HÜCRE BÖLÜNMESİ HÜCRELER NEDEN BÖLÜNÜR? Belli bir büyüklüğe ulaşmış hücreler bölünerek çoğalır.Bölünme sonucu ana hücreye tamamen benzeyen iki yavru hücre oluşur.Böylece bölünmeyle oluşan hücresel artış canlıların büyümesini sağlar. Hücre bölünmesi hücre döngüsünün bir parçasıdır. HÜCRELERİ BÖLÜNMEYE İTEN NEDENLER 1-)Hacim – Yüzey Oranının Bozulması **Büyümede hacim/yüzey orantısı r3/r2dir. Hücrenin yüzeyi besin alış verişi,artık maddelerin atılımını ve gaz alışverişi gibi hücrenin ihtiyaçlarını sağlayamayacak duruma gelir. Çekirdek hücreyi yönetimde zorlanır ve çekirdek bölünme emrini verir. Not: Bir hücre büyüdüğü zaman, sitoplazması sürekli azaltılırsa; hücrenin Yüzey / Hacim oranı korunacığından dolayı, bölünme gerçekleşmez. →Ama bu işlem, DNA eşlemesinden sonra yapılırsa; bölünme gerçekleşir. HÜCRELERİ BÖLÜNMEYE İTEN NEDENLER 2-)Stoplazma –Çekirdek Oranının Bozulması Büyüyen hücrede sitoplazma/çekirdek oranı artar. Çekirdeğin etki alanı sınırlı olduğundan bu durum hücreyi ölüme sürükleyebilir, dolayısıyla hücreyi bölünmeye zorlar. Hücrede çekirdek(DNA) ‘bölün’ emrini verir. HÜCRE BÖLÜNMESİNİN AMAÇLARI Çok hücreli canlılarda büyüme,gelişme ve yıpranan dokuların onarılması hücrelerin bölünerek yeni hücreler oluşturmasıyla (mitoz bölünme)gerçekleşir. Bir hücreli canlılarda mitoz aynı zamanda üremeyi sağlar . HÜCRE DÖNGÜSÜ **Belirli bir büyüklüğe ulaşmış hücreler bölünerek çoğalır.Bölünme sonucunda ana hücreye tamamen benzeyen iki yavru hücre oluşur. Böylece bölünmeyle oluşan hücresel artış canlıların büyümesini sağlar. **Hücre bölünmesi, hücre döngüsünün bir parçasıdır. Bir hücrenin bölünmeye başlamasından itibaren onu takip eden diğer hücre bölünmesine kadar geçen zaman aralığına hücre döngüsü denir. **Hücre döngüsü oldukça uzun olan interfaz evresi ile kısa bir bölünme evresinden oluşur. Bölünme [Mitotik evre (M)] evresi çekirdek bölünmesi ve sitoplazma bölünmesinden meydana gelir. HÜCRE DÖNGÜSÜ İnterfaz Evresi (Hazırlık ) Evresi ** Profaz Evresi ** Metafaz Evresi ** Anafaz Evresi **Telofaz Evresi Çekirdek Bölünmesi **G1 Evresi **S Evresi **G2 Evresi Bölünme Evresi (M Evresi) ** Stoplazma Bölünmesi 24 Saatlik Hücre Döngüsü →Hücre yaşam döngüsünün süresi, canlıdan canlıya göre değişir. →Bakteriler yaşam döngüsünü 20 dakikada tamamlarken; bazı canlılarda ise bu süre bir haftayı bulabilir. →Yukarıdaki hücre yaşam döngüsü, 24 saatlik zaman peryoduna göre verilmiştir. 1.İnterfaz **Hücre bölünmesinin başlangıcında ökaryot hücrelerin çoğu büyüme ve gelişme sürecine girer. Hücrenin bölünmeye hazırlandığı bu sürece interfaz denir. Hücreler yaşamlarının %90 gibi büyük bir kısmını interfazda geçirir. İnterfaz evresinin aşamaları: **İnterfaz 3 aşamaya ayırlır. Bunlar sırasıyla G1, S ve G2 evreleridir. G1 evresi özellikleri; **Organel sayısı, ATP sentezi ve protein sentezi artar. Bu yüzden bu evrede metabolizma hızı yüksektir. **Hücre bölünme evrelerinin sürece en uzun evresidir. **Bölünme yeteneklerini kaybeden hücreler yaşam ve faaliyetlerini bu evrede gerçekleştirirler. Örnek:Kas ve sinir hücreleri bu evrede varlıklarını sürdürürler. **Bu evrede, hücre yeterli büyüklüğe ulaşıp ihtiyacı olan ATP’yi ürettikten sonra, hücreye bölünme komutu verilir ve hücre geri dönüşümü olmayacak bir şekilde bölünmeye başlar. S evresi özellikleri; **DNA’ nın eşlendiği ve kromatin sayısının iki katına