Biyoloji 10. Sınıf Ders Kitabı PDF

ORTAÖĞRETİM BİYOLOJİ 10 DERS KİTABI YAZARLAR Fevzi KURT Filiz ÇUKUROVA Hacı Bayram KURT Serkan DİKKAYA Sevgi ALTINPINAR 1 MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI YAYINLARI........................................................................................

ORTAÖĞRETİM BİYOLOJİ 10 DERS KİTABI YAZARLAR Fevzi KURT Filiz ÇUKUROVA Hacı Bayram KURT Serkan DİKKAYA Sevgi ALTINPINAR 1 MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI YAYINLARI.......................................................................................: 8893 DERS KİTAPLARI DİZİSİ..........................................................................................................: 1908 Her hakkı saklıdır ve Millî Eğitim Bakanlığına aittir. Kitabın metin, soru ve şekilleri kısmen de olsa hiçbir surette alınıp yayımlanamaz. HAZIRLAYANLAR Editör Prof. Dr. Hasan Basri İLA Dil Uzmanı Gül BÜYÜMEZ Program Geliştirme Uzmanı Hasan NASIRCI Ölçme ve Değerlendirme Uzmanı Hüseyin BÜYÜKBİÇER Rehberlik ve Gelişim Uzmanı Tuğba GÜL ŞEN Grafik Tasarım Uzmanı Mehtap KEÇELİ ISBN 978-975-11-6784-2 Millî Eğitim Bakanlığı, Talim ve Terbiye Kurulunun 18.04.2019 gün ve 8 sayılı kararı ile ders kitabı olarak kabul edilmiştir. 2 Korkma, sönmez bu şafaklarda yüzen al sancak; Bastığın yerleri toprak diyerek geçme, tanı: Sönmeden yurdumun üstünde tüten en son ocak. Düşün altındaki binlerce kefensiz yatanı. O benim milletimin yıldızıdır, parlayacak; Sen şehit oğlusun, incitme, yazıktır, atanı: O benimdir, o benim milletimindir ancak. Verme, dünyaları alsan da bu cennet vatanı. Çatma, kurban olayım, çehreni ey nazlı hilâl! Kim bu cennet vatanın uğruna olmaz ki feda? Kahraman ırkıma bir gül! Ne bu şiddet, bu celâl? Şüheda fışkıracak toprağı sıksan, şüheda! Sana olmaz dökülen kanlarımız sonra helâl. Cânı, cânânı, bütün varımı alsın da Huda, Hakkıdır Hakk’a tapan milletimin istiklâl. Etmesin tek vatanımdan beni dünyada cüda. Ben ezelden beridir hür yaşadım, hür yaşarım. Ruhumun senden İlâhî, şudur ancak emeli: Hangi çılgın bana zincir vuracakmış? Şaşarım! Değmesin mabedimin göğsüne nâmahrem eli. Kükremiş sel gibiyim, bendimi çiğner, aşarım. Bu ezanlar -ki şehadetleri dinin temeli- Yırtarım dağları, enginlere sığmam, taşarım. Ebedî yurdumun üstünde benim inlemeli. Garbın âfâkını sarmışsa çelik zırhlı duvar, O zaman vecd ile bin secde eder -varsa- taşım, Benim iman dolu göğsüm gibi serhaddim var. Her cerîhamdan İlâhî, boşanıp kanlı yaşım, Ulusun, korkma! Nasıl böyle bir imanı boğar, Fışkırır ruh-ı mücerret gibi yerden na’şım; Medeniyyet dediğin tek dişi kalmış canavar? O zaman yükselerek arşa değer belki başım. Arkadaş, yurduma alçakları uğratma sakın; Dalgalan sen de şafaklar gibi ey şanlı hilâl! Siper et gövdeni, dursun bu hayâsızca akın. Olsun artık dökülen kanlarımın hepsi helâl. Doğacaktır sana va’dettiği günler Hakk’ın; Ebediyyen sana yok, ırkıma yok izmihlâl; Kim bilir, belki yarın, belki yarından da yakın Hakkıdır hür yaşamış bayrağımın hürriyyet; Hakkıdır Hakk’a tapan milletimin istiklâl! Mehmet Âkif Ersoy  GENÇLİĞE HİTABE Ey Türk gençliği! Birinci vazifen, Türk istiklâlini, Türk Cumhuriyetini, ilelebet muhafaza ve müdafaa etmektir. Mevcudiyetinin ve istikbalinin yegâne temeli budur. Bu temel, senin en kıymetli hazinendir. İstikbalde dahi, seni bu hazineden mahrum etmek isteyecek dâhilî ve hâricî bedhahların olacaktır. Bir gün, istiklâl ve cumhuriyeti müdafaa mecburiyetine düşersen, vazifeye atılmak için, içinde bulunacağın vaziyetin imkân ve şeraitini düşünmeyeceksin! Bu imkân ve şerait, çok namüsait bir mahiyette tezahür edebilir. İstiklâl ve cumhuriyetine kastedecek düşmanlar, bütün dünyada emsali görülmemiş bir galibiyetin mümessili olabilirler. Cebren ve hile ile aziz vatanın bütün kaleleri zapt edilmiş, bütün tersanelerine girilmiş, bütün orduları dağıtılmış ve memleketin her köşesi bilfiil işgal edilmiş olabilir. Bütün bu şeraitten daha elîm ve daha vahim olmak üzere, memleketin dâhilinde iktidara sahip olanlar gaflet ve dalâlet ve hattâ hıyanet içinde bulunabilirler. Hattâ bu iktidar sahipleri şahsî menfaatlerini, müstevlîlerin siyasî emelleriyle tevhit edebilirler. Millet, fakr u zaruret içinde harap ve bîtap düşmüş olabilir. Ey Türk istikbalinin evlâdı! İşte, bu ahval ve şerait içinde dahi vazifen, Türk istiklâl ve cumhuriyetini kurtarmaktır. Muhtaç olduğun kudret, damarlarındaki asil kanda mevcuttur. Mustafa Kemal Atatürk 6  İÇİ NDEKİLER GÜVENLIK SEMBOLLERI.................................................... 11 KITABIN TANITIMI............................................................... 12 10. 1 HÜCRE 1.1. MITOZ VE EŞEYSIZ ÜREME........................................ 17 BÖLÜNMELERİ 1.1.1. HÜCRE BÖLÜNMESİNİN GEREKLİLİĞİ............................ 18 Hücre Neden Bölünür? 18 Hacim/Yüzey Oranının Bozulması.......................... 18 Çekirdek/Sitoplazma Oranının Bozulması.............. 18 DNA’nın Kendini Eşlemesi...................................... 19 Hücre Bölünmeleri.................................................... 21 Hücre Döngüsü........................................................ 23 İnterfaz..................................................................... 23 1.1.2. MİTOZ............................................................................... 24 Mitozun Evreleri..................................................... 25 Profaz....................................................................... 25 Metafaz..................................................................... 25 Anafaz...................................................................... 26 Telofaz ve Sitokinez................................................. 26 Hücre Döngüsünün Kontrolü.................................... 31 Kontrolsüz Hücre Bölünmeleri ve Kanser................. 32 Kanserde Yaygın Olarak Kullanılan Tedavi Yöntemleri..................................................... 34 1.1.3. EŞEYSİZ ÜREME............................................................... 38 Bölünerek Üreme..................................................... 38 Tomurcuklanma........................................................ 40 Rejenerasyon.......................................................... 42 Sporla Üreme........................................................... 44 Partenogenez........................................................... 45 Vejetatif Üreme......................................................... 46 Vejetatif Üreme Çeşitleri ve Tarım Sektöründe Kullanım Alanları................................... 46 Sürünücü Gövde (Stolon) ile Üreme................. 46 Yumru Gövde ile Üreme.................................... 47 Rizom Gövde ile Üreme.................................... 47 Çelik ile Üreme.................................................. 47 Doku Kültürü...................................................... 50 Soğanla Üreme................................................. 51 Vejetatif Üremenin Avantajları........................... 51 1.2. MAYOZ VE EŞEYLİ ÜREME............................................. 