MUTASYON ve GENETİK VARYASYON Mutasyonlar evrimin ham maddesidir. Mutasyon olmaksızın, ne yeni genler, ne de yeni aleller ortaya çıkar ve sonuçta da evrimleşme olmaz. -Nokta Mutasyonları -Kromozomal Mutasyonlar .Kromozom Yapısı Değişmesi Delesyon İnversiyon Duplikasyon Translokasyon .Kromozom Sayısının Değişmesi Euploidi Aneuploid -Monoploidi - Monosomi -Poliploidi - Nullisomi - Polisomi Trisomi Tetrasomi

ÖNEMLİ EVRİMSEL ETKİLERE SAHİP MUTASYON TİPLERİ Mutasyon Adı Tanımı Nedeni Önemi Nokta DNA dizisindeki baz çifti değişimi DNA sentezi veya zarar görmüş DNA’nın onarımı sırasında rastgele meydana gelen hatalar Yeni alel üretir Kromozom İnversiyonu Kırılma sonucu bir kromozom segmentinin pozisyon değiştirmesi, sonuç olarak kromozom üzerindeki genlerin sırası değişebilir Radyasyonca neden olunan DNA kırıkları İnversiyona uğrayan parça içindeki aleller bir araya gelebilir Gen Duplikasyonu Kısa bir DNA ipliğinin duplikasyona uğraması, söz konusu genin ilave bir kopyasını oluşturur Mayoz sırasında eşit olmayan krossing over Meydana gelen fazla gen mutasyona uğramak ve muhtemelen yeni bir fonksiyon kazanmak için bağımsızdır. Poliployidi Tam bir yeni kromozom takımının eklenmesi Mayoz sırasında hatalar Yeni türlerin ortaya çıkmasını sağlayabilir

Nokta Mutasyonlar Bir genin baz diziliminde tek bir noktayı değiştiren mutasyonlar nokta mutasyonu olarak adlandırılırlar. Nedeni: DNA sentezi sırasında ya da kimyasal mutajenler veya yüksek enerjili radyasyonların neden olduğu DNA’daki hasarlı bölgelerin tamir edilmesi esnasında rastgele hataların bir sonucu olarak ortaya çıkarlar

KROMOZOMLARDA YAPISAL DEĞİŞİMLER

Sayısal Kromozom Anomalileri 1.a, Euploidi : Haploid yapının katları şeklindeki kromozom artışları - Monoploidi : n sayıda kromozom, insanda bu değer 23 tür - Diploidi : 2n - Triploidi : 3n - Tetraploidi : 4n - Pentaploidi : 5n ( insanda 115 kromozom durumu) 1.b, Aneuploidi : Haploid yapının katları şeklinde olmayan kromozom artışları (Hiperaneuploidi, n yada 2n+1) yada azalışları (hipoaneuploidi, n yada 2n-1) Örneğin: Down sendromu 47,XX+21 Klinefelter sendromu 47, XXY Trizomi 13 sendromu 47, XX+13 Turner sendromu 45, X

Mutasyonların Uyum Gücü DNA’da ortaya çıkan suskun baz değişimleri gen ürünlerini değiştirmediklerinden organizmanın fenotipini etkilemezler. Sonuç olarak, suskun baz değişimi mutasyonları protein veya RNA fonksiyonuna bağlı bir doğal seçilime maruz kalmazlar. Bu organizmanın uyumu yönünden hiçbir etkiye sahip olmayan aleller ise nötral aleller olarak adlandırılır

Proteinlerin yapısında değişmeye neden olan değiştirici baz değişimleri söz konusu ise durum ne olur? - Değiştirici baz değişimleri organizmanın fenotipinde değişime neden olduklarından, bu mutasyonlar doğal seçilim ile yüz yüze kalırlar. Örneğin orak- hücreye yol açan mutasyon, bireylerin fenotipinde büyük değişimlere neden olur. Buda vücutta şiddetli ağrılara ve anemiye sebep olur. fakat Normal ve mutant alelleri birer kopyasını bulunduran insanlar beklenmedik bir yarar sağlarlar: bu insanlar sıtmaya karşı dirençlidirler.

Çoğu proteinler milyonlarca yıllık bir seçilim süzgecinden geçerek günümüze ulaşmış olduklarından, proteinlerin amino asit dizisinde meydana gelen rastgele değişimlerin çoğunun, bu proteinlerin fonksiyonunu güçlendirecek yönde etki göstermemesi şaşırtıcı değildir.

