Mitoz ve Mayozda Kromozom Sayısı Nasıl Hesaplanır?

Kromozom, kromatit ve sentromer ayrımı

Kromozom, DNA’nın proteinlerle birlikte oluşturduğu düzenli yapıdır. DNA eşlendiğinde bir kromozomun birbirinin kopyası olan iki parçası meydana gelir. Bu parçalara kardeş kromatit denir. Kardeş kromatitler, sentromer adı verilen bağlantı bölgesiyle bir arada tutulur. Sentromer üzerinde iğ ipliklerinin bağlandığı kinetokor bölgesi bulunur.

Kromozom sayısı belirlenirken temel ölçüt sentromer sayısıdır. Birbirine bağlı iki kardeş kromatit, ayrılıncaya kadar tek sentromer taşıdığı için tek kromozom kabul edilir. Bu nedenle DNA eşlenmesinden sonra kromatit sayısı iki katına çıksa da kromozom sayısı aynı kalır. Örneğin 2n = 6 olan bir hücrede eşlenme öncesinde 6 kromozom ve 6 kromatit bulunur. Eşlenme sonrasında ise yine 6 kromozom vardır; ancak her kromozom iki kromatitli olduğundan toplam kromatit sayısı 12’dir.

Homolog kromozom çifti ile kardeş kromatit çifti de karıştırılmamalıdır. Homolog kromozomlar biri anneden, diğeri babadan gelen ve aynı gen bölgelerini taşıyan iki ayrı kromozomdur. Kardeş kromatitler ise tek bir kromozomun DNA eşlenmesiyle oluşan özdeş kopyalarıdır. Kardeş kromatitler ayrıldığında her biri kendi sentromerine sahip bağımsız bir kromozom olarak sayılır.

2n ve n kavramlarının kromozom sayısıyla ilişkisi

n, bir canlı türündeki tek kromozom takımını gösterir. 2n ise iki kromozom takımı bulunduğunu, yani diploit durumu ifade eder. Diploit hücrede homolog kromozomların iki örneği bulunur; haploit hücrede ise her homolog çiftten yalnızca bir kromozom yer alır. Bu gösterimler kromozom takımının sayısını belirtir, kromatit sayısını değil.

Soruda 2n değeri verildiğinde diploit hücrenin kromozom sayısı doğrudan 2n’dir. Buna göre 2n = 8 ise hücrede 8 kromozom ve 4 homolog çift vardır. Aynı hücrenin haploit kromozom sayısı n = 4 olur. Mayoz I sonunda her yeni hücrede birer homologdan oluşan tek takım kaldığı için bu hücreler n = 4 kromozomludur. Kromozomlar hâlâ iki kromatitli olabilir; bu durum n değerini değiştirmez.

İnsan vücut hücreleri için 2n = 46, gametler için n = 23 örneği kullanılabilir. Buradaki 46 ve 23 değerleri kromozom sayılarıdır. 46 kromozomlu bir hücre DNA’sını eşlediğinde 92 kromatit taşıyabilir; fakat kromozom sayısı, kardeş kromatitler ayrılana kadar 46 olarak kalır.

Mitoz evrelerinde kromozom sayısının belirlenmesi

Mitoz, bir çekirdeğin bölünmesiyle başlangıç hücresiyle aynı kromozom takımına sahip iki yeni çekirdek oluşturur. Diploit bir hücre mitoz geçiriyorsa başlangıç ve sonuç çekirdekleri 2n; haploit bir hücre mitoz geçiriyorsa başlangıç ve sonuç çekirdekleri n kromozom taşır. Mitozda homolog kromozom çiftleri birbirinden ayrılmaz; ayrılan yapılar kardeş kromatitlerdir.

DNA eşlenmesinden sonra profaz ve metafazda her kromozom iki kardeş kromatitten oluşur. Bu evrelerde 2n kromozom ve 4n kromatit bulunur. Örneğin 2n = 6 olan bir hücrenin profaz veya metafazında 6 kromozom, 12 kromatit vardır. Kromozomlar iğ ipliklerine bağlanıp hücrenin ortasında dizilir; ancak kardeş kromatitler sentromerleriyle bağlı kaldığı için kromozom sayısı artmaz.

