Mitoz

Biyoloji laboratuvarında bir soğan, dibi suya değecek biçimde bir bardağın ağzına oturtulur. Birkaç gün içinde soğanın altından beyaz, ince kökler uzar. Köklerin yalnızca en uçtaki birkaç milimetresi kesilir, boyanır, bir lamın üzerinde ezilip mikroskoba konur. Görüntüdeki hücrelerin çoğu sıradandır; ortalarında yuvarlak bir çekirdek görülür. Ama aralarında bazıları tuhaftır: birinde çekirdeğin yerinde koyu renkli, kıvrık iplikler belirmiştir, birinde bu iplikler hücrenin ortasında bir sıra halinde dizilmiştir, bir başkasında iki ayrı küme halinde hücrenin iki ucuna doğru çekilmektedir. Bu görüntüler, aynı olayın farklı anlarda dondurulmuş kareleridir. Bu derste önce bu karelerin hangi evrelere ait olduğuna ve her evrede ne olduğuna, ardından mitozun sonucuna ve bitki ile hayvan hücresindeki farklarına bakıyoruz.

• Mitozun profaz, metafaz, anafaz ve telofaz evrelerinde gerçekleşen olayları sıralarsın.
• Evreler boyunca kromozom, kromatit ve DNA sayısının nasıl değiştiğini izlersin.
• Bitki ve hayvan hücrelerinde mitoz ile sitokinezin farklarını açıklarsın.
• Mitozun sonucunu ve canlılardaki işlevini açıklar, mikroskop görüntülerinden evre tanırsın.

Mitozun amacı

Mitoz, çekirdeğin bölünmesidir. Amacı, interfazda eşlenen kalıtım maddesinin iki yeni çekirdeğe eksiksiz ve birbirinin aynısı olacak biçimde dağıtılmasıdır. Bunun sonucunda oluşan iki hücre, hem birbirinin hem de ana hücrenin kalıtsal kopyasıdır ve kromozom sayısı korunur: 46 kromozomlu bir insan hücresinden 46 kromozomlu iki hücre oluşur. Mitoz kesintisiz bir süreçtir; ama incelemeyi kolaylaştırmak için dört evreye ayrılır.

Profaz

Mitozun ilk ve genellikle en uzun evresidir.

• İnterfazda gevşek halde duran kromatin iplikleri kısalıp kalınlaşır ve kromozomlar ışık mikroskobunda görülebilir hale gelir. Her kromozom, sentromerden bağlı iki kardeş kromatitten oluşur.
• Çekirdek zarı parçalanır ve çekirdekçik kaybolur.
• Hayvan hücrelerinde iki sentrozom hücrenin zıt kutuplarına doğru ilerler.
• Kutuplar arasında protein ipliklerinden oluşan iğ iplikleri kurulmaya başlar. Profazın sonunda iğ iplikleri kromozomların sentromer bölgesine bağlanır.

Metafaz

Kromozomlar, iğ ipliklerinin çekmesiyle hücrenin ortasına, iki kutba eşit uzaklıktaki düzleme taşınır ve burada tek sıra halinde dizilir. Bu düzleme ekvator düzlemi denir. Her kromozomun iki kardeş kromatiti, karşı kutuplardan gelen iğ ipliklerine bağlıdır. Kromozomlar bu evrede en yoğun ve en belirgin hallerindedir; bu yüzden kromozomların sayılması, biçimlerinin incelenmesi ve karyotip hazırlanması için en uygun evre metafazdır. Bölünmenin denetim noktalarından biri de burada işler: bütün kromozomlar iğ ipliklerine doğru bağlanmadan bir sonraki evreye geçilmez.

Anafaz

Her kromozomun sentromeri ikiye ayrılır ve kardeş kromatitler birbirinden kopar. İğ ipliklerinin kısalmasıyla kardeş kromatitler zıt kutuplara çekilir. Birbirinden ayrılan her kromatit artık kendi başına bir kromozom sayılır. Bu yüzden anafazda hücredeki kromozom sayısı geçici olarak iki katına çıkar: insan hücresinde bu an 92 tek kromatitli kromozom bulunur ve bunların 46'sı bir kutba, 46'sı öteki kutba gider. Anafaz, mitozun genellikle en kısa evresidir.

Telofaz

Kutuplara ulaşan kromozom kümeleri, profazdakinin tersine, gevşeyerek yeniden kromatin iplikleri haline gelir. Her kümenin çevresinde çekirdek zarı yeniden oluşur ve çekirdekçikler belirir. İğ iplikleri dağılır. Böylece bir hücrenin içinde iki çekirdek ortaya çıkar ve mitoz tamamlanır.

Sitokinez

Çekirdek bölünmesinin ardından, çoğunlukla telofazla birlikte başlayan sitokinezle sitoplazma ikiye ayrılır ve organeller iki hücreye dağılır. Hayvan hücrelerinde hücre zarı ortadan içeri doğru çekilip daralır ve hücre boğumlanarak ikiye ayrılır. Bitki hücrelerinde sert duvar bu daralmaya izin vermediği için hücrenin ortasında keseciklerin birleşmesiyle bir hücre plağı kurulur; plak dışa doğru genişleyerek iki hücreyi ayırır ve yeni duvarın temelini oluşturur.

Bazı durumlarda mitoz gerçekleşir, ama sitokinez gerçekleşmez. Bu durumda tek bir hücrede birden fazla çekirdek bulunur. Bazı mantarların hiflerinde ve bazı özelleşmiş hücrelerde bu tür çok çekirdekli yapılar görülür.

