Kalıtım (soya çekim), anne ve babadaki özelliklerin oğul döllere geçmesine denir. Üremeyle sağlanır.Çevrenin ve kalıtımın etkisiyle canlıda ortaya çıkan özelliklere karakter denir. Örneğin; göz rengi, boy uzunluğu, kan grubu birer karakterdir.
• Yalnız Çevrenin Etkisiyle Belirlenen Karakterler
Çevre şartlarının meydana getirdiği kalıtsal olmayan değişikliklere modifikasyon denir.
Beslenmeye bağlı olarak dişi embriyolardan kraliçe arı ve işçi arının meydana gelmesi, ortanca çiçeklerinin asitli topraklarda kırmızı, bazik topraklarda ise mavi çiçek açması, birer modifikasyondur.
• Kalıtım + Çevrenin Belirlediği Karakterler
Kalıtım ve çevrenin birlikte belirlediği karakterler de kalıtsal olmadığı için ve çevre etkili olduğu için birer modifikasyondur. Bu şekildeki modifikasyonlara örnek olarak bitki fidelerinde klorofilin oluşumu gösterilebilir. Bitki ana canlıdan klorofil sentezleme genini almışsa ve ışıkta büyütülürse, rengi yeşil olur. Klorofil geni taşıyan bitki ışık almayan ortamda büyütülürse klorofil sentezleyemez. Klorofil geni taşımayan tohumlar ışıkta bile çimlense yeşil renk oluşturamazlar. Böyle bitkilere albino denir.
• Yalnız Kalıtımla Belirlenen Karakterler
Bir insanın kan grubu, parmak izleri, göz rengi gibi karekterler çevre şartı ne olursa olsun değişmez.
Çevrenin insan gelişimi ve fenotipi üzerindeki etkileri tek yumurta ikizleri üzerinde yapılan çalışmalarla incelenebilmiştir.
• Tek yumurta ikizleri
Döllenmiş bir yumurta hemen mitoz bölünmelerle çoğalmaya başlar. Bazen ilk oluşan iki hücre (blastomerler) ana rahminde birbirinden ayrılarak ayrı ayrı gelişirse oluşan yavrulara tek yumurta ikizleri denir. Bu ikizlerin genotipleri ve fenotipleri aynıdır.
Şekil : Tek Yumurta İkizleri
• Çift yumurta ikizleri
Normalde insanda her ay bir yumurta oluşturulur. Bazen aynı anda iki yumurta oluşturulur ve her yumurta iki ayrı sperm tarafından döllenir. Bu döllenen yumurtaların gelişmesinden ayrı yumurta ikizleri meydana gelir.
Çift yumurta ikizleri iki ayrı sperm ve yumurtadan meydana geldikleri için genotipleri ve fenotipleri birbirinden farklıdır. Bu ikizler ancak aynı zamanlarda doğmuş kardeşler kadar birbirine benzerler.
Şekil : Çift Yumurta İkizleri
Çift yumurta ikizleri oluşurken, iki ayrı yumurta,iki ayrı spermle döllenir. Oluşan zigotlar uterusun farklı kısımlarına tutunarak gelişir. Bu ikizlerin cinsiyetleri aynı olabileceği gibi farklı da olabilir.
I. KALITIMLA İLGİLİ KAVRAMLAR
Gen : Kalıtsal bir karekterin kalıtılmasından sorumlu DNA veya kromozom parçasına gen denir.
Genler harflerle ifade edilir. Bir karekter için aynı harfin büyüğü de, küçüğü de kullanılabilir. Örnek; S ve s, A ve b, D ve d gibi.
Alel Gen : Bir karakter, iki arkadaş kromozom (Homolog Koromozom) üzerinde bulunan iki genle kontrol edilir. Bu şekilde aynı karekter üzerine etki eden genlere alel gen’ler denir. Homozigot : Bir karakteri kontrol eden iki alel gen birbirinin aynısı ise buna homozigot denir. SS, dd, OO, XX gibi. Heterozigot : Bir karakteri kontrol eden iki alel gen birbirinden farklı ise buna heterozigot denir. Ss, Dd, XY gibi. Dominant (Baskın)’lık : Heterozigot durumda etkisini dış görünüşte gösteren gen’e baskın gen; bunun ortaya çıkardığı özelliğe de baskın özellik denir. Örnek; Bezelyede sarı renk, insanda beş parmaklılık, dil yuvarlama, vs. Resesif (Çekinik)’lik : Heterozigot durumda etkisini dış görünüşte gösteremeyen gen’e çekinik gen; bunun ortaya çıkardığı özelliğe de çekinik özellik denir. Örnek; Bezelyede yeşil renk, insanda O kan grubu, altı parmaklılık, vs. Genotip (İç görünüş) : Bir karakteri genlerle ifade etmeye denir. Ss, bb, DD gibi. Bir canlının genotipi sorulduğunda her karekterin ikişer harfle gösterilişi anlaşılmalıdır. Fenotip (Dış görünüş) :Canlının özelliklerinin dışardan gözlenebilmesi ya da incelemekle anlaşılmasıdır. Bağlı Gen – Bağımsız Gen : İki veya daha fazla gen aynı kromozom üzerinde bulunursa bağlı genler, farklı kromozomlar üzerinde bulunurlarsa bağımsız genler adını alır.
II. GAMET ÇEŞİDİ ve HESAPLAMASI
A. BİR KAREKTER BAKIMINDAN
Gametler, mayoz bölünmeyle meydana geldiği için, ana canlının yarısı kadar kromozon ve yarısı kadarda gen taşırlar.
1. Homozigot İken
2. Heterozigot İken
B. İKİ KARAKTER BAKIMINDAN
1. Homozigot İken
2. Heterozigot İken
C. BAĞLI GENLERDE GAMET ÇEŞİDİ
Bir kromozom üzerinde bulunan genlere bağlı genler denir. Bunlar, gametlere giderken beraber hareket ederler. (Ancak krosing-over olayıyla birbirinden ayrılabilirler.)
Gamet çeşidi = 2n = Heterozigot kromozom çifti
Bağlı genlerin bulunduğu durumlarda, bazı gametler ya oluşmaz, ya da diğerlerinden daha az oranda oluşur. Bunlar krosing-over sonucunda oluşan gametlerdir.
Örnek Soru :
Hh Kk MM nn XRXr genotipindeki bir bireyden, hKMnXR genotipinde gametlerin meydana gelme oranı nedir? (H, K, M, n genleri farklı kromozomlar üzerindedir).
ÖRNEK SORULAR
I. Aşağıda verilen terimlerden bazılarını birden fazla kullanabilirsiniz. Buna göre
verilen terimleri uygun olacak şekilde seçerek ilgili boşluğa yerleştiriniz.
replikasyon timin RNA deoksiriboz
transkripsiyon urasil antikodon riboz
translasyon nükleotit genetik şifre çekirdek
sentral doğma DNA mitokondri çift iplik
ribozom kodon kloroplâst fosfat grubu
sitoplâzma
1. Bütün canlılarda ……………… ve ………….. olmak üzere iki nükleik asit bulunur.
Nükleik asitlerin yapı birimleri ……………… tir.
2. DNA’da timin nükleotidin yapısını oluşturan moleküller …………….., …………….. ve
……………. dur.
3. DNA ve RNA arasındaki farklılıklardan birisi DNA’da ………….. bazı bulunur.
RNA’da ise …………. bazı bulunur. Diğer bir farklılık DNA’da ……………..şekeri
bulunur. RNA’da ise ………………….şekeri bulunur. DNA ve RNA’da ortak
bulunan molekül …………………. dur.
4. DNA’da üçlü baz dizilerinin oluşturduğu 64 koda ……………. denir.
5. DNA’daki genetik bilgiye uygun olarak mRNA sentezlenir. mRNA’daki protein
sentezine kalıplık eden her üçlü azotlu baz dizisine …………. denir.
6. mRNA üzerindeki kodonun tRNA’daki tamamlayıcısı olan üçlü nükleotit grubuna
……………. denir.
7. DNA çift iplikli bir moleküldür. Bu nedenle DNA kendini eşleyebilir. DNA’nın
kendini eşlemesine ………………… denir. RNA tek ipliklidir. Bu nedenle RNA,
DNA’dan farklı olarak kendini eşleyemez.
8. RNA’da urasil nükleotidin yapısını oluşturan moleküller ……………..,
…………………. ve ………………. dur.
9. DNA’daki genetik bilgiye uygun olarak mRNA sentezlenir. Bu olaya ……………….
denir.
10. DNA’da genetik bilgiye uygun olarak sentezlenen mRNA’daki kodonların tRNA
tarafından okunmasına ………………. denir.
11. DNA’daki genetik bilgiye uygun olarak RNA aracılığı ile protein sentezlenir. Fakat
proteinden DNA sentezlenmesi olanaksızdır. Bu …………….. olarak adlandırılır.
B‹YOLOJ‹ 7
12. Protein sentezi hücre organellerinden olan …………… da gerçekleşir.
13. DNA, ökaryot canlıların …………….., ……………….., …………………. da bulunur.
Prokaryot canlıların ise ……………….da bulunur.
II. Aşağıdaki ifadeleri okuyarak doğru ise D’yi yanlış ise Y’yi yuvarlak içine alınız.
1. DNA’nın genetik bilgiyi oluşturan baz dizilişi CCG TAT TCA şeklinde ise bu
bilgiye uygun mRNA GGC AUAAGU şeklinde olur. D – Y
2. Proteindeki amino asit dizilimi kullanılarak DNA sentezlenebilir. D – Y
3. DNA tek ipliklidir, kendini eşleyemez. D – Y
4. Tek yumurta ikizlerinde protein yapısının aynı olmasının nedeni amino asitlerin
sayısının, çeşidinin ve dizilişinin aynı olmasıdır. D – Y
5. DNA’da bulunan 5C’luşeker ribozdur. D – Y
TEST
1. Bir DNA molekülünde 4000 fosforik asit ve 600 timin varsa bu DNA molekülündeki toplam nükleotit sayısı aşağıdakilerden hangisidir?
A) 1200
B) 600
C) 4000
D) 1800
2. I. Antikodonla kodon arasında hidrojen bağı kurulur.
II. Sentezlenen polipeptit ribozomdan ayrılır.
III. DNA’ya göre mRNA sentezlenir.
IV. mRNA ribozoma tutunur.
Protein senteziyle ilgili evrelerden bazıları yukarıda karışık olarak verilmiştir.
