Mendel Kalıtım Yasaları
Dominant Resesif Kalıtım
Siyah renkli bir kobay (=SS), kahverenkli (=ss) ile çaprazlanırsa, sadece siyah döller (=Ss) oluşur.
Burada siyah renklilik dominant, kahverengi ise resesiftir. Çaprazlama için kullanılan ilk hayvanlara atasal veya PARENTAL kuşak (P) denir. Atasal kuşaktan oluşan ilk döle ise 1. FİLÎAL DÖL denir ve F1 ile gösterilir. F1 dölü bireylerinin unifonn veya eşdeğer olduğunu, MENDEL bezelyelerle yaptığı ilk çaprazlama deneylerinde farketmiştir. Aynı şekilde diğer bitki ve hayvanlarda yapılan çaprazlama deneyleri de aynı sonucu vermiştir. Bu nedenle MENDEL'in birinci kalıtım yasasına, UNİFORMİTE veya TEKDÜZELİK yasası adı verilir. Başka bir örnek de; Kırmızı ve beyaz çiçekli bezelyelerin çaprazlanmasından verilebilir. Şöyle ki, burada da sadece kırmızı çiçekli Fi dölü elde edilir. Kalıtımın kromozom kuramının temelidir bu durum. Ebeveynlerden biri homozigot iki homolog kromozom kırmızı renk için K genini taşır. Diğeri uygun gen lokuslarında b alelini taşır, bu ise herhangi bir renge yol açmaz. Bunların çaprazlanmasında Fl-hibridinde Kb alel kombinasyonu elde edilir. K, Fl'de ortaya çıkar. Bu nedenle K dominant (baskın), b resesiv (çekinik)tir. Kalıtım da buna uygun olarak monohibrid dominant resesif adını alır. (Gregor Mendel Yasaları)
Saf bir karakter bakımından farklı olan bir türün, iki bireyi çaprazlanırsa, F1 dölünün bütün bireyleri kendi aralarında eşit, yani uniformdur. Burada her iki ırkın hangisinin anne ya da babayı temsil ettiğinin önemi yoktur. (mendel ve Kalıtım)
F1 dölünün uniform olan bireyleri kendi aralarında çaprazlanırsa, ikinci oğul dölde(F2) siyah bireylerin yanında, kahverenkliler de ortaya çıkar. MENDEL, çeşitli çaprazlamaların F2 döllerinin çok sayıdaki bireylerini saydığında bir ayrılmanın olduğunu görmüştür. Buna göre bireylerin l/4'ü resesif (=ss), 3/4'ü (=SS ve Ss) ise dominanttır. Bunun sonucu olarak da MENDEL, ikinci kalıtım yasasını "AYRILMA YASASI" olarak adlandırmıştır (ss ve SS; Ss; Ss).
F, dölünün bireyleri kendi aralarında çaprazlanırsa, F2 dölü uniform olmayıp, belirli oranlarda ayrılmalar gösterir. Bu ise dominant resesif bir kalıtımda 3/1 oranında gerçekleşir. F1-melezleri çaprazlanırsa, bunlar F2'de belli oranlarda fenotipik olarak ayrılır. Monohibrid dominant resesif bir kalıtımda bu ayrılma oranı 3:1 (dominant özellik: resesif özellik). Yarı dominant; yani intermediyer bir kalıtımda bu ayrılma 1:2:1 şeklindedir (Ebeveynlerden birinin özelliği: F,-melezinin özelliği: diğer ebeveynin özelliği).
Bezelye çaprazlamasından oluşan kırmızı çiçekli F1 bitkileri birbiri ile çaprazlanırsa, bu oran 3:1 (kırmızı: beyaz), eğer pembe renkli F,-bitkileri çaprazlanırsa, F2'deki oran 1:2:1 (kırmızı:pembe:beyaz) olur. Açıklamayı kromozom teorisi ile yapabiliriz: Her iki çaprazlamanın Fl'inde, ya K allelli veya onun homologu olan b allelli kromozomu taşıyan gametler oluşturulur. Gametler ve onlarla söz konusu kromozom ve genler çaprazlamada rastlantı sonucu aktarılan kombinasyonlarda birleşirler. Dominant bir kalıtımda bitkiler Kb (=kırmızı) genotipli, yarıdominant kalıtımda pembedir. Böylece ayrılım oranları daha anlaşılır olur.
Yaridominantlık (İntermediyer Kalıtım)
Mucize çiçeğinin kırmızı ve beyaz ırkları çaprazlanırsa, F, dölü yine uniformdur; ama çiçeklerin rengi bu sefer pembedir. Yani ana-babanın renkleri arası bir renge sahiptir. F1 dölünün yarıdominant olan bu kalıtımdaki ayrılma oranı 1:2:1 şeklindedir. Elde edilen bireylerin 1/4'ü atasal dölün birisinin, 1/4'ü de atasal dölün diğerinin aynıdır. 2/ 4'ü ise Fj dölünün bireyleri gibi pembe renklidir. F1 dölünde kaybolan karakterlerin. F2 dölünde tekrar ortaya çıkması, MENDEL'e göre özelliklerin polen ve yumurta hücrelerindeki kalıtım faktörlerine uyması gerektiği sonucunu vermiştir
MENDEL yaşadığı dönemde bu kalıtım faktörlerinin nerede bulunduğunu tam olarak bilmemekteydi. Günümüzde onların kromozomlar üzerinde lokalize oldukları artık bilinmektedir. Bunlara GEN adı verilir.
