Genetik kod daki hatalar Mutasyonlar tarafından genotip değiştirilir Tesadüfi olarak meydana gelebildiği gibi mutajen adı verilen çevresel ajanlar tarafından da oluşturulabilirler UV ışığı, hardal gazı, iyonize radyasyon DNA replikasyonu sırasında meydana gelebilir DNA polimeraz, mutasyon oluşma sıklığını düşürecek proof-reading fonksiyonuna sahiptir.

Nokta mutasyonlar Missense mutasyonlar farklı bir amino asitin şifresini oluşturan mutasyonlardır. ACU (thr) CCU (pro) Nonsense mutasyonlar hiçbir amino asit kodlamayan kodonlar meydana getirirler UAU (tyr) UAG (stop) Nötral mutasyonlar, protein ürününü değiştirmeyen mutasyonlardır UUU (phe) UUC (phe) Kodon kayması mutasyonları, bir veya daha fazla bazın kopması veya ilavesi ile meydana gelen mutasyonlardır. Geri mutasyonlar veya reversiyon, mutantların oluşan bazı mutasyonlar sonucu tekrar orijinal formlarını kazanmalarıdır.

MUTAJENLER Dört tip mutajen vardır: UV ışığı, yanyana bulunan timin bazları arasında dimer oluşumuna sebep olur. Baz analogları, normal bazlara benzerler. Replikasyon sırasında yeni iplikçik sentezlenirken, sıraya girecek bazların yerlerini alırlar. Timin’in analoğu 5-Bromouracil (5-BU) Adenin’in analoğu 2-Aminopürin (2-AP)’dir. Bunlar kimyasal yapı bakımından bazlara benzediğinden, replikasyon sırasında bazların yerini alabilirler. İntercalating ajanlar, baz çiftleri arasına girebilen moleküllerdir. Etidium bromide. Transpozonlar, hareketli DNA elementleri

Mutasyonların olası negatif sonuçları; Antibiyotiklere toleransta değişikliklere, Metabolizmada bazı son ürünlerin sentezinde değişikliklere, Allosterik bölge kaybına, Yüzey yapısında değişikliklere, Spor oluşturma yeteneğinin kaybına sebep olabilir. Mutasyonların olası yararları; Bakteriler çok hızlı çoğaldıklarından dolayı: nadir meydana gelen olayların aydınlatılması için daha büyük fırsat verir, çeşitliliğin oluşumuna fırsat tanır,

Mutasyonların tamiri DNA polimeraz replikasyon sırasında kontrol okuma (proof-reading) ile yanlış bazın sıraya girmesini fark ederek yerine doğru bazı koyar ve bozukluk bu şekilde giderilir. Endonükleotik insizyonla tamir, hücrelerde bulunan bazı endonükleazlar da DNA’daki bazı bozuklukları tanıyarak mutasyonları kesip çıkarırlar. DNA polimeraz I (III) boşlukları doldurur DNA ligaz parçaları birleştirir. Timin dimerlerinin tamiri (fotoreaktivasyon), Utraviolet ışınlarının DNA'da bulunan primidinler tarafından absorbe olması ve enerji ile yüklenmesi sonu oluşan dimerizasyon primidinlerin karşı iplikçikteki pürinlerle bağlanmasını önler ve DNA'yı çarpıtır. Bu durum replikasyona ve bunun sonucu olarak ta transkripsiyona ve translasyona etkileyerek mutasyonlara yol açar.

Fotoreaktivasyon: Eğer bakteriler, UV-ışınlamasından sonra, hemen görülebilen ışınlara tutulursa, UV-ışınlarının letal etkisi giderilir. Bu olayda UV-ışınlaması sırasında oluşan timin dimerleri (T-T), gün ışığında aktive olan ve iş görebilen özel enzimler (fotoreaktif enzimler) tarafından hidrolize edilerek aralarındaki bağlantı koparılır. Böylece timinlerin, normal ve karşı iplikçikteki pürinlerle bağ kurması temin edilir.

Rekombinasyonla tamir: DNA'da meydana gelen bozuklukların giderilmesinde rekombinasyonla tamir mekanizması da görev yapmaktadır. E. coli 'de UV-ışınlarının oluşturduğu dimerlerin tamirinde bu sistemin de iş gördüğü açıklanmıştır. Replikasyonda atlanan dimer bölgesi, karşı parental DNA segmenti tarafından rekombinasyonal tamir mekanizması ile kapatılır sonra DNA'daki timin dimerleri de eksizyonla çıkarılır. Bunların yerleri de DNA polimerase ve DNA ligase tarafından düzeltilir. 5) Bypass ile tamir: Bu mekanizma, lezyonu tam olarak ortadan kaldıramaz ve lezyon atlanarak replikasyona devam edilir. Eğer, bozukluk fazla ise hücreler ölebilir. Eğer sıraya giren yeni baz tamiratı düzeltirse, bozukluk ta fazla ileri gitmeden ortadan kaldırılmış olur.

