8 Aralık 2015 Hücre Bölünmesi dersi notu için

12/8/15 Dersin AMACI Mitoz, Amitoz ve Mayoz
Doç. Dr. Metin Aytekin
Hücre Bölünmelerini Kavramak www.metinaytekin.com
Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı
8 Aralık 2015
E. Coli’de Amitoz E. Coli’de Amitoz Kromozom orjini
hücrenin diğer
tarafına hızlı bir
şekilde hareket
etmeye
başladığı anda
kromozom
replikasyonu
başlar.
Replikasyon
orjini
E. coli
Replikasyon
orjininin
Iki kopyası
Hücre duvarı
Plazma
membran
Bakteriyal
kromozom
Replikasyon orjinin bir
kopyasının hücrenin diğer
tarafına gidene kadar
devam eder.
Orjin
Orjin
Replikasyon sonlanır.
Plazma membranı içe
doğru büyür ve yeni
hücre duvarı oluşur.
İki yavru
hücre
Amitoz •  Basit bir bölünme şeklidir. •  Anormal koşullarda gerçekleşir. •  Prokaryotlarda amitoz görülür (örneğin bakteriler). •  Bazı ökaryotlarda da amitoz görülür (örneğin Amip ve mayalarda) Bakteri Kromozomları Bakterilerin geneIk malzemeleri Ipik olarak tek bir dairesel kromozomdan oluşur. Bakterilerde zar kaplı bir çekirdek yoktur ve kromozom Ipik olarak sitoplazmada yer alan, nükleoit olarak adlandırılan düzensiz şekilli bir cismin içinde yer alır. NükleoiLe DNA, onunla ilişkili proteinler ve RNA bulunur. 1 12/8/15 •  Genelde her bir bakteri için sadece bir kromozom bulunur •  Her hücre kopyasında bir bakteriyal kromozom kopyası bulunur •  Bakteriyal kromozom plazma membrana yapışıkQr •  Bakteriyal kromozom sirkular yapıdadır Kromozom nedir? •  Hücrenin geneIk materyalini bir dizi paketleme işleminden geçirdikten sonra oluşturduğu en sıkı geneIk yapıdır. •  Kromozom oluşumundaki amaç replike olmuş geneIk materyalin oluşacak iki yavruya eşit dağıQlmasıdır. KaryoApleme Mitoz Hücre Bölünmesi •  Hücre döngüsünün bir aşamasıdır. •  Bu evrede bölünme gercekleşir. {
G1
M (mitoz)
Bakteri Kromozomları MİTOZ BÖLÜNME
1. Karyokinez
2. Sitokinez
S
G2
Konuyla İlgili Bildiklerimiz •  Kromozomlar – İnsanda 23 çiT bulunur – 22 otozomal ve bir de gonozom kromozom – 2 takım kromozoma sahipIr yani (2n) Mitoz KaryoIpleme sonucu gördüğümüz her kromozomun kendine ait bir boyama düzeni (kromozom paterni) vardır. Bir hücresel kopya yapmak üzere orjinal kromozomların replikasyonu ve bölünmesiyle birbirinin Qpa Qp aynısı iki yavru hücre oluşturma sürecidir. 2 12/8/15 Yoğunlaşmış, replikasyon olmuş kromozomlar önemli yapılara sahipAr: •  Kinetokor : Metefazda İğ ipliklerinin mikrotubullere bağlandığı çok proteinli bir kompleksIr. •  Sadece bölünme sırasında görülen kinetekor proteinleri kromozomun kinetekor tübüllere sentromerinden bağlanmasını sağlar. •  Sentromer: Her iki kromaIdinin birleşIği noktadır •  Kinetokorlar sentromerin dış taraYndadır. Sentrozomun duplikasyonu ve MitoAk iplikciğin oluşumu Sentromerler Kardeş
kromatidler
Miktotübüller Kromozomlar
Sentromerler Sentrozom
Kinetekor
Sentrozom
1 µm
Kinetekor
tübülleri
0.5 µm
