TYT Biyoloji: Mitoz ve Mayoz Bölünme

Kromozom, kromatit ve homolog kromozom

Kromozom, DNA’nın özel proteinlerle birlikte oluşturduğu ve kalıtsal bilgiyi taşıyan yapıdır. Bölünme öncesinde DNA eşlendiğinde bir kromozom iki özdeş kromatitten oluşur. Bu iki parçaya kardeş kromatit denir ve sentromer adı verilen bölgeyle birbirlerine bağlı kalırlar. DNA eşlenmeden önce bir kromozom tek kromatitlidir; DNA eşlendikten sonra kromozom sayısı değişmeden kromatit sayısı iki katına çıkar.

Homolog kromozomlar, biri anneden biri babadan gelen, aynı karakterlerle ilgili genleri aynı bölgelerde taşıyan kromozom çiftidir. Boyutları ve taşıdıkları genlerin sırası benzerdir; ancak bu genlerin farklı biçimlerini taşıyabilirler. Örneğin diploit bir hücrede belirli bir özelliğe ait genin bulunduğu iki kromozomdan biri anneden, diğeri babadan gelmiş olabilir. Bu ikisi homolog kromozomdur; DNA eşlenmesinden sonra oluşan iki özdeş parça ise kardeş kromatittir.

Bu ayrım bölünme sırasında neyin ayrıldığını anlamak için önemlidir. Mitozda kardeş kromatitler birbirinden ayrılır ve oluşan hücreler aynı kromozom takımını korur. Mayoz I’de homolog kromozomlar ayrılır; kardeş kromatitler birlikte kalır. Mayoz II’de ise kardeş kromatitler ayrılır. Örneğin 2n = 4 kromozomlu bir hücrede iki homolog çift bulunur. DNA eşlendikten sonra hücrede hâlâ 4 kromozom vardır, fakat her kromozom iki kromatitli olduğu için toplam 8 kromatit bulunur.

Hücre döngüsü ve interfaz

Hücre döngüsü, hücrenin oluşmasından büyümesine ve yeniden bölünmesine kadar geçen süreçtir. İnterfazda hücre yaşamını sürdürür, büyür ve bölünmeden önce DNA’sını eşler; hücrenin bölünme evreleri bu hazırlığın ardından gerçekleşir.

Haploit ve diploit hücreler

Diploit hücreler homolog kromozom çiftlerinin tamamını taşır ve 2n ile gösterilir. Haploit hücrelerde her homolog çiftten yalnızca biri bulunur ve n ile gösterilir. Mayoz, diploit bir hücreden haploit hücreler oluşmasını sağlayan bölünmedir; mitozda ise kromozom takımının düzeyi korunur.

Mitoz bölünmenin evreleri ve işleyişi

Mitoz, tek bir hücrenin çekirdek materyalini eşit biçimde paylaştırarak genellikle iki yavru hücre oluşturduğu bölünmedir. Bölünmeden önce interfazda DNA eşlenir. Böylece her kromozom iki kardeş kromatitten oluşur; amaç, bu kardeş kromatitlerin iki yeni hücreye dengeli biçimde dağıtılmasıdır.

Profazda kromatin iplikleri kısalıp yoğunlaşarak görünür kromozomlara dönüşür. Çekirdek zarı parçalanmaya başlar ve iğ iplikleri oluşur. Metafazda kromozomlar hücrenin ortasında tek sıra hâlinde dizilir. İğ iplikleri kardeş kromatitlerin sentromer bölgelerine bağlanır. Bu diziliş, her yavru hücrenin birer kardeş kromatit alabilmesi için gereklidir.

Anafazda kardeş kromatitleri bir arada tutan bağlantı çözülür ve kromatitler zıt kutuplara çekilir. Bu andan sonra birbirinden ayrılan her kromatit bağımsız bir kromozom kabul edilir. Telofazda kutuplara ulaşan kromozomların çevresinde yeni çekirdek zarları oluşur ve kromozomlar gevşemeye başlar. Sitokinez adı verilen sitoplazma bölünmesiyle iki yavru hücre meydana gelir.

Örneğin 2n = 4 olan bir hücrede DNA eşlenmesinden sonra dört kromozomun her biri iki kromatitlidir. Metafazda hücrede 4 kromozom ve 8 kromatit bulunur. Anafazda kardeş kromatitler ayrıldığı için aynı hücrenin içinde geçici olarak 8 kromozom görülür. Sitokinez tamamlandığında iki yavru hücrenin her birinde 4 tek kromatitli kromozom bulunur. Bu hücreler genetik açıdan başlangıç hücresiyle aynı kabul edilir; mutasyon gibi özel durumlar bu temel kuralın dışındadır.

