Hücre Bölünmeleri (Ödev Konusu)

Hücreler ya canlıların büyüyüp gelişmesi, rejenerasyonu ve dokularının yenilenmesi ya da üreme faaliyetlerinin gerçekleştirilmesi amacıyla bölünür. Bölünmelere detaylarıyla geçmeden önce hücrelerin niçin bölündükleri konusundaki görüslere yer verelim. Hücre, büyüklük bakimindan belirli bir sinira ulastigi zaman, kuramsal olarak ikiye bölünmesi gereklidir. Çünkü hücre genel olarak bir küre seklinde düsünülürse, büyümede hacim yüzey orantisi r3 / r2 ‘dir. Yani hacim yariçapin küpüyle artarken, yüzeydeki büyüme yariçapin karesine bagimli kalir ve bir süre sonra hücrenin yüzeyi gerek besin alis verisini gerek artik maddelerin atilimini ve gerekse gaz alis verisini bütün hücreye saglayamayacak duruma gelir ve hücre, yüzeyini artirmak amaciyla bölünmeye baslar. Ayrica büyüyen hücrede sitoplazma çekirdek orani arttigindan ve çekirdegin etki alani sinirli oldugundan bu durum hücreyi ölüme sürükleyebilir, dolayisiyla hücreyi bölünmeye zorlar. (Bu fikri 1908 yilinda ilk defa HERTWIG ortaya atmistir.) hücrenin içine yapay olarak iki çekirdek yerlestirildiginde ya da çekirdek içindeki kromozom sayisi iki katina çikarildiginda, hücrenin hacmi normal büyüklügünün iki misli olabilir. Bu, çekirdegin sinirli bir etkiye sahip oldugunu kanitlar. Uygun x-isinina tutulan hücrelerde kalitsal materyal çogalmasi olur; fakat bölünme meydana gelmez ve sonuçta hücre büyümesiyle birlikte hizli hücre çogalmasi da görülür (kanserlesmede oldugu gibi). Bölünecek büyüklüge ulasan amipin (normal olarak iki günde bir bölünür) protoplazmasindan bir miktar kesersek (100 gün süreyle) bölünme durur ve tekrar büyümeye baslar. Bu uygulama sonsuz olarak sürdürülürse, amip, bölünmeden hayatta kalabilir.

Bölünmeye baslayan bag doku hücrelerinin çapi yaklasik % 12 kadar artar. Buna karsin büyüklügü sinirlandirilmis hücrelerde büyüme durur.

Bir hücreli canlilarda mitoz ayni zamanda üremeyi saglar. Her canlida ve ayni bireyin farkli dokularindaki hücrelerin mitozla bölünme hizi tamamen farklidir. Örmegin bagirsak mukozasindaki, epidermisteki, kan hücrelerini üreten dokulardaki hücrelerin sürekli bölünmesine karsilik, diger dokularin hücreleri belirli zamanlarda, sinir ve retina hücreleri ise 20-25 yasin üstünde (insanda çogunluk ana karninda 4. aydan itibaren sonra) hiç bölünmez.

Mitoz bölünmenin amaci ana hücredeki kalitim materyalinin esit sekilde yavru hücrelere verilmesidir. Bir hücrelilerdeki amitoz bölünmede, hem ig iplikleri ise karismaz hem de kalitim materyali yavrulara büyük bir olasilikla esit verilmez. Mitoz bölünme sürekli bir olay olmasina karsilik, izlemede ve anlamada kolaylik olsun diye evrelere ayrilarak incelenir. Dinlenme sirasinda, kromozomlar boyanmaz. DNA miktari 2n’dir (G1-Evresi). Daha sonra DNA kendini esler. DNA miktari 4n’dir. Ince kromatid iplikler seklinde boyanirlar (S-Evresi). Üçüncü evre koyu boyanan kromozomlara sahip, 4n’li evredir (G2-Evresi). Son evre ise mitoz bölünmeni gerçeklestigi ve kromozom sayisinin 2n’e indigi evredir (M-Evresi). Hücredeki tüm yapilarin birleserek, daha sonra iki yavru hücreye verilmesini saglayan bu döngüye hücre döngüsü denir.

