Transcript Comparison of Cell Division, Meiosis and Mitosis

FFMBG101
INTERFAZ
G1
S
(DNA SENTEZİ)
PowerPoint Lectures for G2
Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
HÜCRE
DÖNGÜSÜ
Hücre Bölünmesi
• Hayatın devamı hücre bölünmesi yada
hücrelerin üremesine bağlıdır
Şekil 1
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Tek hücreli organizmalar
– Hücre bölünmesi ile ürerler
100 µm
Üreme. Amip: iki hücreye bölünmekte,
her yeni hücre ayrı bir organizma olacaktır
Şekil 2
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Çok hücreli organizmaların hücre bölünmesi
– Döllenmiş bir yumurtanın gelişimi
– Büyüme
– Onarım
İçin gereklidir.
200 µm
(b) Büyüme ve gelişme.
Döllenmiş yumurtanın
bölünmesi iki hücre oluşturması
Şekil 2
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
20 µm
(c) Doku yenilenmesi. Bölünen kemik iliği hücreleri
(okla gösterilmiş) yeni kan hücrelerini oluşturacalar
Hücre bölünmesi
• Hücre bölünmesi
I. Hücre döngüsünün temel bir parçasıdır
II. Genetik açıdan özdeş hücreler meydana gelir
• Hücreler genetik materyallerini eşlerler
– Hücreler bölünmeden önce, genetik materyal
olan DNA nın iki kardeş hücrede birer kopya
bulunmasını sağlarlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Genetik materyalin hücresel organizasyonu
• Bir hücredeki DNA molekülleri kromozomlar
içerisinde paketlenirler
Şekil 3
50 µm
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• Ökaryotik kromozomlar
– Kromatinlerden oluşmaktadırlar; hücre
bölünmesi süresince yoğunlaşan DNA ve
protein kompleksinden meydana gelirler
• Hayvanlarda
– Somatik hücreler iki set kromozoma sahiptirler
(2n)
– Gametler ise bu kromozom setinden birini
kapsarlar (n)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Kromozomlar
• Homolog olmayan kromozomlar
– Farklı görünürler
– Farklı özellikleri kontrol ederler
• Eşey kromozomları
– Karakter bakımından birbirinden farklıdırlar
– X Ve Y olarak ifade edilirler
– Bireyin eşeyini XX kadın ve XY erkek olarak
belirlerler
• Diploid bir hücrede kromozomlar çiftler halinde
bulunurken Bu her çifte homolog kromozom adı
verilir.
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Homologues
• Homolog kromozomlar:
•
Aynı görünürler
•
Aynı özellikleri kontrol ederler
•
Herbir özelliğin farklı formlarını kodlayabilirler
•
Her biri farklı bir ebeveynden gelir( anneden
yada babadan)
Şekil 4
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Hücre Bölünmesi sırasında Kromozomların dağılımı
• Hücre bölünmesi hazırlığında
– DNA replike olur ve kromozomlar yoğunlaşır
• Her bir kendini eşleyen kromozom
– Hücre bölünmesi sırasında birbirinden ayrılan
iki kardeş kromatide sahiptir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Kardeş olmayan
kromatidler
Sentromer
Duplikasyon
Kardeş kromatidlerKardeş kromatidler
İki adet kendini eşlememiş kromozomlar
İki adet duplike kromozomlar
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Şekil 5
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Kromozom yapısı
•
Kinetokorlar protein yapıları olup hücre bölğnmesi sırasında
kromozomları hareket ettiren mikrotübüllerin bağlanma noktaları olarak
görev yaparlar
Metafaz kromozomu
Kromozomun
Sentromer
bölgesi
Kinetokor
Kinetokor
mikrotübülleri
Şekil 6
Kardeş kromatidler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Kromozom yapısı
Şekil 7
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Kromozom duplikasyonu
0.5 µm
Bir ökaryotik hücrede çok sayıda kromozom
bulunmakta dır. Duplikasyon öncesinde,
her kromozom tek bir DNA molekülüne sahiptir
Kromozom
Duplikasyonu
(DNA’nın kendini
eşlemesi)
Bir kromozom duplike olunca
Sentromer
(kendini eşleyince) sentromerden birbirine bağlı
iki kardeş kromatidden oluşur. Her bir kromatid
DNA molekülünün bir kopyasını içermektedir
Kardeş
Kardeş
kromatidler
