Mitoz ve Mayozda Kromozom Sayısı Nasıl Hesaplanır?

Sentromer, kromozom ve kromatit aynı şey değildir

Kromozom sayısını belirlemenin en güvenilir yolu sentromerleri saymaktır. Bir yapı tek kromatitli ya da iki kardeş kromatitli olsa bile, kardeş kromatitler birbirinden ayrılmadığı sürece tek kromozom olarak değerlendirilir. Bu nedenle DNA eşlenmesinden önce bir kromozom tek kromatitlidir; eşlenmeden sonra ise aynı kromozom iki kardeş kromatit taşır.

Örneğin 2n=4 kromozomlu bir hücre S evresine girdiğinde kromozom sayısı 4 olarak kalır. Ancak dört kromozomun her biri iki kromatitli hâle gelir. Bu aşamada toplam kromatit sayısı 8, DNA miktarı ise başlangıç değeri C kabul edilirse 2C'dir. Burada 'kromatit sayısı arttı' demek, 'kromozom sayısı arttı' demek değildir.

Kardeş kromatitler anafazda ayrıldığında durum değişir. Ayrılan her kromatit artık bağımsız bir kromozom sayılır. 2n=4 başlangıçlı hücrenin mitoz anafazında hücre sınırları henüz ayrılmamışsa hücre içinde 8 kromozom bulunur. Bu değer başlangıçtaki kromozom sayısının iki katıdır; fakat bu geçici durum sitokinezden sonra iki yavru hücreye bölünür ve her yavru hücre 4 kromozom taşır.

Sonuç olarak karar kuralı şöyledir: Kardeş kromatitler birlikteyse sentromerleri tek bir birim olarak say; ayrılmışsa her biri ayrı kromozomdur. Şekilli sorularda önce kromozomların tek mi çift kromatitli mi olduğuna değil, sentromerlerin birbirinden ayrılıp ayrılmadığına bakılmalıdır.

2n, n ve C değerlerini aynı soruda birlikte yorumlama

n, haploit kromozom takımını; 2n ise diploit kromozom takımını gösterir. 2n ifadesi, homolog kromozom çiftlerinin bulunduğu durumu anlatır. Mayoz I sonunda homolog kromozomlar ayrıldığı için her yeni hücrede n kromozom bulunur. Başlangıç hücresi 2n ise mitoz sonunda yavru hücreler 2n; başlangıç hücresi n ise yavru hücreler n kromozomlu olur.

C ise kromozom sayısı değil, DNA miktarını ifade eden göreceli bir göstergedir. Bu rehberde G1 evresindeki başlangıç hücresinin DNA miktarı C alınmıştır. S evresindeki DNA eşlenmesinden sonra kromozom sayısı değişmeden DNA miktarı 2C olur. Mitoz tamamlandığında her yavru hücre başlangıçtaki DNA miktarına, yani C değerine döner.

Mayozda başlangıç hücresi yine C kabul edilirse, S evresi sonrasında hücre 2C olur. Mayoz I sonunda hücre ikiye ayrıldığı için her yavru hücre C DNA miktarına sahip olur; bu hücrelerdeki kromozomlar hâlâ iki kromatitlidir. Mayoz II sonunda bu kromatitler ayrılır ve her bir hücrenin DNA miktarı C/2 olur.

Bu gösterimde önemli bir uyarı vardır: Bazı kaynaklar C'yi diploit G1 hücresinin değil, haploit ve eşlenmemiş genomun DNA miktarı olarak tanımlar. Böyle bir tanımda başlangıç diploit hücrenin DNA miktarı 2C gösterilebilir. Soruda hangi C tanımının kullanıldığı açıkça verilmişse o tanıma uyulmalıdır. Buradaki örneklerde ise mevcut metindeki gibi başlangıç G1 hücresi C kabul edilmiştir. Bu açıklama yapılmadan farklı kaynaklardaki C değerlerini doğrudan karşılaştırmak hatalı sonuç verebilir.

Mitozda evre değişirken hangi değer sabit kalır?

Mitozdan önceki G1 evresinde hücre 2n kromozomlu ve C DNA miktarlıdır. S evresinde DNA eşlenir; kromozom sayısı 2n olarak kalırken DNA miktarı 2C olur. G2, profaz ve metafaz boyunca kromozomlar iki kromatitli durumdadır ve DNA miktarı 2C'dir.

