Hücre Yapısı: Somatik ve Germ Hücrelerinin Bölünme ve Farklanmaları Yrd.Doç.Dr.Sevda Söker
Embriyonal yaşamın başlangıcından itibaren hücre bölünmesi başlar ve gelişmeyle ilgili her aşama hücre bölünmesiyle tamamlanır. Gelişme tamamlandıktan sonra da ömrünü tamamlamış hücrelerin yerine yenisinin getirilmesi için de bölünme devam eder.
Merkezi ve periferik sinir hücreleri ile kalp kası dışındaki bütün soma hücreleri bölünüp çoğalma gücüne sahiptirler. Soma hücrelerinin bölünmeleriyle gençlik döneminde vücudun büyümesi; hem gençlik hem de ergenlik döneminde ise, ölen hücrelerin yerine yenilerinin getirilmesi sağlanır.
Vücut hücrelerinin bölünmesi Mitoz Bireyler ergenlik dönemine ulaşıp da gonadlar çalışmaya başlayınca, oluşan hücre bölünmesi mayoz adını alır. Bu, olgun eşey hücrelerinin bölünmesi ile oluşan durumdur.
Hücrelerin yaşamında interfaz ve M-fazı (bölünme fazı) olmak üzere iki safha vardır.
İnterfaz aşaması G1, S ve G2 olmak üzere üç bölüme ayrılır. G1 fazı: DNA sentezine hazırlanma fazıdır. S fazı: DNA sentezinin yapıldığı safhadır. G2 fazı: Trankripsiyon ve translasyon hızlanır.
Hücre bölünmesi 2 şekilde gözlemlenir. 1-Mitoz Bölünme: Soma hücrelerinde 2-Mayoz Bölünme: Eşey hücrelerinde gerçekleşir.
MİTOZ BÖLÜNME
Temel amaç ana hücrenin genetik materyalinin kopyasını yapmak, Bölünme neticesinde meydana gelecek iki yavru hücreye materyali eşit olarak dağıtmaktır.
Amacı, kalıtımsal faktörleri(kromozomları) yeni şekillenecek hücrelere eşit oranda dağıtmaktır. Mitoz bölünme başlamadan önce, interfazın sonuna doğru mevcut DNA duplikasyona uğrar. Yani, iki katına çıkar. Bu sırada sitoplazmada organel artışı olur.
Kromozom ve Gen Kromozom, genlerimizi taşıyan yapılardır Gen ise vücudumuza nasıl gelişeceğini ve nasıl hayatta kalacağını anlatan temel kalıtım birimleridir. İnsan üreme hücrelerinde 23 kromozom; vücut hücrelerinde ise her 23 kromozomdan birer çift bulunur.
Mitoz bölünme 5 aşamada meydana gelir 1-Profaz, 2-Prometafaz, 3-Metafaz, 4-Anafaz, 5-Telofaz,
Mitoz bölünmede, ana hücreden iki yavru hücre oluşur. Oluşan bu hücreler ana hücre ile ayni sayı ve özellikteki kromozomları içerir. Vücut hücreleri anne ve babadan gelen kromozom çiftlerine sahiptir. Bir takim (n) anneden, bir takim (n) babadan gelmek üzere iki takim kromozom bulunduran hücreler ise "2n" ile gösterilir. Örneğin insanların vücut hücrelerinin kromozom sayısı 2n=46'dir. 22 çifti otozom bir çift ise seks kromozomu
Mitozun Evreleri PROFAZ, Kromatin toparlanarak kromozomları oluşturmaya başlar. Sentrioller bölünmüş kutuplara çekilmiştir ve mitoz mekiği oluşmuştur PROMETAFAZ Çekirdek zarı kaybolmaya başlar. METAFAZ,Kromozomal mikrotubuluslar kromozomları mitoz mekiğinin ortasında sıraya dizerler.(metafaz Plağı) ANAFAZ,Oğul kromatidler, birbirlerinden ayrılırlar ve artık bir elips şeklini almış olan hücrenin karşı kutuplarına doğru, mitoz mekiği boyunca hareket ederler. TELOFAZ-Kromozomlar kutuplara vardığı için kromozomal mikrotubuluslar kaybolur, çekirdek zarı şekillenmeye başlar. Kromozomlar kromatin iplikçiklerine dönüşmeye başlar. Nükleolus yeniden şekillenir.