Mitoz bölünmenin sonuçları ve biyolojik önemi

Mitoz sonucunda bir ana hücreden genellikle iki yavru hücre oluşur. Yavru hücrelerin kromozom sayısı ana hücreyle aynıdır ve genetik materyalleri büyük ölçüde birbirine benzer. Bu nedenle mitoz, çok hücreli canlılarda büyüme ve gelişme sırasında hücre sayısının artırılmasını sağlar. Yaralanan derinin onarılması, eskiyen hücrelerin yenilenmesi ve bazı dokuların sürekliliğinin korunması mitozla gerçekleşir.

Mitoz ayrıca bazı canlılarda eşeysiz üremenin temelidir. Bölünme, tomurcuklanma veya vejetatif üreme gibi süreçlerde yeni birey ya da yapı, ana canlıdaki genetik bilginin kopyalanmasıyla oluşur. Örneğin bir bitkinin dalından yeni bitki gelişmesi sırasında hücrelerin çoğalması mitozla sağlanır. Mitozun temel sonucu kromozom sayısını değiştirmeden hücre sayısını artırmaktır.

Mayoz bölünmenin evreleri ve işleyişi

Mayoz, diploit bir başlangıç hücresinden kromozom sayısı yarıya indirilmiş hücreler oluşturan ve art arda gerçekleşen iki bölünmeden oluşan süreçtir. DNA yalnızca mayoz başlamadan önce bir kez eşlenir; ardından Mayoz I ve Mayoz II gerçekleşir. Bu nedenle iki bölünme arasında yeni bir DNA eşlenmesi olmaz.

Mayoz I’in profazında homolog kromozomlar eşleşir. Bu sırada homolog kromozomlar arasında karşılıklı parça değişimi gerçekleşebilir; bu olay aynı kromozom çiftinin genetik olarak farklı birleşimlerini oluşturmasına katkı verir. Metafaz I’de homolog kromozom çiftleri hücrenin ortasında çiftler hâlinde dizilir. Anafaz I’de homolog kromozomlar birbirinden ayrılarak zıt kutuplara gider. Kardeş kromatitler bu aşamada ayrılmaz ve birlikte kalır. Telofaz I ile sitokinez sonunda kromozom sayısı yarıya inmiş iki hücre oluşur; ancak bu hücrelerdeki kromozomlar hâlâ iki kromatitlidir.

Mayoz II, kromozom sayısı bakımından haploit olan bu iki hücrede gerçekleşir. Profaz II’de bölünme düzeni yeniden kurulur. Metafaz II’de kromozomlar hücrenin ortasında tek sıra hâlinde dizilir. Anafaz II’de kardeş kromatitler ayrılır ve zıt kutuplara çekilir. Telofaz II ve sitokinez tamamlandığında toplam dört haploit hücre oluşur. Mayozun evrelerini ayrıntılı incelemek, gamet oluşumu ve gametogenez konusuna temel oluşturur; ancak bu süreçlerin özel örnekleri ayrı bir konudur.

Örneğin 2n = 4 kromozomlu bir hücrede DNA eşlenmesinden sonra dört kromozomun her biri iki kromatitlidir. Metafaz I’de iki homolog çift karşılıklı olarak dizilir. Anafaz I’de homologlar ayrıldığında her yeni hücrede 2 kromozom kalır ve bu kromozomların her biri iki kromatitlidir. Mayoz II’de kardeş kromatitler ayrılır; sonuçta dört hücrenin her birinde 2 tek kromatitli kromozom bulunur. Böylece hem kromozom sayısı yarıya iner hem de iki farklı ayrılma olayı tamamlanır.

Mayoz bölünmenin sonuçları ve biyolojik önemi

Mayozun temel sonucu, diploit bir hücreden kromozom sayısı yarıya indirilmiş haploit hücreler oluşturmasıdır. İki ardışık bölünme sonunda genellikle dört hücre meydana gelir. Bu hücrelerde homolog kromozom çiftlerinin her birinden yalnızca bir kromozom bulunur. Kromozom sayısı Mayoz I’de homolog kromozomların ayrılmasıyla yarıya iner; Mayoz II’de ise kardeş kromatitler ayrılarak haploit kromozomlar yavru hücrelere paylaştırılır.

Mayozun bir başka sonucu, oluşan hücrelerin genetik olarak birbirinin aynısı olmamasıdır. Bunun nedeni homolog kromozomların farklı biçimlerde dağıtılabilmesi ve parça değişiminin yeni gen birleşimleri oluşturabilmesidir. Böylece mayoz, kromozom sayısının nesiller boyunca dengelenmesine ve canlılar arasındaki genetik farklılıkların oluşmasına katkı sağlayan bir süreçtir.

Mayozda genetik çeşitliliğin temel kaynakları

Mayozdaki genetik çeşitliliğin iki temel kaynağı homolog kromozomların bağımsız dağılımı ve homolog kromozomlar arasındaki parça değişimidir. Metafaz I’de her homolog çiftin hücrenin ortasında hangi yöne döneceği, diğer çiftlerden bağımsız olarak belirlenebilir. Anafaz I’de homologlar ayrılırken bu farklı diziliş olasılıkları, oluşacak hücrelere farklı kromozom birleşimlerinin gitmesine yol açar.