kromatidlerin
Mekanik olarak kardeş kromatidler iki
ayrılması
kromozoma ayrılır ve ver her bir kromozom
iki kardeş hücreye dağılır
Şekil 8
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Sentromerler
Kardeş kromatidler
• Ökaryotik hücre bölünmesi iki aşamadan
meydana gelmektedir:
– Mitoz; nukleusun bölünmesi
– Sitokinez; sitoplazmanın bölünmesi
• Mayozda,
– Üreme hücreleri kromozom sayısı yarıya
indirerek üretilirler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Hücre döngüsünde Mitotik faz ile interfaz
dönüşümlüdür
Hücre döngüsü fazları
– Mitotik faz
INTERFAZ
– İnterfaz
G1
S
(DNA SENTEZİ)
G2
Şekil 9
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• İnterfazın alt fazları
– G1 fazı
– S fazı
– G2 fazı
• Mitotik faz
– Mitoz ve sitokinezden oluşur
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Interfaz
• G1 – Büyüme fazı
• S – Herbir kromozom kardeş kromatidleri
oluşturmak üzere replike olur
– Sentromerden tutunurlar
– Kinetokor adlı tutunma bölgeleri vardır
• G2 – Kromozomlar yoğunlaşırlar – sentriol gibi
bölünme için gerekli yapılar biraraya gelir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mitoz
 Bazı haploid/diploid hücreler mitozla bölünürler
 Her yeni hücre orjinal hücrede bulunan her
kromozomun bir kopyasını içerir
 Orjina hücreye genetik olarak özdeş iki yeni hücre
meydana gelir
DNA duplication
during interphase
Mitosis
Diploid Cell
Şekil 10
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mitoz beş farklı fazdan oluşur
– Profaz
– Prometafaz
İnterfazın G2 fazı
Sentromerler
(sentriol çiftleri ile)
Şekil 11
Nukleolus
Erken
Kromatin
(duplike olmuş) mitotik ağ
Nuklear
zarf
PROMETAFAZ
PROFAZ
Plazma
membranı
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Aster
sentromer
Fragments
of nuclear
envelope
Kromozom, iki kardeş kromatidden oluşur
Kinetokor
Kinetokorsuze
mikrotübüller
Kinetokor
mikrotübül
– Metafaz
– Anafaz
– Telofaz
METAFAZ
TELOFAZ VE SİTOKİNLER
ANAFAZ
Metafaz plak
Ayırım izi
Nüklear
zarf
Şekil 12
İğ
bir iğ kutbunda
Kardeş
sentrozom
kromozomlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
oluşuyor
Nukleolus
oluşuyor
İnterfazın G2 altfazı
1. Nuklear zarf nukleusa bağlanır
2. Nukleus bir yada daha fazla
nukleolus içerir
3. İki sentromer tek bir sentrozomun
replikasyonu ile oluşur
4.
Hayvan
hücrelerinde
herbir
sentrozom iki sentriolü verir
5.
S
fazında
duplike
olan
kromozomlar
tek
tek
görülemezler,çünkü
henüz
yoğunlaşmamışlardır
Şekil 13
Kromozomlar mavi
Mikrotübüller yeşil
Ara (orta) filamenler
kırmızı
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
İnterfazın G2 altfazı
Sentrozomlar(sentriol çiftli) Kromatin
(duplike olmuş)
Nukleolus
Nuklear zarfPlazma zarı
Profaz
1. Kromatin fiberleri sıkıca paketlenip
kromozom
olarak
görülürler
(ışık
mikroskobu altında)
2. Nukleoluslar kaybolur
3.
Herbir duplike kromozom biraraya
gelmiş iki özdeş kardeş kromatidler olarak
gözükürler
4. Mitotik ağ oluşmaya başlar. Mitotik ağ
sentrozom
ve
onlardan
uzayan
mikrotbüllerden oluşur. Sentrozomlardan
çıkan daha kısa mikrotübüllerin radyal
ışınları aster adını alır
5. sentrozomlar birbirinden ayrılırlar, bu
sırada aralarındaki mikrotübülleri uzatırlar
Şekil 14
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
PROFAZ
Early mitotic
spindle
Aster
Centromere
Chromosome, consisting
of two sister chromatids
Metafaz
1. Mitozun en uzun basamağıdır, 20
dakikada sonlanır
2. Sentrozomlar artık hücrenin zıt
kutuplarındadır
3. Kromozomlar metafaz
düzleminde sıralanırlar
4. Herbir kromozom için, kardeş
kromatidlerin kinetokorları zıt
kutuplardan gelen kinetokor
mikrotübüllerine bağlıdırlar
5. Şeklinden dolayı mikrotübüller iğ
ipliğ olarak adlandırılırlar
Şekil 15
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
METAFAZ
Metaphase
plate
Spindle
Centrosome at
one spindle pole
Anafaz
1.
