1 . HÜCRE BÖLÜNMELERİ
Canlı hücrelerin nesillerini devam ettirebilmek için kendilerine benzer yeni hücreler meydana getirmelerine bölünme denir . Bölünme çoğalma , büyüme ve gelişme için kaçınılmaz bir hayat olayıdır . Hem eşeyli hem de eşeysiz üremenin gerçekleşmesini sağlayan temel olay hücre bölünmeleridir . Canlılarda görülen en önemli hücre bölünmeleri mitoz ve mayoz dur . Belli bir gelişme dönemini tamamlayan hücreler bölünerek çoğalırlar . Ancak bazı hücreler hayvanların sinir ve kas hücreleri , bitkilerin değişmez doku hücreleri bölünmezler . Hücreler genellikle oval olup , küreye benzerler . Yani bir hacim , bir de alanları vardır . Hacim stoplazmadan , alan ise hücre zarından ibarettir . Hücre büyüdükçe yarı çap artar . Alan yarıçapının karesi , hacim ise yarı çapını küpü oranında artar . İki artışın farkı çok fazla olduğundan belli bir değerden sonra hücre zarı , fazla büyüyen stoplazmanın ihtiyaçlarını karşılayamaz hale gelir . İşte o an , hücre bölünme mesajı alarak bölünür . Böylece hacim küçülmüş veya alan büyütmüş olurlar .
Bu durum amipler üzerindeki deneylerle ispatlanmıştır . Bir amip hücresinin sitoplazmasının bir kısmı dört ay süreyle kesilmiş ve hücrenin hiç bölünmediği görülmüştür . Aynı süre içersinde her hangi bir işleme tabi tutulmayan kontrol amipi ise tam 65 defa bölünmüştür . Bir başka deneyde ise , gelişmiş bir amip tam bölüneceği anda sitoplazmasından bir parça kesilmiştir . ancak bölünme devam etmiştir . Çünkü kesme işlemi bölünme emri verildikten sonra yapılmıştır . Bu deneyden sonuç şudur:çıkan sonuç şudur:Bölünme emri , çekirdek ve stoplazma arasındaki etkileşim sonucuna göre , çekirdekten verilmektedir .
A . MİTOZ BÖLÜNME
Eşeyli eşeysiz üreyen bütün çok hücreli canlılarda büyüme ve gelişmeyi sağlayan temel olay mitoz bölünmedir . Tek hücreliler de hücre bölünmesi her defasında üremeyi sağlamış olur . Mitoz bölünme ile bir hücreden iki yeni hücre oluşur oluşan hücrelerin kalıtsal yapısı birbirleriyle ve ana hücresiyle aynıdır . Olayda kromozom sayısı ve yapısı değişmediği için her türlü kromozom sayısı ve yapısı değişmediği için her türlü kromozom sayısına sahip hücreler mitoz gerçekleştirebilir . Özellikle bitki ve hayvanların diploid ( 2n ) vücut hücrelerinin bölünerek çoğalma biçimidir .
Mitoz bölünmeyle canlılarda şu olay gerçekleşmiş olur:
- EŞEYSİZ ÜREME
- BÜYÜME ( Canlının boy ve ağırlık olarak artması )
- GELİŞME ( Organların hücre sayısını arttırarak olgunlaşması )
- REJENERASYON ( Eksik kısımların onarılması )
- Bazı istisna türlerde eşey hücrenin oluşumu
Bir anormallik sonucu oluşmuş eksik veya fazla kromozomlu hücreler dahi mitozla bölünebilir . Mitozla kromozom sayısı ve yapısı korunmuştur .
Bölünme özelliği olmayan hücrelerde DNA molekülleri çekirdekte kromotin iplikler halinde kümelenmiş şekilde bulunur . Bu uzun kromotin iplikler hücre bölüneceği zaman eşlenerek kardeş kromatidleri oluştururlar . Hücre bölünmesinin başlangıcında , birarada bulunan kardeş kromatidler kısalıp kalınlaşarak kromozom haline gelirle . Kromotidler birbirlerine sentromer bölgesinden tutunmuşlardır .
Kromozomların sayısı her canlı için belli olup , azlığı veya çokluğu kalıtsal olarak bir anlam ifade etmez . Örneğin insan , siyah moli balığı , ve kurt bağrı bitkisi 46’şar kromozom taşır . Ancak birisi hayvan birisi de bitkidir .