55 İnterfaz..................................................................... 55 7  1.2.1. MAYOZ......................................................................... 56 A) Mayoz I................................................................ 56 Profaz I............................................................. 57 Metafaz I........................................................... 58 Anafaz I............................................................. 58 Telofaz I ve Sitokinez I....................................... 58 B) Mayoz II............................................................... 59 Profaz II............................................................. 59 Metafaz II........................................................... 60 Anafaz II............................................................ 60 Telofaz II ve Sitokinez II..................................... 60 1.2.2. EŞEYLİ ÜREME................................................................. 67 1. ÜNİTE ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME SORULARI.................. 69 10. 2 KALITIMIN 2.1. KALITIM VE BIYOLOJIK ÇEŞITLILIK.......................... 81 GENEL İLKELERİ 2.1.1. KALITIMIN GENEL İLKELERİ.......................................... 81 Mendel’in Çalışmaları........................................... 82 Olasılık İlkeleri ve Uygulamaları........................ 84 Bağımsız Genlerde Gamet Çeşidinin Bulunması......................................................... 85 Bağlı Genlerde Gamet Çeşidinin Bulunması......................................................... 87 Mendel İlkelerine Uyan Durumlar......................... 88 Monohibrit Çaprazlama..................................... 88 Dihibrit Çaprazlama........................................... 92 Kontrol Çaprazlaması (Test Çaprazlaması)....... 98 Mendel İlkelerine Uymayan Durumlar................ 101 Eş Baskınlık (Kodominantlık)......................... 101 Çok Alellilik...................................................... 101 ABO Kan Grubu Sisteminin Kalıtımı................ 102 Rh Faktörü (Rh Antijeni) Kalıtımı..................... 103 Rh Uyuşmazlığı (Kan Uyuşmazlığı)................ 105 Eşeye Bağlı Kalıtım........................................... 107 İnsanda X Kromozomuna Bağlı Kalıtım.......... 109 Kısmi Renk Körlüğü (Daltonizm)..................... 109 Hemofili............................................................111 8  Soyağaçları............................................................ 113 Akraba Evliliği......................................................... 122 2.1.1. GENETİK VARYASYONLAR VE GENETİK ÇEŞİTLİLİK.......... 124 2. ÜNİTE ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME SORULARI............... 128 3.1. EKOSİSTEM EKOLOJİSİ................................................ 145 10. 3 EKOSİSTEM EKOLOJİSİ VE 3.1.1. EKOSİSTEMİN CANLI VE GÜNCEL ÇEVRE CANSIZ BİLEŞENLERİ................................................... 147 Cansız Bileşenler (Abiyotik Bileşenler)................... 147 SORUNLARI Canlı Bileşenler (Biyotik Bileşenler)....................... 150 Ekolojik Kavramlar.................................................. 150 Ekosistemde Meydana Gelebilecek Değişikliklerin Olası Sonuçları................................ 152 3.1.2. CANLILARDAKİ BESLENME ŞEKİLLERİ........................ 153 Ototrof Canlılar (Üreticiler)..................................... 153 Heterotrof Canlılar (Tüketiciler).............................. 154 Hem Ototrof Hem Heterotrof Canlılar..................... 156 3.1.3. EKOSİSTEMDE MADDE VE ENERJİ AKIŞI.................... 157 Besin Zinciri............................................................ 157 Besin Ağı................................................................ 159 Besin Piramidi........................................................ 160 Biyolojik Birikim....................................................... 161 3.1.4. MADDE DÖNGÜLERİ VE HAYATIN SÜRDÜRÜLEBİLİRLİĞİ ARASINDAKİ İLİŞKİ............... 164 Su Döngüsü............................................................ 165 Karbon Döngüsü.................................................... 165 Azot Döngüsü......................................................... 166 3.2.1. GÜNCEL ÇEVRE SORUNLARI........................................ 170 1. Biyoçeşitliliğin Azalması..................................... 170 2. Hava Kirliliği........................................................ 171 Ozon Tabakasının İncelmesi.............................. 171 Asit Yağmurları................................................... 172 3. Küresel İklim Değişikliği...................................... 173 4. Su Kirliliği............................................................ 174 5. Toprak Kirliliği..................................................... 175 6. Radyoaktif Kirlilik................................................ 175 7. Ses Kirliliği.......................................................... 176 8. Erozyon.............................................................. 176 9. Doğal Hayat Alanlarının Tahribi.......................... 177 10. Orman Yangınları............................................... 178 3.2.2. ÇEVRE SORUNLARININ ORTAYA ÇIKMASINDA BİREYLERİN ROLÜ........................................................ 180 9  Ekolojik Ayak İzi...................................................... 180 Karbon Ayak izi....................................................... 184 Su Ayak İzi.............................................................. 185 3.2.3. YEREL VE KÜRESEL BAĞLAMDA ÇEVRE KİRLİLİĞİNİN ÖNLENMESİNE YÖNELİK ÇÖZÜM ÖNERİLERİ....................................................... 187 Çevre Kirliliğinin Önlenmesinde Biyolojinin Diğer Disiplinlerle İlişkisi.................................................. 189 3.3. DOĞAL KAYNAKLAR VE BİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİĞİN KORUNMASI.................................................................... 191 3.3.1. DOĞAL KAYNAKLARIN SÜRDÜRÜLEBİLİRLİĞİ.......... 191 3.3.2. BİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİĞİN YAŞAM İÇİN ÖNEMİ......... 194 Endemik Türlerin Ülkemizin Biyolojik Çeşitliliği Açısından Değeri ve Önemi.................................... 195 Soyu Tükenen Canlı Türlerinin Biyolojik Çeşitlilik Açısından Önemi.................................................... 197 3.3.3. BİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİĞİN KORUNMASINA YÖNELİK ÇÖZÜM ÖNERİLERİ....................................... 198 Gen Bankasının Gerekliliği..................................... 200 3. ÜNİTE ÖLÇME DEĞERLENDİRME SORULARI................. 201 CEVAP ANAHTARI............................................................. 213 SÖZLÜK............................................................................ 216 KAYNAKÇA........................................................................ 