12. Sınıf Mitoz ve Mayoz — Konu Anlatımı

Mikroskopta 200 Hücre

Biyoloji laboratuvarında soğan kök ucundan ezme preparat hazırlanıyor. Kök ucu seçilir, çünkü bitkinin en hızlı bölünen yeri orasıdır. Öğrenci mikroskobun tek bir görüş alanında 200 hücre sayıp şu tabloyu çıkarıyor:

Hücreler rastgele anlarda dondurulduğu için bir evrede yakalanan hücre oranı, o evrenin süresiyle orantılıdır. Döngünün tamamı 20 saat sürüyorsa interfaz $20 \times 0{,}90 = 18$ saat, metafaz ise $20 \times 0{,}02 = 0{,}4$ saat, yani yaklaşık 24 dakikadır. Tek bir sayımdan saat hesabı çıktı.

Peki hücre, zamanının onda dokuzunu "bölünmeden" geçiriyorsa o sürede ne yapıyor?

İnterfaz Boş Zaman Değil

İnterfaz üç alt evreden oluşur:

1. G1: Hücre büyür, protein ve organel üretir. Bölünüp bölünmeyeceğine burada karar verilir.
2. S: DNA eşlenir. $2n = 8$ olan bir hücrede kromozom sayısı yine 8 kalır ama her kromozom artık iki kardeş kromatitlidir: 16 kromatit. DNA miktarı 2C'den 4C'ye çıkar.
3. G2: Bölünme için gereken proteinler ve enerji hazırlanır.

Döngüde üç kontrol noktası vardır: G1 sonunda "ortam ve büyüklük uygun mu?", G2 sonunda "DNA eksiksiz ve hatasız eşlendi mi?", metafazda "her kromozom iğ ipliğine bağlandı mı?". Bu denetim bozulursa hücre durması gereken yerde durmaz ve denetimsiz çoğalır. Kanserin hücre düzeyindeki tanımı budur. Yetişkin sinir hücreleri ise G1'den çıkıp döngüye hiç dönmeyen bir bekleme hâline geçer; bu yüzden hasarları kolay onarılmaz.

Kemoterapinin yan etkileri de bu tablodan okunur. İlaçların çoğu DNA eşlenmesini ya da iğ ipliklerini hedef alır; yani yalnız bölünmekte olan hücreyi vurur. Kanser hücresi durmadan bölündüğü için ilk hedeftir. Ama vücutta hızlı bölünen sağlıklı hücreler de vardır: saç kökleri, bağırsak iç yüzeyi ve kemik iliği. Tedavi sırasında saç dökülmesi, bulantı ve kan değerlerinin düşmesi bu üç dokunun etkilenmesinden kaynaklanır. Tedavinin 2-3 haftalık kürler hâlinde verilmesi de sağlıklı dokuya toparlanma süresi tanımak içindir.

Mitoz Adım Adım

1. Profaz: Kromatin kısalıp kalınlaşır, kromozomlar görünür hâle gelir. Çekirdek zarı ve çekirdekçik kaybolur, iğ iplikleri oluşmaya başlar.
2. Metafaz: Kromozomlar hücrenin ortasında tek sıra hâlinde dizilir. En belirgin oldukları an budur; kromozom haritası (karyotip) bu evredeki hücrelerden çıkarılır.
3. Anafaz: Kardeş kromatitler birbirinden ayrılıp zıt kutuplara çekilir. Bu andan itibaren her kromatit ayrı bir kromozom sayılır.
4. Telofaz: Kutuplarda iki yeni çekirdek zarı oluşur, kromozomlar yeniden açılır.

Ardından sitoplazma bölünür (sitokinez). Hayvan hücresinde zar ortadan içeri doğru boğumlanır. Bitki hücresinde ise sert çeper boğumlanmaya izin vermez; ortada içten dışa doğru bir ara lamel (hücre plağı) kurulur. Sonuç: $2n \rightarrow 2n$, kalıtsal olarak özdeş iki hücre. Büyüme, yara onarımı ve derinin yenilenmesi bu bölünmeyle yürür. Kemik iliğindeki kök hücreler de mitozla hem kendini yeniler hem de farklı kan hücrelerine dönüşecek hücreleri üretir.

Mayoz: İki Bölünme, Dört Hücre

Mayoz yalnız üreme ana hücrelerinde görülür. Tek bir S evresinin ardından hücre iki kez bölünür:

1. Profaz I: Homolog kromozomlar yan yana gelip dörtlü (tetrat) oluşturur. Krossing over, yani homologlar arasında parça değişimi burada olur.
2. Metafaz I: Homolog çiftler ortada çift sıra dizilir. Hangi çiftin hangi yöne bakacağı rastlantısaldır: bağımsız dağılımın kaynağı budur.
3. Anafaz I: Homologlar ayrılır, kardeş kromatitler ayrılmaz. Kromozom sayısı burada yarıya iner.
4. Mayoz II: Mitoza benzer; kardeş kromatitler ayrılır, sayı değişmez.

Mini soru: $2n = 24$ olan bir bitkide mayoz I sonunda oluşan hücrede kaç kromozom bulunur? Cevap 12'dir; ama bu 12 kromozomun her biri hâlâ iki kromatitlidir. Mayoz II sonunda da 12 kromozom vardır, bu kez tek kromatitli.

İki Bölünme Yan Yana

Aynı anne babanın çocukları (tek yumurta ikizleri dışında) neden birbirine benzemez? Krossing over, metafaz I'deki bağımsız dağılım ve döllenmede hangi gametlerin buluşacağının rastlantısal olması birlikte çalışır. Mayozla sayının yarıya inmesi, döllenmeyle yeniden $2n$'ye çıkmasıyla dengelenir; kuşaklar boyunca sabit kromozom sayısı bu iki olayın ortak eseridir.

Sık Yapılan Hata: Sayı Nerede Yarıya İner?

Öğrencilerin çoğu, dört hücre mayoz II sonunda oluştuğu için kromozom sayısının da orada azaldığını sanıyor. Oysa sayı mayoz I'in anafazında, homologlar ayrılırken yarıya iner; mayoz II yalnız kromatitleri ayırır. Kromatit sayısı ile kromozom sayısını karıştırmak da aynı kökten gelir: kromozomu saymak için sentromer sayılır, kromatiti saymak için kol.

İkinci yanılgı "anafazda ayrılamama hep mayozda olur" düşüncesidir. Mitozun anafazında da kardeş kromatitler ayrılamayabilir; o zaman yavru hücrelerden biri $2n + 1$, öteki $2n - 1$ kromozomlu olur.

AYT ipucu: DNA miktarı grafiğinde çizgi $2C \rightarrow 4C \rightarrow 2C$ inip kalıyorsa mitoz, $2C \rightarrow 4C \rightarrow 2C \rightarrow 1C$ diye iki basamak iniyorsa mayozdur. Tabloda "yavru hücre 4, kromozom yarıya iner" görürsen soru mayozu anlatıyordur.

Sık sorulanlar