Genetik Kod, Transkripsiyon & Translasyon FBÖ332 Genetik BioT Dr. Aktan

Dolly (5 Temmuz 1996 – 14 Şubat 2003) Ian Wilmut ve ekibi tarafından Edinburg Üniversitesi, İngiltere’de çekirdek transferi yöntemi ile yetişkin bir somatik hücreden klonlanmış ilk memeli canlı.

Genetik Bilginin Akışı Merkezi Dogma DNA RNA protein

Genetik Kod mRNA’daki bir kodon Genetik bilgi Baz dizilimlerinin üçlü sıralanmasıyla yani kodonlar tarafından kodlanmıştır. Prokaryotlarda transkripsiyon ve translasyon birlikte gerçekleşirken, ökaryotlarda transkriptlerin mRNA olmadan önce olgunlaştırılması gerekmektedir. mRNA’daki bir kodon Ya bir amini asit tanımlar ya da translasyonun durma mesajını kodlar. Kodonlar belirli bir okuma çerçevesinde okunmasıyla Belirli bir polipeptid zinciri üretilebilir.

Gen 1 Gen 2 Gen 3 DNA tek zinciri (tamamlayıcı) mRNA Protein TRANSKRİPSİYON mRNA Protein TRANSLASYON Amino asit A C G T U Trp Phe Gly Ser Kodon 3 5

Üçüncü mRNA bazı (3 ucu) İkinci mRNA bazı U C A G UUU UUC UUA UUG CUU CUC CUA CUG AUU AUC AUA AUG GUU GUC GUA GUG Met ya da Başlat Phe Leu lle Val UCU UCC UCA UCG CCU CCC CCA CCG ACU ACC ACA ACG GCU GCC GCA GCG Ser Pro Thr Ala UAU UAC UGU UGC Tyr Cys CAU CAC CAA CAG CGU CGC CGA CGG AAU AAC AAA AAG AGU AGC AGA AGG GAU GAC GAA GAG GGU GGC GGA GGG UGG UAA UAG Dur UGA Trp His Gln Asn Lys Asp Arg Gly İlk mRNA bzı (5 ucu) Üçüncü mRNA bazı (3 ucu) Glu

Normal ve Orak-Hücreli Eritrositler Amino asit dizilimindeki tek bir değişim ciddi sonuclar doğurabilir (örn., Glutamik asit  Valin)

Genetik kodun Özellikleri Triplet yani üçlü kod A, T, C, & G üçlü dizilimler 43 = 64 farklı kodon, 20 faklı aa için fazlasıyla yeterli Dejenere 20 aa ve 64 olası üçlü kombinasyonu, sonuç bazı aa’lar birden fazla kod ile ifade edilebilir Genetik kod üzerinde çakışma yoktur Neredeyse tüm canlılarda ortaktır

Transkripsiyon RNA Transkrip sentezi Aşamaları: Başlama Uzama Sonlandırma

Prokaryotik Promoter

Ökaryotik RNA İşlenmesi

Translasyon RNA üzerinden polipeptid sentezi Hücredeki bir mRNA mesajı tRNA yardımıyla ribozomlarda proteine çevrilir tRNA molekülleri farklı farklıdır. Her biri bir ucunda özgün bir amino asit taşır Her birinin diğer ucunda ise antikodon vardır

Transfer RNA’nın yapı ve fonksiyonu tRNA molekülü Yaklaşık 80 nükleotid uzunluk Kabaca L-şeklinde A C C 3 C A G U * 5 Amino asit bölgesi Hidrojen bağları Antikodon 3D yapısı Amino asit Bağlanma bölgesi Hidrojen bağları Anticodon Antikodon A G 5 3

Prokaryotik Ribozomlar Protein sentezinde tRNA antikodonlarının mRNA kodonları ile eşleşmelerini sağlar.

