Hücre Döngüsü nedir? Hücre Döngüsü nasıl gerçekleşir, aşamaları nelerdir? Hücre Döngüsü evreleri hakkında bilgi.
Hücre Döngüsü
Hücre döngüsü, hücrelerin bölünmelerine ve yeni hücreler üretmelerine izin vermek için geçtikleri bir aşamalar döngüsüdür. Bazen bu nedenle “hücre bölünme döngüsü” olarak anılır.
Yeni hücreler, “ana” hücrelerinin bölünmesiyle doğar ve tek bir “ana” hücreden iki “yavru” hücre üretir.
Yavru hücreler, ana hücrenin sitoplazmasının yalnızca yarısını ve hücrenin hayatta kalması için “plan” veya “kaynak kodu” olan DNA’nın yalnızca bir kopyasını içeren hayata küçük başlar. Yeni doğan hücrelerin bölünmesi ve kendi “yavru hücrelerini” üretmesi için, DNA’ları da dahil olmak üzere hayati hücresel mekanizmanın daha fazla kopyasını büyütmesi ve üretmesi gerekir.
Hücre döngüsünün iki ana parçası mitoz ve fazlar arasıdır. Mitoz, bir “ana hücre” nin iki “yavru hücre” oluşturmak için bölündüğü hücre bölünmesi aşamasıdır. Hücre döngüsünün en uzun kısmı, mitotik hücre bölünmeleri arasındaki büyüme ve DNA replikasyonu aşaması olan “interfaz” olarak adlandırılır.
Hem mitoz hem de fazlar, hücre bölünmesi, büyümesi ve gelişiminin sorunsuz bir şekilde ilerlemesi için yürütülmesi gereken daha küçük alt aşamalara bölünmüştür.
Interphase, hücrenin büyüdüğü, yeni organel ürettiği, DNA’sını kopyaladığı ve sonunda bölündüğü en az üç farklı aşamadan oluşur.
Ancak hücre besinleri emerek büyüdükten ve DNA’sını ve diğer temel hücresel mekanizmayı kopyaladıktan sonra, bu “yavru hücre” bölünerek kendi iki “yavru hücre” için “ebeveyn” haline gelebilir.
Aşağıdaki grafik, hücre döngüsünün görsel bir temsilini göstermektedir. “M” etiketli küçük bölüm, mitozu temsil ederken, fazlar ana bileşenlerine alt bölümlere ayrılmış olarak gösterilir: G1, S ve G2 fazları.
Bu hücre döngüsü, tüm ökaryotik hücreler tarafından yeni hücreler üretmek için kullanılır. Bakteriler gibi prokaryotik hücreler, “ikili fisyon” adı verilen bir işlem kullanır.
Bazı tek hücreli ökaryotlar için hücre döngüsü üreme döngüsü ile aynıdır. Onların “yavru hücreleri”, kendilerini mitoz yoluyla yeniden üretmeye devam edecek bağımsız organizmalardır.
Diğer organizmalarda hücre döngüsü tek bir organizmanın büyümesi ve gelişmesi için kullanılırken, organizmayı çoğaltmak için başka yöntemler kullanılır. Örneğin hayvanlar ve bazı bitkiler, özel cinsiyet hücrelerinin yaratılmasını ve birleştirilmesini içeren bir cinsel üreme süreci yoluyla yeni yavrular oluşturur. Ancak hayvanlar ve bitkiler, dokuları içinde yeni hücreler üretmek için hala hücre döngüsünü kullanıyor. Bu, bu çok hücreli organizmaların yaşamları boyunca büyümelerine ve iyileşmelerine izin verir.
Hücre Döngüsünün İşlevi
Hücreler bölünerek çoğaldığı için, yeni “yavru” hücreler ana hücrelerinden daha küçüktür ve hayatta kalmak için ihtiyaç duydukları minimum hücresel mekanizmayı miras alabilir. Bu yavru hücreler daha fazla hücre üretmek için bölünmeden önce, hücresel mekanizmalarını büyütmeleri ve yeniden üretmeleri gerekir.
Hücre döngüsünün önemi, hücre bölünmesi hakkında basit matematik işlemleri yapılarak anlaşılabilir. Hücreler bölünmeler arasında büyümeseydi, “yavru” hücrelerin her bir nesli, ebeveyn neslin yalnızca yarısı büyüklüğünde olurdu. Bu oldukça hızlı bir şekilde sürdürülemez hale gelir!
Bu büyümeyi gerçekleştirmek ve hücre bölünmesine hazırlanmak için, hücreler metabolik aktivitelerini hücre bölünmeleri arasında farklı Gap 1, Synthesis, Gap 2 fazlarına bölerler.
Tam hücre bölünme döngüsü aşağıda tartışılacaktır.
Hücre Döngüsünün Aşamaları
Mitoz
Bu hücre döngüsüne “doğum” ile başlayalım. Mitoz sırasında, “ana” hücre, her bir “yavru” hücrenin, her bir kromozomun bir kopyası da dahil olmak üzere, hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu malzemeleri almasını sağlamak için karmaşık bir dizi adımdan geçer. Malzemeler uygun şekilde sınıflandırıldıktan sonra, “ana” hücre zarını ikiye sıkıştırarak ortadan ikiye böler.