Genetik Bilimi ve Moleküler Genetik Temel Kavramlar
Dünyaya gelen bir çocuk göz rengi, saç şekli ve daha birçok özelliğini, kalıtım yoluyla ana babasından alır. Bir canlının taşıdığı tüm genetik bilgiler, kalıtım faktörü veya "GEN"in bir araya gelmesi ile oluşur. Canlı varlığın sahip olduğu hücre çekirdekleri içinde bulunan genlerin tamamına "GENOM" veya "GENETİK BİLGİ"denir. Bakteri, mavi alg ve birçok virüsde bu genom tek bir dezoksiribonukleik asit molekülünden oluşur. Tüm genler burada yan yana bulunur. Ökaryotlar zengin kalıtım bilgisi taşıdıkları için, kalıtım faktörleri çok sayıdaki DNA üzerine yayılmıştır. Bunlar orada BAĞLANTI GRUPLARINI oluşturur. Bu bağlantı gruplarının taşıyıcıları kromozomlardır. Bir koromozomdaki kalıtsal özellikler, çekirdek bölünmesi sırasında müştereken, sonraki döle aktarılır (=Faktörlerin bileşkeni). Ama eğer parça değişimi olursa durum biraz farklıdır. . Söz konusu kromozomda her genin belli bir konumu; yeri veya "Gen lokusu" vardır. Bir organizmanın genlerinin tamamına onun "GENOTİPİ" denir. Bu bir bakıma o canlı türünün "KALITIM RESMİNİ" verir. Örneğin kan grupları incelendiğinde, ABO-sistemini kontrol eden ayrı ayrı genlerin var olduğu görülür. Genler her zaman belli bir özelliğin oluşmasına yol açar. Genotip sayesinde sadece reaksiyon şekli ortaya çıkarılır. Genlerin işlevleri dışarıya belli özellikler yani FENO'lar olarak yansır. Bu çerçeve içinde çevre etkileri ve genomun beraberce etkisi sonucunda canlı varlığın GÖRÜNÜM RESMİ (=DIŞ GÖRÜNÜŞ) veya FENOTİPİ oluşur. Yani bireyin tüm dış özellikleri fenotip adı altında toplanır. Bir organizmanın fenotipi, belli dış koşullar altında onun genetiğini yansıtır. Bu özellik çok sayıda genin etkisinde olursa, buna "POLİGENt" denir. Aynı şekilde bir gen çok sayıda özelliğin oluşumuna katılırsa, buna "POLİFENİ" denir.
Birçok virüs, bakteri ve çekirdeğinde sadece basit; yani haploid kromozom seti taşıyan (=hap-lontlar) ökaryotlar gibi bazı organizmalar her geni tek bir sayıda taşır. Diploid organizmalar (=diplontlar) çiftler kalıtım bilgisine sahiptir. Yani tüm hücrelerdeki her genin ikinci bir benzeri de onlarda vardır. Aynı genleri taşıyan diploid bir organizmanın bu kromozomlarına "HOMOLOG KROMOZOM" denir. Homolog kromozomlarda söz konusu genler aynı yerde (=genlokus) bulunur. Bu gen çiftine "ALLEL GENLER" denir. Allel genler tamamen birbirinin aynı olabildiği gibi farklı da olabilir.(Genetik gelişmeler)
Bir karakteri belirleyen aleller aynı ise birey o özellik için saf kalıtsal veya diğer bir ifadeyle HOMOZ/GOT'tur. Böyle bir durum, bir tavşanın vücut hücrelerinde kıl renginin siyahlığını kontrol eden iki alelin olması halinde söz konusudur. Bunun aksine, eğer hayvanda alellerden biri siyah, diğeri beyaz kıl renkliliği için varsa, tavşan, postunun rengi bakımından karışık kalıtsal veya diğer bir deyimle HETEROZİGOT'tur. Allellerdeki bu farklar bir genin mutasyonu ile ortaya çıkar. Genelde kalıtım materyali sabittir. Ama çok seyrek ve hızlı olarak, mutasyonlar görülebilir. Bu değişimler bir gendeki DNA'nın değişimine dayanır.
Post rengi siyah olan homozigot bir tavşanın, beyaz renkli homozigot bir tavşanla çaprazlanması sırasında, yumurta hücresi alelin birisini, sperm hücresi ise diğerini sevkeder. Kural olarak sperma ve yumurta hücresi, alel çiftinin sadece birisini içerir. Zigot, yani döllenmiş yumurta, yukarıdaki örnekte olduğu gibi, alelin birini siyah, diğerini de beyaz post rengi için taşır. Böylece bu zigottan heterozigot olan bir birey gelişmiş olur. Bu birey post rengi bakımından karışık kalıtsal, melez veya diğer bir deyimle BASTARD olarak adlandırılır. (genetik çalışmalar)
Buraya kadar farklılıklarının iki seçeneği, yani siyah veya beyaz ya da düz veya kıvırcık postu belirttiği alel genleri inceledik. Bunun yanında bir genin iki durumdan daha fazla etkili olabilmesi de söz konusudur. Örneğin meyva sineğinde (Drosophila melanogaster) sadece göz rengi için bile bir dizi alel (=12 adet) bilinir. Şöyle ki, kayısı, deri, açık kahve, fildişi, beyaz ve diğer renkli gözler için aleller bulunur. Böyle durumlarda MULTİPLİ ALELİ'den söz edilir.