Bir ribozom tRNA için üç bağlanma bölgesine sahiptir. P bölgesi A bölgesi E bölgesi P (Peptidyl-tRNA bağlanma) E site (Çıkış) mRNA Bağlanma yeri A site (Aminoacyl- tRNA bağlanma) Büyük parça Küçük parça E P A

Amino ucu Büyüyen polipeptid Polipeptid zincirine eklenecek bir sonraki amini asit tRNA mRNA Kodonlar 3 5

Translasyon

Ökaryotik RNA’lar

FBÖ332 Genetik BioT Dr. Aktan DNA Hasarı ve Tamiri FBÖ332 Genetik BioT Dr. Aktan

AZT kimyasal özellikleri bakımından HIV yayılımına karşı etkili bir ilaçtır. Thymine (T) AZT T nükleotidinin bir kısmı

Telomerlerin Telomerase Enzimi Tarafından Uzatılması

Orak-hücreli hemoglobin Mutasyonlar DNA nükleotid dizisindeki her hangi bir değişim mutasyondur Normal hemoglobin DNA Mutant hemoglobin DNA mRNA mRNA Normal hemoglobin Orak-hücreli hemoglobin Glu Val

Mutasyonların Çeşitleri Bir gendeki mutasyonlar İki genel kategoriye ayrılır Proteinlerin amino asit dizilerinde değişime yol açabilir mRNA Protein Met Lys Phe Gly Ala (a) Baz değişimleri Met Lys Phe Ser Ala

Eklemeler (insersiyonlar) ve Çıkarmalar (delesyonlar) Ciddi Sonuçlar doğurabilir Genetik mesajın okuma metnini değiştirebilir mRNA Protein Met Lys Phe Gly Ala (b) Nükleotid delesyonu Met Lys Leu Ala His

DNA Hasarının Yaygın Çesitleri

DNA Hasarının Kesip Çıkarma Mekanizmalarınca Tamiri Baz kesip-çıkarma tamiri Tek baz hataları (örn. Sitozin deaminasyonu urasil oluşturur) Nükleotid kesip-çıkarma tamiri (örn. Pirimidin dimerleri) Hatalı eşleşmelerin tamiri

Urasil ve Timin Yapıları

Hücre Döngüsü Kontrolü ve Büyüme Faktörleri FBÖ332 Genetik BioT Dr. Aktan

Ökaryotik Hücre Döngüsü

Hücre Döngüsü Merkezi Geçiş Noktaları

HD Kontrol Sistemi HD moleküler kontrol mekanizmaları tarafından düzenlenir Hücre bölünmesinin sıklığı hücrenin çesidine göre değişmektedir Kontrol sistemi G2 kontrol noktası M kontrol noktası G1 kontrol noktası G1 S G2 M

HD düzenlenmesini kontrol eden sitoplazmik kimyasal sinyallerin varlığı hücre füzyonu deneyleriyle ortaya çıkarılmıştır.

Siklinler ve Siklin-Bağımlı Kinazlar Aktiviteleri HD fazlarında farklılaşır (MPF: Maturation/M-phase/Mitosis promoting factor) Fosforilasyon ve Defosforilasyon ile kontrol edilirler G1 S G2 M C, D/cdk4, E/cdk2, A/cdk1,2, B/cdk1 (CDK2, shown in light blue) after it had bound to a human cyclin (cyclin A, shown in purple). This binding, which activates the complex, realigns two regions of CDK (highlighted in red and yellow).

Büyüme faktörleri: Yoğunluğa bağlı baskılanma Hücre Büyüme ve Bölünmesinin hızını kontrol eder Diğer hücreleri bölünmeleri için uyarır (örn. PDGF: Platelet-derived growth factor) Yoğunluğa bağlı baskılanma Kalabalıklaşan hücreler bölünmeyi durdurur. Pek çok hayvan hücresi bir bölgeye (substratum-hücre altı) tutunma ihtiyacı duyar. Kanser hücreleri her iki mekanizmadan da etkilenmez Böylece hücre döngüsünün kontrolünün kaybı kanser gelişimidir. Kanser hücreleri tümör oluştururlar ve vücudun kontrol mekanizmalarına cevap vermezler. Çevre dokuları işgal edip vücuda yayılabilirler yani metaztas yaparlar.

