MKROORGANZMA GENET Prof Dr Mehmet KIYAN Tanmlar Replikasyon

MİKROORGANİZMA GENETİĞİ Prof. Dr. Mehmet KIYAN

Tanımlar Replikasyon: Parental DNA’nın kopyalanarak, kendisine idantik yeni DNA nükleotid dizisi oluşmasıdır. Transkripsiyon: DNA’da şifrelenen genetik mesajın bir kısmının tam kesinlik ile RNA’ya kopyalanmasıdır. Translasyon: m. RNA’da şifrelenen genetik mesajın ribozomlarda belli bir amino asid dizesi olan polipeptid zincirine çevrilmesidir.

DNA GEN: İşlevsel bir ürünü kodlayan (DNA) parçası bir başka deyişle Fonksiyonel bir biyolojik ürün için gerekli DNA segmenti. GENOM: Canlıya ait tüm genleri oluşturan toplam DNA GEN ÜRÜNÜ: Protein molekülü, r. RNA veya t. RNA DNA MOLEKÜLÜ: pürin (adenin - guanin) ve pirimidin (timin - sitozin) baz dizilerinin biraraya gelmesi ile oluşan iplikçikler tarafından oluşturulan çift sarmallı yapı l Nükleozidler uzun polinükleotid zincirler oluşturur ve fosfat grupları ile birbirlerine bağlanır.

DNA A-T ve G-C kimyasal yapıları gereği birbirlerine karşılık gelen bazlar olup molekülün merkezinde hidrojen bağları ile eşleşmişlerdir. KODON: Her biri bir aminoasit kodlayan üçlü nükleotid dizisi OPERON: Birbirleri ile çok yakın ilişkide bulunan enzimlere ait genlerin oluşturduğu gen grupları Özellikleri: 1. Replike olabilir, 2. Tamir edilebilir, 3. Rekombine olabilir.

DNA sarmalında zincirler birbirlerinin tamamlayıcısıdır.

Ökaryotik Hücre Genomu l l l En az iki veya daha fazla sayıda kromozom içerir. Diploid organizmalarda her kromozun bir ikizi bulunur. Kromozom çiftlerince taşınan genler sunum (ekspresyon) aşamasında çekinik (resesif) veya baskın (dominant) olarak isimlendirilir. l l Ökaryotik hücrelerde kromozomal DNA dışında, mitokondri ve kloroplast gibi organellerde de onların işlevinden sorumlu genlerin bulunduğu çembersel DNA molekülleri vardır. Ökaryotik hücrelerin DNA’sındaki genler arasında İNTRON adı verilen ve herhangi bir ürüne çevrilmeyen baz dizileri bulunur.

Prokaryotik Hücre Genomu Yaklaşık 4. 000 kbç. (yaklaşık 1 mm. ) büyüklüğünde tek bir dairesel DNA sarmalından oluşmuştur. (kbç=1. 000 baz çifti) l Her genin tek bir kopyası bulunur. (Haploid genom) l

Ökaryotik hücrelerde prokaryotlardan daha fazla DNA vardır.

Bazı organizmalardaki normal kromozom sayıları

Prokaryot hücrelerin aksine ökaryotik hücrelerin organellerinde de DNA bulunur. Bölünmekte olan mitokondri

Bakteri hücresinde Kromozom Dışı Oluşumlar l Çoğu bakterinin sitoplazmasında kromozomal DNA dışında PLASMİD denen dairesel yapılı DNA molekülleri ve BAKTERİOFAJ genomları bulunur. l l Plasmidler kendi replikasyonlarını sağlayacak genler dışında antibiyotik direnci, toksin sentezi ve enzim sentezi ile ilgili genleri de taşır. REPLİKON: Bakteri hücresi içinde bağımsız olarak kendilerini eşletme özelliğine sahip birimler

Bakterilerde kromozomal ve ekstra kromozomal DNA bulunur

Virus Genomu l l Proteinden yapılmış bir kılıf içinde Tek veya çift iplikçikli DNA veya RNA molekülünden oluşmuştur. Virus genomu hem kendi yapısına ait, hemde konak hücreyi kontrolu altına alabilecek genleri taşır. l Kendi replikasyonu için konak hücrenin makromolekül sistemine ve metabolik enerjisine ihtiyaç duyar. Bu nedenle viruslar hücre dışında üreyebilme ve uzun süre yaşayabilme özelliğine sahip DEĞİLLERDİR.

DNA Replikasyonu l l Hücre çoğalmasında DNA replikasyonu şarttır. Çift iplikçikli DNA’nın kopyalanmasında yarı tutucu (semikonservatif ) model ile her bir iplikçik ayrı kopyalanır. l Sonuçta, hücre bölünmesini takiben oluşan yavru hücrelerin her birinde, l l biri yeni sentezlenmiş, diğeri ana hücreye ait çift iplikçikli DNA molekülleri bulunur.