220 EKLER 10  G İ ÜV E R EN L LİK SEMB OL Laboratuvar uygulamalarında oluşabilecek tehlikelere karşı kişileri uyarmak için güvenlik sembolleri kulla- nılmaktadır. Bu semboller aşağıda açıklanmıştır. Laboratuvar uygulamalarınızda bu güvenlik sembollerini ilgili deneylerde panoya asmanız önerilir. ELBİSE UYARISI PATLAMA TEHLİKESİ Bu sembol, kimyasal madde Bu sembol, çalışma sırasında yanlış kullanıldığında patla- kullanılan malzemelerden do- ma meydana gelebileceğini layı kıyafetlerin zarar görebile- gösterir. ceğini gösterir. KIRILABİLİR MALZEME BİYOLOJİK TEHLİKE UYARISI Bu sembol bakteri, mantar, Bu sembol, yapılacak deney- bitki ve hayvan gibi can- lerde kullanılacak cam mal- lıların neden olabileceği zemenin kırılabilecek türden tehlikeli durumları gösterir. olduğunu gösterir. GÖZ GÜVENLİĞİ KİMYASAL MADDE Bu sembol, çalışma sırasın- GÜVENLİĞİ da gözler için tehlike olu- Bu sembol, cilde zararlı bazı şabileceğini ve bu nedenle kimyasal maddelerle çalışı- gözlük takılması gerektiğini lırken eldiven kullanılması gösterir. gerektiğini gösterir. MASKE KULLAN KESİCİ CİSİMLER Yapılacak işlemde kimyasal GÜVENLİĞİ tepkimeler sonucu gazlar Bu sembol, deney sırasında oluşabileceğinden maske kesme ve delme tehlikesi olan kullanılması gerektiğini keskin cisimler kullanılacağını belirtir. gösterir. ISI GÜVENLİĞİ ELEKTRİK GÜVENLİĞİ Bu sembol, sıcak cisimler Bu sembol, elektrikli aletler tutulacağı zaman önlem kullanılırken dikkat edilmesi alınması gerektiğini gösterir. gerektiğini gösterir. AÇIK ALEV UYARISI ZEHİRLİ MADDE UYARISI Bu sembol, yangına veya pat- Bu sembol, zehirleyici mad- lamaya sebep olabilecek alev deler kullanılırken dikkatli oluşabileceğini gösterir. olunması gerektiğini gösterir. 11  Kİ TA I BIN TANITIM Ünite içeriğine uygun görseli Bölümün numarasını ve adını gösterir. Ünitenin numa- gösterir. rasını ve adını Bölüm içeriğine uygun gösterir. görseli gösterir. Ünite içinde neler öğrenileceğini gösterir. Ünitede yer alan konuları Bölüm ile ilgili öğrenilmesi Ünite karekodunu gösterir. gösterir. hedeflenen kavram ve terimleri Konuya hazırlığı destekle- gösterir. yen soruları gösterir. Konu ile ilgili ek bilgilerin yer aldığı kutucuğu gösterir. gösterir. Yapılacak etkinliği gösterir. Öğrenmeyi somutlaştırmayı sağlayan Öğrenilenlerin pekiştirilmesini sağla- görselleri gösterir. yacak soru ve uygulamaları gösterir. 12  Konu içeriğine uygun okuma parçasını gösterir. Bölüm içindeki örnek soruları gösterir. Bölüm içindeki örnek çözümleri gösterir. Ünitenin adını ve sayfa numa- rasını gösterir. Konuyla ilgili görselleri gösterir. Etkileşimli kitap, video, ses, animasyon, uygulama, oyun, soru vb. ilave kaynaklara ulaşabileceğiniz karekodu gösterir. Daha fazlası için http://ogmmateryal.eba.gov.tr adresini ziyaret edebilirsiniz. Konu başlığını ve konu ile ilgili metni gösterir. Anlatılan içeriğe uygun ek bilgi ve görselleri gösterir. Kaçıncı ünite olduğunu ve sayfa Konu ile ilgili araştırma yapılması numarasını gösterir. gerektiğini gösterir. 13  Öğrenilenlerin pekiştirilmesini sağlaya- Öğrenilenlerin pekiştirilmesini sağlayacak cak ölçme ve değerlendirme sorularını eşleştirme sorularını gösterir. gösterir. Öğrenilenlerin pekiştirilmesini sağlayacak Öğrenilenlerin pekiştirilmesini sağlayacak çoktan seçmeli soruları gösterir. soruları gösterir. 14  1. ÜNİTE ELERİ LÜN M BÖ RE ÜC H 1.1. MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME NELER ÖĞRENECEKSİNİZ? 1.2. MAYOZ VE EŞEYLİ ÜREME Canlılarda hücre bölünmesinin gerekliliğini, mitozu, hücre bölünmesinin kontrolünü ve bu durumun kanserle ilişkisini, eşeysiz üreme ve çeşitlerini, mayozu ve eşeyli üremeyi öğreneceksiniz. 15  1. BÖLÜM MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME ANAHTAR KAVRAMLAR Hücre bölünmesi HAZIRLIK SORULARI Eşeysiz üreme 1. Hücredeki bölünme hızı, insan vücudundaki farklı hücreler ara- İnterfaz sında değişiklik gösterir. Vücuttaki hücrelerin hangileri daha hızlı, hangileri daha yavaş bölünür? Neden? Kanser Mitoz 2. Komşunuzda gördüğünüz ve beğendiğiniz bir Afrika menekşe- sinin aynısını yetiştirmek isteseniz nasıl bir yol izlersiniz? 3. Dünyada meme kanseri, her yıl artış göstermesine rağmen bu kansere bağlı ölüm oranının her geçen gün azalmasını nasıl açıklarsınız? 16 1. ÜNİTE  1.1. MİTOZ VE EŞEYSİZ ÜREME Sevgili öğrenciler, 10. sınıfa gelinceye kadar hücre ile ilgili birçok kav- ram öğrendiniz. “Hücre nedir?” sorusuna birçoğunuz “Canlının en kü- çük yapı ve işlev birimidir.’’ cevabını verirsiniz. Hücre ile ilgili neler biliyorsunuz? Hücre neden bölünür? Hücrede kalı- tımla ilgili özellikler, yavru hücrelere nasıl aktarılır? Buna benzer soru- ların cevaplarını önceki bilgilerinize dayanarak bulmaya çalışınız. Canlılar bir ya da daha fazla hücreden meydana gelir. Her yeni hücre, daha önce var olan hücrelerin bölünmesi sonucu oluşur. Hücre bölün- mesi; çok hücreli canlıların yaşam döngüsünde, birçok dokuda gerçek- leşen bir olaydır. Hücre bölünmesinin hızı, her canlıda farklılık gösterebilir. Aynı canlı- nın farklı dokularında bulunan hücreler bile görevlerine ve yaşamsal özelliklerine göre farklı bölünme hızına sahiptir. Örneğin insanda ağız içi epitel hücreleri, bağırsağın iç yüzeyini döşeyen epitel hücreleri, ke- mik iliğini oluşturan hücreler hızlı bölünür. Özelleşmiş, farklılaşmasını tamamlamış olan sinir, retina ve kas hücreleri ile üremede görev alan sperm ve yumurta hücreleri bölünemez. Karaciğer hücreleri, yalnızca hücre kayıpları olduğunda yenilerini oluşturulabilmek için bölünür. Bit- kilerde ise büyümeyi sağlayan doku hücreleri dışındaki birçok hücre, bölünme yeteneğini kaybetmiştir. Hücre bölünmeleri sayesinde hücrelerin hacim/yüzey oranı dengede tutulur. Hücre bölünmeleri; çok hücreli canlılarda yıpranan doku ve or- ganların onarımını sağlar, büyümeyi gerçekleştirir ve üreme hücrele- rinin üretilmesini sağlar. Tek hücreli canlılarda ise hücre bölünmesi ile çoğalma sağlanır. Prokaryot hücreler, basitçe ikiye bölünerek çoğalır- ken (Görsel 1.1) ökaryot hücreler ise mitoz ile çoğalır. BİLGİ KUTUSU İnsandaki deri epitel hücreleri, sürekli dökülüp yenilenmek- tedir. Kaybedilen deri epitel hücreleri, hücre bölünmeleri ile yeniden oluşur. Görsel 1.1: Prokaryot bir hücrenin ikiye bölünmesi bir üremedir. 17 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  1.1.1. HÜCRE BÖLÜNMESİNİN GEREKLİLİĞİ Hayvan hücresi Bitki hücresi Hücre Neden Bölünür? Yüzey/Hacim Oranının Bozulması Her hücrenin bir yaşam döngüsü vardır. Bu döngü sırasında hücreler büyür. Hücre büyüdükçe sitoplazma miktarı artar. Hücrede hacim (si- toplazma) artışı, yüzey (hücre zarı) artışından daha fazla olduğu için yüzey/hacim oranı bozulur. Böylece hücre zarındaki madde alışveriş hızı, sitoplazmanın gerekli besin ve oksijen ihtiyacını karşılayamaz hâle gelir. Atık maddelerin dışarı atılması zorlaşır. Bu durumda hücre, hacmine oranla yüzeyini artırmak için bölünür. Çekirdek/Sitoplazma Oranının Bozulması Hücre bölünmesi, çekirdeğin denetiminde gerçekleşen programlı bir olaydır. Aynı zamanda hücrede gerçekleşen metabolik faaliyetler de çekirdeğin kontrolündedir. Hücre büyüdükçe hücrenin çekirdek/sitop- lazma oranı bozulur (Görsel 1.2), çekirdeğin metabolizma faaliyetlerini denetlemesi zorlaşır. Çekirdeğin yeniden eski kontrol gücüne ulaşabil- mesi için hücre bölünür. Çekirdek Sitoplazma Görsel 1.2: Hayvansal hücrede çekirdeğe oranla fazla büyüyen sitoplazma 18 1. ÜNİTE DNA’nın Kendini Eşlemesi Hücrede hacim/yüzey oranı ve çekirdek/sitoplazma oranı bozulduğun- da çekirdekte bulunan DNA molekülü, hücreye bölünme emrini verir ve DNA, kendini eşlemeye başlar. Hücre, eşlenme tamamlandıktan sonra bölünmeyi durduran bir uyarı gelmediği sürece bölünmesini tamamlar. DNA’nın kendini eşlemesi, bölünme sonucu oluşacak hücrelere kalıtım materyalinin eşit şekilde aktarılmasını sağlar. Hücre bölünmesi, hücre belli bir büyüklüğe ulaştıktan sonra çekirdeğin denetiminde gerçekleşir. Bu durum, amipler üzerinde yapılan deney- lerle ispatlanmıştır (Görsel 1.3). 