FBÖ332 Genetik BioT Dr. Aktan Mitoz, Mayoz & Genetik Çeşitlilik (Segregasyon, Allellerin Düzenlenmesi, Rekombinasyon, ve Krossing over) FBÖ332 Genetik BioT Dr. Aktan

Bölünme öncesi hücreler genetik materyalini kopyalar Hücre bölünmesi Hücre döngüsünün önemli bir parçasıdır Hücre bölünmesi sonucunda genetik olarak benzer, kardeş hücreler oluşur. Bölünme öncesi hücreler genetik materyalini kopyalar Böylece her kardeş hücrenin genetik materyal DNA’nın tam bir kopyasını alması sağlanır.

Ökaryotik kromozomlar Kromatin içerir, yoğunlaşmış protein ve DNA yapıları Hayvanlarda Somatik hücreler kromozomların iki setini taşır Gametler ise sadece bir set içerirler Bölünme hazırlığında hücreler DNA’larını replike eder (kopyasını çıkarır) ve kromozomlarını yoğunlaştırır

Duplike olmuş yani eşlenmiş her kromozom Hücre bölünmesi sırasında birbirinden ayrılan iki kardeş kromatid içerir 0.5 µm DNA sentezi gerçeklesir Sentromer Kardeş kromatiklerin dağılımı kromatidler Sentromerler Duplikasyon öncesi hücre bir kromozom bir DNA Molekülü içerir. Eşleme sonrası kromozom İki kardeş kromatid içerir. Mekanik süreç kardeş kromatitleri iki kromozoma ayırır ve onların kardeş hücrelere dağılmasını sağlar.

Ökaryotik hücre bölünmesi iki aşamalıdır: Mitoz, hücre çekirdeğinin bölünmesi Sitokinez, Sitoplazmanın bölünmesi Mayoz Bölünme Kromozom sayısının azaltılmasıyla seks hücrelerinin, gametlerin üretilmesidir.

Hayvan Hücresinde Mitoz Aşamaları İnterfaz Profaz Prometafaz Metafaz Anafaz Telofaz ve Sitokinez

Bitki Hücresinde Mitozun Aşamaları

Mitotik İğ İpliklerine Kromozomların Bağlanması Sentrioller Kinetekor mikrotupleri Kinetekor Sentromer

Lazer işaretleme yöntemi ile mitozda kromozom hareketlerinin incelenmesi

Hayvan Hücresinde Sitokinez Boğumlanma şeridi

Bitki Hücresinde Sitokinez ve Hücre Plağı (Ara lamel) Oluşumu

Döllenmiş yumurtanın boğumlanarak bölünmesi

Mayoz Bölünme Organizmanın DNA’sında bulunan her bir genin kendine özgü lokusu vardır. Yani belirli bir kromozom üzerinde belirli bir bölgede yerleşmiştir. Eşeyli üreyen canlılar, örneğin insanlar Kromozomlarının bir setini anneden diğer bir setini babadan alır.

Seks (cinsiyet) Kromozomları Homolog Kromozomlar Bir çift oluşturan, benzer yapı ve genetik özellikler taşıyan kromozomlardır Benzer karekterlere sahiptirler Otozom olarak (veya somatik kromozomlar) adlandırılabilirler. Homolog Kromozomlar: Aynı türün (örn. Homo sapiens) farklı organizmaları (örn. dişi ve erkek) benzer sayıda ve özellikte kromozomlara sahiptir. Seks (cinsiyet) Kromozomları Birbirinden farklı özelliklere (fiziki ve genetik olarak) sahiptir X ve Y olarak gösterilir Bireyin cinsiyetini belirler. XX dişi, XY erkek

Diploid hücreler (2n) Haploid hücreler (n) Kromozomların herbirinden iki set içerir İnsan hücreleri 46 kromozoma sahiptir. Bunların 44 tanesi otozomdur. (2n = 46) Haploid hücreler (n) Genellikle gametlerdir (örn., sperm ve yumurta) Tek bir kromozom setine sahiptirler (örn., insan haploid seti 23 kromozom içerir, n=23)

İnsan yaşam döngüsü Anahtar Haploid (n) Diploid (2n) Haploid gametler (n = 23) Ovum (n) Sperm Hücresi(n) Mayoz Döllenme Ovaryum Testis Diploid zigote (2n = 46) Mitoz ve gelişim Çok hücreli diploid erişkinler (2n = 46)

