Hücre Döngüsü, Mitoz ve Sitokinez

Konu Anlatımı

Ne Öğreneceğiz?

Bu konuda hücre döngüsü kavramını, döngünün interfaz dışındaki bölümünde gerçekleşen mitoz evrelerini ve hücrenin iki yavru hücreye ayrılmasını sağlayan sitokinez sürecini öğreneceğiz. Bir hücrenin doğumundan iki yavru hücre oluşmasına kadar geçen bu düzenli süreç; büyüme, yara onarımı, eşeysiz üreme ve tek yıllık bitkilerin yaşam döngüsünde temel rol oynar.

Ön Bilgi: Kromozom, Kromatit ve Sentromer

Yıllanma hücreleri diploit (2n)dir; kromozomlar iki takım hâlinde bulunur ve bu takımlardan birinin sayısına haploit (n) sayı denir. Diploit hücrede 2n = 46 ise haploit sayı n = 23 olur. DNA eşlenmeden önce her kromozom tek kromatitlidir. DNA eşlendikten sonra iki kardeş kromatit, sentromer bölgesiyle birbirine bağlı kalır ve kromozom iki kromatitli olur. DNA miktarı ise kromozom takımından bağımsız olarak C birimiyle gösterilir: interfazın G1 evresinde DNA miktarı 2C, DNA'nın eşlendiği dönemde 4C'dir.

Hücre Döngüsü ve İnterfaz Evreleri

Hücre döngüsü, bir hücrenin doğumundan bölünerek iki yavru hücre oluşmasına kadar geçen süredir. Döngü, interfaz ve interfaz dışındaki bölümden oluşur. İnterfaz, döngünün en uzun ve en yoğun bölümüdür; G1, S ve G2 olmak üzere üç evrede incelenir. G1 evresinde hücre büyür, ribozom ve mitokondri sayısı artar, protein sentezi yoğunlaşır. S evresinde DNA eşlenir; kromozom sayısı değişmez ama DNA miktarı iki katına çıkar ve her kromozom iki kardeş kromatitli hâle gelir. G2 evresinde mitoz için gerekli proteinler sentezlenir, hücre bölünmeye hazırlanır.

Bazı hücreler döngüden çıkarak G0 evresine geçer ve bölünmeden yaşamlarını sürdürür; olgun sinir hücresi buna örnektir. İnterfazın G1, S ve G2 biçiminde üçe ayrılması, hücrenin hazırlık, eşleme ve kontrol aşamalarını tek tek göstermesi bakımından önemlidir.

Mitozun Beş Evresi

Mitoz çekirdek bölünmesidir ve profaz, prometaz, metafaz, anafaz ve telofaz olmak üzere beş evrede incelenir. Profazda çekirdek zarı parçalanmaya başlar, kromatin yoğunlaşıp kısalır ve kalınlaşarak kromozom hâline gelir; nucleolus kaybolur, iğ iplikleri oluşmaya başlar ve sentriyoller karşılıklı iki kutba göç eder. Prometazda çekirdek zarı ve nucleolus tamamen kaybolur, kardeş kromatitler birbirinden ayrılır ve sentromerlerden başlayan iğ iplikleri kromozomlara kinetokor üzerinden bağlanır.

Metafazda kromozomlar hücrenin ekvator düzleminde tek sıra hâlinde sıralanır; kromozomlar en kısa ve en kalın hâlinde oldukları için bu evre kromozom sayımı bakımından en uygundur. Anafazda kardeş kromatitler birbirinden tamamen ayrılarak zıt kutuplara çekilir; her kromatit artık bağımsız bir kromozom sayılır ve bu yüzden henüz bölünmemiş hücrede kromozom sayısı geçici olarak iki katına çıkar. Telofazda kromozomlar kısmen açılır, çekirdek zarı ve nucleolus yeniden oluşur, iğ iplikleri kaybolur ve iki ayrı çekirdek belirginleşir. Mitozda krossing-over gerçekleşmez; krossing-over yalnızca mayozun profaz I evresinde görülür.

Sitokinez Nasıl Gerçekleşir?

Sitokinez, hücrenin sitoplazmasının ikiye ayrılarak iki yavru hücrenin oluşmasını sağlayan süreçtir. Hayvansal hücrelerde hücrenin ekvator bölgesi içe doğru boğulur (boğumlanma) ve iki yavru hücre oluşur; boğumlanmada aktin ve miyozin proteinleri rol oynar. Bitkisel hücrelerde ise Golgi aygıtından gelen veziküller hücrenin ortasında birleşerek ara lameli oluşturur ve iki yavru hücre arasında hücre duvarının oluşmasını sağlar. Hayvansal hücrelerde sitokinez anafazda başlar ve telofazın sonuna kadar sürer. Yüksek yapılı bitkilerde sentriyol bulunmaz; buna rağmen iğ iplikleri oluşabilir ve mitoz gerçekleşir.

