Kromozom Yapısı ve Özellikleri

Konu Anlatımı

Ne Öğreneceğiz?

Bu konuda kromozomun yapısı ve onu oluşturan bölümlerin özellikleri ayrıntılı biçimde incelenecektir. Bir kromozomun hangi maddelerden oluştuğu, sentromer, kromatit, kinetokor, bant, telom er ve sentriyol gibi yapıların görevleri, homolog kromozom kavramı ve kromozom sayısıyla DNA miktarı arasındaki ilişki ele alınacaktır. Bu konu sınavda bir kromozomun parçasının ne olduğu, sentromerin nerede bulunduğu, kaç kromatit bulunduğu ve n ile 2n arasındaki bağıntının ne olduğu biçiminde sorulur.

Kromozomun temel yapı birimi nükleozomdur. Nükleozom, DNA'nın histon proteinleri etrafına sarılmasıyla oluşur; nükleozomlar birbirine bağlanarak kromatin ipliğini meydana getirir. Bölünme sırasında bu iplik kısalıp kalınlaşır ve gözlenebilir hâle gelir; işte bu hâle kromozom denir.

Ön Bilgi: DNA, Histon ve Kromatin

Kalıtsal bilgi DNA molekülünde saklanır. DNA, çekirdek içinde histon adı verilen proteinlerin çevresine sarılarak paketlenir. Bu paketlenmiş hâl kromatin olarak adlandırılır. Kromatin, hücrenin dinlenim ve bölünme arasındaki dönemlerinde farklı sarmal düzeylerinde bulunur. Hücre bölünmesine hazırlanırken kromatin sıkılaşır, kısalır ve kalınlaşır; böylece kromozom adını alan yapı ortaya çıkar. Bölünme tamamlandıktan sonra yavru hücrelerde kromatin yeniden gevşer.

Kromatinin gevşek bölümlerine eşkin kromatin denir; bu bölgeler genellikle aktiftir ve kopyalanma ile transkripsiyona açıktır. Sıkı sarmalanmış yoğun kromatin bölümlerinde ise transkripsiyon genellikle gerçekleşmez. Kromozomun kendi yapı özellikleri, sentromer ve telom er gibi bölgelerin konumuyla birlikte bu iki kromatin tipini de belirler.

Kromozomun Bölümleri ve Görevleri

Kromozomun en karakteristik bölümü sentromerdir. Sentromer, iki kardeş kromatitin bir arada tutulduğu bölgedir ve hücre bölünmesinde bölünüp bölünmediği sorusu bu yapıyla ilgilidir. Sentromerin üzerinde oluşan protein tabakası ise kinetokordur; iğ iplikleri bu yapıya bağlanır ve kromozomun iki kutba çekilmesini sağlar. Kromozomun iki ucunda yer alan telom erler ise tekrarlayan dizilerden oluşur ve her bölünmede kısalan uçların kaybolmasını önler.

Kromozomun uzunluğu boyunca kalın ve ince görünen bölgeler bant olarak adlandırılır; bant düzeni türden türe değişir ve kromozomların tanımlanmasında kullanılır. Kısa kolun ucunda oluşan küçük çıkıntıya satellit denir. Sentromer içeren bölüm primer bölge, sentromer içermeyen tekrarlayan dizi bölümü ise sekonder bölge olarak adlandırılır. Hayvan hücrelerinde kromozomların yanında, birbirine dik konumda iki sentriyol bulunur; sentriyol kromozomun bir parçası değildir, iğ ipliklerinin oluşumunda görev alır.

Basit Örnek: Metasentrik ve Akrosentrik Kromozomlar

Sentromer kromozomun tam ortasındaysa kromozor metasentrik, ortaya yakın fakat tam ortada değilse submetasentrik, uca yakınsa akrosentrik, tam uçta ise telosentrik olarak adlandırılır. İnsanda 1, 3, 19 ve 20. kromozomlar metasentrik; 13, 14, 15, 21 ve 22. kromozomlar ise akrosentriktir. Akrosentrik kromozomlarda kısa kolun ucunda uçtan çıkıntı şeklinde bir satellit bulunur. Görsel olarak bir insan metasentrik kromozomu iki yaklaşık eşit kollu bir X biçimine benzerken akrosentrik kromozomda bir kol belirgin biçimde kısadır.

İleri Örnek: Kromatin ile Kromozom Arasındaki Fark

Şu karşılaştırma sınavda sık sorulur. Kromatin, hücrenin bölünme dönemleri dışındaki hâlinde DNA'nın gevşek sarmalanmış biçimidir; mikroskopta ince iplikler hâlinde görülür ve kromozom hâline dönüşmüş değildir. Kromozom ise bölünme sırasında oluşan kısa ve kalın yapıdır; mikroskopta ayrı ayrı sayılabilir. İkisi de aynı DNA ve protein paketini ifade eder, yalnızca sarmal düzeyi farklıdır. Bu nedenle kromozom sayısı sorulduğında kastedilen, o anda sıkılaşmış hâldeki sayıdır.

Kromozomun kardeş kromatit sayısı da zamanla değişir. İnterfazın G1 evresinde her kromozom tek kromatitlidir. S evresinde DNA eşlendiği için her kromozom iki kardeş kromatitli hâle gelir; ancak sentromer henüz bölünmediği için iki kromatit birbirine bağlıdır. Mitozun ve mayoz II'nin anafazında sentromer bölünür ve kardeş kromatitler birbirinden ayrılır. Mayoz I'de ise sentromer bölünmez; kardeş kromatitler birlikte kalır, homolog kromozomlar ayrılır.

