Hücrenin komplex yapısı ve bölünmesi

Bilindiği gibi evrimci insanlar,hücrenin basit bir yapıya sahip olduğunu ve hücrenin bölünmesinin de bir o kadar basitliğini ön plana çıkararak,canlıların oluşmasınında bu kadar basit bir yapının bölünerek çoğalmasıyla olabileceklerini zannediyorlar.Şimdi bi burada referanslarıyla,hücrenin komplex modeli ve bölünmesi üzerinde durmaya çalışacağız;
Şimdi hücreyi bir tanıyalım;nedir hücre dediğimizde karşımıza şöyle bir tanım çıkmaktadır;HÜCRE;canlıların,canlılık faaliyetlerini sürdürebilmeleri için gerekli olan yapıtaşlarıdır.

Hücrenin Yapısı
Hücre Yapısı: 1)Çekirdekçik 2) Çekirdek 3)Ribozom 4)Vezikül 5)Granüllü (Tanecikli)Endoplazmik Retikulum 6)Golgi Aygıtı 7)Sitoiskelet 8)Granülsüz (Düz)Endoplazmik Retikulum 9)Mitokondriler 10)Koful 11)Sitoplazma 12)Lizozom 13)Sentriyoller




Şimdi buradan yola çıkarak içeriklerinin ne olduğundan daha çok çekirdek materyalinin işlevi ve bölünme esnasında eşit kromatin ayrılmalarının nasıl olduğunu kısacası mitoz ve mayoz bölünmenin ne kadar komplex bir yapıda gerçekleştiğini anlatmaktır;ilk olarak çekirdek materyalinden önce isterseniz;hücre zarının nasıl bir yapıya sahip olduğunu kısaca açıklayalım;

HÜCRE ZARI

Hücre zarını ayırarak doğrudan analizlerden önce hücre zarının moleküler yapısı hakkındaki kuramlar, dolaylı kanıtlara dayanır. Yağda eriyen maddeler hücre zarından kolayca geçebildiği için, Overton (1902), hücre zarının ince bir lipit tabakasından yapıldığını ileri sürmüştür. Gorter ve Grendel (1902), hücre zarının iki lipit molekülü kalınlığında bir tabaka (bilayer) olduğunu ileri sürmüşlerdir. Geçirgenlik, yüzey gerilimi elektrik ve kimyasal özelliklerini göz önünde bulundurarak, Danielli ve Davson 1935'de hücre zarının Simetrik Zar Modelini teklif etmişlerdir. Bu modele göre, zarın yapısında tek tabakalı iki protein yaprağı arasında lipit molekülleri vardır. Lipt moleküllerinin polar uçları (hidrofilik kısımları) dışa doğrudur ve protein tabakalarıyla örtülüdür. Moleküler yapıyla ilgili ikinci model, Robertson (1959) tarafından teklif edilen Asimetrik Zar Modelidir. Asimetrik zar modelinde, ortada iki molekül kalınlığında lipit tabakası, iki tarafında da tek molekül kalınlığında protein tabakası vardır. İki model de birbirine benzemekle, arasındaki fark; birinci simetrik modelde ortadaki lipit molekül sırasının veya tabakasının kalınlığı belli değildir. Yani, iki veya daha fazla lipit molekül sırasının bulunup bulunmadığını gösteren hiçbir kanıt yoktur. Oysa, asimetrik modelde ortadaki lipit moleküllerinin sayısı sadece ikidir. İki model arasında ikinci önemli fark, lipit tabakasının iki yanındaki protein tabakalarının simetrik modele simetrik, asimetrik modele ise, kendisine eklenen yeni elementlerden dolayı sitoplazma tarafındaki protein tabakasının dıştaki protein tabakasından belli kimyasal farklar göstermesi, yani asimetrik oluşudur. Daha sonraları ortaya çıkan teori ise, Danielli-Davson'un modelidir. Danielli-Davson'a göre, lipit moleküllerinin polar, hidrofilik uçlarının koyu bölgeleri şekillendirdiği, polar olmayan, hidrofobik yağ asidi zincirlerinin açık renk bölgeleri şekillendirdiği düşünülmektedir. Bu modellerde hücre zarı, fosfolipit elementlerin kimyasal özelliğinden dolayı iki tabakalı görülür. Bu üç tabakalı yapı, plazma zarı dışında hücrenin sitoplazmada bulunan tüm zarlı yapılarında da görülmektedir. Danielli-Davson ve Robertson modelleri, hücre zarının elektriksel ve pasif geçirgenlik özelliklerini açıklamak yeterlidir. Bununla beraber, zardaki protein elemanlarının aktif taşınmayı nasıl gerçekleştirdiğini anlamak bu modelle zordur. Danielli ve Davson modelinin, hücre zarının işleyişini tam olarak ortaya koyamamasından dolayı, yeni hücre zarı modelleri geliştirilmiştir. 1972 yılında Singer ve Nicolson tarafından hücre zarının tüm özelliklerin açıklayan bir model ileri sürülmüştür. Böylece, Mozaik Zar Modeli ya da Akışkan-Mozaik Zar Modeli1966 yılında Singer ve Lenard tarafından ortaya atılmasına rağmen, 1972'de yayınlanmıştır. Bu modelde fosfolipit tabakaları daha önceki modellerdekine benzer şekilde hidrofilik başları zarın yüzeyine doğru, hidrofobik kuyrukları ise, içe doğru sıralanır. Asıl farklılık proteinlerin dizilişinde görürlür. Bu modelde proteinler zarın hem iç, hem dış yüzeyinde mozaik şekilde dağılırlar ve devamlı bir tabaka meydana getirmezler. Hücre zarında bulunan zar proteinleri; bu modelde yağ tabakasının her iki yüzünde olan Ekstrinsik Proteinler, yağ tabakasının içine gömülmüş olanlar ise; İntrinsik Proteinler olarak kabul edilmiştir. Bir lipit denizinde yüzen, protein ve glikoproteinlerden yapılmış, almaç denilen özel bölgelerle dışarıya açılan bir model olarak Mozaik Zar Modeli günümüzde de geçerliliğini korumaktadır.