1. Deney 2. Deney 3. Deney Çekirdekli Çekirdek Belirli bir kısım içermeyen Çekirdek Çekirdekli büyüklüğe bölünerek iki kısım ölür. içermeyen kısım erişen amip küçük amip kısım ölür. kendini bölünür. meydana tamir eder. getirir. Görsel 1.3: Hücre bölünmesinin çekirdeğin kontrolünde gerçekleştiğini belirlemek için amiple yapılan deneyler 1. Deney Bölünme olgunluğuna gelmemiş (DNA’sını eşlememiş) amip hücresi- nin sitoplazmasından bir miktar kesildiğinde çekirdeğin bulunduğu böl- ge, eksilen sitoplazma kısmını onarır. Ancak belli bir büyüklüğe ulaş- madığı için bölünmez. Çekirdeksiz bölge ise ölür. 19 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  2. Deney (Kontrol Grubu) ARAŞTIRINIZ Bölünme olgunluğuna gelmiş (DNA’sını eşlemiş) amibe herhangi bir Bir hücrede bölünme emri müdahale yapılmadığında amibin normal sürede bölündüğü görülür. verilip DNA eşlendikten sonra bölünmesini durdurabilen hüc- 3. Deney reler var mıdır? Bölünme olgunluğuna gelmiş amip hücresinin sitoplazmasından bir miktar kesildiğinde çekirdeksiz kısım ölür. Çekirdekli kısım ise bölünür. Sonuç Sitoplazma ile çekirdek arasındaki oran belirli bir sınırı aştıktan sonra çekirdekten bölünme emri verilir. Bu emir verildikten sonra sitoplaz- manın kesilmesi bile bölünmeyi durduramaz. Sonuç olarak hücreye bölünme emrini veren merkez, çekirdektir. BİLİYOR MUSUNUZ? Bazı hormonlar, hücreleri büyüme ve bölünme için uya- rır. Örneğin insanda hipofiz bezinden salgılanan büyüme hormonu sayesinde uyarılan hücreler, büyür ve bölünür. Hücre sayısındaki bu artış, büyümeyi sağlar. Çocukluk ça- ğında büyüme hormonu fazla salgılanırsa devlik, az salgı- lanırsa cücelik görülür. onu k siy je en u on rm Vücut Ağırlığı (gram) ho ı) Büyüme hormonu, vücutta büyüme yeteneğine sahip hemen e an üm ıç Kontrol hemen tüm dokularda hücrelerin büyümesini ve bölünmesini bü y (As (B sıçanı) sağlar. Metabolik işlevleri artırır. Kas, kemik gibi dokularda hüc- k lü relerin farklılaşmasında ve gelişmesinde rol oynar. ün G Grafik 1.1’de günlük büyüme hormonu enjekte edilen sıçan, nor- mal sıçanla ağırlık artışı yönünden karşılaştırılmaktadır. Grafik- teki eğriler, büyüme hormonunun büyümeyi çok hızlandırdığını göstermektedir. Gün Grafik 1.1: Doğumdan itibaren günlük büyü- me hormonu enjekte edilen ve edilmeyen iki sıçanın ağırlık artışının karşılaştırılması 20 1. ÜNİTE Hücre Bölünmeleri Hücre ile ilgili çekirdek, kromatin, kromozom, homolog kromozom, kar- deş kromatit, sentromer, kinetokor, diploit hücre ve haploit hücre gibi BİLGİ KUTUSU kavramları bilmek hücre bölünmelerini daha iyi kavramanızı sağlaya- Her canlı türü kendine özgü caktır. sayı ve yapıda kromozom- lara sahiptir. Çekirdek, hücrenin denetim ve yönetim merkezidir. Hücrede meyda- Farklı türlere ait hücrelere na gelen metabolik olayların tümü çekirdeğin denetiminde gerçekleşir. ait kromozom sayıları Çekirdeğin içinde yer alan DNA, genetik bilgileri bölünme sayesinde Tür adı 2n yeni oluşan hücrelere aktararak kalıtsal devamlılığı sağlar. Çekirdeği İnsan 46 olmayan ya da çıkartılan ökaryot hücre, bölünemez ve uzun süre ya- Kurtbağrı bitkisi 46 şayamaz. Moli balığı 46 Bölünme evresinde olmayan hücrelerde çekirdek sıvısı içinde ağ şek- Siyez buğdayı 14 linde bulunan DNA ve proteinlerden oluşmuş kalıtım materyaline kro- Ev kedisi 38 matin adı verilir. Ev köpeği 78 Hücre, bölünme evresinden önce DNA’sını eşler. Bölünme sırasında Sirke sineği 8 kromatin iplikler kıvrılıp katlanır ve yoğunlaşarak kromozomları oluş- Eğrelti otu 500 turur (Görsel 1.4). Bölünme ile genlerin yeni oluşacak hücrelere eşit ve hatasız aktarıl- ması, karmaşık olan DNA moleküllerinin kromozomlar hâlinde paket- lenmesiyle mümkündür. Bir türe ait canlıların kromozom sayısı, kural olarak aynıdır. Örneğin sağlıklı her insanın vücut hücrelerinin kromo- zom sayısı 46’dır. Bunun yanı sıra bazı farklı türlerin kromozom sayısı da aynı olabilir. Örneğin insanın, kurtbağrı bitkisinin ve moli balığının kromozom sayısı 46’dır. Kromozom sayısının az ya da çok olması ile canlının gelişmişliği arasında bir ilişki yoktur. Önemli olan kromozom- lar üzerinde bulunan genlerin canlıya kattığı niteliklerdir. Kromozom Kromatin İplik Sentromer Protein DNA Sarmalı Kromatitler Görsel 1.4: Kromozom, kromatit, kromatin iplik, DNA 21 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  Kromozomlar, diploit hücrelerde birbirinin homoloğu şeklinde bulunur. Biri anneden diğeri babadan gelen, şekil ve büyüklük bakımından bir- birine eşit olan, aynı kalıtsal özellikleri kontrol eden genleri taşıyan kromozomlara homolog kromozomlar denir. Bölünmeye hazırlanan hücrede her kromatin kendisini kopyalar. Kopyalanmış ikiz kromatin- lerden her biri kromatit olarak adlandırılır. Kromozumu oluşturan ve genetik açıdan birbirinin kopyası olan bu kromatitlere kardeş kro- matitler denir. Kromozomlarda kardeş kromatitlerin birbirlerine en yakından tutunduğu bölgelere sentromer denir. Her kromatit için iğ ipliklerinin bağlandığı sentromer bölgesindeki özel protein yapılara ise kinetokor adı verilir (Görsel 1.5). Kardeş kromatitler Kinetokor İğ iplikleri Sentromer Görsel 1.5: Eşlenmiş kromozomun yapısı Kromozomları homolog çiftler hâlinde bulunduran (iki takım kromozom taşıyan) hücrelere diploit hücre denir, 2n ile gösterilir. İnsanda deri, karaciğer ve pankreas gibi vücut hücreleri ile eşey ana hücreleri diploit hücrelerdir. Kromozomları homolog çiftler hâlinde bulundurmayan (tek takım kromozom taşıyan) hücrelere ise haploit hücre adı verilir ve n ile gösterilir. İnsandaki yumurta ve sperm hücreleri, haploit hücrelerdir. İnsan vücut hücrelerinde 46 kromozom (2n = 46) bulunur. İnsandaki sperm ve yumurta hücreleri ise 23 kromozom (n = 23) taşır. Homolog kromozom çiftini oluşturan kromozomların biri anneden diğeri baba- dan gelir (Görsel 1.6). 