DNA replikasyonu

RNA ile ilgili temel kavramlar Ribozomal RNA (r. RNA): proteinlerin sentez edildiği Ribozomların yapısal bileşenidir. Mesajcı RNA (m. RNA): Genetik bilgiyi nükleustan sitoplazmaya ribozomlara taşır. Bir gen veya gen seti ile bir veya daha fazla polipeptid’in amino asid dizesini kodlar. Transfer RNA (t. RNA): m. RNA’daki genetik bilgiyi spesifik amino asid dizelerine transfer eder. m. RNA’daki bilgileri okur ve protein sentezi esnasında uygun amino asidleri uzayan polipeptid zincirine ekler.

RNA Ribonükleik asit: l adenin, l guanin, l sitozin ve l urasil’in kullanıldığı nükleozidlerden oluşmuştur. Bir çok hücrede tek iplik halinde bulunan RNA molekülünün hücre içinde adeta bir enzim gibi çalıştığı bilinmekle beraber asıl görevi DNA iletişimi sağlamaktır.

Ribozomal subüniteler S: Svedberg ünitesi

Protein Sentezi: l l DNA üzerinde birbirleri ile yakın ilişkide bulunan gen gruplarındaki (operon) genetik bilginin m. RNA’ya aktarılması ve kopyalanması RNA’nın ribozomlara (polizomlara) ulaşması l l m. RNA’nın ribozomun 30 S oluğuna bağlanması, 50 S parçasının bağlantı kurması, m. RNA’nın oluğa yerleşmesi m. RNA’daki kodonların sıra ile okunması (translasyon)

Santral Dogma

E. coli’de RNA polimeraz ile transkripsiyon

Transkripsiyon

Bakterilerde transkripsiyon ve translasyonun eşleşmesi

Polizom Hem ökaryotik, hem de prokaryotik hücrelerde protein sentezinde 10 ile 100 ribozom aynı anda aktiftir. Bunlara polizom denir.

Protein Sentezi: l Ribozomda okunan her kodonun karşıtı olan antikodonu taşıyan t. RNA’nın kendi aminoasidi yüklenmiş olarak ribozoma gelmesi ve hidrojen bağı ile m. RNA’daki kodona bağlanması (aminoaçilsentetaz) l Her bir aminoaside özgül olarak bağlanabilen tek bir t. RNA vardır. Görevi, sitoplazmadaki aminoasitlere bağlanıp onları aktive ederek, ribozomlara yerleşmiş bulunan m. RNA’daki uygun kodonlara taşımaktır.

t. RNA’nın yonca yaprağı şeklindeki sekonder yapıları

Kodon ve antikodon eşleşmesi

Genetik Sözlük l Alanin GC U GC C GC A GC G l Glycine GG U GG C GG A GG G l Arginine CG U CG C CG A CG G AG A AG G l Leucine CU U CU C CU A CU G UU A UU G

Protein Sentezinin Başlaması ve Bitmesi l l l Başlangıç Kodonu: AUG Bitiş Kodonları : UAA, UAG UGA Her bir m. RNA’nın ribozoma bağlandığı 5’ ucundaki ilk kodon AUG olup protein sentezinin başlangıç sinyalini verir. Bu nedenle protein sentezinde ilk aminoasit formil metiyonindir. l l Polipeptid zincir, ribozomdan ayrıldıktan sonra ilgili enzimler ile zincirin başındaki metiyonin veya formil grubu uzaklaştırılır. m. RNA’nın son kısımlarında yer alan UAA, UAG ve UGA kodonları okunma işleminin sonlanmasında rol oynar ve işi biten m. RNA’ların ribozomdan ayrılmasını sağlar.

Protein Sentezinin Başlaması Bakteriyel ribozomda amino açil t. RNA’ların bağlandığı üç bölge vardır: 1. Amino açil veya A bölgesi, 2. P bölgesi, 3. E (çıkış) bölgesi f. Met-t. RNA, P bölgesine ilk olarak bağlanabilen tek t. RNA’dır. Protein sentezi amino terminal uçtan başlar.

Bakterilerde Protein Sentezinin Sonlanması

BAKTERİYOFAJ E. coli bakterisine DNA’sını enjekte eden bir Coliphage

Mutasyon mekanizması Bir nükleotidin değişmesi

Mutasyon mekanizması Bir nükleotidin yok olması

Mutasyon mekanizması Bir nükleotid eklenmesi

Missense mutasyon Bir nükleotidin yerine başka bir nükleotid gelmesi Sitozin yerine Timin gelmesi

Sense Mutasyon Bir nükleotidin yerine başka bir nükleotid gelmesi Adenin yerine Guanin gelmesi

Nonsense Mutasyon Bir nükleotidin yerine başka bir nükleotid gelmesi Adenin yerine Timin gelmesi

Frameshift Mutasyon Bir nükleotidin eklenmesi

Ultraviole radyasyonuna maruz kalma sonucu oluşan mutasyon

Transformasyon

Litik bakteriyofaj ile jeneralize transdüksiyon

Ilımlı bakteriyofaj ile özel transdüksiyon

Konjugasyon

Hfr (high frequency recombinant) konjugasyon

Direnç plasmidi konjugasyonu