Memeli bir canlının yaşam döngüsü biri anneden biri babadan gelen eşey hücrelerin döllenmesi ile başlar. Eşey hücreler zigotu oluşturur ve zigot, gelişmeye devam eder, bölünerek canlıyı oluşturur. Tek bir hücreden, bir insanın elleri, gözleri, ayakları, kalbi ve tüm bir vücut oluşur. Bu oluşum, hücrelerin farklılaşma potansiyeli sayesinde gerçekleşir. Hücre kaderi olarak bilinen fenomene göre embriyo döneminde hücrelerin, ileride hangi hücre tipine dönüşeceği belirlenir. Peki, hücreler bu evrede nasıl bölünür?
Hücre bölünmesinin en yoğun olduğu dönem embriyonik gelişim evresi olsa da her an vücudumuzda yeni hücreler oluşur. Saçlarımızı kısacık kestirsek bile belli bir süre sonra uzar, saçlarımızın uzaması hücre bölünmesi sayesinde gerçekleşir. Her saç telinin dibinde bulunan folikül saçın uzama kaynağıdır. Folikülün altındaki saç matriksi hücreleri çoğalarak saçın uzamasını sağlar. Tırnaklarımız da benzer şekilde uzar.
Tırnak ve saçlarımızın uzaması, hücre bölünmesini gözlemleyeceğimiz en güzel örneklerden biridir. Biz vücudumuzun içini göremesek bile vücudumuzun için hücreler sürekli olarak bölünüp ölmektedir. Hücrenin yaşam sürecine “hücre döngüsü” denmektedir.
Hücre döngüsü, bir hücrenin doğumundan bölünerek iki yeni hücre oluşturana kadar geçirdiği sıralı olayların dizisidir. Bir hücre doğar ve hacimce genişlemeye başlar. İçerisindeki DNA, protein, sitoplazma ve diğer maddelerin miktarı artar. Hacim olarak genişleyen hücre büyür, kendi boyutunu ve kapasitesini aşar. Bu aşamada bölünerek normal boyutlarına döner ve yeni bir başka hücre oluşur. Bu döngü ile bir organizma oluşur.
Hücre döngüsü, hücre tiplerine göre çeşitlenebilir. Örneğin eşey(üreme) hücrelerinin bölünme döngüsü “mayoz bölünme” ile gerçekleşirken somatik (vücut) hücrelerinin bölünme döngüsü “mitoz bölünme” ile gerçekleşir. Her iki bölünme türü de hayvanlarda görülür. Bu yazıda mitoz bölünme anlatılacaktır.
Mitoz bölünme, hücrenin kendisinin tıpkısını oluşturmak için tercih ettiği bölünme çeşitidir. Bölünmeyi tercih eden hücreyi ana hücre olarak isimlendirebiliriz. Ana hücre kendisinin bir kopyasını oluşturmak isterse bunu mitoz bölünme ile yapabilir. Ana hücredeki, DNA kendi kopyasını üretir ki diğer kopyasının da kendi DNA’sı olsun. Bununla birlikte protein sayısını arttırır, sitoplazma miktarını arttırır. Giderek büyüyen ana hücre genişler, iç içe geçmiş iki yuvarlak gibi görünür ve ortadan ikiye ayrılır.
Bu süreçler mikroskop altında incelenebilir, hücrenin nasıl çoğaldığı ve bölündüğü ile ilgili araştırma yapan bilim insanları tüm bu döngüyü takip etmiş ve evrelere ayırmıştır. Bu evreler: İnterfaz, profaz, metafaz, anafaz ve telofaz olarak 5’e ayrılır. Hücreler bölünmeden önce hazırlık yaparlar bu aşama interfaz evresidir. Sonrasında ise bölünmeye başlar bu aşama ise mitotik evre olarak adlandırılır.
Hücre bölünmeye karar verdiğinde bunun için hazırlık yapar. Hazırlık için, DNA’sını kopyalar, sentrozom ve organeller kopyalanır ve iki katına çıkar. Hücre sitoplazması artar ve hacim büyür.
İnterfaz evresini, kendi planlamalarımıza benzetebiliriz. Hedefimiz için bir plan belirleriz, gerekli birikimleri ve koşulları oluştururuz. Ortam şartları ve biz hazır hale geldiğimizde plan uygulanmaya hazırdır. Hücre için bölünmek bir hedeftir. Bölünme hedefinin ortaya çıkmasında çevreden gelen “bölünme sinyalleri” etkilidir. Bölünme sinyalleri hücreye ulaşır ve hücre buna hazırlık yapar, hazırlık evresi yani interfaz evresi kendi içinde fazlara ayrılır.
İnterfaz evresi, G1, S ve G2 fazından oluşur, G2 fazından sonra mitotik evre yani çekirdek ve sitoplazma bölünmesi meydana gelir.
G1, “first gap” yani ilk boşluk anlamına gelir. İnterfazın en uzun fazıdır. Uzunluk canlılara göre değişebilir. İnsan hücrelerinde G1 fazı yaklaşık olarak 11 saat sürmektedir. Hücrenin bölünüp bölünmeyeceğine karar verdiği kritik bir evredir. Büyüyüp bölünmek mi yoksa bölünmeden sessiz kalmak mı? Bu değerlendirme çevreden gelen hücre bölünme sinyallerine göre yapılır. Bölünmeye karar vermiş bir hücre, G1’de protein, ATP ve diğer temel molekülleri sentezler.
İlk aşamada hücre, yeni oluşturulmuş bir hücredir ve hücrenin normal işlevlerini yerine getirmesi için gereken yapı taşlarını sentezlemeye başlar. Hücre büyümesi gerçekleşir ve bölünme için gerekli enerji ve bileşenler biriktirilir. Ayrıca, hücre, çevresel faktörlerin uygunluğunu değerlendirir ve bölünme sinyalleri alıp almadığına karar verir.
