Hücre Bölünmeleri

Hücre bölünmeleri biyolojinin en önemli konuları arasındadır. Çünkü hücreler bölünerek ve üreyerek canlılığı devam ettirirler. Hücre bölünmesi ile ilgili genel bilgilerin hepsi aşağıda anlatılmıştır.

Hücre Bölünmesinin Nedenleri

Hücre bölünmesinin çeşitli nedenleri vardır. Bu nedenler aşağıda sıralanmıştır.

1. Hacim / Yüzey Oranının Bozulması (r3/r2)

Hüc­reyi bir küre şeklinde düşünürsek, hacmi yarıçapının küpü ile yüzeyi ise yarıçapının karesi oranında büyür. Bu büyüme sonucu hücrenin yüzey alanı hacmine oranla küçük kalır. Bu sonucunda hücre zarı­nın yüzeyi madde alışverişinde yetersiz kalmaya başlar. Bu nedenle hücre; yüzeyini arttırabilmek ve hacmini azaltabilmek için bölünür.

2. Sitoplâzma - Çekirdek Oranının Bozulması

Hücre büyümesi sırasında sitoplâzma hacimce artarken, çe­kirdeğin sayısı ve büyüklüğü değişmez. Sitoplâzmadaki artış sonucu çekirdeğin yöneticiliği zayıflar. Bir çekirdeğin kocaman bir hücreyi yönetmesi küçük bir hücreyi yönetmesine oranla oldukça güçtür. Hücre, çekirdeğin yöneticilik görevini etkili bir şekilde yürütebilmesi için bölünmek ister. Bölünme so­nucu sitoplâzma miktarı azaldığından çekirdeğin hücreyi denetlemesi kolaylaşır.

3. Genetik iç İşaretin Verilmesi

Sitoplâzma ve çekir­dek arasındaki oran belli bir sınırı aştığında bölünme emri verilmektedir. Bu emir için bilgi hücrenin iç yapısındaki kodlarda saklıdır. Genetik olarak hücreler böyle programlanmıştır. Şartlar oluştuğunda bölünme kaçınılmazdır. 

4. Hormonlar

STH hormonu tüm vücut hücrelerinin bö­lünmesini kontrol eder. Bu hormonun etkinliği hücrenin bölünmesini zorunlu hale getirir. 

Not: Memeli canlılarda olgun alyuvarlar ve sinir hücreleri bölünüp çoğalmazlar. Deri hücreleri ise sürekli çoğalırlar.

Hücrenin Yaşam Döngüsü

Bir hücrenin yaşamı bölünme ile bölünmenin dışındaki interfaz evrelerinden oluşur. Bu evrelerin toplamına hücrenin yaşam döngüsü denir. Hücrenin yaşam döngüsünün interfaz evresinde hücre büyür. Bu evreyi G1, S ve G2 olarak ayırabiliriz. G1 evresi yaşam döngüsünün en uzun süren evresidir. RNA ve protein sentezi hızlıdır. DNA sentezi yoktur. S evresi DNA sentezinin yapıldığı evredir. Bu evrenin so­nunda her kromozom birbirine bağlı iki eş kromatitten olu­şur. S evresi geçirmeyen bir hücre bölünemez. G2 evresinde DNA sentezi durur. Enzim ve protein sentezi devam eder. Bu evreler tamamlanınca yaşam döngüsünün diğer evresi olan bölünme başlar.

Mitoz Bölünme

• Genel olarak vücut hücrelerinde görülür.
• Hücredeki kalıtım maddesi, nitelik ve niceliği değiş­meden oğul döllere aktarılır.
• Bölünme sonucunda iki tane hücre oluşur. 
• Oluşan hücreler uzun ömürlüdür. Çekirdek ve sitoplazma bir kez bölünür.
• Bölünen hücreleri oluşan hücreler arasında kalıtsal açıdan hiç bir farklılık görülmez. (Mutasyonlar hariç)
• Kromozom sayısı değişmez.
• Evrim açısından önemi kalıtsal devamlılığı sağlama­sıdır.
• Mitoz bölünmenin amacı; tek hücrelilerde, üremeyi çok hücrelilerde büyüme, gelişme ve dokuların ona­rılmasını sağlamaktır.
• Tetrat, sinapsis, krossing - over görülmez.

