Drosophila melanogaster Biyolojisi Arş. Gör. Ayşenur YAZICI Erzurum Teknik Üniversitesi 23.10.2017

Model Organizmalar Biyolojik ve genetik olayların açıklanmasında sıklıkla kullanılan canlılara model organizma denir. Genetik çalışmalarda, özellikle insan hastalıkları ve genetiği ile ilgili yapılan çalışmalar etik sorunlar taşıdığı için model organizmalar tercih edilmektedir.

Model Organizmalar

Model Organizmaların Özellikleri Bu organizmaları laboratuvar ortamında üretmek ve üretimlerini devam ettirmek kolaydır ve dikkate değer deneysel avantajlar sunar. Model organizmaların üretimi ucuz, etik açıdan fazla sorun yaratmaz. Model organizmalar, üzerinde çalışılması zor olan diğer türler hakkında(insan da dahil) bilgi edinmek için kullanılır.

Model Organizmaların Özellikleri Genetik Model Organizmalar Genetik analizler için uygundur. Bu organizmalar çok hızlı ürerler ve kısa zaman içerisinde çok fazla nesil oluştururlar. Çok fazla mutant bireyler genelde elde edilir. Genetik haritalar çıkarılabilir. Saccharomyces cerevisiae Drosophila melanogaster Caenorhabditis elegans

Deneysel Model Organizmalar Bu organizmalar jenerasyon sürelerinin uzun olması ve zayıf bir genetik haritaya sahip olması nedeniyle genetik araştırmalarda kullanılmaz. Ancak Gallus gallus (tavuk) ve Xenopus laevis (bir kurbağa türü) gibi türlerin ürettikleri dayanıklı embriyolar gelişim biyolojisinde model organizma olarak kullanılır.

Genomik Model Organizmalar Bu tip organizmaların genetik yada deneysel avantaj ve dezavantajlarına bakılmaksızın model organizma olarak seçilirler. Çünkü evrimsel geli şimde çok önemli bir noktada olmaları yada genomlarının bazı kalitesi bunlar üzerinde çalışmayı ideal kılar. Örneğin Fugu rubripes insanlarınkine benzer gene sahiptir ancak daha küçük genomları vardır. Büyüklükteki bu farklılık insan genomundaki DNA tekrarlarından ve intronlardan kaynaklanır.

Proje ÖDEVİ ve 5. Quiz Bir model organizma seçmenizi ve bu model organizmanın laboratuvarda nasıl yetiştirildiği ile ilgili bir araştırma yapınız. Ödeviniz en fazla 2 sayfa olacaktır. Son teslim tarihi: 3 Kasım 2017 (Danışmanlık saatinde getiriniz.)

Drosophila melanogaster Thomas Morgan----1910 Model organizma olarak en geniş tarihe,genetik ve gelişim biyolojisinde çok fazla çalışılan bir organizmadır. Küçük bir böcektir ve çürümüş meyvelerin üzerinde beslenir ve ürer. Yaklaşık olarak 100 yıldan fazladır model organizma olarak kullanılmaktadır.

Model organizma olarak seçilmelerin birçok sebebi vardır. 1. Basit bir diyetlerinin olmasıdır. Böylelikle çok fazla sayıda bireyi ucuz bir şekilde üretmek mümkündür. 2. Yaşam döngüleri kısadır. Yumurtadan çıkınca 10 gün sonra yetişkin olurlar. 3.Politen kromozomlara sahiptirler. Bu yapıların açık ve koyu renkli bantları genlerin doğru bir şekilde haritalanmasını sağlar. 4. Basit immün sistemine sahiptir. 5. Laboratuvarda çok kolay yetiştirilirler.

2001 yılında DNA sekansı tamamlanan meyve sineğinin 165 milyon baz çiftine ve yaklaşık olarak 14.000 gene sahiptir. İnsanlarda ise bu sayı 3-4 kat daha fazladır. Sonuçta insanlar meyve sineklerinden daha fazla gene sahiptirler ancak ortak gen benzerlikleri vardır. İnsan ve meyve sineği genleri arasındaki ilişki çok yakındır. İnsanlarda bulanan çeşitli hastalık genlerinin karşıtı meyve sineklerinde vardır. Bu sayede insan genlerinin fonksiyonu hakkında bilgi edinilir ve yeni ilaçların geliştirilmesinde yardımcı olur.

Anatomik Yapısı Holometabol Koriyon Filament Mikropil Peristaltik hareket

Drosophila niçin laboratuarda model organizma olarak kullanılır? Laboratuvarda bakımı ve yetiştirilmesi oldukça kolaydır. Boyut olarak küçüktür. Çok fazla döl verebilen ve hızlı üreyen bir türdür. Dişileri çok verimlidir. Kısa yaşam döngüsüne sahiplerdir. Genom dizilimi tamamlanmıştır. Dünyada çok fazla bilim insanının çalışmasından dolayı bilgi birikimi fazladır.