Alel çiftini oluşturan genlerin etkisinin farklı olabileceğini, çeşitli çaprazlama deneyleriyle gösterebiliriz. Yukarıda değindiğimiz örnekte olduğu gibi, yani siyah rengin alelinde görüldüğü üzere, her iki alelden biri, kendi başına belirli bir özelliği etkilerse, bu alel karakteri belirleyici olduğundan buna DOMİNANT veya BASKIN adı verilir. Beyaz post rengini belirleyen alel ise ÇEKİNİK olduğundan buna da RESESİF adı verilir. Mucize çiçeği örneğinde olduğu gibi her iki alelin etkisi, ana babanın renkleri kırmızı ve beyaz olmasına rağmen, görülemeyebilir ve döl pembe renkli olarak ortaya çıkar. Bu durumda değişik bir karakterin dölde izlenmesine, YARI DOMİNANTLIK veya İNTERMEDİYER'lik adı verilir. (genetik test)
Dominant veya resesiflik birer sınır durumudur. Bunlar arasında kuvvetliden zayıf dominantlığa; intermediyerden zayıf ve kuvvetli resesifliğe kadar geçiş formları vardır.
Hücre Bölünmesi Kalıtım
Yeni hücreler mevcutların bölünerek oğul hücre Uretmesiyle oluşur. Tekhücreli canlılar bir tek hücrenin bölünüp çoğalması ile meydana gelir. Çokhücreliler ise bir tek zigot veya sporun bölünerek yeni hücre oluştur-masıyla çoğalır. Bu nedenle hayatın devamı ve canlının gelişimi için en önemli olaylardan birisi HÜCRE BÖLÜNMESİDİR. Hücre bölünmesi ökaryontların hepsinde aynı tarzda gerçekleşir. Hücrenin işlevi olarak bölünme, hücre çekirdeğinde olaylanan çok kesin ve sıkı kurallara bağlı olayları içerir. Bu olayların tamamı "MİTOZ" diye adlandırılır. Bu bölünmede hücre çekirdeği, iki yeni çekirdeğe ayrılır. Bu çekirdekler, aynı yapı ve aynı miktarda, kalıtım materyali taşırlar. Mi toz bölünmede, çekirdeği doğrudan ilgilendiren olaylar gerçekleşir. Burada bir yandan çekirdek bölünürken (=KORYO KİNEZ), diğer yandan sitoplazma (=SİTOKİNEZ) da bölünür. Bu mitoz bölünmenin son dönemlerine doğru gerçekleşir. Aşağıda "MİTOZ BÖLÜNME" ve safhaları irdelenecektir. Bu bölünme bir bakıma şematize edilmekte olup, onun mekanizması halen tam olarak bilinmemektedir, tkibinli yıllar mitoz bölünmenin mekanizmasının NEDEN, NİÇİN ve NASILlarım çözecektir muhakkak.
Mitoz hücre bölünmesi
Soğanın boyanmış olan kök hücreleri incelenirse, büyüme bölgesinde birbirinden farklılık gösteren hücreleri görebiliriz. Bu farklılık hücrelerin MİTOZ bölünmesinin değişik dönemlerde oluşundan kaynaklanır. Bir ana hücreden iki oğul hücrenin oluşmasına, bunların da tekrar oğul hücreler üretmesi olayına MİTOZ ÇEVRİMİ (=SİKLUSU) adı verilir. Bu çevrim olayını birbirinden farklı dönemlere ayırarak incelersek, daha iyi anlayabiliriz. Hücre bölünmesi, kromozomların dağıldığı çekirdek bölünmesinden çok önce, daha interfazda kromozomlardaki DNA iki misli olur; yani daha mitoz başlangıcından önce kromozomlar iki katına çıkar.
Bir takım bölümlerden oluşan mitoz bölünmesi, kural olarak bitki ve hayvan hücresinde benzer şekilde olaylanır. Bu dönemler sırası ile "PROFAZ, METAFAZ, AN AF AZ ve TELOFAZ" diye adlandırılır.
Mitotik bölünmeler sonucunda, döllenmiş yumurta hücresinden önce iki, sonra dört hücre dönemi, diğerleri ve nihayet çok hücreli bir organizma oluşur. Bölünme ile küçülen hücreler daha sonra tekrar büyür. Buna bağlı olarak da organizma büyümesini sağlar ve sürdürür.
