MİTOZ BÖLÜNME ve KROMOZOM HAREKETLERİ

İstanbul Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji AD
Prof. Dr. Filiz AYDIN
 Kültüre edilen tipik bir insan hücresi 24 saatte bir bölünür.
 Hücre siklusu iki temel kısımdan oluşur.
 MİTOZ ve İNTERFAZ
 Mitoz ve sitokinez sadece yaklaşık bir saat sürmekle beraber
hücre siklusunun yaklaşık %95’i iki mitoz arasındaki faz olan
interfaz ile geçer
 İnterfaz sırasında kromozomlar çözünür ve nukleus içinde
dağılır Moleküler düzeyde interfaz hücrenin, bölünmeye
hazırlık olarak hücre büyümesi ve DNA replikasyonu
sırasındaki toplam zamandır.
Genler
Sentromer
Dublike olmamış
Kardeş kromatid
Dublike olmuş
Mitoz bölünme somatik hücreler ile ana germ
hücrelerinin çoğalma şeklidir.
iki ayrı bölünme halinde tamamlanır;
1. Karyokinez (nukleus bölünmesi)
5 ayrı fazda gerçekleşir

Profaz

Prometafaz

Metafaz

Anafaz

Telofaz
2. Sitokinez (sitoplazma bölünmesi)
MİTOZ
 Mitoz bir hücresel kopya etkisi yapmak üzere orjinal
kromozomların
replikasyonu
ve
bölünmesiyle
birbirinin tıpa tıp aynısı iki yavru hücre oluşturma
sürecidir.
G1
S
G2
M
Sentriol dublikasyonu S evresinde koordineli olarak
gerçekleştirilir
 PROFAZ mitozun ilk aşamasıdır.
 Kromatin yoğunlaşır, nukleolus kaybolur
Mitoz’da
 Mitozun her evresinde mikrotubuller yapı
hareketlidir
 Mitoz başlangıcında çekirdeklenme yeteneği
artar ve çok sayıda mikrotubul yapısı
gelişmeye başlar
 nukleus kılıfı erir, sentrioller ayrılır ve kutuplara göç
eder, kinetokorlar ve kinetokor iplikler oluşur ve iğ
iplikleri meydana gelir
Prometafaz
 İğ kutuplarından çekirdeklenen mikrotubuller
dinamiktir ve kinetokorlara temas ettiklerinde
kromozomal tutunmayı sağlarlar
 Kinetokora yerleşen dinein motor proteini
kromozomu iğ kutbuna doğru çeker
Mitotik iğ üç sınıf mikrotubul içerir
 Astral mikrotubuller – hücre korteksine uzanırlar
 Kinetokor mikrotubuller – kromozomlar ile bağlantı
sağlarlar
 Polar mikrotubuller – birbirleri ile antiparalel tarzda
etkileşime girerler
 Her bir kromozom mikrotubullere tutunmak için
özelleşmiş yapıya sahiptir ---------“kinetokor”
 Kinetokor özel bir bölgeye yerleşir
”sentromer “
 Sentromer, yoğunlaşmış kromozomun sentromerik DNA
ile ayrılan sınırlı bölgesi
Kinetokorlar, sentromerik DNA’yı mikrotubullere
bağlayan çok sayıda protein kompleksi içerirler.
İç sentromer / iç ve dış kinetokor tabakalarından
meydana gelir
Kinetokor mikrotubullerin (+) uçları dış tabakada
sonlanır.
İnsan kinetokorlarında 25-30 kadar mikrotubul
bulunumaktadır
Kinetokorlar kromozomların tutunmasına
aracılık ederler,
 3 tabakalı plaka benzeri yapı,
corona bölgesine mikrotübüller
bağlanır.
 Mikrotübüllerin bağlanması ile
yapısında değişiklikler meydana
gelir.
 MIS12, KNL ve NDC80 anahtar
proteinler
 Kinetokor ve mikrotübüller
arasında güçlü fakat hareketli bir
Molecular Cell Biology, 3rd ed., Lodish, et al., copyright 1995
bağlantı
 Karşı kutuptan da bir
mikrotubul serbest
kinetokoru bulur ve
tutunur. Kromozomlar iki
tarafa yönlendirilir (bioriented) ve iki
kinetokorla çekilen
kromozom gerilim altına
girer, tutulmalar kararlı
hale gelir.
MİTOZ SIRASINDA
KROMOZOMLARIN HAREKET
MEKANİZMALARI
MİKROTÜBÜL HAREKETLERİ
 (-) uçlar, kutup bölgesi; daha
az dinamik
 (+) uçlar, ekvatora ve hücre
merkezine yakın; hareketli
 Kromozomların hücre
merkezine doğru hareket
etmesi,

Ekvatorda dizilmeleri,
 Kutuplara çekilmeleri
 Dinamik İnstabilite

Mikrotübüllerin Sürekli Hareketi: k-fibrillerin (+) uçlarına
tubülin eklenmesi, (-) uçlarından tubülin çıkması.
MİTOZ BÖLÜNME
Sentromer
KONTROL NOKTASI
Kinetokor Fibrilleri
Kromozomların Dansı
 “Mitotik İğcikler” (Spindle) mikrotübüllerin hareketi ile meydana gelmektedir.
 Mikrotübüllerin kinetokora tutunması, kromozomların hareketleri ve ekvatordaki
diziliş şekilleri genetik bilginin kalıtımında önemlidir.
KROMOZOMLARIN TUTUNMASI
 Kromozomların doğru şekilde birbirlerinden ayrılabilmeleri için;

Her kromozomun iki kinetokoru da mikrotübüllerle bağlanmalıdır.

Kardeş kinetokorların zıt kutuplara bağlanması ile kromozomlar doğru
şekilde yönlenmelidirler.
Spindle_chromosomes-en.png
Kinetokor-Mikrotübül Bağlantılarının
Geometrisi
 Kardeş kinetokorların bağlanması eş zamanlı
gerçekleşmez, kromozomlar Geçici Monotelik
durumda kalırlar.
Kromozomların Toplanma
Mekanizmaları
 -Her bir kromozomun izlediği yörünge özel olsa da sonuç
kromozomların hücre ekvatoral ekseninde dizilmesidir.
 -Bu dizilimde kromozmlar anafaza kadar her iki kutup ile
bağlantılıdır(bi-oriented)
 -Ekvatoral dizilim ve her iki kutup ile bağlı olmanın
birbirini nasıl etkilediği ve sebep-sonuç ilişkileri net
değildir,çeşitli modeller öne sürülmektedir;
Kinetokor ve mikrotübüller arasında güçlü
fakat hareketli bir bağlantı
Kromozomal
mikrotubuller
Polar mikrotubuller
Tubulinlerin
hareket yönü
Astral mikrotubuller
Sentrozom
Mikrotubuller
kutupta
ayrışırlar
Mikrotubullerin
polimerleşme
yeri
Kromozom
Kinetokor
Mikrotubullerin
+ ucu
Mikrotubullerin
- ucu
M kontrol noktası
 Bütün kromozomlar metafaz plağına
ulaşmadıkça anafaza girilmesine engel olur
 Metafaz kromozomlarının iki kutbada eşit
uzaklıkta olması kinetokorlarla sağlanmaktadır.
 Herbir kinetokor üzerindeki çekme gücü, o
kinetokorun bağlı olduğu kutba yaklaştıkça azalır.
 İki kutuptan birine bağlı olan kromozomun bir
kutba çekilmesi zıt bir gücün ortaya çıktığını
gösterir.
Kinetokora bağlanınca ne olur?
Motor proteinlerin kinetokor mikrotubulerden ayrılıp yeniden
bağlanması mikrotubullün kısalmasına (depolimerizasyon)
neden olur ve böylece kromozom hareket eder
Mikrotubul
Kinetokor
Cohesin
Distal cohesin
Sentromerik
cohesin
 TELOFAZ: Birbirinden ayrılmış kromatitlerin kutuplara
ulaşmasıyla tamamlanır, nukleus kılıfı yeniden oluşur,
kromozomlar kromatin yapısında şekillenir ve nukleolus
yeniden oluşur.
 Bir hücrenin olduğu yerde şimdi tamamıyle aynı genetik
bilgiye sahip iki küçük nukleus oluşmuştur.
MİTOZ BÖLÜNME
Sentromer
KONTROL NOKTASI
Kinetokor Fibrilleri
Kromozomların Dansı
 “Mitotik İğcikler” (Spindle) mikrotübüllerin hareketi ile meydana gelmektedir.
 Mikrotübüllerin kinetokora tutunması, kromozomların hareketleri ve ekvatordaki
diziliş şekilleri genetik bilginin kalıtımında önemlidir.
Sitokinez
Bu olay genellikle anafazda başlar.
 Hücrenin orta bölgesinde hücre zarı, aktin ve
miyozin filamanlardan oluşan kontraktil halkaların
etkisiyle iğcik eksenine dik ve iki yeni nukleus
arasında bir oluk oluşturur.
Sitokinez
 Ayrışma aktin flamanalar ile miyozin II’den
meydana gelen bir halkanın kasılması ile
gerçekleşir.
 Bu halka hücre zarının sitoplazmik yüzeyine
bağlanır.
 Oluk hücrenin ortasında birleşene kadar
derinleşmeye devam eder ve sonunda zarlar
birbirine kaynaşır.
İki kinetokor yanlışlıkla
aynı kutba tutunursa ne
olur?
Kinetokor-Mikrotübül Bağlantılarının
Geometrisi
 Kardeş kinetokorların bağlanması eş zamanlı gerçekleşmez,
kromozomlar Geçici Monotelik durumda kalırlar.
 Sintelik ve Merotelik tutunmalar ise kromozomların yanlış
ayrılmasına neden olur.
Hayvan hücrelerinde sentrozom sayısı
kontrol edilmelidir.
Tümör hücrelerinin çoğunda ikiden daha
fazla sentrozom bulunur
Sonuç:
Genetik karasızlık –anöploidi
Teşekkürler