TYT MAYOZ BÖLÜNME VE EŞEYLİ ÜREME

Mayoz bölünme, eşeyli üreyen canlılarda kromozom sayısının nesiller boyunca sabit kalmasını ve kalıtsal çeşitliliğin artmasını sağlayan temel hücresel süreçtir. TYT soruları bu konuyu yalnız evre adlarıyla değil; homolog kromozom–kardeş kromatit ayrımı, DNA ve kromozom sayısındaki değişimler, crossing-over, gamet oluşumu ve döllenme ilişkisi üzerinden ölçer.

MAYOZUN CANLILAR İÇİN ÖNEMİ

Diploit, Haploit, Gamet ve Zigot

Bir türe ait vücut hücrelerinde kromozomlar çoğunlukla çiftler hâlindedir. Biri anneden, diğeri babadan gelen; biçim, büyüklük, sentromer konumu ve taşıdıkları genlerin lokusları bakımından benzer kromozomlara homolog kromozomlar denir. Homologlar aynı karakterlerle ilgili genleri taşır; ancak bu genlerin alelleri aynı olmak zorunda değildir.

Kromozom takımı çift olan hücreler diploit (2n), tek olan hücreler haploit (n) olarak gösterilir. Mayoz, diploit eşey ana hücresinden haploit gametler oluşturur. İki gametin döllenmeyle birleşmesi sonucunda diploit zigot meydana gelir. Zigot mitozlarla gelişerek yeni bireyi oluşturur.

Görselde diploit canlıdan mayozla haploit gametlerin oluşması, gametlerin döllenmeyle diploit zigotu meydana getirmesi ve zigotun mitozlarla gelişmesi gösterilir. Mayoz kromozom sayısını yarıya indirirken döllenme yeniden iki katına çıkarır.

Bir DNA Eşlenmesi, İki Çekirdek Bölünmesi

Mayozdan önceki interfazda DNA bir kez eşlenir. Ardından Mayoz I ve Mayoz II olmak üzere iki çekirdek bölünmesi gerçekleşir. Bu iki bölünme arasında görülen interkinez sırasında DNA yeniden eşlenmez. Başlangıçtaki bir diploit hücreden çoğunlukla dört haploit hücre oluşur.

MAYOZ I: HOMOLOG KROMOZOMLARIN AYRILMASI

Profaz I: Sinapsis, Tetrat ve Crossing-Over

Profaz I, mayozun en uzun ve ayırt edici evresidir. Kromatin iplikler kısalıp kalınlaşır; homolog kromozomlar yan yana gelerek sinapsis yapar. İki homolog kromozomun toplam dört kromatitten oluşan birlikteliğine tetrat denir. Bir hücredeki tetrat sayısı haploit kromozom sayısına eşittir.

Homolog kromozomların kardeş olmayan kromatitleri arasında parça değişimi gerçekleşebilir. Bu olaya crossing-over, kromatitlerin temas ettiği görünür bölgeye kiyazma denir. Parça değişimi genlerin yapısını veya sayısını değiştirmez; mevcut alellerin aynı kromozom üzerindeki dizilişini yeniden düzenleyerek yeni kombinasyonlar oluşturur.

Görselde homolog kromozomların eşleşmesiyle tetrat oluşumu, kardeş olmayan kromatitlerin kiyazma bölgesinde temas etmesi ve parça değişimi sonucunda rekombinant kromatitlerin ortaya çıkması gösterilir.

Metafaz I, Anafaz I ve Telofaz I

Metafaz I’de tetratlar hücrenin ekvator düzlemine dizilir. Her homolog çiftin anne ve baba kökenli üyelerinin kutuplara yönelişi diğer çiftlerden bağımsızdır. Anafaz I’de homolog kromozomlar birbirinden ayrılarak zıt kutuplara gider; sentromerler bölünmez ve kardeş kromatitler birlikte kalır. Telofaz I ve sitokinez sonunda kromozom sayısı yarıya inmiş iki hücre oluşur. Kromozomların her biri hâlâ iki kromatitlidir.

MAYOZ II: KARDEŞ KROMATİTLERİN AYRILMASI

Profaz II’den Telofaz II’ye

Mayoz I’den sonra DNA eşlenmeden Mayoz II başlar. Profaz II’de iğ iplikleri yeniden kurulur. Metafaz II’de kromozomlar ekvator düzlemine tek sıra hâlinde dizilir. Anafaz II’de sentromerler bölünür ve kardeş kromatitler zıt kutuplara çekilir. Telofaz II ve sitokinez sonunda dört haploit hücre meydana gelir.