Mutasyon Beden Hücrelerini ve Cinsel Hücrelerini Farklı Şekilde Etkiler Evrimde önemli olacak mutasyon bir organizmanın cinsel hücrelerinde olup kalıtımla geçirilebilen mutasyon çeşididir.

Mutasyonun nedenleri: • Kimyasal maddler • Radyasyon • Fiziksel etkiler • Yaş • Genetik Mühendisliği

Mutasyonun etkileri: • pozitif • Doğal • Zarar • Öldürücü

Rekombinasyon Rekombinasyon, farklı genotipteki bireyler arasında eşleşmeler meydana geldiğinde, ana-babaya ait kalıtsal özelliklerin dölde değişik gruplanmalar halinde bir araya gelmesine yol açan olaylar dizisi Moleküler düzeyde, rekombinasyon farklı nükleotid dizilerine sahip iki DNA molekülünün homoloji gösteren bölgeleri arasındaki parça alış verişi sonucunda meydana gelen yeni gruplanmalar

Homolog rekombinasyon, eşeyli üreme gösteren organizmalarda (ökaryotlarda) genelde mayoz bölünmedeki krosingover olayı sonucunda; bakterilerde, transformasyon, konjugasyon ve transdüksiyon sonucu meydana gelir. Bu olayların hepsinin temeli DNA molekülleri arasında homoloji (benzerlik) olmasına dayandığı için, doğada rekombinasyon olayı aynı türe ait bireyler arasında ya da çok yakın türler arasında kısıtlı kalmıştır

BAKTERİLERDE REKOMBİNASYONLAR Bakteriler gerçek bir nükleusa sahip olmadıkları için prokaryot hücrelerdir. Bakterilerde nükleusa ait sadece genetik materyali taşıyan DNA vardır. Kalıtıma ait bilgileri taşıyan genler DNA molekülü üzerinde dizilmiştir. ökaryotlardaki krosingoverden farklı olarak, DNA molekülleri arasındaki parça ( gen ) alışverişinin tek yönlü olması.

BAKTERİLER Bakteriler ilk defa 17.yy.da mikroskobun keşfiyle birlikte Antony Van Lövenhuk tarafından bulunmuştur. Fakat ondan önce 10.yy.da İbn-i Sina ve 15.yy.da Akşemseddin gibi düşünürler bakterilerin varlığını bilip onları hastalıkların sebebi olarak belirlemişlerdir. Bakteriler dünyada en çok sayıda bulunan canlılar olup bulunmadığı yer yok gibidir. Toprağın 5 m derinlerine kadar olan kısımlarda tatlı ve tuzlu sularda canlı vücutlarında çok sayıda bakteri bulunur. Çoğunlukla yararlıdır fakat zararlı türleri de vardır.

Bakterilerin Şekli ve Yapısı

GENETİK MADDE AKTARIMI Mikroorganizmalarda doğal olarak başlıca üç şekilde genetik materyal (gen) aktarılmaktadır. Bunlar: Transformasyon Konjugasyon Transdüksiyon

Bakterilerde genellikle genler (genetik materyal)bir soydan diğer bir soya üç ayrı olay sayesinde nakledilebilir. Genlerin nakli üç şekilde olur. a- Konjugasyon (kavuşma) b- Transdüksiyon c- Transformasyon

Konjugasyon Birbiriyle fiziksel ilişkiye girmiş iki bakteri arasında birinden diğerine DNA parçası aktarılması ve sonuçta rekombinasyon meydana gelmesi  Konjugantların ortaya çıkması.

Konjugasyonda bazı bakteriler alıcı diğerleri verici. Rekombinasyonun alıcı bakterilerde meydana gelir.

Konjugasyon

Bakteriyel birleşmenin şematik gösterimi Bakteriyel birleşmenin şematik gösterimi. 1- Verici hücre pilus oluşturur. 2- Pilus alıcı hücreye bağlanır, iki hücreyi biraraya getirir. 3- Plazmid çentiklenir, iki sarmallı olan DNA'nın bir sarmalı alıcı hücreye aktarılır. 4- Her iki hücre plazmidlerini çift sarmallı olacak şekilde tamir ederler, alıcı hücre kendi pilusunu oluşturur. Aktarılan plazmid bakteriye yeni yetenekler sağlayabilir. Artık her iki hücre de vericidirler.

Transformasyon Bir (verici) bakteriye ait özelliklerin bir başka (alıcı) bakteriye doğrudan serbest DNA molekülleri tarafından aktarılması  alıcı bakterilerin dölünde rekombinantların (transformantlar) ortaya çıkması.

