Hücre Bölünmeleri Hakkında Kısa Bilgi

Hücre Bölünmeleri Hakkında Kısa Bilgi

Canlı hücrelerin nesillerini devam ettirebilmek için kendilerine benzer yeni hücreler meydana getirmelerine bölünme denir. Bölünme, hücrenin hayatı­nın devamı için gerekli olmamakla beraber, 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 bölünmelerdir.
Belli bir gelişme dönemini tamamlayan hücreler bölünerek çoğalırlar. An­cak bazı hücreler (hayvanların sinir ve kas hücreleri, bitkilerin değişmez do­ku hücreleri) bölünmezler. Acaba bölünecek hücreler gelişmelerini hiç ta­mamlayamazlar mı? Bu sorunun cevabı tam ve kesin olmamakla beraber şu şekilde izah edilir:
Hücrelerin bölünmesinin süresi, hüc­renin özelliklerine, görevlerine, bu­lundukları yere ve yaşama süresine göre değişiklik gösterir.Bölünmenin hızı, her canlıda ve aynı bireyin değişik dokularında farklılık gösterebilir.Hücre bölüneceği zaman eşlenerek kardeş kromatidleri oluşturur. Hûcre yönetimini sağlayan kromozomlar çekirdekte bulunur.
Hücre bölünmesinin başlangıcında, birarada bulunan kardeş kromatidler kısaiıp kalınlaşarak kromozom haline gelirler. Kromatidler birbirlerine sentromer bölgesinden tutunmuşlardır.
Kromozomların sayısı her canlı türü için belli olup, azlığı veya çokluğu kalıtsal olarak bir anlam ifade etmez. Örneğin; İnsan, siyah moli balığı ve kurtbağrı bitkisi 46′ şar kromozom taşır. Ancak birisi insan, birisi hayvan, bi­risi de bitkidir. Önemli olan kromozom sayısı değil, DNA şifrelerinin benzer olmasıdır. Kromozomların yapısında DNA ve protein bulunur.
Diploid (2n) canlıların hücrelerinde kromozomlar çift halde bulunur. Biri anadan, diğeri babadan gelen, aynı şekil ve büyüklükteki bu kromozomla­ra homolog kromozomlar denir. Homolog kromozomlar aynı karakterler üzerine etki eden genleri taşırlar. Ancak genlerin etki biçimleri farklı olabilir.

Hücreler genellikle oval olup, küreye benzerler. Yani bir hacim, bir de alanları vardır. Hacim sitoplazmadan, alan ise hücre za­rından ibarettir. Hücre büyüdükçe yarıçap artar. Yarıçap arttık­ça; alan yarıçapın karesi (r2), hacim ise yarıçapın küpü (r3) oranında artar. İki artış arasındaki fark çok fazla olduğundan, belli bir değerden sonra hücre zarı, fazla büyüyen sitoplazma­nın ihtiyaçlarını karşılayamaz hale gelir. İşte o zaman, hücreler bölünme mesajını alarak bölünür. Böylece hacim küçültmüş veya alan büyütmüş olurlar.
Bu durum amip üzerindeki deneylerle ispatlanmıştır. Bir Ami-pin sitoplazmasının bir kısmı dört ay süreyle kesilmiş ve hüc­renin hiç bölünmediği görülmüştür. Aynı süre içerisinde herhan­gi bir işleme tabi tutulmayan kontrol amipi ise tam 65 defa bö­lünmüştür. Bir başka deneyde ise gelişmesini tamamlamış bir amip tam bölüneceği anda sitoplazmasından bir parça kesil­miştir. Ancak bölünme devam etmiştir. Çünkü kesme işlemi bölünme emri verildikten sonra yapılmıştır. Bu deneylerden çı­karılan sonuç şudur: Bölünme emri, çekirdek ve sitoplazma arasındaki et­kileşim sonucuna göre, çekirdekten verilmektedir.