Önemli olan kromozom sayısı değil , DNA şifrelerinin benzer olmasıdır . Kromozomların DNA ve protein bulunur .
Diploid ( 2n ) canlıların hücrelerinde kromozomlar çift halde bulunur . Biri anadan biri , diğeri babadan gelen , aynı şekil ve büyüklükteki bu kromozomlara homolog kromozomlar denir .
2 . MİTOZ BÖLÜNMENİN SAFHALARI
Belli bir yüzey-hacim oranına ulaşan hücreler bölünme hazırlıklarını tamamlayarak dört safhada mitoz bölünmeyi gerçekleştirirler . Mitoz bölünme meydana gelirken önce çekirdek eşlenir . Bu olaya karyokinez denir . Sonra sitoplazma bölünmesi buna da sitokinez denir .
Bir bölünme kademesi olmayıp , iki mitoz arasındaki gelişme safhasıdır . İnterfazda genç hücre beslenme , büyüme , protein sentezi gibi biyolojik olayları gerçekleştirir . Fakat hücre bölünme mesajını aldığı andan itibaren bölünme hazırlıkları yapılır . Bu hazırlıklardan sonra interfaz biter bölünme başlar .
Bölünme hazırlıklarını en önemlisi kromotin ipliklerin ( DNA ) kendini eşlemesidir ( Replikasyon ) Hayvansal hücrelerde sentrozom da kendisini eşler . Hücreyi ağ gibi kuşatmış bulunan endoplazmik retikulum yıkılarak bölünme kolaylaştırılır .
Son olarak bölünme başlarken hücrenin diğer hayatsal faaliyetlerini minimum seviyeye indirilir .
b . Profaz:
b . Profaz:
Mitoz bölünmenin en uzun safhasıdır . Eşlenmiş kromotin ipliler sentromer bölgelerinden birbirlerine tutunmuşlardır . Bu eşlere kardeş kromatidler denir . Profazda kromotin iplikler kısalıp kalınlaşarak belirgin hale gelir . Bu belirgin yapılara kromozom denir . Profaz sonunda çekirdek zarı ve çekirdekçik eriyerek kaybolmuştur . Sentrozom çiftleri zıt kutuplara çekilerek iğ ipliklerini oluşturmaya başlamışlardır .
c . Metafaz:
Eşlenmiş kromozom çiftleri hücrenin ekvator çizgisinde yan yana gelerek tek sıra halinde dizilirler . Sentromer bölgelerinden de iğ ipliklerine tutunurlar . Sentromerler eşlenir kromozomlar en rahat bu safhada görülerek sayılabilir .
Sentromer bölgelerinden birbirlerine tutunmuş olan kardeş kromotidler birbirlerinden ayrılarak zıt kutuplara doğru çekilirler bu çekme işlemini iğ iplikleri gerçekleştirir . Mitozda kromozom sayısı ve kromozom yapısı aynı olan hücrelerin olmasını sağlayan esas olay , bu safhadaki kardeş kromotidlerin ayrılmasıdır .
e . Telofaz:
Birbirinde ayrılan kromozom akımlarının kutup bölgelerinde kümeler içersinden sonra , çekirdek zarları ve çekirdekçikler aniden oluşarak belirgin hale gelir . Kromozomlar teker kromotin iplik haline indirgenirler . İğ iplikleri kaybolur . Telofaz sonunda karyokinez bitmiş ve iki çekirdekli bir hücre oluşturmuştur . Sitoplazmanın bölünmesiyle iki yeni hücre oluşur .
f . Sitokinez:
Sitoplazmanın bölünmesi bitki ve hayvan hücrelerinde farklılık gösterir .
Hayvan hücreleri , iki taraftan ve dıştan içeriye doğru boğumlanarak bölünür . Bitki hücrelerinde iseselülöz çeper boğumlanmaya imkan vermediği için , iki çekirdek arasında , golginin salgısıyla bir hücre plağı oluşturulur . Bu plak ortadan kenara doğru uzayarak iki hücrenin ayrılmasını sağlar
Ayrıca bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadığından iğ iplikleri sitoplazmadaki proteinlerden oluşan iki hücre kalıtsal madde bakımından tamamen aynıdır . Belki stoplazmanın miktarından kaynaklanan hücre Büyüklükleri kısmen farklı olabilir veya organellerin dağılımı eşit olmayabilir .