2n=46 n=23 2n=46 2n=46 n=23 Görsel 1.6: Homolog kromozom çiftlerinin bir araya gelmesi 22 1. ÜNİTE Hücre Döngüsü BİLGİ KUTUSU Bölünme sonucu oluşmuş yeni bir hücreden iki yeni hücre oluşunca- ya kadar geçen zaman aralığında gerçekleşen ve birbirini takip eden Hücre döngüsü, özel protein- olaylar bütününe hücre döngüsü denir. Hücre döngüsünün süresi, lerle kontrol edilir. her canlıda ve canlının farklı doku hücrelerinde değişiklik gösterebilir. Mitozun süresi, dokudan dokuya ve yaşa bağlı olarak Hücre döngüsü, birbirini takip eden iki evreden oluşur. Bu evreler, ol- değişebilir. dukça uzun süren interfaz ve kısa bir bölünme süreci olan mitotik ev- Embriyonik hücrelerde DNA redir (Görsel 1.7). eşlenir ve hücre büyümeden hemen bölünür. Böylece kısa sürede hücre sayısı hızla artar. Derinin epitel hücresi, 24 saat- te bir bölünür. Farklılaşmasını tamamlamış G2 sinir hücreleri ve gözdeki retina S Büyüme hücreleri bölünmez. ve mitoza DNA sentezi A Z hazırlık MİT F OTİK EVRE MİTOZ R SİTO KİNE İ E N T Z Yavru G1 hücreler Hücre büyümesi Bölünen hücre Görsel 1.7: Hücre döngüsü İnterfaz Ökaryot bir hücrenin yaşamsal faaliyetlerini devam ettirdiği, büyüdü- Sentrozomlar ğü ve bölünme için gerekli hazırlıklarını yaptığı sürece interfaz denir (Sentriol çiftleri ile birlikte) (Görsel 1.8). İnterfaz, hücre döngüsünün en uzun evresidir. Bir hücre- nin yaşamının %90’ı interfaz aşamasında geçer. İnterfaz; G1, S ve G2 olmak üzere üç evrede gerçekleşir. G1 evresinde metabolik faaliyetler hızlanır. Hücrede protein sentezi, farklılaşma, büyüme ve hücre organellerinin sayısının artması gibi olaylar gerçekleşir. Çekirdekçik S evresinde genetik materyalin (DNA) kopyalanması olayı görülür. G2 evresinde hücre daha çok büyür. İnterfazda çekirdek belirgindir. Bir Hücre ya da daha fazla çekirdekçik ayırt edilebilir. Tek bir sentrozomun kop- zarı Çekirdek yalanmasıyla iki sentrozom oluşur. Her sentrozom iki sentriyol içerir. zarı Sentrozomlar hayvan hücrelerinde iğ ipliklerini organize eder. Genetik Kromatin bilginin aktarımını sağlayacak kromozomlar, kromatin hâlinde oldukla- iplik rından henüz belirgin değildir. İnterfaz tamamlandıktan sonra mitotik 2n = 4 evre başlar. Görsel 1.8: İnterfaz 23 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  Mitotik evre, mitoz (çekirdek bölünmesi: karyokinez) ve sitoplazma bö- lünmesi (sitokinez) olmak üzere iki aşamada gerçekleşir. 1.1.2. MITOZ Sizi ara sıra gören kişilerin “Ne kadar da büyümüşsün, delikanlı ol- muşsun.” veya “Büyümüş, genç kız olmuşsun.” dediğini duymuşsu- nuzdur. Aynaya baktığınızda siz de kendinizde çeşitli fiziksel değişik- likler görürsünüz. Boyunuz uzamış, yüz hatlarınız çocukluktan çıkmış, ağırlığınız artmıştır. Büyüme ve gelişme dediğimiz bu değişiklikler, mitoz sonucu gerçekleşir. Mitoz; haploit (n), diploit (2n) ve triploit (3n) hücrelerde gerçekleşebilen bir bölünmedir. Mitoz, ökaryot tek hücreli canlılarda üremeyi; çok hücreli canlılarda ise üreme, büyüme, gelişme ve onarımı sağlar. Mitoz, eşeyli üreyen çok hücreli canlılarda zigot olu- şumundan canlının ölümüne kadar devam eder. Sağlıklı bireylerde vücut hücrelerinin çekirdeğindeki kromozom sayısı ve DNA miktarı sabittir. Mitoz sırasında ana hücre, DNA’da bulunan genetik bilginin tam bir kopyasını oluşturarak bunu yeni oluşacak yavru hücrelere aktarır. Mitoz sonucunda bir hücrenin bölünmesiyle iki yeni hücre meydana gelir. Oluşan hücrelerin kromozom sayısı ve genetik yapısı ana hücre ile aynıdır. Mitozun en önemli özelliği, genetik yapı- nın değişmemesidir. Bunun nedeni, anafazda birbirinin kopyası olan kardeş kromatitlerin ayrılması olayıdır. Ancak oluşan yeni hücrelerin sitoplazma miktarı ve organel sayısı farklı olabilir. Mitoz sonucu oluşan hücre sayısı 2n formülüyle hesaplanır. Burada n bölünme sayısıdır. Ör- neğin bir hücrenin arka arkaya 3 kez mitoz geçirmesi sonucu 23 (2 x 2 x 2) = 8 yeni hücre oluşur (Grafik 1.2). Oluşan hücrelerin kromozom sayısı ve genetik yapısı ana hücreyle aynı kalır (Görsel 1.9). 2n = 8 İnterfaz 1. bölünme 2n = 8 2n = 8 İnterfaz İnterfaz 2. bölünme 2n = 8 2n = 8 2n = 8 2n = 8 Grafik 1.2: Mitozda bölünme sayısına bağlı olarak oluşan hücre sayısı Görsel 1.9: Bir hücre art arda mitoz geçirirse hücre sayısı artar. 24 1. ÜNİTE Mitozun Evreleri Profaz BİLGİ KUTUSU Profaz, mitozun ilk evresidir. Profazda oluşan iğ ipliklerinin Mitoz sırasında kromatin iplikler kıvrılıp katlanır ve yoğunlaşarak bir kısmı kinetokorlara bağla- kromozomları oluşturur. Kromozomların her birinde iki tane birbirinin nır. kopyası olan kromatit bulunur. Çekirdekçik kaybolur, çekirdek zarı parçalanır. Sentrozomlar ve bunların uzantısı mikrotübüllerden iğ iplikleri olu- şur. Sentrozomlar, arasında bulunan mikrotübüllerin uzaması ile birbirinden uzaklaşır (Görsel 1.10). Bitki hücrelerinde sentrozom bulunmadığı için iğ iplikleri, sitoplazmadaki organize olmuş prote- in yapılı mikrotübüllerden oluşur. Bazı mikrotübüller, kinetokorlara tutunarak kromozomları zıt kutuplara doğru birbirinden uzaklaştır- maya başlar. İğ iplikleri Eşlenmiş sentrozom Parçalanan çekirdek zarı 2n = 4 2n = 4 Eşlenmiş kromozom Görsel 1.10: Profaz Metafaz Kinetokorlarından iğ ipliklerine bağlanmış kromozomlar, hücrenin ARAŞTIRINIZ ekvator düzleminde tek sıra hâlinde yan yana dizilir (Görsel 1.11). Kromozom sayısındaki anor- Metafaz, kromozomların mikroskopta en belirgin görüldüğü evre- malliklere neden olan olaylar dir. Bu evrede kromozomların fotoğrafı çekilerek karyotip oluştu- nelerdir? rulabilir ve kromozom sayısındaki ve yapısındaki anormallikler bu evrede belirlenebilir. Karyotip; kromozomların uzunluk, bant ve sentromer konumu gibi özellikleri dikkate alınarak sınıflandırılıp dizilmesiyle elde edilen fotoğ- raftır (Görsel 1.12). Karyotip, Down sendromu gibi kromozom anor- malliklerinin neden olduğu hastalıkların teşhisinde kullanılır. Kardeş kromatitler 2n = 4 Görsel 1.12: Sağlıklı erkek bireydeki Görsel 1.11: Metafaz karyotip 25 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  Anafaz BİLGİ KUTUSU Anafazda kardeş kromatitler birbirinden ayrılır. Anafazda kromozomların sentromer bölgesindeki kine- Kutuplara çekilen her kromatit yavru kromozom adını alır. tokorlar, aynı anda belirgin Kinetokorlara bağlı olmayan mikrotübüllerin uzaması nedeniyle hüc- olarak ikiye bölünür. Kromatit- relerin boyu uzar. Anafaz sonunda hücrenin her iki ucu eşit sayıda ler, sentromer noktalarından kromozoma sahip olur (Görsel 1.13). Anafazda kardeş kromatitlerin başlayarak birbirinden ayrılır. Kinetokorlara bağlı iğ iplikleri ayrılması, kromozom sayısı ve yapısı aynı olan hücrelerin meydana sayesinde kardeş kromatitler, gelmesini sağlar. zıt kutuplara hareket etmeye başlar. Kinetokorlara bağlı olmayan iğ ipliklerinin hareke- ti, hücre boyunun uzamasını sağlar. 2n = 8 Görsel 1.13: Anafaz Telofaz ve Sitokinez Hücre içinde iki yavru çekirdek oluşur. Kromozomlar, incelip uzayarak kromatin iplik hâlini alır. Çekirdekçik tekrar belirgin hâle gelir. İğ mikrotübülleri yıkılır. Mitoz yani bir çekirdeğin genetik olarak özdeş iki çekirdeğe bölünme iş- lemi artık tamamlanmıştır (Görsel 1.14). 2n = 8 Görsel 1.14: Telofaz ve sitokinez Sitoplazma bölünmesi (sitokinez), genellikle geç telofazda başlar. Çekirdek bölünmesinin bitiminden kısa süre sonra iki yavru hücre ortaya çıkar. ARAŞTIRINIZ Hayvan hücreleri, hücre zarının iki yanından ve dıştan içe doğru boğumlanarak bölünür. Boğumlanma, sitoplazmadaki protein ya- İnsan vücudunda hücre bölün- pılı mikrofilamentlerin kasılması sayesinde gerçekleşir. Ana hücre, meleri ile üretilen yeni hücrele- her birinde bir çekirdek olan iki hücreye ayrılır (Görsel 1.15). rin kromozom sayısı hep aynı Bitki hücrelerinde selüloz çeper bulunduğundan hücre zarı boğum- mıdır? lanma yapamaz. Bitki hücrelerinde bir hücre plağı sentezlenir ve bu plağın metafaz plağı bölgesi boyunca uzanması ile sitoplazma bölünür. 