Hücre Zarının Görevleri

Hücre zarı, oldukça karmaşık ve devingen yapısıyla, hücre canlılığının çok önemli bir bileşenidir. Hücre canlılığının ve özgün hücre işlevlerinin sürekliliğini mümkün kılan çok önemli bazı fonksiyonları yerine getirir ki, bunları kabaca şöyle sıralamak mümkündür:

- Hücre içi ortamın özgün bileşimini hücre dışı ortamdan ayırmak,
- Hücre içi ile hücre dışı ortamlar arasında seçici bir şekilde madde alışverişini sağlayarak hücrenin atıklarını hücre dışı ortama vermek,
- hücre dışından hücreye gerekli maddeleri almak ve hücre içi ortamın özgün yapısını korumaya yardımcı olmak,
- Komşu hücrelerle iletişimi ve madde alışverişini sağlamak,
- Hücreyi dış ortamdan ayırır.
- Hücreye şekil verir.
- Madde giriş-çıkşını düzenler.
- Canlı yapıdadır.
- Kalınlığı 12 nm'dir.
- Protein, yağ ve karbonhidratlardan oluşur.
- Aktif taşıma olayını düzenler.
- Hücrenin beslenmesine yardımcı olur.
- Komşu ve yabancı hücreyi bulur.
- Hücreyi alınacak hormonları tanır.
- Hücrenin yıpranan kısmını onarır.
- Metabolizma atıklarının dışarı atılmasını sağlayarak iç ortamı düzenler.
- Prokaryot hücreye sahip canlılarda zardaki solunum enzimleri sayesinde enerji üretimi sağlanır.

Plazma zarının sitoplazmaya bakan yüzünde zar elemanları bulundukları noktalara demirleyen sitoiskelet elemanları yer alır. Sitoiskeleti oluşturan elemanlar şunlardır:

- Mikrofilamenteler
- Makrofilamentler
- Mikrotübüller

Mikrofilamentler ve mikrotübüller reseptörlerin kontrolünde iş görürler. Mikrofilamentler kasılarak reseptörlerin hareketini idare ederler. Mikrotübüller ise, demirleme elemanlarıdır. Reseptörleri tutarlar veya serbest bırakırlar.

Burada da gördüğünüz gibi hücre zarının bile yapısında ki organelleri; ve basit bir yapıda olmadığını hem şekil itibariyle hemde zarın görevleri bakımından iyice kavramış olalım;hücre teorisinde bilinmesi gereken hususlar;bölünecek hücrenin mitoz safhasında,hepsinin eşit bir biçimde dağılmasıyla mümkündür.Dolayısıyla bölünmede rol oynayan etkenler sadece hücreye bağlı değildir.Bunları g1-S ve G2 aşamalarında görücez.Şimdi o zaman nucleus yani çekirdeğin yapısına bakalım;

ÇEKİRDEK:
Çekirdek hücrenin yönetim ve kalıtım merkezidir. Hücre metabolizmasının çekirdek yönetir. Yine canlıların özelliklerini taşıyan kromozom çekirdekte bulunur. Hücre bölünmesiyle bu özellikler hücreden hücreye aktarılır. Dolayısıyla çekirdek hücrenin yaşamını sürdürebilmesi için gerekli olan bir hücresel yapıdır. Genellikle yuvarlak veya oval bir yapıya sahip olan çekirdek ışık mikroskobuyla da görülebilir. Çekirdek ve sitoplazma arasında belli bir oran vardır.

