Çekirdek Hücre Siklusu
advertisement
Atatürk Üniversitesi Veteriner Fakültesi Histoloji Embriyoloji Anabilim Dalı Doç.Dr. Nejdet ŞİMŞEK Histoloji I ÇEKİRDEK Mitoz Bölünme Mayoz Bölünme ÇEKİRDEK: NUCLEUS • Genellikle hücrenin merkezinde bulunan, yuvarlak veya oval yapılardır. • Olgun eritrositler ve trombositler dışında bütün hücrelerde bulunur. Biçimi hücre şekline uygunluk gösterir. • Bazı hücrelerde loblaşma gösterir. Küre ya da silindirik şekilli hücrelerde yuvarlak, ince uzun şekilli hücrelerde iğ biçimlidir. Bazı hücreler loplanmış çekirdek içerir • Bazı hücreler çift çekirdeklidir(Karaciğer ept) • Bazıları çok çekirdeklidir(osteoklast, iskelet kas telleri) • Kalıtımsal özellikleri taşıyan genleri içerir • Sitoplazmada sentez olaylarının gerçekleşmesi için gerekli RNA yı barındırır. İnterfazda bulunan (bölünmeyen) bir hücrede çekirdeğin başlıca şu komponentleri vardır: • • • • Çekirdek zarı: karyolemma Kromatin: Chromatin Çekirdekcik: Nucleolus Çekirdek sıvısı: karyolymph Çekirdek zarı • Sitoplazma ile çekirdek içeriğini birbirinden ayıran bir çift zardır. Sadece çekirdek bölünmesi sırasında kaybolur ve kısa zamanda ER’dan tekrar oluşur. • Elektron mikroskopta iki ünit membran arasında perinükleer sisterna denilen dar bir aralık olduğu görülür. • Dış membrana ribozomlar bağlanmıştır ve sentezlenen proteinler perinükleer sisternaya geçer (GER’a benzeyişine dikkat ediniz). • Dış membran yer yer ER membranları ile devam eder, böylece ER veya GER sisternaları ile perinükleer aralık birleşir. • • • Herbiri ünit membran özelliğindedir İç zar düz iken dış zar sitoplazmaya doğru çıkıntılar yapar. Çekirdekten sitoplazmaya madde alış verişinin yapıldığı delikçiklere Por adı denir. Dış ve iç membranlar düzgün aralıklarla kaynaşarak porus denilen 8 kenarlı delikleri oluştururlar. Özellikle hücrenin metabolik aktivitesi arttıkça porus sayısı artar. Poruslar tamamen açık değildir, çok ince bir unilaminar membran yapısındaki bir diyaframla kapatılmıştır. Bu yapı dış ve iç zarda halka şeklinde dizilmiş 8 protein yapıda granülden oluşur. Porlar sitoplazma ve çekirdek arasındaki geçişlere aracılık eder. Ortalama 70 nm çapındaki bu porlar bazen çok sayıda (3000-4000 adet) olabilir ve nükleolemmanın yüzeyinin %20-25’ini oluşturabilirler. Çekirdekcik: Nucleulos • Çekirdekcik, rRNA moleküllerinin bir araya gelmesiyle oluşur. • Bazı hücrelerde 1 den fazla çekirdekcik bulunabilir. Çekirdek içinde eksantrik yerleşimli, filamentöz ve granüler bir materyalden oluşmuş, rRNA ve proteinden zengin, yuvarlak ve membransız bir yapıdır. Nükleolus ribozomal alt birimlerin yapıldığı yerlerdir. Genellikle kuvvetli bazofilik boyanırsa da bazı asit boyalarla da boyanabilmektedir. Bu değişkenlik RNA ve bazik proteinin değişen oranına bağlıdır. Çok az miktarda DNA içerdiğinden fölgen reaksiyonu vermez. Işık mikroskopta çekirdekcik Her çekirdekte 1-4 arası nükleolus bulunur. Aslında bir insan hücresi 10 ayrı nükleolus oluşturma potansiyeline sahiptir, ancak genellikle bunlardan bir veya ikisi görülür. Çünkü interfaz safhasındaki hücrede nükleoluslar kaynaşmaya meyillidir. Genellikle protein sentezi fazla olan hücrede nükleolus birden fazla sayıda ve iridir. Nükleus kromatini çok yoğun hale geldiğinde (örneğin lenfositlerde) nükleoluslar çok zor görünür hale gelir. • Çekirdekciğin nükleus zarına yakın olması yüksek aktivite evresindeki hücrelerde görülür. • Sitoplazmada devamlı yer değiştirirler. Pars granulosa (PG), çekirdekcik