Mayozun Ürünleri ve Genetik Farklılık

Mayozun ürünleri yalnız kromozom sayısı bakımından haploit değildir; çoğunlukla birbirlerinden ve ana hücreden genetik olarak farklıdır. Bu farklılığın temelinde crossing-over ve homolog kromozomların bağımsız dağılımı bulunur. Hayvanlarda ürünler doğrudan gametlere dönüşebilirken bitkilerde mayoz ürünleri çoğu kez spor niteliğindedir ve gamet oluşumuna giden yaşam döngüsünün bir basamağını oluşturur.

Akışta DNA eşlenmesinden sonra Mayoz I’de homolog kromozomların, Mayoz II’de ise kardeş kromatitlerin ayrılması görülür. Başlangıçtaki 2n = 2 hücreden oluşan dört ürünün her biri n = 1 kromozomludur.

Örnek - 4

Aşağıdaki görsellerde K ve L hücrelerinde gerçekleşen ayrılma olayları gösterilmiştir.

K ve L ile ilgili aşağıdaki eşleştirmelerden hangisi doğrudur?

A) K: Anafaz I – L: Anafaz II

B) K: Anafaz II – L: Anafaz I

C) K: Metafaz I – L: Profaz II

D) K: Telofaz II – L: Metafaz I

E) K ve L: Anafaz I

Cevabı Göster

K’de X biçimini koruyan homolog kromozomlar birbirinden ayrılır; bu Anafaz I’e özgüdür. L’de kardeş kromatitler ayrılmıştır; bu olay Anafaz II’de gerçekleşir.

Cevap: A

KROMOZOM, KROMATİT VE DNA MİKTARI

İndirgenme Nerede Gerçekleşir?

Kromozom sayısının yarıya inmesi, homolog kromozomların Anafaz I’de ayrılıp farklı hücrelere geçmesiyle gerçekleşir. Bu nedenle Mayoz I indirgeme bölünmesi olarak adlandırılır. Mayoz II’de kromozom takım sayısı yeniden azalmaz; kardeş kromatitler ayrılır. Kromatitler ayrıldığı anda her biri bağımsız kromozom kabul edildiği için hücre içindeki kromozom sayısı geçici olarak artabilir.

Evreler Boyunca Sayısal Değişim

Başlangıç hücresinin G1 evresindeki DNA miktarı 2C kabul edilirse interfazın S evresinden sonra 4C olur. Mayoz I sonunda her hücrede n kromozom ve 2C DNA; Mayoz II sonunda her hücrede n kromozom ve C DNA bulunur. Buradaki C, bir haploit takımın eşlenmemiş DNA miktarını temsil eder.

GENETİK ÇEŞİTLİLİĞİN KAYNAKLARI

Crossing-Over ile Rekombinasyon

Crossing-over, aynı homolog çift üzerindeki alellerin yeni dizilişler kazanmasına yol açar. Parça değişimi kardeş olmayan iki kromatidi doğrudan etkiler; tetrattaki diğer iki kromatit değişmeden kalabilir. Bu nedenle tek bir crossing-over olayından iki rekombinant ve iki parental kromatit oluşması beklenir.

Bağımsız Dağılım ve Rastgele Döllenme

Metafaz I’de her homolog çiftin ekvatora yerleşme yönü diğer çiftlerden bağımsızdır. Böylece anne ve baba kökenli kromozomlar gametlere farklı kombinasyonlarla dağılır. Crossing-over hesaba katılmasa bile n homolog çifti bulunan bir canlıda yalnız bu yönelişten 2ⁿ farklı kromozom kombinasyonu oluşabilir. Hangi sperm ile hangi yumurtanın birleşeceğinin rastlantısal olması da çeşitliliği daha da artırır.

Crossing-Over Ürünlerini Yorumlama

Örnek - 9

Aşağıda bir homolog kromozom çifti ve bu çiftten oluşabilecek K, L, M ve N kromatitleri gösterilmiştir.

Tek bir crossing-over olayı dikkate alındığında hangi kromatitler rekombinanttır?

A) Yalnız K

B) Yalnız L

C) K ve N

D) L ve M

E) K, L, M ve N

Cevabı Göster

K ve N tek kökenden gelen değişmemiş kromatitlerdir. L ve M iki homologdan parçalar taşıdığı için rekombinanttır.

Cevap: D

GAMETOGENEZ: SPERMATOGENEZ VE OOGENEZ

Sperm ve Yumurta Oluşumu

Hayvanlarda gamet oluşumuna gametogenez denir. Erkek üreme organlarında gerçekleşen spermatogenez sırasında birincil spermatositin mayozu ve yaklaşık eşit sitokinezler sonucunda dört haploit hücre oluşur; bunlar farklılaşarak sperm hâline gelir.