Profaz nedir
Bölünmenin başlangıç döneminde hücre çekirdeğindeki DNA ve proteinlerin oluşturduğu ince, ipliğimsi ve tokmak şekilli kromozomlar izlenir. Her kromozom mitozdan önce, benzer yapılı iki kromatidden oluşur. Daha sonraki aşamada kromozom ipliklerinin kalınlaştığı görülür. Bu durum bugünkü düşüncemize göre DNA moleküllerinin protein tanecikleri etrafında dönmesi ile gerçekleşir. Bunu izleyen kıvrılma ile başka bir kısalma ve aynı anda kalınlaşma ortaya çıkar . Bu ise ışık mikroskobunda görülebilen kromozomların oluşumunu sağlar. Bu durumda her kromozomda uzunlamasına iki yarı kısım, yani "KROMATİD" oluşur. Bunlar birbirlerine "SENTROMER" adı verilen bölgelerde bağlanır
Vücut hücresindeki kromozom sayısı türe özgü ve sabittir. Eşeyli üremeyle çoğalan canlılar, ana babalarından ayrı ayrı (n) sayıda kromozom seti alır. İkişer ikişer birbirinin eşi olan bu özdeş (=homolog) kromozomlar (2n) sayıda bir set oluşturur. İnsanda n=23 (ikişer ikişer) Özdeş, (2n= 46 kromozom), maymunda n= 24 (2n= 48 kromozom), atta n= 32 (2n= 64 kromozom) altın balıkda n= 47 (2n= 94); dokuzgöz balığı n= 87 (2n= 174); ateş semenderinde n= 12 (2n= 24); kertenkelede n= 19 2n= 38); ödrek, güvercin, kanarya ve kazda n= 40 (2n= 80); tavukta n= 39 (2n= 78); kobayda n= 32 (2n= 64); sığırda n= 30 (2n= 60) bulunur. Bazı bitkilerin diploid kromozom setleri şöyledir: Euglena'da 200; arpada 14; papatyada 18; yılandilinde 480; göknarda 24 ve kestanede ise 40'tır. Sirke sineğinde n= 4 (2n= 8 kromozom), arıda n=16 (2n= 32 kromozom); bağırsak solucanında n=l (2n= 2 kromozom); bağ salyongozunda n= 27 (2n= 54 kromozom) kromozomların ikisi bir arada çift olarak bulunur, bu nedenle de sayıları çifter çifter verilir. Kural olarak büyüklük ve şekil bakımından her iki kromozom da birbirine benzer. Böyle kromozomlara Homolog Kromozom denir. Yaşam çevriminin büyük bir bölümünü 2n sayıda kromozom seti ile sürdüren canlılara "DİPLOİD" denir. Haploid denen türlerde, yaşam çevriminin önemli bir kısmın sayıda kromozomla sürer; bu türlerin hücrelerinde her kromozomdan yanlız bir adet kromozom vardır. (hücre bölünmesi ve kalıtım)
Kromozomlar, kısa ve şişkin şekilli iken TRANSPORT veya iletim şeklinde iplik gibi uzun ve tokmağı andıran ilk durumlarından daha hareketli iken İŞLEV ŞEKLİN'den söz edilir. Kromozomların kalınlaşmaya başladığı geç profaz döneminde, çekirdek zan çeşitli bölgelerden parçalanır. Bu dönemde çekirdekçik de sitoplazma da çözülür. Bu esnada mikrotubulilerin oluşturduğu mekiği andıran bir yapının ortaya çıktığı izlenir. Adı geçen mekiği yapan İĞ (=ASBES) İPLİKLERİ ışık mikroskobu kullanılarak kolayca izlenebilir. Hücrenin ortasına doğru iğ iplikleri genişler, sanki üstte ve alttaki iki top birbirine bağlı ipliklerle ilişkideymiş gibi görülür. Bir proteinden oluşan iplikleri hayvan hücrelerinde birer küçük topu andıran sentriyoller kontrol eder. Birçok bitki hücresinde sentriyol bulunmaz. Bu nedenle bitki hücrelerinde iğ ipliklerinin nasıl oluştuğu bilinmemektedir. İğ iplikçikleri ağ yapısındaki mekiğin iki kutbu ve hücrenin ortasına doğru göç eder ve bölünme olaylarında önemli rol oynar. Hayvan hücrelerinde bu mekik cisminin oluşumuna çekirdekçik ve sentriyoller de kaülır. Profaz döneminde iki oğul SENTRİYOL oluşur. Bu sentriyoller kutuplara doğru çekilir ve mikrotubuliler aracılığı ile birbirine bağlanır Bölünme iğ ipliklerinin oluşumundan sonra başlar ve kromozomlar iğ iplikleri üzerinde düzenli bir şekilde yerleşir. Her kromozom "SENTROMER" adı verilen bir yerle iğ ipliğine yapışır. Profazdaki tüm bu olaylarda ATP kullandır. Profaz engellenirse, mitozun diğer safhaları oluşmaz; ama profaz bir kez başlayınca, diğer safhaları durdurmak mümkün değildir. Hücre gerekli enerjiyi depoladığından, bölünme sürdürülüp, sonuçlandırılır. Metafez Metafazm başlaması ile birlikte kromozomlar çekilip kısalır. Bunlar iğ ipliklerine dikey bulunan bir düzlem içinde, her iki mekik kutbu arasına yerleşir ve ekvator düzlemini oluşturur. Mekik iplikleri ise her kromotidin sentromer kısmı ile bağlanır (Şekil 161.1 b ve g). Bölünme olaylarının hazırlığı bu fazda olur. Mitoz zehiri kolkizin hücrenin bölünmesini bu safhada engelliyebilir. Böylece kromozom sayısı ve şekli ile ilgili araştırmalar yürütülebilir. Anafaz Metafazın sonuna doğru her bir kromozomun sentromeri bölünür. Kromotid çifti olarak her bir kromozomu oluşturan kromatidler, birbirinden yana doğru uzaklaşırlar. (hücre bölünmesi ile ilgili sorular)