Mayozun Safhaları Mayoz I Mayoz II Mayoz iki bölünme aşamasından oluşur İnterfaz Diploid erişkinde Homolog kromozom çifti Kromozomlar replike olur Eşlenmiş homolog kromozom çifti Kardeş kromatidler Eşlenmiş kromozomlara sahip diploid hücre 1 2 Homolog kromozomlar birbirinden ayrılır Eşlenmiş kromozoma sahip haploid hücre Kardeş kromatıdler Eşlenmemiş kromozomlu haploid hücreler Mayoz I Mayoz II Mayoz I Kromozom sayısı diploid sayıdan haploid sayıya iner Mayoz II Dört haploid kardeş hücre ortaya çıkar

İnterfaz ve mayoz I Sentrozomlar (sentriol çiftleri) Kardeş kromatidler Kiyazmata İğ iplikleri Tetrad Çekirdek zarı Kromatin Sentromer (kinetekorlar ile birleşmiş halde) Mikrotüpler kinetekorlara bağlanmış Tetradlar sıraya dizilmiş Metafaz düzlemi Homolog kromozomlar ayrılır Kardeş kromatidler bir arada kalır Homolog kromozom çiftleri birbirinden Kromozomlar eşlenir Homolog kromozomlar (kırmızı ve mavi) çiftleşir ve parça değişimi (krosingover) yapar; Bu örnekte 2n = 6 İNTERFAZ MAYOZ I: Homolog kromozomlar ayrılır PROFAZ I METAFAZ I ANAFAZ I

Mayoz II: Kardeş kromatidler ayrılır Telofaz I, Sitokinez, ve Mayoz II TELOFAZ I ve SİTOKİNEZ PROFAZ II METAFAZ II ANAFAZ II TELOFAZ II ve Mayoz II: Kardeş kromatidler ayrılır Boğumlanma kuşağı Kardeş kromatidler ayrılır Tek kromatidli kromozomlardan oluşan haploid kardeş hücreler oluşur İki haploid hücre oluşur, kromozomlar hala eşleşmiş durumda

Mayotik Profaz I Leptoten Zigoten Diploten Diakinez Pakiten

Figure 2-13 Copyright © 2006 Pearson Prentice Hall, Inc. Figure 2-13 Comparison of (a) the chromatin fibers characteristic of the interphase nucleus with (b) and (c) metaphase chromosomes that are derived from chromatin during mitosis. Part (d) diagrams the mitotic chromosome and its various components, showing how chromatin is condensed into it. Parts (a) and (c) are transmission electron micrographs, while part (b) is a scanning electron micrograph. Figure 2-13 Copyright © 2006 Pearson Prentice Hall, Inc.

Figure 214 Copyright © 2006 Pearson Prentice Hall, Inc. Figure 2-14 (a) Electron micrograph of a portion of a synaptonemal complex found between synapsed bivalents of Neotiella rutilans. (b) Schematic interpretation of the components making up the synaptonemal complex. The lateral elements, central element, and chromatin fiber are labeled. D. von Wettstein/Annual Reviews, Inc./With permission, from “Annual Review of Genetics,” Volume 6. © 1972 by Annual Reviews, Inc. www.AnnualReviews.org. Photo from D. Von Wettstein. Figure 214 Copyright © 2006 Pearson Prentice Hall, Inc.

Mitoz ve Mayozun Karşılaştırılması Mayoz ve mitoz birbirinden Mayoz I’de gerçekleşen üç olay ile ayrılır.

Sinaps oluşumu ve krosingover Homolog kromozomlar fiziksel olarak birleşir ve genetik bilgi alışverişi yapar. Metafaz kuşağında Tetradlar Mayoz bölünmenin Metafaz I aşamasında homolog kromozom çiftleri (tetradlar) metafaz orta kuşağında dizilir. Homolog kromozomların birbirinden ayrılması Anafaz I, homolog çiftler hücrenin zıt kutuplarına doğru hareket eder. Anafaz II, kardeş kromatidler ayrılır

