HÜCRE BÖLÜNMESI: TÜRLERI, SÜREÇLERI VE ÖNEMI - BIYOLOJI - 2025

Hücre bölünmesi tüm organizmalar büyümek yaşam ve üreme verir süreçtir. Prokaryotlarda ve ökaryotlarda, hücre bölünmesinin sonucu, orijinal hücre ile aynı genetik bilgiye sahip olan yavru hücrelerdir. Bunun nedeni, bölünmeden önce DNA'da bulunan bilgilerin kopyalanmasıdır.

Prokaryotlarda bölünme, ikili bölünme ile gerçekleşir. Çoğu prokaryotun genomu, dairesel bir DNA molekülüdür. Bu organizmaların bir çekirdeği olmamasına rağmen, DNA, onu çevreleyen sitoplazmadan farklı olan, nükleoid adı verilen kompakt bir formdadır.

Kaynak: Retama

Ökaryotlarda bölünme, mitoz ve mayoz yoluyla gerçekleşir. Ökaryotik genom, çekirdek içinde organize edilmiş büyük miktarlarda DNA'dan oluşur. Bu organizasyon DNA'nın, yüzlerce veya binlerce gen içeren kromozomlar oluşturan proteinlerle paketlenmesine dayanır.

Hem tek hücreli hem de metazoan olan çok çeşitli ökaryotlar, mitoz ve mayoz arasında değişen yaşam döngülerine sahiptir. Bu döngüler, a) gametik mayoz (hayvanlar, bazı mantarlar ve algler), b) zigotik mayoz (bazı mantarlar ve protozoa); ve c) gametik ve zigotik mayoz (bitkiler) arasındaki değişim.

Türleri

Hücre bölünmesi ikili fisyon, mitoz veya mayoz yoluyla olabilir. Bu tür hücre bölünmesi ile ilgili işlemlerin her biri aşağıda açıklanmaktadır.

İkiye bölünerek çoğalma

Prokaryotik fisyon, ikili fisyon, bir eşeysiz üreme biçimidir.

İkili fisyon, her biri orijinal hücrenin DNA'sının özdeş bir kopyasına sahip iki yavru hücreye yol açan hücrenin bölünmesinden oluşur.

Prokaryotik hücrenin bölünmesinden önce, DNA replikasyonu gerçekleşir ve bu, replikasyonun kökeni adı verilen çift iplikli DNA üzerinde belirli bir bölgede başlar. Çoğaltma enzimleri, çift sarmallı DNA'nın her sarmalının bir kopyasını üreterek, orijinden itibaren her iki yönde hareket eder.

DNA replikasyonundan sonra hücre uzar ve DNA hücre içinde ayrılır. Hemen hücrenin ortasında yeni bir plazma zarı büyümeye başlar ve bir septum oluşturur.

Bu süreç, Archaea da dahil olmak üzere prokaryotlarda evrimsel olarak yüksek oranda korunan FtsZ proteini tarafından kolaylaştırılır. Sonunda hücre bölünür.

Hücre döngüsü ve mitoz

Ökaryotik bir hücrenin birbirini izleyen iki hücre bölünmesi arasında geçtiği aşamalar, hücre döngüsü olarak bilinir. Hücre döngüsünün süresi, hücre tipine bağlı olarak birkaç dakikadan aylara kadar değişir.

Hücre döngüsü, M fazı ve arayüz olmak üzere iki aşamaya bölünmüştür. M fazında mitoz ve sitokinez adı verilen iki süreç meydana gelir. Mitoz, nükleer bölünmeden oluşur. Orijinal çekirdekte bulunan aynı sayıda ve türde kromozom, yavru çekirdekte bulunur. Çok hücreli organizmaların somatik hücreleri mitozla bölünür.

Sitokinez, sitoplazmanın yavru hücreler oluşturmak için bölünmesinden oluşur.

Arayüzün üç aşaması vardır: 1) G1, hücreler büyür ve zamanlarının çoğunu bu aşamada geçirir; 2) S, genom kopyası; ve 3) Diğer olayların yanı sıra G2, mitokondri ve diğer organellerin replikasyonu, kromozomların yoğunlaşması ve mikrotübüllerin birleşmesi.