içerisindeki rRNA moleküllerinin oluşturduğu yumaklar Pars amorfa. Çekirdekcik içerisindeki homojen alanlardır. Bu alanlarda rRNAsentezleyen nukleus organizatörleri bulunurki bu bölgeye pars fibrosa (PF), da denir Kromatin Kromatin kromozomların interfazdaki görünümü olup genetik materyal olan DNA ve bazik proteinleri (histon) taşıyan iplik şekilli yapılardır. Kromatinin yaklaşık %80'ini proteinler, %20'sini ise DNA oluşturur. Ayrıca az miktarda RNA (kromozomal RNA) ve RNA-DNA sentezinde kullanılan protein yapıda enzimler bulunur. • • • • • • Kromatini DNA molekülleri oluşturur. İnsanda 46 adet kromatin ipliği bulunur. Çekirdek içindeki koyu bölgeler heterokramatin Açık bölgeler ökromatin olarak adlandırılır. İnsanda DNA molekülünün boyu 1.7-8.5 cm arasındadır. İnterfazda kromozomları göremeyiz. DNA feulgen boyasıyla pozitif boyandığından kromatinde bu boyayla görülebilir. Ayrıca bazik boyalarla da boyanırlar • Çekirdeğin içine sığabilmek için DNA molekülü • Histon moleküllerinden oluşan oktamerlere sarılırlar( nükleozomlar oluşur). Boy 5-7 kez kısalmıştır. • Çekirdek ve çekirdekcik periferinde birbiri üzerine kıvrılarak boylarını 40 kez daha kısaltırlar.(heterokromatik alanlar) • Ökromatik alanlar aktif heterokromatik alanlar ise inaktif olarak bilinir. Oktamer---- nukleozom KROMOZOMLAR • Hücre bölünmesi başlangıcında 2 katına çıkan DNA molekülleri 2 şerli bir araya gelerek kromozomları oluşturur. • Bir DNA molekülü kromozomdan 5-10 bin defa daha uzundur. Bu nedenle kromatin iplikleri kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluşturur. Aralarını histon yapısında olmayan protein molekülleri doldurur. • Kromozomların primer ve sekonder boğumları vardır • Primer bütün kromozomlarda bulunurken, sekonder boğum çok azında yer alır. • Kromonema: kromozomun içine sığacak kadar kısalmış kromatin ipliklerine denir. • Sentromer: primer boğumda bulunan kromozomdaki kromonema çiftini bir arada tutan oluşum • Kromatid: kromozomların birer kromonema içeren yarımlarına verilen isimdir. Metasentrik kromozom: primer boğum ortada kollar birbirine eşit Submetasentrik kromozom: primer boğum1/3 kısımda yer alır. Akrosentrik kromozom: primer boğum bir uca çok yakındır. Telosentrik kromozom: primer boğum iki ucu birbirine bağlayacak şekilde yerleşmiştir. Human karyotype. Nükleik asitler • Nükleik asitleri nükleotidler oluşturur • Nükleotid: azotlu baz+ pentoz şekeri+ fosfor asiti • Nükleosid: azotlu baz+pentoz şekeri • Polinükleotid: nükleotid+nükleotid+……. • Polimerizasyon: nükleotidlerdeki şekerlerin fosfatlara polimeraz enzimi aracılığı ile bağlanarak uzun iplikçikleri(nükleik asitleri) oluşturmasıdır. • Pentoz şekerleri: RNA da riboz ve DNA da deoksiriboz • Azotlu bazlar: adenin, timin, sitozin, guanin urasil, • Pürin bazlar: adenin+ guanin • Primidin bazlar: timin+sitozin+urasil • A-T, G-C DNA • A-U, G-C RNA Replikasyon, DNA helikaz ile ayrılan DNA iplikçik çiftinden nükleotidlerin DNA polimeraz aracılığıyla bu DNA ipliklerine bağlanması ve sayısının 2 katına çıkmasıdır. A-T,T-A G-C, C-G Gen: DNA iplikleri boyunca birer molekül RNA sentezleyen parçalar denir Genom: Genlerin tümüne birden verilen isimdir. Transkripsiyon • DNA dan RNA sentezlenmesidir. • DNA nın belli bölümleri katılır • DNA helikaz enzimiyle çift sarmal ayrılır. Bu bölgelerden RNA sentezi gerçekleşir. • A-U, G-C, C-G eşleşmesi olur • RNA sentezi, bazların RNA polimeraz aracılığıyla birbirine bağlanmasıyla gerçekleşir. SEX