Genetik KavramlarSekizinci baskıdan çeviri

Klug, Cummings, Spencer

1

Genetiğe Giriş

Copyright © 2006 Pearson Prentice Hall, Inc.

1-Genetiğe giriş

1.1 100 yıldan daha kısa zamanda Mendel’den

DNA’ya

1.2 İkili sarmalın keşfi rekombinant DNA çağını

başlattı

1.3 rekombinant DNA teknolojisi

1.4 Biyoteknolojinin etkisi büyümekte

1.6 Genomik, proteomik, biyoinformatik

1.6 model organizmalar

1.7 Genetik çağında yaşıyoruz

1.1 100 yıldan kısa zamanda

Mendel’den DNA’ya

•1860’larda Gregor Mendel, bir Agustin

rahibinin bezelyelerle yaptığı çalışmalar

•Mendel, karakterlerin ebeveynlerden

yavrulara tahmin edilir bir biçimde

aktarıldığını göstermiştir. Onun çalışmaları

genetiğin temellerini oluşturur.

• Ökaryotlarda, her türün hücrelerinde belirli

bir kromozom sayısı vardır – diploid (2n).

•kromozomlar çiftler halinde bulunur – homolog

kromozomlar

•2 çeşit hücre bölünmesi – mitoz, mayoz.

•Mitoz sırasında kromozomlar kopyalanır ve

bölünmeden sonra iki hücre de aynı diploid

sayıda kromozomu alır.

•Mayoz bölünmede oluşan hücreler (gamet)

kromozom çiftlerinden birini alır - haploid

Kromozom teorisi

• Kalıtımın kromozom teorisine göre aktarılan

karakterler kromozomlardaki genler

tarafından kontrol edilir.

•Genler gametler ile nesilden nesle aktarılır ve

böylece genetik devamlılık sağlanır.

Genetik çeşitlilik

• Mutasyon – kalıtılabilen her türlü değişiklik

•Genetik çeşitliliğin kaynağıdır

•Allel – bir genin alternatif formları

•Farklı alleller bir canlının görünür özelliklerinde

– fenotip - değişikliklere yol açabilir.

•Bir karakter için bir canlının içerdiği allel setine

genotip denir.

• Drosophila (sirke sineği)

da keşfedilen beyaz göz

mutasyonu

• Belirli bir kromozoma

kadar takip edilebildi

• Kırmızı ve beyaz göz:

aynı genin farklı allelleri

DNA mı protein mi?

•Kromozomlarda DNA ve protein de vardı

•Protein hücrede çok fazla miktardaydı:

•Uzun süre proteinlerin genetik bilgiyi taşıdığı

düşünüldü

•Genetik bilgiyi protein değil DNA taşır.

1.2 İkili sarmalın keşfi moleküler

genetik çağını başlatmıştır

• DNA antiparalel, çift zincirli bir sarmaldır.

• A (adenin), C (sitozin), G (guanin) ve T

(timin) nükleotitlerinden oluşur.

•Nükleotitlerde bulunan şeker deoksiribozdur.

•Nükleotitler sarmalda karşılıklı olarak A–T

ve G–C olmak üzere birbirleriyle baz çiftleri

oluştururlar.

• Place 01_08.jpg here

– Summary of the structure of DNA, illustrating

the nature of the double helix (on the left) and

the chemical components making up each

strand (on the right).

Şeker

(deoksiriboz)

Nükleotit

Fosfat

Tamamlayıcı baz

çifti

• RNA, DNA’ya benzer yapıdadır

•Genellikle tek zincirlidir

•Timin yerine urasil içerir

•Nükleotitlerindeki şeker deoksiriboz yerine

ribozdur.

1.2.1 Gen ifadesi (ekspresyon)

• DNA’dan RNA’ya transkripsiyon

•mRNA oluşur

•RNA’dan proteine translasyon

•Genetiğin merkezi dogması olarak bilinir.

Transkripsiyon

Translasyon

kompleksi

TranslasyonRibozom

• Genetik kod mRNA’da bulunan üçlü

nükleotit dizilerinden oluşur - kodon

•Her üçlü nükleotit büyüyen protein zincirine

hangi amino asitin ekleneceğini belirler.

1.2.2 Proteinler ve görevleri

• Protein gen ifadesinin son ürünüdür.

•20 farklı amino asitten oluşabilir

•Bir protein oluştuğu zaman, hücre içindeki

yeri veya görevi fenotipin oluşumuna etki

eder

•Bir mutasyon bir geni değiştirdiğinde, onun

kodladığı proteini değiştirebilir veya tamamen

işlevsiz hale getirebilir

1.2.3 Genotipten fenotipe

• Bir protein üretildiğinde, hücredeki işlevi ve

yapısı fenotipin oluşmasına katkıda bulunur

• Örnek: Orak hücre anemisi

• Hemoglobin mutasyonu

• Hemoglobindeki amino asitten biri

değişiyor

• Hemoglobin molekülleri polimerleşir ve

alyuvarın şekli bozulur

• Alyuvarlar kırılgan olur

• Kandaki sayıları düşer

1.3 Rekombinant DNA

teknolojisi klonlama dönemini

başlattı•Bakteriler kendilerini virüslerden korumak

için virüs DNA’sını belirli bölgelerden kesen

enzimler üretir – Restriksiyon enzimleri

•Bu enzimler başka türlerin DNA’sını kesmek

için de kullanılabilir.