2.
3.
4.
5.
Mitozun en son basamağıdır ve birkaç
dakika sürer
Kardeş
kromatidlerin
birbirinden
ayrılmasıyla başlar
İki serbest kromozom kinetokor
mikrotübüllerinin kısalmasıyla hücrenin
zıt kutuplarına doğru hareket ederler.
(Mikrotübüller sentromer bölgelerine
bağlandıkları için kromozomlar önce
sentromerler
hareket
ederler
(
yaklaşık 1 µm/dak).
Kinetokorsuz mikrotübüller uzadığı için
hücre de uzar
Anafazın sonunda, aynı miktarda ve
özdeş kromozom içeren eşit iki hücre
meydana gelir
Şekil 16
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
ANAFAZ
Daughter
chromosomes
Telofaz
1. İki kardeş nukleus hücrede
oluşmaya başlar
2. Nuklear zarf ana hücrenin
nuklear zarf parçaları ve
endomembran
sisteminin
diğer kısımlarından oluşur
3. Kromozomlar
daha
az
yoğun hale gelirler
4. Mitoz, bir nukleusun genetik
aaçıdan özdeş iki nukleusa
bölünmesi
olayı
tamamlanmıştır
Şekil 17
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
TELOPHASE AND CYTOKINESIS
Cleavage
furrow
Nuclear
envelope
forming
Nucleolus
forming
Mitotik iğ:
– Mitoz boyunca kromozomların hareketini
kontrol eden mikrotübüle ait bir yapıdır
• İğ; sentromerlerden meydana gelir (çıkar)
– Ve iğ mikrotübülleri ile asterleri içerirler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Bazı iğ mikrotübülleri
–
Kromozomların kinetokorlarına bağlanırlar ve kromozomları
metafaz plakasına hareket ettirirler
Aster
Kardeş
kromatidler
Sentrozom
Metafaz düzlemi
Kinetokorlar
Kinetokorsuz
mikrotübüllerin
çalışması
Kinetokor mikrotübülleri
Mikrotübüller
Şekil 18
0.5 µm
Kromozomlar
Sentrozom
1 µm
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• Anafazda, kardeş kromatidler ayrılırlar
– Ve hücrenin zıt uçlarına doğru kinetokor
mikrotübülleri boyunca hareket ederler
1
Erken anafazdaki bir hücrenin mikrotübülleri mikroskopta yeşil görülen bir floresan boya ile
boyanmıştır
Kinetokor
İğ kutbu
Şekil 19
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• Zıt kutuplardan Kinetokorsuz mikrotübüller
– Üstüste çakışırlar ve birbirini iterek hücreyi
uzatırlar
• Telofazda
– Genetik açıdan özdeş kardeş nukleuslar
hücrenin zıt uçlarında oluşurlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Sitokinez
• Hayvan hücrelerinde
–
Sitokinez ayrılma (cleavage) olarak bilinen işlemler oluşur ve bu
sırada ayrılma izini oluşturur (Aktin filamentlerinin kasılmasıyla)
Ayrılma izi
100 µm
Mikrofilamentlerin kontraktil
Kardeş hücreler
(kasılabilen) halkası
Şekil 20
(a) Bir hayvan hücresinin bölünmesi (SEM)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• Bitki hücrelerinde, sitokinez sırasında
– Bir hücre plağı
oluşur
Hücre plağı
oluşturan
veziküller
Ata hücre
Hücre
duvarı
plağı
1 µm
Yeni hücre duvarı
Kardeş hücreler
Şekil 20 (b) Bir bitki hücresinde hücre plağı oluşumu (SEM)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Bir bitki hücresinde Mitoz
Kromatin
Nukleus
Kromozom
Nukleolus yoğunlaşması
Anaphase. Her kromozomun
2
3
5
1
4 kromatidleri ayrılır,
Telofaz. Kardeş nukleuslar
Profaz.
Prometafaz.
Metafaz. İğtamamlanıre
kardeş
Bu arada, sitokinez başlar:
Kromatin yoğunlaşır,
Ayrı kromozomlar görülür kromozomlar kinetokorlar
sitoplazmayı ikiye bölen
kromozomlar
Nukleolus yokolmaya
Haldedir, iki özdeş
ından mikrotübüllere
Hücre plağı ata hücrenin
kinetokor
başlar.