Dişi üreme organlarında gerçekleşen oogenez sırasında sitoplazma eşit paylaşılmaz. Birincil oositin mayozundan bir büyük yumurta hücresi ve küçük kutup hücreleri oluşur. Eşit olmayan paylaşım, döllenme ve erken gelişme için gerekli sitoplazma ile besin rezervinin tek hücrede toplanmasını sağlar.

Görselde spermatogenezde dört işlevsel sperm oluştuğu, oogenezde ise sitoplazmanın büyük bölümü tek yumurtada toplandığı için bir yumurta ve küçük kutup hücrelerinin meydana geldiği görülür.

Gametlerin Ortak ve Farklı Özellikleri

Sperm ve yumurta haploittir, mayoz kökenlidir ve kalıtsal bilgiyi zigota taşır. Bununla birlikte sperm çoğunlukla küçük, hareketli ve az sitoplazmalı; yumurta büyük, hareketsiz ve sitoplazma bakımından zengindir. Mayoz sonunda oluşan hücrelerin genetik yapıları, crossing-over ve bağımsız dağılım nedeniyle birbirinden farklı olabilir.

EŞEYLİ ÜREME VE DÖLLENME

Gametlerin Birleşmesi ve Zigot

Eşeyli üreme, genellikle mayozla oluşan farklı genetik yapıdaki gametlerin döllenmeyle birleşmesine dayanır. Döllenme dış ortamda ya da dişi canlının vücudunda gerçekleşebilir. Her iki durumda da temel olay haploit çekirdeklerin birleşmesi ve diploit zigotun oluşmasıdır. Yavru sayısı eşeysiz üremeye göre daha az ve süreç daha yavaş olabilse de oluşan kalıtsal çeşitlilik, değişen çevre koşullarında türün devamlılığına katkı sağlayabilir.

Hermafroditlik ve Konjugasyon

Bazı canlılarda dişi ve erkek üreme organları aynı bireyde bulunur; bu durum hermafroditlik olarak adlandırılır. Birçok hermafrodit türde farklı bireyler arasında gamet alışverişi ve döllenme gerçekleşir; böylece genetik çeşitlilik korunur.

Bakteri ve bazı protistlerde görülen konjugasyon sırasında bireyler arasında genetik madde aktarılır. Konjugasyon kalıtsal çeşitliliği artırabilir; ancak doğrudan yeni birey oluşturmadığı ve birey sayısını artırmadığı için tek başına üreme sayılmaz.

Mayoz–Döllenme Dengesi

Konjugasyonu Üremeden Ayırma

MAYOZ VE MİTOZUN KARŞILAŞTIRILMASI

Ortak Özellikler ve Temel Farklar

Her iki bölünmeden önce interfazda DNA eşlenir; kromozomlar yoğunlaşır, iğ iplikleri görev alır ve çekirdek bölünmesini çoğunlukla sitokinez izler. Buna karşılık mitoz tek çekirdek bölünmesiyle genellikle iki hücre oluşturur ve kromozom takım sayısını korur. Mayoz iki çekirdek bölünmesiyle çoğunlukla dört hücre oluşturur, kromozom sayısını yarıya indirir ve çeşitlilik meydana getirir.

Anafaz I, Anafaz II ve Mitoz Anafazı

Anafaz I’de homolog kromozomlar ayrılır ve sentromerler bölünmez. Anafaz II ile mitoz anafazında ise sentromerler bölünür, kardeş kromatitler zıt kutuplara gider. Mayoz II’nin mekanizması mitoza benzese de başladığı hücre haploittir ve kromozomlar crossing-over nedeniyle özdeş kromatitler taşımayabilir.

Ortak Süreçleri Ayırt Etme

TYT’DE SIK KARIŞTIRILAN NOKTALAR

Kavramları Birlikte Okuma

Mayoz sorularında bir hücrenin yalnız n veya 2n olması, kromozomlarının tek ya da iki kromatitli olduğunu tek başına göstermez. Mayoz I sonundaki hücre n kromozomlu olmasına rağmen kromozomları iki kromatitlidir. Metafaz I’de homolog çiftler, Metafaz II’de tek kromozomlar ekvatora dizilir. Anafaz I’de sentromer bölünmez; Anafaz II’de bölünür.

KONU ÖZETİ

Mayoz öncesinde DNA bir kez eşlenir; iki çekirdek bölünmesi sonucunda kromozom sayısı yarıya inmiş hücreler oluşur. Profaz I’de homolog kromozomlar sinapsis yapar, tetratlar meydana gelir ve crossing-over görülebilir. Anafaz I’de homologlar, Anafaz II’de kardeş kromatitler ayrılır. Bağımsız dağılım, crossing-over ve rastgele döllenme eşeyli üremedeki kalıtsal çeşitliliğin temel kaynaklarıdır. Spermatogenez çoğunlukla dört işlevsel sperm, oogenez ise bir büyük yumurta ve kutup hücreleri oluşturur.