Bunların gerçekleşme sırası aşağıdakilerden hangisidir?
A) I-II-III-IV
B) III-IV-I-II
C) III-I-II-IV
D) II-IV-I-III
3. Aşağıdakilerden hangisi DNA ve RNA arasındaki ortak özelliklerden birisidir?
A) Fosfat grubu
B) Timin nükleotit
C) Urasil nükleotit
D) Deoksiriboz şekeri
B‹YOLOJ‹ 7
76
4. Nükleik asitlerin yapı birimi aşağıdakilerden hangisidir?
A) Nükleotit
B) Nükleozit
C) Fosfat grubu
D) Deoksiriboz
A) Azotlu organik bazlar
B) Fosfat grubu
C) 5C’lu şeker
D) Peptit bağı
6. Bir DNA molekülünün bir ipliğindeki nükleotit dizilişi T-G-C-A-T-T-C-G-A ise
tRNA’daki antikodon dizilişi aşağıdakilerden hangisidir?
A) T-G-C-A-T-T-C-G-A
B) T-C-G-A-T-T-G-C-A
C) T-C-G-A-T-A-C-G-C
D) U-G-C-A-U-U-C-G-A
7. Aşağıdakilerden hangisi hücrenin protein sentezinin gerçekleştiği organeldir?
A) Ribozom
B) Çekirdek
C) Mitokondri
D) Sitoplâzma
B‹YOLOJ‹ 7
8. 1800 nükleotitden oluşan bir DNA molekülünde 300 guanin nükleotit olduğuna
göre bu DNA molekülünde bulunan toplam hidrojen bağı sayısı aşağıdakilerden hangisidir?
A) 1200
B) 2400
C) 2100
D) 1800
9. DNA’nın anlamlı ipliği üzerinden genetik bilgiye uygun olarak sentezlenen
mRNA’daki üçlü baz dizisine …………… denir. Boşluğa aşağıdaki yazılanlardan
hangisi gelmelidir?
A) Genetik şifre
B) Antikodon
C) Kodon
D) Sentral Doğma
10. Bir nükleotidin yapısında aşağıdakilerden hangisi bulunmaz?
A) Azotlu organik baz
B) 5C’lu şeker
C) Fosfat grubu
D) Kodon
11. Aşağıdaki eşleştirmelerden hangisi yanlıştır?
A) DNA – genetik şifre
B) Amino asit – protein
C) Ribozom – Protein sentezi
D) tRNA – kodon
B‹YOLOJ‹ 7
78
12. 2 alanin, 10 Triptofan, 20 tirozin, 8 serin amino asiti dehidrasyonla protein sentezini gerçekleştirdiğine göre bu protein sentezinde kaç çeşit amino asit kullanılır?
A) 4
B) 40
C) 18
D) 10
13. 2 alanin, 5 metiyonin, 4 serin amino asitlerinin dehidrasyonu sonucunda gerçekleşen protein sentezinde kaç amino asit kullanır.
A) 3
B) 6
C) 10
D) 11
14. Bir DNA molekülünde 200 adenin nükleotit, 100 guanin nükleotit olduğuna göre
bu DNA molekülündeki toplam nükleotit sayısı aşağıdakilerden hangisidir?
A) 600
B) 400
C) 1200
D) 1600
15. Protein sentezi sırasında amino asitler arasında aşağıdaki bağlardan hangisi oluşur?
A) Glikozit bağı
B) Fosfodiester bağı
C) Peptit bağı
D) Yüksek enerjili fosfat bağı
16. Yandaki şekil DNA molekülündeki
bir nükleotidin yapısı olduğuna göre bu
nükleotit aşağıdakilerden hangisi olabilir?
A) Adenin nükleotit
B) Guanin nükleotit
C) Sitozin nükleotit
D) Timin nükleotit
17. Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlış bir ifadedir?
A) DNA kendini eşlerken adenin karşısına daima timin bazı gelir.
B) Guanin ile sitozin arasında iki hidrojen bağı bulunur.
C) DNA’da deoksiriboz şekeri bulunur.
D) DNA’da urasil bazı bulunmaz.
18. DNA’daki nükleotit dizisi ATA-CAT-GAC şeklinde ise bu DNA ipliğine göre
sentezlenen mRNA dizisi aşağıdakilerden hangisidir?
A) UAU-GUA-CUG
B) UAU-GAA-CUG
C) AUA-CUA-CAG
D) AUA-CUA-GUC
79
80
19. Canlının protein sentezi sırasında kullanılan amino asitlerin dizilişi alanin-triptofanmetiyonin- valin-alanin-serin-valin şeklinde ise bu protein sentezi sırasında görev
yapan tRNA sayısı aşağıdakilerden hangisidir?
A) 7
B) 8
C) 5
D) 6
20. Bir DNA molekülünü oluşturan nükleotidde aşağıdakilerden hangisi bulunmaz?
A) Deoksiriboz şekeri
B) Urasil bazı
C) Timin bazı
D) Fosfat grubu
Genetik Nedir?
İnsanlar çevreleriyle ilgilenmeye başladıktan sonra her dölün daima atasına benzediğini gözlemişlerdir. Bir çocuğun bazı halleri, davranışları, yetenekleri anne ve babasına benzer. Bir bireyin kendi ata dölüne benzeme eğilimine soyaçekim (kalıtım) denir. Yani anne, baba ve yavru arasındaki benzerlik ve farklılıkların nedeni ile bu özelliklerin nesilden nesile geçişini inceleyen bilim dalına genetik denir. Genel olarak bütün türlerde oğul döller temel plan bakımından atalarına benzerler. Bu temel plan kalıtımla dölden döle iletilir. Genetik ile ilgili temel kavramlar aşağıda açıklanmıştır: Gen: Bir karakteri temsil eden ve bu karakterin yavru döllere aktarılmasını sağlayan DNA parçasına gen adı verilir. Her karakterin geni kromozom üzerinde lokus denen belirli bir yerde bulunur. Alel Gen: Bir karakteri temsil eden kromozomların karşılıklı bölgelerinde (lokuslarda) bulunan iki gen çiftine alel gen adı verilir. Alel genler aynı karakter üzerine zıt etki yaparlar. Örneğin; A, a
Çok Alellik: Aynı karakteri temsil eden ikiden fazla gen bulunmasına çok alellik adı verilir. Homolog Kromozom: Karşılıklı bölgelerinde (lokuslarında) aynı karakteri temsil eden ve biri anadan diğeri babadan gelen iki gen bulunduran kromozomlara homolog kromozom denir.
Genotip: Bir canlının sahip olduğu genler topluluğuna genotip adı verilir.
Fenotip: Bir canlının gözle görülebilen tüm özelliklerine fenotip adı verilir. Canlının dış görünüşüdür. Genotip ve çevre etkisiyle meydana gelir. Homolog Karakter (Arı Döl): Bir kromozomun karşılıklı bölgelerinde (lokuslarında) aynı özellikte iki alel gen bulunması olayına homolog karakter denir. Bu iki alel gen karakter oluşumunda aynı yönde etki ederler. Ana babadan aynı karakterleri almış bireylerdir. Örneğin; AA, bb, cc Heterozigot Karakter (Melez Döl): Bir kromozomun karşılıklı bölgelerinde (lokuslarında) farklı özellikte iki alel gen bulunması olayına heterozigot karakter denir. Bu iki alel gen karakter oluşumunda zıt yönde etki ederler. Ana babadan farklı karakterleri almış bireylerdir. Örneğin; Aa, Bb, Cc Baskın Gen (Dominant): Bir karakterin oluşumunda etkisini her zaman gösteren gene baskın gen denir. Büyük harfle gösterilir. Çekinik Gen (Resesif): Bir karakterin oluşumda ancak homozigot ise etkisini gösterebilen gene çekinik gen denir. Küçük harfle gösterilir. Ekivalent=kodominant: Eksik baskınlık. Alel genler arasında dominantlık resesiflik olmadığında bu alellerin fenotipte kendini belli etme kuvveti eşdeğer olur. Yavrular ana ve babadan farklı bir ara karakter gösterir. Bağımsız Gen: Bir çift kromozom üzerinde sadece bir alel gen bulunması olayına bağımsız gen denir. Bağlı Gen: Bir çift kromozom üzerinde birden fazla alel gen bulunması olayına bağlı gen denir. Karakter Oluşumu: Bir canlının tüm özelliklerine birden “karakter” adı verilir. Canlının karakterini DNA üzerindeki genler belirler. Yavru bireyde karakteri oluşturan genlerden biri anneden diğeri babadan gelir, karakteri oluşturan bu gen çiftine “alel gen” adı verilir.
Bir karaktere etki eden faktörler aşağıdaki gibidir. Kalıtım: Canlının anne ve babasından üreme sırasında DNA aracılığıyla aldığı karakterlere kalıtım denir. Modifikasyon: Işık, ısı ve besin gibi çevresel faktörlerin genleri etkilemesi ile canlıda oluşan karakterlere modifikasyon adı verilir. Oluşan değişiklikler kalıtsal değildir, yani yavru bireye aktarılmaz. Mutasyon: Sıcaklık, kimyasal maddeler ve radyasyon gibi çevresel faktörlerin genlerin yapısını bozması ile canlıda oluşan karakterlere mutasyon denir. Vücut hücrelerinde oluşan mutasyon sadece canlıyı etkiler kalıtsal değildir, üreme hücrelerinde oluşan mutasyon ise kalıtsaldır ve yavru bireye aktarılır. Varyasyon: Aynı türdeki canlılar arasında mutasyon yada çevresel etkiler sonucunda oluşan farklılıklara varyasyon adı verilir. Adaptasyon: Canlının var olan karakterinin bulunduğu ortama uyum sağlaması sonucu yaşamına devam edilmesi olayına adaptasyon adı verilir. Canlının var olan karakterinin ortama uyum sağlayamaması canlının ölmesine neden olur bu olaya “doğal seçicilim” adı verilir.