Kromatidden meydana gelir. bağlanırlar
Mikrografikte görülmese
çevresine
mikrotübülleri
Prometafazda daha sonra Ve hepsi metafaz
bile
Doğru ilerler
kısaldığından
mitotik iğ oluşmaya başlar nuklear zarf parçalara ayrılır düzlemindedirler
hücre uçlarına
hareket ederler
Şekil 21
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Prokaryotlar (bakteriler); Binari fizyon adı
verilen bir tür hücre bölünmesi ile ürerler
Binari fizyonda
–
–
Bakteri kromozu replike olur
İki kardeş kromozom aktif olarak ayrılır
Replikasyon orjini
E. coli cell
1 Kromozom replikasyonu başlar.
Ardından, orjinin bir kopyası
hücrenin diğer ucuna doğru
hızlıca ilerler
2 Replikasyon devam eder. Orijinler birer
kopya olarak hücrenin birer ucundadırlar
3 Replikasyon sona erer. Plazma
membranı içeri doğru büyür ve
yeni hücre duvarı oluşturulur
Şekil 22
4 İki kardeş hücre
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
İki orjin kopyası
Orijin
Hücre duvarı
Plazma
Membranı
Bakteri
kromozomu
Orijin
Mitozun evrimi
• Prokaryotlar ökaryotlardan milyarlarca yıl önce
var olduğundan
– Muhtemelen mitoz; bakteri hücre
bölünmesinden evrimleşmiştir
• Gerçek protistalar
– Binari fizyon ve mitoz arasında ortada bir
yerde gözükürler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Hücre döngüsünü düzenleyen moleküler kontrol
sistemi
• Hücre bölünme frekansı
– Hücre tipine göre değişiklik gösterir
• Bu hücre döngüsü farklılıkları
– Moleküler seviyede regülasyondan
kaynaklanmaktadır
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Sitoplazmik sinyaller
• Sitoplazmadaki moleküller
– Hücre döngüsü vasıtasıyla ilerlemeyi düzenlerler
DENEY
Herbir deenyde, hücre döngüsünün iki farklı fazındaki memeli hücre kültüründen hücreler birleştirilir
Deney 2
Deney 1
S
G1
M
S
M
G1
SONUÇLAR
S
M
S fazındaki bir hücre
G1,deki bir hücre ile
M fazındaki bir hücre G1 deki bir
hücreyle birleştirilirsehücre hemen
birleştirilirse
mitoza girer— iğ oluşur, kromatin
hücre hemen S fazına gireryoğunlaşır (DNA duplike olmasa bile)
DNA sentezzlenir.
ÇIKARIM
S yada M fazındaki hücrelerin sitoplazmasıında bulunan moleküller fazların ilerlemesini kontrol ederler
Şekil 23
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Hücre döngüsü kontrol sistemi
• Hücre döngüsünün ardışık olayları
– Saati andıran farklı bir hücre döngüsü kontrol
sistemi ile yönetilir
G1 kontrol noktası
Kontroll
sistemi
G1
M
G2
M kontrol noktası
Şekil 24
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
G2 kontrol noktası
S
Kontrol noktaları
• Saatte özgül kontrol noktaları bulunur ve normalde
sinyal alınana kadar hücre döngüsü durur
G0
G1 kontrol noktası
G1
Şekil 25
(a) SİNYAL G1 kontrol noktasında alınırsa
hücre döngüsüne devam eder
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
G1
(b) G1 kontrol noktası sinyal alınmazsa
hücre döngüden çıkar ve G0, fazına geçer
(bölünmeme durumu)
Hücre döngüsü saati; Siklinler ve siklin bağımlı
kinazlar
• Siklin ve Siklin bağımlı kinazlar (Cdk) ın aktiviteleri
– Hücre döngüsü boyunca değişikliğe uğrar
(a) Hücre döngüsü boyunca
MPF aktivitesinin ve siklin
Konsantrasyonunun değişimi
M
G 1 S G2 M
G1 S G 2 M
MPF activity
Cyclin
Zaman
(b) Hücre döngüsünü düzenlemeye
yardım eden moleküler mekanizmalar
1 Siklinin sentezi geç S fazında başlar
ve G2 de devam eder. Çünkü siklin
bu fazda degradasyondan korunur
ve birikir
5 G1, boyunca hücredeki
koşullar siklinin
degredasyonunu
destekler, MPF nin cdk
bileşeni yeniden kazanılır
Cdk
Degraded
Cyclin
Cyclin is
degraded
G2
Cdk
checkpoint
MPF
4 Anafaz boyunca siklin degrede olur ve M fazı
Şekil 26
sona erer. Hücre G1 fazına girer.