6) N-glikosidase ile tamir: Bu mekanizmada, DNA'da bulunan anormal bazlar (urasil, hipoksantin, 3-metiladenin, v.s.) N-glikosidase enziminin katalitik etkisiyle N-glikosilik bağları koparılarak çıkarılır. Bir çok türde N-glikosidase enzimi belirlenmiştir. Örn, N-3, N-7 metil ve etil purinleri kaldıran spesifik enzimler gibi. Bazı mikroorganizmalar (E. coli, B. subtilis, M. luteus, vs) ve memeli hücrelerinde de (dana timusu ve insan hücreleri) bu tarz aktivite bulunduğu açıklanmıştır. Sitozinin deamine olması sonu meydana gelen urasil, N-glikosidase enziminin aktivitesi sonu çıkarılarak hata düzeltilir. M. luteus 'da timin dimerlerinin tamirinde N-glikosidase enziminin aktivitesinin önemli fonksiyonu olduğu belirlenmiştir. Bu mekanizmada enzim, dimerlerin N-glikosilik bağlantısını koparır.

7) Dealkilasyonla tamir: Bazı mikroorganizmalarda, mitojenik veya karsinojenik etkiye sahip olan bazı maddelerin (alkilan maddeler vs) etkisiyle kimyasal olarak modifiye olan (alkillenen) bazları tanıyarak bunları dealkile etmek (veya çıkartmak) suretiyle hatayı düzelten enzim sistemlerinin varlığı saptanmıştır. Alkilan bir madde olan dimetilnitrozamin kuvvetli karsinojenler arasında bulunmaktadır. Farelere verildiğinde, DNA'nın çeşitli yerlerinde metilasyonlar meydana getiren bazı bileşikler oluşturur. Metile olan DNA ürünü (O6 - metilguanin), böbrek ve karaciğerde bulunan spesifik bazı enzimler tarafından kaldırılarak hata tamir edilir.

Plazmidler: Küçük, otonom olarak replike olan (çogalan) minikromozomlardir. Birçok bakteri, esas kromozomlarina ek olarak ince sirküler DNA moleküllerini tasirlar. Bunlar, sadece bir kaç bin baz çifti tasimaktadirlar. Bu minikromozomlar, (ki bunlara plazmid denir) esas kromozomla iliskisi olmayan genetik elemanlardir. Bunlar tetrasiklin veya kanamisin gibi bazi antibiotiklere karsi direnç genlerini tasimaktadirlar. (Sekil 5.1, 5.2 ve 5.3) Episome adi verilen bazi plazmidler, esas kromozomal elemanlara girip-çikma (on-off) yetenegine sahiptirler. Bu hareketler, bagimsiz olarak replike olan DNA ünitelerinin füzyonu ile gerçekle-sir. Plazmidler bir bakteriden digerine (bakteriel kromozoma entegre olabilenler) geçebilir. Plazmid DNAsi, Ca+2'li ortamda, plazmidi olmayan bakteriye aktarilip; çok sayida plazmid elde edilebilir.

Bunlar bakterilerdeki antibiyotik direnci ile yakindan ilgilidir Bunlar bakterilerdeki antibiyotik direnci ile yakindan ilgilidir. Bu genellikle antibiyotiklerin inaktivasyonu ile olur. Tetrasiklin gibi antibiyotikler ise diger plazmid kontrollü mekanizmalar ile saglanir. Bunun disinda agir metallere direnç ve bazilari da degisik hidrokarbonlarin degradasyonundan sorumludurlar. Rekombinant DNA teknolojisinde çok sik olarak kullanilan plazmidlerden birisi pBR322 olup, özellikle klonlamada kullanilir. pBR 322'nin sirküler haritasi Sekil 5.4'de görülmektedir. 4361 baz çifti uzunlugunda olan pBR 322 üzerinde RE'lerin kesim noktalari isaretlenmistir. Ampisilin ve tetrasiklin'e rezistans genlerini tasimasi ve RE için degisik kesim noktalari tasimalari önemlidir. Klonlama için 1-200 kb arasinda degisik büyüklügü olan plazmidler kullanilmaktadir.Klonlama için plazmid seçimi yaparken; bir bakteri içinde replikasyon sirasinda olusturdugu kopya sayisi önem kazanmaktadir. Genel olarak plazmid ne kadar küçükse ve kopya sayisi ne kadar yüksekse klonlamada o kadar yararlidir.

Cosmidler: Bir faj partikülü içine sokulmus plazmid DNA yapisidir Cosmidler: Bir faj partikülü içine sokulmus plazmid DNA yapisidir. Bunlar bir sirküler (dairevi) DNA ihtiva ederler. Bir büyük plazmid gibi davranarak replike olurlar. Antibiotik direnç genleri, degisik RE kesim noktalari ve faj lambda'nin cos noktasini tasir. 50 kb kadar büyüklükteki DNA parçalarinin kosmidlerde klonlanmasi önemli bir avantajidir. Rekombinant olan kosmidler daha duragandir.