Bitki ve hayvanlarda hücre döngüsünün tamamlanmasi yaklasik 20 saat kadar sürer. Bu sürenin yaklasik bir saati mitoz bölünmeye ayrilmistir. Geri kalan süre interfazdaki büyüme için kullanilir. en uygun beslenme ve sicaklik kosullarinda dahi, herhangi bir hücre çesidinin bölünme süresi sabittir. Uygun olmayan kosularda bu süre uzayabilir. Fakat her hücrenin optimumdan daha hizli büyümesini hem de optimumdan daha hizli döngüsünü saglamak olanaksizdir. bundan su sonuca varabiliriz; her hücrenin döngü süresi kusursuz bir zamanlamayla gelisecek sekilde programlanmistir. Bu program iki asamada yürütülür. Ilkinde kromozomlardaki kalitsal materyal iki katina çikarilir, ikincisinde ise hücrenin diger organelleri çogaltilir.
Döllenmis yumurtalarda bölünme, alisilmisin tersine bir saatte ya da daha az bir süre içerisinde tamamlanir. Çünkü yumurta hücresine, yumurtanin olgunlasmasi sirasinda her çesit molekülden bol miktarda verilmistir. Böylece yumurta hücresi hizla bölünerek gittikçe daha küçük hücreleri yapar. Bunlardaki hücre döngüsünde büyüme evresi yoktur, yalniz bölünme için hazirlik yapilir. Bu nedenle yaklasik bir saatte bir bölünebilir.

MITOZ BÖLÜNME
Mitoz bölünmenin baslangicini saptamak olanaksizdir. Fakat hücrede bazi degisiklikler olur; hücre içerigi jel haline geçer, metabolizma durur, çekirdegin hacmi hizla büyür. Kromatid iplikleri belirginlesir ve boyanmaya baslar. G2 evresinin tamamlanmasi, kromozomlarin türlere özgü sekil ve sayiyi kazanmasiyla mitoz bölünmeye geçilir. Isik mikroskobunda kromozomlar artik rahatlikla görülebilir. Bu süre yaklasik bir saat sürer. Bu evredeki hücreler küre seklindedir ve etrafindaki cisimlere kuvvetle baglanmamistir. Mitoz bölünme; profaz, metafaz, anafaz ve telofaz diye dört evreye ayrilir.