kromatini buccal epithelium and in a polymorphonuclear leukocyte Dişi memelilerin soma hücrelerinde çekirdek zarının iç yüzüne oturmuş yada karyoplazma içinde kromatin topluluklarından daha iri cisimciklerdir. • Mitoz sonunda xx kromozomların dan bir tanesinin kromatin haline dönüşmesi, diğerinin ise mitoz periodundaki heterokromatik halini sürdürmesi olayıdır. Çekirdek sıvısı • Karyolenf adı ile de bilinir. • Çekirdek içerisindeki şekilli unsurların arasını doldurur. • Histonlar, nükleotidler, enzimler, DNA ve RNA polimerazları içerir. Hücre bölünmesi • Amitoz : genellikle çekirdek bölünmesidir, karaciğer, böbrek, adren epitelleri, kalp kası telleri bu bölünme ile çekirdek sayısını 2 katına çıkartabilir. • Mitoz: kalıtımsal faktörleri yeni bireylere olduğu gibi aktarmak amaçlanır, 4 fazdan oluşur.profaz, metafaz, anafaz, telofaz. • Endomitoz:bir tip mitoz bölünmedir. Çekirdekte kromozomlar şekillenir, kromatidler birbirinden ayrılaraksayılarını 2 katına çıkarır8tetraploidi) ama çekirdek ve sitoplazma bölünmesi gerçekleşmez. • Mayoz: eşeyli üreme ile çoğalan bitk, ve hayvanların eşey organlarında gerçekleşir.Genetik metaryalin değişmesi amaçlanır. Mitoz bölünme • İnterfaz: • Bu aşamanın sonuna doğru DNA duplikasyona uğrar. • Sitoplazmada organel sayısı artar Bu evreden sonra mitozun gerçek 4 bölünme aşaması gerçekleşir Profaz, Metafaz, Anafaz, Telofaz Profaz • Komşu hücrelerle bağlantılar koparılır • Dışardan hücreye su girerek hücre yuvarlaklaşır. • Sentrioller kutuplara doğru hareket eder ve mitoz mekiği oluşur. • Çekirdekte kromozomlar şekillenir. • Çekirdek zarı ve çekirdekcik erir. • Kromozomlar sitoplazmaya dağılır. Metafaz • Çekirdek zarı parçalanmıştır • Kromozomlar sitoplazmaya dağılır • Mekik ipliğine tutunmuş kromozomlar ekvatoryal düzlemde bir araya gelirler. • Kromatidler belirginleşirler • Metafaz 1 saat sürer Anafaz • Sentromer 2 ye bölünür • Kromatidler serbest kalır • Kromozom sayısı 2 katına çıkmış olur • Kardeş kromozomlar kutuplara doğru hareket ederler. • Çok kısa sürer Telofaz • Kutuplara çekilen kromozomlar daha da kısalır • Profazdakinin tersine kromatidler uzar ve yumak oluştururlar. • Kromatin iplikleri şekillenir • Çekirdek zarı gelişir • Çekirdekcik oluşur Mayoz bölünme • ovaryum ve testiste gerçekleşir • Kromozom sayısı 2n den 1 n‘ e düşer • Yavru hücrede kromozom sayısı sabit kalır. • Mayoz peşpeşe 2 mitozdan ibarettir • Leptoten, zigoten, pakiten. Diploten dönemleri vardır. Mayoz I Leptoten • Profaz başlangıcında kromozomların birbirinden uzakta olduğu dönemdir. • Her bir kromozom 2 kromatidten oluşur. Zigoten • Homolog Kromozomlar birbirine yaklaşır • Bu eşleşmeye synapsis (conjugation) denir • Kromozomların birer kromatidini birbirine bağlayan sinaptonema kompleksi vardır. Pakiten • Eşleşen kromozomların boyları kısalır • Eşleşmeyen parçalar uzaklaşmaya başlar • Bivalan kromozom 4 adet kromatid halini alır ki buna tetrad adı verilir. Diploten • Tetrad tam şekillenmiştir. • Bivalandaki 2 kromozom birbirinden ayrılmaya çalışır. • Sinaptonema kompleksi çözülmeye başlar. • Homolog kromatidler birbirlerine 1-2 yerinden yapışmışlardır (kiyazma). Diyakinez • Diploteni takip eder • Kiyazmaların sayısı azalmıştır • Homologlar birbirlerinden oldukça uzaklaşmıştır. • Bu aşama dişilerde yıllarca sürebilir. • Çekirdek zarı erir • Mekik şekillenir • Tetratlar merkezde toplanır • Bu dönem primer spermatositte (diploid) gerçekleşir. • Diyakinezin sonunda metafaza geçiş başlar • Her tetradtaki yapışık kiyazmalar kopar ve yer değiştirir. (Rekombinasyon) • Zigottan başlayıp metafazda son bulan gen değiştirme işlemine crossing over denir. • Metafazın sonunda kiyazmalar çözülür ve kromozomlar serbest kalır. • Anafaz aşamasından sonra hücre 2 ye bölünür ve sekonder spermatosit oluşur (habloid). • Sekonder spermatosin bu aşamdan sonra mayoz II ye geçer Mayoz I • Sekonder spermatositler tekrar profaz aşamasından itibaren mitoz geçirirler • Amaç her bir kromozomdaki 2 kromatidten 1 tanesini 1 hücreye göndermektir. • Sonuçta her 2 sekonder spermatositten 2 adet spermatid (4 hücre) oluşur. • Kromozomları tek kromatidli gerçek habloid hücrelerdir • Oosittede aynı olaylar gerçekleşir. Ancak, her hücre bölünme aşamasında eşit sitoplazmalı hücreler şekillenmez sonuçta 1 adet bol sitoplazmalı hücre oluşur. Mayoz II Mitoz ve mayoz bölünmeleri arasındaki farklar 1.Mitoz bölünme bir eşitlik bölünmesi olup, yavru kromatitler ayrılır. Mayoz bölünme ise bir azalma bölünmesi olup, 1. anafazda homolog kromozomlar, 2. anafazda ise yavru kromatitler ayrılır. 2.Mitoz bölünmede interfazı bir mitoz bölünme izler, mayoz bölünmede ise interfazı iki mitoz bölünme izler. 3.Mitoz bölünmede kromozomlar sinaps yapmazlar, kiazma oluşmaz ve homolog kromozomlar arasında genetik alış veriş olmaz. Mayoz bölünmede ise genetik alış veriş vardır. 4.Mitoz bölünme her seferinde iki yavru hücre verir. Mayozda ise her dönemde dört hücresel ürün vardır. 5.Mitotik ürünlerin genetik içeriği özdeştir. Mayotik ürünlerinki ise farklıdır. 6.Mitoz bölünmede yavru hücrelerin kromozom sayısı ana hücre ile aynıdır. Mayotik ürünlerin kromozom sayısı ise ana hücreninkinin yarısıdır. 7.Mitotik ürünler hemen ek bir mitoz bölünme geçirme gücüne sahip değildir. Mayotik ürünlerde ise bu potansiyel vardır. 8.Mitotik bölünme normal olarak hemen tüm somatik hücrelere oluşur. Mayotik bölünme ise sadece özelleşmiş cinsiyet hücrelerinde olaylanır. 9.Mitoz bölünme zigot döneminde başlar ve yaşam boyu devam eder. Mayoz bölünme ise yalnızca belli dönemlerde görülür. 10.Mitoz bölünmede profaz tek evredir. Mayozda ise profaz daha karmaşıktır ve beş evreden oluşur. Hücre siklusu Bölünme gücünü devam ettiren hücrelerin yaşam süreleri 2 evreden ibarettir. 1. bölünme- M fazı 2. İnterfaz evresi G1 phase (presynthesis) : *transkripsiyon ve translasyonun çok fazla olduğu evredir. **Protein senteziyle beraber hücre kendine özgü hacmini kazanmaya başlar. ***Bu faz hücreler arasında değişik sürelerde gerçekleşir. *****Kemik hücrelerinde 25 saati bulur. G1 fazında hücreler ya siklusa devam eder yada dinlenme dönemine girerler G0 fazı S fazında DNA sentezi başlar. Tekrar bölünecek hücre için DNA nın 2 katına çıkartılması gerekmektedir. G1 e göre çok kısadır. Bu fazı G2 fazı izler. G2 fazında tetraploidi devam eder transkripsiyon ve translasyon hız kazanır. Artık hücre mitoza girmeye hazırdır. NUCLEUS APOPTOSIS Hücreler çeşitli faktörlere bağlı olarak ölebilirler; Akut yaralanmalar Kazalar Vasküler beslenme yetersizliği Patojenler yada immun sistem tarafından yıkımlanmalar Genetik programlanmalar NUCLEUS APOPTOSIS Embriyogenesis esnasında insan emriyosunda oluşan kuyruğun programlı bir şekilde yıkımlanması programlı apoptosisize örnektir. Apoptosis postnatal dönemde olduğu gibi erişkin evrede de oluşabilir. Yaşlanan hücreler özellikle olgun kan hücreleri apoptosisle yıkımlanırlar. NUCLEUS APOPTOSIS Apoptosis çok sayıda korunan gen tarafından