Her bir kromozomun bir kromotidi, iğ ipliklerinin üst ve alt kutbuna doğru göç eder. Burada iğ ipliklerinin kısaldığı ve kromo-tidlerin birbirinden uzaklaştığı varsayılır. Böylece bir kromozomun her iki kromatidinin, aynı kutba gitmesi engellenir. Bu şekilde yeni oluşacak çekirdeğe kromozom maddesinin ve böylece genetik bilginin geleceğin oğul hücrelerine eşitçe gitmesi sağlanır. Eğer kromozom materyali, iğ ipliklerinde birbirinden yeterince uzaklaşırlarsa anafazın sonuna ulaşılmış olur. Telofaz Telefazda kutuplara gelen kromatidler çözünür ve kromatin ipliklerine ayrılır. Yani profaz başlangıcındaki durumu andırır. Çekirdekçik ve ER'nin etkisi altında yeni çekirdek zan oluşur. Kromozomlann transport formundan gevşek olan işlevsel formuna dönüşü, bu şekilde sağlanır, daha sonra hücre plazması ikiye aynlır (=SİTOKİNEZ). Hayvan hücresinde Telofazda sitoplazma iğin ekvator kısmını halka şeklinde boğumlar ve bu, iki oğul hücre oluşuncaya kadar sürer. Bitki hücresinde iğ iplikçiklerinin ortasında hücre plakası oluşur; bu da hücre çeperine dönüşerek iki yeni oğul hücreyi birbirinden ayınr. Ancak her iki durumda da sonuç aynıdır. Anne hücreyle aynı yapıda iki oğul hücre oluşmuştur. Bunlar gelişerek ana hücreler gibi büyür ve tekrar belli görevleri üstlenirler. Farklılılaşmaya yönelen bir hücre artık çoğalmaz. (hücre bölünmesi soruları)
Mitoz süresi doku ve koşullara göre değişir. Çok hızlı büyüyen kök ucu hücrelerinde mitoz çevrimi birkaç saatte biter. Doku kültüründeki memeli hücreleri bunun için 12 saate gereksinim duyar. Bakterilerde ise bu süre sadece 20 dakikadır. Mitozda en uzun profaz ve telofaz sürer. Anafaz ise en kısadır. İnterfaz İğ iplikleri ışık mikroskobu ile görülemez duruma gelince, çekirdekçik de yeniden ortaya çıkar. İki oğul hücre çekirdeğinin bu şekilde oluşumunu hücre bölünmesi izler. Hayvan hücresinde ana hücre ekvator plakasında aynlır. Bitki hücresinde ise burada enine bir çeper oluşur. Bu hücre bölünmesinde, hücrenin diğer kısımlannın da rastlanü ile oğul hücrelerine geçtiği görülür. Oğul hücreleri yeniden bölünmeye başlamadan önce, kromozomlar gelecek mitoza kadar iki misline çıkmak zorundadır. Bu hemen gerçekleşmez. Oğul hücreleri G1 fazı (gap=boşluk) denilen dönemde ana hücre büyüklüğüne ulaşır. G{ fazında DNA sentezlenmez; ama çok yüksek oranda RNA sentezi ve protein sentezi ile dikkati çeker. Bundan sonra S fazında (sentez fazı) DNA'ların replikasyonu ve kromatidlerin de aynı şekilde iki misline çıkması gerçekleşir. Bunu izleyen G2 fazından sonra oğul hücresinde, profazîa çekirdek bölünmesi başlar. Bu fazda her kromozom ortak iki kromotidten oluşmaktadır. Hücrede taşınım ve dağılım olayları ortaya çıkabilir. GrS ve G2 fazları beraberce iki mitoz arasındaki "İNTERFAZ"! oluşturur. İnterfaz mitozdan daha uzun sürer. İnterfaz bir sonraki mitoz için çok önemlidir. Çünkü bu dönemde DNA iki misline çıkar. Bir hücre bölünmesinin sona ermesinden, onu izleyenin bitimine kadar geçen döneme HÜCRE ÇEVRİMİ (hücre siklusu) adı verilir. Farklılaşmış hücreler kural olarak bölünme özelliğinde olmayıp, G0 fazında bulunmaktadır. Mitoz bölünme en önemli yaşam olayıdır. Yeni bireyleri meydana getirir. Aynı zamanda ölen hücrelerin yerine yenilerini oluşturur.
Mitoz süresi, insanın kanserli doku kültüründe bir saat; fasulyenin kök ucu meristeminde ise iki saat sürer.
