Mayoz ve Eşeyli Üreme

Mayoz Bölünme

Mayoz bölünme eşeyli üreyen canlıların eşey ana (üreme) hücrelerinde görülür. Mayoz bölünme sonucu genetik olarak birbirinden farklı 4 tane n kromozomlu üreme hücreleri oluşur. Üreme hücrelerine gamet denir. Gametler; sperm (erkek üreme hücresi) ve yumurta (dişi üreme hücresi) olmak üzere ikiye ayrılır.

Üreme hücrelerinin “n” kromozomlu olması sayesinde tür içi kromozom sayısı korunur. Üreme (gamet) ana hücreleri mayoz bölünme geçirdikten sonra üreme yeteneği kazanır.

Mayoz Bölünmenin Temel Özellikleri

• Mayoz bölünme interfaz aşamasının ardından iki bölünmenin meydana gelmesiyle oluşur.
• Mayozun birinci bölünmesine “mayoz 1”, ikinci bölünmesine ise
• “mayoz 2” adı verilir.
• Mayoz sonucunda dört tane haploit (n kromozomlu) hücre oluşur.
• Oluşan n kromozomlu hücreler farklılaşarak (örneğin spermlerde kuyruk gelişimi gözlemlenir) gamet hücrelerini oluşturur.
• Farklı eşeylerin gamet hücreleri birleşerek (döllenerek) mitoz bölünme özelliğine sahip yeni bir birey oluşturur.
• Mayoz bölünme her türde farklı zaman aralığında gözlemlenir.
• Mayoz bölünme sayesinde kalıtsal çeşitlilik sağlanır.
• Eşey organlarına gonad denir. Genel olarak erkek eşey organına erbezi (testis), dişi eşey organına ise yumurtalık (ovaryum) denir.

Mayoz Bölünme Aşamaları

Mayoz bölünmede aynı mitoz bölünmedeki gibi ilk önce interfaz evresi gerçekleşir. Hücre, interfaz evresini bitirdikten sonra Mayoz I evresine ve Mayoz I evresini takip eden Mayoz II evresine geçer. Birbirini takip eden bu iki bölünme sonucu kalıtsal yapıları birbirinden farklı dört hücre oluşur. Bu tepkimelerle birlikte gerçekleşen krosing-over ve bağımsız kromozom dağılımı sayesinde oluşan dört hücre birbirinden farklı genetik yapıda olur.

Mayoz  I

Eşey ana hücreleri interfaz (hücrenin bölünmeye hazırlanma evresi) evresinden sonra mayoz 1 evresine başlar. Mayoz 1 evresinde homolog kromozomlar ayrılır. Homolog kromozomların birbirinden ayrılmasıyla kromozom sayısı yarıya iner ve haploit iki hücre oluşur.

Mayoz I evresi Profaz I, Metafaz I, Anafaz I, Telofaz I ve Sitoplazma bölünmesi olmak üzere 5 evrede gerçekleşir.

Profaz I

Mayoz I evresinde çekirdek bölünmesinin başlangıcı profaz I evresiyle gerçekleşir. Mayozun en uzun ve karmaşık evresidir. Profazın erken evresinde; kromatin iplikler kısalıp kalınlaşarak kromozom halini alırlar. Biri anneden gelen, diğeri babadan gelen homolog kromozomlar birbirine yaklaşarak değer. Bu olaya sinapsis denir. Homolog kromozom çifti yan yana geldiğinde dörtlü kromatit gruplar oluşturur. Bu gruplara tetrat denir. Tetratların sayısı, mayoz geçirmekte olan hücrenin haploit kromozom sayısına eşittir.

Krossing Over

Bu evrede mitoz bölünmenin aksine; homolog kromozomlarının kardeş olmayan kromatitlerinin birbirine dokunan parçaları arasında gen değiş-tokuşu görülür. Bu olaya krossing over denir. Krossing over ile yeni gen kombinasyonları meydana gelir. Krossing over her zaman gerçekleşmez; kromozomun anlık durumuna göre gerçekleşebilir veya gerçekleşmeyebilir. Krossing over genellikle kromozomların sonlarında gerçekleşir.

Mayoz bölünmenin Profaz I evresinde gerçekleşen diğer olaylar mitoz bölünmenin profaz evresindeki gibi devam eder. Çekirdek zarı, çekirdekçik ve organeller eriyerek tamamen kaybolur. Kromozomlar ekvatoral bölgeye hareket etmeye başlarlar.

Metafaz I

Sentrozomların veya iğ ipliklerinin yardımıyla homolog kromozomlar, tetratlar halinde ekvatoral düzleme dizilir.