Transformasyon, doğada bakterilerde (örneğin Transformasyon, doğada bakterilerde (örneğin. Pneumococcus, Streptococcus, Hemophylus, Neisseria, Bacillus, Salmonella’da) oldukça sık rastlanan bir olay. (E.coli’nin doğal transformasyon yeteneği yok !) Hücreler ölümleri sırasında lizis olduğunda, parçalanan DNA’larının serbest kalması ve ortamdaki canlı hücreler içine girmeleri.

Transdüksiyon Bir bakteriden (verici) diğerine (alıcı) bir bakteriyofaj aracılığıyla DNA molekülü parçası taşınması olayı

Populasyon Genetiği

Populasyonlarda varyasyon

Fenotipik varyasyon İki bireye bakınca aynı olmadıkları fark edilir Bir kişi varyasyon hakkında bilgi vermez Varyasyon nedir? Tek bir karaktere (boy, kilo, hayatta kalma, gebe kalma) bile bakılsa fenotipte varyasyon gözlenebilir.

Fenotipik varyasyon Fenotipik varyasyonun bir kısmı genler tarafından (genotip) belirlenir ve bu genler de generasyondan generasyona geçtiği için seleksiyona temel oluştururlar.

Basit kalıtım Verim özelliği sadece birkaç gen tarafından etkilenir ve fenotipleri genelde kategoriler halindedir Çevrenin etkisi çok az ya da hiç yoktur Göz rengi, post rengi Boynuzluluk Post rengi Simply –inherited traits Çevrenin etkisi yoktur, yani beyaz bir adam güneşte siyahlaşabilir ama kimse onu zenciyle karıştırmaz, çünkü esmerleşmesi geçicidir ve zenci gibi olmaz. Veya bir zenci vampir olursa daha soluk bir renk alabilir ama kimse ona beyaz diyemez.

Populasyon Genetiği Populasyon genetiğinin amacı, bir populasyonun genetik kompozisyonunu (genetik varyasyonun derecelerini) ve bu kompozisyonu belirleyen-değiştiren güçleri anlamaktır. Populasyon genetiği Mendel’in kanunlarının ve diğer genetik prensiplerin bütün bir populasyona uygulanmasıdır.

Populasyon genetiği neden önemli? Populasyon genetiği hangi konulara çözüm arar?

Populasyon genetiği Fertlerin benzerlik ve farklılıklarının kaynaklarını araştırır. Benzerlik ve farklılıkların sebepleri bilinince bunların ileri generasyonlara geçişi anlaşılabilir. Populasyonda genlerin oranı tespit edilerek populasyonun ortalama genetik değeri ortaya çıkar.

Birçok yaygın genetik hastalıkların değişik populasyonlardaki ve dünya alanlarındaki varyasyonu, populasyon genetiği ile açıklanabilir. SS normal olup malaria (parazit) den ÖLÜR, ss sickle cell anemia dan ölür, Ss hem malaria ya hem sickle cell anemia ya dirençlidir. SCA is an autosomal recessive disease caused by a point mutation in the hemoglobin beta gene (HBB) found on chromosome 11p15.4. Carrier frequency of HBB varies significantly around the world, with high rates associated with zones of high malaria incidence, since carriers are somewhat protected against malaria. About 8% of the African American population are carriers. A mutation in HBB results in the production of a structurally abnormal hemoglobin (Hb), called HbS. Hb is an oxygen carrying protein that gives red blood cells (RBC) their characteristic color. Under certain conditions, like low oxygen levels or high hemoglobin concentrations, in individuals who are homozygous for HbS, the abnormal HbS clusters together, distorting the RBCs into sickled shapes. These deformed and rigid RBCs become trapped within small blood vessels and block them, producing pain and eventually damaging organs. These chemical changes in hemoglobin cause the shape of the molecule to change under certain conditions such as lowered oxygen concentration and dehydration.  Deoxygenated HgSS molecules can chemically link to each other, creating chains of molecules - a polymer.  In turn, these abnormal elongated hemoglobin polymer structures distort the shape of the whole red blood cell.  The abnormal RBC's can damage the vessels around them and the tissues that depend on the vessels for oxygen and nourishment. For example, the damaged RBC's can cause thrombosis (clotting) and then secondary ischemic damage to the adjacent and surrounding tissues - causing infarction (cellular death). Ironically, the sickle cell trait (the heterozygous HgbSA - not the homozygous HgbSS) seems to have a protective effect against the malaria parasite. By the time many patients reach adulthood, there is often objective evidence of anatomic and/or functional damage to various tissues due to the cumulative effects of recurrent vasoocclusive (clotting) episodes. However, the course of the disease is variable from patient to patient.