Kromozomların Yapısı ve Şekil Değişimi
Hem erken interfazın kromatin ipliği, hem de kromatid kromozomu DNA dizininden oluşur. Bu dizin birbirine enine bağlarla bağlı iki uzun iplik molekülünden yapılır, yani onu rahatça bir merdivene benzetebiliriz. Bu oluşum bir eksen etrafında döner. Buna ÇİFT HEÜKS denir. Deniz kirpisi Eğer İnsandaki en büyük kromozomun bir gergin DNA çift sarmalından oluştuğu kabul edilirse bu, 75 mm uzunluğa ulaşır. Oysa DNA dizini uzun olmayıp küresel ve histondan oluşan protein kompleksinden(inci dizisi şeklinde) meydana gelir. Dizin her kürenin etrafını 1,5-2 defa sarıp, onunla NÜKLEOZOM yapar ve bir sonraki küreye uzanı. Protein kompleksini bu şekilde sarması nedeniyle, kromatin ipliği ancak DNA dizininin tam gergin iken sahip olacağı uzunluğunun 1/6'sı kadardır. İnci dizinli yapı interfaz çekirdeğinde kromatin ipliğinin sadece 1,3 mm uzunluğunda olmasını sağlar. Mitoz sırasında, iplik yoğunlaşarak TRANSPORT ŞEKLfne geçer. Heliks yapı ve katlantı, nükleozomların daralması ve sonuçta kısalma ile kalınlaşmasına yol açar. Metafazdaki iki kromatid kromozomu ile kısalmanın en fazla olduğu döneme girilir. İnsanın en büyük kromozomunun boyu 10 mikrometredir, yani uzatılmış olduğu düşünülen DNA dizinin 1/7300'üdür.
Kromozom Yapısı
Ağ ipliklerinin işlevi çeşitli alkaloidlerle bozulabilir. Colchisin ağ iplik proteini oluşumunu inhibe (=engelleme) eder ve çekirdek bölünmesinde kromatidlerin birbirinden ayrılmasına mani olunur. Böylece çekirdek ile hücre bölünmesi gerçekleşmemiş olur. Tüm kromatidler müşterek bir çekirdekte toplanır. Bu olaya ENDOMlTOZ denir. Böylece kromozom seti sayısında artış olur, buna POLtPLOİTLİK denir. Yine indolalkaloidlerden vincristin ve vinblastin çekirdek bölünmesini engeller. Onların bu antimitotik ve bu nedenle de sitositotik özellikleri yüzünden, "ONKOLİTİK" (= Kanser engelleyici) olarak, bazı lösemi (-kan kanseri) türlerinde, tedavide kullanılırlar.
Mayoz Bölünme
Mayoz kalıtsal özelliklerin döle naklinde en temel öğelerden birisidir. Genetik özelliklerin karışma ve tür içindeki çeşitlenme olgularını mayoza borçluyuz. Böylece gametlerin, mayozdan önceki hücrenin kalıtım materyalinin yarısına sahip olması sağlanır. Eğer iki gamet hücresi birleşirse, oluşan döllenmiş hücre (=zigot) normal kalıtım materyaline ulaşması gerçekleşir. Örnek olarak insanın vücut hücresinde 46 kromozom vardır. Yumurta ve spermin her birinde 23'er kromozom bulunur. Döllenme ile bu sayı 46'ya çıkmış olur. Yani mayoz diploid bir hücreyle başlar. Bu hücre iki kez bölünür; ancak kromozomlar bir kez iki katına çıkar, sonuçta 4 oğul hücre oluşur. Bunların her biri, başlangıç hücresindeki kromozomun yarısı kadar sayıda kromozoma sahiptir. (mayoz bolunme evreleri)
Diploid olan zigottan, hücre bölünmeleri ile eşey hücrelerini üreten yeni organizmalar oluşur. Bunlardaki kromozom sayısı yarıya iner, yani haploid sete (=n) indirgenir. Böylece kromozom sayısının dölden döle iki katma çıkmasının önüne geçilmiş olunur. Diploid kromozom sayısının indirgenmesi, birbirlerini izleyen İNDİRGEME BÖLÜNMESİ I ve II (Mayoz I ve II) kanalı ile gerçekleşir. Bunlar devamlı olaylanan bir bölünme olan MAYOZu oluşturur. Mayoz sonucunda eşey hücreleri(=gamet) nin veya bazı bitki ve mantarlardaki gibi sporların kromozom sayısı haploide (=n) indirgenmiş olur. Özetle mayoz üç önemli etkiye sahiptir: a) Krossing överle, kromozomların değişimi, b) Homolog kromozomların rastlantı ile dağılımı sonucu genomun değişimi ve c) Kromozom sayısının, yarıya inmesidir. Burada a ve b hususları, rekombinasyonu içerdikleri için önemlidir. Mayoz iki aşamada olaylanır. Mayozun birinci aşamasında herbiri iki kromatidden oluşan homolog kromozomlar birbirinden ayrılır. II. Mayoz aşaması kural olarak bir mitoz bölünmeyi andırır. Burada her iki kromatid birbirinden ayrılır. (mayoz özellikleri)
Mayozun Gerçekleşmesi
Mayozun I. Profazında kromozomlar yoğunlaşır ve ışık mikroskobu ile izlenebilir. Bu kromozomlar mitoz bölünmenin başlangıcındaki safhayı andırır. Bu sırada homolog kromozomlar birbirlerine paralel gelecek şekilde yerleşir ve eşleşirler. Bu durum ise sadece mayoza özgüdür, mitozda görülmez. Böylece her kromozom çifti, oluşturduğu dörtlü kromatidlerden ötürü bir BİVALENT (=TETRAT=DÖRTLÜ) yapı gösterir. Bu şekilde her kromozomun iki kromatidi olduğundan, bivalent dört dizinli bir yapı meydana gelir. (mayoz hucre)
Tetratların birbirlerini çekmediği; ama itmeye başladıkları bu evre DİPLOTEN (disloos=iki misli)'dir. Homolog kromozomlar birbirinden uzaklaşır ve kısalır. Bazen kromatidler arasındaki birbirini kesmeler (=KIAZMATA) izlenir . Bu durum sitolojik olarak Crossing Over'in; yani homolog kromozomlar arasındaki parça değiştokuşunun görülmesidir. Bu sırada bazı kromotidlerin belli noktalarda birbirine yapıştığı görülür. Ama gerçekte homolog kromozom kramatidlerinde homolog parça değiş tokuşu olur.