MİTOZ BÖLÜNME
Eşeyli ve eşeysiz üreyen bütün çok hücreli canlılarda büyüme ve gelişme­yi sağlayan temel olay mitoz bölünmedir. Tek hücrelilerde hücre bölünme­si her defasında üremeyi sağlamış olur. Mitoz bölünme ile bir hücreden iki yeni hücre oluşur ve oluşan hücrelerin kalıtsal yapısı birbirleriyle ve ana hücreyle aynıdır. Olayda kromozom sayısı ve yapısı değişmediği için her türlü kromozom sayısına sahip hücreler mitoz geçirebilir. Özellikle bitki ve hayvanların diploid (2n) vücut hücrelerinin bölünerek çoğalma biçimidir.
Mitoz bölünmeyle canlılarda şu olaylar gerçekleştirilmiş olur:
Eşeysiz üreme
Büyüme (canlının boy ve ağırlık olarak artması)
Gelişme (organların hücre sayısını artırarak olgunlaşması)
Rejenerasyon (eksik kısımların onarılması)
Bazı istisna türlerde eşey hücrelerinin oluşumu

1. Kromozomtarın Yapısı
Bölünme özelliği olmayan hücrelerde DNA molekülleri çekirdekte kroma¬tin iplikler halinde kümelenmiş olarak bulunur Bu uzun kromatin iplikler hücre bölüneceği zaman eşlenerek kardeş kromatidleri oluşturur.
Hücre bölünmesinin başlangıcında, blrarada bulunan kardeş kromatidler kısalıp kalmlaşarak kromozom haline gelirler Kromatidler birbirlerine sen* tromer bölgesinden tutunmuşlardır.
Kromozomla seyisi her canü türü için belli olup, azlığı veya çokluğu kalıtsal olarak bir anlam ifade etmez. Örneğin: insan, siyah moli balığı ve kurtbağrı bitkisi 46′ şar kromozom taşır. Ancak birisi insan, birisi hayvan, bi¬risi de bitkidir. Önemi] olan kromozom sayısı değil, DMA şifrelerinin benzer olmasrdır Kromozomlartn yapısında DNA ve protein bulunur.
Dlpioid (2n) canlıfann hücrelerinde kromozom far çift halde bulunur. Biri anadan, diğeri babadan gelen, aynı şekil ve büyüklükteki bu kromozomla-ra homolog kromozomlar denir. Homolog kromozomlar aynı karakterler üzerine etki eden genleri taşırlar. Ancak genlerin etki biçimleri farklı olabilir.

2. Mitoz Bölünmenin Safhaları
Belli bir yüzey – hacim oranına ulaşan hücreler bölünme ha­zırlıklarını tamamlayarak dört safhada mitoz bölünmeyi ger­çekleştirirler. Mitoz meydana gelirken önce çekirdek mater­yali eşlenir. Buna karyokinez denir. Sonra sitoplazma bölün­mesi gerçekleşir. Buna da sitokinez denir.
Vücut hücrelerinin hayat döngüsünde iki ana bölüm vardır. Bunlardan, interfaz; hücrenin metabolik evresi olup iki mitoz arasında kalan zamana denir.
Kendi içinde üç evreden oluşur. G1 evresi; küçük bir hücre­nin hacim ve yüzey olarak arttığı evredir. S evresi; Bölünme olgunluğuna erişmiş ve bölünme mesajı almış hücrenin DNA farını eşlediği (Replikasyon) evredir. G2 evresi; bölünme sırasında kullanı­lacak enzimlerin ve proteinlerin sentezlendiği evredir.
a. interfaz: 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 ve bölünme başlar.
Bölünme hazırlıklarının en önemlisi Kromatin ipliklerin (DNA) kendini eşlemesidir (Replikasyon). Hayvansal hücrelerde sentrozom da kendini eşler. Hücreyi ağ gibi kuşatmış bulunan endoplazmik retikulum yıkılarak bölünme kolaylaştırır.
Son olarak, bölünme başlarken, hücrenin diğer hayatsal faaliyetleri mini­mum seviyeye indirilir.

b. Profaz: Mitoz bölünmenin en uzun safhasıdır. Eşlenmiş kromatin iplik­ler sentromer bölgelerinden birbirlerine tutunmuşlardır. Bu eşlere kardeş kromatidler denir. Profazda kromatin iplikler kısaiıp kalınlaşarak belirgin ha­le gelir (Işık mikroskobuyla sayılabilecek kadar belirginleşirler). Bu belirgin yapılara artık kromozom denir.