Genetik Biliminin Gelişimi
Kalıtım ile ilgili ilk deneyleri Alman botanikçi Költreuter yapmıştır. Költreuter, 1760 yılında bir bitki türünden aldığı polenleri, aynı türden diğer bir bitkinin tepeciğine taşıyarak, ilk melezleme çalışmaları yapmıştır Bu çalışma ile iki bitkiye ait özelliklere sahip bir kuşak elde etmiş; fakat ana-baba özelliklerinin yavru kuşağa hangi esaslara göre geçtiğini açıklayamamıştır.
Kalıtım esaslarını açıklayan ilk bilimsel sonuç Mendel tarafından ortaya konmuştur. 1900’lü yıllardan itibaren kalıtımla ilgili çalışmalar çok artmış ve bu konuda önemli bilgiler elde edilmiş. Günümüzde genetik biliminin gelişmesi ise genetik mühendisliği adıyla yeni bir bilim dalının doğmasına neden olmuştur.
Mendel bezelyeler üzerine yaptığı çalışmalarda, bezelyelerin çeşitli karakterlerinin (renk, büyüklük, vb. tohum ve çiçek özellikleri) daha sonraları gen olarak isimlendirilecek ünitelerle belirlendiğini, bu ünitelerin kalıtım faktörleri olduğunu gösterdi. Bunu, genetik bilgilerin kromozom adı verilen yapılar üzerinde taşındığının bulunması izledi. Watson ve Crick isimli iki araştırıcının deoksiribonükleik asitin (DNA) yapısını keşfetmesi, insan genom projesinin geçtiğimiz günlerde popüler hale gelmesinden sadece yarım yüzyıl önce gerçekleşti ve bu dev buluş bugünkü gen teknolojilerine olanak veren bir dönüm noktası oluşturdu. 1970’lerde DNA üzerindeki belirli genlerin izole edilebildiği, bu genlerin kesilip biçildiği ve yeniden yapılandırıldığı genetik mühendisliği uygulamaları başladı. 1980’lere gelindiğinde gen tedavisi gündeme geldi ve günümüzün genom araştırmaları için daha ileri bir motivasyon oluşturdu. Bir organizmayı oluşturmak için gerekli bilgilerin toplamına genom denir. Bir diğer tarifle, bir hücredeki genetik materyalin tamamı o organizmanın genomunu oluşturur. Yine diğer bir tanımla genom, bir organizmanın DNA’sının tamamı olup o organizmanın yaşamı boyunca tüm yapı ve aktivitelerini belirleyecektir. Tüm bu tanımlar, genomun DNA materyalinden ibaret olduğunu, her iki terimin de genetik materyali ifade ettiğini göstermektedir. Bu materyal, sıkı bir yumak halinde biçimlenerek kromozom adını verdiğimiz silindirik yapıları oluşturur.
İnsan genomunun toplam büyüklüğü yaklaşık üç milyar baz çiftidir. Büyüklüğünü ifade edebilmek için örnek vermek gerekirse, insan genomundaki DNA dizilimi bir kitap oluştursaydı bin sayfalık bir ansiklopedinin iki yüz adet cildine sığabilirdi. Bir diğer örnekle, DNA üzerinde 1 milyon baz (megabaz) 1 megabaytlık bilgisayar data saklama alanına eşit olup insan genomundaki toplam 3 milyar baz, 3 gigabaytlık bir hafızaya karşılık gelmektedir.
İnsan hücrelerinde biri anneden diğeri babadan gelen 2 set kromozom vardır. Her sette 23 kromozom bulunur; bunların 22’si otozom adını verdiğimiz (cinsiyet belirlemeyen) kromozomlar olup bir adet de seks kromozomu (X veya Y) mevcuttur. Dişide bir çift X, erkekte bir X, bir de Y kromozomu bulunur. Kromozomların yapısında proteinler de vardır ve herbir kromozom yaklaşık 150 milyon baz çifti büyüklüğündedir. Kromozomlar özel boyalar ile boyandığında ışık mikroskobu altında görülebilirler; A, T, G, C miktarlarına bağlı olarak açık veya koyu bantlar oluştururlar. Kromozomlar büyüklüklerine ve bantların durumuna göre ayırt edilebilirler (karyotip analizi).
Çeşitli kromozom anormallikleri (eksik veya fazla kopyalar, kırıklar ve yeniden birleşimler) birtakım hastalıklara neden olur. Örneğin Down’s sendromu olarak bilinen hastalıkta 21. kromozom 3 kopyadır. Genetik yapıda meydana gelen değişimlere mutasyon adı verilmektedir ve kuşaktan kuşağa geçen (kalıtsal) hastalıklar mutasyonlardan kaynaklanmaktadır (orak hücre anemisi, kistik fibroz, çeşitli kanser türleri, zeka gerilikleri, akıl hastalıkları, vb.). Mutasyonlar, kromozom seviyesinde, büyük DNA parçalarını içerecek şekilde gerçekleşebileceği gibi, mevcut DNA diziliminde tek bir nükleotidin değişmesini de içerebilir; örneğin orak hücre anemisi, kistik fibroz, meme kanseri, eldeki parmağın ayak parmağına benzemesi ve boy da dahil çeşitli morfolojik özellikler tek bir nükleotid değişiminin sonuçlarıdır.
Genetik alanındaki gelişmeler
DNA’nın kullanılabileceği alanların sayısı giderek artmaktadır. Tıp bilimlerinde; kalıtım seklinin saptanması, hastalıklı bir genin tedavi edilmesi, aşılar kullanılarak hastalığın engellenmesi gibi alanlarda kullanıldığı gibi adli tıp alanında çok geniş uygulamalar bulmakta ve günümüzde DNA taraması ile suçluların yakalanması başarıyla sürdürülmektedir. Tarım alanında, bitkilerin genetik yapılarında değişiklikler yapılarak bitkilerin toprak zararlılarına karşı dayanıklı hale getirilmeleri veya daha kaliteli ve fazla ürün alınması mümkün hale gelmiştir. Bioremediasyon konusunda da yine genetik yapıları değiştirilmiş bitki ya da böcekler üretilerek doğa ve insan sağlığı için zararlı olan maddelerin yok edilmesi yoluna gidilmektedir.
Bilim adamlarınca, insan gen haritasının çıkarıldığı 2000, tüm zamanların bilimde en önemli yılı olarak nitelendirilmektedir. Tıp alanında birçok hastalığı önleyebilecek yeni ilaçlara ışık tutacak gen haritası sayesinde insan ömrünün de uzayabileceği açıklanmıştır. Bilimsel bir maraton çalışmasıyla insan DNA’sının şifresinin çözülmesi, düşünülen zamandan iki yıl önce bitirilerek büyük heyecan yaratmıştır. İnsan Gen Projesi Başkanı, Francis Collinsve Gelera Genomics kuruluşunun yöneticisi Craig Venter’in, insan DNA haritasının tamamlandığıyla ilgili açıklaması tüm dünyada büyük yankı uyandırmıştır. Genetik ile ilgili gerçekleştirilen bilimsel araştırmalar ve tıp alanındaki yeniliklere bitkinin genetik şifresinin çözülmesi, yaşlanmaya neden olan genin bulunması, yaşamın uzaması örnek olarak verilebilir.
Bitkinin genetik şifresinin çözülmesi için yapılan araştırmalar sonucunda küçük bir bitki çeşidinin bütün kalıtsal şifreleri ilk kez çözüldü. Nature dergisinin son sayısında çıkan makaleye göre, 6 yıldır sürdürülen uluslararası işbirliği sayesinde Arabidopsis Thalania adı verilen bitkinin bütün gen şifreleri çözüldü.
Chicago’daki Illinois Üniversitesi İnsan Genleri Enstitüsü bilim adamları, saptanan genin insanlarda ileri yaşlarda birçok hastalıktan sorumlu olduğu açıklandı. California Üniversitesi’nden yapılan bir açıklama da insan hücrelerinde bulunan telomerase enzimine karşı geliştirilen bir aşının, bağışıklık sistemini harekete geçirerek, kanser hücrelerini yok ettiği öne sürüldü.
Amerikalı bilim adamları, canlılarda ömrün ilaçla uzatılabileceği yolunda ilk kez bilimsel bir kanıt elde edildiğini açıkladı. California merkezli Eukarion firması ve Buck Enstitüsü bilim adamları tarafından yapılan araştırmalarda insan ömrünü yüzde 50 uzatabilecek bir ilaç laboratuvar denemelerinde olumlu sonuç verdi.
Genetik şifrenin çözülmesinde kullanılan mikro robot tekniği sayesinde amino asitlerin birleşimi ile oluşan 10 bin proteinin aynı anda incelenebildiği açıklandı. Vücudumuzun tüm sırlarının gizli olduğu proteinlerin sırrının çözülmesiyle, hastalıkların kökünü kazıyacak ilaçların gündeme geleceği belirtildi.
Dünyada Genetiğin Gelişimi
1900 yıllarda Mendelin çalışmalarının yeniden keşfinden sonra genin doğası hakkında büyük bir bilgi patlama olmuştur. Biyoloji alanında çalışan bilim adamları, hücredeki çekirdek ve kromozomun önemi üzerinde durdular. Çünkü gözlemlerde, kromozomlar yumurta ve polen/spermi oluşturmak üzere mayoz esnasında sayısını yarıya indiriyor ve sadece bölünme sırasında görülüyordu. Bu sebeple DNA moleküllerinin nasıl faaliyete geçerek organizmaları ürettiklerini anlamak için birçok çaba sarf edildi. Amerikalı James Watson ve İngiliz Francis Crick birkaç biyolog araştırmacıyla 1953 yılında DNA nın çift heliks yapısını incelediler. DNA kavramı yaşamın geleneksel dili olduğu bakterilerde, mantarlarda, bitki ve hayvanlarda yapılan çalışmalarla ortaya konuldu. Yaşayan organizmalar arasında yer alan bu ilişki biyoteknoloji ve genetik mühendislik biliminin gelişimine neden olmuştur. Mühendislik teknolojisi, bitki ve hayvanları geliştirmek için yaşayan diğer organizmaları ve canlıların kısımlarını kullanmıştır. 1970 yıllarında, araştırmacılar DNA’nın bir canlıdan kesilerek diğer canlıya yerleştirebileceklerini böylece rekombinant DNA teknolojisini buldular. Bu şekilde insülin, hormon, interferon ve TPA (doku plasminogen aktifleştirici) gibi ilaçları tıp dünyasına sundular. İnsan gen terapisi yöntemiyle genleri hasarlı olan veya eksik olan fertlere gen nakli gerçekleştirilmiştir. Üreme teknolojisinin gelişimiyle üremenin artırılmasına çalışılmıştır. İnsan üreme teknolojiyle uğraşan araştırmacılar insan embriyosunu in vitro koşullarda elde etti ve daha sonra kullanılmak üzere dondurdular. Anne ebeveynler kendilerine ait olmayan genetik döller vermişlerdir. 1993 de, l, George Üniversitesinde çalışmakta olan Dr Robert Stillman ve Jerry Hall insan embiryosunu klonladı ve 6 gün bunları yaşatmayı başardı.
