birey renk körlüğü bakımından taşıyıcı bir kızla evlenirse renk körü kızları olur mu? Çaprazlama yaparak gösteriniz....... ARAŞTIRALIM Kazanıma ve konuya uygun okuma parçalarını gösterir. Kısmi renk körlüğü, erkek bireylerde dişilere oranla daha fazla ortaya çıkmaktadır. Bu durumun nedenini araştırarak ispatlayınız ve sonuçları arkadaşlarınızla paylaşınız. OKUMA PARÇASI RENK KÖRLÜĞÜ ÇEŞİTLERİ Bir canlının görme merkezinde özel bir pigment molekülünün bulunmaması veya gerektiğinden az bulunması çevresindeki renkleri ayırt edememesine dolayısıyla renk körlüğüne neden olur. Gözümüzde kırmızı renge duyarlı olan koni hücrelerin yokluğu kırmızı renk körlüğüne, mavi renge duyarlı koni hücrelerin yokluğu, mavi renk körlüğüne, yeşil renge duyarlı koni hücrelerin yokluğu, yeşil renk körlüğüne yol açar. 103 Bölüm sonunda öğrendiğimiz bilgileri kullanarak cevaplamamız gereken soruları gösterir. Ünite boyunca öğrendiğimiz bilgileri kullanarak cevaplamamız gereken soruları gösterir. 2. ÜNİTE KALITIMIN GENEL İLKELERİ MODERN VE GENETİK UYGULAMALARI 2. BÖLÜM BÖLÜM SONU DEĞERLENDİRME SORULARI 2. ÜNİTE DEĞERLENDİRME SORULARI A. Aşağıdaki soruların cevaplarını verilen boşluklara yazınız. A. Aşağıdaki çoktan seçmeli soruları cevaplandırınız. 1. Teknolojik gelişmelerin genetik bilimine katkılarına örnekler veriniz....... 1. AaBbDdFF x AaBbddFf çaprazlamasından A, B, d, F fenotipinde birey elde etme olasılığı nedir (Genler bağımsızdır.)? A) 9/32 B) 3/64 C) 9/64 D) 3/128 E) 9/128 2. Embriyonik kök hücre nedir? Hangi amaçlar için kullanılır?...... 3. Poliploidi nedir? Yararları nelerdir?...... 4. Ülkemizde yapılan çeşitli ıslah çalışmalarına örnekler veriniz. 2. Çekinik ve baskın genlerin taşınması ile ilgili; I. Çekinik bir genin homolog kromozomların her ikisi üzerinde taşınması, II. Çekinik bir genin Y kromozomu üzerinde taşınması, III. Baskın bir genin homolog kromozomların biri üzerinde taşınması, IV. Baskın bir genin erkekte X kromozomu üzerinde taşınması durumlarının hangilerinde genin belirlediği özellik kesin olarak ortaya çıkar? A) I ve III B) III ve IV C) I, II ve III D) I, III ve IV E) I, II, III ve IV...... 3. Farelerde M geni rengin siyah, m geni ise gri olmasını sağlar. Bu renklerin oluşumu D geninin varlığına bağlıdır. d geni ise homozigot hâlde pigment maddesi oluşumunu önlediğinden renk albino olur. B. Aşağıdaki cümleleri verilen kelimelerden uygun olanları ile tamamlayınız. Buna göre bu iki özellik bakımından heterozigot iki bireyin çaprazlanmasından ortaya çıka- Aşı - Elektroforez - Embriyonik kök hücre - Gen haritası - Babalık davaları BİLGİ KÜPÜ - Yetişkin kök hücre - Islah - DNA parmak izi - Melezleme - Farmakogenetik - Gen klonlaması - Etik - Genetik tanı cak dölün fenotip ayrışımı aşağıdakilerden hangisidir? A) 9:7 B) 9:3:4 C) 9:6:1 D) 9:3:3:1 E) 12:3:1 4. I. (22 + X) 1. Doğum öncesi, doğacak çocuğun... çıkarılarak olası hastalıklarına müdahale edilebilecektir. 2.... çalışmalarının amacı daha kaliteli ürünler elde etmektir. 3...., ilaçların verdiği cevapların oluşmasında rol oynayan genetik faktörleri inceleyen bilim dalıdır. 