Mitoz Bölünme ve Eşeysiz Üreme
Canlıların ortak özelliklerinden biri olan üreme, neslin devamını sağlamak için gerçekleşir. Hücre bölünmeleri temel olarak mitoz ve mayoz olmak üzere ikiye ayrılır. Bu ünitede, hücre döngüsü, mitoz bölünmenin evreleri, bitki ve hayvan hücrelerindeki mitoz farkları ile eşeysiz üreme çeşitleri incelenmektedir.
Hücre Döngüsü ve İnterfaz
Hücre döngüsü, bir hücrenin oluşumundan yeni bir hücre oluşturuncaya kadar geçen süreçtir. Döngü, interfaz ve mitotik evre (M evresi) olmak üzere iki ana aşamadan oluşur.
- İnterfaz: Hücrenin bölünmeye hazırlandığı evredir. Hücrenin yaşam süresinin en uzun kısmını kapsar. İnterfaz kendi içinde üç alt evreye ayrılır:
- G1 (Gap 1): Hücre büyümesi, organel sayısı ve metabolik faaliyetler artar.
- S (Sentez): DNA replikasyonu (kendini eşleme) gerçekleşir ve DNA miktarı iki katına çıkar.
- G2 (Gap 2): Hücre bölünmesi için gerekli proteinler ve enzimler sentezlenir, sentrozom eşlenmesi tamamlanır.
Mitotik Evre (M Evresi)
Mitotik evre, çekirdek bölünmesi (karyokinez) ve sitoplazma bölünmesinden (sitokinez) oluşur. Karyokinez sırasıyla dört evrede gerçekleşir:
- Profaz:
- Kromatin iplikler kısalıp kalınlaşarak kromozom halini alır.
- Çekirdek zarı ve çekirdekçik eriyerek kaybolur.
-
Hayvan hücrelerinde sentrozomlar zıt kutuplara hareket ederek iğ ipliklerini oluşturmaya başlar.
-
Metafaz:
- Kromozomların en net görüldüğü ve fotoğrafının çekilebildiği evredir.
- Kromozomlar hücrenin ekvatoral düzlemine (orta düzleme) tek sıra halinde dizilir.
-
Kardeş kromatitleri tutan iğ iplikleri bu evrede kinetokorlara tamamen bağlanmıştır.
-
Anafaz:
- Sentromerlerin bölünmesiyle kardeş kromatitler birbirinden ayrılır.
- Ayrılan her bir kromatit artık bağımsız birer kromozom adını alır.
-
İğ ipliklerinin kısalmasıyla bu kromozomlar hücrenin zıt kutuplarına doğru çekilir. Bu evrede hücredeki kromozom sayısı geçici olarak iki katına çıkar.
-
Telofaz:
- Profazın tersi olaylar gerçekleşir.
- Zıt kutuplara ulaşan kromozomlar tekrar kromatin ipliğe dönüşür.
- Çekirdek zarı ve çekirdekçik yeniden oluşur. İğ iplikleri kaybolur. Böylece bir hücrede iki çekirdekli yapı ortaya çıkar.
Sitokinez (Sitoplazma Bölünmesi)
Çekirdek bölünmesinden hemen sonra başlar ve hücre türüne göre farklılık gösterir:
- Hayvan Hücresinde Sitokinez: Hücre zarının esnek yapısı sayesinde dıştan içe doğru boğumlanma ile gerçekleşir. Mikrofilamentler bu boğumlanmayı sağlar.
- Bitki Hücresinde Sitokinez: Hücre çeperi (duvarı) sert olduğu için boğumlanma olmaz. Golgi cisimciğinin ürettiği kesecikler hücrenin ortasında ara lamel (orta plak) oluşturur. Ara lamel merkezden dışa doğru büyüyerek hücreyi ikiye böler.
Hayvan ve Bitki Hücresindeki Mitoz Farkları
- Hayvan hücrelerinde sentrozom bulunur ve iğ ipliklerini sentezler; bitki hücrelerinde (yüksek yapılı bitkilerde) sentrozom yoktur, iğ ipliklerini sitoplazmik mikrotiübüller organize eder.
- Hayvan hücresi boğumlanarak, bitki hücresi ara lamel oluşumuyla sitokinez yapar.