Klonlama ya da genetik olarak benzer organizmanın üretimi ilk kez havuç bitkisinde başarılmıştır. Klonlama işleminde havuç kök hücreleri yeni bitki oluşturmak üzere kullanılmıştır. Bitki klonlama teknolojisindeki bu başarılar 1952 de kurbağalardaki klonlamaya kadar devam etmiştir. 1970 lerde fare, 1973 de sığır ve 1979 da koyun klonlaması olmuştur. Bu çalışmalar, hızlı çoğalan iyi bir sürü daha iyi süt üretimi amacıyla insanlık yararına gerçekleştirilmiştir. Gen teknolojisiyle biyoteknolojideki ilerlemeler zararlılara ve soğuğa dayanıklı bitki türleri, daha çok üreyebilen ve gelişkin çiftlik hayvanları üretimine başarılı olmuştur. Genetik olarak farklı domates türleri, rafta kalma süresi uzun olan varyetelerin gelişmesini sağlamıştır.1990 yıllarında Amerikada daha da ileri gidilerek İnsan Genom Projesi gündeme getirilmiş ve insan genlerinin tüm haritasının yapılması planlanmıştır. Bu projenin yaklaşık değeri yılda 200 milyon dolar olup 2005 yılında bitirilmesi planlanmaktadır. Cystic fibrosis, orak şekilli hücre anemisi ve Huntingon’s chorea gibi birçok hastalık için DNA kodları kromozomlarda yer alan özel bölgelerde kodlanmış olduğu bu sayede bulunmuştur.
Bununla beraber biyoteknolojinin hızlı gelişimi beraberinde birçok problemide ortaya koymuştur. Bilimsel tartışmalar ahlaki ve geleneksel sorular yeni gelişmelerle ortaya çıkmıştır. Bu nedenle genetik bilimi konusunda herkesin bilgiye ihtiyacı bulunmaktadır.
Türkiye’de Genetiğin Gelişimi;
Genetik bilimi, Türkiye’de gelişimi oldukça yenidir. Çalışmalar, 1950 yıllarında sonra sitogenetik, biyometri, populasyon genetiği, mutasyon genetiği alanında başlamıştır. !978 yıllarında gentik sahasında çalışanlar biraraya gelmek için faaliyetlerde bulunmuşlar ancak faaliyet devam etmemiştir. Çalışmalar TÜBİTAK desteğiyle sürmekte olup, Üniversitelerde dış ülkelere görevlendirilen elemanların 1985 yıllarından sonra dönerek yeni teknikleri uygulamalarıyla sitegenetik & moleküler genetik sahasında ilerlemeler olmuştur. Bu arada Üniversiteler kendi bünyelerinde merkez laboratuvarları kurma yoluna gitmişlerdir. İstanbul Üniversitesinde BİYOGEM ve Atatürk Üniversitesindeki Biyoteknoloji Merkezi buna örnektir. Son zamanlarda RFLP, RAPD, PCR, in-situ melezleme, ısozyme, PAGE gibi metodlar DNA ve proteinler üzerinde uygulanmaktadır. Çalışmalarda yeni tekniklerin bulunmasından ziyade metodların pratiğe uygulanması ağırlık kazanmıştır. Çeşitli alanlarda yapılan çalışmalar eldeki bilgilere göre aşağıda tarih, isim ve konu sırasına göre sınıflandırılmıştır.
—————————————GENETİK VE KANSER————————————————
İnsan yaşamı boyunca çevresi ile sürekli olarak ilişki içindedir. Bu uyum devam edegeldiği sürece de ayakta kalabilmektedir. Embriyo döneminde anne karnında kan dolaşımı yolu ile başlayan etkileşim, daha sonraları yerini daha geniş alanlara bırakır. Beslenme,solunum ve sosyal ilişkiler gibi geniş çerçevede devam eden etkileşim, ölüm zamanı gelinceye kadar devam eder. Etkileşimde, uyumun uyumsuzluğa dönüşümü ölüm olarak adlandırılır.
Hücre, çevresi ile ilişkisini hücre zarı vasıtasıyla sağlar. Hücreler; doğrudan temas, salgıladıkları kimyasal maddeler (hormonlar,enzimler) ya da elektriksel impulslar yoluyla, komşu hücreler veya uzaktaki hücre ve hücre gruplarıyla iletişim halindedir. Hücre zarlarına yerleşmiş, protein yapılı alıcılar, gelen mesajları hücrelere iletirler. Hücrenin bir nevi anten vazifesini gören zardaki alıcı proteinler (reseptörler) ile gelen mesajlar, hücre tarafından değerlendirilir, ardından kendine uygun olan davranışı sergiler. Hücrenin çevresi ile ilişkisi, hem çevrede ortaya çıkan değişimlere ayak uydurması hem de günlük yaşamı yönüyle gereklidir.
Embriyonik gelişim süresince farklılaşmada rol oynayan faktörlerden birisi, kontrollü hücre ölümleridir. Apoptosis olarak adlandırılan önceden programlanmış ölüm işlevi, bir hücreden bir bedenin oluşturulması (gelişim) noktasında temeldir. Sürekli düzenlenmesi gereken çoğalma-farklılaşma-ölüm programları, hücrenin kaderini belirleyen genlerin ürünü olan proteinler tarafından organize edilir. Sayıları yüzün üstünde olan proteinler, hücrenin çoğalmasını durdurup, bir çeşit kırmızı ışık görevi yaparak onu ölüme sürüklerler. Bu ölüm, insandaki hücre sayısının dengesinin sağlanması noktasında da önem arz etmektedir. Her hücrenin bünyesinde nasıl çoğal-çoğalma/ proteinini sentezle-sentezleme gibi hassas dengeler mevcutsa, aynı şekilde öl-yaşa dengesini ayarlayan bir denge de mevcuttur. Hücre her an ölmeye hazır durumda beklemektedir. Bir grup gen, hücreye büyüyüp bölünmesi gerektiğini söylerken, diğer bir grup gen de artık büyümenin yeterli olduğunu ve hücrenin büyümesini durdurarak kendi işlevini yerine getirmesini söylüyor. Kanser büyük ölçüde bu iki grup gen arasında dengesizlikten oluyor. Büyümeyi söyleyen genler normalden fazla çalışırlarsa veya büyümeyi frenleyen genler gerekenden az çalışır ya da herhangi bir nedenden ötürü bozulursa, hücre devamlı bölünüp büyüyor, yani kanserli hücre haline geliyor. Bugüne kadar bu görevi icra eden on kadar gen keşfedilmiştir.
Bu şekildeki hücre ölümlerine hücre intiharı programı denilir. Ölüm programı uygulanan hücre, önce içe doğru büzülür daha sonra da hücre çekirdeğinde bulunan DNA zincirini parçalar. Parçalanan hücre, komşu hücreler ya da makrofajlar (özel parçalayıcı hücreler) tarafından fagosite edilir.
Son araştırmalar ışığında P53 geninin, kanserin oluşumunda durdurucu bir role sahip olduğunu söyleyebiliyoruz. Sigaranın kanser yapmasının en önemli mekanizmalarından biri, dumanındaki kimyasalların P53’ü çalışmaz hale getirmesidir. Kanserde gen tedavisinin amacı, bozulan bu dengeyi yerine koymak yani çalışmayarak kanserleşmeye engel olmayan genleri tekrar çalışır hale getirmek.
Bilinen bütün kanser olgularının ortak bir yanı ya da ortak bir nedeni vardır: İnsan bedenini oluşturan sayısız hücrenin her birinin çekirdeğinde değerli bir hazine gibi saklanan deoksiribonükleik asit (DNA) zincirinin kimyasal yapısının değişmesi, daha bilimsel bir deyimle DNA’nın mutasyona uğramasıdır. Kanser hastalığının başlangıcı, apoptosis işlevini var kılan genlerin, mutasyon neticesinde bozulması (mutasyona uğraması) esasına dayanmaktadır. Bazı kişilerde ise bu, kalıtım yolu ile geçen bir hastalık olarak kendini göstermektedir. Aynı genlerin yapısının bozulmasına yol açan kimyasal maddeler kanser hücrelerinin oluşumuna sebep olur. Yaşlanma ile hücrelerde biriken toksik maddeler de zamanla aynı genleri tahrip edip hücreleri tümör hücrelerine dönüştürebilmektedir.
Kansere yol açan bozuklukları taşıyan genler ilk bulunduğu zaman onkogenler (kanser genleri) diye adlandırılmıştı. Onkogenler, hücre çoğalmasına itici görev yapan genlerdir. Onkogenlerin aslında proto-onkogenlerin (onkogen olmaya aday gen) mutasyona uğraması sonucu ortaya çıktığı fikri, yetmişli yılların sonunda sahiplerine Nobel Ödülünü getirmiş ve bu buluş kanser araştırmalarında bir dönüm noktası oluşturmuştur. Bu genlerin yanı sıra proto-onkogenlerin tersi işlevi ortaya koyan genler, hücrenin tümör hücresi olmasına mani olur. Bu gen gruplarının etkinliklerini kaybetmesi de kansere yol açar.
Kanser hücrelerinin diğer tüm hücrelerden farkı, bölünmeyi durdurucu sinyallerin hücreler arası iletişimle iletilememesidir. Bölünmeyi durdurucu görevi yapan genlerin, protein sentezi sonucunda oluşan kimyasal sinyalleri, hücreler arası mevcut bağlar (neksus) aracılığı ile tüm hücrelere yayılması gerekir. Kanser hücrelerinde hücrelerin temas noktaları olan hücre zarlarında iletişimi sağlayacak köprüler mevcut değildir. Bu nedenle bir hücredeki sinyalin diğer hücreye geçişi mümkün olamamaktadır. Bu da durmaksızın hücrelerin kontrolsuzca üremesi anlamına gelmektedir.
