Hücre Döngüsü ve Bölünmesi (Mitoz) PDF

TIBBİ BİYOLOJİ Hücre Döngüsü (cell cycle) Hücre Bölünmesi (mitoz, amitoz, mayoz) I Prof. Dr. Fatma Filiz ARI HÜCRELER NEDEN BÖLÜNÜR?  CANLILARDA HÜCRE BÖLÜNMESİNİN ESASLARI Hücre bölünmesi sayesinde: Tek hücreli canlılarda ÜREME Çok hücreli canlılarda BÜYÜME,...

TIBBİ BİYOLOJİ Hücre Döngüsü (cell cycle) Hücre Bölünmesi (mitoz, amitoz, mayoz) I Prof. Dr. Fatma Filiz ARI HÜCRELER NEDEN BÖLÜNÜR?  CANLILARDA HÜCRE BÖLÜNMESİNİN ESASLARI Hücre bölünmesi sayesinde: Tek hücreli canlılarda ÜREME Çok hücreli canlılarda BÜYÜME, GELİŞME, ONARIM ve ÜREME sağlanır. Hücre bölünmesi, DNA’nın (kromozomun) dublikasyonu (kendini eşlemesi) ve sitoplazmanın bölünmesiyle iki yavru hücrenin oluşması şeklinde gerçekleşir. Bu olaylar Prokaryot ve Ökaryot hücrelerde temelde aynı olmakla birlikte bazı farklı durumlar gösterir. Hücre bölünmesi: Mitoz, Amitoz, Mayoz olmak üzere 3 tiptir.  MİTOZ BÖLÜNMENİN GENEL ÖZELLİKLERİ Mitoz bölünme tek hücreli canlılardan, çok hücreli canlılara ve insana kadar bir çok canlı grubu tarafından gerçekleştirilebilir. Mitoz bölünme sonunda ana hücrenin (mother cell) kalıtsal kopyası olan iki yavru hücre (doughter cells) oluşur. DNA nitelik ve niceliği değişmeden yavru hücrelere aktarılmış olur yani kromozom sayısı korunur. Mitoz bölünmeyle Prokaryot Tek hücreli-bakteri gibi prokaryot organizmalarda canlılarda Mitoz önce tek ve halkasal yapılı DNA iki katına çıkar ve sonra sitoplazmanın da bölünmesiyle her biri halkasal DNA’ya sahip iki yeni bakteri hücresi oluşur. Böylece üreme sağlanmış olur. Prokaryotların DNA replikasyonunda ökaryotlarda olduğu gibi DNA’nın kısalıp, yoğunlaşarak kromozom denilen yapıların oluşumu ve ikiye bölünmesi açıkça görülmemektedir. Prokaryotlarda hücre bölünmesi ökaryotlardan daha hızlı gerçekleşir. Echerichia coli bakterisi her 20-30 dakikada hücre bölünmesini tamamlar. Bakteri hücresinin mitoz bölünme ile çoğalması Tek hücreli-Ökaryot canlılarda Mitoz ÖNEMLİ NOT: Amip, Öglena ve Terliksi hayvan (paramesium) gibi tek hücreli, basit yapılı ökaryotlarda (Protozoalar) hücre bölünürken çekirdek zarı tam olarak kaybolmadığı için bu bölünme şekline GİZLİ MİTOZ veya AMİTOZ adı verilir (DNA iki katına çıkar ama kromozomlar belirmez, çekirdek uzar ama zarı erimez, iğ iplikleri oluşmaz, çekirdek ve takiben sitoplazma boğumlanarak hücre bölünür) Bakterilerin bölünmeleri de zarlı çekirdek yapısına sahip olmadıklarından Amitoz bölünmeye örnektir. İnsanlar da dahil yüksek organizasyonlu canlılarda bazen Amitoz bölünme gerçekleşebilir (açlık sırasında dejenerasyona uğrayan hücreler, yaşlı hüc. ve çok hızlı çoğalması gereken kuş yumrt. embriy. blastoderm hücreleri) Amitoz bölünmede çekirdek bölünmesini sitoplazma bölünmesi izlemeyebilir, bölünen çekirdek hücre içinde kaldığı için 2-3-4 çekirdekli hücreler oluşur (karaciğer ve idrar boşaltım yolları yüzey epitel hücrelerinde sık rastlanır) Amitoz bölünme eşey (sex) hücrelerinde görülmez.  Çok hücreli-Ökaryot canlılarda Mitoz Bitki, hayvan ve insanların vücut (somatik) hücrelerinde görülür. Ana hücre ile kromozom sayısı, DNA miktarı ve genetik yapısı aynı olan iki yeni hücre oluşur. Yeni oluşan hücrelerin büyüklükleri, sitoplazma miktarı ve organel sayısı farklı olabilir. Ökaryot hücrelerin mitoz bölünme süreleri farklı olabilir.  Döllenmiş yumurta hücresi olan zigotun mitoz bölünmeler yapmasıyla embriyonun gelişmesi, doku-organ oluşması ve canlının büyümesi sağlanır.  Mitoz bölünme ile canlının hayatı boyunca eskiyen hücreleri yenilenir yaraları tamir edilir Bölünmekte olan kemik iliği hücreleri İnterfaz + mitotik faz süreci = Hücre Döngüsü (hücre siklusu, cell cyle) Hücrenin yaşam sürecinin yaklaşık %90’ı interfaz evresi içerisinde geçer ve %10’luk bir sürede de mitoz bölünme gerçekleşir.  