35.1: Mitoz ve Sitokinez

Ökaryotlarda hücre bölünmesi döngüsü, hücre büyümesi, DNA replikasyonu/kromozom duplikasyonu, yavru hücrelere kromozom dağılımı ve son olarak hücre bölünmesini içeren farklı, koordineli hücresel süreçlere bölünür. Hücre döngüsü, düzenleyici sistemleri ve hücre proliferasyonunu etkileyen hücre dışı sinyaller tarafından sıkı bir şekilde düzenlenir.

Hücre döngüsünün süreçleri yaklaşık 24 saat içinde (tipik insan hücrelerinde) ve iki ana ayırt edilebilir aşamada gerçekleşir. İlk aşama, interfazın S fazı sırasında DNA replikasyonudur. İkinci aşama, kopyalanan kromozomların iki yeni çekirdeğe ayrılmasını (mitoz) ve sitoplazmik bölünmeyi (sitokinez) içeren mitotik (M) fazdır. İki faz, hücrenin replikasyon ve bölünme için hazırlandığı aralıklarla (G1 ve G2 boşlukları) ayrılır.

Mitoz Süreci

Mitoz, profaz, prometafaz, metafaz, anafaz ve telofaz olmak üzere beş farklı aşamaya ayrılabilir. Anafaz veya telofaz sırasında (hücreye bağlı olarak) başlayan sitokinez, M fazının bir parçasıdır, ancak mitozun bir parçası değildir.

Faz

Hücre mitoza girerken, kopyalanan kromozomları yoğunlaşmaya başlar ve kondensinler olarak bilinen proteinlerin yardımıyla iplik benzeri yapılar olarak görünür hale gelir. Mitotik iğ aparatı, S fazı sırasında kopyalanan sentrozomlar arasında oluşmaya başlar ve hücrenin zıt kutuplarına göç eder. Mil, tübülin protein monomerlerinden oluşan mikrotübüller adı verilen filamentli yapılardan oluşur. İğ mikrotübülleri yoğunlaşmış kromozomlara doğru uzamaya başlar. Çekirdeğin ribozom üreten bir bileşeni olan nükleol, çekirdeğin yaklaşmakta olan parçalanmasını göstererek ortadan kaybolur.

Prometafaz

Prometafaz sırasında, iğ aparatından gelen mikrotübül filamentleri büyümeye devam eder ve kromozomlar yoğunlaşmayı tamamlar. Nükleer zarf tamamen parçalanır ve kromozomları serbest bırakır. Mikrotübüllerin bir kısmı, salınan kromozomlara bağlanır ve her bir kardeş kromatit çiftinin sentromerinde bulunan kinetokor adı verilen bir protein yapısına bağlanır. Zıt kutuplardan gelen iğ mikrotübülleri kinetokorlara bağlanır ve yoğunlaştırılmış kardeş kromatid çiftlerini yakalar. Kromozomlara bağlanmayan iğ mikrotübülleri – polar ve astral mikrotübüller – iğleri birbirinden ayırmaya ve iğ kutuplarını hücre zarına sabitlemeye yardımcı olur.

Metafaz

İğ mikrotübülleri, tamamen yoğunlaştırılmış kardeş kromatitlerin her bir çiftini, hücrenin ekvatoru boyunca, metafaz plakasında hizalar. Hücre artık bölünmeye hazırdır.

Anafaz

Kinetokor yapısına bağlı olan zıt iğ kutuplarından gelen mikrotübüller, sentromerdeki kardeş kromatitleri kısaltır ve ayırır. Kromatitleri bir arada tutan kohezyon proteinleri şimdi parçalanır. Kısalan kinetokor mikrotübülleri, şimdi kromozom olarak adlandırılan çiftin her bir kromatidinin zıt bir kutba göç etmesine neden olur.

Telofaz

Kromozomlar hücrenin zıt kutuplarına ulaştığında, kromatin oluşturmak için yoğunlaşır ve çözülürler. İğ mikrotübül filamentleri, daha sonra yavru hücrelerde hücre iskeleti elemanları olarak kullanılan tübülin monomerlerine depolimerize olur. Nükleer zarflar, her bir kromozom setinin etrafında yeniden birleşir.

Sitokinez

Hayvan hücrelerinde sitokinez sırasında, aktin filamentleri, sonunda hücreyi ikiye bölen bir bölünme karığı oluşturmak için plazma zarında bir kasılma halkası oluşturur. Bitki hücrelerinde, glikoz, enzimler ve yapısal proteinler taşıyan Golgi aygıtından gelen veziküller, eski metafaz plakasının bulunduğu yerde yeni bir hücre plakası oluşturmak için birleşir. Büyüyen hücre plakası, her iki taraftaki plazma zarları ile birleşir ve sonunda hücreyi ikiye bölen yeni bir hücre duvarı oluşturur.

Mitoz şimdi tamamlanmıştır ve ana hücreyle aynı olan iki yavru hücre oluşturur. Çoğu insan hücresinde mitoz, yaklaşık 24 saatlik hücre döngüsünün yaklaşık bir saatini oluşturur.