İkinci sınıf kanser tipi de çoğalmayı durdurucu görevi yapan genlerdeki mutasyonlar, etkinlikleri az ya da çok değişmiş proteinlerin yapımına neden olur. Genlerdeki bozukluklar, genellikle gen kaybı biçiminde gerçekleşir. Bu durumda protein sentezi durma noktasına gelir. Bu durum da hücrenin komşu veya uzaktaki her bir hücre ile iletişiminin kesilmesi olarak değerlendirilebilir.
DNA sentezi ya da protein sentezi aşamalarını denetleyen ve onaran mekanizmalar mevcuttur. Mutasyonların sonucunda, geni şifreleyen çift zincirli DNA molekülünün bir sarmalında gelişen değişiklikler, onarım mekanizmasıyla orijinaline sadık kalınarak tamir edilir. Mutasyonların etkisi beklenenden daha fazla tahrip edici olması söz konusu olduğunda, tamir mekanizması DNA zincirinde aslına yakın düzeltmeler gerçekleştirir. Duplikasyon (parça eksilmesi) şeklinde gelişen mutasyonların onarımı ise mümkün olamamaktadır. RNA moleküllerinin tek zincirli olması dolayısıyla mevcut onarım sistemlerin aslına uygun düzeltme yapabilmesi mümkün değildir. Hücre çekirdeğindeki ana DNA’dan aldığı bilgiyi ribozoma taşıyan m-RNA, (mesaj ileten) mutasyonlara son derece açıktır. Oluşabilecek mutant m RNAlar, sentezi durdurucu ya da yönünü değiştirici etkiler oluşturur.
Kanserli hücrelerde ortaya çıkan mutasyonlar rasgele değildir. Özellikle tamir mekanizmalarında, farklılaşmada, programlı hücre ölümü ve hücre çoğalmasında rol alan proteinleri şifreleyen genlerde mutasyonlar gelişir.
2003 yılında tamamlanması beklenen insan genomu projesi,son verilere göre sayıları 30-40 bin kadar olan genin DNA dizilerinin tamamının belirlenmesini amaçlamaktadır. Bunu takip eden evrede , bu genlerin hangilerinin hangi tip insan hastalığında rol aldığının saptanması gündeme gelecektir. Onkoloji açısından bu çalışmalar hastalık etiolojisi ile genetik mutasyonlar ilişkilerinin belirlenmesi, hastalığın tedavisinde gen tedavisi dahil, yeni tedavi yöntemlerinin denenmesi gibi konuları karşımıza çıkaracaktır.
Canlılardaki kalıtsal özelliklerin dölden döle nasıl aktarıldığını inceleyen bilim dalına genetik denir.Ayrıca “gen”in yapısını, görevini ve genlerde meydana gelen değişiklikleri de inceler.
İlk genetik çalışmalarını Gregor Johann MENDEL yapmıştır. Bu yüzden genetik biliminin kurucusu ve babası sayılır. Yetiştirdiği bezelyelerdeki karakterleri inceleyen Mendel kalıtım ve de tabi ki biyoloji bilimine çok büyük katkıda bulunmuştur. Genetikle ilgili bazı kavram ve terimler: Gen: Kromozomlar üzerinde bulunan yaklaşık 1500 nukleotitten meydana gelen ve canlının her türlü özelliğinin oluşmasını sağlayan yapı birimi.
Dominant (baskın, basat) gen: Fenotipte (kısaca dış görünüş denilebilir)özelliğini gösterebilen gen.
Resesif (çekinik) gen: Fenotipte özelliğini gösteremeyen gen. Kromozom: Üzerlerinde genleri taşıyan DNA ve nukleoproteinden oluşan yapı. Kalıtsal hastalık: Yavrulara kalıtım yoluyla geçen hastalıklar. Genelde kromozom yapısının yada genlerin yapısının değişmesiyle ortaya çıkar, öldürücü etkisi yoksa dölden döle aktarılır. Mutasyon: Kromozomların yapısında, sayısında meydana gelen değişiklikler olabileceği gibi genlerin yapısının değişmesiyle de ortaya çıkabilir.( Mutasyon çok sık rastlanılan bir olay olmamakla birlikte radyasyon, ısı, pH ve kimyasal maddeler mutasyona sebep olabilir.
BAZI KALITSAL HASTALIKLAR VE BELİRTİLERİ
GENLERE BAĞLI HASTALIKLAR
Renk körlüğü: X kromozomu üzerinde taşınan çekinik bir gen tarafından meydana getirilir. Dişilerde eğer bir çekinik birde baskın karakterde renk körlüğü geni var ise; bunlar hastalık yönünden taşıyıcı olurlar. Hasta olabilmeleri için her iki X kromozomlarında da çekinik renk körlüğü genini taşımaları gerekir. Erkeklerin X genlerinde çekinik gen var ise hasta olurlar. Çünkü bu X kromozomunun homoloğu olan Y kromozomunda çekinik geni bastıracak gen bulunmaz. Böyle insanlar kırmızı ve yeşil renkleri birbirine karıştırırlar.
Hemofili (kanın pıhtılaşmaması) hastalığı: Bu hastalık geni de tıpkı renk körlüğü geni gibi X kromozomunda çekinik olarak taşınır. Hastalığın meydana gelme mekanizması aynıdır. Bu hastalığı taşıyan insanların kanları pıhtılaşmaz, dolayısıyla kanamalar bunlar için büyük problem oluşturur. Dışarıdan eksik olan moleküller verilerk normal yaşamlarını sürdürmeleri sağlanabilir. Kas erimesi: Yukarıdaki hastalıklar gibi X kromozomunda çekinik olarak taşınır. Bu geni bulunduran hasta erkekler eşysel üreme olgunluğuna erişemeden öldükleri için kadınlar hiç bir zaman hasta olmaz, en fazla taşıyıcıdırlar. Normal bir doğumla meydana gelen erkek bebekler 4-5 yaş civarında hastalığın etkisini hissetmeye başlarlar. Kasların aşırı şekilde erimesi büyük kilo kaybına ve nihayetinde 13-15 yaş civarında ölümlerine neden olur. Balık pulluluk: Y kromozomunda taşınan bir gen tarafından meydana getirilir. Bu yüzden sadece erkeklerde görülür. Hasta olan babanın bütün erkek çocukları bu geni taşıyacaklarından hepsi hasta olur. Bu hastalıkta erkeklerin özellikle kol ve bacakları olmak üzere vücutları tıpkı bir balık gibi pullarla kaplıdır.
KROMOZOMLARA BAĞLI HASTALIKLAR
Süper dişi (XXX kromozomlu): Kadınlarda normalde cinsiyeti belirleyen kromozomlar olarak iki XX kromozomu bulunur. Fakat bazı durumlarda ayrılmamadan dolayı iki tane X kromozomu taşıyan yumurta hücresi X kromozomu taşıyan sperm hücresi ile döllenebilir. Bu durumda üç tane X taşıyan 47 kromozomlu bireyler oluşur. Bunlar normal görünümlüdür ve genelde doğurgan değillerdir. Zeka geriliği XX taşıyan bireylere göre iki defa daha fazladır. Bir çok kadın fazladan X taşıdığının farkında olmadan yaşar. Canlı doğan her 1200 kız çocuğunda bu özelliğe rastlanır.
Turner: X taşımayan bir yumurta hücresinin X taşıyan sperm hücresi ile döllenmesinden X0 (45 kromozomlu) zigot oluşur. Geliştiklerinde bu dişilerin boyunlarının iki yanında kalın deri kıvrımları vardır, fakat normal bir dişi gibi görünürler. Normal dişilerden biraz daha kısa boylu, parmakları kısa ve küttür. Eşeysel olgunluğa erişemezler, kısırdırlar.
X kromozomsuz düşük: X kromozomu taşımaya bir yumurta hücresinin Y kromozomu taşıyan bir spermle döllenmesi sonucu oluşacak bireylerin yaşama şansları yoktur. Çünkü hiçbir embriyo X kromozomu olmadan gelişemez. Bunun nedeni X kromozomunun bazı yaşamsal öneme sahip genleri üzerinde taşımasıdır. Kleinfelter: Spermlerin oluşması sırasında XY kromozomlarının aynı gamette bulunması ve X taşıyan bir yumurta hücresi ile döllenmesinden oluşur. Bu tip erkekler uzun boylu, uzun kollara ve bacaklara sahiptirler. Eşeysel organları normal görünümde fakat testisleri küçüktür. Üreme yetenekleri yoktur.
Mongolizm: Vücut özelliklerini belirleyen genleri taşıyan otozomoal kromozomlardan 21. çiftin ayrılmayarak aynı gamette bulunması ve bu gametin döllenmesiyle olşur. Erkeklerde ve dişilerde ortaya çıkabilir. Kısa boylu, çekik gözlü, basık burunlu ve ileri derecede geri zekalı bireylerdir. Üreme yetenekleri yoktur.
—————————————AKRABA EVLİLİKLERİ——————————————————-
Türkiye gibi akraba evliliklerinin yoğun olduğu ülkelerde, sakat bebek doğumları çok sık görülmektedir. Akraba evliliklerin görülmesinin sebepleri arasında genellikle, aileye ait mal varlığının dağılmaması, aile bireyleri arasındaki sevgi ve saygıyı korumak, akrabaların evlilik ve sosyo ekonomik beklentilerinin aynı olması ve karşı cinsle rahat iletişime girememe gibi etkenler sayılabilir. Akrabalar arasında yapılan evliliğe endogami denilmektedir.
Kalıtımın taşıyıcısı genlerdir. Bizler nesiller öncesinden gelen atalarımızın bize hediye ettiği genetik kalıtımla yaşama başlamaktayız. Vücudumuzun büyüyüp gelişmesi ve çalışması genlerimizin kontrolü altındadır. Yaşamın temel taşı olan genler, bir DNA molekülündeki belirli bir özellik içeren kesitine verilen addır. Her bir gen ya da birkaç gen kümesi bizdeki bir özelliğin bilgisini içerir. Anne ve babadan eşit olarak geçen genler, bizdeki tüm yaşam duvarlarını örer. Genler hücrelerde bulunan kromozomların kısımlarıdır. Dolayısıyla genler, kromozomlarla birlikte çoğalarak, hücre bölündükçe yeni hücrelere geçerler. Kişide her genin, biri anneden biri babadan gelmiş olan iki kopyası (alleli) bulunur. Bazen genin bir kopyasının yapısı bozuktur ve bu bozuk kopya yüzde elli olasılıkla çocuğuna geçer. Bozuk bir gen, kişinin bazı vücut işlevlerinin bozulmasına neden olur.