Metafaz I sırasında bivalent kromozomlar ekvator plakasına (=metafaz plakası) yerleşir ve iğsi yapıyı oluşturur. Kromozomlar sentromerleri ile iğ ipliklerine yerleşir. Anafaz Fde bir bivalentin homolog kromozomları birbirinden ayrılır ve hücrenin iki ayrı kutbuna gider. Bu arada hangi homolog kromozomun, hangi kutba gideceği tamamen raslantıya bağlıdır. Anne ve babanın kromozomları böylece karışır; yani kromozomlar yeni kombine edilir. Bu da Mendelin 3. kuramı; yani kromozomların, yeni bağlantı gruplarının serbest ve bağımsız olarak kombine edildiğinin kanıtıdır. Her sentromer ayrılmadan kalır ve bir kromozomun tamamı (mitozda olduğu gibi sadece kromatidler değil) iğ ipliklerinin kutup bölgelerine göçer. Telofaz I'de her kutupta yeni oluşturulan çekirdek zarının sardığı, birbirine müşterek bir sentromerle bağlı iki kromatid içeren haploid kromozom seti bulunur; bu sırada ig cisimciği kaybolur. Mitozun aksine, Telofaz Fin sonunda kromozomlar iki kromatidden oluşur. Bazı organizmalarda Telofaz I ya çok kısa ya da tamamen yoktur. Eğer yoksa Anafaz Fin ardından Profaz II görülür. (mayoz slayt)
I. İndirgenme bölünmesinin hemen akabinde, mayozun II. İndirgenme bölünmesi safhası izlenir. Bunun ol aylanması bir MİTOZ BÖLÜNMEYİ andırır. Profoz II, ilk bölünmede iki oğul hücrede, yeni bir iğ cisimciği meydana gelir; kromozomlar tekrar yoğunlaşır ve iğ cisimciğinin orta kısmına göçer.
Metafaz II sentromerleri ile iğ ipliklerine bağlanan kromozomlar, metafaz plakasına yerleşir. Bu dönemde her kromozomun iki kromatidden oluştuğu açıkça izlenir.
Anafaz II, bu dönemde sentromerler ayrılır ve iğ cisimciğinin kutuplarına göçer, göçerken de bir kromatidi birlikte götürür. (mayoz bölünme şekilleri)Telofaz II, bu dönem mayozun sonudur ve dört haploid oğul hücre oluşur. Her haploid oğul hücre, ana hücrenin çeşitli kromozomlarının her birinin kopyasına sahiptir; ama sadece yarısı kadar. Bununla birlikte her oğul hücre, yeni bir organizmayı oluşturabilecek donanımdaki tam bir kromozom seti taşır. Ancak Mayoz H'nin ardından genetik olaylar sona doğru yönelir ve kromozomun sayısı indirgenir. Mayozun sonunda bir diploid hücreden 4 haploid hücre oluşur Buna "GÖNEN" denir. Bunlar farklı işlevleri üstlenebilirler. Gamet olabildikleri gibi, spor veya zoospor da olabilirler. Bu yüzden bunlara gonospor veya gonozoospor denebilir. Mayospor veya mayozoospor deyimleri de bunlar için kullanılabilir. Ayrıca mayozda Crossig över ve kromozomların yeni dağılımı gibi olaylar gerçekleşir. Mitoz gibi mayoz da organizma dünyası için çok önemlidir. Biyolojiyi anlamak isteyen herkesin bu iki olayın önem ve oluşumunu tanıması şarttır. Ancak bu durumda kalıtımı anlamak mümkün olur.
