Mitoz Bölünme Nedir? Evreleri ve Sonuçları

Mitoz bölünmenin tanımı ve amacı

Mitoz, ökaryot bir hücrenin çekirdeğinde bulunan eşlenmiş genetik materyalin iki yeni çekirdeğe eşit olarak dağıtılmasıdır. Ardından sitokinez adı verilen sitoplazma bölünmesi gerçekleşir ve tek hücreden iki yavru hücre oluşur. Böylece hücre bölünmesi yalnızca çekirdeğin bölünmesiyle sınırlı kalmaz; mitozu izleyen sitokinezle hücrenin fiziksel olarak iki hücreye ayrılmasıyla tamamlanır.

Mitozun temel amacı, yeni hücrelerin ana hücreyle aynı genetik bilgiyi taşımasını sağlamaktır. Çok hücreli canlılarda büyüme sırasında hücre sayısının artması, gelişme ve hasar gören dokuların yenilenmesi mitoz sayesinde gerçekleşir. Örneğin derideki bazı hücreler bölünerek eskiyen veya yüzeyden ayrılan hücrelerin yerini doldurur. Bu süreçte oluşan hücrelerden biri bölünme kapasitesini koruyabilirken diğeri dokunun işlevsel hücresine dönüşebilir.

Mitoz, bazı tek hücreli ökaryot canlılarda eşeysiz üremenin de temelini oluşturabilir. Ana hücre genetik materyalini eşit biçimde paylaştırdığı için oluşan yeni hücreler genellikle birbirinin ve ana hücrenin genetik kopyasıdır. Bunun gerçekleşebilmesi için önce DNA’nın kopyalanması, sonra bu kopyaların hücrenin iki tarafına düzenli biçimde çekilmesi gerekir. Mitozun gerçekleşeceği zaman hücrenin türüne ve dokudaki ihtiyaca bağlıdır; büyüme, yenilenme veya çoğalma gereksinimi olduğunda hücre döngüsünün ilgili aşamaları tamamlanır.

DNA eşlenmesi ile mitoz arasındaki ilişki

DNA eşlenmesi ile mitoz aynı olay değildir. DNA eşlenmesi, bölünmeden önce DNA molekülünün kopyalanmasıdır ve hücre döngüsünün S evresinde gerçekleşir. Bu aşamada her kromozom, birbirinin aynısı iki kardeş kromatitten oluşacak şekilde hazırlanır. Mitoz ise bu eşlenmiş kromatitlerin ayrılarak iki yeni çekirdeğe dağıtıldığı çekirdek bölünmesi evresidir.

Bu sıralama, her yavru hücrenin eksiksiz genetik bilgi almasını sağlar. DNA önce kopyalanmasaydı, mitoz sırasında iki hücreye aktarılacak yeterli genetik materyal bulunmazdı. Ancak DNA’nın iki katına çıkması, kromozom sayısının da iki katına çıktığı anlamına gelmez; bu ayrım kromozom ve kromatit kavramlarıyla anlaşılır. Hücre döngüsü, bir hücrenin oluşumundan yeniden bölünmesine kadar geçen düzenli olaylar dizisidir; mitoz bu döngünün yalnızca bir bölümüdür ve öncesinde hazırlık evreleri bulunur.

Mitozun evreleri ve temel olaylar

Mitozun çekirdek bölünmesi profaz, metafaz, anafaz ve telofaz olmak üzere dört temel evrede incelenir. Her evrede kromozomların görünür hâle gelmesi, dizilmesi, ayrılması ve yeni çekirdeklerin kurulması gibi farklı olaylar gerçekleşir. Bu aşamaların amacı, kardeş kromatitlerin iki hücre bölgesine hatasız ve eşit biçimde dağıtılmasıdır.

Profazda gevşek durumdaki kromatin yoğunlaşarak mikroskopta görülebilen kromozomlara dönüşür. Her kromozom, sentromer bölgesinden birbirine bağlı iki kardeş kromatit içerir. Çekirdekçik ve çekirdek zarı kaybolmaya başlar; sentrozomlar hücrenin karşıt taraflarına ilerler ve mikrotübüllerden oluşan iğ iplikleri meydana gelir. Geç profaz ya da prometafaz olarak adlandırılan geçişte çekirdek zarı parçalanır ve iğ iplikleri sentromerdeki kinetokorlara bağlanır.

Metafazda kardeş kromatitler, iğ ipliklerinin iki kutbu arasında hücrenin orta düzleminde sıralanır. Bu düzleme metafaz plağı denir. Örneğin insanda eşlenmiş kromozomlar bu aşamada hücrenin ortasında düzenli bir sıra oluşturur. İğ ipliklerinin kromatitlerin karşıt kutuplara bağlanmış olması, bir sonraki evrede her kopyanın farklı bir hücreye gidebilmesi için önemlidir.

