Ünite 2: Genetik Açıdan Hücre ve Organizma

Hücre

Yaşam için gerekli olan biyolojik olayların meydana getirildiği en küçük canlı birimine hücre denir.

Temel olarak protoplazma ve onun etrafını çeviren plazma membranı ile bu membranın dışında bulunan hücre duvarından meydana gelen yapıya prokaryotik hücre denilir.

Hücre içerisindeki sitoplazma ve organellerin tamamına protoplazma denir.

Beş karbonlu şeker (pentoz), bir fosfat ve bir azotlu organik bazdan oluşan bir bileşiğe nükleotid denir. Hücre içerisinde gerçekleştirilecek olan her bir reaksiyon için özelleşmiş ve bir zar ile hücrenin geri kalan kısmından ayrılmış organellerin bulunduğu yapılara ökaryotik hücreler denir.

Hücre organelleri

• Hücre membranı: Hücreleri saran, iki katlı lipit tabakası ve bu tabakanın içerisinde bulunan proteinlerden (membran proteinleri) meydana gelmiştir. Hücre zarının görevi hücreyi dış ortamdan izole etmek ve hücrenin madde alış verişi olaylarını kontrol etmektir.
• Sitoplazma: Hücre membranı ile çekirdek membranı arasında kalan kolloidal sıvıya verilen addır. Büyük bir miktarını su oluşturmaktadır.
• Endoplazmik Retikulum: Çekirdek zarı ile sitoplazma arasında kanal ve keselerden oluşan bir zar sistemidir. Hücresel zarların hemen hemen tamamının yapısını endoplazmik retikulum (ER) oluşturur.
• Ribozom: Ribozom hücre içerisinde protein sentezinin yapıldığı organeldir.
• Lizozom: Lizozomlar içerisinde sindirim enzimleri bulunan zarla çevrili organellerdir.
• Peroksizom: Peroksizomlar da lizozomlara benzer şekilde çeşitli metabolik reaksiyonları içeren enzimleri içerirler ancak lizozomlarla karşılaştırıldığında daha küçüktürler.
• Golgi Aygıtı: Golgi aygıtı ribozomlarda sentezlenen proteinlerin işlenerek endozom, lizozom, plazma zarı ve salgı gibi hedef bölgelerine gönderilmek üzere sınışandırılıp paketlendikleri organeldir.
• Mitokondri: Mitokondriler, hücre içerisinde lipit ve karbonhidratları oksidatif fosforilasyon ile yıkımlayarak ATP oluştururlar. Hücre içerisinde gerekli olan enerjinin üretilmesinden mitokondriler sorumludur.
• Kloroplast: Hücre içerisindeki ATP’nin üretiminden sorumlu olmakla birlikte bu ATP üretimini fotosentez yolu ile gerçekleştirmektedir.
• Sentrozom: Mitoz bölünme sırasında kromozomların mekik iplikleriyle hücrenin kutuplarına çekilmesi sentrozomun görevidir.
• Nükleus: Ökaryotik canlıları prokaryotlardan ayıran en önemli özellik nükleusun varlığıdır. Genetik materyalin bulunduğu yer hücrenin çekirdeğidir. Aynı zamanda DNA’nın replikasyonu, transkripsiyonu ve RNA işlenmesi çekirdeğin içerisinde meydana gelir. Nükleus zarı ile nükleolus arasında kalan boşluğu dolduran sıvıya nükleoplazma adı verilir.
• Nükleolus: Hücre boyandığında çekirdeğin içerisindeki koyu boyanan bölge nükleolus (çekirdekçik) olarak tanımlanır. İçerisinde çok miktarda RNA ve ribozomların yapımında kullanılan proteinler bulunmaktadır.

Hücre bölünmesi

Mitoz Bölünme: Amaç kromozomların birer kopyasını oluşturmak ve daha sonra bu kopyaları hücre bölünmesi ile bu özdeş kromozomların, oluşan iki yavru hücreye dağıtılmasıdır. Mitoz bölünme interfaz, profaz, metafaz, anafaz ve telofaz olmak üzere 5 temel basamağa ayrılır. Bunlar;

• İnterfaz : Hücrenin iki mitoz arasında geçirdiği dönemdir. Temel olarak G1, S ve G2 olmak üzere üç evreden meydana gelmiştir.
• Profaz : Bu evrede nükleus membranı ve nükleolus kaybolmaya başlar. Kromozomlar kısalıp kalınlaşırlar ve protein matriks içerisine girerler.
• Metafaz : Bu safhada kromozomlar sentromerlerinden hücrenin ekvatoral düzlemine yerleşmiş durumdadırlar. Bu görüntüye ekvatoral plak ya da metafaz plağı adı verilir.
• Anafaz : Bu evrede sentromerlerinden birbirine bağlı olan kardeş kromozomlar ayrılırlar ve iğ iplikleri ile hücrenin kutuplarına doğru çekilmeye başlarlar.
• Telofaz : Bu aşamada kardeş kromozomlar hücrenin iki kutbuna tamamen çekilmiş durumdadır.