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Cyclin
2 Biriken siklin molekülleri geri kazanılan
cdk molekülleri ile birleşirler ve MPF
nin G2 kontrol noktasını geçip mitoz
olayını başlatmasına yetecek kadar
molekül üretiler
3 MPF farklı proteinleri fosforile ederek
mitozu tetikler. MPF aktivitesi metafazda pik yapar
• Büyüme faktörleri
– Diğer hücreleri bölünmeleri için uyarırlar
EXPERIMENT
1
Scalpels
Konnektif doku örneği küçük parçalara ayrılır
Petri
plate
2 Enzimler ekstraselüler matriksi parçalamada kullanılır
serbest fibroblast hücreleri oluşur.
3
Hücreler temel büyüme besiyeri (glukoz,
aminoasit, tuz, antibiyotik içerir) ne transfer
edilirler. PDGF yarıya kadar eklenir. Küktür şişesi
37°C de inkübe edilirler
Şekil 27
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
PDGFi l
PDGF si,z
• Yoğunluğa bağlı inhibisyon
– Kalabalık hücreler bölünmeyi durdurur
• Birçok hayvan hücresi bağlanma (tutunma) bağımlılığı
gösterirler
– Bölünmek için bir tabakaya bağlı olmalıdırlar
(a)
Normal memeli hücreleri.
Besin elverişliliği, büyüme faktörleri
ve tutunma katmanı hücre yoğunluğunu
Tek bir tabakayla sınırlar
Hücreler kabın yüzeyine tutunur ve bölünürler
(anchorage dependence).
Hücreler tam bir tek tabaka oluşturunca bölünmeyi
durdururlar
(density-dependent inhibition).
Bazı hücreler tabakadan ayrılırsa diğerleri boşlukları
doldururlar ve yeninde bölünmeyi durdururlar
(density-dependent inhibition).
Şekil 28
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
25 µm
• Kanser hücreleri
– Ne yoğunluğa bağlı inhibisyon ne de tutunma
bağımlılığı gösterirler
–
(b)
Ne yoğunluğa bağlı
inhibisyon ne de tutunma
bağımlılığı gösterirler
Kanser hücreleri. Bölünerek
Üstüste binen hücre kümeleri
oluştururlar
Şekil 29
25 µm
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Kanser hücrelerinde Hücre Döngüsü Kontrolünün
kaybı
• Kanser hücreleri
– normal olarak vücudun kontrol
mekanizmalarına cevap vermezler
– Tümör oluştururlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• Kötü huylu tümörler çevre dokuya yayılırlar ve
dağılırlar
– Sekonder tümör oluşturabilecekleri vücudun
diğer parçalarına kanser hücrelerinin geçişi
Tumor
Lenf damarı
Kan damarı
Bez dokusu
Kanser hücresi
1 Bir tümör tek bir kanser 2 Kanser hücreleri
3 Kanser hücreleri lenf ve
hücresinden büyür
Komş dokulara akın eder Kan damarlarıyle vücudun
Diğer parçalarına
dağılırlar
Şekil 30
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Metastatik tümör
4 Kanser hücrelerinin küçük bir yüzde
Vücudun bir diğer yerinde
Hayatta kalıp yeni bir tümör
oluşturabilir
PowerPoint Lectures for
Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mayoz ve
Eşeysel
Yaşam
Döngüsü
Kalıtım benzerliği ve varyasyon
• Kalıtım
– Özelliklerin bir nesilde diğerine geçişi
• Varyasyon
– Oluşan döller anne babalarından ve kendi
çocuklarından görünüm bakımından bazı
farklılıklara sahiptirler
• Genetik
– Kalıtım ve kalıtımsal varyasyonun bilimsel
çalışması
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• Oluşan döller kromozomları kalıtarak anne ve
babalarının genlerini kazanırlar
Genlerin kalıtımı
• Genler
– Kalıtım birimleridir
– DNA segemntleridir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
• Bir organizmanın DNA sındaki herbir gen
– Belli bir kromozomda özgün bir lokusta yer alır
• Bizler
– Bir set kromozom annemizden bir set
kromozom da babamızdan kalıtırız
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Aseksüel (eşeysiz) ve Seksüel (eşeyli) üremenin
karşılaştırılması
• Eşeysiz üremede
–
Mitozla ata canlı genetik açıdan özdeşi
olan yeni bir yavru üretir
• Eşeyli üremede
Anne ve baba kendilerinden kalıtılan genlerin