Bir canlının değişik doku ve organlarında mitoz oranları farklıdır . Genç bireylerde hücreler 20 dakikaka da bir bölünebilirler . Bitkilerin gövde , dal ve kök uçlarında meristem dokusu çok hızlı mitoz geçirirken , bir çok dokusu hiç bölünmez .
Hayvanlarda epitel doku hızlı bölünürken , kemik hücreleri çok yavaş bölünür . Sinir hücreleri ise belli bir zamandan sonra hiç bölünmez . Mitoz hızı canlının yaşlanmasıyla da değişir . Embriyo ve gençlik döneminde mitoz en hızlıdır . Gelişme tamamlandıktan sonra belli bir süre sabit hızla devam eder . Yaşlanma başlayınca mitoz hızıda düşer . Yaşlıların yaraları bu yüzden geç iyileşir .
Eşeyli üreyen canlılarda , eşey hücrelerinin ( gametlerin ) oluşumunu sağlayan özel bir bölünme şeklidir . Mayoz geçirerek hücreler mutlaka diploid ( 2n ) olmalıdır . Mayozun esas görevi , haploid hücreler olan gametlerin oluşumunu sağlamaktır . İstisna olarak su yosunları , diğer çiceksiz bitkiler plazmodyum ve bazı omurgasız hayvanlarda mayozla oluşan hücrelere gamet olmayıp , sporlar yada diğer haploid hücrelerdir . Çünkü bunlar döllenemezler , tek başlarına gelişerek gametleri oluşturacak ara bireyleri meydana getirirler . Mayoz geçirerek hücreler üreme organlarındaki diploid eşey ana hücrelerdir . Mayoz bir hücrenin arka arkaya iki defa bölünmesiyle gerçekleşir ve sonuçta dört yeni hücre oluşturulur . Dolayısıyla mitozda bahsettiğimiz Profaz , Metafaz , Anafaz ve Telofaz safhaları mayozda iki defa gerçekleşir . Bu bölünmelerden birincisi esas mayoz olup , ikincisi mitoz gibi gerçekleşir .
I . MAYOZ :
I . MAYOZ :
Oluşacak hücrelerin ge dizilişi ve kromozom sayısı bakımdan değişikliğe uğraması bu bölünmede olur . Bölünme başlamadan önceki interfaz evresi mitozdaki gibi gerçekleşir .
Profaz I :
En önemli ve uzun safhadır . Eşlenmiş kromatin iplikler sentromerlerin den birbirlerine tutunmuş durumdadırlar . Bu eşlerin her birine kardeş kromotitler denir . Bu safhada eşlenmiş kromotinler kısalıp kalınlaşarak kromozomları meydana getirirler . Her kromozomda iki tane kromatid vardır .
Profaz-I sonunda çekirdekçik ve çekirdek zarı kaybolmuş , sentrozomlar kendini eşleyerek zıt kutuplara çekilmiş durumdadır . Bu safhada eşlenmiş homolog kromozom çiftleri yanyana gelerek tetrat denilen 4 kromotidli yapıları oluştururlar . Bunlar her mayoz da olur . Kromaditlerin birbirlerine sarılmasına sinapsis denir . Bir türün mayozdaki tetrat sayısı normal ( diploid ) kromozom sayısının yarısı kadardır ( insan hücresinin mayozunda 23 tetrat oluşturulur ) . Kısa bir süre sonra sinapslar çözülür ve homolog kromozom çiftleri ayrılarak bölünmeye devam edilir .
Çoğu zaman , tetrat esnasında , sinaps yapan komaditler arasında parça ( gen ) değişimi olur . Buna ^ Krossingover^denir . Bu alış veriş kardeş olmayan kromaditler arasındadır . Her mayozda sinapslar oluşur , ama krossingover olmayabilir . Krossing-over mayoz bölünmenin en önemli olaylarından birisidir . Çünkü bu olayla genlerin kromozomlar üzerindeki Diziliş sıraları değiştirilmektedir . Bunun sonucundaise oluşan gametlerin çeşidi daha da rtmaktadır . Böyle gametlerin döllenmesiyle de oluşan bireylerde daha fazla kalıtsal çeşitlilik sağlanmaktadır .
Metafaz I:
Bu safha mitozdaki metazfazdan biraz farklıdır . Mitozda eşlenmiş kromozomlar bir sıra halinde , ekvator bölgesinde dizilirlerdi . Burada ise iki sıra halinde dizilirler . Homolog kromozomlar sıralanırken karşı karşıya gelirler .