Profaz
Baslangicinda çekirdek içinde ince uzun kromatid iplikleri halinde görünen kromozomlar, yavas yavas helozon seklinde kivrilarak kalinlasmaya baslar ve görülebilir duruma geçer. kalinlasma ve kisalma anafaza kadar devam edebilir. Bu arada es kromozomlar birbirlerinden fark edilemeycek kadar sikica baglidirlar. Bu evrede birbirine sentromerlerle baglanmis olarak duran kromozomlarin her birine kromatid denir. Sentrozomlar ayrilarak her biri bir kutba gitmeye baslar ve aralarinda ig iplikleri olusur. Profazin sonuna dogru ig iplikleri ile kromozomlar arasinda baglanti kurulurken, sentrozomlardan hücre zarina uzanan ig iplikleri de olusur ve çekirdek zari eriyerek kaybolur, kromozomlar sitoplazma içerisine dagilir.
Metafaz
Kromozomlar çok kere bir çember gibi, bazen de karisik olarak ekvatoral düzlem üzerinde dizilirler. Genellikle küçük kromozomlar merkezde, büyükler çevrededir. Dizilis türlere özgü bir özellik gösterir. Kromozomlar esit olarak kutuplara çekileceginden, ortada belirli bir denge kurulana kadar beklenilir.
Profaz 30-60 dakika sürmesine karsilik, metefaz ancak 2-6 dakika sürer. her bir kromozomun sentromeri belirgin olarak ikiye bölünür ve kromatidler tam olarak birbirinden ayrilir.
Anafaz
Ekvatoral düzlemdeki kardes kromozomlar kutuplara bu evrede tasinirlar. Kasilma özelligi olan sentrozomlarin ig iplikleri sayesinde kromozomlarin yarisi bir kutba, diger yarisi öbür kutba gider. Kromozomlarin kutuplara ulasmasiyla bu evre sona erer.
Bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadigi için kromozomlarin tasinmasi sitoplazma hareketleriyle ve sitoplazma kökenli ig ipliklerinin yardimiyla olur. Bu evre de yaklasik olarak 3-15 dakika sürer.
Telofaz
Kromozomlar daha az boyanmaya baslar. Çekirdek zari yavas yavas olusur. Kromozomlar uzayip incelmeye baslar. Bölünme açisindan çekirdek dinlenmeye geçerken, hücre metabolizmasi aktif hale geçer. Bu evrenin olusumu sürerken bir yandan da sitoplazma bogum yapmaya baslar. Ig ipliklerine dik olarak bogumlanan sitoplazmanin o bölgede jel hale geçerek iki ogul hücrenin stoplazmasini ayirdigini ileri süren görüslerde vardir. Stoplazmanin bogumlanarak ayrilmasi sürecine sitokinez denir. Telofazin baslangicindan iki yeni hücrenin olustugu ana kadar geçen süre 30-60 dakikadir.
MAYOZ BÖLÜNME
Bütün döllerde kromozom sayisinin degismez kalabilmesi için (sperm ve yumurtanin birlesmesinden kromozom sayisi iki katina çikacagindan dolayi) farkli bir hücre bölünmesi gelismistir. Mayoz bölünme ismini alan bu tip bölünmede, kromozom sayisi yariya indirgenir. Mayoz bölünmenin sonunda meydana gelen gametler diger vücut hücrelerinin aksine n sayida kromozom tasir (bazi bitkilerde ve bir hücrelilerde bireyin kendisi yasantisi boyunca haploid kromozomlu oldugundan mayoz bölünmeye gerek kalmaz). Normal olarak soma hücrelerinde 2n kromozomlardan homolog olanlar, boyuna, sinaps dedigimiz araliklarla birbirinin yakininda uzanirlar. Bu homolog kromozomlarin her biri ayri bir kutba giderek, yalniz bir tanesinin bir gamete verilmesi saglanir. Homolog kromozomlar ayni büyüklüge ve sekle, keza benzer kalitsal faktörlere sahiptir. Gerek yumurta gerekse sperm olusumu son iki hücre bölünmesine kadar ayni kurallara göre yürütülür. Daha sonra spermatogenezis (sperm olusumu) ve oogenesiz (yumurta olusumu) farkli sekilde meydana gelir.
Mayozda da mitoz gibi profaz, metafaz, anafaz ve telofaz diye dört evre vardir. Bu evreler arada interfaz olmaksizin pes pese iki kez gerçeklesir ve sonuçta dört yavru hücre meydana gelir. Mayoz bölünme ile mitoz bölünme arasindaki en büyük farka profazda rastlanir.
Interfaz
Bölünmeye hazirlik evresidir. Mitozdaki interfaza benzemekle birlikte hücrelerin mitozdaki gibi büyüklüklerinin ve hacimlerinin artmasi gerçeklesmez.
Profaz-I
Kromozomlar kisalip kalinlasmaya baslarken, anadan ve babadan gelen homolog kromozomlar sinaps halinde ya yan yana parelel uzanirlar ya da birbirinin üzerine kivrilirlar. Kisalma sonucunda kromozomlar mitozdaki gibi görülmeye baslar. Her kromozom iki kromatitten yapildigindan, homolog kromozomlar dörtlü demetler halinde görülür, bu görünüse tetrat denir. Canlinin vücudunda homolog kromozom kadar tetrata rastlanilir (insanda 23 tane). Kromozomlarin sentromerleri ayrilmamistir. 4 kromatid için iki sentromer vardir.
Ayrica mitozdan farkli olarak bu evrede tetratlar arasinda parça degisimi gerçeklesir. Krossing-over denilen bu parça degisimi tür içinde çesitliligi saglar. Bu evrenin sonunda çekirdek zari parçalanarak kaybolur.
Metafaz-I
Çekirdek zarinin parçalanmasi sona ermis, sentrozomlar kutupulara çekilmis ve ig iplikleri ortaya çikmistir. Sentromerleri çift olan tetratlar ekvatoral düzlem üzerine dizilir.
Anafaz-I
Bu evrede tetratlar ikiye ayrilarak kutuplara giderler. Ana ve babadan gelen kromozomlar rasgele olarak birbirlerinden ayrilirlar (özelliklerimizin bazilarinin anadan bazilarinin babadan geçmesinin nedeni). Bu evrede kromozom sayisi indirgendiginden kutuplara tasinan yani ogul hücrelere geçecek olan kromozom sayisi vücut hücrelerinin kromozom sayisinin yarisi kadardir.
Telofaz-I
Hücrenin iki kutbunda bulunan kromozomlar uzayip incelmeye baslar. Etraflarinda çekirdek zari olusur. Sitoplazmanin bogumlanmasiyla da haploid sayida kromozoma sahip iki yavru hücre olusur.
Buraya kadar geçen olaylar mayoz-I olarak adlandirilir. Bundan sonra mitozdakinin aksine arada interfaz evresi olmaksizin profaz-II’nin baslamasiyla mayoz-II baslar. Mayoz-II mitoz bölünmenin hemen hemen aynisidir. Hücrelerdeki haploid kromozom sayisi korunarak profaz-II, metafaz-II, anafaz-II ve telofaz-II gerçekleserek mayoz bölünmenin sonunda n kromozom sayisina sahip 4 yavru hücre meydana gelir.