Genetik varyasyondaki azalmaların sebep ve sonuçları populasyon genetiği ile anlaşılabilir. INSANLARDA OLMAZ CUNKU INSAN IRKI COK MELEZ,SAF IRK COK AZ. HAYVANLAR SUREKLI BIR YERDE KALIP BELLI YERLERE GOC EDERLER VE SAF KALIRLAR INSANLARA GORE. CITALARDA AGIZ BUYUKLUGU BILE AYNI, SADECE GAZELLER USTUNE ODAKLANMIS, GAZELLERIN NESLI TUKENIRSE ONLAR DA AYVAYI YEDI.

Populasyon genetiğindeki temel ünite Mendel populasyonudur. Mendel populasyonu (yerel populasyon) – Birbiri ile çiftleşen ve belli seviyede benzer genler taşıyan bireylerden oluşur. Gen havuzu – Bir organizma populasyonundaki toplam genetik bilgi

Populasyon genetiğini anlamak için, önce gen havuzunun nasıl oluştuğunu anlamalıyız.

Gen havuzunun kantitatif olarak tanımlanması Genotipik frekanslar fenotip genotip rakamlar frekans BB 452 0.909 Bb 43 0.087 bb 2 0.004 Toplam: 497

Hardy-Weinberg Populasyonun genetik özelliklerini etkileyen faktörler migrasyon (göç), mutasyon, doğal-yapay seleksiyon ve populasyon yapısıdır (büyüklük ve çiftleşme sistemleri). Populasyon genetiğinin amacı, bu faktörlerin beraber ve ayrı olarak, populasyonlardaki genetik varyasyonu nasıl etkilediğini Gen frekansı değişimindeki göreceli önemlerini Bulmaktir.

İdeal Populasyon İlk iş, bu faktörlerden hiçbirisinin rol oynamadığı ideal bir populasyonu tanımlayarak işe başlarız. Daha sonra bu faktörler tek tek katılarak değişimlere bakılır.

İdeal Populasyon Organizma diploid Üreme sex ile, erkek ve dişilerde gen frekansları aynı (X üzerinde yok) Generasyonlar overlapping değil (ebeveyn ile yavru generasyonu çiftleşmez) Çiftleşme tesadüfi (random) (sadece bakılan karakter için) Populasyon büyüklüğü sonsuz Göç (migrasyon) yok Mutasyon yok Seleksiyon yok

İdeal Populasyonun önemli özellikleri Gen ve genotip frekansları açısından düzenli (stable). Genetik özellikler generasyondan generasyona değişmez. Mendel ayrılma (segregasyon) ve random çiftleşme, diğer güçler olmadığı zaman genetik varyasyonu belli seviyede tutar. Yavru generasyonundaki genotip frekanslarını ebeveyn generasyonundaki gen frekansları belirler. Yavru generasyonunda p2 +2pq + q2 olur yani eğer gen frekansları ebeveynlerde p ve q ise…

Bu kanunlar ancak ideal bir populasyonda geçerlidir. Allel ve genotip frekansı arası ilişkiler Hardy-Weinberg (equilibrium) kanunları ile açıklanır. Allel frekanslarını (p, q) kullanarak genotip frekanslarını elde edebiliriz (ideal populasyonda). Bu kanunlar ancak ideal bir populasyonda geçerlidir. Ideal populasyonda organism diploid, no X linked genes, no overlapping generations, random mating, population size is infinite, no migration, no mutation, no selection. EGER GEN FREKANSLARI P VE Q ISE, GELECEK GENERASYONDA GENOTIP FREKANSLARI p2 + 2pq + q2 OLUR VE DENGEYE OTURUR

POPULASYONLARDA MENDEL GENETİĞİ : EVRİM MEKANİZMALARI OLARAK SEÇİLİM VE MUTASYON

Popülasyon genetiği, ideal bir popülasyonda alel ve gen frekanslarına ne olacağını gösteren bir model ile işe başlar. İdeal bir popülasyonda Mendel genlerinin nasıl davrandıklarını bilirsek, bu genlerin gerçek populasyonlarda nasıl davranacağını anlama imkanına sahip olabiliriz.