Anafaz I

İğ ipliklerinin boyları kısalır, böylece homolog kromozomlar birbirinden uzaklaşarak zıt kutuplara hareket ederler. Bu şekilde oluşacak yeni hücrelerde kromozom sayısının yarıya inmesi sağlanmış olur.

Telofaz I

Kutuplara ulaşan haploit kromozomlar iğ ipliklerinden ayrılır. Kromozomlar etrafında çekirdek zarı oluşur. Sitoplazma bölünmesi de bu evrede olur. Sonuçta haploit (n) kromozoma sahip iki hücre oluşur

Mayoz II

Mayoz I bittikten sonra haploid (n kromozomlu) 2 hücre oluşur. Bu hücreler Mayoz II de tekrar ikiye bölünür ancak bu sefer kardeş kromatitler ayrılır. Bu sayede haploid 4 hücre oluşmuş olur.

Mayoz I bittikten sonra mayoz II başlamadan önce interfaz evresi görülmez. Bu sayede DNA kendisini eşlemez, hücrede sadece sentrozomların kendisini eşlediği görülür. Mayoz II de sadece kardeş kromatitler birbirinden ayrılır dolayısıyla kromozom sayısında bir değişme olmaz. Mayoz II genel hatlarıyla mitoz bölünmeye çok benzer.

Profaz II

• Çekirdek zarı parçalanır.
• İğ iplikleri kromatitlerin kinetokorlarına (sentromerlerin bağlandığı bölgeye denir) bağlanır.
• Çok kısa süren bir evredir.
• Bazı canlıların hücreleri bu adımı atlayarak doğrudan metafaz II ye geçebilir.
• Bu evrede tetrat oluşumu veya krossing over olayı gözlemlenmemektedir.

Metafaz II

Kardeş kromatitler, hücrenin ekvator düzleminde dizilir.

Anafaz II

Kardeş kromatitlerin sentromerleri birbirinden ayrılır ve herbir kromatit zıt kutuplara çekilir.

Telofaz II

• Kromatitler kutuplara çekildikten sonra çekirdek zarı ve çekirdekçik yeniden oluşur.
• Bu evreyle birlikte sitoplazma bölünmesi de gerçekleşir.
• Mayoz II evresinin sonucunda eşey ana hücresinden haploit (n) kromozoma sahip 4 hücre oluşur.

Bitki Hücrelerinde Mayoz Bölünme

Bitki hücresinde boğumlanarak bölünme hücre çeperinden dolayı mümkün olmadığı için bitki hücreleri ara lamel (hücre plağı) oluşturarak bölünürler. Ayrıca bitki hücrelerinde sentrozom organalenin bulunmamasından dolayı homolog kromozomlar ve kardeş kromatitler iğ iplikleri ve sitoplazmik mikrotübüller sayesinde birbirinden ayrılır.

Mayoz Bölünmenin Önemi

• Mayoz bölünme sonucunda oluşan hücrelerin birbirinden farklı olması ile canlıların çeşitliliği artar.
• Tür içi kromozom sayısı sabit kalır. Örneğin normal insan hücrelerinde 2n=46 kromozom vardır. Mayoz bölünme ile n=23 kromozomlu sperm ve yumurta hücreleri oluşur. Yumurta,  sperm tarafından döllendikten sonra 2n=46 kromozomlu bebeği oluşturan hücre meydana gelir.
• Değişen koşullara daha iyi adapte olabilen yeni hücreler ortaya çıkarabilir. Örneğin; eşeyli üreyerek çekirdek çıkan bir ağaç, eşeysiz üreme yoluyla aşılanmış bir ağaçtan daha kuvvetli ve yörenin iklimine uyumlu olabilir.

Mayoz Bölünme ile Mitoz Bölünme Arasındaki Fark

Eşeyli Üreme

Eşeyli üreme, iki canlı organizma arasında genetik malzemelerin birleştirilmesi suretiyle yeni bir canlının oluşması olayıdır. Burada iki ana süreç vardır:

Kromozom sayısını yarıya indiren mayoz bölünme

İki gametin birleştiği ve eski kromozom sayılarına ulaştığı döllenmedir. 

Eşeyli üreme

•  çok hücreli gelişmiş canlılarda, bitkilerde ve hayvanlarda görülür.
• Eşeyli üremede erkek ve dişi üreme hücreleri (sperm, yumurta, polen gibi) etkin bir rol oynamaktadır. Eşeyli üremenin mayoz bölünmenin profaz I evresinde gerçekleşen krossing-over ve bağımsız gen dağılımı sayesinde oluşan yavru hücreler tıpa tıp anne ve babalarına benzemez.

Eşeyli Üremenin Temel Özellikleri

• Temeli mayoz hücre bölünmesine dayanmaktadır.
• Kalıtsal çeşitlilik oluşur.
• Üreme hızı düşüktür.
• Oluşan bireyler çevresel değişimlere daha dayanıklıdır.
• Döllenme görülür.
• Dişi ve erkek olmak üzere farklı eşeyler görev alır

Hayvanlarda Üreme Hücrelerinin Oluşumu

Sperm hücresinin oluşumuna spermatogenez, yumurta hücresinin oluşumuna oogenez denilmektedir.

A) Spermatogenez

• Erkek bireylerin eşey bezlerinde 2n kromozomlu sperm ana hücrelerinden (spermatogonyum), spermlerin oluşmasına spermatogenez denir. Erkek birey ergenliğe ulaşmadan önce sperm ana hücreleri mitozla çoğalır. Mitoz bölünme ile çoğalma ergenlik sonrasında da devam eder. Böylelikle erkek bireyler sürekli sperm üretebilirler. Bir spermin, sperm ana hücresinden üretimi için geçen süre ortalama süre 70 gündür. Yetişkin ve sağlıklı erkek birey günde ortalama 3 milyon sperm üretir.
• Bölünmeye başlayacak olan sperm ana hücresi (spermatogonyum) gelişerek mayoz bölünmeye hazırlanır. Gelişmiş ve mayoz bölünmeye hazır hücrelere birincil spermatosit denir. Mayoz I evresini tamamlayıp ikiye bölünen n kromozomlu (haploid) hücrelere ikincil spermatosit hücreleri denir.
• İkincil spermatositlerden mayoz 2 sonucunda spermatit adı verilen haploid kromozomlu dört hücre oluşur. Spermatitler gelişerek fonksiyonel spermi oluşturur. Hücrelerin mayoz bölünme sırasında geçirdikleri adımları mayoz bölünmenin anlatıldığı konu anlatımında bulabilirsiniz. Sağlıklı bir bireyde üretilen spermlerin tamamı aynı büyüklükte, kromozom sayısında ve şekildedir.

Spermin Yapısı

Sperm hücresi baş bölüm, orta bölüm ve kamçı olmak üzere üç kısma ayrılır. Baş kısmın ucunda akrozom adı verilen, döllenme sırasında yumurtanın zarının delinmesini sağlayan kısım bulunur. Akrozom kısmının biraz yanında genetik bilgiyi taşıyan çekirdek kısmı bulunur (ek bilgi: yumurtanın içine giren tek sperm bölümü çekirdek bölümüdür, diğer kısımlar yumurta hücresine girmez).

Spermin hızlı hareket etmesi için çok sayıda mitokondri orta kısımda oksijenli solunum yapar. Kamçı ise sperme hareket yeteneği kazandırır. Canlı türüne göre sperm yapısı ve sayısı çeşitlilik gösterir.

B) Oogenez

• Dişi bireylerin yumurtalıklarında dişi üreme hücresi olan yumurtanın oluşumuna oogenez denir. Dişi bireylerde yumurta hücresinin gelişimi anne rahminde başlar ve belirli bir yaşa gelinceye kadar sürer. Erkeklerde sperm sayısı sınırsız olmasına karşın, yeni doğmuş bir kız çocuğunun yumurtalıklarında birincil oosit durumundaki hücre sayısı yaklaşık üç yüz bin kadardır. Bu yumurtalar ergenlik dönemine kadar birincil oosit olarak bekler. Ergenlik döneminden itibaren hormonların etkisiyle mayoz bölünmesini tamamlar.
• Yumurta oluşumu, sperm oluşumuna çok benzer bir şekilde olmaktadır. Aralarındaki fark oluşan hücrelerin isimleri ve sitoplazmanın oluşan hücrelere eşit dağılmamasıdır.
• Döllenme sonucu oluşan hücrenin daha hızlı bölünmesi ve yeterli besin alabilmesi için yumurta hücresi mayozla oluşurken bütün sitoplazma bir hücrede toplanır. Oluşan küçük hücrelerde sitoplazma yok denecek kadar azdır ve bu hücrelere kutup cisimciği denir. Kutup cisimcikleri mayoz bölünme bittikten sonra eriyerek kaybolur. Oluşan büyük yumurta hücresine ootit denir. Ootit hücresi üreme yeteneği alacak şekilde farklılaşır ve yumurta hücresine dönüşür (diğer adımlardaki isimlere resimden bakabilirsiniz).
• Oluşan yumurta hücresinin büyüklüğü ve içerdiği kromozom sayısı canlıdan canlıya değişir. İnsan yumurta hücresinin hacmi, insan sperm hücresinin hacminden 250 bin katı kadardır.
• Memelilerde yumurta zona pellusida adı verilen bir zarla çevrilidir. Bu zar protein, glikoprotein ya da polisakkaritten oluşur. Zona pellusida, yumurtayla aynı türe ait spermlerin döllenmesini sağlar.

Döllenme

• Olgun yumurta ile spermin haploit çekirdeklerinin birleşmesine döllenme, döllenmiş yumurtaya ise zigot denir. Yumurta, spermleri kendine çekmek için bazı özel kimyasallar salgılar. Sperm yumurta içersine girer girmez, girdiği yerden başlayarak bir döllenme zarı oluşturur. Buna kabuk tepkimesi denir. Bu tepkimenin nasıl oluştuğu tam olarak bilinmemekle beraber, deneysel olarak bu zar kaldırıldığında birçok spermanın yumurtaya girmesine olanak tanır. Kural olarak bir yumurtaya bir sperm girer. Fakat bazı canlılarda birden çok sperm girebilir.
• Döllenme gerçekleştiğinde sperm canlılık özelliğini kaybeder. Sperm yumurta hücresine vardığında; spermin baş kısmındaki akrozom sayesinde yumurtanın dış tabakalarını geçerek yumurta zarı ve sperm zarı birleşir. Sperm çekirdeği ile yumurta çekirdeğinin kaynaşması sonucunda döllenme olayı gerçekleşmiş olur.

Döllenme Ortamına Göre Döllenmenin Sınıflandırılması

Döllenme dış ve iç döllenme olarak ikiye ayrılır.

Dış döllenme, dış ortamda gerçekleşen döllenmedir. Suda yaşayan hayvanların çoğunda çiftleşme için herhangi bir üreme organı genellikle bulunmadığından, sperm hücreleri dış ortama serbestçe bırakılır. Su ortamı güvenilir değildir. Suyun sıcaklığı, pH, av olma durumu döllenmede etkilidir. Buzden gamet sayısı fazladır. Ayrıca kur davranışları ve gametlerin aynı anda bırakılması döllenme olasılığını arttırır.

İç döllenme, bazı hayvanlarda üreme organı ile spermlerin dişiye iletilmesi. Döllenme, çoğu defa döllenme kanalı içersinde gerçekleşir. Özellikle iç döllenme yapan hayvanlarda eşlerin birbirlerini çekici kılması için birçok iletişim ve davranış biçimi gelişmiştir. Yavrunun en iyi gelişebileceği mevsimlerde bu davranışlar artar.

Gametlerin Durumuna Göre Döllenmenin Sınıflandırılması

Döllenme, üremeyi gerçekleştiren gametlerin durumuna göre üçe ayrılır.

İzogami : Şekil ve büyüklük bakımından aynı, kalıtsal yapısı farklı iki gametin birleşip zigotu meydana getirmesi olayına denir. Bazı tek hücreli alg’ler ve ipliksi yeşil su yosunlarında görülür.

Anizogami (Heterogami): Şekil ve büyüklük bakımından farklı iki gametin birleşip zigotu meydana getirmesi olayına denir. İpliksi yeşil alglerden bazılarında çok küçük bir erkek gamet ile çok iri yumurta hücresi birleşerek zigotu oluşturur.

Oogami: Yüksek yapılı bitkilerde, hayvanlarda ve insanda görülür. Dişi gamet (yumurta) büyük, bol sitoplazmalı ve hareketsizdir. Erkek gamet (sperm) küçük, az sitoplazmalı ve kamçılıdır.

Çiçeklerde Döllenme

Çiçekli bitkilerde, polenlerin (erkek üreme hücresi) rüzgar veya böcekler aracılığıyla dişicik tepesine (çiçeğe) taşınmasına tozlaşma denilmektedir. Bir çiçeğin kendi erkek organındaki polenlerle tozlaşma yapmasına kendi kendine tozlaşma denir. Kendi kendine tozlaşma, çapraz tozlaşmaya göre daha az genetik çeşitlilik sağlar.

Tozlaşma sonrasında, ovaryumdaki embriyo kesesi içinde döllenme
gerçekleşir. Embriyo ve besi doku etrafında tohum kabuğu ve zar oluşur, oluşan yapıya tohum denir. Tohum içinde embriyo uzun süre uyku halinde kalır. Düşük metabolizma hızıyla yaşamını devam ettirir.

Konjugasyon

Canlılarda genetik çeşitlilik yalnızca mayoz ve eşeyli üremeyle olmaz. Ayrıca konjugasyon görülen canlılarda da kalıtsal çeşitlik ortaya çıkmaktadır.

Kalıtsal yapısı farklı aynı türden iki hücrenin, aralarında oluşturdukları sitoplazmik bir köprü sayesinde gen alış verişi yapmaları olayına konjugasyon denir.