Bir karaktere ait olan özelliğin diğerine baskın olması halinde o karaktere baskın (dominant) gen , baskın olmayan gene resesif (çekinik) gen denir. Bir karakterin çıkması, iki aynı gen frekansının karşılaşması demektir. Eğer bir hastalığa ait gen (resesif) anneden aktarılırken, babadan da aynı (resesif) gen ile karşılaşırsa o hastalık mutlaka doğacak olan çocukta çıkacaktır. Eğer , anneden resesif gen, babadan da dominant gen karşılaşırsa bu sefer doğacak çocuk da tıpkı anne ve babası gibi hastalığın taşıyıcısı olacak, ama o hastalık açığa çıkmayacaktır. Aynı karakterde iki resesif genin karşılıklı gelmesi çekinik alleller sonucu hastalık çıkar. Anne ve babadan iki baskın gen (dominant) alan çocuk (baskın alleller) ise tamamen sağlıklıdır.Dolayısı ile, akraba evliliklerinde aynı gen yapısına sahip olan ailede , resesif genlerin birbirleriyle karşılaşma ihtimalleri, daha fazla olacaktır.
Buna örnek olarak kahverengi ve mavi göz renklerini ele alalım. Kahverengi göz rengi dominant gen (baskın) olsun , diğeri için de mavi ise (çekinik) resesif gen diyelim. Anne-babadan birinin göz renginin mavi (m), diğerinin kahverengi (K) olduğunu düşünelim.
Bebekler anne-babalarından kalıtımla; kahverengi-kahverengi (KK), kahverengi-mavi (Km), mavi-kahverengi (Km) ve mavi-mavi (mm) genler gibi dört ihtimal almış olurlar. İlk üç durumda bebeğin gözleri kahverengi (baskın renk olduğu için), son şıkta ise mavi (çekinik renk olduğu için) olacaktır.
KK=K Km=K Km=K mm=m
İnsanlar birçok kalıtsal hastalığın genini taşır. Normal aile yapısında da hamilelikte çocuğun hastalıklı doğma olasılığı %25, taşıyıcı olma olasılığı %50, genin bozuk kopyasını hiç almamış olma olasılığı ise %25’tir. Akraba evliliklerinde aynı soydan geldikleri için anne ve babanın aynı genin bozuk kopyasını taşıma, yani hastalığın taşıyıcısı olma olasılığı çok yüksek olduğundan çocuklarında hastalıkların oluşma şansı çok daha fazladır.
İşte akraba ile evlenme, zararlı baskın ve çekinik genlerin üst üste gelerek frekanslarının çakışması sonucu ortaya çıkma ihtimalini artırdığından genetik hastalıkların görülmesine yol açabilmektedir. Bunların çocukta görülmesi için ana ve babanın her ikisinin de en az bir zararlı çekinik gene sahip olması gerekir. Biraz önceki göz rengi örneğinde olduğu gibi, mavi göz renginin çekinik genleri, hem anneden hem babadan gelirse, çocuk mavi gözlü olacaktır. Dolayısı ile akraba evliliklerinde aynı gen yapısına sahip olan ailede , zararlı (resesif) genlerin birbirleriyle karşılaşma olasılığı fazla olacaktır. Akraba ile evlenme, kalıtımla geçen hastalıkların bulunduğu ailelerde bu yönden sakıncalıdır. Böyle durumlarda bazı çekinik genler çakışabilecek ve böylelikle hasta çocukların doğma ihtimali artacaktır. Hastalığın çıkması, iki resesif genin karşılık olarak bir araya gelmesi demektir. Bilindiği üzere resesif genler hastalık taşıyan genlerdir.
Ailede genetik dağılım ,erkek ve kız kardeşlerde, genellikle genlerin yarısı birbirinin aynıdır. Gen ortaklarının oranları, akrabalık uzaklaştıkça küçülür. Torunlar, dede ve ninelerin dörtte bir genine sahiptir. Yeğenlerin genleri ise, genellikle amca ve halalarının, dayı ve teyzelerinin dörtte bir genine eşittir. Daha uzak akrabalıklarda bu oran, kardeş çocuklarında olduğu gibi sekizde bire düşmektedir.
Kan uyuşması çözüm müdür?
Akraba evliliğinde Kan uyuşmazlığı kan grubu ile değil kanınızdaki Rh faktörü ile ilgilidir. Yalnızca kadının Rh – , erkeğin ise Rh + olduğu durumlarda oluşabilir. Kan gruplarının uyuştuğu hallerde doğum sonrasında çocuklarda kalıtımsal hastalıklar görülmüştür.Erkekte bulunan Rh faktörünün genetik aktarımla ana karnındaki fetüste ortaya çıkması anne ile bebek arasında bir kan uyuşmazlığının ortaya çıkmasına neden olacaktır.
Günümüzde akraba evliliklerinde en çok görülen hastalıklar; zekâ geriliği (fenilketonüri), Akdeniz Anemisi, Alzheimer, Parkinson, Huntington hastalığı ve nöron ölümüdür, özürlü ve ölü doğumlar da bu örnekler arsında sayılmaktadır.
Çocuk Doğmadan Önce Kalıtsal Bir Hastalığın Tanısı Konulabilir mi?
Gen analizi de denilen DNA analizi yöntemleriyle artık hamileliğin ilk üç ayında birçok hastalığın tanısı konulabilmektedir.Genetik bilimin gelişmesi ile bazı hastalıklarda daha anne karnında müdahale çalışmaları hız kazanmıştır. Bebeğin anne karnında içinde yüzdüğü sıvıdan, ya da beslenmesini sağlayan kordondan alınan sıvıların incelenmesiyle bir anormallik olup olmadığı % 93 oranında kesinleştirilebiliyor.Yapılan testlerde, anne karnındaki bebeğin ense kalınlığı ölçülüyor. Bebeğin ensesinde fazla sıvı birikmesi, doğuştan zekâ geriliği anlamına gelen Down sendromunun habercisi olabiliyor. Ayrıca bazı kromozom bozukluklarında ve doğumsal kalp hastalıklarında da bebeklerin ense kalınlığı artıyor. Bu çalışmalar ilerisi için umut veren gelişmelerle devam etmektedir.
Kalıtım (soya çekim), anne ve babadaki özelliklerin oğul döllere geçmesine denir. Üremeyle sağlanır.
Çevrenin ve kalıtımın etkisiyle canlıda ortaya çıkan özelliklere karakter denir. Örneğin; göz rengi, boy uzunluğu, kan grubu birer karakterdir.
• Yalnız Çevrenin Etkisiyle Belirlenen Karakterler
Çevre şartlarının meydana getirdiği kalıtsal olmayan değişikliklere modifikasyon denir.
Beslenmeye bağlı olarak dişi embriyolardan kraliçe arı ve işçi arının meydana gelmesi, ortanca çiçeklerinin asitli topraklarda kırmızı, bazik topraklarda ise mavi çiçek açması, birer modifikasyondur.
• Kalıtım + Çevrenin Belirlediği Karakterler
Kalıtım ve çevrenin birlikte belirlediği karakterler de kalıtsal olmadığı için ve çevre etkili olduğu için birer modifikasyondur. Bu şekildeki modifikasyonlara örnek olarak bitki fidelerinde klorofilin oluşumu gösterilebilir. Bitki ana canlıdan klorofil sentezleme genini almışsa ve ışıkta büyütülürse, rengi yeşil olur. Klorofil geni taşıyan bitki ışık almayan ortamda büyütülürse klorofil sentezleyemez. Klorofil geni taşımayan tohumlar ışıkta bile çimlense yeşil renk oluşturamazlar. Böyle bitkilere albino denir.
• Yalnız Kalıtımla Belirlenen Karakterler
Bir insanın kan grubu, parmak izleri, göz rengi gibi karekterler çevre şartı ne olursa olsun değişmez.
Çevrenin insan gelişimi ve fenotipi üzerindeki etkileri tek yumurta ikizleri üzerinde yapılan çalışmalarla incelenebilmiştir.
• Tek yumurta ikizleri
Döllenmiş bir yumurta hemen mitoz bölünmelerle çoğalmaya başlar. Bazen ilk oluşan iki hücre (blastomerler) ana rahminde birbirinden ayrılarak ayrı ayrı gelişirse oluşan yavrulara tek yumurta ikizleri denir. Bu ikizlerin genotipleri ve fenotipleri aynıdır.
Tek Yumurta İkizleri
Çift Yumurta İkizleri
• Çift yumurta ikizleri
Normalde insanda her ay bir yumurta oluşturulur. Bazen aynı anda iki yumurta oluşturulur ve her yumurta iki ayrı sperm tarafından döllenir. Bu döllenen yumurtaların gelişmesinden ayrı yumurta ikizleri meydana gelir.
Çift yumurta ikizleri iki ayrı sperm ve yumurtadan meydana geldikleri için genotipleri ve fenotipleri birbirinden farklıdır. Bu ikizler ancak aynı zamanlarda doğmuş kardeşler kadar birbirine benzerler.
Çift yumurta ikizleri oluşurken, iki ayrı yumurta,iki ayrı spermle döllenir. Oluşan zigotlar uterusun farklı kısımlarına tutunarak gelişir. Bu ikizlerin cinsiyetleri aynı olabileceği gibi farklı da olabilir.
NÜKLEİK ASİTLERİN BULUNUŞU VE ÖNEMİ
Organizmalar çok çeşitli kimyasal maddelerin bir araya gelmesiyle oluşan birer sistemdir. Canlı olan organizmaların yapısal ve işlevsel birimi olan hücrelerin içinde yaşamın temeli olan birçok olay meydana gelir. Bu olayları, kimyasal yapısı protein olan enzimler katalizler. Proteinler 20 çeşit amino asitin değişik kombinasyonlarla ve sayılarla bir araya gelmesiyle oluşur. Bunu alfabedeki harflerin çeşitli şekillerde bir araya gelip kelimeler oluşturmasına benzetebiliriz.
