Hücre büyüdükçe,
- hücre hacmi/hücre zar yüzeyi alanı
- sitoplazma/çekirdek oranları da büyür. Hücre bölünerek bu sorunları aşar.
1) Hacim/Yüzey oranının artması
Hücre bölünmesinde, hücre hacmi/hücre zar yüzey alanı oranının artması etkilidir.Yani hacim; yarıçapın (r) küpüyle, yüzey; yarıçapın (r) karesiyle orantılı olarak artar. Öyleyse hücre büyüdükçe hacmi daha fazla, yüzeyi de hacme göre daha az büyüyecektir. Bu da hücrenin yüzeyinin hacmi için yeterli madde alışverişini yapmasını engelleyecektir
Bu durum aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Tablodan da anlaşılacağı üzere hücre büyüdükçe hücre zarına düşen sitoplazma miktarı artmaktadır.
Hücre büyüdükçe; hücre zarının
- besin alımı,
- artık atımı,
- gaz değişimi olaylarını karşılayamaması gibi sorunlar ortaya çıkar.
Hücre bölünerek hücre hacmi/hücre zar yüzey alanı oranını küçültür. Çünkü bölünme ile oluşan iki yavru hücrenin hacmi ana hücrenin hacmine eşit, toplam yüzeyi ise bölünme sırasında hücre zarına yeni zar eklendiği için ana hücrenin yüzey oranından daha büyük hale gelir.
Bu görüşü destekleyen kontrollü deney şöyledir:
I. Deney: Gelişimini tamamlamış fakat bölünme büyüklüğüne ulaşmamış bir amipin dört ay boyunca sitoplazması kesilmiştir. Bu süre içinde çekirdekli kısmın kendini yenilediği ve hiç bölünmedigi gözlenmiştir. Kesilme sonucu oluşan çekirdeksiz bütün parçaların ise öldüğü belirlenmiştir.
II. Deney: Bu süre içinde herhangi bir işlem yapılmayan amiplerin (kontrol grubu) arka arkaya 65 kez bölündüğü belirlenmiştir.
Bu deneysel verilerden çıkartılabilecek sonuçlar şunlardır:
- Hücreye bölünme emrinin verilmesinde hacim/ yüzey oranının artması etkilidir.
- Hücreye bölünme emri verildikten sonra hacim/yüzey oranının azaltılması bölünmeyi durduramaz.
2) Sitoplazma/Çekirdek oranının artması
Hücre bölünmesinde sitoplazma/çekirdek oranının artması etkilidir. Büyüyen hücrelerde sitoplazma çekirdeğe oranla daha fazla büyür. Çekirdeğin etki alanı da sınırlı olduğundan bu durum hücrenin ölümü ile sonuçlanabilir. Hücre ikiye bölündüğünde oluşan yavru hücreler büyüme öncesindeki sitoplazma/çekirdek oranına sahip olur.
Bu görüşü destekleyen kontrollü deney şöyledir: Bir hücrenin içine yapay olarak iki çekirdek yerleştirildiğinde veya çekirdek içindeki kromozom sayısı iki katına çıkarıldığında hücrenin bölünmediği ve hücre büyüklüğünün (sitoplazmanın) iki katına kadar çıkabildiği gözlenmiştir.
Hücre bölünmesinde bu iki durumun dışında faktörler de etkilidir. Yani bazı hücreler büyümeden de bölünebilir (hacim/yüzey ve sitoplazma/çekirdek oranları değişmeden de). Örneğin zigot ve zigotun ilk bölünmeleriyle oluşan hücreler büyüme evresi olmaksızın hızla bölünerek gittikçe daha küçük hücreleri oluşturur.
Belirli bir büyüklüğe erişen hücrede çekirdeğin hücre bölünmesindeki önemi deneylerle gösterilmiştir. İki grup amipten birinci gruptakilere mikro iğne batırılır ve çekilir (kontrol grubu). ‹kinci gruptaki amiplerin çekirdekleri mikro iğne yardımıyla çıkarılır (deney grubu).
Bir süre sonra kontrol grubundaki çekirdekli amiplerin bölünerek çoğaldığı, deney grubundaki çekirdeksiz amiplerin ise bölünemediği ve öldüğü gözlenmiştir.
Bu ve buna benzer deneyler, ayrıca çekirdeğini kaybeden hücrelerin (alyuvarlar vb.) bölünememesi gibi gözlemler, hücre bölünmesinde çekirdeğin önemli olduğunu gösterir. Hücrelerde mitoz ve mayoz olmak üzere iki çeşit hücre bölünmesi gerçekleşir.