Mayoz II’in kardeş hücreleri Mitozun kardeş hücreleri Mitoz ve mayoz karşılaştırma MİTOZ MAYOZ Profaz Duplike olmuş kromozomlar (İki kardeş kromatid) Kromozom replikasyonu Ana hücre (Kromozom replikasyonu öncesi) Kiyazma (Krossing over yeri) MAYOZ I Prophase I Tetrad (Homolog Kromozomların sinapsı ile oluşur) Metafaz Kromozomlar metafaz plağında yerleşir. Tetradlar Metafaz I Anafaz I Telofaz I Haploid n = 3 MAYOZ II Mayoz I’in kardeş hücreleri Homologlar Anafaz I’de ayrılırlar; Kardeş kromatidler birlikte kalır. Mayoz II’in kardeş hücreleri n Kardeş kromatidler Anafaz II’de ayrılır Anafaz Telofaz Kardeş kromatidler Anafazda ayrılır 2n Mitozun kardeş hücreleri 2n = 6

Mayoz sırasında genetik materyalin yeniden karıştırılarak seçilimi Eşeyli üreme döngüsünde ortaya çıkan genetik çeşitlilik canlıların gelişmesi ve değişimine (evrim sürecine) etki eder. Mayoz sırasında genetik materyalin yeniden karıştırılarak seçilimi Genetik çeşitliliğin ortaya çıkmasını sağlar.

Gametlerin Oluşumu

Gregor Johann Mendel Kalıtım mekanizmalarını inceleyen ilk kişi (1822-1884, Avusturya-Macaristan İmparatorluğu) Kalıtım mekanizmalarını inceleyen ilk kişi Temel genetik prensipleri ortaya çıkardı

Mendel bezelye bitkisiyle çalışmalarını gerçekleştirdi. Bezelye genetik çalışmalar için kolay kullanımı olan bir bitkidir ve kendi kendine tozlaşabilmektedir. Mendel bezelye bitkilerinde çeşitli tozlaşma/ çaprazlama deneyleri yaptı. 1 2 Polenlerin beyaz renkli Çiçekten mor renkli çiçeğe aktarılması Ebeveynler (P) 3 Olgunlaşan tohumlar 4 Tohumlardan yetişen yeni nesil Birinci Nesil (F1)

Dominant/Baskın Resesif/Çekinik Dominant/Baskın Resesif/Çekinik Tohum kabuğu şekli Şişkin Daralmış/Sıkışık Çiçek rengi Mor (Kırmızı) Beyaz Tohum kabuğu rengi Yeşil Sarı Çiçek pozisyonu Gövde Uçlar Tohum rengi Sarı Yeşil Bitki Boyu Uzun Kısa Tohum şekli Yuvarlak Buruşuk/Kırışık

Genetik Terminoloji Fenotip Genotip Bir organizmanın fiziksel karekterleri ya da karekterlerinin toplamıdır (karekterlerin nasıl ortaya çıktığıdır). Genotip Bir organizmanın genetik yapısı yani genom kolleksiyonudur.

Genetik Alleller ve Homolog Kromozomlar Üzerlerinde spesifik bölgelerde (lokuslar) genler yerleşmiştir Benzer lokuslarda bir genin allelleri vardır. Allel: Bir genin farklı çeşitleri, alternatif formlarıdır. Bir gen iki ya da daha fazla allele sahip olabilir.

Homolog Kromozomlar Gen lokusları Dominant allel P a B P a b Resesif Genotip: PP aa Bb Homozigot dominant allel Homozigot resesif allel Heterozigot

Monohibrit (tek karekter) Çaprazlama P Ebeveynler (saf karekter) Monohibrit yani tek karekter çaprazmala bir karekter yönüyle farklı olan ebeveyn bitkilerin çaprazlanması yani tozlaştırılmasıdır. Mor çiçekler Beyaz çiçekler Tüm bitkiler mor çiçekli F1 Birinci nesil F1 Bitkilerinin kendi arasında döllenmesi (F1  F1) F2 İkinci nesil 3/4 Mor çiçeklerin oranı 1/4 Beyaz Çiçeklerin oranı Fenotip oranı 3 mor : 1 beyaz Genotip oranı 1 PP : 2 Pp : 1 pp

Dihibrit (iki karekter) Çaprazlama F2 nesli için dört fenotip üretir (Boşlukları kendiniz doldurmayı deneyiniz) YYRR (Sarı ve Yuvarlak) yyrr (Yeşil ve Buruşuk) Gametler YyRr YR yr YR yr Fenotip oranı Genotip oranı

Mendel monohibrit çaprazlamadan dört hipotez geliştirdi Genlerin alternatif formları vardır. Biz bunları allel olarak adlandırıyoruz. Her bir karekter için, her bir organizma iki gen taşır. Gametler kalıtılan her bir karekter için sadece bir allel taşır. Alleller dominant/baskın ya da resesif/çekiniktir.