Drosophila melanogaster’in Yaşam Ortamı Tropikal Batı Afrika’dan kökenlenen ve günümüzde çok yüksek ve soğuk bölgeler dışında dünyanın her yerine dağılmış bir türdür. Laboratuvar ortamında ortalama 20- 25 ̊C sıcaklıkta ve % 60 nem oranında (İdeal yaşam ortamı) yaşar. Değişik sıcaklıklık koşullarında ise yaşam döngüsünün süresinde değişiklik meydana gelir. Düşük sıcaklıklarda (18- 22 ̊C) üremeleri ve gelişim süreçleri yavaşlar. Yüksek sıcaklıklarda ise (25-28 ̊C) çok hızlı ürerler.

Drosophila melanogaster Yaşam Döngüsü Bunlar embriyo, larva, pupa ve yetişkin aşamalarıdır.

Embriyo Yumurtanın döllenmesinin ardından oluşan ilk aşama embriyodur. Drosophila yumurtası ortalama 0,5 mm boyutlarında, oval şekilli ve koriyon ile kaplıdır. Arterior kısmında sperm girişini sağlayan mikropil adında bir giriş kısmı vardır. Mikropilden çok sayıda sperm girişi olabilir. Dişi birey bu spermleri sperm saklama organında depolar. Bir sperm yumurtayı dölledikten sonra dişi genellikle hemen yumurtayı bırakır.

Embriyo

Yumurtanın sperm tarafından döllenmesi ile oluşan embriyonun gelişim aşamalarında anne etkili genler ve RNA molekülleri çok önemlidir. Bu moleküllerin etkisiyle arterior, posterior, dorsal ve ventral bölgelerde çeşitli yapılar oluşur. Embriyonun anterodorsal kısmından iki tane filament çıkar. Bu filamentler besiyerine tutunmayı ve oksijen alış verişini sağlar.

Sinsityum Embriyoda çok hızlı nukleus bölünmeleri gerçekleşir, fakat bu bölünmeleri sitoplazma bölünmesi takip edemez. Dolayısıyla tek bir hücre içerisinde çok sayıda nukleuslar oluşur. Bu şekilde embriyoda oluşan yapıya sinsityum denir. Zigotik nükleusun 8 mitotik hücre bölünmesi ortalama 8 dakika içerisinde gerçekleşir ve 256 nukleus oluşur bu aşama sinsityal blastoderm aşamasıdır. Dokuzuncu nükleus bölünmesi sırasında nükleuslar periphere doğru hareket eder. 5 nükleus ise posterior kısma doğru hareket eder. Bu hücreler hücre zarları ile kaplanır ve yetişkin bireyin gametlerini oluşturacak olan kutup hücrelerini verir. Tüm bu aşamaları 4 mitoz bölünme daha yavaş bir şekilde takip eder. 13 hücre bölünmesinin sonunda hücresel blastoderm oluşur [4]. Ardından hücre zarları oluşmaya başlar.

Larva

Döllenmenin ardından oluşan embriyo normal şartlarda 1 gün sonra larva haline dönüşür. Larva döneminde Drosophila oldukça hareketlidir. Larva bu dönemde 3 defa deri değişim süreci geçirir. (İnstar) Bu deri değişim süreçleri, beyin bölgesinde yerleşmiş olan halka bezlerinin salgıladığı hormonlar sayesinde gerçekleşir. Bu aşamada larvadaki dokular imaginal diski oluşturur. İmaginal disk yetişkin sineğin organlarını (bacak, kanat, göz.. vs.) veren yapıdır. Larval imaginal diskin hasar görmesi hücre ölümüne ve gelişimin durdurulmasına yol açar.

Larva Sürekli hareket eden ve beslenen larva bir gün sonra ilk deri değişimini gösterir. Ve bu birinci instar evresidir. İkinci gün de larva beslendikçe büyür ve kitinli yapıda olan derisini yeniden değiştirir. Buda ikinci instar aşamasıdır. Larva gelişmesi ilerledikçe üçüncü instar döneminde de girerek daha yavaş hareket etmeye başlar ve deri yapısı kalınlaşır.

Pupa Larva döneminin 4. gününde hareketsiz ve kalın kitin tabakalı pupa yapısı oluşur. Bu yapıda gelişim ile ilgili önemli değişiklikler meydana gelir.

Yetişkin 25 ̊C sıcaklıkta embriyo evresinden ortalama 10 gün içerisinde yetişkin Drosophilalar oluşur. 40- 50 gün kadar uygun koşullarda yaşayabilirler.