Eşeysiz Üreme Çeşitleri
Tek bir ata canlıdan, döllenme olmaksızın yeni bireylerin oluşmasıdır. Temeli mitoz bölünmeye dayanır. Bu nedenle oluşan canlılar ata canlı ile birebir aynı kalıtsal bilgiye (genetik kopya) sahiptir.
- Bölünerek Üreme: Bakteri ve arkeler gibi prokaryotlarda (bakteri ve arkeler) ikiye bölünme ile görülür. Öglena, paramesyum ve amip gibi tek hücreli ökaryotlarda da mitoz temelli bölünmeyle gerçekleşir.
- Tomurcuklanma: Ata canlının vücudunda oluşan bir çıkıntının (tomurcuk) büyüyerek yeni bir canlı oluşturmasıdır. Maya mantarları ve hidra bu yolla ürer.
- Sporla Üreme: Uygun koşullara dayanıklı, özel örtüyle kaplı spor hücrelerinin çimlenerek yeni bireyler oluşturmasıdır. Karayosunu, eğrelti otu ve plazmodyum gibi canlılarda görülür.
- Rejenerasyon (Yenilenme) ile Üreme: Vücuttan kopan bir parçanın eksik kısımlarını tamamlayarak yeni bir birey oluşturmasıdır. Denizyıldızı ve planarya bu yolla üreyebilir.
- Vejetatif Üreme: Bitkilerin vejetatif organlarından (kök, gövde, yaprak) yararlanarak yeni bitkiler elde edilmesidir. Çelikle, yumruyla veya sürünücü gövdeyle üretim bu gruba girer.
Çözümlü Örnekler
Örnek 1: 2n = 20 kromozomlu bir hayvan hücresi art arda 3 kez mitoz bölünme geçirdiğinde, oluşan toplam hücre sayısı ve son hücredeki kromozom sayısı kaç olur? Çözüm: Mitoz bölünmede hücre sayısı $2^n$ formülüyle hesaplanır ($n$ bölünme sayısıdır). 3 kez mitoz geçiren hücre için $2^3 = 8$ hücre oluşur. Mitoz bölünme sonucunda kromozom sayısı ve DNA miktarı değişmez. Bu nedenle oluşan her bir hücrenin kromozom sayısı yine başlangıçtaki gibi $2n = 20$ olur.
Örnek 2: Bir bitki hücresinin mitoz bölünmesi sırasında aşağıdakilerden hangisi hayvan hücresinden farklı olarak gerçekleşir? A) DNA'nın kendini eşlemesi B) Kardeş kromatitlerin ayrılması C) Ara lamel oluşumu D) İğ ipliklerinin sentromere bağlanması Çözüm: DNA eşlenmesi (interfazda), kardeş kromatitlerin ayrılması (anafazda) ve iğ ipliklerinin kinetokora bağlanması her iki hücre tipinde de ortak olarak görülür. Ancak bitki hücreleri sert hücre çeperine sahip olduğu için sitoplazma bölünmesi sırasında ara lamel (orta lamel) oluşturur. Doğru seçenek C'dir.
Sık Yapılan Hatalar
- Hata: Anafaz evresinde kromozom sayısının kalıcı olarak iki katına çıktığını düşünmek.
- Doğru: Anafazda kardeş kromatitler ayrıldığı için geçici olarak kromozom sayısı iki katına çıkar, ancak sitokinez tamamlandığında oluşan yeni hücrelerin kromozom sayısı başlangıçtaki ana hücre ile aynı kalır.
- Hata: Tüm eşeysiz üreme çeşitlerinin tek hücreli canlılarda görüldüğünü sanmak.
- Doğru: Tomurcuklanma (hidra), rejenerasyon (planarya) ve vejetatif üreme (bitkiler) çok hücreli canlılarda da yaygın olarak görülür.
Sınav İpucu
YKS (TYT) sorularında mitoz bölünme evreleri sıklıkla şekil üzerinden sorulur. Kromozomların ekvatorda tek sıra halinde dizilmesi metafaz, zıt kutuplara çekilmesi ise anafaz evresidir. Hücre döngüsü süreleri veya DNA miktarı grafikleri yorumlanırken S evresinde DNA'nın iki katına çıktığı, anafaz sonrasında ise hücre başına düşen DNA miktarının başlangıca döndüğü unutulmamalıdır. Güncel ÖSYM ve MEB kazanım duyurularını takip etmeniz her zaman en güvenli yaklaşımdır.