Mitoz aşamaları

Mitoz, G2 aşamasının sonuyla başlar ve beş aşamaya ayrılır: ön faz, prometafaz, metafaz, anafaz ve telofaz. Hepsi sürekli olur.

Profaz

Profaz. Leomonaci98, Wikimedia Commons'tan

Bu aşamada, mitotik milin veya mitotik aparatın montajı ana olaydır. Faz, kromozomları oluşturan kromatinin sıkıştırılmasıyla başlar.

Her kromozom, sentromerlerinin yakınında sıkıca bağlanan, özdeş DNA'ya sahip bir kardeş kromatid çiftine sahiptir. Kohezinler adı verilen protein kompleksleri bu birleşmeye katılır.

Her sentromer, mikrotübüllere bağlanan bir protein kompleksi olan bir kinetochore'a bağlanır. Bu mikrotübüller, kromozomların her bir kopyasının yavru hücrelere aktarılmasına izin verir. Mikrotübüller hücrenin her bir ucundan yayılır ve mitotik aparatı oluşturur.

Hayvan hücrelerinde, fazdan önce, mikrotübüller için ana düzenleme merkezi olan ve ebeveyn ile çocuk merkezlerin buluştuğu yer olan sentrozom duplikasyonu meydana gelir. Her sentrozom, hücrenin zıt kutbuna ulaşarak aralarında mitotik aparat adı verilen bir mikrotübül köprüsü oluşturur.

Daha yakın zamanda evrimleşmiş bitkilerde, hayvan hücrelerinin aksine sentrozom yoktur ve mikrotübüllerin kaynağı belirsizdir. Yeşil algler gibi daha eski evrimsel kökenli fotosentetik hücrelerde sentrozomlar vardır.

prometafaz

Leomonaci98

Mitoz, kromozomların ayrılmasını ve nükleer gözenek kompleksi ve nükleollerin nükleer zarfının dağılımını sağlamalıdır. Nükleer zarfın (EN) kaybolup kaybolmadığına ve EN'nin yoğunlaşma derecesine bağlı olarak, mitoz kapalıdan tamamen açıka kadar değişir.

Örneğin S. cerevisae'de mitoz kapalı, A. nidulans'ta yarı açık ve insanlarda açık.

Kapalı mitozda, milin kutupsal gövdeleri, nükleer ve sitoplazmik mikrotübüllerin çekirdeklenme noktalarını oluşturan nükleer zarf içinde bulunur. Sitoplazmik mikrotübüller, hücre korteksi ve kromozomların kinetokorları ile etkileşime girer.

Yarı açık mitozda, EN kısmen demonte olduğundan, çekirdek boşluk sentrozomlardan ve EN'deki iki açıklıktan çekirdekli mikrotübüller tarafından işgal edilir ve EN ile çevrili demetler oluşturur.

Açık mitozda, EN'nin tamamen parçalanması gerçekleşir, mitotik aparat tamamlanır ve kromozomlar hücrenin ortasına doğru yer değiştirmeye başlar.

Metafaz

Mitotik metafaz sırasında hücrenin ekvator plakasında hizalanan kromozomlar

Metafazda, kromozomlar hücrenin ekvatorunda sıralanır. Hücrenin iç çevresinden geçen mil eksenine dik olan hayali düzleme metafaz plakası denir.

Memeli hücrelerinde, mitotik aparat, merkezi bir mitotik mil ve bir çift aster halinde düzenlenir. Mitotik mil, hücrenin ekvatorunda bölünerek iki zıt yarım oluşturan iki taraflı simetrik bir mikrotübül demetinden oluşur. Asterler, milin her bir kutbundaki bir grup mikrotübülden oluşur.

Mitotik aparatta üç grup mikrotübül vardır: 1) aster oluşturan, sentrozomdan başlayan ve hücre korteksine doğru yayılan astral; 2) kromozomlara kinetokor yoluyla bağlanan kinetokor; ve 3) karşı kutuptan mikrotübüllerle birbirine geçen polar.