Genotip ve Fenotip

Bezelye Bitkisi Tohum Rengi Genetik Analizi

Bezelye Bitkisi F2 Nesillerinin Kendi Aralarında Döllenmesiyle Analizi

Genetik Çeşitliliğin Kaynakları Eşeyli üreme sonucu ortaya çıkan nesiller genetik olarak ebeveynlerinden ve kardeşlerinden farklıdır. 1) Mayozda her bir kromozom çifti diğerlerinden bağımsız olarak sıralanır. 2) İnsan yumurtası milyonlarca spermden sadece bir tanesi tarafından döllenir. Böylece zigotun genetik çeşitliliğine katkı yapılır.

Rekombinant kromozomlar 3) Krosingover Tetrad Profaz I Krosingover Kiyazma, Krosing over gerçekleşme noktası Homolog kromozomlar genetik bilgiyi değiştokuş yaparlar Genetik rekombinasyon (yeni karışım) oluşur. Metaphase I iğ mikrotüpleri Metafaz II Gametler Rekombinant kromozomlar

Mendel’in dağılım prensibi Allel çiftleri gamet oluşumu sürecinde dağılır ayrışır; döllenme sırasında gametlerin birleşmesi allel çiftlerinin yeniden oluşmasını sağlar.

Mendel’in Allellerin Dağılımı (segregasyon) Kanunu ve Mayotik İlişkisi

Mendel’in Allellerin Bağımsız Dizilimi (independent assortment) Kanunu ve Mayotik İlişkisi

Down Sendromu: Ekstra Kromozom 21 Down Sendromu (Mongolizm) Bireyin fazladan bir kromozom 21 sahibi olmasıdır. Trizomi 21 olarak da adlandırılır.

Annenin yaşı, Down Sendromunun görülme sıklığını arttıran önemli faktörlerden biridir.

Mayoz sürecinde ortaya çıkan hatalar kromozom sayısını nasıl değiştirir? Ayrılamama (nondisjunction) Anafaz aşamasında kromozom çiftlerinin bir birinden ayrılamaması durumudur. Böylece normalden farklı –hatalı- sayıda kromozom içeren gametler üretilebilir.

(a) Mayoz I’de ayrılamama durumu (b) (a) Mayoz II’de ayrılamama durumu Nondisjunction Mayoz II Nondisjunction Gametler n + 1 n + 1 n - 1 n - 1 n + 1 n - 1 n n Kromozom sayıları (a) Mayoz I’de ayrılamama durumu (b) (a) Mayoz II’de ayrılamama durumu

Ayrılamamanın sonuçlarından biri: Yumurta hücresi n + 1 Sperm hücresi Zigot 2n + 1 n (normal)

Kromozom Sayısı Anomalileri Bir ayrılamama durumunda: Homolog kromozomlar mayoz sürecinde normal bir ayrışma göstermez Bu durumda gametlerde birkromozomun ya iki kopyası ya da hiçbulunmaması söz konusudur.

Tetrasomi (2n+2), pentasomi (2n+3), vd. Anöploidi (Aneuploidy – 2n± x kromozom) Ayrılama sonucunda ortaya çıkan gametlerin fertilizasyonu ile oluşur. Bu nedenle ortaya çıkan nesillerde söz konusu kromozomun anormal sayıları vardır. Trisomic (Trizomik – üç kopya) bir zigot, 2n+1) Belirli bir kromozomun normal (iki kopya) yerine üç kopya bulunması Monosomic (Monozomik – tek kopya) bir zigot, 2n-1) Kromozomun sadece tek kopyası bulunması durumudur. Tetrasomi (2n+2), pentasomi (2n+3), vd.