Sık Yapılan Hatalar

En sık karıştırılan nokta, interfazın hücrenin boş durduğu bir dinlenme evresi sanılmasıdır; oysa interfazda DNA eşlenmesi ve yoğun protein sentezi yapılır. İkinci hata, mitozun kromozom sayısını yarıya indirdiği düşüncesidir; mitozda kromozom sayısı korunur, yalnızca kromatit sayısı değişir. Üçüncü hata, sitokinezi mitozun bir fazı gibi görmektir; mitoz çekirdek bölünmesidir, sitokinez ise hücrenin ikiye ayrılmasını sağlayan süreçtir.

Sınav Odaklı Not: Hangi Soru Tipi Nasıl Çözülür?

• Evre sorusunda önce soruda verilen olayı bulun: kromozomların kısalması profaz, ekvatorda sıralanması metafaz, kutplara çekilmesi anafaz, çekirdek zarının yeniden oluşması telofaz anlamına gelir.
• Kromozom ve kromatit sayısı sorusunda önce hücrenin hangi evrede olduğunu belirleyin; kromozom sayısı için sentromer sayısını, kromatit sayısı için ise kromatitleri sayın.
• DNA miktarı sorusunda G1 için 2C, S evresi sonundan telofaza kadar 4C, yavru hücrede yeniden 2C değerlerini kullanın.
• Mitoz ile mayoz karşılaştırmasında anafazda neyin ayrıldığına bakın: mitozda kardeş kromatitler, mayoz I'de homolog kromozomlar ayrılır.
• Sitokinez sorusunda hayvansal hücre için boğumlanma, bitkisel hücre için ara lamel ifadelerini kullanın.

Özet ve Kendini Dene

Hücre döngüsü; G1, S ve G2 evrelerinden oluşan interfaz ile mitoz ve sitokinez bölümlerinden oluşur. S evresinde DNA eşlenir, kromozom sayısı değişmezken kromatit sayısı ve DNA miktarı iki katına çıkar. Mitoz, profaz, prometaz, metafaz, anafaz ve telofaz evrelerinde yürür; metafazda kromozomlar ekvatorda sıralanır, anafazda kardeş kromatitler ayrılarak zıt kutuplara gider. Sitokinez hayvansal hücrelerde boğumlanmayla, bitkisel hücrelerde ara lamel oluşumuyla tamamlanır. Kendinizi denerken şu soruları yanıtlayın: n ile 2n arasındaki ilişki nedir, anafazda kromozom sayısı neden geçici olarak artar, G0 hangi hücrelerde görülür?

Basit Örnek ve Günlük Yaşam

Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:

Soru: İnsan hücresinde kromozom sayısı 2n = 46'dır. G1 evresinde, S evresi sonunda ve mitoz tamamlandıktan sonra kromozom, kromatit ve DNA miktarı değerleri nedir?

1. Adım 1: G1 evresinde DNA henüz eşlenmediği için her kromozom tek kromatitlidir; 46 kromozom, 46 kromatit ve 2C DNA bulunur.
2. Adım 2: S evresinde DNA eşlenir; kromozom sayısı 46 olarak kalır, kromatit sayısı 92'ye, DNA miktarı 4C'ye çıkar.
3. Adım 3: Mitoz tamamlandığında her yavru hücrede 46 kromozom ve 46 kromatit vardır; DNA miktarı yeniden 2C olur.

Sonuç/cevap: G1: 46 kromozom, 46 kromatit, 2C · S evresi sonu: 46 kromozom, 92 kromatit, 4C · Mitoz sonu: her yavru hücrede 46 kromozom, 46 kromatit, 2C

Adım Adım Çözülmüş Örnek

Örnek 1: DNA Miktarının Evreler İçinde İzlenmesi konusunun adımları:

1. Adım 1: G1 evresinde DNA henüz eşlenmediği için her kromozom tek kromatitlidir; 46 kromozom, 46 kromatit ve 2C DNA bulunur.
2. Adım 2: S evresinde DNA eşlenir; kromozom sayısı 46 olarak kalır, kromatit sayısı 92'ye, DNA miktarı 4C'ye çıkar.
3. Adım 3: Mitoz tamamlandığında her yavru hücrede 46 kromozom ve 46 kromatit vardır; DNA miktarı yeniden 2C olur.

Karşılaştırma Tablosu