Profaz sonunda çekirdek zarı ve çekirdekçik eriyerek kaybolmuştur. Sentro-zom 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.

d. Anafaz: Sentromer bölgelerinden birbirlerine tutunmuş olan kardeş kromatidler birbirlerinden ayrılarak zıt kutuplara doğru çekilirler. Bu çekme işlemini iğ iplikleri gerçekleştirir. Mitozda kromozom sayısı ve kromozom yapısı aynı olan hücrelerin oluşmasını sağlayan esas olay, bu safhadaki kardeş kromatidlerin ayrılmasıdır.

e. Telofaz: Birbirinden ayrılan kromozom takımlarının kutup bölgelerinde kümelenmesinden sonra, çekirdek zarları ve çekirdekçikler yeniden oluşa­rak belirgin hale gelir.
Kromozomlar tekrar kromatin iplik haline indirgenirler. İğ iplikleri kaybolur. Telofaz sonunda karyokinez bitmiş ve iki çekirdekli bir hücre oluşmuştur. Si-toplazmanın da bölünmesiyle iki yeni hücre oluşur.

f.Sitokinez (Sitoplazma Bölünmesi): Sitoplazmanın bölünmesi bitki ve hayvan hücrelerinde farklılık gösterir. Hayvan hücreleri, iki taraftan ve dıştan içeri doğru boğumlanarak bölünür.
Bitki hücrelerinde ise selüloz çeper boğumlanmaya imkan vermediği için, iki çekirdek arasında, golginin salgısıyla bir hücre plağı oluşturulur. Bu plak ortadan kenara doğru uzayarak iki hücrenin oluşmasını sağlar.
Ayrıca bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadığından iğ iplikleri sitoplaz­madaki proteinlerden oluşturulur.
Mitoz bölünme sonucunda oluşan iki hücre kalıtsal madde bakımından tamamen aynıdırlar. Belki, sitoplazmanın 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 dakikada bir bölünebi­lirler. Bitkilerin gövde, dal ve kök uçlarındaki meristem do­kusu çok hızlı mitoz geçirirken, birçok 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 hızı da düşer. Yaşlıların yaraları bu yüzden geç iyileşir.
Amitoz Bölünme: Bira mayasında, kıkırdak hücrelerinde, kanser hücrele­rinde, paramesyum ve amip gibi bazı tek hücrelilerde görülür. Çekirdek za­rı erimeden uzayarak ikiye bölünür. Bunu sitoplazma bölünmesi takip eder.

MAYOZ BÖLÜNME
Eşeyli üreyen canlılarda, eşey hücrelerinin (gametlerin) oluşumunu sağla­yan özel bir bölünme şeklidir. Mayoz geçirecek hücreler mutlaka diploid (2n) olmalıdır. Mayozun esas görevi, haploid hücreler (n) olan gametlerin oluşumunu sağlamaktır. İstisna olarak su yosunları, diğer çiçeksiz bitkiler, plazmodyum ve bazı omurgasız hayvanlarda mayozla oluşan hücreler ga­met olmayıp, sporlar ya da diğer haploid hücrelerdir. Çünkü bunlar döllen­mezler, tek başlarına gelişerek, gametleri oluşturacak ara bireyleri meyda­na getirirler. Mayoz geçirecek hücreler üreme organlarındaki diploid eşey ana hücreleridir.
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.