Profaz Kromatin kıvrımları yoğunlaşarak kromozomları oluşturur. Nüklear organizer DNA nın kendisiyle ilgili kromozoma yerleşmesiyle çekirdekçik dağılır ve kaybolmaya başlar. Çekirdek membranı olduğu gibi kalır. 2 çift sentriolden her biri, hücrenin karşı kutpuna doğru göç ederler ve sentriol çiftleri arasında mitoz mekiği görülmeye başlar.
Çekirdek zarı parçalanmaya başlar. 2-Prometafaz
3-Metafaz Kromozomal mikrotubuluslar kromozomları mitoz mekiğinin ortasında sıraya dizerler. (Metafaz Plağı)
Metafaz Çekirdekçik ve çekirdek membranı kaybolmaya başlar. Kromozomlar, sentriol çiftleri arasındaki hücre ekvatorunda dizilirler ve bir çift oğul kromatid yapmak üzere boyuna yarılırlar. Her kromozomda, mitoz mekiği mikrotubullerinin bağlandığı bir sentromer (kinetokor) vardır.
sentromer Sentromer, kromozom içinde bulunan, kromozom ve kromatidlerin mitoz ve mayoz sırasında düzgün biçimde ayrılmlarını sağlayan yoğunlaşmış bir bölgedir.
4-Anafaz Kromozomlardan kromatidler ayrılarak yavaş yavaş kutuplara doğru çekilirler.
Anafaz Oğul kromatidler, birbirlerinden ayrılırlar ve artık bir elips şeklini almış olan hücrenin karşı kutuplarına doğru, mitoz mekiği boyunca hareket ederler. Bu hareket sırasında kromatin; sentromeri önde, kromozom kolları arkada V şeklindedir. Ayrılma mekanizması bilinmiyor. Ancak, kromatidler mekik mikrotubulleri tarafından çekilirler.
5-Telofaz Kromozomlar kutuplara vardığı için kromozomal mikrotubuluslar kaybolur. Kromozomlar etrafında çekirdek zarı şekillenmeye başlar. Kromozomlar kromatin iplikçiklerine dönüşmeye başlar. Nükleolus yeniden şekillenir.
MAYOZ BÖLÜNME
MAYOZ BÖLÜNME: HÜCRE BÖLÜNMESİ Bütün EŞEY HÜCRESİNDE kromozom sayısının değişmez kalabilmesi için farklı bir hücre bölünmesi gelişmiştir. Mayoz bölünme ismini alan bu tip bölünmede, kromozom sayısı yarıya indirgenir. Mayoz bölünmenin sonunda meydana gelen gametler diğer vücut hücrelerinin aksine n sayıda kromozom taşır.
Mayozda da mitoz gibi profaz, metafaz, anafaz ve telofaz diye dört evre vardır.
Eşey hücrelerinin diploid(2n) fazdan haploid(n) faza geçmesi için yapılan işleme mayoz bölünme denir. Kromozom sayısını yarıya indiren bir bölünmedir. Birbirini izleyen iki bölünmeden ibarettir (Mayoz I ve Mayoz II). Mayoz I bölünmesinde DNA replike olarak ( 4n) sayısına ulaşır, ancak Mayoz II de DNA replike olmaz.
Mayozun Evreleri İnterfaz: Bölünmeye hazırlık evresidir. Mitozdaki interfaza benzemekle birlikte hücrelerin mitozdaki gibi büyüklüklerinin ve hacimlerinin artması gerçekleşmez..
Profaz-I: Kromozomlar kısalıp kalınlaşmaya, anadan ve babadan gelen homolog kromozomlar sinaps halinde ya yan yana parelel uzanırlar ya da birbirinin üzerine kıvrılırlar. Kısalma sonucunda kromozomlar mitozdaki gibi görülmeye başlar. Her kromozom iki kromatitten yapıldığından, homolog kromozomlar dörtlü demetler halinde görülür, bu görünüşe tetrat denir. Canlının vücudunda homolog kromozom kadar tetrata rastlanılır.kromozomların sentromerleri ayrılmamıştır. 4 kromatid için iki sentromer vardır. Ayrıca mitozdan farklı olarak bu evrede tetratlar arasında parça değişimi gerçekleşir. Krossing-over denilen bu parça değişimi tür içinde çeşitliliği sağlar. Bu evrenin sonunda çekirdek zarı parçalanarak kaybolur.