İnterfaz: DNA sentezi, büyüme, fosforilasyon ve protein sentezi maksimumdur. Hayvan hücrelerinde sentrozom iki katına çıkar. Mitoz hücre bölünmesinde, önce çekirdek bölünmesi (karyokinez) daha sonra sitoplâzma bölünmesi (sitokinez) gerçekleşir.

Çekirdek Bölünmesi (Karyokinez)

Çekirdeğin bölünmesini birbirini takip eden dört evreden oluşur. 

1. Profaz

• Kromatin iplikler yoğunlaşarak kromozomları oluştu­rur.
• Çekirdek zarı ve çekirdekçikler çözünürler.
• Hayvan hücrelerinde sentrioller zıt kutuplara gider aralarında iğ iplikleri oluşmaya başlar.
• Bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadığından iğ ip­likleri sitoplazmik proteinlerden oluşur.
• Kromatidler sentromerleriyle birbirine bağlıdır.

 2. Metafaz

• Kromozomların en belirgin olduğu evredir.
• Kromozomlar hücrenin ekvatoral düzleminde yan yana dizilirler.
• İğ iplikleri eş kromozomların sentromerlerine bağlanır.
• Eş kromozomlar sentromerlerinden ayrılmaya başlar.

3. Anafaz

Kardeş kromatidler iğ iplikleriyle hücrenin zıt kutuplarına doğru çekilirler. Mitoz bölünmede kromozom sayısının sabit kalmasını sağlayan iki faktör vardır. 

• İnterfazda DNA'nın eşlenmesi
• Anafazda eş kromatitlerin birbirlerinden ayrılması

4. Telofaz

• Kromozomlar iğ ipliklerinden ayrılır, iğ ipliklerinin gö­revi bittiği için erirler. Kromozomlar incelip uzayarak kromatin ipliğine dönüşür.
• Çekirdekçik ve çekirdek zarı oluşur.
• Telofaz evresiyle birlikte karyokinez tamamlanmış olur.
• Sitoplâzma bölünmesi başlar.

Sitoplâzma Bölünmesi (Sitokinez)

Bitki hücrelerinde sitoplâzma, merkezden çevreye doğru hücre plağı denilen özel bir yapı ile bölünür. Hayvansal hücrelerde ise sitoplâzma ana hücrenin ekvator düzleminde çevreden merkeze doğru boğumlanmaya baş­lar. Sitokenez evresi de tamamlandıktan sonra hücre bölünmesi sona erer ve hücrede bir yaşam döngüsü tamamlanmış olur. Bölünme sonucu oluşan iki hücre tekrar interfaz evresine girerek yaşam döngülerini

sürdürürler.

Mayoz Bölünme

• Çok hücreli canlıların eşey ana hücrelerinde görülür.
• Mayoz bölünme sonucu bir hücreden dört hücre oluşur.
• Bölünme sonucu gametler oluşur. Oluşan gametler üremeyi sağlar.
• Kalıtsal çeşitliliği sağladığından evrimleşme hızını arttırır.
• Mayoz bölünmede birbirini izleyen iki ayrı bölünme vardır.
• Kromozomlar kendini bir kez eşler.
• Mayoz bölünmede kromozom sayısı yarıya iner.
• Oluşan hücreler kısa ömürlüdür.
• Tetrat, sinapsis ve krosing over görülür.
• Oluşan hücrelerde kalıtsal farklılık gözlenir.
• Ergenlik döneminde başlar, üreme dönemi boyunca sürer.

Mayoz bölünmede bölünme hücre iki defa art arda bölünür. Bu bölünmelere mayoz I ve mayoz II adı verilir. 

Mayoz - I

İnterfaz evresinde replikasyon görülür. ATP üretimi ve protein sentezi en üst düzeydedir.

Profaz - I

• Kromatin iplik kromozom halini almaya başlar.
• Sinapsis, tetrat, krosing - over gözlenir.   

Sinapsis: Profaz - l'de homolog kromozomların karşılıklı dizilmeleri olayıdır.

Tetrat: Eşlenmiş homolog kromozomların yan yana gele­rek oluşturduğu 4 kromatidli yapıya denir. Tetratların sayısı haploit kromozom sayısına eşittir.