1.Çekirdek Plazması ve Zarı:
Çekirdek plazması:Çekirdeğin içini dolduran sıvıdır. Yarı akışkan yapıda olan bu sıvının viskositesi sitoplazma sıvısından daha yüksektir. İçinde su, protein, DNA, RNA, mineral ve diğer maddelerden oluşur.
2-Çekirdek zarı:Çekirdek materyali çift zarla çevrilmiş olarak sitoplazmadan ayrılır. Çekirdek zarı E.R’un devamı şeklinde olup E.R’un zarı ile bağlantı halindedir. Çekirdeğin iki zarı arasında kanal bulunur. Bu zar yapı olarak hücre zarının yapısına benzer. Hücre zarından farklı olarak dış zar üzerinde ribozomlar bulunmaz ve halka şeklinde “annulus” denilen yapılardan oluşan geniş “porlar” görülür. Porlar çekirdek plazmasıyla sitoplazma arasında serbest geçişe ve madde alış verişine imkan sağlar. Çekirdekte sentezlenen RNA molekülleri porlardan sitoplazmaya geçer. Ayrıca sitoplazmada sentezlenen bazı proteinlerde bu porlardan çekirdek içine alınır.
3.Çekirdekçik:
Hücrede bir veya daha fazla sayıda bulunabilen çekirdekçik, ribozom ve protein sentezinde aktif rol oynar. Yapısında DNA, RNA ve bazik proteinler bulunur. Ribozomun yapısına katılan RNA’ların çoğu çekirdekçikte sentezlenir. Çekirdekçik hücrede RNA’ların en yoğun olduğu bölgedir. RNA’lar burada proteinlerle birleşerek ribozomun alt birimlerini oluşturur. Porlardan sitoplazmaya geçen alt birimler birleştiğinde işlevsel ribozomları oluştururlar. Çekirdekçiğin sayısı ve büyüklüğü hücrenin işlevine göre değişir. Kas hücreleri gibi protein sentezinin az olduğu hücrelerde çekirdekçik bulunmaz veya çok küçüktür. Buna karşılık salgı hücreleri gibi protein sentezinin hızlı olduğu hücrelerde çekirdekçik büyük veya çok sayıda bulunur. Çekirdekçik ışığı çok iyi kırdığından ışık mikroskobuyla görülebilir.
4.KALITIM MATERYALİ:
Kalıtım materyalinin yapısal sırası;
Nükleotit → Üçlü Şifre → Gen → DNA
Üçlü şifre üç nikleotitin birleşmesinden meydana gelir. Genler değişik sayıda nikleotitlerden meydana gelmiş protein sentezi yapmakla görevli DNA parçasıdır. Genler kromozomların lokus denilen yerlerinde bulunurlar. Bu yapılarla canlıların özellikleri nesilden nesile geçer. Yine hücrede her enzim bir genin kontrolünde çalışır. Genler bir araya gelerek DNA meydana getirir. DNA terimi tüm nükleotit dizisini ifade etmek için kullanıldığı gibi nükleotit dizisinin belli bir bölgesi içinde kullamılır. DNA çekirdekte proteinlerle birlikte bulunur. DNA protein kompleksi kromatin olarak atlandırılır. Kromatinler ise hücre bölünmesi esnasında kısalıp kalınlaşarak kromozomları oluşturur. Proteinler ,mRNA transkripsiyonu ve DNA replikasyonuna yardımcı olur ve DNA replikasyonuna yardımcı olur ve DNA’yı organize eden yapısal proteinler olarak görev yapılır.

ÇEKİRDEĞİN GÖREVLERİ:

1.Protein Sentezi:Protein sentezi transkripsiyon ve translasyon denilen iki aşamada gerçekleşir.
A: Transkripsiyon (Yazılım)DNA’daki protein şifresi mRNA şeklinde sitoplazmaya taşınır.DNA’dan mRNA sentezine transkripsiyon denir.Bu esnada DNA’nın tamamı değil sadece ilgili gendeki şifre kopyalanır.
B:Translasyon (Çeviri):Translasyon mRNA’la sitoplazmaya taşınan şifrenin ribozomlarda protein şeklinde kodlanmasıdır. Translasyon esnasında şifre okunur ve bu şifreye göre sitoplazmadaki aminoasitler enzimler yardımıyla birbirine bağlanarak protein molekülü oluşturur.Bu hücrede aynı anda çok çeşitli protein sentezlenebilir. Bir protein molekülünün sentezlenebilmesi için yaklaşık 10 saniye ile 2dakika yeterlidir. Bakterilerde protein sentezi daha hızlıdır. Bu nedenle antibiyotiklerin bir çoğu bakterilerdeki protein sentezine engelleyerek etkili olur.

Gördüğünüz gibi bölünme aşamasına geçmeden önce kalıtım materyalinin işlevsel yapısını ve görevlerini açıkladık;hücre bölünmesinde mutlaka etkin bir göreve sahip olacak olan bu hücrenin bölünme aşamasında S evresinde nasıl bir etkiye sahip olacağını birlikte göreceğiz;Şimdi isterseniz bölünmeye geçelim;