Metafaz-I :Çekirdek zarının parçalanması sona ermiş, sentrozomlar kutuplara çekilmiş ve iğ iplikleri ortaya çıkmıştır. Sentromerleri çift olan tetratlar düzlem üzerine dizilir. ekvatoral
Anafaz-I :Bu evrede tetratlar ikiye ayrılarak kutuplara giderler. Ana ve babadan gelen kromozomlar rasgele olarak birbirlerinden ayrılırlar Bu evrede kromozom sayısı indirgendiğinden kutuplara taşınan yani oğul hücrelere geçecek olan kromozom sayısı vücut hücrelerinin kromozom sayısının yarısı kadardır.
Telofaz-I Hücrenin iki kutbunda bulunan kromozomlar uzayıp incelmeye başlar. Etraflarında çekirdek zarı oluşur. Sitoplazmanın boğumlanmasıyla da haploid sayıda kromozoma sahip iki yavru hücre oluşur.
Mayoz I Profaz 5 alt evreye ayrılır: Leptoten: Kromatin materyali yoğunlaşarak kromozom halini alır. Zigoten: Homolog kromozomlar yan yana gelerek tetradları oluşturur. Pakiten: Kromozomların boyları kısalarak kalınlıkları artar. Diploten: Ayrılma devam ederken kromatidlerin teması devam eder (Kiyazma). Diyakinez: Kiyazmaların sayısı azalır. Çekirdek zarı erir. Mitoz mekiği oluşmaya başlar.
Metafaz I: Kromozomlar ekvatoryal plak üzerinde dizilirler. Anafaz I: Homolog kromozomların sentromerleri bölünmez. Karşılıklıkutuplara giden homolog kromozomlardır. Telofaz I: İki hücre meydana gelir. Bu hücreler DNA larını replike etmeden Mayoz II bölünmesine girerler.
Buraya kadar geçen olaylar mayoz-i olarak adlandırılır. Bundan sonra mitozdakinin aksine arada interfaz evresi olmaksızın profaz-ii'nin başlamasıyla mayoz-ii başlar.
Mayoz-II mitoz bölünmenin hemen hemen aynısıdır. Hücrelerdeki haploid kromozom sayısı korunarak profaz-ii, metafaz-ii, anafaz-ii ve telofaz-ii gerçekleşerek mayoz bölünmenin sonunda (n )kromozom sayısına sahip 4 yavru hücre meydana gelir.
MAYOZ II Profaz II: İğ iplikleri yeniden ortaya çıkar. Metafaz II: Kromozomlar ekvatoryal plakta toplanır. Anafaz II: Her kromozomun sentromeri uzunlamasına ikiye bölünerek kromatidler birbirinden ayrılır. Telofaz II: İki hücreden dört hücre meydana gelir.
Mitoz ve mayoz bölünmeleri genel olarak karşılaştırırsak: 1.Mitoz bölünme bir eşitlik bölünmesi olup, yavru kromatitler ayrılır. Mayoz bölünme ise bir azalma bölünmesi olup, 1. anafazda homolog kromozomlar, 2. anafazda ise yavru kromatitler ayrılır. 2.Mitoz bölünmede interfazı bir mitoz bölünme izler, mayoz bölünmede ise interfazı iki mitoz bölünme izler. 3.Mitoz bölünmede kromozomlar sinaps yapmazlar, kiazma oluşmaz ve homolog kromozomlar arasında genetik alış veriş olmaz. Mayoz bölünmede ise genetik alış veriş vardır. 4.Mitoz bölünme her seferinde iki yavru hücre verir. Mayozda ise her dönemde dört hücresel ürün vardır. 5.Mitoz bölünmede yavru hücrelerin kromozom sayısı ana hücre ile aynıdır. Mayotik ürünlerin kromozom sayısı ise ana hücreninkinin yarısıdır. 6.Mitotik bölünme normal olarak hemen tüm somatik hücrelere oluşur. Mayotik bölünme ise sadece özelleşmiş cinsiyet hücrelerinde olaylanır. 7.Mitoz bölünme zigot döneminde başlar ve yaşam boyu devam eder. Mayoz bölünme ise yalnızca belli dönemlerde görülür. 8.Mitoz bölünmede profaz tek evredir. Mayozda ise profaz daha karmaşıktır ve beş evreden oluşur.