özgün kombinasyonlarına sahip olan
yavrular meydana getirirler
Parent
Bud
Şekil 31
0.5 mm
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Karyotip
– Bir hücrede kromozomların sıralı ve görsel
sunumudur
Pair of homologous
chromosomes
5 µm
•
İnsanlarda
Centromere
Sister
chromatids
Şekil 32
–
Herbir somatik hücre iki setten
oluşan 46 kromozoma sahiptir
–
Kromozom setleri anne ve
babadan ayrı ayrı gelir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Bir diploid hücre
– Kromozomlarının iki setine sahiptir
– İnsanda 46 kromozom bulunur (2n = 46)
•
Homolog kromozomlar
–
•
Bir çift kromozom, aynı özelliklere sahip, otozom
Eşey kromozomları
–
Özellik bakımından birbirinden farklı
–
X ve Y
–
XX dişi, XY erkek
• Somatik hücrelerin aksine
– Gametler; sperm ve yumurta hücreleri haploid
hücrelerdir ve kromozom setlerinden yanlızca
birini içerirler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Eşeysel olgunlukta
– Ovaryum ve testisler mayozla haploid gametler
üretir
• Fertilizasyon (döllenme) sırasında
– Sperm ve yumurta birleşerek diploid zigot
oluştururlar
• Zigot
– Yetişkin bir organizma oluşturmak üzere gelişir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
İnsan yaşam döngüsü
Key
Haploid gametler (n = 23)
Haploid (n)
Yumurta (n)
Diploid (2n)
Sperm
Hücresi (n)
FERTİLİZASYON
MAYOZ
Ovaryum
Testis
Mitoz ve gelişim
Şekil 33
Çok hücreli diploid erişkinler(2n = 46)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Diploid
zigot
(2n = 46)
Eşeysel yaşam döngüünün çeşitliliği
• Eşeysel yaşam döngüsünün üç ana tipi
– Mayozun ve fertilizasyonun zamanlaması
bakımından farklılık gösterirler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Hayvanlarda
– Mayoz gamet oluşumu sırasında meydana gelir
– Gametler haploid hücrelerdir
Anahtar
Haploid
Diploid
n
Gametler
n
n
MAYOZ
FERTILIZASYON
Zigote
2n
2n
Mitoz
Diploid
Çokhücreli organizmalar
(a) Hayvanlar
Şekil 34
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Bitkiler ve bazı algler
– Nesil değişimi görülür
– Yaşam döngüsü hem diploid hem de haploid
çok hücreli basamakları kapsamaktadır
Haploid multicellular
organism (gametofit)
n
Mitoz
n
Mitoz
n
n
n
Spores
Gametes
MAYOZ
Diploid
Çokhücreli
organizma
(sporofit)
Şekil 35
FERTILIZASYON
2n
(b) Bitkiler ve bazı algler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
2n
Mitoz
Zigot
Birçok fungus ve bazı protistlerde
– Mayoz; haploid çok hücreli yetişkin bir
organizmayı meydana getiren haploid hücreler
üretir
– Haploid yetişkin birey mitozla gametleri
meydana getirir
Haploid multicellular
organism
Mitosis
n
Mitosis
n
n
n
Gametes
MEIOSIS
FERTILIZATION
2n
Şekil 36
Zygote
(c) Çoğu fungus ve bazı protistler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
n
Mayoz
– Mayoz I ve mayoz II
• Mayoz I
– Kromozom sayısını diploidden haploide
indirger
• Mayoz II
– Dört haploid hücre üretir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mayoz Basamakları
• Genel bakış
Interfaz
Diplodi ata hücrede kromozomların homolog çiftleri
Kromozomlar replike olur (eşlenir)
Replike kromozomların homolog çiftleri
Sister
chromatids
Diploid cell with
replicated
chromosomes
Mayoz I
1
Homolog
kromozomlar ayrılır
Replike kromozomlar ile haploid hücreler
Mayoz II
2 Kardeş kromatidler
ayrılır
Şekil 37
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Replike olmayan kromozomlar ile haploid hücreler
Interfaz ve Mayoz I
MAYOZ I: Homolog kromozomlar ayrılır
INTERFAZ
PROFAZ I
ANAFAZ I
Sentromer
(kinetokorlu)
Sentrozomlar
(sentriol çiftleri ile)
Kardeş
kromatidler
Kromatin
METAFAZ I
Nuklear zarf
Tetrad
Kiazmata
Kardeş kromatidler bağlı kalır
Metafaz plağı
Spindle
Kinetokora bağlı Mikrotübül