1. Mayoz -1 Bölünmesi
Oluşacak hücrelerin gen dizilişi ve kromozom sayısı bakımından değişikli­ğe uğraması bu bölünmede olur. Bölünme başlamadan önceki interfaz olayları mitozdaki gibi gerçekleşir.
a. Profaz l: En önemli ve en uzun safhadır. Eşlenmiş kromatin iplikler sen-tromerlerînden birbirlerine tutunmuş durumdadırlar^ Bu eşlerin her birine kardeş kromatitler denir. Bu safhada eşlenmiş kromatinler kısaiıp kalınlaşa­rak kromozomları meydana getirir. Her kromozomda iki tane kromatid vardır.
Profaz -1 in sonunda çekirdekçik ve çekirdek zarı kaybolmuş, sentrozom-lar kendini eşleyerek zıt kutuplara çekilmiş durumdadır. Bu safhada eşlen­miş homolog kromozom çiftleri yanyana gelerek tetrat denilen 4 kromatid-li yapıları oluşturur. Bunlar her mayozda olur. Kromatidlerin birbirlerine sa­rılmasına sinapsis denir. Bir türün mayozdaki tetrat sayısı normal (diploid) kromozom sayısının yarısı kadardır.
Bir süre sonra sinapsisler çözülür ve homolog kromozom çiftleri ayrılarak bölünmeye devam edilir. Çoğu zaman, tetrat esnasında, sinapsis yapan kromatidler arasında parça (gen) değişimi olur. Buna krosing-over denir. Bu alış-veriş kardeş olmayan kromatidler arasındadır.

Her mayoz bölünmede sinapsis ve tetrat oluşsa bile, krosing över ger­çekleşmeyebilir. Krosing överin ne zaman ve hangi oranda gerçekleşe­ceği önceden bilinemez.
Çünkü bu olayla genlerin kromozomlar üzerindeki diziliş sıraları değiştiril­mektedir. Bunun sonucunda ise oluşan gametlerin çeşidi daha da artmak­tadır. Böyle gametlerin döllenmesiyle de oluşan bireylerde daha fazla ka­lıtsal çeşitlilik sağlanmaktadır.

b. Metafaz 1: Bu safha mitozdaki metafazdan biraz farklıdır. Mitoz da eş­lenmiş kromozomlar bir sıra halinde, ekvator bölgesinde dizilirlerdi. Burada ise iki sıra halinde dizilirler. Homolog kromozomlar sıralanırken karşı karşı­ya gelir.
c. Anafaz I: Bu safhada mitoz bölünmede olduğu gibi kromatid ayrılması olmaz. Mitozun anafazında kardeş kromatidler ayrılırdı. Burada ise homo­log kromozomlar (eşlenmiş haliyle) biri bir hücreye, diğeri öbür hücreye gidecek şekilde ayrılır. Yani homolog kromozom ayrılması gerçekleşir. Ma­yoz bölünme sonucunda kalıtsal yapısı farklı hücrelerin oluşmasını sağla­yan esas olay budur. Bir mayozda krosing-over olmasa da kalıtsal çeşitlilik sağlanır.
d. Telofaz l: Mitozdakinden farklı değildir. Çekirdek zarları ve çekirdekçik oluşarak, sitoplazma bölünür. Burada oluşan iki hücre haploid (n) dir. Çün­kü başlangıçtaki hücrenin homolog kromozomlarından birer tanesini bu­lundurur. Ancak bu kromozomlar eşlenmiş olduğu için iki kromatidli halde­dir. Yani DNA miktarı olarak 2n denilebilir. Kısa süren Telofaz I den sonra Mayoz II başlar.