Mayoz I’in profazında homolog kromozomlar yan yana geldiğinde kardeş olmayan kromatitler arasında DNA parçaları değiş tokuş edebilir. Böylece aynı kromozom üzerindeki genlerin yeni kombinasyonları ortaya çıkar. Bu temel parça değişimi olayının ileri düzey analizi ayrı bir konudur. Örneğin iki homolog çiftin bulunduğu bir hücrede ilk çiftin bir üyesiyle ikinci çiftin farklı bir üyesi aynı hücreye gidebilir; başka bir mayozda bunun tersi gerçekleşebilir. Bu nedenle aynı canlıdaki mayoz ürünleri bile genetik açıdan farklı olabilir.

Bölünme sürecinde kromozom ve kromatit sayılarının takibi

Sayı takibinde önce hangi yapının sayıldığını belirlemek gerekir: Kromozom sayısı sentromer sayısına göre, kromatit sayısı ise kromozomların taşıdığı kromatitlerin toplamına göre değerlendirilir. DNA eşlenmesi kromozom sayısını artırmaz; her kromozomun kromatit sayısını ikiye çıkarır. Kardeş kromatitler ayrıldığında ise ayrılan her parça bağımsız kromozom sayılır.

2n = 4 olan bir hücre için temel takip şöyledir: DNA eşlenmesinden önce hücrede 4 kromozom ve 4 kromatit vardır. Eşlenmeden sonra 4 kromozom ve 8 kromatit bulunur. Mitoz metafazında bu değerler korunur; anafazda kardeş kromatitler ayrıldığı için tek hücrenin içinde geçici olarak 8 kromozom ve 8 kromatit görülür. Sitokinez sonrasında her yavru hücrede 4 kromozom ve 4 kromatit bulunur.

Aynı başlangıç hücresinde mayoz için DNA eşlenmesinden sonra yine 4 kromozom ve 8 kromatit vardır. Mayoz I’in sonunda oluşan her hücrede 2 kromozom bulunur ve her kromozom iki kromatitlidir; yani hücre başına 2 kromozom ve 4 kromatit vardır. Mayoz II’nin anafazında kardeş kromatitler ayrıldığı için her hücrenin içinde geçici olarak 4 kromozom görülür. Bölünme tamamlandığında dört hücrenin her birinde 2 kromozom ve 2 kromatit bulunur.

Bir soruda “anafaz” ifadesi tek başına yeterli değildir. Mitoz veya Mayoz II anafazında kardeş kromatitler ayrıldığı için kromozom sayısı o hücrenin içinde geçici olarak artar. Mayoz I anafazında ise homolog kromozomlar ayrılır; kardeş kromatitler birlikte kaldığından kromozomların kromatitli yapısı korunur.

Mitoz ve mayozun karşılaştırılması

Mitoz ve mayozun ortak yönü, DNA’nın bölünme öncesinde eşlenmesi ve iğ iplikleri aracılığıyla kromozomların yeni hücrelere dağıtılmasıdır. Ancak mitozda tek bölünme gerçekleşirken mayozda DNA’nın tek eşlenmesinin ardından iki bölünme gerçekleşir. Bu fark, oluşan hücre sayısını ve kromozom sayısını değiştirir.

Mitoz sonucunda genellikle iki yavru hücre oluşur ve kromozom sayısı korunur. Diploit bir hücreden yine diploit hücreler, haploit bir hücreden yine haploit hücreler meydana gelir. Mitozun ayırt edici ayrılma olayı, kardeş kromatitlerin ayrılmasıdır. Buna karşılık mayozun ilk bölünmesinde homolog kromozomlar ayrılır, ikinci bölünmesinde kardeş kromatitler ayrılır. Mayoz sonucunda genellikle dört haploit hücre oluşur ve başlangıçtaki diploit kromozom takımı yarıya iner.

Mitozda homolog kromozomlar çiftler hâlinde eşleşmez ve oluşan hücreler başlangıç hücresine genetik olarak büyük ölçüde benzer. Mayozda homologların eşleşmesi, bağımsız dağılım ve parça değişimi genetik çeşitliliği artırır. Bu nedenle mitoz daha çok büyüme, gelişme, yenilenme ve eşeysiz çoğalmayla; mayoz ise kromozom sayısının yarıya indirilmesi ve genetik olarak farklı haploit hücrelerin oluşturulmasıyla ilişkilidir.

Örneğin 2n = 4 bir hücre mitoz geçirirse iki hücrenin her birinde 4 kromozom bulunur. Aynı hücre mayoz geçirirse iki bölünme sonunda dört hücrenin her birinde 2 kromozom bulunur. Mitozda sonuç hücreleri birbirine benzerken mayozda homologların farklı dağılımı ve parça değişimi nedeniyle sonuç hücrelerinin genetik yapıları farklı olabilir.