Yukarıda açıklanan tüm mikrotübüllerde, (-) uçlar sentrozoma bakar.

Bitki hücrelerinde sentrozom yoksa iğ, hayvan hücrelerine benzer. Mil, zıt kutuplara sahip iki yarıdan oluşur. Uçlar (+) ekvatoral plaka üzerindedir.

anafaz

Kaynak: Leomonaci98, Wikimedia Commons'tan

Anafaz, erken ve geç olmak üzere ikiye ayrılır. Erken anafazda kardeş kromatidlerin ayrılması meydana gelir.

Bu ayrılma, birleşmeyi sağlayan proteinlerin bölünmesi ve kinetokorun mikrotübüllerinin kısalması nedeniyle oluşur. Kardeş kromatid çifti ayrıldığında, bunlara kromozom denir.

Kromozomların kutuplara doğru kayması sırasında, kinetokor, (+) ucu ayrışırken aynı kinetokorun mikrotübülü boyunca hareket eder. Bu nedenle mitoz sırasında kromozomların hareketi, motor proteinler gerektirmeyen pasif bir süreçtir.

Geç anafazda, kutuplar arasında daha büyük bir ayrılma meydana gelir. Polar mikrotübüllerin (+) ucuna, bunun üst üste binme bölgesinde eklenmiş bir KRP proteini, bitişik bir antiparalel polar mikrotübülün (+) ucuna doğru ilerler. Böylece KRP, bitişik polar mikrotübülü (-) uca doğru iter.

Bitki hücrelerinde, kromozomların ayrılmasından sonra, iç içe geçmiş veya üst üste bindirilmiş mikrotübüllerin bulunduğu bir boşluk milin ortasında kalır. Bu yapı, fragmoplast adı verilen sitokinetik aparatın başlamasına izin verir.

telofaz

Telofaz. Leomonaci98

Telofazda çeşitli olaylar olur. Kromozomlar kutuplara ulaşır. Kinetokor kaybolur. Polar mikrotübüller uzamaya devam ederek hücreyi sitokinez için hazırlar. Nükleer zarf, ana zarfın parçalarından yeniden oluşturulur. Çekirdekçik yeniden ortaya çıkar. Kromozomlar yoğunlaştırılır.

sitokinez

Sitokinez, hücrenin bölündüğü hücre döngüsünün aşamasıdır. Hayvan hücrelerinde, sitozinezi, aktin filamentlerinin bir büzülme kemeri aracılığıyla gerçekleşir. Bu filamentler birbirlerinin üzerinden kayar, bandın çapı azalır ve hücrenin çevresinde bir yarılma oluğu oluşur.

Daralma devam ederken, sulkus derinleşir ve orta gövdeyi içeren hücreler arası bir köprü oluşur. Hücreler arası köprünün merkezi bölgesinde, bir elektrodens matrisiyle kaplanan mikrotübül demetleri bulunur.

Mitotik sonrası kardeş hücreler arasındaki hücreler arası köprünün bozulması, absisyon yoluyla gerçekleşir. Üç tür kesinti vardır: 1) mekanik arıza mekanizması; 2) iç veziküllerle doldurma mekanizması; 3) plazma zarının fisyon için daralması.

Bitki hücrelerinde zar bileşenleri kendi içlerinde toplanır ve hücre plakası oluşur. Bu plak, plazma zarının yüzeyine ulaşana kadar büyür, onunla kaynaşır ve hücreyi ikiye böler. Daha sonra selüloz yeni plazma zarında birikir ve yeni hücre duvarını oluşturur.

az gösterme

Mayoz, kromozom sayısını yarı yarıya azaltan bir hücre bölünmesi türüdür. Böylece, bir diploid hücre dört haploid kız hücreye bölünür. Mayoz, germ hücrelerinde meydana gelir ve gametlere neden olur.

Mayoz bölünme aşamaları, çekirdek ve sitoplazmanın iki bölümünden, yani mayoz I ve mayoz II'den oluşur. Mayoz I sırasında, her bir homolog kromozom çiftinin üyeleri ayrılır. Mayoz II sırasında, kardeş kromatidler ayrılır ve dört haploid hücre üretilir.