Poliploidi (Polyploidy – 3n, 4n, 5n, ...) Poliploidi bir euplodi yani kromozom set sayısının tam set fazlalığı durumudur. Genel olarak bir organizmada normal kromozom sayısının iki tam setten fazla olması durumudur. 3n:Triploid, 4n:Tetraploid vd. Allopoliploid: Farklı canlı türlerinden gelen kromozom setlerinin birleşimi ile ortaya çıkan poliploidi durumudur

Seks (Cinsiyet) Kromozomu Sayılarında Düzensizlik Ayrılamama (Nondisjunction) Seks kromozomlarında da görülebilir

Seks kromozomu anomalilerinin iki örneği Çok az ya da gelişmemiş sakallar Göğüs gelişimi Ağsı, perdeli deri Seks kromozomu anomalilerinin iki örneği Dar aort yapısı Az gelişmiş göğüsler Az gelişmiş testisler Gelişmemiş ovaryumlar (a) Klinefelter Sendromlu bir erkek (XXY) (b) Turner Sendromlu bir kadın (XO)

İlk genetik araştırma “laboratuvarı” – Mendel’in Abbey Garden serası (Çek Cumhuriyeti) David B. Fankhauser, http://biology.clc.uc.edu/fankhauser/travel/Berlin/for_web/Mendel_in_Brno.html Orak-hücre hastalığına yol açan genetik mutasyon aynı zamanda sizi sıtmaya karşı korumaktadır.

Bazı izole toplumlarda, her yüz erkek çocuktan biri Duchenne Kas Distrofisine (DKD) yol açan genetik mutasyonla doğmaktadır. DKD, X kromozomu tarafından kalıtılan resesif bir karekter sergiler. Temel nedeni Distrofin proteinin yetersiz olmasıdır. Bu durum da kas fibrillerinin giderek zayıflaması ve hasar görmesine yol açar. Aileler içi/aileler arası evlenmenin etkilerinin güzel bir örneği: Avrupa kraliyet ailelerinde yaygın görülen hemofili hastalıdır.

BİYOLOJİ VE TOPLUM: BEBEĞİNİZİ TEST ETMEK -?- Genetik Testler Bebek bekleyen ebeveynlerin, henüz doğmamış bebeklerinde bazı ihtimalleri test etmelerini sağlar. Başlıca ammiyon sentez ve CVS testleri uygulanabilir. Her yöntemde olduğu gibi bazı riskleri vardır.

KALITIMIN ÇEŞİTLİLİĞİ VE KALITIM DESENLERİ Yabani tip (Wild type - yani yaygın doğal karekterler) karekterler: doğada en yaygın görülenlerdir.

Organizmalarda çeşitli karekterler vardır Organizmalarda çeşitli karekterler vardır. Bu karekterler genellikle belirli bir kalıtım desenine göre aktarılır. Ebeveynler: Ebeveynler: Wild-type Wild-type Wild-type Açık mavi 1. Nesil yavrular: Yavrular: Tümü Wild-type Tümü wild-type Çiftleşme (a) İki yabani tip ebeveynin tüm yavruları, yabani tip karekterde. 2. Nesil yavrular: ve 3/4 1/4 Wild-type Açık mavi (b) Farklı karekterlerde ebeveynlerin iki nesil sonrası ortaya çıkan yavrular

Homozigot Heterezigot Organizmanın bir gen için bir birine eş iki allele sahip olması Heterezigot Organizmanın bir gen için bir birinden farklı iki allele sahip olması

Aile Pedigreeleri (Soyağaçları) Dominant Traits Recessive Traits İnsana ait pek çok karekterin kalıtımında Mendel Kuralları uygulanabilir Freckles No freckles Widow’s peak Straight hairline Free earlobe Attached earlobe

Bir aile pedigreesi Aile içinde bir karekterin genetik tarihini gösterir Araştırmacıların insana ait karekterleri analiz etmesine yardımcıdır Kadın Erkek Sağır Dd Hasan Taş Dd Pelin Su D_ Mert Can D_ İpek Yaz İşitme kaybı D_ Deniz Taş dd Metin Taş Dd Gözde Can Dd Dd dd Dd Dd Dd dd

İnsanlarda görülen bazı hastalıklar tek gen tarafından kontrol edilir İnsanlardaki karekterlerin çoğu: Basit kalıtım paternlerine (desenlerine) sahiptir Otozomlarda (otozomal kromozomlar) bulunan genler tarafında kontrol edilir.