Kromozomlar duplike olur
Tetradlar dizilirler
Homolog kromozomlar
(kırmızı ve mavi) çiftlenir,
Şekil 38 segmentler değiş tokuş edilirler; Bu örnekte 2n = 6
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Homolog
Kromozomlar
ayrılır
Homolog kromozom
çiftleri ayrılırlar
Mayoz I : Homolog kromozomlar ayrılır
• Interfaz
– Herbir kromozom replike olure
– Sonuçta sentromerlerinden bağlı kalmış iki
genetik açıdan özdeş kardeş kromatidler
oluşur
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Profaz I
• Daha uzun sürede sonlanır ve mitozdaki
prfazdan daha komplekstir
• Kromozomlar yoğunlaşmaya başlar ve
homologlar (iki kardeş kromatid taşıyan)
çiftlenirler
• Sinapsis boyunca: Bir protein yapısı
homologlara yapışır ve sıkıca birarada
kalmasını sağlar (sinaptonemal kompleks)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Profaz I
• Profazda daha sonra, sinaptonemal kompleks yok
olur, herbir kromozom çifti mikroskopta tetrad
olarak görülebilirdir
– Dört kromati kümesi
• Uzunlukları boyunca farklı yerlerde, homolog
kromozomların kromatidleri etkileşirler
– Kiyazmada olur
– Anafaz I e kadar homolog çiftleri birarada tutar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Profaz I
• Diğer hücre komponentleri mitozunkine benzer bir
tarzda nukleusun bölünmesi için hazırlanırlar
– Sentrozomlar birbirinden ayrılırlar ve aralarında iğ
mikrotübülleri oluşur
– Nuklear zarf ve nukleoluslar dağılırlar
– İğ mikrotübülleri kromozomlarda meydana gelen
kinetokorları yakalar
– Kromozomlar metafaz plağına hareket etmeye
başlarlar
– Günler sonra sonlanabilir (mayozun %90 ının üstünde)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Metafaz I
• Kromozomlar metafaz plağında dizilidirler
– Ve hala homolog çiftler halindedirler
• Hücrenin bir kutbundan Kinetokor
mikrotübülleri çiftteki herbir kromozoma
bağlanırlar ve zıt kutuplardan mikrotübüller
homologlara tutunurlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Anafaz I
• İğ aparatı kromozomların hareketine rehberlik
eder
– Kardeş kromatidler bağlı kalırlar
– Bir birim olarak aynı kutba hareket ederler
• Homolog kromozom zıt kutba doğru hareket eder
– Mitozun zıttıdır – kromozomlarmitozda bireyselken
mayozda çiftler halindedir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Telofaz I
• Homolog kromozom çiftlerinin üyeleri hücrenin
kutbuna ulaşana kadar hareket ederler
• Herbir kutup o an tek bir haploid setine sahiptir
ancak herbir kromozom hala iki kardeş
kromatide sahiptir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Sitokinez
• Telofaz I ile eş zamanlı meydana gelir
– 2 yavru hücre meydana getirir
• Bitki hücreleri– Hücre plağı
• Hayvan hücreleri– ayrılma oluğu
• MAYOZUN 2. bölünmesi öncesinde genetik
materyal yeniden replike olmaz
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Telofaz I, Sitokinez, ve Mayoz II
MAYOZ II: Kardeş kromatidler ayrılır
TELOFAZ VE
SİTOKİNEZ
PROFAZ II
METAFAZ II
Ayırım
boğumu
ANAFAZ II
Kardeş kromatidler
ayrılırlar
TELOFAZ II VE
SİTOKİNEZ
Haploid hücreler oluşur
İki haploid hücre oluşur; kromozomlar hala çifttir Birdahaki hücre bölünmesi sırasında, kardeş kromatidler nihai olarak ayrılırlar;
Tek kromozom içeren dört haploid hücre meydana gelir
Şekil 39
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mayoz II : Kardeş kromatidler ayrılırlar
• Mitoza benzer şekilde ilerler
• İnterfaz II yoktur
Profaz II
•
İğ aparatı oluşur ve kromozomlar metafaz II düzlemine doğru hareket ederler
Metafaz II
•
Kromozomlar mitozdakine benzer tarzda metafaz düzlemine dizilirler
•
Herbir kromozomun kardeş kromatidlerinin kinetokorları zıt kutuplara
yönlendirir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Anafaz II