Krossing - over: Homolog kromozomların kardeş olmayan kromatidleri arasında gerçekleşen parça alışverişidir. Krossing - over hücrede çeşitliliğe olanak sağlar. Gen yapısı ve sayısını değiştirmeden yeni gem kombinasyonlarının ortaya çıkmasını sağlar. 

Klyazma: İki kromatidin birbirine temas ettiği yere denir.

Parça değişimi olduktan sonra bu evrede çekirdek zarı ve çekirdekçik çözünerek kaybolur. Hayvan hücrelerinde sentrioller zıt kutuplara çekilir. 

Metafaz - I

• Homolog kromozomlar karşı karşıya gelerek hücre­nin ekvatoral düzleminde çift sıra halinde dizilirler
• İğ iplikleri kromozomların sentromerlerine bağlanır. 

Anafaz - I

• Homolog kromozomlar birbirinden ayrılarak zıt kutup­lara çekilir.
• Homolog kromozomlar, zıt kutuplara doğru rastgele çekilirler.
• Kromozom sayısının yarıya inmesini anafaz l'de ho­molog kromozomların ayrılması sağlar.

Telofaz - I

• Kutuplara çekilen kromozomların etrafında çekirdek zan oluşur.
• Kromozom sayısı yarıya inerken, 2 yavru hücre oluşur.
• DNA miktarı değişmez.

Her hücrede kromozomlar ikişer kromatidli haldedir. İşte bunları ayırmak için mayoz II gerçekleşir. II. Bölünme için gerekli olan protein ve ATP sentezi yapılır. Sentrioller bölünür. DNA replikasyonu olmaz.

Mayoz - II

Profaz - II

• Çekirdek zarı erir.
• İğ iplikleri oluşur.
• Hayvan hücrelerinde sentrioller zıt kutuplara gider. 

Metafaz - II

Kromozomlar sentromerleri ile iğ ipliklerine tutunarak hücrenin ekvatoral düzlemine yerleşir.

Anafaz - II

• Kromatidler ayrılıp zıt kutuplara çekilir.
• DNA miktarı ana hücrenin yarısı kadardır.

Telofaz - II

• Kutuplarda toplanan kromozomların etrafında çekir­dek zarı oluşur.
• İğ iplikleri kaybolur.
• Çekirdek içinde çekirdekçik oluşmaya başlar ve kro­mozomların paketlenmiş olan yapısı çözülerek kro­matin ağ halini alır.
• Sitoplâzmada bölünerek 4 haploit hücre meydana gelir.

Mayoz bölünmenin birinci safhasında homolog kromozomlar farklı kutuplara gider ve iki yavru hücre oluşur. İkinci safhada ise kardeş kromatidler farklı kutuplara gider ve toplamda dört yavru hücre oluşur. Parça değişiminden dolayı bu hücrelerin genetik yapıları farklılık gösterir. 

Mitoz ve mayoz bölünmelerin her ikisinde de kardeş kromatidler ayrılır. Hücre sayısı artar. DNA eşlenmesi görülür. Çekirdek zarı ve çekirdeğin çözünmesi, sitoplâzmanın bölünmesi gibi temel olaylar gerçekleşir.

Gamet Oluşumu

Erkek bireydeki sperm oluşumunu sağlayan mayoz bölün­meye spermatogenez, dişi bireyde yumurta oluşumunu sağlayan mayoz bölünmeye de oogenez denir. Spermatogenez, erkek bireyin testislerindeki seminifer tüpçüklerinde meydana gelir. Oogenez dişi bireyin yumurtalıkların­da gerçekleşir. Bazı canlılar n kromozomlu hücre taşırlar. Bu canlılarda gamet oluşumu mayoz bölünmeyle değil mitoz bölünmeyle meydana gelir. Çünkü mayoz bölünme için bir hücrenin 2n kromozomlu olması gerekir. 

Amitoz bölünme: Önce çekirdek sonra içerisinde çekirdekçik uzamaya başlar. Çekirdek zarı parçalanmaz. Sentrioller arasında iğ etrafında aster iplikleri oluş­maz. Yaşlı hücrelerde, memelilerin döl yatağı epitel hücre­lerinde görülür.