2. Mayoz – II Bölünmesi
Normal bir mitoz gibi gerçekleşir. I. mayozdan daha kısadır. İki bölünme arasında interfaz olmadığı için DNA’lar bir daha eşlenmez. Sadece sentro-zom eşlenmesi gerçekleşir. Bu bölünmenin safhaları olan Profaz II, Meta­faz II, Anafaz II ve Telofaz II mitoz bölünmedeki gibi gerçekleştiğinden tekrar açıklamaya gerek duymuyoruz.
Başlangıçta 2n kromozomlu (diploid) olan hücreden bu bölünmenin so­nunda n kromozomlu (monoploid) 4 hücre oluşur. Bu hücreler ana hücre­den kromozom sayısı yönüyle farklı oldukları gibi, kromozom yapısı yönüy­le de hem ana hücreden hem de birbirlerinden farklıdırlar.
Metafaz -1 de homolog kromozomlar kar­şılıklı (iki sıra halinde) dizilir.
Anafaz -1 de homolog kromozomlar birbirinden ayrılır.

DNA eşlenmesi, tetrat ve sinapsisle-rın oluşturulması, Krosing – över ve homolog kromozomların ayrılması sadece I. Mayozda; kardeş kromatid ayrılması sadece II. Mayozda ger­çekleşir.
Mayozla yumurta oluşurken hücrelerin sitoplazma miktarı da farklı olabilir. Buraya kadar öğrendiklerimizi dikkate alırsak, eşeyli üremeyle çeşitlilik oluşturulmasını şu faktörlerle açıklayabiliriz.
Mayoz l’de krosing-overin meydana gelmesi,

Mayoz l’de homolog kromozomların ayrılması,

Mayoz sonucu haploid hücrelerin oluşturulması,

Döllenmeyle iki yeni hücrenin birleştirilmesi,
Bunlara ilave olarak, gametler farklı bireyler tarafından meydana getirilir ya da yabancı döllenme (yabancı tozlaşma) gerçekleştirilirse kalıtsal çeşitlilik daha da artmış olur.
Krosing-Over Olayı: Mayoz bölünmenin I. Profaz evresinde gerçekleşir. Tetrat esnasında sinapsis yapan, kardeş olmayan kromatidler arasındaki gen alış – verişidir. Her sinapsiste olmayabilir.
Krosing-over sayesinde yeni gen birleşmeleri ile aynı türün bireyleri ara­sında farklı özelliklerin ortaya çıkması sağlanmış olur.
Krosing-overin hangi canlıda ve ne zaman olacağını bugün için bilemiyo­ruz. Ancak, kromozomlar üzerinde dizili bulunan genler birbirine ne kadar uzak ise, bu genlerin Krosing – över ile değiştirilme ihtimali o kadar çoktur.

Günümüzde, Genetik Mühendisliği ile uğraşan bilim adamları krosing-over oranlarından yararlanarak, genlerin diziliş sıralarını tespit etmekte ve kro­mozom haritaları çıkarmaktadırlar.
Örneğin 8 kromozomlu sirke sineğinin (Drosophila) bütün kromozomlarının haritaları bu şekilde çıkarılmıştır.
Günümüzdeki teknolojik ilerlemeler sayesinde insanların genetik haritaları-da çıkartılmıştır. Ancak genlerin yerleri henüz tam olarak belirlenememiştir.
Mayoz bölünmede, krosing-over ile genlerin yapısı değişmez. Sade­ce kromozomlar üzerindeki diziliş sırası değişir.
Bir kromozom çiftinin bir yerinde gen değişimi olabileceği gibi birçok yerin­de de olabilir. Bu olaylar sonucunda oluşacak gamet çeşidi artar. Böylece mayoz ve döllenmeyle oluşturulan kalıtsal çeşitlilik, krosing-overle biraz da­ha artırılmış olur.
Krosing-over bir mutasyon sayılabilir. Ancak zararsız, hatta faydalı mutas-yonlar grubundandır. Buna benzer bir olay bakteriler ve tek hücreliler ara­sında DNA parçalarının değişimi olarak bilinen konjugasyondur.
Mayozun hem birinci, hem de ikinci bölünmelerinde gerçekleşen ortak olaylar vardır. Bunların en önemlileri:
Hücre sayısının artması

Sitokinezin gerçekleşmesi ve sentrozomun eşlenmesidir.