Resesif (Çekinik) Hastalıklar İnsanda görülen çoğu genetik düzensizlik ve hastalık resesiftir Bu nedenle bireyler ilgili bir genetik problem için taşıyıcı olabilirler. Normal Dd Normal Dd Ebeveynler: D D Yumurtalar Sperm DD Normal d d Dd Normal (taşıyıcı) Dd Normal (taşıyıcı) Yavrular: dd Sağır

Dominant olarak kalıtılan hastalıklar İnsanlarda bazı hastalıklar dominant kalıtılır. Dominant alleller etkilidir. Örneğin: Achondroplasia Cücelik yani dwarfizmin bir formudur. Bireyin homozigot (dominant allelin iki formuna sahip) olması durumunda ölümcüldür.

Çok Allellilik ve Kan Grupları İnsanlarda ABO Kan grupları çok allelliliğe güzel bir örnektir.

İki kan grubu alleli kodominanttır Yani her iki allelinde bulunması durumunda (heterozigotluk) ikiside ifade edilir. Böylece fenotipte her ikisininde etkisi gözlenebilir. Bu durumda her iki allelin bir birlerine karşı eş-baskınlık sergilediği söylenebilir.

Pleitropi (Pleiotropy) ve Orak-Hücre Hastalığı Pleitropi, tek bir genin birden fazla karektere etki etmesi durumudur. Orak-Hücre hastalığı güzel bir örnektir. Bir başka örnek ise, meyve sineklerinde göz renk tonlarının olumumudur.

Individual homozygous for sickle-cell allele Sickle-cell (abnormal) hemoglobin Abnormal hemoglobin crystallizes, causing red blood cells to become sickle-shaped Sickled cells Clumping of cells and clogging of small blood vessels Breakdown of red blood cells Accumulation of sickled cells in spleen Physical weakness Heart failure Pain and fever Brain damage Damage to other organs Spleen damage Anemia Impaired mental function Pneumonia and other infections Paralysis Rheumatism Kidney failure

SEKS KROMOZOMLARI VE CİNSİYETE BAĞLI GENLER Seks kromozomları bazı karekterlerin kalıtımına etki eder. Seks Kromozomları X ve Y ile gösterilir Bireyin cinsiyetini belirler

İnsanda Cinsiyete-Bağlı Kalıtılan Hastalıklar İnsanda bazı karekterlerin genlerinin kalıtımı cinsiyete-bağlı, mesela X-kromozomuna bağlı (X-bağımlı) kalıtım sergiler.

Kırmızı-Yeşil renk körlüğü Gözümüzde bulunan ışığa duyarlı hücrelerimizin düzensiz çalışması sonucu ortaya çıkar

Hemofili Kan-pıhtılaşma problemine yol açan bir hastalıktır Kraliçe Victoria Albert Kan-pıhtılaşma problemine yol açan bir hastalıktır Alice Louis Alexandra Çar Nicholas II, Rusya Alexis

Duchenne Kas Distrofisi Kas dokusunun giderek zayıfladığı ve kaybolduğu bir fenotip ortaya çıkartır.

Bir diploid organizmanın sekiz kromozomu olduğunu düşünün Bir diploid organizmanın sekiz kromozomu olduğunu düşünün. Diploid set, 2n=8. Aşağıdaki tabloyu uygun şekilde bir hücre için doldurunuz. 1n veya 2n olduğunu ve istenilen sayıları net olarak yazınız. 1n ya da 2n Toplam kromozom sayısı Kromatid sayısı Toplam çift zincirli DNA molekülü sayısı Mitotik Profazda Mitozda sitokinezin hemen sonunda (hücreler tamamen ayrılır) Mayotik profaz I’de Mayoz I, sitokinezin hemen sonunda (hücreler tamamen ayrılır) Mayoz II, sitokinezin hemen sonunda (hücreler tamamen ayrılır)