26 1. ÜNİTE  Plak oluşumu; hücrenin ortasından başlar, zara değinceye kadar devam eder ve iki çekirdeği birbirinden ayırır (Görsel1.16). BİLGİ KUTUSU Mitoz sonucu oluşan hücrelerin genetik yapısının farklı olması- 2n = 4 nın sebebi mutasyonlardır. Boğumlanma 2n = 4 Görsel 1.15: Hayvan hücresinde sitokinez Ara lamel (hücre plağı) Görsel 1.16: Bitki hücresinde sitokinez BİLİYOR MUSUNUZ? Bazı hücrelerde çekirdek bölünmesi olur ancak sitoplazma bölünmesi olmaz. Çekirdek bölündükten sonra sitoplazma bölünmediği için çok çekirdekli hücreler oluşur. Eşeyli üreyen bitkilerde polen hücrelerinin iki çekirdekli olması, bu du- ruma örnek gösterilebilir. Polen Bitki ve Hayvan Hücrelerinde Mitozda Görülen Farklılıklar BİTKİ HÜCRESİ HAYVAN HÜCRESİ Sitoplazma Bölünmesi Hücre plağı oluşumuyla gerçekleşir. Hücre zarının boğumlanması sonu- cu gerçekleşir. İğ İpliklerinin organize Hücre içinde organize olmuş mikro- Sentrozomlar görevlidir. edilmesinde tübül yapıda proteinler görevlidir. 27 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  İnterfaz Profaz İnterfaz Profaz Hücre yaşamsal faaliyetlerine Kromatinin kısalıp Hücre yaşamsal faaliyetlerine Kromatinin kısalıp devam eder. Bölünme için kalınlaşması ile kromo- devam eder. Bölünme için kalınlaşması ile kromo- gerekli hazırlıkları yapar. DNA zomlar oluşur. gerekli hazırlıkları yapar. DNA zomlar oluşur. kendini eşler. Sentrozom iki kendini eşler. katına çıkar. Metafaz Metafaz Kromozomlar ekvatoral Kromozomlar ekvatoral düzlemde bir sıra hâlinde düzlemde bir sıra hâlinde dizilir. dizilir. Telofaz ve Sitokinez Anafaz Telofaz ve Sitokinez Anafaz Kardeş kromatitler Kardeş kromatitler birbiriden ayrılır. birbiriden ayrılır. Her kromatit bağımsız Her kromatit bağımsız bir bir kromozom hâline kromozom hâline gelir gelir ve hücrenin zıt ve hücrenin zıt kutuplarına doğru kutuplarına doğru çekilir. çekilir. Hücre içinde iki yavru çekirdek oluşur. Çekirdekçik tekrar belirgin Hücre içinde iki yavru çekirdek olu- hâle gelir. Hücre boğumlanır. şur. Çekirdekçik tekrar belirgin hâle Mitoz yani bir çekirdeğin genetik gelir. Hücre plağı oluşur. Mitoz yani olarak özdeş iki çekirdeğe bölün- bir çekirdeğin genetik olarak özdeş me işlemi artık iki çekirdeğe bölünme işlemi artık tamamlanmıştır. tamamlanmıştır. Yavru hücreler Yavru hücreler Görsel 1.17: Hayvan hücresinde mitozun infografik gösterimi Görsel 1.18: Bitki hücresinde mitozun infografik gösterimi 28 1. ÜNİTE  ETKİNLİK Etkinlik No. : 1.1 Araç Gereç Etkinliğin Adı: Mitozu açıklayan bir ürün veya elektronik sunu Kendi belirlediğiniz araç gereci kullanınız. Etkinliğin Amacı: Mitozu bir ürün ya da elektronik sunumla açıklamak. Etkinliğin Süresi: Sunum ve tartışma için verilen süre 1 ders saati Uygulama Sınıfta dörder kişilik çalışma grupları oluşturunuz. Grup arkadaşlarınızla aranızda görev paylaşımı yapıp yardımlaşarak çalışınız. Çalışma grubunuzla kendi belirlediğiniz araç gereci kullanarak mitozu açıklayan bir ürün oluşturunuz ya da sunu için gerekli olan bilgisayar programlarını kullanarak mitozu elektronik sunu (animasyon, video vb.) şeklinde hazırlayınız. Sonuçlandırma 1. Hazırladığınız ürünü ya da sunuyu sınıf içinde arkadaşlarınızla paylaşınız....................................................................................................................................................... 2. Mitozun özellikleri nelerdir? Arkadaşlarınızla tartışınız....................................................................................................................................................... SIRA SIZDE Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız. Hayvan hücrelerinde.......................................... bulunmadığı için sitoplazma bölünmesi hüc- re zarının................................ ile gerçekleşir. Bitki hücrelerinde............................... oldu- ğundan sitoplazma bölünmesi sırasında Golgi aygıtının oluşturduğu................................ile bölünür. Bitki ve hayvan hücrelerinde mitoz sırasında.................................. belirginleşmesi,............................... oluşumu ve............................ bölünmesi ortak olarak gerçekleşir. 29 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  ETKİNLİK: Deney Etkinlik No. : 1.2 Etkinliğin Adı: Mitozun Evreleri Etkinliğin Amacı: Soğan kök hücrelerinde mitoz bölünmeyi gözlem- lemek. Araç Gereç Ön Hazırlık: Bir kuru soğanı, su dolu bir bardağa kök kısmı suya de- Mikroskop ğecek şekilde yerleştiriniz. 4-5 gün soğanın köklerinin uzamasını bek- leyiniz. Köklendirilmiş kuru soğan Etkinliğin Süresi: 1 ders saati Bardak ya da beher Lam ve lamel Uygulama Uzayan soğan köklerinden birkaçının uçlarını keserek bu uçları Petri kabı petri kabına alınız. Petri kabına aldığınız köklerin üstlerini örtecek kadar asetoorsein Asetoorsein veya asetokar- ya da asetokarmin dökünüz. Daha sonra kaynatmadan birkaç da- min boyası kika hafifçe ısıtınız. Bisturi Köklerden birkaç tanesinin uçlarından 5-6 mm keserek lam üze- rine alınız. Lam üzerine aldığınız parçaya bir damla asetokarmin Pens boyası damlatıp üzerini lamelle kapatınız ve lamelin üzerine hafifçe bastırarak kökleri eziniz. Su Hazırladığınız preparatı, mikroskopta inceleyiniz. Mikroskopta hüc- Damlalık relerin farklı bölünme aşamalarını görmeye çalışınız. İspirto ocağı Sonuçlandırma 1. Mikroskopta gözlemlediğiniz hücrelerin farklı bölünme aşamalarının şekillerini defterinize çiziniz. 2. Gözlemlediğiniz bölünme aşamalarının mitozun hangi evresiyle ilgili olduğunu belirtip adlarını yazınız. a b c 30 1. ÜNİTE  SIRA SIZDE Aşağıda 2n = 6 kromozomlu hücrenin verilen mitoz evresinden bir önceki ve bir sonraki evresini şekil üzerinde çizerek gösteriniz. Bu evrelerin adını ve evrelerde gerçekleşen olayları yazınız. Verilen mitoz evresi Evrenin........................................................................................... adı Bir önceki evrede gerçekleşen olaylar........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Bir sonraki evrede gerçekleşen olaylar........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Hücre Döngüsünün Kontrolü Hücrelerin yaşam döngüsünde gerçekleşen tüm olaylar genlerle kontrol edilir. Hücre bölünmesinin doğru ilerleyebilmesi için bölünmenin çeşitli aşamalarında kontrol noktaları vardır. Bu kontrol noktalarında bulunan protein yapıda bazı işlevsel moleküller görev alır. Hücrede G1, G2 ve M olmak üzere üç tane kontrol noktası vardır. Bu kontrol noktalarındaki işlevsel proteinler ile “Dur.” ve “Devam et.” sinyalleri verilerek hücrenin bölünme sürecindeki bütün aşamaların sırayla gerçekleşmesi kontrol edilir. Kontrol noktalarında bir önceki süreç tamamlanmadan bir sonraki aşamanın gerçekleşmesi engellenir. Birçok hücrede en önemli kontrol noktası G1 kontrol noktasıdır. G1 kontrol noktasında “Devam et.” sinyali alan hücre, döngünün diğer aşamasına geçme imkânı bulur. G1 kontrol noktasında hücre yeterli büyüklüğe ulaşmışsa, ortamda yeterli besin ve büyüme faktörleri var- sa, DNA’da hasar yoksa “Devam et.” sinyali verilir ve S evresi başlar. S evresinde DNA kendini eşler. Hücrede “Dur.” sinyali verilirse hücre döngüden çıkar ve bölünmez. Hücrenin bölünememe durumu G0 ola- rak adlandırılır. 