4. Ülkemizde gen teknolojisiyle yapılmış birçok... güvenli bir şekilde kullanılmak- II. (23 + X) III. (22 + XY) IV. (22 + Y) Yukarıda numaralandırılarak verilen sperm ve yumurta çiftlerinden hangilerinin birleşmesi sonucu klinefelter bir birey oluşur? A) I ve III B) I ve II C) II ve III D) II ve IV E) III ve IV tadır. 5.... analizini yapabilmek için insanın DNA'sından bir parça kesmek gerekir. 5. AaBbDdEE x aa BbddEe çaprazlamasından AabbDdEe genotipli bir bireyin oluşma olasılığı nedir (Genler bağımsızdır.)? 6. DNA parçaları... adı verilen yöntemle büyüklüklerine göre birbirlerinden A) 1/16 B) 1/32 C) 1/64 D) 3/16 E) 3/32 uzaklaşırlar. 7. DNA parmak izi analizi... sonuçlanmasında da uygulanmaktadır. 8. Kök hücrelerinin iki tipi vardır: Birincisi..., diğeri ise.... 9.... geleneksel bir ıslah çalışmasıdır. 10. Genlerin kopyalarının elde edilmesine... denir. 11...., insanlarda özellikle kalıtsal bir hastalığın varlığının ya da böyle bir hastalığa yakalanabilme olasılığının belirlenmesi için genetik testlerin kullanımı ile yapılmaktadır. 6. Kedilerde siyah renk X'e bağlı bir gen (A) tarafından meydana getirilir. Diğer bir alel ise turuncu rengi (B) oluşturur. Heterozigot genotipte olanlar şeritli olur. Siyah bir dişi ile turuncu bir erkeğin çiftleşmesi sonucunda hangi tip yavrular oluşabilir? A) Şeritli erkekler, şeritli dişiler B) Şeritli erkekler, siyah dişiler C) Şeritli dişiler, siyah erkekler D) Siyah dişiler, turuncu erkekler 12. Zararları göz ardı edip yararları ön plana çıkaran bilgilendirmeler... değildir. E) Turuncu dişiler, siyah erkekler 132 133 11
ÜREME 1. ÜNİTENİN BÖLÜMLERİ ÜNİTE 1. Mitoz ve Eşeysiz Üreme 2. Mayoz ve Eşeyli Üreme 3. Büyüme ve Gelişme Yukarıda verilen fotoğraflardaki canlıların üreme şekilleri hakkında tahminlerde bulununuz. Bazı canlılar üremek için neden bir eşeye ihtiyaç duyarken diğerleri ihtiyaç duymaz? Her canlı doğar, büyür ve ölür. ifadesi sizce tüm canlılar için geçerli midir? Bu ünitede yukarıdaki soruların cevaplarını, mitoz ve mayozun önemi, canlılarda görülen üreme çeşitlerini, insanda üreme, büyüme ve gelişmenin temel esaslarını ve üreme sağlığının nasıl korunacağını öğreneceksiniz. 12
1. ÜNİTE 1. BÖLÜM MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME 1. BÖLÜMÜN KONU BAŞLIKLARI A. Hücre Döngüsü B. Hücre Döngüsünün Kontrolü C. Eşeysiz Üreme Yukarıdaki fotoğraflarda bir hayvan hücresindeki bölünmenin evreleri görülmektedir. Mor renkli görülen yapılar hücrenin kromatinleridir. Şekilleri dikkatlice inceleyerek mitozun evrelerini ve bu evrelerde gerçekleşen olayları hatırlamaya çalışınız. HAZIRLIK SORULARI 1. Derinizde meydana gelen bir yaranın kapanmasını sağlayan olaylar nelerdir? Araştırınız. 2. Mitozun kontrolden çıkması ne gibi sonuçlar doğurabilir? Araştırınız. 3. Gözyaşı bitkisinin yapraklarının kenarlarında küçük tomurcuk şeklinde yapılar gelişir. Bu yapılar ana yapraktan ayrılıp toprağa düştükten sonra köklenerek yeni gözyaşı bitkisini oluşturur. Sizce gözyaşı bitkisinin bu şekilde çoğalması bir eşeysiz üreme örneği sayılabilir mi? Araştırınız. 13