HÜCRE BÖLÜNMESİ

Hücreler ya canlıların büyüyüp gelişmesi, rejenerasyonu ve dokularının yenilenmesi ya da üreme faaliyetlerinin gerçekleştirilmesi amacıyla bölünür. Bölünmelere detaylarıyla geçmeden önce hücrelerin niçin bölündükleri konusundaki görüşlere yer verelim. Hücre, büyüklük bakımından belirli bir sınıra ulaştığı zaman, kuramsal olarak ikiye bölünmesi gereklidir. Çünkü hücre genel olarak bir küre şeklinde düşünülürse, büyümede hacim yüzey orantısı r3 / r2 ‘dir. Yani hacim yarıçapın küpüyle artarken, yüzeydeki büyüme yarıçapın karesine bağımlı kalır ve bir süre sonra hücrenin yüzeyi gerek besin alış verişini gerek artık maddelerin atılımını ve gerekse gaz alış verişini bütün hücreye sağlayamayacak duruma gelir ve hücre, yüzeyini artırmak amacıyla bölünmeye başlar. Ayrıca büyüyen hücrede sitoplazma çekirdek oranı arttığından ve çekirdeğin etki alanı sınırlı olduğundan bu durum hücreyi ölüme sürükleyebilir, dolayısıyla hücreyi bölünmeye zorlar. (Bu fikri 1908 yılında ilk defa HERTWIG ortaya atmıştır.) hücrenin içine yapay olarak iki çekirdek yerleştirildiğinde ya da çekirdek içindeki kromozom sayısı iki katına çıkarıldığında, hücrenin hacmi normal büyüklüğünün iki misli olabilir. Bu, çekirdeğin sınırlı bir etkiye sahip olduğunu kanıtlar. Uygun x-ışınına tutulan hücrelerde kalıtsal materyal çoğalması olur; fakat bölünme meydana gelmez ve sonuçta hücre büyümesiyle birlikte hızlı hücre çoğalması da görülür (kanserleşmede olduğu gibi). Bölünecek büyüklüğe ulaşan amipin (normal olarak iki günde bir bölünür) protoplazmasından bir miktar kesersek (100 gün süreyle) bölünme durur ve tekrar büyümeye başlar. Bu uygulama sonsuz olarak sürdürülürse, amip, bölünmeden hayatta kalabilir.
Bölünmeye başlayan bağ doku hücrelerinin çapı yaklaşık % 12 kadar artar. Buna karşın büyüklüğü sınırlandırılmış hücrelerde büyüme durur.
Bir hücreli canlılarda mitoz aynı zamanda üremeyi sağlar. Her canlıda ve aynı bireyin farklı dokularındaki hücrelerin mitozla bölünme hızı tamamen farklıdır. Örmeğin bağırsak mukozasındaki, epidermisteki, kan hücrelerini üreten dokulardaki hücrelerin sürekli bölünmesine karşılık, diğer dokuların hücreleri belirli zamanlarda, sinir ve retina hücreleri ise 20-25 yaşın üstünde (insanda çoğunluk ana karnında 4. aydan itibaren sonra) hiç bölünmez.
Mitoz bölünmenin amacı ana hücredeki kalıtım materyalinin eşit şekilde yavru hücrelere verilmesidir. Bir hücrelilerdeki amitoz bölünmede, hem iğ iplikleri işe karışmaz hem de kalıtım materyali yavrulara büyük bir olasılıkla eşit verilmez. Mitoz bölünme sürekli bir olay olmasına karşılık, izlemede ve anlamada kolaylık olsun diye evrelere ayrılarak incelenir. Dinlenme sırasında, kromozomlar boyanmaz. DNA miktarı 2n’dir (G1-Evresi). Daha sonra DNA kendini eşler. DNA miktarı 4n’dir. İnce kromatid iplikler şeklinde boyanırlar (S-Evresi). Üçüncü evre koyu boyanan kromozomlara sahip, 4n’li evredir (G2-Evresi). Son evre ise mitoz bölünmeni gerçekleştiği ve kromozom sayısının 2n’e indiği evredir (M-Evresi). Hücredeki tüm yapıların birleşerek, daha sonra iki yavru hücreye verilmesini sağlayan bu döngüye hücre döngüsü denir.
Bitki ve hayvanlarda hücre döngüsünün tamamlanması yaklaşık 20 saat kadar sürer. Bu sürenin yaklaşık bir saati mitoz bölünmeye ayrılmıştır. Geri kalan süre interfazdaki büyüme için kullanılır. en uygun beslenme ve sıcaklık koşullarında dahi, herhangi bir hücre çeşidinin bölünme süresi sabittir. Uygun olmayan koşularda bu süre uzayabilir. Fakat her hücrenin optimumdan daha hızlı büyümesini hem de optimumdan daha hızlı döngüsünü sağlamak olanaksızdır. bundan şu sonuca varabiliriz; her hücrenin döngü süresi kusursuz bir zamanlamayla gelişecek şekilde programlanmıştır. Bu program iki aşamada yürütülür. İlkinde kromozomlardaki kalıtsal materyal iki katına çıkarılır, ikincisinde ise hücrenin diğer organelleri çoğaltılır.
Döllenmiş yumurtalarda bölünme, alışılmışın tersine bir saatte ya da daha az bir süre içerisinde tamamlanır. Çünkü yumurta hücresine, yumurtanın olgunlaşması sırasında her çeşit molekülden bol miktarda verilmiştir. Böylece yumurta hücresi hızla bölünerek gittikçe daha küçük hücreleri yapar. Bunlardaki hücre döngüsünde büyüme evresi yoktur, yalnız bölünme için hazırlık yapılır. Bu nedenle yaklaşık bir saatte bir bölünebilir.

Eşeyli çoğalan organizmaların eşey hücrelerinin dışındaki tüm somatik (vücut) hücreleri mitozla bölünerek oluşur.Mitotik bölünme tam bir organizmayı oluşturmak ve yaşlanan,hasar gören ya da ölen hücrelerin yerini almak amacıyla bölünür.Mitotik hücre döngüsünün tek hedefi bir öncül hücreden bir bölünmeyle genetik benzerliği olan iki hücreyi oluşturmaktır.Döngünün süresi organizma türüne göre değişir,örneğin bakteriler 20 dakika,maya hücresi 1,5-2 saat ,memeli hücresi ise 24 saatte bölünür.Döngü iki aşamada gerçekleşir;1.bölünme için döngüyü başlatmaya karar verme,hazırlanma ve dublikasyon (interfaz),2.Hücre bölünmesi (mitotik ve sitoplazmik bölünme).Hücre döngüsünde bu olayların gerçekleşmesi aşamaların kararlaştırılması ve kontrolüne bağlıdır.Döngünün aşamaları büyüme için hazırlık (G1) (DNA�da hasar varsa onarımı yapılır),DNA sentezinin başlaması (S), kromozomal yoğunlaşma (G2) ve sonra da mitotik bölünmeyi (M) kapsar.İnterfaz sonrası mitotik bölünme,çekirdek bölünmesi ve ardından sitoplazma bölünmesi olaylarını içerir.Bu aşamaların kapıları bazı moleküler zamanlama ve kontrol olaylarının oluşumuna göre açılır ya da kapanır.