31 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  G2 kontrol noktasında DNA eşlenmesinin doğru yapılıp yapılmadığı ARAŞTIRINIZ kontrol edilir. DNA eşlenirken hata veya hasar oluşmuş ise “Dur.” sin- Rahim ağzı kanseri ile kolon yali verilir. DNA eşlenmesinde hata yoksa “Devam et.” sinyali verilir. kanserinin teşhisi, tedavisi ve M kontrol noktasında kromozomların iğ ipliklerine bağlanıp bağlanma- onlardan korunma yolları ne- dığı kontrol edilir. Kinetokorlar iğ ipliğine bağlanmazsa anafaz başla- lerdir? maz. İğ ipliklerinin kromozomlara bağlanmasında hata yoksa “Devam et.’’ sinyali verilir. Bu kontrol, yavru hücrelere eşit sayıda kromozom aktarılmasını sağlar. Hücre bölünmesi için gerekli koşullar hazır değil- se döngü devam etmez. Bölünmenin gerçekleşebilmesi için ortamda yeteri kadar besin ve büyüme faktörü bulunmalıdır. Büyüme faktörü, vücut hücreleri tarafından salınır ve diğer hücrelerin bölünmesinde etkilidir. Ortamda büyüme faktörleri olmasa da bazen hücreler “Dur.” sinyaline cevap vermez ve bölünmeye devam eder. Bu durumda hücre döngüsü kontrolden çıkar. Büyüme faktöründen başka hücre döngü- sünü kontrol eden genlerde herhangi bir nedenle meydana gelecek mutasyonlar da hücre döngüsünün bozulmasına neden olur. Hücre döngüsü bozulursa kanser ortaya çıkabilir. Kontrolsüz Hücre Bölünmeleri ve Kanser Kanser, bir organ veya dokudaki hücrelerin kontrolsüz olarak bölü- nüp çoğalmasıdır. Kanserli hücreler, DNA’daki hasardan dolayı oluşur. DNA, kendisinde oluşan hataları onarabilecek genlere sahiptir. Hüc- renin normal yaşam döngüsü sırasında DNA’da hasar oluşursa hücre bunu ya onarır ya da ölür. Kanser hücrelerinde; hasarlı DNA onarıla- maz, hücre döngüsünün kontrolü bozulur ve hücreler sinyallere cevap veremez. Laboratuvar ortamına alınan bir memeli hücresinin kültürün- de hücrelerin tümü 20-50 kez bölünebilir. Aynı kültüre alınan kanser hücreleri ise kültüre besin sağlandığında sürekli bölünebilir. BİLİYOR MUSUNUZ? Günümüzde laboratuvarlarda kullanılmakta olan He-La hücreleri, 1951 yılında rahim ağzı kanserinden ölen Henrietta Lacks (Henrietta Laks) isimli bir kadının tümöründen alınan hücrelerdir. Bu hücreler labora- tuvar şartlarında, özel besi yeri (hücre kültürü) içinde çok hızlı bölünüp çoğalır. Laboratuvar koşullarında kültürde üretilen He-La hücreleri, ortamda yeterli besin bulunduğu sürece sürekli bölünebilir (Görsel 1.19, 1.20). Bu özelliğinden dolayı bugüne kadar çoğaltılmış olup hâlâ çoğaltılmakta ve bilimsel çalışmalarda kullanılmaktadır. He-la hücreleri kullanılarak aşı üretimi, AIDS ve kansere karşı mücadele gibi alanlarda çalışmalar yapılmaktadır. Hatta hücrelerin yer çekimsiz ortamdaki davranışlarını incelemek üzere He-La hücreleri, ilk uzay araştırmaları sırasında uzaya bile gönderilmiştir. Tümör Görsel 1.19: He-La hücreleri (768x477) Görsel 1.20: He-La hücrelerinin neden olduğu rahim ağzı tümörü 32 1. ÜNİTE Bağışıklık sistemi, genellikle kontrol mekanizması bozulan hücreleri yok eder. Ancak bağışıklık sisteminin yok edemediği bu hücreler, ço- ARAŞTIRINIZ ğalarak anormal hücre kitleleri olan tümörleri (ur) oluşturur. Hücre kit- Bazı kanser türlerinin tedavisi lesi, hızlı büyüme ve yayılma özelliği göstermiyorsa bu tip tümörlere iyi için kemoterapi (ilaçla tedavi) huylu tümör denir. İyi huylu tümörler genellikle soruna neden olmaz ve radyoterapi (tümörlere yük- sek enerjili ışın uygulaması) ve cerrahi müdahele yoluyla çıkartılır. Tümör oluşturan hücre kitlesi yöntemleri uygulanır. Bu yön- bir ya da birkaç organın işlevini bozacak şekilde vücuda yayılırsa bu temler tümöre nasıl etki eder? tümörlere kötü huylu tümör veya kanser denir. Kanser hücrelerinin Bu tedaviler insan yaşamını bu şekilde kan ya da lenf dolaşımı aracılığı ile vücudun diğer bölgele- nasıl etkiler? rine taşınıp yayılmasına metastaz adı verilir. Genetik yatkınlık, tütün ürünleri, alkol kullanımı, yanlış beslenme, obezite, radyasyon, çevre kirliliği, yaşlanma, genlerde meydana gelen bozukluklar, virüsler veya aşırı güneş ışını gibi etkenler başlıca kanser sebepleridir. Dünyada kanser hastalarının sayısı hızla artmaktadır. Örneğin kolon kanseri adı verilen kalın bağırsak kanseri de bunlardan biridir. Her yaşta görülebilmesine rağmen en sık 50 yaşından sonra gözlenmek- tedir. Ortalama görülme yaşı 63’tür. Kadın ve erkek arasında görülme sıklığı yaklaşık aynıdır. Kolon kanseri, kalın bağırsak iç yüzeyini örten hücrelerin kontrolsüz bölünüp çoğalmasıyla gelişir (Görsel 1.21). Sağlıklı kalın bağırsak kesiti Lenf düğümü KOLON Kas tabakaları KANSERİ Evre I Kan damarı Evre II Evre III Mukoza Evre IV Kanserin diğer organlara yayılması Evre V Kanser hücreleri Görsel 1.21: Kolon kanseri (Kalın bağırsak kanseri) BİLİYOR MUSUNUZ? Evre I : Kanser, sadece kolonun en iç duvarındadır. Evre II : Kanser, kolonun iç duvarında gelişir. Tümör, kolon dışına yayılmaz. Evre III : Kanser, kolonun daha derin duvarına yayılmıştır ancak kanser hücreleri, lenf bölgelerine yayıl- mamıştır. Evre IV : Kanser, yakın lenf bölgelerine yayılmış ancak vücudun diğer bölgelerine yayılmamıştır. Evre V : Kanser, akciğer ve karaciğer gibi vücudun diğer bölgelerine de yayılmıştır. 33 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  Kanserde Yaygın Olarak Kullanılan Tedavi Yöntemleri Kanser, hayatı ciddi şekilde tehdit eden bir hastalıktır. Tedavi, onkoloji uzmanı tarafından yönlendirilen bir ekiple yürütülür. Kanserde yaygın olarak kullanılan tedavi yöntemleri; cerrahi müdahale (ameliyat), rad- yoterapi (ışın tedavisi) ve kemoterapi (ilaç tedavisi) dir. Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de son yıllarda kanser vakaların- da artış görülmektedir. Kanser hücreleri kontrolsüz bölünerek doku- ları istila eder (Görsel 1.22). Bu nedenle kanserde erken tanı, hayat kurtarır. Bu amaçla KETEM (Kanser Erken Teşhiş Tarama ve Eğitim Merkezi) ve Toplum Sağlığı Merkezleri kurulmuş, aile hekimliklerinde “Ulusal Kanser Tarama Programı” organize edilmiştir. Ülkemizde Ulusal Kanser Tarama Programı; serviks (rahim ağzı), meme ve kolon kanseri (Görsel 1.23) olmak üzere üç kanser tipi için yapılmaktadır. Bu konularda daha fazla bilgi edinmek için belirtilen internet adresini ziyaret edebilirsiniz. http://kanser.gov.tr/kanser/kanser-turleri/45-ka- lin-bagirsak-kanseri.html Normal hücreler Kanser hücreleri Görsel 1.22: Kanser hücreleri Görsel 1.23: Kolon kanseri BİLİYOR MUSUNUZ? Kemoterapide Saç Dökülmesi Kemoterapi sürecinde kanser hücrelerinin yanı sıra hızlı bölünen normal hücreler de zarar görebilir. Kemik iliği, sindirim sistemi, üreme organları ve saç köklerinde hızlı bölü- nebilen hücreler bulunduğu için kemoterapinin