1. ÜNİTE ÜREME Çok hücreli canlılarda gerçekleşen mitoz, vücudun birçok yerinde hayat boyu devam eder. Örneğin, insanın deri hücrelerinde gerçekleşen hücre bölünmeleri sayesinde yaralar çok hızlı bir şekilde iyileşmekte ve deri kendini onarmaktadır. Ayrıca kemik iliklerini oluşturan çok sayıda hücrenin bir dakika gibi kısa bir sürede bölünmesiyle alyuvar hücrelerinin sayısı korunmaktadır. Yeni hücrelerin oluşması hücre bölünmeleriyle sağlanır. Bu bölünme çeşitlerinden biri de mitozdur. Mitoz tek hücrelilerde üremeyi; çok hücrelilerde ise doku ve organların büyüyüp gelişmesini, yaralanan ve yıpranan bölgelerin onarılmasını, ölen hücrelerin yerine yenilerinin gelmesini sağlar. Örneğin, karaciğer hücreleri bölünme yeteneklerini herhangi bir yarayı tamir etmek için kullanabilir. Ayrıca mitoz çok hücreli canlılarda eşeysiz üremeyi de sağlar. Bölünme sonucu oluşan hücreler atalarından daha küçüktür. Bu hücrelerin tekrar bölünebilmesi için sitoplazma ve çekirdeğinin büyümesi gerekir. Büyüme ve gelişmesini tamamlamış hücreler, gerekli olduğu zaman bölünebilir ve atalarına tamamen benzeyen yavru hücreler oluşturur. ARAŞTIRALIM Bazı hücreler, önceleri bölünme özelliği gösterip sonradan bu özelliği kaybedebilmektedir. Bu özelliğe sahip hücreleri araştırarak arkadaşlarınızla paylaşınız. A. Hücre Döngüsü Profaz Metafaz MİTOZ Hücre döngüsü Anafaz Telofaz Büyüme DNA replikasyonu Sitokinez Hücre bölünmesi, hücre döngüsünün bir bölümüdür. Bir hücrenin bölünmeye başlamasından itibaren onu takip eden diğer hücre bölünmesine kadar geçen zaman aralığına hücre döngüsü denir. Hücre döngüsü, çok uzun süren interfaz evresi ile kısa bir bölünme evresinden oluşur. Bölünme evresi (mitotik evre), çekirdek bölünmesi (mitoz) ve sitoplazma bölünmesinden (sitokinez) oluşur (Şekil 1.1). 1. İnterfaz İNTERFAZ İnterfaz evresinde ribozom, mitokondri, kloroplast ve Şekil 1.1: Hücre döngüsü Golgi aygıtı organellerinin sayıları artar. Ayrıca bitki dışındaki çeşitli canlılarda sentriollerin eşlenmesi gerçekleşir. Bu evrede RNA ile protein sentezi de hızlanır ve üretilen proteinlerden, hızlanan metabolizmayı kontrol etmesi için enzimler oluşturulur. Enerji ihtiyacı bu evrede fazlalaştığı için ATP üretimi de hızlanır. Bu olayların gerçekleşmesi sonucunda hücrenin sitoplazma miktarı artar ve hücrenin büyüdüğü gözlenir. Sitoplazma miktarının bu kadar artması sonucunda hücre zarı sitoplazmanın ihtiyaçlarını karşılayamaz hâle gelir. Yani hücrede hacim/yüzey oranı artar. Bu sorunu hücre, mitotik evresini tamamlayıp sitoplazmayı iki yavru hücreye dağıtarak çözümler. 14
MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME 1. BÖLÜM İnterfaz evresinde DNA molekülü kendi kopyasını çıkarır. DNA nın kendini eşlemesi olayına replikasyon denir. DNA ile bir araya gelen histon proteinleri kromatin adını alır ve kromatinlerin miktarı da iki katına çıkmış olur (Şekil 1.2). Hücre döngüsünde, interfaz evresinin ilk bölümlerinde hücreye bölünme emri verilir. Böylece hücre DNA replikasyonunu gerçekleştirir ve mitoza geçer. Hücrede geri dönüşümsüz olarak hücre döngüsü bitince diğer hücre döngüsü başlayabilir ya da hücre döngüye girmez ve farklılaşır. Örneğin, kemik iliğinin bazı hücrelerinin bölünüp farklılaşması sonucu akyuvarlar oluşur. Bu akyuvarlar bölünme geçirmeden görevlerini yerine getirir ve ömürlerini tamamlar. sentrioller çekirdek zarındaki por kromatin çekirdekçik çekirdek zarı Şekil 1.2: İnterfaz evresi BİLGİ KUTUSU Embriyonik hücre döngüsünün interfaz evresinde, hücreler büyümeden DNA replikasyonunu gerçekleştirir. Bu durum, embriyo hücrelerinin kısa sürede ve çok hızlı çoğalmalarını sağlar. Bu durum normal hücre döngüsünden farklıdır. 