mitoz may - WordPress.com

MİTOZVEMAYOZ
Dr.SelmaYılmaz
TıbbiBiyoloji
1
Referans Kitaplar:
Lodish, Alberts
Molecular Cell
Biology
Mitoz(Mitosis)veMayoz
(Meiosis)
Hücreler iki yolla bölünür ve ürerler:
mitoz ve mayoz
Mitoz: Tek bir hücreden gelişerek iki hücre bölünmesi
işlemidir, bir ebeveyn hücresinden genetik olarak aynı olan
iki yavru hücre üretilmesi işlemidir.
Mayoz: Bir üreme hücresinin bölünmesidir, iki çekirdeğin
birleşmesini kapsar ve herbiri orijinal hücrenin kromozom
sayısının yarısını taşıyan dört adet özgün gamet veya seks
hücresi üretimi ile sonuçlanır.
2
Mitoz ve Mayoz
Mitoz
—  Tek-hücreleri organizmaların üremesinde kullanılır.
—  Ayrıca, dokuların, liflerin ve membranların doğal
büyümelerinde de kullanılır.
Mayoz
—  Canlıların seksüel üreme yapımında görülür.
—  Erkek ve dişi üreme hücreleri (örn., yumurta ve sperm),
yeni , genetik olarak farklı bir yavru yapmak için
birleşir.
3
Mitoz ve
Mayozun
Karşılaştırıl
ması
Mitoz ve Mayozun Karşılaştırılması
MEIOSIS: MAYOZ; CELL: HÜCRE
5
Mitoz (M fazı, Mitotik faz)
q  Hücre döngüsünün en kısa fazı , 30 dakika-1saat)
q  Birkaç aşamalıdır
q  Hücrenin iki eş-kız yavru hücreye bölündüğü zamandır.
q  M fazı işlemleri en kompleks olanlarıdır.
q  M fazı 4 ana bölüme ayrılmıştır:
—profaz, metafaz, anafaz, and telofaz.
--ve hücre sitokineze gider –sitoplazmanın fiziksel olarak
bölünmesi—
q  Bitki hücreleri ek bir aşamaya daha sahiptir, preprophase, bu
profazdan önce oluşur.
6
Hücre Döngüsünün Ana Kontrol Edicileri
Mitotik Olayların Kontrolü İçin Kullanılan
Moleküler Mekanizmalar: Mitotik siklinCDK kompleksleri (MPFs)
q  Siklinler, siklin-bağımlı kinazlarla (CDKs) bağlandıklarında,
maturation-promoting faktörü (MPF) denilen mitotik cyclinbağımlı kinazları (cyclin-CDK) oluşturur. Örn., cdk1 proteinler
q  MPF’ler, diğer proteinleri fosforilasyon yoluyla aktive ederler ve
kromozom yoğunlaşmasına ve nüklear zarfın dağılmasına yol
açarlar, kızkardeş kromatidlerin ayrılmasını uyararak, anafazı
başlatırlar.
q  Geç anafazda, MPF’ler APC ubiquitin ligazlarca cyclinler
yıkıldığından inaktiftir.
q  Nüklear zarfın yeniden yapımı ve sitokinez devamlı aktif şekilde
bulunan fosfatazların aktivitesine bağlıdır.
q  Hücreler bir sonraki aşamaya geçer, döngü tamamlanır.
8
Nüklear laminlerin ve diğer
bazı proteinlerin
fosforilasyonu erken mitotik
olayları uyarır
Kromozom yoğunla ması
q Histon H1, multiple cyclin-dependent kinase 1 (CDK1) tarafından
fosforlanır.
q Histone1, bağlayıcı (linker) DNA ile birleşir, nükleozomların,
euchromatin yapısına paketlenmesine yardımcı olur.
q Interfaz kromatini sıkı sarmalar yapar ve daha da fazla
yoğunlaşır, sonuç olarak mitotik kromozomu oluşturur
(heterochromatin).
