Mitoz ve Eşeysiz Üreme

Mitoz Bölünme (2022, 2023 TYT)

Yeni bir hücre var olan hücrenin bölünmesi ile oluşur.

Hücre niçin bölünür?

• Bir hücrenin bölünmesi için öncelikle hacim / yüzey oranının belli bir değere ulaşması gerekir. Hücre büyüdükçe hacim / yüzey oranı artar. Bu artış hücre zarının, hücrenin ihtiyaç duyduğu maddeleri karşılamada ve sitoplazmayı bir arada tutmakta zorlanmasına neden olur.
• DNA, hacim / yüzey oranı artmış hücreyi yönetmekte zorlanır. Bu durumu ortadan kaldırmak için DNA bölünme emri verir.
• Yeni oluşan hücreler bir önceki hücreden küçüktür ve böylece hacim / yüzey oranı düşürülmüş olur.
• Embriyonik hücreler hacim / yüzey oranına bakmaksızın art arda bölünmelerle hızlı bir şekilde sayılarını arttırırlar.
• Sinir, sperm, yumurta ve kas hücreleri gibi bazı hücreler bölünemez.
• Prokaryotik hücrelerin bölünmesi, gerçek bir mitoz bölünme değildir. Bu bölünme basit bölünme (binary fisyon) adını alır.
• DNA’nın bölünme emrini vermesi ile bölünme faaliyeti başlamış olur.

Bölünme ile ilgili yapılan deneylerde şu sonuçlar ortaya çıkar

• Bölünme olgunluğuna ulaşmamış bir hücreden bir miktar sitoplazma koparılırsa, hücrenin hacim / yüzey oranı düşürülmüş olur. Bu durumda hücre bölünme olgunluğuna ulaşana kadar bölünme faaliyeti başlamaz.

• Bölünme olgunluğuna ulaşmış bir hücreden bir miktar sitoplazma koparılsa bile DNA bölünme emrini verdiğinden, eksilen kısmın tamamlanması beklenmeden hücre bölünmeye başlar.

• DNA, canlıların kalıtsal bilgilerini taşıyan kompleks bir moleküldür. DNA, sahip olduğu bu bilgileri hücre bölünmesi yolu ile yeni hücrelere aktarır.
• DNA üzerindeki nükleotitlerin farklı dizilişi, canlılarda kişiye özel genetik bilginin oluşmasını sağlamaktadır. Canlıya özel oluşmuş nükleotit dizisine gen, canlıdaki genlerin toplamına ise genom denir.

• Bir hücrenin bölüneceğinin kanıtı, kalıtım materyali DNA’nın eşlenmesidir.
• Kromatin ipliklerin kısalıp kalınlaşması ile kromozom meydana gelir.
• Kromozom sayısı türe göre değişmektedir. Kromozom sayısı ile gelişmişlik arasında bir ilişki yoktur. Farklı türlerin aynı sayıda kromozomu olabilir.
• Eşlenmiş kromozomun her bir yarısına kromatit denir. Eşlenmiş ve aynı yapıda olması, iki kromatidin kardeş kromatit adını almasını sağlar.
• Kardeş kromatitleri bir arada tutan yapıya sentromer, iğ ipliklerinin bağlandığı proteinlere de kinetokor denir. Mikrotübül organize edici merkez, iğ ipliği faaliyetlerini kontrol eder.

• Ökaryot hücre kromozomu: DNA + protein (Kromatin iplik, nükleoprotein yapılı).
• Prokaryot canlılardaki halkasal DNA’lar da kromozom adını alır.

Homolog kromozom

• Homolog kromozom, biri anneden biri babadan gelen, aynı karakterlerin genlerini taşıyan, büyüklük ve şekilleri aynı olan kromozom çiftidir. Farklı özelliklerin genlerini de taşıdıklarından, insanda X ve Y kromozomları homolog değildir
• İnsan kromozom sayısı  44 + XX (Dişi) veya 44 + XY (Erkek) şeklinde ifade edilir ve toplam 46 tanedir.
• Vücut kromozomu (44) otozom, eşey kromozomu (X veya Y) gonozom şeklinde ifade edilir.