Mitozun her aşaması, ön faz, ön faz, metafaz, anafaz ve telofaz olarak bölünmüştür.

Mayoz ben

- Aşama I. Kromozomlar yoğunlaşır ve iş mili oluşmaya başlar. DNA ikiye katlandı. Her bir kromozom, sentromere bağlı olan kardeş kromatitlerden oluşur. Sinaps sırasında homolog kromozomlar, farklı gametler üretmenin anahtarı olan geçişe izin verir.

Metafaz I. Metafaz plakası boyunca homolog kromozom çifti sıralanır. Kiazma çifti bir arada tutmaya yardımcı olur. Her kutupta kinetokorun mikro tüpleri, homolog bir kromozomun bir sentromerine bağlanır.

- Anafaz I. Kinetokorun mikrotübülleri kısaltılır ve homolog çiftler ayrılır. Yinelenen homolog, hücrenin bir kutbuna gider, diğer kopya homolog ise kutbun diğer tarafına gider.

- Telofaz I. Hücrenin her kutbunda ayrı homologlar bir grup oluşturur. Nükleer zarf yeniden oluşur. Sitokinez gerçekleşir. Ortaya çıkan hücreler, orijinal hücrenin yarısı kadar kromozom içerir.

Mayoz II

- Peygamber II. Her hücrede yeni bir mil oluşur ve hücre zarı kaybolur.

- Metafaz II. İş mili oluşumu tamamlandı. Kromozomlar, metafaz plakası boyunca hizalanmış, sentromere birleştirilen kardeş kromatidlere sahiptir. Karşıt kutuplardan başlayan kinetokorun mikrotübülleri sentromere bağlanır.

- Anafaz II. Mikrotübüller kısalır, sentromerler bölünür, kardeş kromatitler ayrılır ve zıt kutuplara doğru hareket eder.

- Telophase II. Nükleer zarf, dört kromozom grubu etrafında oluşur: dört haploid hücre oluşur.

Önem

Bazı örnekler, farklı hücre bölünmesi türlerinin önemini göstermektedir.

- Mitoz. Hücre döngüsünün geri dönüşü olmayan noktaları (DNA replikasyonu, kardeş kromatitlerin ayrılması) ve kontrol noktaları (G1 / S) vardır. P53 proteini, G1 kontrol noktasının anahtarıdır. Bu protein, DNA hasarını tespit eder, hücre bölünmesini durdurur ve hasarı onaran enzimlerin aktivitesini uyarır.

İnsan kanserlerinin% 50'den fazlasında, p53 proteini, spesifik DNA dizilerini bağlama yeteneğini geçersiz kılan mutasyonlara sahiptir. P53'teki mutasyonlar, sigara dumanındaki benzopiren gibi kanserojen maddelerden kaynaklanabilir.

- Mayoz. Cinsel üreme ile ilişkilidir. Evrimsel bir bakış açısıyla, eşeyli üremenin DNA'yı onarmak için bir süreç olarak ortaya çıktığına inanılmaktadır. Böylece, bir kromozomdaki hasar, homolog kromozomdan gelen bilgilere dayanarak onarılabilir.

Diploid durumun eski organizmalarda geçici olduğuna inanılıyor, ancak genom büyüdükçe daha alakalı hale geldi. Bu organizmalarda eşeyli üreme, tamamlama, DNA onarımı ve genetik çeşitlilik işlevine sahiptir.

Referanslar

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., vd. 2007. Hücrenin Moleküler Biyolojisi. Garland Bilimi, New York.
2. Bernstein, H., Byers, GS, Michod, RE 1981. Eşeyli üremenin evrimi: DNA onarımının, tamamlamanın ve varyasyonun önemi. American Naturalist, 117, 537-549.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Hücresel ve moleküler biyoloji. Editoryal Medica Panamericana, Buenos Aires.
4. Raven, PH, Johnson, GB, Losos, JB, Şarkıcı, SR 2005 Biyoloji. Yüksek Öğrenim, Boston.
5. Solomon, BM, Berg, LR, Martin, DW 2008. Biology. Thomson, ABD.