Hücre döngüsünde interfaz G1 (Gap=aralık),S (DNA sentez) ve G2 evrelerini kapsar.Metabolik olarak aktif evrelerdir.
Hücre bölünmesi:a-Mitotik bölünme; Profaz,Metafaz,Anafaz,Telofaz ve b.sitoplazmik bölünme (sitokinezis )evrelerinden oluşur.Döngü G1,G2 ve M kontrol noktalarında denetlenir.

G1 kontrol



Döngü kontrol

Hücre döngüsünün süresini asıl olarak G1 (12 saat) ve biraz da G2 evresi (3-4 saat) belirler.İki bölünme arasındaki süre hücrenin hangi amaç için,ne zaman ve ne kadar hızla bölünmesi gerektiğiyle bağlantılıdır. Örneğin,zigottan sonraki embriyoyu oluşturacak ilk hücreler G1de beklemeksizin DNA sentezi ve ardından mitotik bölünme ve tekrar DNA sentezi ve tekrar bölünme şeklinde hızlı bir hücre döngü sürecine girer.Bölünmenin yapılmayacağı ileriki dönemlerde hücreler G1 içinde,Go olarak bilinen bir bekleme dönemine (restrictiyon point) girer.Örneğin,yeterli sayıda ve farklılaşmasını tamamlamış kas,sinir ya da karaciğer hücreleri Goda bekler.Bunlardan karaciğer hücresi uyarıyı aldığında bölünmeyi başlatır ve çok uzun bir süre sonunda da olsa bölünmeyi tamamlar.Kas ve sinir hücreleri ise hep Goda kalır.Kanser hücreleri bu evreye hemen hemen hiç takılmaz.

G1 sonrası ökaryotlarda yaklaşık 8-9 saatlik bir sürede (S evresinde) DNA sentezi yapılır,sentriol çifti dublike olur.Bu sürenin bitiminde G2 başlar.G2 kontrol noktası,sentezi tamamlanmamış ya da hasarlı DNAya çok duyarlıdır.DNA bölgelerinde sentezi yapılamamış ya da hatalı sentez varsa onarılır ve mitoz bölünme için hazırlık yapılır.

HÜCRE DÖNGÜSÜNÜ DÜZENLEYEN ANAHTAR MOLEKÜLLER (Cyclinler ve cyclinlere bağlı protein kinazlar)

Cyclinler:Hücre döngüsünün farklı evrelerinde (G1,S,G2 ve M cyclinleri şeklinde) oluşturulan ve parçalanan cyclinler,döngünün anahtar moleküllerindendir.Cycline bağlı protein kinazlar (Cdk): Bir cyclin molekülüne bağlandığında aktive olarak hedef proteinleri fosforile edip onları aktive ya da inaktive eden döngü proteinleridir.Döngünün farklı evrelerinde farklı cyclin/Cdk kompleksleri oluşturulur,aktive edilir ve parçalanır. Örneğin, Cdk 2 olarak bilinen kinaz,G1 cyclinlerine bağlanır.Bir büyüme sinyali (mitojenik sinyal) alındığında cyclinD sentezlenir ve protein kinaz ile kompleks oluşturur.cyclin D ve E,G1den S2e geçişte gereklidir. Cyclin A,G1�den S�e geçişte ve S�in ilerlemesinde ayrıca A2den M evresine geçişte farklı protein kinazlarla kompleks oluşturarak rol oynar.G2den Mitoza geçişte asıl MPF gereklidir. MPF(mitozu uyaran faktör), Cdk1 tipi cyclin B �ya bağlandığında oluşur.
Bu da nüklear lamina proteinlerini,histon 1 (H1) ve diğer bazı

Görüldüğü gibi bölünmede rol oynayan bütün etkenler çekirdeğin içinde gerçekleşiyor;hatalı yada hatasız tüm genetik şifre kopyalanarak 2 katına çıkarılıyor.Yani replikasyonun S aşamasından sonra g2 modülünde artık her şey hazırlanmış olur ve mitoz safhası gerçekleştirilir.İşte mitozdan önce mutlaka bu safhalar gerçekleştirilmesi gerekiyor.
proteinleri fosforile ederek mitoz bölünmeyi uyarır (örneğin,hücre iskeletini oluşturan mikrotubullerin ve mikroflamentlerin oluşması sağlanır.Bunlardan aurora kinazlar pekçok yönüyle etkili olduğu bilinen mitotik geçiş yönlendirici protein ailesidir).Ayrıca hücre döngüsü diğer hücreler tarafından gönderilen büyüme faktörleriyle (BF) de düzenlenebilir.
Bölünmeyen hücreler ve farklılaşma ya da hasar nedeniyle bölünme yeteneğini kaybetmiş hücreler G0 evresindedir.Döngüye giriş,ilerleme ve döngüden çıkış sırasıyla G1/S, G2/M ve mitoz çıkış noktalarında denetlenir.Denetleme bazı düzenleyici moleküllerin sentezi,fosforilasyonları, defosforilasyonları ve parçalanmalarıyla sağlanır.Bu moleküllerden bazıları ,büyüme faktörleri (EGF,PDGF gibi),cyclinler (cyclin A,B,C,D..) ve bunlara bağlı kinazlar ile döngü inhibitörleri (Rb,p53,TBF-β gibi)dir.Buna göre mitojenik bir sinyal ( büyüme faktörü) reseptörüne bağlanır ve uyarı hücre içine alınırsa,erken yanıt olarak kinazlar fosforilasyon ya da başka bir değişiklikle aktivite kazanır.Döngünün negatif düzenleyicilerinden biri,Rb proteini, fosforlanarak inaktifleşir.Bu değişiklik, Rb proteinine bağlı olan E2F transkripsiyon faktörünü serbest bıraktırır.Bu transkripsiyon faktörü, çekirdekte hedef genin kontrol bölgesine bağlanarak döngüyle ilgili bir geç yanıt geninin transkripsiyonuna neden olur.Bu genin ürünü,bir başka anahtar protein genini ya da ürününü etkileyerek döngüyü yönlendirir.Döngü, DNA kırılmalarına çok duyarlıdır.Eğer DNA hasarı ya da hücresel bir stres varsa döngü G1�de,p53 proteinleri aracılığıyla durdurulur.DNA onarımı gerçekleşir ya da stres koşullarında gerekli değerlendirmeler yapılır.Sonuç olumlu ise döngü tamamlanır.Hasar fazla ve hücre işlevini yerine getiremeyecek durumda ise ölüm programı (apoptozis) başlatılır.