Mutant Tipler

Erkek-Dişi Ayrımı

Erkek-Dişi Ayrımı

Erkek-Dişi Ayrımı

Erkek-Dişi Ayrımı

Virgin Dişi Dişi Drosophilalar yaşamları boyunca ortalama 3000 kadar döl verebilirler. Ayrıca sperm saklama organları vardır. Bu yüzden çaprazlama deneylerinde henüz hiç çiftleşmemiş olan dişi Drosophilaları seçmek gerekir. Pupa evresinden yeni çıkan bir dişi Drosophila olgunluğa erişmediği için ilk 8-12 saat çiftleşemez. Bu aşamada dişi bireylerle erkekleri eşey tarağına bakılarak ayırma işlemi yapılmalıdır.

Genital plakta vajina ve anüs açıklığı vardır. DİŞİ ERKEK Genital plakta vajina ve anüs açıklığı vardır. Penis ve anüs açıklığı vardır. Abdomeni 7 segmenttir. Abdomeni 5 segmenttir. Abdomeni yumurtlamaya uygun şekilde konik biçimlidir. Abdomenin sonu yuvarlaktır. Eşey tarağı yoktur. Eşey tarağı vardır. Abdomenin ucu ince bantlar şeklinde beyaz ağırlıklıdır. Abdomenin ucu siyah renkli birleşmiş bantlardan oluşur.

Drosophila melanogaster DATABASE www.flybase.org

Drosophila melanogaster’e ait Gen Klonlama >La-PA type=CDS; loc=2L:complement(join(20348681..20348878,20348950..20349924)); name=La-RA; dbxref=FlyBase:FBpp0080906,FlyBase_Annotation_IDs:CG10922-PA,REFSEQ:NP_477014,GB_protein:AAF53885,UniProt/Swiss-Prot:P40796,FlyMine:FBpp0080906,modMine:FBpp0080906; MD5=683325006a62ac7cc2aba7b5728885ba; length=1173; parent=FBgn0011638,FBtr0081374; release=r6.17; species=Dmel; ATGGCCGAAGTTGCTGAAACCCCGAGTGTGGAAGCCCAGGAAGAGGTAGCACAGCCCGCCGAGGCGCAGGTGCTGGAGGC GAAGAACGGCGACGCCAAGAAGGACCCGGCTCCCGCAGCAGAGGAAGCCGCTGGCGGCTTCACCAAACAGGAGCGCGCCA TAATCCGGCAGGTAGAGTACTACTTCGGCGATGCCAATCTGAATCGGGACAAGTTTCTGCGCGAGCAGATCGGCAAGAAC GAGGACGGCTGGGTGCCCCTGTCGGTGCTCGTTACCTTCAAGAGATTGGCCTCCCTGTCCACGGACTTATCTGAGATCGT GGCTGCCCTGAACAAATCCGAGGAGGGCCTCGTGGAGATTAGCGAAGACAAACTTAGCCTGCGTCGCCATCCGGAGCGTC CTATTCCAGAGCACAACGAAGAGCGGCGCAAGGAGATCCAGGAGCGGACCGCATACGCCAAGGGCTTCCCCCTAGATTCG CAGATTAGCGAACTGCTCGACTTTGCTGCCAACTACGACAAAGTGGTCAACCTGACCATGCGCAAGCACTATGACAAGCC CACCAAGTCGTACAAGTTCAAGGGCAGCATCTTCCTTACTTTCGAGACCAAGGACCAGGCAAAGGCCTTCCTCGAACAGG AGAAGATCGTTTATAAGGAGCGCGAGCTGCTGCGTAAATGGCAGGTGGACTACCTTAAGGAGAAGCAGGAGGAATACGCC CAGAAGAACGAGAAGCGCAAAAACAAAAAGGAGGCCAAGCCTGAGCCTGCCTTCGAGCTGCCCAAGAACGCCATTGTTGT CTTCGAGGGCGCTCCGGAGACATCTAGCCGCGAGGAAATTCGCGAAGCCTTCGAGAAGATCAAGGACTTCGAGGTGGCCT ACATTGAGTTCGCCAAGGGCGAAACCAAGGGCTCTGTGCGGCTGACGGAGGCCGATGCGGCCGAAAAGTACATTGCCAAG GTGGAGGAAGGCAAGCTCAAGTTCAAAGATGAGGTCTCTCTGTCGCTGCGAAAGGCCACCGAGGAGGAGGAGAAGGAGTT CATCGACAAGGCCATAGAATTCATGAAGAAGCGACGCGATTTCACCAGGAACAAGGGCAAGCGCTTCAATCGCAAGCGCC ACGGCGGAAACGACCACAAACATGGCGGTGGTAAGAAGGCGCGTGGGGATTAA

Drosophila melanogaster Karyotipi

Bu haftalık bu kadar!!!