Hücrelerde bulunan en büyük bileşik nükleik asitlerdir. Nükleik asitler proteinlerin (dolayısıyla enzimlerin) sentezini kontrol ederek bütün canlı organizmalardaki temel yaşamsal olayları düzenlerler(hücreyi yönetme görevi). İkinci önemli görev olarak da nükleik asitler kalıtsal özelliklerin kuşaktan kuşağa iletilmesini sağlarlar(kalıtımı sağlama görevi).
İlk defa İsviçreli bir biyokimyacı olan Friedrich Miescher, 1869 yılında akyuvarlardan ve balıkların sperm hücrelerinden nükleik asitleri ayırmıştır. Ayrılan bu maddelerin, o zamana kadar hücrelerde bulunduğu bilinen maddelerden çok farklı olduğu görülmüştür. Asit özelliği gösteren bu maddelerde çok miktarda fosfor bulunmaktaydı. Hücrenin çekirdeğinde bulundukları için de bu maddelere nükleik asit adı verilmiştir. Daha sonra bitkiler, hayvanlar ve protistalar incelendiği zaman hepsinin hücrelerinde nükleik asit bulunduğu saptanmış ve devam eden çalışmalar sonunda nükleik asitlerin sadece hücrenin çekirdeğinde değil diğer kısımlarında da olabileceği görülmüştür. Fakat nükleik asitler ilk defa hücrenin çekirdeğinde bulunduğundan aynı şekilde adlandırılmaya devam edilmiştir. Nükleik asitlerin önemi prokaryotik ve ökaryotik tüm hücrelerin kalıtsal ve yönetim birimi olmasından kaynaklanmaktadır.
Canlılarda iki çeşit nükleik asit vardır. Bunlar DNA(deoksiribonükleikasit) ve RNA(ribonükleikasit) dır. DNA; ökaryotik hücrelerde; çekirdek, mitokondri ve kloroplastlarda, RNA ise; çekirdekte, özellikle de çekirdekçikte, sitoplâzmada ve ribozom gibi bazı organellerde bulunur. Her canlının nükleik asitlerindeki bazların dizilişi bir diğerininkinden farklılık göster.
2- NÜKLEİK ASİTLERİN TEMEL YAPI TAŞLARI
Nükleik asitler nükleotid denilen birimlerden oluşur. Nükleotidler; bir fosforik asit(H3PO4), 5 karbonlu bir şeker ve azotlu organik baz olmak üzere 3 farklı molekülün birleşmesiyle meydana gelir. Nükleotidler de birbirlerine uygun şekilde bağlanarak nükleik asitleri meydana getirirler.
5 Karbonlu Şekerler (Pentozlar): Riboz ve deoksiriboz şekeri olmak üzere iki çeşittir. Deoksiribozun ribozdan farkı ikinci karbon atomunda OH yerine H atomu taşıyor olmasıdır. Riboz RNA’nın yapısına katılırken, deoksiriboz DNA molekülünde bulunur. Görüldüğü gibi nükleik asitler yapısındaki 5 karbonlu şekerlere göre isim almaktadır. Pentozlar nükleik asitlerin ana omurgasını oluşturur.
Azotlu Organik Bazlar: Temel olarak N ve C atomlarının oluşturduğu halkasal molekülleridir. Organik bazlar pürin ve pirimidin diye ikiye ayrılır. Pürin bazları, biri 5 diğeri 6 atomdan oluşan çift halkalı bir yapıya sahip olup adenin(A) ve guanin(G) olmak üzere iki çeşittir. Hem DNA’da hem de RNA’da bulunurlar. Not: Adenin ve Guanin’e ek olarak Ksantin ve Hipoksantin adında iki pürin bazı daha bulunmaktadır. Bunlar nükleik asitlerin yapısına katılmayıp diğer pürin bazlarının yıkım ve yapım reaksiyonlarında ara ürün olarak kullanılırlar.
Pirimidinler ise 6 atomdan oluşan tek halkalı bir yapıda olup, sitozin(C), timin(T) ve urasil(U) olmak üzere üç çeşittir. Bu bazlardan Timin sadece DNA’nın, Urasil ise yalnızca RNA’nın yapısında bulunabilir. Sitozin her iki nükleik asitte de bulunabilir. Kısaca DNA’da A, G, C ve
T bazları bulunurken, RNA’da A, G, C ve U bazları bulunur. Not: Bu 3 organik baza ek olarak Orotik asit adında bir pirimidin bazı daha bulunmaktadır. Bu baz nükleik asitlerin yapısına katılmayıp diğer 3 pirimidinin sentezinde ortak olarak ara ürün olarak oluşur.
Fosforik asit: Bütün nükleotidlerde ortak olarak bulunan moleküldür. Fosforik asit kompleks moleküllerin yapısına girdiği zaman fosfat adını alır.
5C’lu şeker ile organik baz birleşirse nükleozit; nükleozite bir fosfat grubunun eklenmesiyle de nükleik asitlerin temel yapıtaşı olan nükleotid meydana gelir. Nükleotidler yapılarındaki organik bazlara göre isimlendirilir.
Baz, şeker ve fosfatlar dehidrasyon senteziyle aralarından birer molekül su çıkarmak suretiyle birleşerek nükleotidleri oluştururlar. Nükleotidlerdeki organik bazla, şeker grubu arasında glikozit bağı, şeker grubuyla fosforik asit grubu arasında da ester bağı bulunur. Son olarak bir nükleotidin şeker grubuyla diğer nükleotidin fosfat grubu asasında fosfodiester bağının kurulmasıyla da nükleik asit zincirleri oluşur.
Nükleotidler, nükleik asitlerin dışında başka moleküllerin yapısına da katılır. Örneğin adenin nükleotidi ATP’nin yapısında bulunur. Aynı zamanda fotosentez ve solunumda Hidrojen taşıyıcıları olan NAD+, NADP+ ve FAD+’ların yapısına girdiği için anahtar madde görevini yapar.
3- NÜKLEİK ASİT ÇEŞİTLERİ
Nükleik asitler; tüm canlıların ve virüslerin yapısında bulunan yönetim ve kalıtım maddesidir. Organizmanın taşıdığı bütün özellikler nükleik asitlerdeki şifrelerde yer alır. Canlı yapılarda gerçekleşen bütün yaşamsal olaylar enzimler, dolayısıyla proteinler, dolayısıyla nükleik asitler tarafından yönetilir.
Canlılar âleminde DNA ve RNA olmak üzere 2 çeşit nükleik asit vardır.
A.DNA’NIN YAPISI, İŞLEVLERİ VE KENDİNİ EŞLEMESİ
Maurice H. F. Wilkins ve Rosalind Franklin tarafından X ışınları kırınımı yöntemiyle ilk kez DNA’nın ayrıntılı görüntüsü elde edilmiştir. Daha sonra James D. Watson ve Francis H. C. Crick tarafından 1953 yılında DNA’nın sarmal yapılı molekül modeli ileri sürülmüştür. Bu modele göre DNA; sarmal(heliks) şeklinde kıvrılmış merdivene benzeyen karşılıklı iki iplikten oluşmuştur. Bu merdivenin kenarlarında şeker ve fosfat molekülleri, basamaklarda ise organik bazlar yer alır. Bu bazlardan A ile T arasında 2, G ile C arasında ise 3 Hidrojen bağı oluşur.
DNA’nın hücredeki kalıtsal madde olduğu ilk kez 1944 yılında Oswald Avery ve arkadaşları tarafından ortaya konmuştur. Avery ve arkadaşları kapsüllü ve kapsülsüz pnömokok bakterilerini kullanarak yaptıkları çeşitli deneylerle bu bilgiye ulaşmışlardır.
Bir hücrenin bölünerek yeni hücreler meydana getirebilmesi için DNA’nın kendini eşlemesi gerekir. Watson ve Crick’in geliştirmiş olduğu model DNA’nın kendini eşleme mekanizmasına da ışık tutar.
DNA molekülünün karşılıklı gelen bazları bir fermuarın dişlerine benzetilebilir. DNA’nın kendini eşlemesi sırasında fermuar açılırken dişlerinin birbirinden ayrılmasına benzer şekilde bazları bir arada tutan hidrojen bağlarının kopmasıyla iki iplik eşlemenin olacağı bölgelerde birbirinden ayrılır. Bu ayrılma ile her iki zincirdeki bazların uçlar açıkta kalır. Hücrenin sentezlenmiş serbest nükleotitlerinden uygun olanlar açılan yerlere yerleşir. DNA’nın sentezi(açılan zincire yeni nükleotidlerin eklenmesi) DNA polimerazla, hidrolizi ise DNAaz enzimiyle gerçekleşir. Sonuçta bir DNA molekülünden iki DNA molekülü oluşur. Yeni oluşan DNA da aynı kalıtsal bilgiyi taşır. Böylece DNA kendini eşlemiş olur. Olaya DNA replikasyonu (duplikasyon) denir. DNA eşlenirken ana iki zincir(anlamlı zincir) daima korunur. Yeni zincirler(tamamlayıcı zincir) ortamdaki nükleotidlerden sentezlenir. Buna DNA’nın yarı korunumlu(semikonservatif) olarak eşlenmesi denir. Eğer DNA kendini eşlemeye başlamışsa hücre mutlaka bölünecektir. DNA’nın kendini eşlemesi interfaz safhasında gerçekleşir.
1958’de M. S. Meselson ve F. W. Stahl, Escherichia coli bakterileriyle yaptıkları deneyle DNA replikasyonunda eski zincire birer tane yeni zincirin eklendiğini(yarı korunumlu eşlenmeyi) bulmuşlardır. Meselson ve Stahl bu deneyi ağır azot içeren amonyumlu (N15H4) ortamda gerçekleştirmişler ve yeni zincirlerin tümünde ağır azot içeren amonyuma rastlamışlardır. İlk eşlenme neticesinde oluşan DNA’ların bir zinciri ağır azot, diğeri normal azot atomları içerir. İkinci eşlenmede ise 2 DNA sadece ağır azot atomları içerirken oluşan diğer 2 DNA’nın bir zinciri ağır azot, diğeri normal azot atomları içerir.