Haploit hücre (n)

Haploit hücre, homolog kromozom çiftlerinden sadece birini taşır. Örneğin erkek arının vücut ve sperm hücresi haploittir.

Diploit hücre (2n)

Diploit hücre, homolog kromozom çiftlerini taşır. Örneğin eşey ana hücreleri diploittir

Mitoz bölünmenin özellikleri

• Mitoz sonucu oluşan yeni hücreler ata canlı ile aynı genetik yapıya sahiptir.
• Mitoz bölünme sonucu oluşan bir hücre tekrar bölünebilir.
• Mitoz bölünme (n), (2n), (3n) kromozom takımlı hücrelerde görülebilir.
• Mitoz bölünme, tek hücrelilerde çoğalmayı, çok hücrelilerde ise büyüme ve yenilenmeyi sağlar.
• Mitoz, eşeyli çoğalan çok hücrelilerde zigotta başlar ve yaşam boyu devam eder
• Mitoz sonucu oluşan iki hücrenin sitoplazma miktarı, organel sayısı farklı olabilir fakat bu hücrelerin organel çeşidi ve genetik yapısı aynıdır.
• Yara onarımı, rejenerasyon (Yenilenme) gibi olaylar mitoz bölünme sayesinde gerçekleşmektedir.

Hücre döngüsü

Hücre döngüsü bir hücreden yeni bir hücre oluşma sürecidir.

Hücre döngüsü basamakları

1- İnterfaz (Bölünmeye hazırlık evresi)

2- Mitotik faz

Mitotik evre = Mitoz (Çekirdek bölünmesi) + Sitokinez (Sitoplazma bölünmesi)

• İnterfaz, mitotik evreye göre daha uzun sürmektedir.
• Hücre döngüsünün süresi hücreden hücreye değişiklik gösterir.

1- İnterfaz

• İnterfaz, hücre döngüsünün en uzun evresidir. Bu evrede DNA eşlenir (Miktarı iki katına çıkar), hücre hacmi ve organel sayısı artar, metabolik faaliyetler hızlanır.
• İnterfaz, bir önce oluşmuş olan hücrenin sitokinezinden sonra başlar ve yeni oluşacak hücrenin mitotik evresi başlayana kadar devam eder.
• Hayvansal hücrelerde sentrioller bu evrede eşlenir.
• Tek kromatitli kromozom, iki kromatitli kromozom haline bu evrede gelir. Bu durum kromozom sayısını değiştirmez.

İnterfaz evreleri

“G1” evresi

“G1” evresinin süresi hücre tipine göre değişir. Bu evrede hücre büyür, hücrenin metabolizması hızlanır ve organel sayısı artar. Embriyonik hücreler hızlı bölündüğünden “G1” evresi bu tip hücrelerde gerçekleşmez.

“S” evresi

“S” evresinde DNA eşlenir ve genetik materyal iki katına çıkar.

“G2” evresi

“G2” evresinde büyüme devam eder ve hazırlık evresi sona erer.

2- Mitotik faz (Karyokinez + sitokinez)

a- Mitoz (Çekirdek bölünmesi)

Mitoz, karyokinez olarak da adlandırılır. 

Çekirdek bölünmesi basamakları (2n=4 kromozomlu bir hücreye göre)

1- Profaz

• Profazda kromatin iplikler katlanır, kısalır ve kromozoma dönüşür.
• Profazda çekirdek ve endoplazmik retikulum kaybolur.
• Profazda sentriyoller ayrılır ve hücrenin kutuplarına gider.
• Profazda iğ iplikleri oluşur ve oluşan iğ ipliklerinin bazıları kromozom kinetokoruna, bazıları karşılıklı olacak şekilde tutunur. Varsa sentrioller kutuplara çekilir.
• Bitkisel hücrelerde iğ ipliklerini mikrotübüller oluşturur ve organize eder.
• Profaz’ın son aşamasına prometafaz denir. Prometafazda iki kromatitli kromozomlar, kinetokor mikrotübüllerine tutunur.

2- Metafaz

• Metafazda kromozomlar iğ ipliklerine tutunur ve tek sıra halinde hücrenin ekvatoral düzleminde (Metafaz plağı) dizilir.
• Metafaz, kromozomların en görünür olduğu evredir.

Karyotip

Karyotip, kromozomların büyüklük ve şekillerine göre çiftler halinde görüntülenmesidir.

3- Anafaz

• Anafazda, iğ ipliklerinin kısalması sonucu kardeş kromatitler zıt kutuplara çekilir. Bu esnada meydana gelen sentromer ayrılması her bir kromatitin kromozom adını almasını sağlar. Bu olay hücrede geçici olarak da olsa kromozom sayısının iki katına çıkmasını sağlar. 
• Anafazda karşılıklı birleşen iğ iplikleri birbirini iter ve hücrenin boyu uzar.
• Ayrılmama, iğ ipliğinin bir kromozoma tek taraflı bağlanması sonucu her iki kromatitin aynı kutba çekilmesidir.

4- Telofaz

• Telofazda çekirdek zarları tekrar oluşur ve iki çekirdekli bir yapı meydana gelir. Kromozomlar tekrar kromatin ipliğe dönüşür (Profazın tersi).
• Telofazın sonlarına doğru, hayvansal hücrelerde boğumlanma, bitkisel hücrelerde ise ara lamel oluşumu başlar (2018 TYT).

• Anafaz ve telofazda kromozomlar tek kromatitlidir.

b- Sitokinez (Sitoplazma bölünmesi)

• Sitokinezin telofazın sonlarında başladığı kabul edilir.
• Sitokinez, hayvansal hücrelerde boğumlanarak (Bölünme plağı), bitkisel hücrelerde ise golgi organelinin ürettiği selüloz liflerinin orta lamel (Orta plak) oluşturması ile gerçekleşir. Lamel, hücrenin ortasından kenarlara doğru oluşur.

Mitozda DNA miktarı değişimi

• DNA, interfazda eşlendiğinden miktarı iki katına çıkar.
• DNA, sitokinez sonucu oluşan her bir hücreye eşit miktarda dağıtılır ve başlangıçtaki miktarına iner.

Kromozom sayısı değişimi

• Kromozom sayısı anafazda geçici olarak iki katına çıkar (Kardeş kromatitler ayrılır ve kromozom adını alır).
• Sitokinezde iki hücre ayrıldığında kromozomlar eşit olarak dağıtılır ve ata hücredeki sayıya ulaşır.

Farklı mitoz biçimleri

Endomitoz

Endositozda sitoplazma bölünmesi olmaz. Bu bölünme şeklinde yalnızca çekirdek bölünür ve çok çekirdekli hücreler oluşur (Cıvık mantar). Çizgili kas hücreleri çok çekirdekli olmasına rağmen bu durum endomitozla değil hücre kaynaşması sonucu ortaya çıkar.

Amitoz

Amitozda çekirdek erimeden boğumlanarak bölünür ve sonrasında sitoplazma bölünmesi ile hücre artışı gerçekleşir. Amip ve bira mayasında bu tip hücre bölünmesi gerçekleşir.

Hücre döngüsünün kontrolü

Bir bölünme evresi tamamlandıktan sonra “devam et” sinyali verilmeden sıradaki bölünme evresi başlamaz.

“G1” kontrol noktası

G1 kontrol noktasında hücre, bölünme büyüklüğüne ulaşmışsa ve DNA hasarlı değilse sinyal verilir ve “S” evresine geçilir.

“G0” kontrol noktası

G0 hücre döngüsünün “G1” evresinde durması ve “S” evresine geçememesi durumunda gerçekleşir (Durgun dönem).

“G2” kontrol noktası

• G2 kontrol noktasında DNA’nın hatasız bir şekilde eşlenip eşlenmediği kontrol edilir.

• Embriyonik hücre bölünmelerinin çok hızlı olma nedeni, “G1” ve “G2” kontrol noktalarının devre dışı olmasıdır.

“M” kontrol noktası

• “M” kontrol noktasında iğ ipliklerinin tüm kromozomlara bağlanıp bağlanmadığı kontrol edilir.
• Eğer iğ iplikleri tüm kromozomlara bağlanmışsa “Devam et” emri verilir.
• Eğer iğ iplikleri bir kromozoma bile bağlanmamışsa anafaz başlamaz.

Kanser

• Kanser, kontrolsüz hücre bölünmeleridir, yani hücre döngüsünün kontrolden çıkmasıdır.
• Doku, belli bir büyüklüğe ulaşmışsa büyüme faktörü etkisi ile hücrelerdeki bölünme durdurulur. Eğer bu kontrol mekanizması devre dışı kalırsa, hücre bölünmeleri kontrolden çıkar ve tümör oluşur.
• Radyoaktif ışınlar ve çeşitli kimyasal maddelerin etkisi ile meydana gelen mutasyonlar hücre döngüsünün kontrolünü bozar.
• Tümör aynı dokuda kalır ve yayılmazsa iyi huylu, vücudun farklı bölgelerine yayılırsa kötü huylu adını alır.
• Kanserli hücrelerin kan ve lenf sistemine karışarak tüm vücuda yayılmasına metastaz denir.

Eşeysiz üreme

• Ana canlının, döllenme olmaksızın yeni bireyler oluşturmasına eşeysiz üreme denir. Bu üreme şekli hızlı seyreder ve canlıların kısa sürede sayılarını arttırmasını sağlar.
• Eşeysiz üreme sonucu oluşan canlıların genetik özellikleri ata birey ile aynıdır.
• Ölümcül olmayan mutasyonlar hariç bu üreme biçiminde çeşitlilik meydana gelmez.
• Eşeysiz üreme sonucu, değişen çevre şartlarına uyum sağlanamaz. Eşeysiz üremede eşeyli üremeye göre daha az aktivite gerektiğinden bu üreme biçiminin enerji verimi eşeysiz üremeye göre daha yüksektir.
• Eşeysiz üremenin temeli mitoza dayanır. Bu üreme biçiminde tek ata canlı, canlının çoğalması için yeterlidir.
• Eşeysiz üreme tek hücreliler, bitki, mantar ve bazı hayvansal canlılarda gerçekleşir.

Eşeysiz üreme çeşitleri (2024 TYT)

1- Bölünerek üreme

• Bölünerek üreme prokaryotik ve tek hücreli ökaryotik canlılarda gerçekleşir.
• Bölünerek üreme hücre tipine göre enine veya boyuna bölünme şeklinde gerçekleşir.
• Diğer eşeysiz üreme şekillerine göre bölünerek üremede birey artışı daha hızlı gerçekleşir.

2- Sporla üreme

• Sporla üreme plazmodyum, mantar, tohumsuz bitkilerde (Eğrelti, kara yosunu) gerçekleşir.
• Sporlar (n) kromozomludur ve uygun koşullarda mitozla yeni bireyler oluşturur.
• Sporlar su ve rüzgar yolu ile pasif olarak yayılır.
• Sporla çoğalma, eşeyli üremenin eşeysiz üremeyi takip ettiği yöntemle gerçekleşir. Bu yöntemin haploit (n) ve diploit (2n) aşamaları vardır.
• Canlıda gelişmişlik arttıkça haploit evre kısalır, diploit evre uzar.

3- Tomurcuklanma ile üreme

• Tomurcuklanma ile üreme bira mayası (Tek hücreli) ve bazı sölenterlerde (Hidra, mercan) gerçekleşir.
• Tomurcuk mitozla oluşur.
• Sölenter tomurcukları, mitoz bölünme ve farklılaşmalar geçirerek yeni bir canlıya dönüşür. Bu canlı ana canlıya bağlı kalarak yaşarsa polip, ana canlıdan koparak ayrı yaşarsa medüz adını alır.

4- Rejenerasyonla üreme

• Rejenerasyon, yenilenme anlamına gelmektedir. Her rejenerasyon çoğalma ile sonuçlanmaz (Kertenkele kopan kuyruğunu yenilediğinde yeni bir kertenkele oluşmuş olmaz).
• Rejenerasyonun çoğalma ile sonuçlanması için kopan parçadan yeni bir canlı oluşması gerekir. Deniz yıldızının koparılan kolu tamamen yenilenerek yeni bir deniz yıldızına dönüşür.

• Gelişmişlik düzeyi ile rejenerasyon yeteneği ters orantılıdır.
• İnsan memeli bir türdür ve insanda rejenerasyona örnek olarak kırılan kemiğin kaynaması gösterilebilir (Doku düzeyinde).
• Planarya yassı solucandır (Omurgasız). Planaryanın enine veya boyuna kesilmesi sonucu oluşan her bir parçasından yeni bir planarya meydana gelir (Organizma düzeyinde).

5- Partenogenezle üreme

Partenogenez, bir yumurta hücresinden döllenme gerçekleşmeden yeni bir canlı oluşmasıdır.

a- Haploit partenogenez (2019 TYT)

• Bal arılarında partenogenez, mayoz bölünme sonucu oluşmuş yumurta hücresinden döllenme olmaksızın haploit (n) hücreli erkek arıların oluşmasıdır.
• Erkek arılarda sperm mitoz bölünme ile oluşur. Erkek arılarda her bir karakter için bir gen vardır.

b- Diploit partenogenez

Kamçı kuyruklu kertenkelede mayoz sonucu oluşan yumurta (n) ve kutup hücresi (n) birleşerek (Döllenme değil) diploit (2n) kromozomlu yeni bir canlı oluşur.

c- Yapay (Deneysel) partenogenez

Sıcaklık, pH, kimyasal madde etkisi ile kurbağa yumurtaları çoğalabilir.

6- Bitkilerde vejetatif üreme

Vejetatif üreme, gelişmiş bitki türlerinde gerçekleşir. Bu üreme biçimleri mitoz ve yenilenme esasına dayanır. Bitkinin kök, gövde, dal, yaprak gibi kısımlarından yeni bitkiler oluşur. Bu yöntemle genetik yapısı aynı ve ekonomik değeri olan bitkiler elde edilir.

a- Yumru ile üreme

Yumru ile üreme, toprak altı gövdede (Yumru) meydana gelen gözlerden yeni canlının oluşmasıdır. Örneğin patates.

b- Soğanla üreme

Soğanla üreme, soğanın toprak altı gövdesinden yeni canlının meydana gelmesidir. Aynı bitki, tohumu ile eşeyli üreyebilir.

c- Rizom ile üreme

Rizom ile üreme, bitkideki göz yapılarından yeni bir canlının meydana gelmesidir. Örneğin zencefil.

d- Sürünücü gövdeyle üreme

Sürünücü gövdenin (Stolon) toprak üstünde yayılmasıdır. Örneğin çilek.

e- Daldırma yöntemi ile üreme

Daldırma yöntemi, kökleri geç büyüyen bitkilerde uygulanır. Toprağa yakın dallar kıvrılır ve toprağa daldırılır. Daldırılan bölüm köklenir ve bu köklerden yeni bir canlı elde edilir. Örneğin asma.

f- Çelikle üreme

Kök, gövde ve yapraktan alınan parçaya çelik denir. Çelikleme bu parçalardan yeni bir bitki elde edilmesidir. Örneğin söğüt, kavak.

g- Aşılama ile üreme

Bir bitkiden alınan sürgünün (Aşı) başka bir bitkinin (Anaç) gövdesine eklenmesidir. Aşılama, benzer veya farklı türler arasında uygulanabilir. Oluşacak olan yeni bitki, aşı olarak kullanılan bitkinin özelliklerine sahiptir.

h- Doku kültürü tekniği

Doku kültürü yönteminde bitkinin hücre, doku veya organı kullanılır. Doku kültürü yönteminde ortam mikroorganizmalardan arındırılmış (Steril) olmalıdır.

Doku kültürü yöntemi uygulama basamakları

1- Doku parçaları steril ortama konur.

2- Hücreler bölünür ve kallus (Düzensiz doku kümesi) oluşur.

3- Kallus, büyüme hormonu içeren ortama konulur.

4- Farklılaşan hücrelerden yeni bitkiler oluşur.

Bu yöntemle, istenen özelliklere sahip bitkiler elde edilir. Doku kültürü yöntemi üretimi zor, ekonomik değeri yüksek, soyu tükenmekte olan bitkilerin elde edilmesinde kullanılır.