yan etkileri en çok bu bölgelerde görülür. Çoğunlukla kemoterapinin yan etkileri tedavi esnasında yaşanır. Tedavi bittikten sonra hastanın bünyesine ve kullanılan ilaçların özelliğine bağlı olarak kemoterapinin yan et- kileri ortadan kalkar. Kemoterapi, kanser hücreleri ile beraber saç hücrelerini de etkiler. Bunun sonucunda saç ve vücuttaki diğer kıllar da dökülebilir. Saç dökülmesi, kemoterapinin en sık görülen yan etkilerinden biridir. Ancak bazı kemo- terapi ilaçları saçları dökerken bazıları ise saçı hiç dökmez veya fark edilmeyecek kadar az miktarda döker. Dökülen saçlar, kemoterapi bittikten 2-3 ay sonra yeniden uzamaya başlar. http://kanser.gov.tr/kanser/kanserle-mucadele-ederken/1180-sac-dokulmesi.html 34 1. ÜNİTE OKUMA PARÇASI KANSER GENETİĞİ Eski Yunanlılar, kanserin vücuttaki fazla sıvıya bağlı olduğunu düşünürlerken 18 ve 19. yüz- yıllarda doktorlar, parazitlerin kansere neden olduğunu düşünmekteydi. Günümüzde doktor- lar, kanser ve genler arasındaki ilişki hakkında daha fazla bilgiye sahiptir. Ultraviyole ışınlar, radyasyon, virüsler ve çeşitli kimyasallar insan vücudundaki genlerde hasara yol açar. Belirli genler etkilenirse de kanser gelişir. Gen, kalıtımın temel fiziksel ve işlevsel birimidir. DNA üzerinde yer alan genler; göz ve saç rengi, kan grubu gibi fiziksel ve biyolojik özellikleri direkt olarak belirler, bazı vaka- larda da kanser gelişimini etkiler. İnsan vücudundaki 46 kromozomda (23 kromozom çifti), 23.000’den fazla gen bulunmaktadır. Genler Nasıl Kansere Yol Açar? Çeşitli nedenlerle genlerde mutasyon olarak adlandırılan değişiklikler meydana gelir. Birçok mutasyon, hücre için zararlıyken bazı mutasyonlar zararlı değildir. İki tür mutasyon vardır: eşey hücre mutasyonu ve kazanılmış mutasyon. Eşey hücre mutas- yonları, üreme hücrelerini (sperm veya yumurta) etkiler ve kuşaktan kuşağa geçer. Eşey hüc- re mutasyonları, kanser vakalarının % 5-10’undan sorumludur, bu vakalar ailesel kanserler olarak da adlandırılmaktadır. Kanserlerin çoğu, kazanılmış mutasyonlar olarak adlandırı- lan ve kişinin yaşamı esnasında ortaya çıkan mutasyonlara bağlıdır. Sigara, aşırı miktarda UV ışını, diğer toksin ve kimyasallar, kazanılmış mutasyonlara neden olabilir. Bu mutas- yonlar vücuttaki hücrelerin tümünü etkilemez ve kalıtımsal değildir. Pek çok bilim insanına göre belirli bir grup hücredeki çeşitli genlerin mutasyonu sonucu kanser gelişir. Ancak aynı miktarda çevresel etkiye maruz kalınsa bile bazı kişiler, kanser gelişimine daha yatkındır. EK BİLGİ 2015 yılı Nobel Kimya Ödülü’ne “DNA Onarımı” alanındaki araştırmaları nedeniyle North Carolina University (Kuzey Karolayna Üniversitesi) öğretim üyesi Prof. Dr. Aziz Sancar layık görülmüştür. Prof. Dr. Aziz Sancar, DNA onarımında nükleotit kesip-çıkarma meka- nizmasını tanımlayarak bu konuda önemli buluşlara imza atan çok değerli bir bilim insanıdır. (Düzenlenmiştir.) http://kanser.gov.tr/kanser/klinik-arastirmalr/58-genetik-testler.html. 35 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  SIRA SIZDE Çekirdek Kromozom Hücre DNA Gen Nükleotit A) Yukarıda verilen görselden yararlanarak aşağıdaki boşlukları doğru sözcüklerle tamamlayınız. Nükleotitler, genleri oluşturur ve genler......................... üzerinde yer alır. Bu molekül özel bir proteinle sarılarak kromatin ipliği meydana getirir. Kromatin iplik (kromatin ağı) profaz aşamasında kıvrılıp katlanır ve yoğunlaşarak........................ oluşturur. Kromozom bir çift......................ten olu- şur. Bunlara....................................... denir. Birbirlerine tutundukları bölgeye...................... denir. B) Aşağıdaki soruların cevabını boş bırakılan alana yazınız. Hücre döngüsünün kontrolünün bozulması ve kontrolsüz hücre bölünmesi sonucu ortaya çıkan kanser hakkında yaptığınız araştırmalar sonucunda edindiğiniz bilgileri kullanarak aşağıdaki so- ruları cevaplayınız. 1. Hücre döngüsünün kontrollü gerçekleşmesi neden önemlidir?........................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 2. Kanserde erken teşhisin kansere yakalanmış kişiye ne gibi yararları vardır?........................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 3. Kanser tedavi edilebilir bir hastalık mıdır?........................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 4. Kanser tedavisinde yaygın olarak kullanılan yöntemler nelerdir?........................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 36 1. ÜNİTE  SIRA SIZDE Mitoz, bir ana hücreden birbirini takip eden evreler sonunda iki yavru hücre oluşumuyla sonuçlanır. Aşağıdaki şekilde bir mitoz şekli verilmiştir. Buna göre verilen şekille ilgili soruları cevaplayınız. 2n = 2 A DNA = 4X İnterfaz 2n = 2 DNA = 8X A Kardeş kromatitlerin ayrılması B C 2n = 2 2n = 2 DNA = 4X DNA = 4X 1. Normal bir mitoz sonucu oluşan B ve C hücrelerinde hangi özellikler farklılık gösterebilir?........................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 2. Normal bir mitoz sonucu oluşan C hücresiyle A hücresinin hangi özellikleri aynıdır?........................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 3. Mitoz süresince A, B ve C hücrelerinde DNA miktarının değişimini grafikle gösteriniz. 37 HÜCRE BÖLÜNMELERİ  1.1.3. EŞEYSIZ ÜREME ARAŞTIRINIZ Eşeysiz üremenin avantajları Canlıların neslini devam ettirmek için yeni bireyler meydana getirme- ve dezavantajları nelerdir? sine üreme denir. Eşeysiz üreme, döllenme olmadan tek bir atadan çeşitli yollarla kendisiyle aynı genetik yapıya sahip yeni bireylerin meydana gelmesidir. Eşeysiz üremenin temelini birçok canlıda mitoz oluşturur. Tek hücreli ve çok hücreli canlıların bazıları eşeysiz olarak çoğalabilir. Eşeysiz üreme ile kısa zamanda çok sayıda yeni bireyler meydana ge- lir. Genellikle yavrular, ata bireyle ve birbiriyle kalıtsal olarak aynı özel- liğe sahiptir. Eşeysiz üreyen canlılar, kendileri için uygun olan çevre koşullarında meydana gelen olumsuz değişiklikler nedeniyle çevreye adapte olmakta zorlanır. Çevre koşullarında bir olumsuzluk olursa yok olma tehlikesiyle karşı karşıya kalır. Ancak eşeysiz üreme, bireylerin uyum sağladıkları çevresel koşullarda hızlı çoğalmasına ve yayılma- sına olanak sağlar. Eşeysiz üreyen canlılarda mutasyon sonucu tür içi kalıtsal çeşitlilik ortaya çıkabilir (Mutasyon; radyasyon, ultraviyole, X, beta ve gama Karekod 1.1 Mitoz ve Eşeysiz ışınları gibi yüksek enerjili ışınlar ve bazı kimyasal maddelerin etkisiyle Üreme genlerde meydana gelen kalıcı değişimlerdir.). Eşeysiz üreme çeşitleri bölünerek üreme, tomurcuklanma, rejenerasyon, sporla üreme, parte- nogenez ve vejetatif üremedir. Bölünerek Üreme Belli bir büyüklüğe ulaşan tek hücreli canlının ikiye bölünmesiyle ger- çekleşen eşeysiz üreme şeklidir. Prokaryot canlılardan bakteri ve ar- kelerde; ökaryot canlılardan amip, öglena, paramesyum gibi protista üyelerinde görülür (Görsel 1.24, 1.25, 1.26). Bölünme sonucu oluşan hücreler, genetik açıdan ata hücreyle ve birbirleriyle aynıdır. Ancak hücrelerin sitoplazma miktarı ve organel sayısı farklı olabilir. G?