düzenlenir. Caspase ailesi enzimleri olarak bilinilen bu enzimler sitoplazmada ve nükleusda apoptosisi düzenleyen ve yapısal proteinleri azaltırlar. Caspase aktive olduğu zaman muhtemel sitokinler (tümör nekrozis faktör- TNF) sinyal hücreleri tarafından salınarak hedef hücredeki TNF reseptörlerine bağlanırlar. NUCLEUS APOPTOSIS Transmembran protein olan TNF receptörleri caspaslar tarafından bağlanan adaptör moleküllerine bağlanırlar. TNF reseptörleri extrasellüler olarak stoplazmaya bağlandıklarında caspase aktive olur. Caspase aktivasyonu ile caspazların bir cascade’ı tetiklernir ve sonuçta kromozomların, nukleer laminaların ve sitosikeletal proteinler azalır. Sonuç olarak, tüm hücre parçalanmaya başlar ve parçalanan hücreler makrofajlar taradından fagosite edilirler. Bu makrofajlar sitokinleri sentezlemezler dolayısıyla enflamuvar yanıt oluşmaz. NUCLEUS APOPTOSIS Hem external hemde internal stümülasyonlar enzimatik cascade caspaseların aktivasyonu ile apoptosisi başlatabilir. Çoğu dış aktivatörler hücre üzerinde apoptosisi başlatan sinyaller gibi davranabilirler (TNF, TNF-β- ölüm reseptörleri olarak bilinirler). TNF’ler Mitokondrideki sitokrom-c yi kontrol ederler. Sitokrom-c apoptosisin başlamasında önemli bir adımdır. Apoptosis • Apoptosis survival faktörler olarak bilinen faktörler aracılığıyla bulunduğu ortamdaki ve diğer hücrelerden salınan bazı sinyaller ilede baskılanabilir. Bunlar büyüme faktörleri, hormonlar (östrojen ve androjenler) nötral amino asitler, çinko ve extrasellüler matrix proteinleri arasındaki etkileşmişlerdir. • Fakat en önemli baskılama faktörü bcl-2 ailesi proteinleri sinyalleridir. Bcl-2 ailesi proteinleri anti-apoptotik ve proapoptotik üyeleri vardır. Bu proteinler birbirleriyle etkileşim içindedirler. Apoptosisin gerçekleşmesindeki çeşitli adımların aktivasyonunu artırır yada baskılarlar. • Onlar mitokondriyon tarafından düzenlenen apoptosisin başlamasında önemli bir role sahip olan sitokrom-c gibide bağımsız olarak davranabilirler. KAYNAKLAR • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Banks W.J. Applied Veterinary Histology. 2nd Ed. U.S.A. 1986. Bloom W. and Fawcett D.W. A Textbook of Histology. 12nd Ed. 1975. Demir R. Histoloji ve Hücre Biyolojisi, Palme yayıncılık, 2006. Dellmann H.D. and Eurell J. Textbook of Veterinary Histology. 5nd. Ed.1998: Eurell JAC. Veterinary Histolgy Atlas, 2006. Junqueira, L.C., Carneiro, J. Basic Histology, text & atlas. 11nd Ed. 2005. Kelley D.E., Wood R.L., Enders A.C. Bailey’s Textbook of Microscopic Anatomy. 1984. Moran DT. Rowley J.C. Visual Histology Pavelka M., Roth J. Functional Ultrastructure, 2005. Ross MH.,Kaye KI.,Pawlina W. Histology, A text and Atlas Sağlam M., Aştı RN., Özer A. Genel Histoloji 6. baskı 2001 Tanyolaç A. Özel Histoloji, Yorum Basım Yayın San. Ltd. Şti., Ankara,1999. Young B., Heath J.W. Wheater’s Functional Histology. 4nd Ed. 2000. www.gfmer.ch/Medical_journals/Anatomy_histology.htm www.meddean.luc.edu/LUMEN/MedEd/Histo/frames/histo_frames.html http://image.bloodline.net/category https://histo.life.uiuc.edu/histo http://www.uni-mainz.de/FB/Medizin/Anatomie/workshop/EM/EMAtlas.html http://www.fahrisimsek.com/atlas/index.html http://www.biology.iupui.edu/biocourses/n100/images/meiosis1cropped.jpg http://www.biology.iupui.edu/biocourses/n100/images/meiosis2cropped.jpg file:///D:/H%C4%B0STOLOJ%C4%B0%20%20EMBR%C4%B0YOLOJ%C4%B0%20ABD/histoloji%20ka ynaklar%C4%B1/Aurell%20atlas/digop/theCell/mitosis.htm