•
Kardeş kromatidlerin sentromerleri sonunda ayrılırlar
•
Herbir çiftin kardeş kromatidleri zıt kutuplara doğru hareket ederler
–
Şimdi bireysel kromozomlar
• Telofaz II ve Sitokinez
•
Hücrenin zıt kutuplarında nukleuslar oluşur ve sitokinez olur
•
Sitokinez tamamlandıktan sonra dört hücre meydana gelmiştir
–
Hepsi haploid (n) dir
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mitoz ve Mayozun Karşılaştırılması
Mayoz üç olayla mitozdan farklılık gösterir
1. Sinapsis ve krosing over
– Homolog kromozomlar fiziksel olarak bağlantı
kurarlar ve genetik bilgi değiş tokuş edilir
2. Metafaz düzlemindeki tetradlar
– Mayoz I in metafazında, çift homolog
kromozomlar (tetradlar) metafaz düzleminde
bulunurlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mitoz ve Mayozun Karşılaştırılması
3. Homologların ayrılması
– Mayozun Anafaz I inde, homolog çiftler
hücrenin zıt kutuplarına doğru hareket ederler
– Mayozun Anafaz II sinde kardeş kromatidler
ayrılırlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Mitoz ve Mayozun karşılatırılması
MİTOZ
MAYOZ
Ata hücre
Kiyazma (crossing over bölgesi)
(kromozom replikasyonundan önce)
MAYOZ I
Profaz I
Profaz
Kromozom
replikasyonu
Duplike olmuş kromozom
(iki kardeş kromatid)
Kromozom
replikasyonu
Homolog kromozomaların
sinapsisi ile oluşan tetrad
2n = 6
Kromozomlar metafaz
düzleminde bulunurlar
Metafaz
Anafaz boyunca
kardeş kromatidler
ayrılurlar
Anafaz
Telofaz
Tetradlar metafaz
plağında dizilirler
MetafazI
Anafaz I
Telofaz I
Homologlar
anafaz I de
ayrılırlar, kardeş
kromatidler
beraber kalırlar
Haploid
n=3
Mayoz I’in
yavru hücreleri
2n
2n
MEIOSIS II
Mitozun iki yavru hücresi
n
n
n
Daughter cells of meiosis II
Şekil 40
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Kardeş kromatidler anafaz II de ayrılırlar
n
Eşeysel yaşam döngüsünde üretilen genetik
varyasyon evrime katkı sağlar
• Mayozda genetik materyal değişimi genetik
varyasyonu sağlar
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Döller arasındaki genetik varyasyonun orjini
• Eşeysel üreyen canlılarda mayoz sırasında kromozom
davranışları ve fertilizasyon herbir nesli doğuran genetik
varyasyonu büyük kısmından sorumludur
1. Kromozomların bağımsız dağılımı
• Homolog kromozom çiftleri
– Mayozun metafaz I inde rastgele yerleşirler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Bağımsız dağılımda
–
Herbir kromozom çifti diğer çiftlerden bağımsız olarak anne ve
baba orjinli homologlarını yavru hücrelere aktarırlar
Anahtar
Anneden
gelen kromozomlar
Olasılık 1
Babadan
gelen kromozomlar
Olasılık 2
Metafaz I de iki eolası eşitlikte
kromozom yerleşimi
Metafaz II
Yavru hücreler
Şekil 41
Kombinasyon 1
Kombinasyon 2
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Kombinasyon 3 Kombinasyon 4
2. Crossing Over
• Krossing over
–
Anne ve babadan gelen genleri taşıyan rekombinant
kromozomları üretir
Kardeş olmayan
kromatidler
Mayozun profaz I i
Tetrad
Kiyazmaa,
Krossing over
bölgesi
Metafaz I
Metafaz II
Yavru hücreler
Şekil 42
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Rekombinant
kromozomlar
3. Rastegele fertilizasyon
• Gametlerin birleşmeleri
– 64 trilyon diploid kombinasyonun herhangi
birini içeren bir zigot üretecektir
–
1 yumurta ve 8 milyon sperm
–
223 X 223
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Genetik varyasyonun populasyon içerisindeki
evrimsel önemi
• Genetik varyasyon
– Doğal seçilimle evrimin hammaddesidir
• Mutasyonlar
– Genetik varyasyonun orjinal kaynaklarıdır
• Eşeyli üreme
– Varyant genlerin yeni kombinasyonlarını üretir,
ve daha fazla genetik çeşitlilik ekler
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings