Mayoz bölünme
Mayoz bölünme özel bir hücre bölünmesi türüdür. Normal vücut hücrelerinin bölünme şekli olan mitoz bölünmeden farklı olarak mayoz bölünme, her çiftten bir tane olmak üzere normal kromozom sayısının sadece yarısına sahip hücrelerle sonuçlanır. Bu nedenle mayoz bölünme genellikle redüksiyon bölünmesi olarak adlandırılır. Uzun vadede mayoz bölünme, daha sonra açıklanacak bir şekilde genetik çeşitliliği artırır.
Eşeyli üreme, bir spermin bir yumurtayı döllemesiyle gerçekleşir. Yumurta ve sperm, gamet ya da cinsiyet hücresi olarak adlandırılan özel hücrelerdir. Gametler haploiddir; normal bir vücut hücresinin (somatik hücre olarak adlandırılır) yalnızca yarısı kadar kromozoma sahiptirler. Döllenme, vücut hücrelerindeki kromozomları diploid sayıya geri getirir.
Bir türün vücut hücrelerindeki temel kromozom sayısı somatik sayı olarak adlandırılır ve 2n olarak etiketlenir. İnsanlarda 2n = 46'dır: 46 kromozomumuz vardır. Cinsiyet hücrelerinde kromozom sayısı n'dir (insanlarda: n = 23). Dolayısıyla, normal diploid organizmalarda kromozomlar her ebeveynden bir tane olmak üzere iki kopya halinde bulunur (23x2=46). Bunun tek istisnası cinsiyet kromozomlarıdır. Memelilerde dişi iki X kromozomuna, erkek ise bir X ve bir Y kromozomuna sahiptir.
Karyotip, bir ökaryot türünün karakteristik kromozom sayısıdır. Karyotiplerin hazırlanması ve incelenmesi, hücrelerin genetiği olan sitogenetiğin bir parçasıdır.
Eşeyli üreyen tüm ökaryotlar mayoz bölünmeyi kullanır. Buna birçok tek hücreli organizma da dahildir. Mayoz bölünme, ikili bölünme gibi eşeysiz süreçlerle üreyen arkea veya bakterilerde görülmez.
Krossing over homolog kromozomların kromatidleri arasında gerçekleşir
Eşeyli üremenin bir parçası olarak mayoz bölünme
Döllenmenin önemi
Yavru, her ebeveynden bir dizi kromozom alır, böylece toplamda kalıtımının yarısı her ebeveynden gelir. Ancak iki kromozom seti ebeveyn kromozomları ile aynı değildir. Bunun nedeni, indirgeme bölünmesi sırasında krossing-over adı verilen bir süreçle değişmeleridir.
Mayoz bölünmenin önemi
Bu iki yönlüdür:
1. İlk olarak, her bir yumurta veya spermdeki kromozomları yalnızca bir sete indirgemek.
Bir çiftteki iki kromozom aynı değildir çünkü kromozomlar üzerindeki herhangi bir lokusta iki kromozom üzerinde farklı aleller (gen formları) olabilir. Her bir kromozom çiftini düşünün, her ebeveynden bir set. Her çiftten sadece bir tanesi her bir gamete gider. Dolayısıyla, ilk etapta gametler farklılık gösterir çünkü her bir çiftten gamet babanın ya da annenin kromozomuna sahip olabilir. Buna 'bağımsız çeşitlilik' denir.
2. Her bir ebeveyn kromozom çifti arasında çapraz geçişin gerçekleşmesine izin vermek. Krossing-over, belirli bir kromozom üzerinde hangi alellerin bulunduğunu değiştirir.
Dolayısıyla, 'annenin' ve 'babanın' kromozomları olarak tanımlansa da, pratikte gamet kromozomlarının hepsi ebeveynlerin kromozomlarıyla aynı değildir. Bunun nedeni mayoz bölünme sürecinde kromozom parçalarının yer değiştirmiş olmasıdır.
Gametler tek bir kromozom setine sahip olsa da, bu set her iki ebeveynden gelen genetik materyalin karıştırılmış bir karışımıdır. Her bir yumurta veya sperm, ebeveyn kromozomlarından farklı bir alel seçimine sahip olabilir.
Bir deste kartın karıştırılmasında olduğu gibi, herhangi bir gende değişiklik (mutasyon) olmaksızın birçok farklı gen kombinasyonu üretilebilir. Bununla birlikte, mutasyonlar meydana gelir ve daha önce popülasyonda olmayan alelleri ekleyebilirler. Her halükarda, karıştırma işlemi yavruların çeşitliliğini artırır ve çeşitlilik en azından bazı yavrulara zor zamanlarda hayatta kalma şansı verir. Mayoz bölünmede gerçekleşen alellerin karışması, eşeyli üremenin var olmasının nedeni olabilir.
"Cinsel popülasyonların aseksüel popülasyonlara göre uzun vadeli avantajlara sahip olması için nedenler düşünmek zor değil. Değişen koşulları karşılamak için daha hızlı evrimleşebilirler..."
Özel durumlar
Döngüsel partenogenez
Oldukça büyük birkaç takson (organizma grubu) döngüsel partenogenez kullanır. Bu, bakire doğumla birkaç neslin doğması ve ardından normal eşeyli üreme ile bir neslin meydana gelmesidir. Örnekler arasında yaprak bitleri ve kladoseranlar (su piresi adı verilen küçük kabuklular) bulunmaktadır. Yaprak bitleri genellikle şu şekilde çalışır: Hava iyi olduğunda ve bitki konukçuları en iyi durumdayken partenogenezi kullanırlar. Sezon sonunda, hava kötüleştiğinde ise eşeyli üreme yöntemini kullanırlar. Bu üreme sistemine apogami denir.
Partenogenezde yumurtalar sadece annenin genetik materyalini içerir ve döllenmezler. Yumurta hücreleri mayoz ya da mitoz yoluyla üretilebilir. Mayoz bölünme gerçekleştiğinde, çaprazlama, anneninkinden biraz farklı bir genetik parmak izi üretir. Dolayısıyla, partenogenetik yeşil sinek yavruları özdeş değildir ve bazı genetik varyasyonlar gösterir: mayoz bölünme nedeniyle bazı kromozom segmentleri farklılık gösterir. Mitoz bölünme özdeş yavrular üretecektir.
Bu partenogenetik taksonlar arasında cinsiyeti tamamen terk etmiş bir dizi tür bulunmaktadır.
Cinsellik kaybı
Birkaç ökaryot organizma eşeyli üreme yeteneğini tamamen kaybetmiştir ve bu nedenle mayoz bölünmeye sahip değildir. Bunlar arasında sadece partenogenez yoluyla üreyen Bdelloid rotiferler bulunur.
Mayoz bölünmenin ayrıntıları
Mayoz bölünme mayoz I ve mayoz II olarak ikiye ayrılabilir.
Mayoz I
İlk bölümün işlevi karşıdan karşıya geçişe izin vermektir. Tıpkı mitoz gibi mayoz da profaz, metafaz, anafaz ve telofazı içerir.
Profaz I
Kromozomlar görünür hale gelir, nükleer zarf kaybolur ve sentriyoller (çekirdeğin üstünde ve altında) kromozomları saran iğ liflerini oluşturmaya başlar.
Bu aşamada her kromozom sentromerler tarafından bir arada tutulan iki kardeş kromatide ayrılır. Eşleşmiş kromozomlar artık birbirine bastırılmış dört kromatide (2 set 'kız kardeş') sahiptir. Kardeş olmayan kromatidlerden ikisi arasında çaprazlama gerçekleşir; diğer ikisi çaprazlanmadan kalır. Çaprazlama, katılımcı kromatidlerin, DNA'nın ve ilişkili kromatin proteininin her birinin segmentlerinin değiş tokuşuyla sonuçlanır. Genetik olarak bu süreç rekombinasyon olarak adlandırılır.
Metafaz I
Kromozomlar, homolog çiftler halinde iğ liflerinin ekvatoral (merkez hattı) boyunca sıralanır.
Anafaz I
Kromozomlar, hücrenin her iki tarafında eşit miktarda olacak şekilde bölünür. Bir insan hücresinde 46 kromozom bulunduğundan, her iki tarafta da 23 kromozom bulunur.
(Hücrelerin ikiye bölünmesi olan sitokinez gerçekleşir. Hücre bölünür.)
Telofaz I
İki yavru hücre tamamen bölünür, bir nükleik zarf oluşur ve kromozomlar daha az görünür hale gelir. Bu hücrelerin her birinde 23 kromozom vardır.
Mayoz II
İki hücre, interkinesis veya interfaz II olarak bilinen bir aşamada tekrar bölünmeye hazırlanır. Bu hücrelerin her ikisi de mayoz II'den geçecektir.
Profaz II
Kromozomlar görünür hale gelir, nükleer zarf kaybolur ve sentriyoller iğ liflerini oluşturur.
Metafaz II
Kromozomlar iğ lifleri üzerinde orta çizgi boyunca sıralanır
Anafaz II
Kromozomlar iki kromatidine ayrılır. Kromatidler, kromozomu oluşturan iki DNA (deoksiribo-nükleik asit) ipliğidir. Sentromer adı verilen bir orta bağlantı ile birleştirilirler.
(Sitokinez gerçekleşir. Hücre bölünür.)
Telofaz II
Hücreler tamamen bölünmüştür. Çekirdek zarfı yeniden şekillenir ve farklı DNA'lara sahip dört yeni hücre oluşur.
Erkeklerde dört hücre de sperm haline gelir. Kadınlarda ise sadece bir tanesi olgun yumurta haline gelirken, kalan üç tanesi vücuda yeniden emilir.
Kromozomal geçişi gösteren mayoz bölünmeyi içeren olaylar
Problemler
İnsanlarda, yanlış giden mayoz bölünmenin neden olduğu bazı durumlar vardır. Örnekler şunlardır:
- Down sendromu - 21. kromozomun trizomisi
- Patau sendromu - 13. kromozomun trizomisi
- Edwards sendromu - 18. kromozomun trizomisi
- Klinefelter sendromu - erkeklerde fazladan X kromozomu - yani XXY, XXXY, XXXXY
- Turner sendromu - kadınlarda bir X kromozomunun eksikliği - yani XO
- Üçlü X sendromu - kadınlarda fazladan bir X kromozomu
- XYY sendromu - erkeklerde fazladan bir Y kromozomu
Sorular ve Yanıtlar
S: Mayoz bölünme nedir?
C: Mayoz bölünme, her çift için bir tane olmak üzere normal kromozom sayısının yarısına sahip hücrelerle sonuçlanan bir hücre bölünmesi türüdür. İndirgeyici bölünme olarak da bilinir.
S: Mayoz bölünme genetik çeşitliliği nasıl artırır?
C: Mayoz bölünme, profaz I sırasında çapraz bağlanma ve anafaz I sırasında rastgele ayrışma yoluyla yeni gen kombinasyonları oluşturarak genetik çeşitliliği artırır. Mayoz bölünme genetik çeşitliliği nasıl artırır?
S: Üreme hücreleri nedir?
C: Gametler, normal bir vücut hücresinin (somatik hücre olarak adlandırılır) sadece yarısı kadar kromozoma sahip olan germ hücreleri veya haploid hücreler olarak adlandırılan özel hücrelerdir.
S: Somatik hücre sayısı nedir?
C: Bir türün vücut hücrelerindeki temel kromozom sayısına somatik sayı denir ve 2n olarak gösterilir. İnsanlarda 2n = 46'dır, yani 46 kromozomumuz vardır.
S: Gametlerde kaç tane kromozom vardır?
C: Gametlerde n kromozom vardır, bu da insanlarda 23 kromozomdur. Yani normal diploid organizmalarda her kromozomdan iki kopya vardır - her ebeveynden bir tane (23x2=46). Bu kuralın tek istisnası cinsiyet kromozomlarıdır; memelilerde dişiler iki X kromozomuna, erkekler ise bir X ve bir Y kromozomuna sahiptir.
S. Mayoz bölünme arkealarda mı yoksa bakterilerde mi gerçekleşir?
C: Hayır, mayoz bölünme arke veya bakterilerde gerçekleşmez, basit hücre bölünmesi ile çoğalırlar.
S: Tek hücreli organizmalar arasında eşeyli üreme var mıdır?
A Evet, eşeyli üreme tek hücreli organizmalar arasında gerçekleşir, çünkü onlar da eşeyli üremek için mayozu kullanırlar.