Ökaryotik hücrelerde DNA, çekirdeğin yanı sıra mitokondri ve kloroplastlarda da bulunur. Bu organellerin yapısında bulunan DNA’lar çekirdekte bulunana göre daha kırılgan bir özellik gösterir. Yaşlanmaya bağlı olarak DNA’da oluşan hatalar kolayca düzeltilemez ve bu yüzden hücrelerin enerji üretim kapasitesi düşer. Dolayısıyla organların işlevleri de azalmaktadır. Mitokondrilerde bulunan DNA’lardaki parça yitirmelerinin(delesyon) artışı yaşlanmanın önemli bir belirleyicisidir.
Netice olarak DNA hücrede iki temel işlevi gerçekleştirir. 1-Kendini eşleyerek(replikasyon ile) üremeyi ve kalıtsal bilginin yeni nesillere aktarılmasını sağlamak 2-Protein sentezini sağlayarak(transkripsiyon ile) hücredeki metabolik olayları yönetmek.
Not: *Eğer DNA uçtan açılmaya başlamışsa bu replikasyonun işaretidir. Ortadan açılması ise protein sentezi için şifre vereceğinin bir göstergesidir. *DNA sentezi sırasında açığa çıkan su sayısı 3n-2 dir(n:nükleotid sayısı). *DNA doğada kendini eşleyerek benzerini yapabilen tek moleküldür. *Genlerdeki değişime mutasyon denir. *Mitokondri ve kloroplastlardaki DNA’lar tam anlamıyla birer kalıtım materyali olmayıp kendilerini eşlerken çekirdek DNA’sına bağımlıdırlar. *DNA’yı oluşturan zincirlerden birinin sağlam olması onarım için yeterlidir(hasarlar karşılıklı olmamak kaydıyla). *Karşılıklı dizilen bazlardan bir tanesi diğerine göre daha uzundur. Bu özellik karşılıklı zincirlerin birbirlerinin tersi yönde spiral olarak kıvrılmasını sağlar. *Her insan hücresinde DNA, 174,8.1010 dalton ağırlığa sahiptir ve 92 cm uzunluğundadır.
B.RNA’NIN YAPISI, İŞLEVLERİ VE ÇEŞİTLERİ
RNA, DNA’dan farklı olarak tek nükleotid zincirinden oluşur. Organik bazlardan T yerine U bulunması ve şeker grubunun da riboz olması diğer farklardır. RNA, DNA’nın verdiği şifreye göre RNA polimeraz enzimi tarafından üretilir. Hidrolizi de RNAaz tarafından gerçekleştirilir. RNA; çekirdek, özellikle çekirdekçik, sitoplazma ve bazı organellerin yapısında bulunur. Üç çeşit RNA vardır.
mRNA: Mesajcı RNA’dır. Çekirdekte bulunur. Toplam RNA’nın %5’ini oluşturur. Görevi DNA’dan aldığı protein sentezleyici genetik bilgiyi ribozoma taşımaktır. mRNA, RNA polimeraz enzimi tarafından DNA’nın anlamlı zinciri üzerinden sentezlenir. Bu olaya transkripsiyon(yazılım) denir. mRNA, ilgili proteini sentezleyici bilgiye sahip olan DNA parçasının tamamlayıcı bir parçası gibidir ve kalıp görevi görür. DNA’dan alınarak mRNA ile taşınan üçlü nükleotid dizisine kodon denir. Her kodon bir amino asiti işaret eder. mRNA’daki şifrelerin ribozomlarda okunmasına translasyon denir.
rRNA: Hücredeki toplam RNA’nın %80’ini oluşturur. En çok çekirdekçikte bulunur. Görevi proteinlerle birlikte ribozomun yapısını oluşturmaktır. mRNA ve tRNA’nın ribozoma tutunmasını sağlayarak protein sentezinde görev alır. http://www.zaplat.com/s/MTQ3MzM4/s0ychfql7dy4zg1g http://www.zaplat.com/s/MTQ3MzM4/s0ychfql7dy4zg1g
Protein Sentezi – Protein Sentezi Nasıl Gerçekleşir
Protein biyosentezi, hücrenin protein sentezlenmesi için gereken bir biyokimyasal süreçtir Bu terim bazen sadece protein translasyonu anlamında kullanılsa da transkripsiyon ile başlayıp translasyonla biten çok aşamalı bir süreçtir Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozom yapısı ve yardımcı proteinler bakımından farklılık göstermesine karşın, temel mekanizma korunmuştur
Protein biyosentezi için aminoasil-tRNA’ların hazırlanmasında, ya da sentez süresince ATP ve GTP hidrolizi ile yüksek miktarda enerji harcanır Ayrıca, hücreler ürettikleri enerjinin büyük kısmını protein sentezinde görev alan yapıları oluşturmakta kullanırlar
Bu sürecin genel hata oranı 10-4 civarındadır (her 10000 amino asitten bir hatalı yerleştirilir) Bazı antibiyotikler protein sentezine müdahale ederek etki gösterirler
Genetik bilgi akışında sıra protein sentezine geldiğinde mesajcı RNA (mRNA)’dan başka taşıyıcı RNA (tRNA) da devreye girerek ribozomlarda protein sentezi gerçekleşir mRNA da yer alan kodonların taşıdığı genetik mesaj ribozomlarda adım adım deşifre edilerek uygun amino asitlersitoplazmasında 20 çeşit aminoasil-tRNA ların ribozomda bağlanabilecekleri çeşitli bölgeler bulunur ve amino asitlerini bırakan tRNA’lar ribozomlardan ayrılırken polipeptid zinciri de sentezlenmiş olurlar tRNA’lar üzerinde yer alan nükleotitlere antikodon adı verilir Örneğin, UUU şeklinde olan bir mRNA zincirine uyan tRNA antikodonunun nükleotid sırası AAA şeklindedir UUU şeklinde bir kodon da fenilalanin adlı aminoasitin şifresidir.
tRNA Yapısı ve Fonksiyonu
Taşıyıcı RNA (tRNA), translasyon sırasında büyüyen polipeptid zincirine özel amino asitlerin eklenmesini sağlayan küçük bir RNA zinciridir (74-93 nükleotid) Yapısında amino asit bağlanması için bir bölgesi ve mRNA üzerindeki kodon alanına başlanmasını sağlayan antikodon alanı vardır Her tRNA molekülü sadece bir amino aside bağlanabilir fakat genetik kodun dejenere olması (yani genetik kodun aynı amino asidi belirten birden çok kodon içermesi) yüzünden farklı antikodonları oluşturan birçok tRNA tipi aynı amino asidi taşıyabilir
Transfer RNA, mRNA’daki kodon dizisini tanımaya aracılık eden, kodonun uygun amino aside translasyonuna izin veren ve Francis Crick tarafından hipotezi kurulan “adaptör” molekülüdür Yaklaşık 80 nükleotid uzunluğunda tek zincirli bir yapıdadır Farklı tRNA bölgeleri, hidrojen bağlarıyla birbirlerine bağlanmış haldedirler tRNA’nın 3′ ucu CCA nükleotid dizisine sahiptir ve burası amino asitlerin bağlandığı bölgedir Antikodonlar 3′->5′ yönünde, mRNA’da kodonlar 5′->3′ yönünde okunur Örneğin, antikodon baz sırası 3′-AAG-5′ ise, mRNA’daki kodon 5′-UUC-3′ biçimindedir mRNA’daki her bir amino asit kodonuna özgü bir tRNA olsaydı, 61 çeşit tRNA olması gerekirdi Oysa tRNA çeşidi yaklaşık 45’tir Bunun sebebinin, aynı antikodon bölgesine sahip olarak hazırlan tRNA’ların, verilen amino asitlere uyumlu olarak birden çok kodonu tanıma yeteneğinde olduğu gösterilmiştir Kodonların 3 pozisyonundaki baz ile onun antikodonundaki eşi olan 1 baz arasında standart olmayan bir baz eşleşmesi veya “oynaklık” özelliği nedeniyle bir tRNA çok sayıda kodonu tanıyabilir Bu konuda en değişken tRNA, oynak pozisyonunda inosin (I) bulunduran tRNA’lardır İnosin, 2 karbon atomunda amino grubu taşımayan bir guanin analoğudur tRNA antikodonunun oynak pozisyonundaki inosin ile adenin, sitozin veya urasil ile eşleşebilir Örneğin, tRNA antikodonu CCI olan bir tRNA, GGU, GGC ve GGA şeklindeki mRNA kodonlarına uyup, glisin amino asidini büyümekte olan protein zincirine katabilir.
Aminoasil-tRNA Sentetaz
Kodon-Antikodon eşleşmesinden önce tRNA’nın doğru amino asidi taşıması gerekmektedir Her bir amino asidi tRNA’ya bağlayan 20 çeşit aminoasil-tRNA sentetaz enzimi vardır Bu enzimin aktif yüzeylerinden birine önce amino asidin bağlanması gerekir ATP, AMP’ye dönüşerek amino aside bağlanır ve aktive edilmiş amino asit kendine özgün enzime bağlanır Daha sonra bu enzime ve amino aside özgü tRNA enzime bağlanır ve amino asitle tRNA arasında bir bağ oluşur Bu sırada AMP de açığa çıkar tRNA ile birleşen amino asit, enzimden serbest bırakılarak sitoplazmaya geçer.
Ribozomlar
Ribozom protein sentezinin yapıldığı, mRNA ile tRNA’lar arasındaki bağlantının kurulduğu organeldir Büyük ve küçük alt birim olmak üzere iki kısımdan oluşur, bunlar protein sentezi sirasında birleşirler Ribozom, protein ve ribozomal RNA’lardan (rRNA) meydana gelmiştir Ökaryotlarda alt birimler çekirdekçikte sentezlenir Her bir ribozomda üç bağlanma bölgesi vardır Polipeptide eklenmek için bekleyen aminoasil-tRNA, A yüzeyinde beklerken, sentezlenen polipeptid P yüzeyinde durur Yükünü boşaltan tRNA ise ribozomdan çıkmak için E yüzeyine geçer Bu işlemlerin olabilmesi için mRNA kodonları ile tRNA antikodonları arasındaki eşleşmelerin uygun olarak gerçekleşmesi gerekir Prokaryot ve ökaryot ribozomları arasında benzerliklerle birlikte bazı farklılıklar da vardır Bakterilere karşı kullanılan antibiyotiklerin bazıları spesifik olarak prokaryot ribozomlarına etki ederek protein sentezini, ve dolayısıyla bakterinin büyümesini durdururlar
Harmanlanmış 