Anafazda kardeş kromatitlerin sentromerleri ayrılır. Ayrılan her kromatit artık bağımsız bir kromozom sayıldığı için bölünmekte olan tek hücrenin toplamında geçici olarak 4n kromozom görülür. 2n = 6 örneğinde anafazın başlangıcında hücrenin tamamında 12 kromozom vardır; bunların 6’sı bir kutba, 6’sı diğer kutba gider. Telofazda iki yeni çekirdeğin her birinde 2n = 6 kromozom bulunur. Sitokinez tamamlandığında oluşan iki hücrenin her biri yine 6 kromozom taşır.

Bu nedenle mitozda evreye göre şu ayrım yapılır: profaz ve metafazda 2n kromozom, anafazda tek hücrenin tamamında geçici olarak 4n kromozom, telofaz ve bölünme sonrasında oluşan her çekirdekte ya da hücrede 2n kromozom vardır. Sayımın kutup başına mı yoksa tüm hücreye mi istendiği özellikle anafazda önemlidir.

Mayoz I ve Mayoz II evrelerinde kromozom sayısının belirlenmesi

Mayoz, iki ardışık çekirdek bölünmesi sonunda genellikle dört haploit hücre oluşturan bir bölünme biçimidir. Mayoz I’de homolog kromozomlar birbirinden ayrılır ve kromozom takımı iki setten tek sete düşer. Bu nedenle Mayoz I, kromozom takımının azaltıldığı bölünme olarak değerlendirilir. Mayoz II’de ise kardeş kromatitler ayrılır; bu yönüyle Mayoz II, mitozun ilgili aşamasına benzer.

2n = 8 olan bir hücreyi düşünelim. DNA eşlenmesinden sonra Profaz I ve Metafaz I’de hücrenin tamamında 8 kromozom ve 16 kromatit vardır. Homolog kromozomlar çiftler hâlinde eşleşip dizilir; fakat homologların sentromerleri henüz ayrılmadığı için kromozom sayısı 8 olarak kalır. Anafaz I’de homolog kromozomlar karşı kutuplara ilerler. Her kutupta 4 kromozom bulunur ve bu kromozomların her biri iki kromatitlidir. Telofaz I ve sitokinez sonunda oluşan iki hücrenin her biri n = 4 kromozom taşır; kromozomlar hâlâ eşlenmiş durumdadır.

Mayoz II’nin Profaz II ve Metafaz II evrelerinde her hücrede n = 4 kromozom ve 8 kromatit bulunur. Anafaz II’de kardeş kromatitlerin sentromerleri ayrılır. Böylece her hücrenin kendi içinde kromozom sayısı geçici olarak 2n = 8’e çıkar; 4 kromozom bir kutba, 4 kromozom diğer kutba gider. Telofaz II ve sitokinez tamamlandığında dört hücrenin her birinde n = 4 kromozom bulunur.

Mayoz I’de ayrılan yapı homolog kromozomlar, Mayoz II’de ayrılan yapı kardeş kromatitlerdir. Bu ayrım, aynı sayısal değerleri farklı yorumlamayı önler: Mayoz I sonunda kromozom takımı azalır; Mayoz II sonunda ise kromatitler bağımsız kromozomlara dönüşür, fakat hücre başına kromozom takımı n olarak kalır.

Verilen hücre ve evre bilgisine göre hesaplama yöntemi

Kromozom sayısı sorularını çözmek için dört adımlı bir yol izlenebilir. İlk olarak verilen hücrenin başlangıç kromozom sayısını belirleyin: 2n değeri diploit hücrenin, n değeri haploit hücrenin kromozom sayısını gösterir. İkinci olarak sorunun mitozu mu, mayozu mu sorduğunu ve hangi evrenin verildiğini bulun. Üçüncü olarak o evrede homologların mı, kardeş kromatitlerin mi ayrıldığını belirleyin. Son olarak sayımın tüm bölünen hücre için mi, her kutup için mi, yoksa bölünme sonunda oluşan her hücre için mi istendiğini kontrol edin.