Anafaz I :
Bu safhada mitozda bölünmede olduğu gibi kromatid ayrılması olmaz . Mitozun anafazında kardeş kromotidler ayrılırdı . Burada ise homolog kromozomlar ( eşlenmiş haliyle ) biri bir hücreye , diğeri öbür hücreye gidecek şekilde ayrılırYani homolog kromozom ayrılması gerçekleşir .
Mayoz bölünme sonucunda kalıtsal yapısı farklı hücrelerin oluşmasını sağlayan esas olay budur . Bir mayozda krossing-over olmasa da kalıtsal çeşitlilik sağlanır .
Telofaz I:
Mitozdakinden farklı değildir . Çekirdek zarları ve çekirdekçik oluşarak , sitoplazma bölünür . Burada oluşan kik hücre haploid ( n ) dir . Çünkü başlangıçtaki hücrenin homolog kromozomlarından birer tanesinin bulundurur . Ancak kromozomlar eşlenmiş olduğu için iki kromadidli haldedir . Yani DNA miktarı olarak 2n denilebilir . Kısa süren Telofaz I den olarak Mayoz II başlar .
II . MAYOZ:
Normal bir mitoz gibi gerçekleşir . I . mayozdan daha kısadır . İki bölünme arasında interfaz olmadığı için DNA^lar bir daha eşlenmez . Sadece sentrozom eşlenmesi gerçekleşir .
Başlangıçta 2n kromozomlu ( diploid ) olan hücreden bu bölünmenin sonunda kromozomlu ( monoploid ) 4 hücre oluşur .
Bu hücreler ana hücreden kromozom sayısı yönüyle farklı oldukları gibi , kromozom yapısı yönüyle de ana hücreden hem de birbirlerinden farklıdırlar .
Mayozla yumurta oluşurken hücrelerin stoplazma miktarı da farklı olabilir . Buraya kadar öğrendiklerimizi dikkate alırsak , eşeyli üremeyle çeşitlilik oluşturulması şu faktörlerle açıklayabiliriz .
- Mayoz-I de krossing- overin olması ,
- Mayoz-I de homolog kromozomların ayrılması ,
- Mayoz sonucu haploid hücrelerin oluşturulması ,
- Döllenme ile iki yeni hücrenin birlşetirilmesi ,
Bunlara ilave olarak , gametler farklı bireyler tarafından meydana getirilir veya yabancı döllenme ( yabancı tozlaşma ) gerçekleştirilirse kalıtsal çeşitlilik daha da artmış olur .
Mayozun hem birinci , hem de ikinci bölünmelerinin de gerçekleşen ortak olaylar vardır .
Bunların en önemlileri:
- Hücre sayısının artması
- Sitokinezin gerçekleşmesi
- Sentrozomun eşlenmesi olarak sayılabilir .
DNA eşlemesi , tetrat ve sinapsların oluşturlması , krossin-over ve homolog kromozomların ayrılması sadece I . Mayozda ; kardeş kromatidlerin ayrılması sadece II . Mayozda gerçekleşir .
Krossing - Over:
Mayozun ilk bölünmesinin I . Profaz safhasında gerçekleşir . Tetrat sırasında , sinapsis yapan , kardeş olmayan kromatidler arasındaki gen değişimidir . Her sinapsista olmayabilir
Kromozomlar üzerinde dizili bulunan genler birbirine ne kadar uzak ise , bu genlerin krossing- over ile değiştirilme ihtimali o kadar çoktur .
Mayoz bölünme şeklindede görüldüğü gibi , krossing over ile genlerin yapısı değişmez . Sadece kromozomlar üzerindeki diziliş sırası değişir . Bir kromozom çiftinin bir yerindeki gen değişimi olabileceği gibi bir çok yerinde de olabilir . Bu olaylar sonucunda oluşacak gamet çeşidi artar . Böylece mayoz ve döllenmeyle oluşturulan kalıtsal çeşitlilik , krossing –over ile biraz daha artmış olur .
Su yosunlarının çoğunda döllenmeyi mayoz izler . Yani zigot mayoz geçirir .
Çiçeksiz bitkilerin çoğunda mayoz , gametlerin değil sporları oluşturur .
Erkek arılarda ve çiçeksiz bitkilerin haploid gametofitlerin de gametler mitozla oluşur