Mitoz metafazında kromozomlar hücrenin ortasında dizilir. Kardeş kromatitler henüz ayrılmadığından, başlangıç 2n ise kromozom sayısı yine 2n'dir. Anafazda kardeş kromatitler ayrılır. Bu noktada tek hücrenin içinde başlangıç sayısının iki katı kadar kromozom sayılır; ancak DNA miktarı bölünme henüz tamamlanmadığı için 2C olarak kalır.

Telofaz ve sitokinez tamamlandığında hücre iki yavru hücreye ayrılır. Her yavru hücre 2n kromozomlu, tek kromatitli kromozomlara sahip ve C DNA miktarlıdır. Mitozun amacı kromozom takımını yarıya indirmek değil, aynı kromozom takımını iki hücreye dağıtmaktır.

Mitoz için hızlı kontrol sırası şöyledir: S evresinde yalnızca DNA miktarını iki katına çıkar; anafazda kardeş kromatit ayrılıyorsa tek hücrenin kromozom sayısını geçici olarak iki katına çıkar; sitokinezden sonra her yavru hücreyi başlangıçtaki 2n ve C değerine döndür.

Mayoz I ile Mayoz II arasındaki sayısal fark

Mayozda DNA eşlenmesi, iki bölünmeden önce bir kez gerçekleşir. S evresinde başlangıç hücresi 2n kromozomlu ve 2C DNA miktarlı hâle gelir. Mayoz I'in profaz I ve metafaz I evrelerinde homolog kromozomlar eşleşir ve çiftler hâlinde dizilir. Bu evrelerde kromozom sayısı 2n, DNA miktarı 2C'dir.

Mayoz I anafazında kardeş kromatitler değil, homolog kromozomlar ayrılır. Bu ayrımın sonucu kromozom takımının yarıya indirilmesidir. Sitokinez I tamamlandığında iki hücrenin her biri n kromozomludur. Ancak kromozomların kardeş kromatitleri hâlâ birlikte bulunduğundan, bu evrede 'kromozom sayısı n, kromatitler iki kromatitli' ifadesi kullanılmalıdır. Başlangıç G1 DNA miktarı C kabulüne göre her hücrenin DNA miktarı C'dir.

Mayoz II'de yeni bir DNA eşlenmesi gerçekleşmez. Mayoz I sonunda oluşan n kromozomlu hücreler, profaz II ve metafaz II'de n kromozomlu ve C DNA miktarlıdır. Anafaz II'de kardeş kromatitler ayrılır. Bu nedenle her bir mayoz II hücresinin içindeki kromozom sayısı geçici olarak 2n değerine ulaşır; fakat bu, hücrenin diploit hâle geldiği anlamına gelmez. Ayrılma anlık bir kromozom sayımı sonucudur.

Sitokinez II tamamlandığında toplam dört hücre oluşur. Her hücre n kromozomlu, tek kromatitli ve C/2 DNA miktarlıdır. Dolayısıyla mayoz I kromozom takımını azaltan bölünmedir; mayoz II ise kardeş kromatitleri ayırır ve işlev bakımından mitoza benzer. Aradaki fark, mayoz II'nin n kromozomlu hücrelerde başlamasıdır.

Çözümlü örnekler: evreyi bulup sayıları yerleştirme

Örnek 1 — Verilenler: 2n=4 kromozomlu bir hücrede başlangıç G1 DNA miktarı C'dir. Hücre önce mitoz, sonra mayoz için ayrı ayrı inceleniyor. Mitoz metafazı, mitoz anafazı, mayoz I sonu ve mayoz II sonu için kromozom sayısı ile DNA miktarını bulun.

Çözüm adımları:

1. Mitoz metafazında DNA eşlenmiştir, fakat kardeş kromatitler ayrılmamıştır. Bu nedenle kromozom sayısı 4, DNA miktarı 2C'dir.
2. Mitoz anafazında kardeş kromatitler ayrılır. Her kromatit kromozom sayıldığı için henüz tek hücre olan yapı içinde 8 kromozom bulunur. DNA bölünme tamamlanmadığından 2C'dir.
3. Mayoz I sonunda homolog kromozomlar ayrılmış ve sitokinez gerçekleşmiştir. Her yavru hücrede kromozom sayısı 2'dir, yani n=2. Her kromozom iki kromatitli, DNA miktarı ise C'dir.
4. Mayoz II sonunda kardeş kromatitler ayrılır ve dört hücre oluşur. Her hücrede n=2 kromozom bulunur. DNA miktarı C/2'dir.