MİTOZ BÖLÜNME

Bölünme süreci, diğer evrelere göre kısadır (yaklaşık 24 saat süren döngünün bir saat kadarında bölünme olayları gerçekleşir).Mitoz tanımının kullanımı biraz karmaşıktır.Genellikle mitoz, hem çekirdek hem de sitoplazmik bölünmeyi de kapsayan tam bir hücre bölünme süreci olarak bilinse de,daha dar anlamda yalnızca profaz=P,metafaz=M,anafaz=A ve telofaz=T evrelerini kapsayan bir çekirdek bölünme süreci olarak da tanımlanabilmektedir.Ama sonuçta her iki tanımlamada mitotik hücre döngüsünün tamamlanması ve hücrenin bölünmesiyle benzer genotipli iki kardeş hücre oluşmaktadır (Öncül hücrenin kromozom sayıları ve gen içeriği değişmeden iki kardeş hücrede de korunmaktadır).Anafazda Cdk�ların parçalanmasıyla hücrenin bölünmesine ve gerekliyse yeni bir döngünün başlaması için G1�e evresine geçişe olanak sağlanır.



Şimdi burada dikkat edilmesi gereken nokta;aslında telofaz safhasında gerçekleşiyor.Telofaz safhasına geçmeden önce;Mitozda gerçekleşen olayları kısac açıklamakta fayda var diye düşünüyorum,cunku mitozda gerçekleşen olayın profazda cekirdek kaybetmesi ve telofazda cekirdek oluşturması önemli bir safhayı teşkil etmektedir.

Profaz: Mitoz bölünmenin ilk evresinde kromatin fibrillerinin daha fazla kısalıp kalınlaşması sağlanır.Çekirdekçik ortadan kalkmaya başlar,mikrotubul polimerizasyonuyla mitotik iğcikler oluşur.
Prometafaz: Çekirdek zarı parçalanır.Kinetokor mikrotubulleri herbir kromozoma sentromerinin her iki tarafındaki kinetokorlardan tutunur.
Metafaz: Sentriol çiftleri hücrenin zıt kutuplarına ulaşır.Kromozomlar mitotik iğcikler tarafından metafaz düzlemine doğru çekilirler.
Anafaz: Kohesin ve cyclinlerin parçalanmasıyla herbir kromozomun kardeş kromatitleri kinetokor mikrotubullerince zıt kutuplara doğru çekilir (Kinetokor mikrotubulleri kısalır).Böylece herbir kromozom takımı birbirinden ayrılıp,kutuplara doğru çekilir.
Telofaz : Profazın tüm olayları tersine döner.Çekirdek zarı yeniden birleşir,çekirdek oluşur. DNA lar kromotin şeklinde gevşeyerek yeniden şekillenir.Çekirdekçik ortaya çıkar..
Sitoplazma bölünmesi : Mikroflamentlerin oluşturduğu kasılma halkasıyla, sitoplazma boğumlanır ve ikiye bölünür.

Burada görüldüğü gibi telofaz safhasında çekirdeğin iki adet olması,eşlenen kromatinlerin cevresinde belirmektedir.Dolayısıyla bir hücrede iki çekirdeğin olamıyacağı bilindiğine göre,bu safhada direk olarak sitokinez bölünmesi görülür,burada ökaryotlarda bogumlanma ile sitokinez olurken,bitkilerde orta lamel teşekkülü ile bölünme gerçekleşmektedir.Dolayısıyla profazda kaybedilen cekirdek tekrar telofaz safhasında çift olarak oluşur ve aynı materyali taşıyan iki hücreyi bölünme ile oluşturmuş olmaktayız.

Şimdi geçelim mayoz bölünmeye;

MAYOZ BÖLÜNME
Bütün döllerde kromozom sayısının değişmez kalabilmesi için (sperm ve yumurtanın birleşmesinden kromozom sayısı iki katına çıkacağından dolayı) farklı bir hücre bölünmesi gelişmiştir. Mayoz bölünme ismini alan bu tip bölünmede, kromozom sayısı yarıya indirgenir. Mayoz bölünmenin sonunda meydana gelen gametler diğer vücut hücrelerinin aksine n sayıda kromozom taşır (bazı bitkilerde ve bir hücrelilerde bireyin kendisi yaşantısı boyunca haploid kromozomlu olduğundan mayoz bölünmeye gerek kalmaz). Normal olarak soma hücrelerinde 2n kromozomlardan homolog olanlar, boyuna, sinaps dediğimiz aralıklarla birbirinin yakınında uzanırlar. Bu homolog kromozomların her biri ayrı bir kutba giderek, yalnız bir tanesinin bir gamete verilmesi sağlanır. Homolog kromozomlar aynı büyüklüğe ve şekle, keza benzer kalıtsal faktörlere sahiptir. Gerek yumurta gerekse sperm oluşumu son iki hücre bölünmesine kadar aynı kurallara göre yürütülür. Daha sonra spermatogenezis (sperm oluşumu) ve oogenesiz (yumurta oluşumu) farklı şekilde meydana gelir.
Mayozda da mitoz gibi profaz, metafaz, anafaz ve telofaz diye dört evre vardır. Bu evreler arada interfaz olmaksızın peş peşe iki kez gerçekleşir ve sonuçta dört yavru hücre meydana gelir. Mayoz bölünme ile mitoz bölünme arasındaki en büyük farka profazda rastlanır.