çıktığı evredir. **Protein sentezinin en yoğun şekilde gerçekleştiği evredir. (Yeni kromozomlar oluştuğu için protein sentezi en yoğundur) **Sentrozomların eşlenmesi emri bu evrede verilir. G2 evresi özellikleri; **Bölünme ile ilgili enzimler sentezlenir. **Organel sayısı artırılır. **DNA sentezi durmuştur ancak RNA sentezi devam eder. **Sentrozomların sentezi bitmiş ve oluşan sentrozom çifti zıt kutuplara hareketlenir. **G2 evresinde hücre bölünme hazırlığı tamamlanmış olur. İSTİSNALAR **Bölünme yeteneğini kaybetmiş olan hücrelerde, G0 evresi bulunur. **Ergin insanlarda kalp kası hücreleri DNA eşlenmesi geçirdikten sonra bölünmeden G2 aralığında kalırlar. **Akyuvar hücreleri, G0 fazından çıkıp tekrar bölünebilirler. **Sinir hücreleri ve retina hücreleri oluştuktan sonra farklılaşarak G1 ve S aralıklarına ulaşmazlar bu hücrelerde DNA eşlenmesi olmaz ve G0 aralığında beklerler. **Embriyonik hücre döngüsünün interfazında S evresi görülürken G1 ve G2 evreleri görülmez. Bu nedenle embriyo hücreleri kısa sürede ve hızla çoğalır. 2. Mitotik Evre (M) Her sene yaz tatilinden sonra arkadaşlarınızda boy uzaması gibi çeşitli fiziksel değişiklikler görürsünüz. Büyüme ve gelişme olarak adlandırılan bu değişiklikler belirli bir yaşa kadar devam eder. Kırılan ağaç dallarının yenilenmesi, embriyonun gelişimi, yaralarımızın bir süre sonra iyileşmesi gibi pek çok olay hücre bölünmesi sonucu gerçekleşir. Hücre bölünmesi çok hücreli canlılarda doku tamiri, rejenerasyonla üreme, büyüme ve gelişmeyi sağlarken bir hücreli canlılarda üremeyi gerçekleştirir. Mitoz Bölünme İle Gerçekleşen Olaylar a-)Bir hücrelilerde eşeysiz üreme (Bakterilerin üremesi) b-)Çok hücreli canlılarda ; * Üreme (Deniz yıldızı , planarya, hidra….) *Büyüme (Canlının boy ve ağırlık olarak artması) *Gelişme (Organların hücre sayısını artırarak olgunlaşması) *Rejenerasyon (Eksik kısımların onarılması) *Yıpranan dokuların onarılması *Ölen hücrelerin yerine yenilerinin yapılması Hücre bölünmesi sırasında genetik bilgi aktarılır. Genetik bilgi DNA'da yer alır. Prokaryot hücrelerin genetik materyali basit yapılı proteinlerle birleşmiş halkasal bir DNA molekülünden oluşur. Ökaryot hücrelerde, her kromozomda bir tane doğrusal DNA molekülü vardır. DNA'da yer alan genler bir organizmanın kalıtımla kazandığı özellikleri belirler. DNA ile birlikte bulunan çeşitli proteinler hem kromozom yapısının korunmasını hem de gen aktivitesinin kontrolünü sağlar. ****Her ökaryot hücre kendine özgü kromozom sayısına sahiptir. Örneğin insan vücut hücrelerinde 46 kromozom bulunurken buğdayda 42, sirke sineğinde 8 kromozom yer alır. Ökaryot hücrede kromozomlar çiftler hâlinde bulunur. Bu kromozom takımını taşıyan hücreler diploit olarak adlandırılır, 2n şeklinde gösterilir. Bu çiftlerin biri anneden, diğeri babadan gelen, şekil ve büyüklükleri birbirine eşit, aynı kalıtsal özellikleri kontrol eden homolog kromozomlardır. Şekil : Diploit hücrede homolog kromozom çifti (Renklendirilmiş bölgeler aynı karakterin kalıtımını sağlayan genlerin bulunduğu yerleri göstermektedir.) ***Üreme hücrelerinde vücut hücrelerinin yarısı kadar kromozom bulunur. Eşi olmayan kromozomları taşıyan hücreler haploit olarak adlandırılır ve n ile gösterilir.Sperm ve yumurta hücreleri n kromozomludur. ***DNA molekülü çeşitli proteinlerle bir arada bulunur. Bu, DNA-protein kompleksine kromatin adı verilir. Bölünme periyoduna girmiş bir hücrede mitoz evresi gerçekleşir. Mitoz hücre döngüsünün sadece bir kısmını kapsar ve bu sırada hücre içeriğinin hemen hemen tümü yeniden düzenlenir.Mitozu genellikle sitoplazma bölünmesi takip eder. Bazen mitoz sonrasında sitoplazma bölünmesi gerçekleşmez. Örneğin bir hücreli canlı olan paramesyumun bazı türlerinde ve memelilerin çizgili kas hücrelerinde olduğu gibi çekirdek bölünmesi tamamlanırken sitoplazma bölünmesi görülmez. Bu durumda hücre birden fazla çekirdekli görünüm alır. A-)Mitoz: Çekirdek Bölünmesi (Karyokinez) ***Çekirdek bölünmesi 4 evrede gerçekleşir. -PROFAZ EVRESİ -METAFAZ EVRESİ -ANAFAZ EVRESİ -TELEFAZ EVRESİ **Hücre döngüsünü 24 saatte tamamlayan bir insan hücresinde mitoz yaklaşık bir saat kadar sürer. Evrelerin süreleri birbirinden farklıdır. PROFAZ EVRESİ İnce uzun kromatitli iplikler şeklinde görünen kromozomlar, yavaş yavaş kalınlaşmaya başlar. Eşlenmiş sentrioller birbirinden ayrılırken iğ iplikleri oluşur. Çekirdek zarı ve çekirdekçik eriyerek kaybolur. E.Retikulum Kaybolur. Profazın sonuna doğru kromatitli durumdaki kromozomlar iğ ipliklerine tutunurlar. PROFAZ METEFAZ EVRESİ Kromozomlar hücrenin ekvator düzleminde tek sıra halinde dizilirler. Kromozomlar sentromerleri ile iğ ipliklerine tutunarak hücrenin ekvatoral düzlemine yerleşir. Kromozom sayısının çok iyi sayılabildiği evredir. Sentromerler bölünür. Kardeş kromatitler birbirinden ayrılmaya başlarlar. NOT:Kromozomlar en net şekilde metefaz safhasında görülür. METAFAZ ANAFAZ EVRESİ Kardeş kromatitlerin ayrılması bu safhada olur. Bütün kromatitlerin sentromerleri aniden birbirinden ayrılır ve hızla iğ iplikleriyle karşılıklı kutuplara çekilir.(Sentomerler iğ iplikleri üzerinde kaymayı sağlarlar.) Kromatitler kutuplara ulaştığı zaman anafaz safhası sona erer. Her kromatit birer kromozom olur. ANAFAZ TELOFAZ EVRESİ Kromozomlar kutuplara toplanırlar ve interfazdakidaki durumları yeniden kazanırlar. Kromatitler (yavru kromozomlar) kromatin ağına dönüşür. Çekirdek zarı ve çekirdekçik oluşumu gerçekleşir. E.R. oluşur. İğ iplikleri kaybolur. Stoplazma bölünmesi başlar. TELOFAZ b. Sitokinez: Sitoplazma Bölünmesi **Mitoza çoğunlukla iki yavru hücrenin oluşumuna neden olan sitoplazma bölünmesi eşlik eder. Sitoplazma bölünmesi genellikle anafaz evresinde başlar. Böylece hücrenin çekirdek ve sitoplazma bölünmesi eş zamanlı gerçekleşir. **Mikrofilamentler hücre bölünmesi sırasında hayvan hücrelerinin sitoplazmalarının boğumlanmasında görev alır. Hayvan hücrelerinin sitoplazma bölünmesi sırasında hücre zarının altında aktin ve miyozin ipliklerinden oluşan bir halka sitoplazmayı ikiye bölecek şekilde kasılarak daralır, boğumlanır ***Ana hücreden iki yavru hücre oluşuncaya kadar boğumlanma devam eder. Mitoz bölünme sonucu oluşan iki yavru hücre genetik materyal bakımından birbirinin aynıdır. Bu konunun daha iyi anlaşılabilmesi için aşağıdaki örnek problemleri inceleyelim. Örnek: Kromozom sayısı 2n=24 olan bir hücre, arka arkaya 3 kez mitoz bölünme geçirirse sonuçta toplam kaç hücre oluşur? Örnek: Bir canlının sperm hücrelerinde 18 kromozom varsa akciğer hücrelerinde kaç kromozom ve kromatit bulunur? (Sperm üreme hücresidir ve n sayıda kromozoma sahiptir. Akciğer hücresi vücut hücresidir. 2n sayıda kromozoma sahiptir. Bir kromozom iki kromatitten oluşur.)