S fazında, çekirdekte DNA’nın bir kopyası sentezlenir. Ayrıca, sentrozom sayısı da iki katına çıkar. Sentrozom, hücrede bulunan temel organellerden biridir ve bölünme sırasında iğ ipliklerini oluşturur. Sentrozomlar, mitotik evre sırasında DNA'nın eşit şekilde dağılmasına yardımcı olur. Bu sayede ana hücre ve oluşan hücre eksiksiz bir DNA’ya sahip olur. İnsanlarda S fazı yaklaşık 8 saat sürmektedir.
G2, “second gap” ikinci boşluk fazında, hücre daha çok büyür, bölünmeye hazırlık olarak proteinler ve organeller üretilir ve düzenlemeye başlar. Bu faz, insanlarda yaklaşık olarak 4 saat sürmektedir.
İnterfazın sonunda hücre, hücre bölünme sürecinin gerçekleştiği M fazına geçer. Mitoz bölünme süreçleri burada gerçekleşir. İnterfaz aşamaları, hücrelerin sağlıklı fonksiyonlarını yerine getirmesini ve uygun şekilde bölünmesini sağlar.
Mitotik (M) evre, çekirdek bölünmesi ve sitoplazma bölünmesinden meydana gelir. Hücrede interfazda iki katına çıkan DNA (çekirdek) ve sitoplazma yeni hücre ile eşit şekilde paylaştırılır.
Profaz, metafaz, anafaz ve telofaz aşamalarından oluşur, çekirdek bölünmesi bu evrede tamamlanır. Bu aşamaların sırasını; -PO (profaz)-M(metafaz)-A (anafaz)- T(telofaz), POMAT şeklinde kodlayarak aklınızda tutabilirsiniz. Daha sonra, sitoplazma boğumlanır ve hücreler birbirinden ayrılır, buna sitokinez yani sitoplazma bölünmesi denir.
Hazırlık evresinde görülmeyen ama miktarı çoğalan DNA iplikçikleri daha belirgin hale gelir ve proteinler onları daha da sıkışık hale getirerek kromatinleri oluşturur. Belirli bir süre sonra daha sıkışık hale gelen kromatinler artık kromozom olarak görünmeye başlar. Çekirdeğin içinde artan ve sıkışıp kalınlaşan kromozomlar artık çekirdeğe sığamaz hale gelir ve çekirdeğin etrafındaki zar kaybolmaya başlar. Böylece, kromozomlar hücre içinde serbest şekilde dolaşabilir.
Sentrozomlardan iğ iplikleri oluşmaya başlar. Sentrozomlar, hücre içinde karşıt iki kutuba yerleşir. Tıpkı örümcek adamın ağ fırlatması gibi iğ ipliklerini hücrenin merkezine doğru fırlatırlar. Bu ağlar, kromozomların takip edeceği yolları oluşturur ve onları merkeze getirir.
Profaz, hücre bölünmesinin en önemli aşamalarındandır. Kromozomlar yani genetik bilgi bu aşamada hazırlanır ve düzenlenir, böylece doğru bir şekilde ayrılabilirler. Böylelikle, yeni hücrelerin aynı genetik bilgiye sahip olmaları sağlanır.
Profazda, hücrenin merkezine getirilen kromozomlar burada düzenli bir şekilde hizalanır. Bu aşama, kromozomların büyüklüğü mikroskop altında belirgin şekilde gözlem için oldukça yeterlidir. Kromozomların düzgün bir şekilde hizalanıp iğ ipliklerine bağlanması gerekir. Kromozomların bağlandığı noktalara “kinetokor” denir.
Metafaz sırasında kromozomlar tam olarak hücrenin ortasında hizalanır. Bu, kromozomların eşit olarak bölünmesini ve her iki yeni hücrenin aynı genetik bilgiye sahip olmasını sağlar.
Metafaz sırasında hizalanan kromozomlar, kinetokor noktalarından çekilir. Böylece X şeklindeki kromozomların alt ve üst tarafı birbirinden ayrılır. İğ ipliklerine bağlı olan parçalar, sentrozomlara yani kutuplara doğru çekilir. Bu çekilme köşelerde bir gerilim oluşturur ve yuvarlak olan hücreyi elips gibi uzatmaya başlar. Bunu, bir oyun olan halat çekme yarışına benzetebiliriz. Her iki taraftaki yarışmacılar halatı çekerken geriye doğru gider elips şeklinde uzarlar.
Anafaz aşamasında kromatitlerin ayrılması ve kutuplara taşınarak genetik materyalin iki yeni hücre arasında eşit bölünmesi sağlanır.
Anafaz evresinde kromotitler birbirinden ayrıldıktan sonra, telofaz yani paylaşımının sona erdiği evreye girilir. Telofazda, iğ iplikleri kaybolmaya başlar. Kutuplara çekilen kromotitlerin etrafında çekirdek zarı oluşmaya başlar ve kromotitler daha geniş bir alanda ve az miktarda olduğu için sıkışmaya gerek duymaz, tekrar iplikçik haline gelir. Yani, başlangıçta, profazda oluşan durumların tam tersi bir düzenleme meydana gelir. Bu sırada zaten elips şeklinde uzamış olan hücre ortadan boğumlanır ve halat gibi kopar. Buna sitokinez denir, sitokinez ile hücreler bağımsızlığını kazanır. Böylece ana hücreden kendisinin aynısı olan bir hücre meydana gelir.
bilimUP Sosyal Medya Hesapları