•klonlamanın gelişmesini sağladı – belirli DNA

dizilerinin çok fazla kopyasını üretmek

• Restriksiyon enzimleriyle kesilen DNA

parçaları taşıyıcı DNA molekülleriyle –

vektör – birleştirilerek rekombinant

DNA’lar üretilir

• Bunlar bakteri hücrelerine verilerek pek çok

kopya üretmesi sağlanır – klon

DNA parçası

Vektör

Rekombinant

DNA

Bakteri hücresine aktarma

Klonlar üretilir

1.4 Biyoteknolojinin etkisi

giderek büyüyor

•Rekombinant DNA teknolojisi organizmaları

veya ürettiklerini değiştirmeye olanak sağladı

•Biyoteknoloji bu değiştirilmiş

organizmaların veya ürünlerin kullanımıdır.

• Tarım ürünlerinin genlerinin değiştirilmesi

virüslere, böceklere ve ilaçlara karşı dirençli hale

gelmesini sağladı.

• Dünyanın üçte birinden fazlası pirinci temel besin

olarak kullanır fakat A vitamini açısından çok

fakirdir.

• A vitamini eksikliği her yıl 500.000’den fazla çocukta

körlüğe sebep olur

• Altın pirinç: genetiği değiştirilerek A vitamini

artırılmıştır.

Herbisit (yabani ot ilacı) direnci

Böcek direnci

Virüs direnci

Artmış yağ içeriği

Gecikmiş çürüme

Mısır, soya, pirinç, pamuk

Mısır, pamuk, patates

Patates, sarı kabak, papaya

Soya, kanola

domates

TARIM ÜRÜNLERİNDE GENETİK

OLARAK DEĞİŞTİRİLMİŞ

ÖZELLİKLER

• Tartışmaları beraberinde getirdi:

• Yabani otlara sürekli ilaç uygulama bu

otların direnç kazanmasına sebep olabilir.

•30 yıldan fazladır koyun ve sığırlar

klonlanmaktaydı.

•Yeni yöntem nükleer transfer – yetişkin

hayvanın bir hücresinin çekirdeği, kendi

çekirdeği alınmış yumurtaya aktarılır

•Dolly (1996)

• Günümüzde yüzlerce genetik bozukluğun

moleküler temeli bilinmekte.

• Gen terapisi ve genetik testler tıp alanının

çok önemli dallarıdır.

• Transgenik hayvanlar: insan genlerinin

deney hayvanlarına aktarılması – hastalık

modelleri, istenilen proteinlerin bol

miktarda üretilmesi

• DNA mikrodizileme çipi

1.5 Model organizmalar genetik

ve biyolojide önemli rol oynar

• Genetik çalışmalar için model organizmalar

kolay büyütülebilir, kısa hayat döngüleri

vardır ve çok sayıda yavru üretirler.

•Yaşamın ortak bir başlangıç noktası vardır

•Farklı canlılarda benzer işlevlere sahip genlerin

DNA dizileri ve yapıları da benzerdir.

• Rekombinant DNA teknolojisi ve türler

arasında genlerin aktarılabilmesi, insan

hastalıkları için modeller geliştirilebilmesini

sağladı.

Organizma İnsan hastalığı

E.coli DNA tamiri; kolon kanseri ve diğer kanserler

İNSAN HASTALIKLARINI

ARAŞTIRMAK İÇİN KULLANILAN

MODEL ORGANİZMALAR

Maya Hücre döngüsü; kanser, Werner sendromu

Drosophila Hücre iletimi; kanser

C.elegans Hücre iletimi; diyabet

Zebra balığı Gelişim yolakları; kardiyovasküler hastalıklar

Fare Gen ifadesi; kistik fibroz, kırılgan-X sendromu ve

pekçok diğer hastalık

1.6 Genomik, proteomik ve

biyoinformatik – yeni ve gelişen

alanlar

• İnsan genom projesi (1990)

– Bir insanın tüm genom dizisinin ortaya

çıkarılması

• Günümüzde 1000’den fazla organizmanın

genomu dizilenmiştir.

1.6.1 Genomik

• Genomik, genlerin ve genomların yapısını,

görevlerini ve evrimini araştırmak amacıyla

genom dizilerini inceler.

•Klonlanabilen DNA parçaları büyütülerek bir

canlının tüm genomu parçalar halinde

klonlandı ve diziler tek tek analiz edildi.

1.6.2 Proteomik

• Proteomik, belirli koşullarda bir hücrede

bulunan tüm proteinleri tespit eder

• Bu proteinlerin translasyon sonrası

değişimlerini, hücredeki yerlerini, diğer

proteinlerle etkileşimini inceler.

1.6.3 Biyoinformatik

• Genomik ve proteomik tarafından üretilen

büyük miktardaki veriyi saklamak, bulmak

ve analiz etmek için bilgi teknolojisinin bir

alt kolu olarak biyoinformatik doğdu.

• İnsan genomu 3 milyarın üzerinde nükleotit

içerir. Bunlar yaklaşık 20.000 gen ve 10

binlerce proteine karşılık gelir.

– Bu bilgiyi saklamak ve işlemek için veri

tabanları şarttır.

1.6 Genetik çağında yaşıyoruz

• Son yıllarda diğer bilim dallarında da

gelişmeler olmuştur fakat hiçbiri genetikteki

keşifler kadar büyük etkili olamamıştır.

•1930’lardan başlayarak verilen çoğu Nobel

ödülü genetik alanındaki çalışmalardır.

• Genetik biyolojinin temelidir ve biyolojik

sistemlerin çalışması ve çalışmamasını

anlamak için tercih metodudur.

• Ancak, genetik teknolojisi toplumun birçok

yönünü etkilemesine rağmen, siyaset ve

yasalar biyoteknolojik yeniliklerin ve

kullanımların gerisinde kalmaktadır.

• Genetik teknolojisinin akıllı kullanımında

eğitim ve katılım en temel ilkelerdir.