Mayoz Bölünme: Eşeyli olarak çoğalan canlılarda eşey organlarında görülen bölünme biçimidir. Mayoz bölünme fertilizasyon öncesi gametlerin oluşturulma (gametogenesis) evresidir. Bu bölünme şeklinde mitoz bölünmeden farklı olarak bölünme sonucunda oluşan hücrelerde kromozom sayısı yarıya inmiş durumdadır. Mayoz bölünmede Mayoz I ve Mayoz II olmak üzere birbirini izleyen 2 adet bölünme bulunmaktadır. Mayoz I bölünmenin profaz evresi 5 evreden meydana gelmektedir. Bunlar; Leptoten, Zigoten, Pakiten, Diploten ve Diyakinez evreleridir.

Profaz I:

Leptoten : Hücredeki kromatin ağı yavaş yavaş kısalıp kalınlaşarak kromozom halini almaya başlar.

Zigoten : Bu evrenin en önemli özelliği başlangıçta kromozomların aynı hizaya gelmesidir.

Zigoten : Bu evrenin en önemli özelliği başlangıçta kromozomların aynı hizaya gelmesidir.

Diploten : Birbirleriyle sinaps yapmış olan kromozomlar bu evrede ayrılmaya başlarlar.

Diyakinez : Metafaza geçiş evresidir ve bu evrede kromozomlar tamamen yoğunlaşırken ekvatoral düzleme doğru hareket etmeye başlarlar.

Metafaz I:

Homolog kromozomlar hücrenin ekvatoral düzlemine yerleşerek metafaz plağını meydana getirirler.

Anafaz I:

Bu aşamada kromozomlar hücrenin iki kutbuna doğru çekilmeye başlarlar.

Telofaz I:

Bu safhada kromozomlar hücrenin kutuplarına yerleşirler ve yine mitoz bölünmede olduğu gibi sitokinez gerçekleşir. Yeni hücrelerin çekirdek membranları oluşturulur ve mayoz I tamamlanmış olur.

Mayoz II

Buradaki amaç iki kromatid halinde bulunan kromozomları kromatidlerine ayırarak ayrı birer hücreye taşımaktır. Mayoz I’den daha kısa süren bu safhada profaz II, metafaz II, anafaz II ve telofaz II evreleri bulunmaktadır.

Mitoz ve Mayoz Bölünme Arasındaki Farklar:

Mitoz Bölünme:

• Somatik hücrelerde görülen bölünme biçimidir.
• Canlı zigot halindeyken başlar ve yaşam boyunca devam eder.
• Kromozomlar kendilerini eşledikten sonra tek bir hücre bölünmesi gerçekleşir.
• Her bir mitoz bölünmeden sonra iki adet yavru hücre meydana gelir.
• Oluşan yavru hücrelerdeki kromozom ayısı ana hücre ile eşittir.
• Kromozomlar arasında herhangi bir genetik materyal aktarımı söz konusu değildir.
• Meydana gelen yavru hücreler genetik açıdan birbirlerinin aynısıdır.

Mayoz Bölünme:

• Yalnızca cinsiyet hücrelerinde yani gonadlarda görülen bölünme biçimidir.
• Canlı cinsel olgunluğa (puberte) ulaştığı zaman başlar.
• Kromozomların kendilerini eşleşmelerini takiben ard arda iki adet hücre bölünmesi gerçekleşir.
• Her bir mayoz bölünmeden sonra 4 adet yavru hücre meydana gelir.
• Oluşan yavru hücrelerin kromozom sayısı ana hücrenin yarısı kadardır.
• Kromozomlar arasında genetik materyal alış verişi (krossing-over) olmaktadır.
• Meydana gelen yavru hücreler genetik açıdan birbirlerinden çok farklı olabilirler.