Sentrozomun duplikasyonu ve MitoAk iplikciğin oluşumu – MitoIk iplikcikler bir çiT sentriol taraYndan oluşturuluyor. – İki kutup arasında çekilen sentrioller 3 Ip iplikcik oluşturuyor. – Bunlardan biri kromozomlara takılırken diğeri takılmıyor – Üçüncüsü ise sentriol merkezinden çevreye doğru gidiyor G1
S
G2
M
G1
Hücre bölünmesi boyunca sentrozomda ortaya çıkan değişiklikler G1 Sentrozom G1
G2
S
Sentriol ayrışması
Sentriol replikasyonu başlar
Profaz Metafaz Anafaz
Mitotik iğcik
oluşumu
Aster
Fibril
Profaz
Telofaz
Polar
Fibril
3 12/8/15 MitoAk iğ iplikciğin oluşumu Microtubule-­‐organizing Center (MTOC) MitoAk iğ iplikciğin oluşumu Microtubule-­‐organizing Center (MTOC) Profaz
İnterfaz hücresi
İnterfaz
nükleusu
Sentrozom
ikilemesi
Sentrozomların
ayrılması ve kromatin
yoğunlaşması
Metafaz
Polar
mikrotübüller
•  G1 evresinde iki sentriol
birbirinden biraz ayrılır
•  S evresinde her sentriolün
yanında ona dik açı ile
yeni bir sentriol büyümeye
başlar
•  G2 evresinde yeni oluşan
sentriolün büyümesi
tamamlanır.
Nükleer zarfın yıkılması
Polar
mikrotübüller
Mitotik iğ ipliğin oluşumu
Metafaz
Yıldız
mikrotübüller
•  Profaz sonunda
kutuplara doğru
hareket etmeye başlar
•  Metafazda ise mitoz
iğ iplikciğinin
kutuplarını oluşturur.
Kinetekor
mikrotübülleri
Nükleer zarfın
yıkılması
Mitotik iğ
oluşumu
Kinetekor
mikrotübülleri
Mikrotübüller 3 çeşiUr Astral (Yıldızsı) Mikrotübüller 1.  Sentriollerin merkezinden perifere yayılan astral (yıldızsı) mikrotübüller. 2.  İki kutup arasında kesinIsiz giden kinetekor mikrotübülleridir ki bunlara kromozomlar bağlanır. 3.  Polar mikrotübüller; iki kutup arasına gider ve kromozomların çekilmesiyne yardımcı olur. Bunlar sentriolleri içine alan Mikrotübül organize edici merkez (MTOC) veya bir diğer adıyla sentrozom taraYndan üreIlir. Yıldızsı Fibriller
Sentrozom etrafında,
sentrozomdan hücrenin
periferine doğru uzanır
Kinetekor Mikrotübüller Kinetokor fibriller
Sentrozomdan kinetokora
Eukaryotik kromozomun yapısı
Polar Mikrotübüller Polar fibriller de denir.
Kutuplardan ekvatora
4 12/8/15 Mikrotübülün Kromozoma bağlanması Kromozomun
Hareket yönü
Mikrotübül
Motor
protein
kinetekor
Tübülin
subüniteleri
Kromozom
Profaz •  KromaIn yoğunlaşır, bu şekilde kromozomlar görülmeye başlar. •  Sentrozomlar ayrılır, nükleusun karşı kutuplarına hareket ederler. •  Sentrozomlar mikrotübüllerden oluşan ve mitoAk iğ iplikcikleri olarak adlandırılan iki kardeş kromaIdi ayırmak için yapıları oluştururlar. •  Nükleolus kaybolur Profaz Iki kardeş
kromatid
içeren
Kromozom
Prometafaz •  Çekirdek kılıY yıkılır •  Kromozomlar daha da yoğun hale gelir •  Kardeş kromaIdlerin bağlandığı Sentromer bölgesinde kinetekor şekillenir. •  Mikrotübüller kinetekorlara bağlanırlar. 5 12/8/15 Prometafaz Metafaz •  Kromozomlar sentromerleri ile iğ
ipliklerine tutunarak hücrenin
ekvator düzleminde tek sıra halinde
dizilirler.
•  İğ iplikleri kardeş kromatitlere
tutunur. Kromozomların en net
görüldüğü safhadır.