Adım Adım Çözülmüş Örnek: DNA Miktarı Hesabı

İnsanda 2n = 46 olan bir hücre düşünelim. G1 evresinde bu hücrede 46 kromozom, 46 kromatit ve 2C DNA bulunur. S evresinde DNA eşlendiğinden kromozom sayısı değişmez, fakat kromozomun her biri iki kromatitli hâle geldiği için kromatit sayısı 92 olur ve DNA miktarı 4C düzeyine çıkar. Mitozun anafazında ise sentromer bölündüğünden kardeş kromatitler ayrılır; hücre henüz bölünmediği için hâlâ 92 kromozom taşır ama DNA miktarı yavru hücre başına 2C olur. Bölünme tamamlandığında her yavru hücrede 46 kromozom ve 2C DNA bulunur.

Bu hesapta kullanılan iki bağıntı vardır. Birincisi n = 2n / 2 bağıntısıdır; gametlerin kromozom sayısını verir. İkincisi kromatit sayısı bağıntısıdır: kromatit sayısı = kromozom sayısı · 2. Örneğin profaz evresinde sayılan 92 kromatit, 92 / 2 = 46 kromozom bulunduğu anlamına gelir. Buna karşılık gamet hücresinde kromozom tek kromatitli olduğu için kromatit sayısı kromozom sayısına eşittir.

Homolog Kromozomlar ve Krossing-Over

Homolog kromozom, biri anneden biri babadan gelen, aynı lokuslarda bulunan, uzunlukları ve sentromer konumları birbirine benzer kromozomlardır. Bu kromozomlar aynı genleri taşır; ancak taşıdıkları aleller farklı olabilir. Diploit bir bireyde homolog kromozomlar çiftler hâlinde bulunur ve 2n sayısı bu çiftlerin toplamıdır. Buna karşılık bir kromozomun kendi iki kopyası olan kardeş kromatitler homolog kromozom değildir; ikisi aynı kromozomun kopyalarıdır.

Mayoz I'in profaz evresinde homolog kromozomlar yan yana gelip eşleşir. Bu eşleşme sırasında homolog kromozomların kardeş olmayan kromatitleri arasında parça alışverişi gerçekleşir; bu olaya krossing-over denir. Krossing-over sonucunda oluşan kromatitler farklı aleller taşıyabildiğinden mayoz sonucu oluşan gametler genetik olarak birbirinden farklı olur. Mayoz I'de kardeş kromozomlar eşit olmayan biçimde dağıldığı için oluşan hücreler genetik olarak özdeş değildir.

Kavram Karşılaştırma Tablosu

Sık Yapılan Hatalar

Sentromer ile kinetokoru aynı yapı sanmak en sık görülen hatadır. Sentromer kromozomun DNA dizisini içeren bir bölgedir; kinetokor ise bu bölgenin üzerinde oluşan protein tabakasıdır. İkisi farklı yapılardır. İkinci sık hata, sentriyolün kromozomun bir parçası olduğunu düşünmektir. Sentriyol kromozom üzerinde değil, sitoplazmada serbest hâlde bulunur. Üçüncü hata, S evresinde kromozom sayısının iki katına çıktığını sanmaktır; o evrede yalnızca DNA eşlenir, kromozom sayısı sabit kalır. Dördüncü hata, mayoz I'de de sentromerin bölündüğünü düşünmektir; mayoz I'de sentromer bölünmez. Beşinci hata, kardeş kromatitle homolog kromozomları karıştırmaktır; kardeş kromatitler aynı kromozomun kopyaları, homolog kromozomlar ise biri anneden biri babadan gelen ayrı kromozomlardır.

Sınav Odaklı: Hangi Soru Tipi Nasıl Çözülür?

Kromozom soruları dört ana tipte toplanır ve her tipin kendi bir çözüm yolu vardır. Tanım sorularında terimin karşılığı doğrudan yazılır; sentromer, kinetokor, sentriyol ve telom er dörtlüsü iyi ayırt edilmelidir. Yapısal sorularda kromozomun parçalarının konumu sorulur; sentromerin iki kromatiti birleştirdiği, telom erin iki uçta bulunduğu hatırlanır. Sayısal sorularda önce hücrenin diploit mi haploit mi olduğu belirlenir, sonra n = 2n / 2 bağıntısı kullanılır; kromatit sorularında kromozomun tek mi çift kromatitli olduğu kontrol edilir. Karşılaştırma sorularında sentromer konumu ile kolların oranı birlikte değerlendirilir ve doğru kromozom tipi seçilir.

Özet ve Kendini Dene

Kromozom, DNA'nın histon proteinleriyle paketlenmiş hâlidir ve temel yapı birimi nükleozomdur. Kromozomun karakteristik bölümü sentromerdir; sentromerin üzerinde oluşan kinetokora iğ iplikleri bağlanır. Kromozomun uçlarındaki telom erler kısalma olayını önler, bantlar kromozomun kimliğini belirler, sentriyol ise sitoplazmada iğ ipliklerinin oluşumunu sağlar. Homolog kromozomlar biri anneden biri babadan gelir ve 2n sayısını oluşturur; kardeş kromatitler ise aynı kromozomun kopyalarıdır. S evresinde DNA eşlenir, kromozom sayısı değişmez; kardeş kromatitler mitozun ve mayoz II'nin anafazında ayrılır.

Kendini dene: Bir hücrede profaz evresinde 92 kromatit sayıldığında kromozom sayısını ve DNA miktarını bul; mayoz I'de kromozom sayısının nasıl değiştiğini yazarak açıkla. Ardından sentromer konumuna göre kromozom tiplerini sıralayıp bir tablo halinde karşılaştır.