Anafazda kardeş kromatitleri bir arada tutan bağlantı çözülür. Kardeş kromatitler artık bağımsız kromozomlar olarak kabul edilir ve iğ ipliklerinin kısalmasıyla hücrenin karşıt kutuplarına çekilir. Böylece her kutup, her kromozom çiftinden bir kopya alır. Telofazda kutuplara ulaşan kromozomların çevresinde iki yeni çekirdek zarı oluşur; kromozomlar yeniden gevşeyerek kromatin hâline gelir, çekirdekçikler belirir ve iğ iplikleri parçalanır. Bu noktada çekirdek bölünmesi tamamlanırken sitokinez de başlamaktadır.

Sitokinez ve iki yavru hücrenin oluşumu

Sitokinez, mitozla ayrılmış iki yeni çekirdeğin bulunduğu hücrenin sitoplazmasının ve hücre gövdesinin iki parçaya ayrılmasıdır. Hayvan hücrelerinde hücrenin ortasında aktin içeren kasılabilir bir halka oluşur. Bu halka hücre zarını içeri doğru daraltarak bir boğum meydana getirir ve hücreyi iki ayrı yavru hücre hâline getirir.

Sitokinez tamamlandığında her yavru hücre kendi çekirdeğine, sitoplazmasına, hücre zarı bileşenlerine ve organel payına sahip olur. Böylece çekirdek bölünmesiyle başlayan süreç fiziksel hücre ayrılmasıyla sonuçlanır. Sitokinez gerçekleşmezse genetik materyal bölünmüş olsa bile tek hücre içinde birden fazla çekirdek kalabilir; bu nedenle sitokinez, mitozun işlevsel olarak tamamlanması için gereklidir.

Mitoz sonunda kromozom sayısı, genetik yapı ve hücre sayısı

Mitozun sonunda bir ana hücreden iki yavru hücre oluşur. Yavru hücrelerin kromozom sayısı ana hücreninkiyle aynıdır; çünkü anafazda her kromozomun bir kopyası hücrenin bir kutbuna, diğer kopyası karşı kutba taşınır. Bu nedenle diploit bir hücre mitoz geçirdiğinde yavru hücreler de diploit kalır. Mitoz sırasında kromozom takımlarının sayısı azaltılmaz.

Yavru hücreler, ana hücreyle genetik olarak aynıdır. Bunun nedeni DNA’nın bölünmeden önce kopyalanması ve kardeş kromatitlerin eşit biçimde ayrılmasıdır. Örneğin insan vücut hücresinde 46 kromozom bulunur. DNA eşlenmesinden sonra hücrede 46 kromozomun her biri iki kardeş kromatitten oluşur; mitoz ve sitokinez tamamlandığında iki yavru hücrenin her birinde yine 46 kromozom bulunur.

Sonuçlar birlikte düşünüldüğünde mitoz; hücre sayısını birden ikiye çıkarır, kromozom sayısını korur ve genetik bilgiyi iki hücre arasında eşit dağıtır. Bu özellik, büyüyen bir canlının yeni hücreler oluşturmasını veya hasarlı bir dokudaki hücrelerin yerini doldurmasını mümkün kılar. Mitoz ve mayoz arasındaki ayrıntılı karşılaştırma ile kromozom sayısı ve DNA miktarı sorularının çözüm yöntemleri ayrı konularda ele alınır.

Kromozom ve kromatit kavramları

Kromozom, DNA’nın proteinlerle birlikte oluşturduğu ve özellikle bölünme sırasında yoğunlaşarak görünür hâle gelen yapıdır. Kromatit ise DNA eşlenmesi sonucunda oluşan, bir kromozomun iki özdeş kopyasından her biridir. Bu iki kardeş kromatit sentromer bölgesinde birbirine bağlıdır. Dolayısıyla DNA eşlenmesinden sonra tek bir kromozom, birbirine bağlı iki kardeş kromatit içerir.

Mitozun başında kromozomlar iki kardeş kromatitli yapıdadır. Profazda bu yapı yoğunlaşır, metafazda kardeş kromatitler birlikte orta düzlemde sıralanır. Anafazda kardeş kromatitler birbirinden ayrıldığı anda her biri bağımsız bir kromozom olarak değerlendirilir. Bu nedenle anafazda kromozomların kutuplara hareket ettiğini, daha önce ise kardeş kromatitlerin birlikte bulunduğunu söylemek gerekir.

Kardeş kromatit çifti ile homolog kromozom çifti de karıştırılmamalıdır. Kardeş kromatitler aynı kromozomun DNA eşlenmesiyle oluşan özdeş kopyalarıdır. Homolog kromozomlar ise biri bir ebeveynden, diğeri diğer ebeveynden gelen ve aynı gen bölgelerini taşıyan eş kromozomlardır; bunlar birbirinin kopyası olmak zorunda değildir. Kromozom sayısı ile DNA miktarı arasındaki fark yalnızca temel düzeyde bu kavramsal ayrımla tanıtılabilir; ayrıntılı hesaplamalar ayrı bir konudur.