Metafaz Anafaz •  Her bir sentromerin ikiye bölünerek
ayrılmasıyla iki kromatid de bir birinden
ayrılır.
•  Her bir kromatid kutuplara doğru
hareket eder.
•  Hücre mikrotübüller sebebiyle uzamaya
başlar.
•  Anafaz evresi kardeş kromatitlerin zıt
kutuplara ulaşmasıyla tamamlanır Anafaz Telofaz •  Profaz evresinde eriyen çekirdek zarı,
çekirdekçik ve organeller yeniden oluşmaya
başlar.
•  Kutuplara çekilen kromatitler çekirdek zarının
içine girerler.
•  Kısa ve kalın kromozomlar uzayıp, incelerek
kromatinleri oluşturmaya başlar.
•  Bu evreden sonra sitoplazma bölünmesi
gerçekleşir ki profaz evresinden telefazı
ayıran en önemli noktadır.
6 12/8/15 Telofaz Sitoplazmanın
Bölünmesi
(SİTOKİNEZ)
Mikrofilamentlerin
çember şeklinde daralması
Yavru hücreler
Soğan kök hücrelerinde MİTOZ •  Hayvan hücreleri sentriole sahipken bitki hücrelerinde yoktur •  Bitki ve hayvan hücrelerinde sitokinez meydana gelir •  Mitoz bölünme bitki ve hayvan hücrelerinde büyüme ve çoğalmayı sağlar •  Bitki hücreleri sitokinez sırasında hücre plakası oluştururken hayvan hücreleri oluşturmaz •  Mitoz diploid hücrelerden yine diploid hücreler meydana geIrir MİTOZ G2 interfaz
Sentrozomlar
(sentriol çiftli)
İnterfaz
Profaz
Erken Telefaz
Profaz
Erken mitotik
iplikcikler
Prometafaz
Nüklear zarf Kinetekor
Sentromer fragmanları
Polar tübüller
Metafaz
Nükleus
Anafaz
Kromatin
(kopyalanmış)
Telefaz
Nükleus Plazma
zarfı membran
İki kardeş kromatid
den oluşan
kromozom çiftleri
Kutup
Kinetekor
Mikrotübül
7 12/8/15 Mitoz Evresinin ÖzeA Metafaz
Anafaz
İğ iplikler
Telofaz ve sitokinez
Sitoplazma
kasılıyor
Metafaz
ekseni
Yavru
kromozomlar
Nükleolus
şekilleniyor
Nüklear zarf
şekilleniyor
Mayoz Bölünme Prometafaz:
Nüklear
membran yıkılır
ve mikrotübüller
şekillenir.
Profaz:
Kromatin
yoğunlaşır.
Sentrozomlar
şekillenir.
Anafaz:
Mikrotübüller
kısalır.
Metafaz:
Kromozomlar
orta kısımda
sıralanırlar.
Telofaz: Nüklear
membran şekillenir ve
sitoplazma bölünmeye
başlar.
Mayoz Bölünme Eşeyli üreme sadece ökaryotik organizmalarda
meydana gelir.
•  Mitoz ve Mayoz bölünme hücre siklusunun M
fazında meydana gelen olaylardır.
•Eşem hücrelerinin (yumurta ve spermatazoon)
gelişimi sırasında kromozom sayısının yarıya
indirilmesini sağlayan özel bir hücre bölünmesidir.
•  Mitoz bölünme vücut hücrelerinde mayoz
bölünme ise cinsiyet hücrelerinde gerçekleşir.
•Döllenme (fertilizasyon) sırasında iki eşem
hücresinin birleşmesiyle kromozom sayısı tekrar
iki katına geri döner
Mayoz Bölünme sırasında kromaAd sayısı ve DNA miktarı değişimleri. •  Mayoz bölünmenin AMACI: kromozom
sayısını yarıya indirerek (n) fertilizasyonla
beraber kromozom sayısının 2n’e çıkartılıp
kromozom sayının nesiller boyunca sabit
tutulmasını sağlamaktır.
Mayoz Bölünme Mayoz bölünmede genetik çeşitlilik sağlanır.
Crossing Over olayı (mayoz bölünmeni profaz-1
evresinde) ile iki bireyin farklı özelliklerinin,
farklı şekillerde bir araya gelmesiyle genetik
çeşitliliği sağlar.
8 12/8/15 Mayozun Fazları MAYOZ 1
İnterfaz
MAYOZ
Profaz 1
Metafaz 1
Anafaz 1
Mayoz bölünme 2 ayrı bölünmeden oluşur.
•I. Mayoz : Kromozom takımının yarıya inmesi
(homolog kromozomlar ayrılır).
•II. Mayoz : I. Mayozu izleyen ekvatoryal bölünme
olarak da adlandırılır. Mitoz bölünmede olduğu
gibi kromozomların kardeş kromatidleri farklı
kutuplara giderek ilk oluşan her bir yavru hücreden
2 yeni yavru hücre daha meydana gelir. Sonuçta
herbiri haploid sayıda kromozom taşıyan 4 yavru
hücre meydana gelir.
Homolog
Kromozomlar
Kiyazma
Crossing Over’in gerçekleştiği noktalar
“kiyazma”lardır.
Mitozla Mayoz Arasındaki Farklar •  Mayoz bölünme;
1. Yalnız eşey hücrelerinde görülür.
2. Mayozda iki bölünme birbirini takip eder.
3. Ana hücrenin yarı kromozom sayısına sahip
(n- haploid) dört oğul hücre oluşur.
4. Profaz I de sinapsis, tetrat ve crossing-over görülür.
5. Metafaz I de homolog kromozomlar karşılıklı dizilir
ve iğ ipliklerine tutunur.
6. Anafaz I de homolog kromozomlar kutuplara çekilir.
7. Mayozda crossing-over sayesinde farklı kalıtıma
sahip oğul hücreler oluşur.
8. Eşey ana hücresi bir defa mayoza uğrar.
Telofaz 1
MAYOZ 2
Profaz 2
Metafaz 2
Anafaz 2
Telofaz 2
Mitozla Mayoz Arasındaki Farklar •  Mitoz bölünme;
•  1. Tüm hücrelerde görülür.
•  2. Mitozda bir bölünme olur.
•  3. Ana hücre kadar kromozom sayısına sahip (2ndiploid) iki oğul hücre meydana gelir.
•  4. Mitozda, sinapsis, tetrat ve crossing-over yoktur.
•  5. Metafazda eş kromozomlar (kromatitler) ekvator
düzleminde karşılıklı dizilir ve iğ ipliklerine tutunur.
•  6. Anafazda eş kromozomlar kutuplara çekilir.
•  7. Mitozda oluşan oğul hücrelerin kalıtımı aynıdır.
•  8. Hücre, ömründe birkaç defa mitoza uğrayabilir.
GAMETOGENEZ Eşey hücrelerinin (sperm ve yumurta)
gonatlarda (testis ve yumurtalıkta)
mayoz bölünme geçirerek ve
olgunlaşarak oluşumu gametogenez
olarak tanımlanabilir.
Erkekte spermotogenez, kadında
oogenez olarak isimlendirilir.
9 12/8/15 Oogenez Oogenez:
Ovaryum olarak
bilinen
özelleşmiş
organlarda,
bitkilerde
gametofitte mitoz
yoluyla
hayvanlarda
mayoz yoluyla
ovum (yumurta
hücresi)
oluşum sürecidir.
Spermatogenez Spermatogenez:
gonad olarak
bilinen özelleşmiş
organlarda,
bitkilerde mitoz
yoluyla hayvanlarda
mayoz yoluyla sperm
oluşum sürecidir.
Bölünmeden sonra
hücreler sperm
hücrelerini oluşturmak
üzere farklılaşma
geçirir.
Kaynaklar 1.  http://www.sci.sdsu.edu/class/bio100/Lectures/
Lect05/lect05.html
2.  http://quizlet.com/12860620/mitosis-and-meiosislecture-flash-cards/
Teşekkürler
3.  Hücre – Moleküler Yaklaşım- Üçinci baskı, Geoffey
M. Cooper, Robert E. Hausman
4.  WormBook: http://www.wormbook.org/chapters/
10