Yeni “yavruların” her biri artık bağımsız olarak yaşayan hücrelerdir. Ancak küçükler ve genetik materyallerinin yalnızca bir kopyasına sahipler.
Bu, kendi “yavrularını” hemen üretmek için bölünemeyecekleri anlamına gelir. Birincisi, üç farklı aşamadan oluşan bölümler arasındaki aşama olan “fazlar arası” aşamadan geçmeleri gerekir.
G1 Aşaması
G1 fazında, yeni oluşan yavru hücre büyür. “G” nin çoğunlukla “boşluk” anlamına geldiği söylenir, çünkü bu aşamalar bir ışık mikroskobu ile dışarıdan bir gözlemciye hücrenin aktivitesindeki görece inaktif “boşluklar” olarak görünür.
Bununla birlikte, bugün bildiklerimiz göz önüne alındığında, “G” nin “büyüme” anlamına geldiğini söylemek daha doğru olabilir – çünkü “G” fazları, protein ve organel üretiminin yanı sıra hücrenin büyüklüğünün gerçek anlamda artmasıdır.
İlk “büyüme” veya “boşluk” aşamasında hücre, proteinler ve ribozomlar gibi birçok temel materyali üretir. Kloroplastlar ve mitokondri gibi özelleşmiş organellere dayanan hücreler, G1 sırasında da bu organellerden çok daha fazlasını yapar. Hücrenin boyutu, yaşamı boyunca çevresinden daha fazla malzemeyi makinelerine asimile ettikçe artabilir. Bu, hücrenin enerji üretimini ve genel metabolizmasını artırmasını sağlar..
S Aşaması
S fazı sırasında hücre, DNA’sını kopyalar. “S”, hammaddelerden yeni kromozomların sentezini ifade eden “sentez” anlamına gelir.
Birçok nükleotidin sentezlenmesi gerektiğinden, bu çok enerji yoğun bir işlemdir. Pek çok ökaryotik hücrede, kopyalanması gereken düzinelerce kromozom vardır – devasa DNA kütleleri.
Hücre tüm genomunu kopyalamaya odaklandığından, bu süre zarfında diğer maddelerin ve organellerin üretimi büyük ölçüde yavaşlar.
S fazı tamamlandığında, hücre genetik materyalinin iki tam setine sahip olacaktır. Bu, her iki yavru hücrenin de hayatta kalmak ve çoğalmak için ihtiyaç duydukları “planın” bir kopyasını alabilmesini sağladığından, hücre bölünmesi için çok önemlidir.
Bununla birlikte, DNA’sını kopyalamak, hücreyi biraz tüketebilir.
G2 Aşaması
Hücre döngüsünün ilk “boşluk” fazı gibi, G2 fazı da çok miktarda protein üretimi ile karakterize edilir.
G2 sırasında birçok hücre, DNA’larının her iki kopyasının da doğru ve sağlam olduğundan emin olmak için kontrol eder. Bir hücrenin DNA’sının hasarlı olduğu tespit edilirse, “G2 / M kontrol noktası” nda başarısız olabilir – bu “kontrol noktası” G2 fazının sonunda, G2 ve “M fazı” veya “Mitoz arasında gerçekleştiği için” bu şekilde adlandırılır.
Bu “G2 / M kontrol noktası”, hayvanlar gibi çok hücreli organizmalar için çok önemli bir güvenlik önlemidir. Tüm organizmanın ölümüyle sonuçlanabilen kanserler, DNA hasarlı hücreler çoğaldığında ortaya çıkabilir. Hayvanlar ve diğer bazı organizmalar, replikasyondan hemen önce bir hücrenin DNA’sının zarar görüp görmediğini kontrol ederek kanser riskini azaltır.
İlginç bir şekilde, bazı organizmalar G2’yi tamamen atlayabilir ve S fazında DNA sentezlendikten sonra doğrudan mitoza girebilir. Ancak çoğu organizma G2’yi ve ilgili kontrol noktasını kullanmayı daha güvenli bulur!
G2 / M kontrol noktası geçilirse, hücre döngüsü yeniden başlar. Hücre mitoz yoluyla bölünür ve yeni yavru hücreler, kendi başlarına yeni yavru hücreler üretmek için onları G1, S ve G2 fazlarından geçirecek döngüye başlar.
Alternatif Bir Yol: G0 Aşaması
Mitoz yoluyla doğduktan sonra, bazı hücrelerin yavru hücreler üretmek için kendilerini bölmeleri amaçlanmamıştır.
Örneğin nöronlar – hayvan sinir hücreleri – bölünmez. Onların “ana hücreleri” kök hücrelerdir ve “yavru” nöron hücreleri, hücre döngüsünden kendileri geçmeyecek şekilde programlanmıştır çünkü kontrolsüz nöron büyümesi ve hücre bölünmesi organizma için çok tehlikeli olabilir.
Dolayısıyla, nöronlar “doğduktan” sonra G1 aşamasına girmek yerine, bilim adamlarının “G0 aşaması” dedikleri bir aşamaya girer. Bu metabolik bir durumdur, hücre bölünmesi için hazırlanmak değil, sadece yavru hücreyi sürdürmek içindir.
Nöronlar ve diğer bölünmeyen hücre türleri, tüm yaşamlarını G0 fazında geçirerek, kendilerini hiç bölmeden veya çoğaltmadan genel organizma için işlevlerini yerine getirebilirler.