Yüksek-düzeyli
kromatin
katlanması
10
Mitoz İşlemlerine Genel Bakış
İki diploid hücre
DNA replikasyonu
Mitoz
11
M Fazı İşlemlerine Genel Bakış
12
İnterfaz-Metafaz
İnterfaz: Kromozom ve kohezinlerin kopyalanması
lerin sentrozomun kopyalanması
Profaz: Interfaz mikrotübül yıkımı ve mitotik aster lere değişimi Mitotik
asterlerin ayrılması, kromozom kondensasyonu, kinetokor tutunması
Prometafaz:Nüklear zarfın yıkımı, kromozomların yakalanması, bi-oryante
olarak iğ-ekvatoruna taşınması
Metafaz: Kromozomların metafaz düzleminde (plate) dizilmeleri
Interfaz
İnterfaz: Kromozom ve kohezinlerin kopyalanması
lerin sentrozomun kopyalanması
q  İnterfaz kromatini sıkıca sarmalanır ve kromozomlar
haline gelene kadar yoğunlaşır.
q  Bu kromozomlar, bir sentromer tarafından
birleştirilmiş genetik olarak eş iki kızkardeş
kromatidden yapılmıştır.
q  Sentrozomlar (mikrotübül merkezleri), arkalarında
bir iğ-ipliği (spindle) düzeneği yaratarak, nükleusdan uzağa
zıt yönlere doğru hareket ederler.
14
Profaz- Prometafaz
Profaz: Kopyalanmış kromozomlar yoğunlaşır ve gözle
görünür hale gelir.
q Interfaz mikrotübül yıkımı ve mitotik asterlere değişimi
q Mitotik asterlerin ayrılması
q kromozom kondensasyonu
q Kinetokorlara tutturulma
Kinetochore lar (özel protein kompleksleri) sentromerlerde
toplanır ve kromozomları mitotik iğ iplik (spindle) liflerine
tuttururlar.
Prometafaz: Nüklear membran erir ve iğ iplikleri
(spindle) olarak bilinen mitotik düzenek oluşur.
q Nüklear zarfın yıkımı,
q Kromozomların yakalanması, bi-oryante olarak iğ-ekvatoruna
15
taşınması
•  Kinetokorlar (özel protein kompleksleri, pembe renk)
sentromerlerde toplanır, kromozomları mitotik iğ liflerine
bağlar.
Metaphase
Metafaz: Kromozomlar iğ ipliklerinin ortasındaki metafaz
düzleminde( plate) dizilirler.
q Kromozomların sentromerlerinin her iki kısmında bulunan
motor proteinler, kromozomların zıt sentromer çekimine
göre yerleşmesine yardım eder, sonuçta kromozomları bazen
metafaz düzlemi veya iğ-ipliği ekvator çizgisi olarak adlandırılan,
hücrenin ortasında dikey bir düzleme yerleştirirler.
Anafaz-Sitokinez
Anafaz: APC/C aktive edilmiştir ve kohezin (cohesin)ler yıkılmıştır. Anafaz
A: Kromozomların kutuplara gidişi Anafaz B: İğlerin-kutuplara ayrılması
Telophase: Nüklear zarfın yeniden yapılması, kasılma halkasının yapılması
Sitokinez: İnterfaz mikrotübül sisteminin yeniden yapılanması, kasılma
halkasının kesim oyuğu oluşumu
Anafaz
Anafaz: Her bir kopyalanmış kromozomun kızkardeş
kromatidleri iki ayrı iğ ipi kutbuna doğru çekilerek birbirinden
ayrılır.
q APC/C aktive edilmiştir ve kohezin (cohesin)ler yıkılmıştır.
Anafaz A: Kromozomların kutuplara gidişi . Anafaz B: İğlerinkutuplara ayrılması
q  İğ-iplikleri anafaz sırasında kısalmaya başlar, kızkardeşleri
sentromerlerinde birbirinden ayırır.
q  Ayrılan kromozomlar hücrenin zıt yönündeki sentrozomlara
doğru çekilirler.
q  Hücre döngüsünün bu aşamasında, hücrenin ayrılan iki kısmı
artık resmi olarak ”kız-yavru kromozomlar” adlandırılır.
Kızkardeş Kromatidlerin
Ayrılmasının
Regülasyonunda APC/C
nin Rolü
Separase cohesin (protein
kompleksi) lerin Scc1 bileşenini kırar.
Telofaz
Telofaz: Nüklear zarfın yeniden yapılması, kasılma halkasının
yapılması
q  Telofaz mitotik hücre bölünmesinin son aşamasıdır.
q  Telofazda, kız-yavru kromozomlar ebeveyn hücrenin
kendisine ait olan kısmına tutunurlar.
q  Önceki fazlar tekrarlanır, ancak tersine doğru.
q  Mitotik iğ iplikleri sökülür, ve nükleer membranlar
ayrılmış yavru kromozomların etrafını sarar.
q  Yeni oluşan nükleus içerisinde, kromozomlar sarmallarını
gevşetir (decondense) ve bir kromatin olma düzeyine geri
dönerler.
Sitokinez
Sitokinez: Sonuncu işlem—sitokinez—yavru
kromozomların yavru hücreler haline gelmesi için
gereklidir.
q  Sitokinez hücre bölünmesinin bir parçası değildir, ancak
hücre döngüsünün sonunu belirler ve yavru
kromozomların iki yeni hücreye ayrılmalarını
gerçekleştiren işlemdir.
Ø  Mitoz sayesinde, bu iki yeni hücre genetik olarak
birbirinin ve orjinal ebeveyn hücrenin tamamen
aynısıdır; şimdi bu iki yeni hücre, kendilerine ait olan
interfazlara girerler.
22
Summary of
major events in
the eukaryotic
cell cycle and
the fate of a
single parental
chromosome
23
Mayoz: Özel Bir Hücre
Bölünmesi (Meiosis)
—  Seksüel üreme, döllenme (fertilization), iki ayrı
organizmadan gelen iki hücrenin birleşmesidir.
—  Eğer bu iki hücrenin herbiri bir set kromozom içerirse,
o zaman ortaya çıkan hücre iki set kromozom içerir.
—  Haploid hücreler bir set kromozom içerirler.
—  İki set kromozom içeren hücrelere diploid denir.
24
Mayoz
—  Hayvan ve bitkilerin çoğu diploid tir, iki set
kromozomları vardır.
—  Organizmanın somatik hücrelerinin herbirinde
(çokhücreli canlıların gametleri veya üreme hücreleri hariç,
bütün hücrelerinde), çekirdek her kromozomdan iki
kopya bulundurur, bunlar homolog kromozomlar
olarak adlandırılır.
—  Somatik hücrelere bazen “vücut hücreleri” de denir.
—  Döllenmeye ilaveten, seksüel üreme, kromozom
setinin sayısını azaltan bir nükleer bölünme içerir.
—  Mayoz denilen haploid hücreler oluşturan nükleer
bölünme, mitozla alakalıdır.
25
Mayoz
—  Mitoz, bir hücrenin üreme döngüsünün bir
parçasıdır, genetik olarak orijinal ebeveyn nükleusu
ile aynı olan benzer kız-yavru çekirdeklerle sonuçlanır.
—  Mitozda, ebeveyn ve yavru çekirdek aynı ploidy
(kromozom sayısı) seviyesindedir—çoğu bitki ve hayvan için
diploid.
—  Mayoz mitozunkinin aynısı olan birçok mekanizma kullanır.
—  Ancak, başlangıç nükleusu her zaman diploid ve mayoz
bölünme sonucunda ortaya çıkan çekirdekler haploid
dir.
26
Xkromozomununpveqkollarının,
bandlarınınvealt-bantlarınınşematik
gösterimi
27
Haploidbirsperm(n)vebir
yumurtanındiploidbir(2n)zigot
oluşturması.
Mayoz
—  Kromozom sayısındaki bu azalmayı gerçekleştirmek
için, mayoz, bir tur kromozom kopyalama ve iki tur
nükleer bölünme içerir.
—  Bölünme aşamaları mitoz olayları ile benzer
olduğundan aynı isimlerle adlandırılır.
—  Ancak, iki tur bölünme olduğundan, ana işlemler ve
aşamalar “I” veya “II” ile verilir.
—  Yapılacak nükleusun kromozom seti sayısı ikiden bire
indirilmiştir.
—  Bu nedenle, mayoz I azaltma bölünmesi diye de
adlandırılır. Mitoz sırasında kromozom düzeyinde böyle bir
azalma söz konusu değildir.
28
Premayotik
hücre (2n)
Replike edilmiş
Kromozomlar (4n)
Mayoz I
Mayoz
Profazda homolog
kromozomlar arasında
sinapsis ve rekombinasyon
Mayoz II
Metafazda kız-yavru
hücreler(2n)
Mayoz Aşamaları
—  Hücre bölünmesinde iki temel mayoz aşaması oluşur:
meiosis 1 and meiosis 2.
—  Her ikisi de dört alt aşamaya bölünür.
Meiosis 1: profaz 1, metafaz 1, anafaz 1, ve telofaz 1
Meiosis 2: profaz 2, metafaz 2, anafaz 2, ve telofaz 2.
—  Sitokinez mayozda da rol oynar; ancak mitozda olduğu gibi,
mayozun kendisinden ayrı bir işlemdir.
30
Mayoza Genel bakış
31
Mayoz I (Azaltma bölünmesi)
—  S fazında DNA kopyalanması sırasında, her kromozom iki
eş kopya üreterek kopyalanır, kızkardeş kromatidler
sentromerde cohesin proteinler tarafından birbirine
tutunurlar.
—  Cohesin kromatidleri anafaz II ye kadar birlikte tutar.
—  Sentrozomlar,mikrotübüleri mayoz iğ-ipliklerine organize
ederler, onlarda kopyalanır.
—  Bu hücrenin profaz I’e , yani ilk mayoz fazına girmesini
sağlar.
32
Profaz I
q  Mitoz da olduğu gibi, nükleer membran yok olur,
33
kromatinden kromozomlar oluşur, sentrozomlar birbirini
iter, iğ-ipliklerini yaratırlar.
q  Her iki ebeveynden gelen homolog (benzer)
kromozomlar eşleşir ve crossing over (çapraz
değişim) olarak bilinen bir işlemle DNA değişimi
yapılır.
q  Bu durum genetik farklılıkla (genetik
diversity)sonuçlanır.
q  Bu eşleşmiş kromozomlar—her bir ebeveynden gelen—
tetrad lar olarak adlandırılır.
Profaz I
—  Synaptonemal compleks, iki homolog kromozom
arasındaki protein tabakasıdır, ilk önce spesifik bir
konumda oluşur ve sonra kromozom uzunluğu boyunca
yayılırlar.
—  Homolog kromozomların yaptığı sıkı eşleşmeye
synapsis denir.
—  Synapsisde, homolog kromozomların kromatidleri üzerinde
bulunan genler tam karşılık gelecek şekilde sıralanır.
—  Synaptonemal kompleks, kızkardeş olmayan (non-sister)
homolog kromatidler arasında kromozomal segment değişimini
(crossing over) destekler.
—  Crossing over değişim sonrası görsel olarak chiasmata
34
(singular =chiasma) şeklinde izlenebilir.
Kinetokorun Mayoz I ve II de iğ iplikleri
Bağlanması ve Kromozomları Bağlayan
Cohesinlerin Stabilizasyonu
Aynı tarafa bakan
kinetokorlar
Profaz I
—  Insan gibi türlerde, X ve Y seks kromozomları homolog
olmasalar bile (genlerinin çoğu farklı), küçük bir bölgedki
homoloji X ve Y kromozomlarının profaz I sırasında
eşleşmelerine izin verir.
—  Homoloji içeren bölgeler arasında kısmi synaptonemal
kompleksi oluşur.
—  Profazın ilerleyen aşamalarında, synaptonemal kompleks
yıkılmaya başlar ve kromozomlar yoğunlaşmaya
başlar.
—  Synaptonemal kompleksi gittiğinde, homolog
kromozomlar sentromerde ve chiasmata da
birbirlerine tutulu kalır.
36
—  Chiasmata anafaz I e kadar kalır.
Synaptonemal kompleksi ve sinapsis
Homolog kromozomlar
37
Kızkardeş kromatidler
Profaz I:
Çapraz Geçiş
(Crossover)
38
Çapraz geçiş
(crossover) homolog
kromozomların kızkardeş olmayan
kromatidleri arasında
oluşur.
Sonuç, homolog
kromozomlar arasında
genetik materyal
değişimidir.
Homolog
kromozomlar
karşılıklı gelir
Kromatid
Çapraz geçişi
Rekombinant
kromatidler
NonRekombinant kromozomlar
Metaphase 1: Iğ ipliklerinden bazıları kromozomların
sentromerlerine bağlanır.
—  Lifler tetradları hücrenin merkezi boyunca bir dikey düzlemde
çekerler.
Anaphase 1: Tetradlar birbirinden ayrı yöne çekilir, bir
çift hücrenin bir yanına diğer yarısı öbür yanına gider.
—  Bu işlemde, mitoz daki gibi kromatidlerin değil, kromozomun
tamamının çekildiğini anlamak önemlidir.
—  Anafazın sonu telofazın başında bir yerde, sitokinez hücreyi iki
yavru hücreye bölmeye başlar.
Telofaz I: iğiplik düzeneği yok olur ve şimdi ebeveyn hücrenin/
yeni hücrenin zıt bölgelerinde bulunan kromozomların etrafında
nükleer membran oluşur.
39
Kromozom Dizilimi Işlemi Mayoz I Ve Mayoz
II De Farklıdır
40
Mayoz II
41
Profaz II
—  Kromozomlar yeniden yoğunlaşır.
—  Nükleer zarf veziküllere dağılır. .
—  Yeni iğ-iplikleri oluşur.
Prometafaz II
—  Nükleer zarf tamamen yıkılır, iğ ipliği yapımı tamamlanır.
—  Kızkardeş kromatidlerin her biri zıt kutba ait mikrotübüle
bağlanabileceği kendine ait bir kinetokor oluşturur.
Metafaz II
—  Kardeş kromatidler maksimum düzeyde yoğunlaşır ve
hücrenin ekvator bölgesinde karşılıklı dizilirler.
Mayoz II
Anafaz II
—  Kardeş kromatidler kinetokor mikrotubulleri tarafından
zıt kutuplara çekilir. Kinetokorsuz olan mikrotübüller
hücreyi uzatır.
Telofaz II ve Sitokinez
—  Kromozomlar zıt kutuplara ulaşırlar ve dekonse olmaya
başlarlar.
—  Kromozomların etrafında nükleer zarf oluşur.
—  Sitokinez iki hücreyi dört farklı haploid hücreye
ayırır.
42
Mayoz II
q  Bu aşamada, yeni oluşmuş çekirdeklerin ikiside
haploiddir.
q Yapılan hücreler genetik olarak da farklıdır,
q  çünkü paternal (babadan) ve maternal (anneden)
homologların rastgele karışmıştır ve
q  çünkü cross over esnasında, paternal ve maternal
kromozom segmentleri (üzerlerindeki kendi gen
setleriyle) yeniden şekillenmiştir
(recombining).
43
Mayoz örnekleri: Spermatogenesis ve oogenesis
Uniparental Disomi (Uniparental Disomy)
(UPD)
Uniparental disomy (UPD) bir kişinin bir kromozomun iki kopyasını
veya kromozomun bir kısmını ebeveynlerindewn sadece birinden alıp, diğer
ebeveyninden hiç kopya almamasıdır.
UPD’ler:
Heterodisomy: Sadece bir ebeveynden bir çift eş-olmayan
kromozomun gelmesi ( mayoz I erken aşamalarındaki hata) gelmesi veya
Isodisomy: Sadece bir ebeveynden gelen bir kromozomun
çiftlenmesi (eş) (mayoz II nin geç aşamalarındaki hata)
44