Bitki ve hayvan mitozunun farkları

İki hücrede de evreler aynıdır; farklar iki noktada toplanır. Birincisi, hayvan hücrelerinde iğ iplikleri sentriollü sentrozomlardan düzenlenirken çiçekli bitkilerde sentriol bulunmaz ve iğ iplikleri sentriolsüz kurulur. İkincisi, sitokinez hayvanda boğumlanmayla, bitkide hücre plağıyla gerçekleşir.

Sayıların izlenmesi

46 kromozomlu bir hücrede sayılar şöyle değişir:

• Profaz ve metafaz: 46 kromozom, her biri iki kromatitli; toplam 92 kromatit.
• Anafaz: Kardeş kromatitler ayrıldığı için hücrede 92 kromozom bulunur; her biri tek kromatitlidir.
• Telofaz ve sitokinez sonrası: Her yavru hücrede 46 tek kromatitli kromozom.

DNA miktarı, interfazda iki katına çıkmış olarak mitoza girer ve sitokinezle iki hücreye bölününce her hücrede başlangıçtaki düzeye döner.

Mikroskopta evreleri ayırt etmek

Kancadaki preparata dönersek, evreleri tanımanın yolu kromozomların konumuna bakmaktır. Çekirdek zarı sağlam ve kromozomlar seçilemiyorsa hücre interfazdadır. Çekirdeğin yerinde kıvrık, dağınık iplikler görülüyorsa profaz söz konusudur. İplikler hücrenin ortasında bir çizgi halinde dizilmişse metafaz, iki küme birbirinden uzaklaşıyorsa anafaz, iki uçta iki yeni çekirdek belirmeye başlamışsa telofazdır. Aynı preparatta bu görüntülerin her birinden kaç hücre bulunduğu sayılırsa, hangi evrenin daha uzun sürdüğü de kabaca kestirilebilir: uzun süren bir evre, rastgele bir anda daha çok hücrede yakalanır.

Bölünmede hata

Mitoz çok güvenilir bir süreçtir, ama kusursuz değildir. Anafazda bir kromozomun kardeş kromatitleri ayrılamaz ve ikisi birden aynı kutba giderse, yavru hücrelerden biri bir kromozom fazla, öteki bir kromozom eksik taşır. Bu tür hatalı hücreler çoğu zaman ölür ya da denetim sistemleri tarafından ayıklanır. Metafazdaki denetim noktasının önemi buradan gelir: bütün kromozomlar iğe doğru bağlanmadan ayrılmanın başlamaması, bu hataların önüne geçer.

Mitoz nerede görülür?

Mitoz çok hücreli canlılarda büyüme, yenilenme ve onarımı sağlar. Bitkilerde bölünme, kök ve gövde uçlarındaki meristem adı verilen bölgelerde yoğunlaşır; kancadaki deneyde kökün yalnız ucunun kullanılması bu yüzdendir. Hayvanlarda deri, bağırsak yüzeyi ve kemik iliği gibi sürekli yenilenen dokularda mitoz sıktır. Mitoz yalnız 2n kromozomlu hücrelere özgü değildir; n kromozomlu hücreler de mitozla bölünebilir ve yine kromozom sayıları değişmez.

Sıradaki ders, mitozun tek başına yeni bireyler ürettiği eşeysiz üreme biçimlerini ele alıyor.

Örnek 1 — Evre tanıma

Soru: Kromozomların hücrenin ortasında tek sıra halinde dizildiği evre hangisidir?

• A) Profaz
• B) Anafaz
• C) Metafaz
• D) Telofaz
• E) İnterfaz

Çözüm: Ekvator düzleminde tek sıra halinde diziliş metafazın ayırt edici görüntüsüdür. Cevap: C.

Örnek 2 — Kromozom sayısı

Soru: 46 kromozomlu bir hücrenin anafaz evresinde hücrede kaç kromozom bulunur?

• A) 23
• B) 46
• C) 69
• D) 92
• E) 184

Çözüm: Kardeş kromatitler ayrılınca her biri ayrı bir kromozom sayılır; 46'nın iki katı olan 92 kromozom bulunur. Cevap: D.

Örnek 3 — Bitki farkı

Soru: Bitki hücresinde sitokinezin hayvan hücresinden farklı gerçekleşmesinin nedeni nedir?

• A) Sert hücre duvarının boğumlanmaya izin vermemesi
• B) Bitkide çekirdek zarı bulunmaması
• C) Bitkide kromozom bulunmaması
• D) Bitkinin anafaz geçirmemesi
• E) Bitkide DNA eşlenmemesi

Çözüm: Duvar daralamadığı için ortada bir hücre plağı kurulur. Cevap: A.

Örnek 4 — Sonuç

Soru: Mitozun sonucunda oluşan iki hücre için hangisi doğrudur?

• A) Kromozom sayıları yarıya iner.
• B) Kalıtsal olarak birbirinden farklıdır.
• C) Ana hücreden fazla kromozom taşır.
• D) Kromozom sayıları ana hücreyle aynıdır ve kalıtsal olarak birbirinin aynısıdır.
• E) Yalnız birinde çekirdek bulunur.

Çözüm: Eşlenmiş kalıtım maddesi kopyaları eksiksiz dağıtıldığı için iki hücre özdeştir. Cevap: D.

• Anafazda kromozom sayısının aynı kaldığını sanmak. Kromatitler ayrılınca sayı geçici olarak iki katına çıkar.
• DNA'nın mitozda eşlendiğini sanmak. Eşlenme interfazın S evresinde olur; mitoz yalnız dağıtır.
• Sitokinezi mitozun bir evresi saymak. Mitoz çekirdek bölünmesidir; sitokinez sitoplazmanın bölünmesidir.
• Bitki hücresinde sentriol aramak. Çiçekli bitkilerde iğ iplikleri sentriolsüz kurulur.
• Mitozu yalnız 2n hücrelere bağlamak. n kromozomlu hücreler de mitozla bölünebilir.