Haploid tanımı,bir organizmanın genetik bilgisinin tam bir takımını içeren bir genomu ifade eder (İnsanda anne ve babadan gelen her biri n=23 er kromozomlu genetik yapı, haploid genomdur).Diploid tanımı ise anne ve babadan gelen bu iki haploid genomun döllenerek zigotta birleşmesiyle oluşan ve daha sonra mitoz bölünmelerle tüm hücrelerde sürdürülen 2n=46 kromozomlu genetik yapıyı ifade eder.Mayoz bölünme,diploid genomdan haploid genomlu eşey hücreleri (spermium ve yumurtayı) oluşturan bir indirgenme bölünme süreci olarak tanımlanabilir.Mayoz sırasında üç farklı önemli genetik olay gerçekleşir;1.kromozom sayısında diploidlikten haploidliğe giden(yarı yarıya) azalma,2.eşey hücrelerine (gametlere) anne ve babadan gelen kromozomların bağımsız düzenlenerek geçmeleri, 3. anne ve babadan gelen eş kromozamlar arasındaki rekombinasyonla genetik alışverişin gerçekleşmesi ve yeni kromozom bileşimlerinin oluşması.

Mayoz bölünme, yalnızca eşey organlarında (testis ve ovaryum=yumurtalıkta) görülen bir bölünme tipi olup bir DNA replikasyonunu izleyen iki bölünmeden oluşan bir süreçtir.Erkeklerde spermatogenezis,kadınlarda oogenezis olarak da isimlendirilir. DNA sentezinden sonra birinci mayoz bölünmeyle 23 kromozomlu ikincil gametosit denilen iki tane hücre (iki tane sekonder oosit ya da iki tane sekonder spermatosit),ikinci mayoz bölünmesinde ise bu ikincil gametositler tıpkı mitoz bölünmede olduğu gibi, her bir kromozomu oluşturan iki kardeş kromatit sentromerlerinden koparak ayrılır ve iki ayrı hücrede 23�er kromatit (ya da alışılmış adıyla n=23 kromozom) şeklinde yer alarak eşey hücrelerini oluşturur.I.Mayoz :,I.interfaz,I.profaz,I.metafaz,I.anafaz ve I.telofaz şeklinde evrelendirilebilir.I.Mayozun profazı da birkaç alt evreden oluşur:leptoten evresi (leptonema),zigoten evresi (zigonema),pakiten evresi (pakinema),diploten evresi (diplonema) ve diakinezis.

I.Mayoz bölünme:

I.Profaz: En uzun ve karmaşık evresidir.Kromozomlar yoğunlaşır,kısalır (leptoten).Eş kromozomlar yan yana gelir, eşleşir ve sinapsis oluşturur (zigoten).Kardeş olmayan kromatitler arasında krossing over ile rekombinasyon gerçekleşir (pakiten) ve kiazmata oluşur (diploten).
I.Metafaz: En kısa evresidir.Tetrat (eşleşmiş ve 4 kromatidten oluşan ) yapılar metafaz düzleminde dizilirler.Dizilimler rastgeledir.(Önemi ?n=kromozom sayısı olursa bağımsız düzenlenme ile oluşacak gamet tipi sayısı 2n formülüyle belirlenir.İnsanda gamet tipi -kombinasyon olasılığı 223 = yaklaşık 8.4 milyon dolayındadır.Döllenmeye katılan diğer eşey hücresinin olduğunu da düşünüp (böylece yaklaşık 70 trilyon olur), ayrıca herbir tetratta bir kros over olduğunu kabul edersek neredeyse gamet tipi olasılığının alışılmış sayısal değerlerle belirtilemeyecek kadar fazla olduğunu görürüz)
I.Anafaz: Eş kromozomların her biri kutuplara çekilir (Ancak kardeş kromatidler sentromerlerinden bağlıdır).
I.Telofaz: Herbir kutupta haploid sayıda (n=23) kromozom bulunur.Ancak çekirdekler tam olarak yeniden şekillenmez.Sitoplazma bölünmesiyle haploid kromozomlu iki kardeş hücre (sekonder gametosit) oluşur.

II.Mayoz bölünme, mitoz bölünmeye benzer.Ancak iki bölünme arasındaki (interfaz) evresinde artık DNA sentezi yoktur.