Örneğin 2n = 12 olan bir hücrenin mitoz metafazındaki kromozom sayısı 12’dir. Her kromozom iki kromatitli olduğundan kromatit sayısı 24 olur. Aynı hücrenin mitoz anafazında tüm hücre için kromozom sayısı 24’e çıkar; her kutba giden kromozom sayısı ise 12’dir. Sitokinez sonrasında oluşan iki hücrenin her birinde 12 kromozom bulunur.

Aynı başlangıç hücresi mayoz geçiriyorsa sonuç farklıdır. 2n = 12 hücrede Mayoz I metafazında tüm hücre için 12 kromozom bulunur. Mayoz I sonunda oluşan her hücre n = 6 kromozom taşır. Bu hücrelerin Mayoz II metafazında da 6 kromozom vardır. Mayoz II sonunda oluşan dört hücrenin her birinde yine 6 kromozom bulunur. Mayoz II anafazında ise her bir bölünen hücrenin tamamında geçici olarak 12 kromozom sayılır.

Çözüm sırasında bir tablo mantığı kullanılabilir: önce başlangıç değeri yazılır, sonra evredeki ayrılma türü belirlenir. DNA eşlenmesi kromatit sayısını artırır; homologların ayrılması hücre başına kromozom takımını azaltır; kardeş kromatitlerin ayrılması ise ayrılma anında kromozom sayısını geçici olarak iki katına çıkarır. Bu üç kural, verilen 2n veya n değerini istenen evreye taşımak için yeterlidir. Gamet, zigot ve döllenme üzerinden kurulan daha geniş kromozom hesaplamaları ise ayrı bir genetik problem türüdür.

Kromozom sayısı ile DNA miktarının karıştırılmaması

DNA eşlenmesi sırasında hücredeki DNA miktarı iki katına çıkar; ancak kardeş kromatitler sentromerleriyle bağlı kaldığı için kromozom sayısı hemen artmaz. Bu nedenle eşlenme sonrasında 2n kromozom ve 4n kromatit ifadesi kullanılabilir. Kromozom sayısı ancak kardeş kromatitlerin sentromerleri ayrıldığında değişir. C değeri, DNA miktarını göstermek için kullanılan bir ifadedir; ayrıntılı C takibi kromozom sayısından farklı bir değerlendirmedir.

Örneğin 2n = 10 olan bir hücre DNA’sını eşlediğinde 10 kromozom ve 20 kromatit taşır. Burada 20 sayısını kromozom sayısı sanmak yanlıştır. Mitoz anafazında kardeş kromatitler ayrıldığında her biri kromozom sayıldığı için tek hücrenin toplam kromozom sayısı geçici olarak 20 olur; bölünme sonunda oluşan her hücrede yeniden 10 kromozom bulunur.

Hesaplamalarda sık yapılan evre ve sayım hataları

En yaygın hata, eşlenmiş bir kromozomun iki kromatitini iki kromozom olarak saymaktır. Profaz ve metafazda sentromerler ayrılmadığı için X biçimindeki yapı tek kromozomdur. İkinci hata, homolog kromozom çifti ile kardeş kromatit çiftini aynı sanmaktır. Homologlar Mayoz I’de, kardeş kromatitler ise mitoz anafazında ve Mayoz II anafazında ayrılır.

Bir diğer hata, anafazda tüm hücrenin sayısı ile her kutba giden sayıyı karıştırmaktır. Örneğin 2n = 6 olan mitoz hücresinde anafaz sırasında tüm hücrede 12 kromozom vardır; fakat her kutba 6 kromozom gider. Telofaz veya sitokinez sonrasında soru oluşan hücre başına soruluyorsa cevap yeniden 6’dır. Mayoz II anafazında da aynı mantık geçerlidir; n = 3 olan her hücrede tüm hücre için geçici olarak 6 kromozom sayılır, her kutupta 3 kromozom bulunur.

Mayoz I ile Mayoz II’nin sonuçlarını birbirine eşitlemek de yanlıştır. Mayoz I’de homologlar ayrıldığı için hücre başına kromozom takımı 2n’den n’ye düşer. Mayoz II’de kromatitler ayrılır; ancak bölünmeye başlayan hücre zaten n kromozomludur. Bu yüzden Mayoz II sonunda her ürün hücresi n kromozom taşır.