Sonuç: Mitoz metafazı: 4 kromozom ve 2C; mitoz anafazı: tek hücre içinde 8 kromozom ve 2C; mayoz I sonu: hücre başına 2 kromozom ve C; mayoz II sonu: hücre başına 2 kromozom ve C/2.

Örnek 2 — Verilenler: 2n=6 kromozomlu bir hücre mayoz geçiriyor. Mayoz I anafazı ve mayoz II anafazı için kromozom sayısını belirleyin.

Çözüm adımları:

1. Başlangıçta diploit kromozom sayısı 6'dır; haploit sayı buradan $n=3$ olarak bulunur.
2. Mayoz I anafazında homolog kromozomlar ayrılır. Her kutba 3 kromozom gider. Bu nedenle kutup başına sayım n=3'tür; tek hücrenin tamamı soruluyorsa iki kutupta toplam 6 kromozom bulunur.
3. Mayoz II, n=3 kromozomlu hücrelerde başlar. Kardeş kromatitler anafaz II'de ayrıldığında her bir mayoz II hücresinin içinde geçici olarak 6 kromozom sayılır.

Sonuç: Mayoz I anafazında her kutupta 3 kromozom; mayoz II anafazında her bölünen hücre içinde geçici olarak 6 kromozom vardır. 'Kutup başına' ve 'tek hücrenin tamamı' ifadeleri aynı sayıyı vermez; sorunun sayım birimi mutlaka okunmalıdır.

Sık yapılan hatalar ve karıştırılan sınır durumları

1. DNA eşlenmesini kromozom artışı sanmak: S evresinde DNA miktarı C'den 2C'ye çıkar, fakat kromozom sayısı 2n'den 4n'e dönüşmez. Kromozom sayısı sentromer temelli olduğu için eşlenme tek başına sayıyı değiştirmez.

2. Her iki kromatidi iki kromozom saymak: Kardeş kromatitler sentromerleriyle birlikte duruyorsa tek kromozom kabul edilir. İki kromozom sayımı, kardeş kromatitlerin ayrılmasından sonra yapılır.

3. Mayoz I ve mayoz II'yi aynı kabul etmek: Mayoz I'de homolog kromozomlar ayrılır ve kromozom takımı n olur. Mayoz II'de kardeş kromatitler ayrılır; yeni DNA eşlenmesi yapılmaz.

4. Anafazdaki geçici sayıyı yavru hücre sayısı sanmak: Mitoz anafazında 2n=4 hücrenin içinde 8 kromozom sayılması, oluşacak her yavru hücrenin 8 kromozomlu olduğu anlamına gelmez. Sitokinez sonrasında kromozomlar iki hücreye paylaşılır ve her biri 4 kromozom taşır.

5. Mayoz II anafazındaki geçici 2n değerini diploitlik sanmak: n kromozomlu hücrede kardeş kromatitlerin ayrılması anlık olarak 2n kromozom sayımı doğurur. Bu durum homolog kromozom çiftlerinin yeniden oluştuğunu göstermez.

6. DNA miktarını toplam hücre için mi, hücre başına mı hesapladığını belirtmemek: Mayoz I ve II sonunda hücre sayısı arttığı için toplam DNA ile tek hücrenin DNA miktarı farklı yorumlanabilir. Soruda 'her bir yavru hücre' deniyorsa hücre başına değer; 'oluşan hücrelerin toplamı' deniyorsa tüm hücreler birlikte değerlendirilmelidir.

7. C tanımını kaynaklar arasında değiştirmek: Bu rehberde başlangıç G1 hücresi C kabul edilmiştir. Soruda C, haploit genom için tanımlanmışsa başlangıç diploit hücre 2C olabilir. Önce referans alınan başlangıç durumunu yazmak, C ve 2C karışıklığını önler.