Ökaryotik Canlılarda Mitoz Bölünme sırasında DNA moleküllerinin paketlendiği Kromozomların yapısı Bölünme hazırlığında Ana hücre, sahip olduğu DNA moleküllerinin dublikasyonunu gerçekleştirir ve bu DNA’ların paketlendiği kromozomların da kopyası yapılmış olur Bir kromozomun iki DNA kopyasına kardeş kromatidler denir ve kardeş kromatidler genetik olarak birbirinin aynısıdır Bir kromozomun kardeş kromatidleri birbirine sentromer denilen kısımlarıyla bağlıdır ve bu aşamada tek bir kromozom sayılır Kardeş kromatidler hücre bölünmesi esnasında ayrıldıklarında, yeni oluşan hücrelerin her biri ana hücrenin sahip olduğu DNA’ya (kromozom sayısına) yani genetik bilgiye sahip olur. Diploit hücre (2n): Anne ve babadan gelen Homolog kromozom çiftlerini taşıyan hücrelerdir (Tüm vücut=somatik hücreler, Zigot, Embriyo, eşey ANA üreme hücreleri). Haploit hücre (n): Homolog kromozom çiftlerinden sadece birini taşıyan hücredir (Üreme hücreleri=yumurta ve sperm hücreleri), Erkek arı hücreleri, bakteriler).  0.5 µm Bir ökaryotik hücrede çok sayıda kromozom bulunmakta dır. Duplikasyon öncesinde, her kromozom tek bir DNA molekülüne sahiptir Kromozom Duplikasyonu (DNA’nın kendini eşlemesi) Bir kromozom duplike olunca Sentromer (kendini eşleyince) sentromerden birbirine bağlı iki kardeş kromatidden oluşur. Her bir kromatid DNA molekülünün bir kopyasını içermektedir Kardeş Kardeş kromatidler kromatidlerin ayrılması Mekanik olarak kardeş kromatidler iki kromozoma ayrılır ve her bir kromozom iki kardeş hücreye dağılır Sentromerler Kardeş kromatidler  İNSAN ve HAYVAN HÜCRELERİNDE MİTOZ BÖLÜNME İnterfaz ve Mitotik faz olarak 2 aşamada gerçekleşir: Gelişmiş canlılarda bölünme öncesinde bir vücut hücresinin çekirdeği dinlenme durumunda olmayıp, hücredeki metabolik faaliyetleri yönetmeye devam eder ve hücre bölünme hazırlıklarını yapar. İki bölünme arasındaki bu evreye İnterfaz denir. İnterfazı takip eden Mitotik faz çekirdek bölünmesi (Karyokinez) ve sitoplazma bölünmesi (Sitokinez) olmak üzere 2 aşamada gerçekleştirilir.  İnterfaz aşamaları G1 evresi –RNA ve protein sentezi yapılır, DNA (Kromozom) dublikasyonu için hazırlık yapılır, hücre sitoplazma ve yüzey olarak büyür, organel sayıları artar. S evresi – RNA sentezi devam eder, protein sentezi en yüksek düzeye çıkar, çekirdekte DNA dublikasyonu başlar ve evrenin sonunda DNA (Kromozom sayısı) iki katına çıkar, Sentrozom (sentrioller) kendini eşler. G2 evresi – DNA sentezi durur, Sentrozom dublikasyonu tamamlanır ve bölünme sırasında kullanılacak enzimler, proteinler ve ATP sentezlenerek mitoza hazırlık tamamlanır. Mitoz aşamaları 1- Karyokinez (Çekirdek bölünmesi) Evresi Profaz Metafaz Anafaz Telofaz 2- Sitokinez (Sitoplazma bölünmesi) Evresi  MİTOZ https://www.youtube.com/watch?v=DwAFZb8juMQ https://www.cellsalive.fun/cellsalive_files/mitosis_js.htm  Hücre döngüsünün kontrol noktaları Hücre döngüsünde kontrolün sağlanması son derece önemlidir.  Hücre döngüsünün farklı evreleri arasındaki düzeni sağlayan G1, G2 ve M kontrol noktalarında “dur” veya “devam et” sinyalleri vardır. G1 kontrol noktasında: Hücre yeterli büyüklüğe ulaşmışsa, ortamda yeterli besin ve büyüme faktörleri varsa, DNA’da hasar yoksa “devam et” sinyali verilir. G2 kontrol noktasında: DNA eşlenirken hata veya hasar oluşmuş ise bu durumlar düzeltilinceye kadar “dur” sinyali verilir. M kontrol noktasında: Kromozomların iğ ipliklerine tutunup tutunmadığı kontrol edilir. Kinetekorlar iğ ipliğine tutunmazsa anafaz başlamaz. Bu kontrol, oluşacak yavru hücrelerdeki kromozom sayısının eşit olmasını sağlar. Döngü kontrol sisteminin bozulması, hücrenin kontrolsüz bölünmesine ve sonunda dokularda kanser oluşumuna neden olur. Kanser hücreleri, hücre döngüsünün kontrolünü sağlayan sinyallere cevap vermeyen ve devamlı çoğalan hücrelerdir. Tipik bir memeli hücresi, laboratuvar ortamında 20-50 kez bölünebilirken kanserli hücreler uygun besin ortamında hiç durmadan bölünebilir. Bu nedenle kanserli hücreler ölümsüzdür. Çok hücreli bir canlı vücudu, farklı özelliklere sahip hücreleri bağışıklık sistemiyle yok etmeye çalışır ancak yok edemezse büyüyen bu doku tümör hâlini alır. Bir tümörün başlangıçtaki durumu iyi huyludur. Bu tümörler vücuttan alınarak sorun çözümlenebilir. Bunun yüzden; Kanserden korkma, geç kalmaktan kork !