2. Mitotik Evre (M) çekirdek kromozom Hücrenin bölünme evresidir. Mitotik evre; mitoz (çekirdek bölünmesi) ve sitokinez sentromer (sitoplazma bölünmesi) olarak iki evreden oluşur. Hücre bölünmesi esnasında genetik bilgiler yavru hücrelere aktarılır. Genetik bilgiler kromatit DNA da saklıdır. Prokaryot hücre tipindeki bakterilerde halkasal DNA bulunur ve yapısında protein bulunmaz, arkebakterilerin DNA yapısında ise protein bulunur. Ökaryot hücrelerde, her kromozomda bir tane doğrusal DNA molekülü bulunur (Şekil 1.3). DNA histon protein Kromozomların yapısında DNA ile birlikte Şekil 1.3: Kromozomların yapısında DNA bulunur. bulunan çeşitli proteinler hem kromozom yapısının korunmasını hem de gen aktivitelerinin kontrolünü sağlar. Hücreler bölünmeye hazırlanırken kromatinler kısalıp kalınlaşmaya başlar. Böylece kromozomların oluşması sağlanırken bu kromozomların, birbirine dolanmadan hareket etmeleri de kolaylaşır. Eşlenmiş her kromozomda iki kardeş kromatit bulunur (Resim 1.1). Mitoz, hücre döngüsünün sadece bir kısmını kapsar ve bu sırada hücre içeriğinin hemen hemen tümü yeniden düzenlenir. Mitoz çoğunlukla sitokinezle sonlanır. Ancak bazı hücrelerde mitozun sonunda sitokinez gerçekleşmeyebilir. Örneğin, memelilerin çizgili kas hücrelerinde çekirdek bölünmesi tamamlanırken sitokinez görülmez. Bu durum çizgili kas hücrelerinin birden fazla çekirdekli görünmesini sağlar. Resim 1.1: Kromozomun yapısı 15
1. ÜNİTE ÜREME ARAŞTIRALIM Memelilerin çizgili kas hücrelerinin dışında başka hangi hücrelerde çekirdek bölünmesi görülürken sitoplazma bölünmesi görülmez? Araştırınız. kinetokor sentromer a. Mitoz (Çekirdek bölünmesi) Bu evrede, yoğunlaşan kromatinlerin oluşturduğu kromozomlar daha da belirginleşir. Bir kromozomu oluşturan iki kardeş kromatit, ayrılarak hücrenin zıt kutuplarına doğru çekilir. Bu süreçte gerçekleşen olaylar dört evreye ayrılır. Bunlar profaz, metafaz, anafaz ve telofaz evreleridir. kromatitler iğ iplikleri BİLGİ KUTUSU Hücre döngüsünü 24 saatte tamamlayan bir insan hücresinde mitoz, yaklaşık 1 saat sürer ve evrelerin süreleri birbirinden farklılık gösterir. iğ ipliği Şekil 1.4: İğ ipliklerinin kinetokorlara bağlanmış hâli kardeş kromatitler sentromer çekirdek zarı parçası Şekil 1.5: 2n = 4 kromozoma sahip bir hayvan hücresi profaz evresinde sentrioller çekirdek zarı parçası iğ ipliği ekvator düzlemi kardeş kromatitler Şekil 1.6: 2n = 4 kromozomlu bir hayvan hücresi metafaz evresinde Profaz: Mitozun ilk evresidir. Bu evrede eşlenmiş olan kromatinler yoğunlaşarak kardeş kromatitli kromozomları oluşturur. Kardeş kromatitler sentromer bölgesinde bir arada tutulur. Sentromer bölgesinde her bir kromatit için kinetokor adı verilen protein yapı bulunur. İnterfaz evresinde iki tane olan sentrozom profaz evresinde iğ ipliklerinin (mikrotübüllerin) oluşmasını sağlar. Bu evrede sentrozomlar birbirlerinden uzaklaşmaya ve hücrenin kutuplarına doğru hareket etmeye başlar. Oluşan