II.Profaz:Sentriol çiftleri kutuplara yönelir.Mikrotubuller kromozomları, sentromerlerinden kinetokor bölgelerine tutunarak bölünmeye hazırlar.II:Metafazda 23 kromozom metafaz düzleminde dizilir.Kadınlarda I.mayozu tamamlanmış olan hücreler bu aşamada bekler.Eğer spermium ile döllenme olursa II.metafaz ve sonraki aşamalar tamamlanır.II.anafazda herbir kromozomu oluşturan iki kardeş kromatit sentromerinden boyuna bölünmeyle ayrı yönlere çekilir.II.Telofazda yine II.profazın olayları tersine döner.Herbir gametositte 23 kromatitten oluşan -haploid genomlu- çekirdek şekillenir.Sitoplazmanın da ikiye bölünmesiyle genomları farklı toplam 4 gamet oluşur.
Sonuç olarak mayoz bölünme eşeyli üremenin önemli bir aşamasını oluşturur.İnsanlarda rastgele evlenmeyi de hesaba katarak özetlersek cinsel üremeyle genetik çeşitlenme olasılığının, I.profazdaki kros over ve I.metafazdaki kromozomların bağımsız düzenlenmesine bağlı olduğunu söyleyebiliriz.

GAMETOGENEZİS
Eşey hücrelerinin (spermium ve yumurta) gonatlarda (testis ve yumurtalıkta) mayoz bölünme geçirerek ve olgunlaşarak oluşumu gametogenezis olarak tanımlanabilir.Erkekte spermotogenezis,kadında oogenezis olarak isimlendirilir.




Spermatogenezis ergenlik döneminde başlarken, oogenezisin başlangıcı birkaç haftalık embryoda primordial germ hücrelerinin oluşumu şeklindedir.Primordial germ hücrelerinden mitozla çoğalan oogoniumlar ortaya çıkar.Oogoniumların farklılaşmasıyla primer oositler gelişir.Primer oositler I.mayozun profazında ergenlik dönemine kadar bekler.Hormonal uyarımlarla her ay bir yumurtalıkta olmak üzere bölünme II.metafaza kadar,eğer döllenme olursa mayozun geri kalan evreleri tamamlanır.Oogenezis sonunda oogoniumların başlangıçtaki tüm RNA,protein ve organel içerikleri haploid kromozomlu bir tek yumurta hücresinde alıkonulurken mayozun I.ve II.bölünmeleriyle 2 ya da 3 kutup hücresinde yalnızca kromozomlar uzaklaştırılmış olur.
Erkeklerde ergenlik döneminde testiste primordial germ hücrelerinden mitozla spermatogoniumların oluşumuyla başlayan spermatogenezis,spermatogoniumlardan primer spermatositlerin oluşumu bunların I.mayozla ikiye bölünerek sekonder spermatositleri ve II.mayoz bölünmeyle haploid kromozom sayılı 4 spermatitin oluşmasıyla sonlanır.Spermatitler farklılaşarak (spermiogenezis) olgun spermiumlara(spermatozoon) dönüşürler.Spermatogeneziste farklılaşma bölünme sonunda oogeneziste ise mayoz bölünmenin erken dönemlerinde başlar.Eşey hücrelerin genomları köken aldıkları öncül hücrelerden farklıdır.Gametogenezis sırasında anne ve babadan gelen alellere özgü genomik imprinting belirlemeleri yapılmakta,spermiumla yumurtanın döllenmesinden sonraki embryo gelişimi boyunca bu imprintler (vurgular,baskılar) DNA metilasyonuyla sürdürülmektedir .

Kaynaklar;
Alberts,B.,Bray,D., Lewis,J.,Raf,M., Robert,K.,Watson,JD.,Garland
Molecular Biology of the Cell,3rd.ed.Publishing,New York and London,1994

Baserga,R.,Cell Growth and division,a practical approach,Irl Press,oxford university press,1989

Baraitse,M,A colour atlas of clinical genetics,Wolfe,London,1999

Crane,R,Gadea,B et al.,Aurura A,Meiosis and Mitosis,Biology of the Cell,96,3,215-229,2004

Davidson,E.H.,Genomic Regulatory Systems,Devolepment and Evolution,Academic Press,New York,2001

Deleval,K and Feil,R,Epigenetic regulation of mammalian genomic imprinting,Current Opinion in Genetics and Development,14,2,188-195,2004
Gehring,WJ Master Control Genes in Development and Evolution:The Homebox Story, Yale University Press,New Haven and London,1998

Gerhart,.J.,Cells,embryos and devolution :toward a cellular and development,Blackwell Science,Oxford,1997

Griffiths,Antony J.F.;Gelbart,William M.;Miler,Jeffrey H.,Lewontin,Richard C.
An Introduction to Genetic Analysis New York;W H Freeman & Co;c2000
Handel,MA,Monitoring meiosis in gametogenesis,Theriogenology,49,2,423-430,1998

Hoffee PA,Medical Molecular Genetics ,Fence Creek Publishing,Madison Connecticut,1998

Kleckner,N,Meiosis:how could it work ?,Proc Natl Acad Sci USA,93,8167-8174,1996

Klug,W.,Genetik Kavramlar,Palme,Ankara 2002
Klug,WS.;Cummings MC,Third Ed.,Essentials of Genetics, Prentice-Hall Int.,London,1999
Lee,B and Amon,A,How to create a specialized cell cycle ?,Current Opinion in Cell Biology,
14,1(1),124,2002

Lodish,H.,Berk,A.,Zipursky,SL.,Matsudaira,P., Baltimore,D.,Darnel,JE.,WH
Molecular Cell Biology.4th.ed.Freeman and Co.,New York,1999

McKee,B,D,Homologous pairing and chromosome dynamics in meiosis and mitosis,Biochim Biophys Acta,1677,1(3),165-180,2004

Passarg,E,Colour atlas of genetics,G.Thieme,Stuttgart,1995

Strachan,T.,Human molecular genetics2,Wiley-Liss,New York,2000

Uhlmann,F,Chromosome cohesion and segregation in mitosis and meiosis,Current Opinion in Cell Biology,13,6,754-761,2001