iğ ipliklerinin bir kısmı kinetokorlara bağlanır (Şekil 1.4). Profaz evresinde ayrıca çekirdekçik kaybolur, çekirdek zarı da parçalanmaya başlar (Şekil1.5). Metafaz: Mitozun ikinci evresidir. Çekirdek zarı iyice parçalanır ve kinetokorlarından iğ ipliklerine tutunmuş kromozomlar hücrenin ekvator düzlemine dizilir (Şekil 1.6). Kromozomların mikroskopta en belirgin görüldüğü evredir. Bu evredeki hücrenin kromozomları tek tek sayılabilir. Kromozomlar uzunluk, bant özellikleri, sentromer konumu gibi özelliklere göre gruplandırılarak dizilip karyotip oluşturulabilir (Resim 1.2). Karyotip hazırlanarak kromozom anormallikleri tespit edilebilir. Resim 1.2: Sağlıklı bireylerdeki karyotip 16
MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME 1. BÖLÜM Anafaz: Her bir kromozomun sentromeri belirgin olarak ikiye ayrılır ve kromatitler tam olarak birbirinden kopar. İğ ipliklerinin boylarının kısalmasıyla kardeş kromatitler birbirlerinden uzaklaşarak zıt kutuplara doğru çekilir. Kardeş kromatitler artık kromozom olarak adlandırılır. Kinetokora bağlı olmayan iğ iplikleri kutuplara itilerek hücrenin boyca uzaması sağlanırken kromozom hareketine de katkıda bulunmuş olur. Anafazın sonunda, hücrenin her iki kutbu eşit sayıda tam bir kromozom takımına sahip olur (Şekil 1.7). Kromozomların kutuplara ulaşmasıyla anafaz sona erer. Telofaz: Telofaz evresinde, kromozomlar kutuplara ulaşır ve iğ iplikleri kaybolur. Kromozomlar uzayıp incelmeye başlar ve tekrar kromatinlere dönüşürler. Çekirdek zarı yeniden oluşur ve nükleolus (çekirdekçik) tekrar görünür hâle gelir (Şekil 1.8). b. Sitokinez (Sitoplazma bölünmesi) Mitoz sonunda iki yeni hücrenin oluşumunu sağlayan sitoplazma bölünmesi gerçekleşir. Bitki ve hayvan hücrelerinde sitokinezin gerçekleşmesi ortaktır. Ancak bitki ve hayvan hücrelerinde sitokinezin gerçekleşme şekli farklıdır (Şekil 1.9). kromozom iğ iplikleri Şekil 1.7: 2n = 4 kromozomlu bir hayvan hücresi anafaz evresinde boğumlanma Hayvan Hücresinde Sitokinez Bitki Hücresinde Sitokinez Orta Lamel Oluşumu sentromer Şekil 1.8: 2n = 4 kromozomlu bir hayvan hücresi telofaz evresinde Şekil 1.9: Hayvan ve bitki hücresinde sitoplazma bölünmesi Hayvan hücrelerinde sitoplazma hücrenin ortasında karşılıklı olarak iki taraftan dıştan içe doğru boğumlanmaya başlar. Bu boğumlanmayı, hücre zarının altındaki aktin ve miyozin ipliklerinden oluşan bir halkanın kasılarak daralması sağlar. Boğumlanma iki hücre oluşuncaya kadar devam eder. Sonuçta ana hücre ile kromozom sayısı, DNA miktarı ve genetik yapısı aynı olan iki yeni hücre oluşur. 17
1. ÜNİTE ÜREME ETKİNLİK Bitki hücrelerinde hücre çeperi bulunduğundan hayvan hücreleri gibi boğumlanma gözlenmez. Bitki hücreleri telofaz sırasında, Golgi cisimciğinden kopan keseciklerin ekvatora birikmesiyle oluşan orta lamel sayesinde ikiye ayrılır. Lamel oluşumu, hücrenin ortasından başlar ve hücre zarına değinceye kadar devam eder. Sonuç olarak iki yavru hücre oluşur. Bitki ve hayvan hücrelerinin bölünme farklılıklarından biri de iğ ipliği oluşturma şeklidir. Hayvan hücrelerinde iğ ipliklerini sentrozom oluşturur. Ancak bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadığı için sitoplazmik proteinler iğ ipliklerini oluşturur. Aşağıda hücre döngüsüne ait bazı mikroskobik görüntüler karışık olarak verilmiştir. Belirtilen şekillerin hangi evreye ait olduğunu ve o evrede gerçekleşen olayların neler olduğunu verilen boşluklara yazınız. EVRE:... GERÇEKLEŞEN OLAYLAR:...... EVRE:... GERÇEKLEŞEN OLAYLAR:...... EVRE:... GERÇEKLEŞEN OLAYLAR:...... 18
MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME 1. BÖLÜM EVRE:... GERÇEKLEŞEN OLAYLAR:...... EVRE:... GERÇEKLEŞEN OLAYLAR:...... Mitoz, peş peşe gerçekleşebilen bir bölünme şeklidir. Dolayısıyla mitoz sonucu oluşan hücrelerin sayıları geometrik olarak artar ve 2 n formülünden (n = mitoz bölünme sayısı) yararlanılarak oluşan hücre sayısı hesaplanır. Örneğin, kromozom sayısı 2n = 12 olan bir hücre arka arkaya 4 mitoz bölünme geçirirse toplam kaç hücre oluşacağını hesaplayalım. 2 n formülünden yararlanarak toplam hücre sayısı hesaplanabilir. n = mitoz bölünme sayısı olduğuna göre bu örnekte n yerine 4 getirilmelidir. Her biri 2n = 12 kromozomlu toplam 2 4 = 2. 2. 2. 2 = 16 hücre oluşur. ETKİNLİK Soğan Kökünde Mitoz Deneyi Amaç: Mitoza ait çeşitli safhaları gözlemleme. Araç ve gereçler: Köklendirilmiş kuru soğan, asetokarmen veya asetoorsein boyaları (Bu boyalar çekirdek ve kromozomları boyamada kullanılır), lam ve lamel, mikroskop, süzgeç kâğıdı, petri kabı, makas, pens, jilet 19
1. ÜNİTE ÜREME Ön Hazırlık Soğanları köklendirmek için ağzı genişçe bir şişeye (veya bir su bardağına) su doldurup üzerine bir kuru soğanı dip kısmı suya girecek şekilde yerleştiriniz. Bu şekilde iki üç gün bekletiniz. Deneyin Yapılışı Soğanın 2 cm boyunda olan genç köklerinden birkaç tanesinin uçlarını (5-6 mm lik kısmı) jilet veya makasla keserek bir petri kabına koyunuz. Üstlerini örtecek kadar asetokarmen dökünüz. Kök uçlarını petri kabının kenarına yerleştirip kabı hafifçe eğik tutarsanız fazla asetokarmen harcamamış olursunuz. Kabı bir tüp maşası ile tutarak elektrik ocağında veya hava gazında 5 dakika kadar hafifçe ısıtınız. Bu sırada kabı ara sıra ocaktan uzaklaştırarak sıvının kaynamamasına dikkat ediniz. Isıttığınız kök uçlarından birisini bir lam üzerine koyunuz ve ucundan (sivri tarafı) 2-3 mm'lik kısmı jiletle keserek ayırınız. Lam üzerinde kalan parçaya bir damla taze asetokarmen boyası damlatınız ve jiletle mümkün olduğu kadar küçük parçalar doğramaya çalışınız. Parçanın üzerine bir lamel kapatınız. Lamelin üzerine de bir parça süzgeç kâğıdı (veya herhangi bir kaba kağıt) koyarak başparmağınızla sağa sola kaydırmadan aşağı doğru bastırınız. Böylece lam ve lamel arasındaki parçalar iyice ezilir ve hücreler birbirlerinden ayrılır. Hazırlamış olduğunuz preparatı önce küçük objektifle inceleyiniz. Bölünmekte olan hücrelerin en çok görüldüğü bölgeyi bularak büyük objektifle de inceleyiniz. Bölünmenin değişik safhalarında olan hücreleri bulmaya ve ince ayar vidasını kullanarak bu hücredeki farklı yapıları iyice görmeye çalışınız. Farklı safhalardaki hücrelerin şekillerini çiziniz. Sorular 1. Çizdiğiniz şekiller mitozun hangi evrelerine aittir? Açıklayınız. 2. Bu deneyde mitoz sırasında görülen yapılardan hangilerini görebildiniz? Gördüğünüz yapıların adlarını ve görevlerini defterinize yazınız. 20