Modifikasyon Nedir, Modifikasyon Örnekleri
Kırmızı renkli kayın yaprak kesitlerini mikroskop altında incelersek, bunların gölge ve güneş yaprağı olmasına göre, palizad hücrelerinin oluşturduğu, ince ve kalın tabakaları gözleyebiliriz. Euglena, ışığa bağlı olarak içerdiği kloroplastları az veya çok oranda geliştirebilir. Farklı ortamlarda büyüyen tek yumurta ikizleri, bazı özellikleri bakımından değişiktir. Genç aslanağzı bitkisi iki kısma ayrılır, bir yarısı ovada, diğeri ise dağlık bir bölgede yetiştirilirse, her ikisinin de farklı gelişme gösterdiği görülür. Dağlık bölgedeki bitkiler uzun köklü olup, az büyüdükleri halde, ovalık bölgede yetişenler kısa köklü ve kuvvetli bir büyüme gösterir. (Modifikasyon Sonucu)
Bu örnekler aynı kalıtım faktörünü taşıyan organizmaların, dış karakterlerinin de benzer olmasının zorunlu olmadığını gösterir. Belli bir karakterin oluşmasında, sadece kalıtım faktörleri sorumlu değildir. Organizmalar gelişimlerinin belli dönemlerinde beslenme, nem, ışık, sıcaklık ve diğer önemli çevre etmenleri ile modifiye edilebilir. Bu organizmaların çevre etkilerine bağlı olarak farklı gelişme göstermeleri gibi tepkimelerini MODtFİKASYONLUK olarak adlandırmak mümkündür. Çeşitli fenotiplere de MODIFIKANT adı verilir. Modifiye faktörler genetik materyalde bir değişme meydana getirmez. Yüksek ve düz bölgede yetişen her iki aslanağzı modifikantı, aynı çevre koşullan altında aynı büyümeyi gösterir.
Çevre etkisinin araştırılması için, aynı kalıtım faktörüne sahip populasyonlara gereksinim duyulur.
Rekombinasyon ve mutasyon olmadan, atasal bireyden ikiye bölünme ile oluşan terliksi hayvan populasyonu, kalıtsal olarak aynı birey grubunu oluşturur. Buna KLON adı verilir. Terliksi hayvan populasyonu bireyleri ortalama değere yakın bir vücut uzunluğuna sahiptir. Bu değer üst ve alt basamaklara doğru yavaş yavaş azalır.
Fasulye tohumu uzunluklarının ölçülmesi, kiraz ağacı çiçeklerinin tozlaşma keselerinin sayılması ile varyasyon eğrileri elde edilir. Eğer vücut uzunlukları en kısa ve en uzun olarak ölçülen terliksi hayvan bireylerinden yeni bir klon üretilebilirse, bunların da atasal kuşağa benzer bir şekilde farklı bireyler meydana getirerek bir varyasyon eğrisi oluşturdukları görülür. Bu şekildeki deneyler, kazanılan özelliklerin kalıtılmadığını bize açıkça gösterir. (modifikasyon biyoloji)
Terliksi hayvan örneğinde olduğu gibi, belirli bir vücut uzunluğu kalıtlan-mayıp, sadece 136-200 mikrometrelik vücut uzunluğu ölçüm aralığındaki bu varyasyon genişliği kalıtlamr. Burada "AKICI MODİFİKASYON"dan söz edilir. Çin çulha çiçeği 30°C'nin altında kırmızı, dahayüksek sıcaklıklarda ise beyaz çiçek açar. Bu GÖRÜNEN-MODİFİKASYON'luk için çok iyi bir örnektir.
Modifikasyon Yardımı İle Eşey Tayini
Deniz anemonunun uzun yakalayıcı kolları arasında koruma altında yaşayan (anemon balığının bir türünde, modifikasyon yardımı ile eşeyin nasıl tayin edildiğine özgü iyi bir örnek görmek mümkündür. Gruplar içinde yaşamakta olan hayvanlardan en etkili olan erkek, diğer erkekleri saldırgan davranışı ile seksüel faaliyetlerinden alıkoyar, ama en etkili olan erkek, bu sefer dişi tarafından baskı altında tutulur. Mikroskobik incelemeler, en etkili erkeğin sperm keseleri içinde dişilik embriyo dokusu ve birkaç yumurtaya sahip olduğunu gösterir. İkiz olarak dünyaya gelen hayvanlar önce erkek olarak yaşar; ama hiyerarşik düzende en üst basamağa ulaşırlarsa, dişi olurlar .Burada saldırganlık davranışının, eşeyin oluşumunu belirlediği görülür. Kılkurdu (Ophryotrocha puerilis)nda hayvanlar 20. Segmente kadar erkektir. Beslenme ve diğer koşulların iyileşmesi sonucu büyüyen bu bireylerin, daha sonra dişi oldukları gözlenir. Eğer beslenme koşulları bozulur veya segment sayısında bir azalma söz konusu olursa, dişi olan bu bireyler tekrar erkekleşir. Bu örnekte de görüldüğü gibi, eşey kalıtımla değil, dış etkilerle saptanmıştır. Bu nedenle burada MODİFİKASYONLA EŞEY SAPTANMASI'ndan söz edilir (canlılarda modifikasyon)
Mutasyon Nedir, Mutasyon Sonucu
Karatavuk bireyleri arasında bazen beyaz renklilere rastlanır. Bu albino bireylerde tüylerin siyah rengini veren pigment sentezlenmez.
Karatavuk rengindeki bu değişim, döle aktarılan mutasyon veya kalıtsal değişmelere dayanır. Bunların taşıyıcısına da mutant denir. Mutasyonlar kalıtım maddesinin artması veya azalması ile ortaya çıktıkları gibi, bu maddenin kimyasal olarak değişikliğe uğraması ile de görülebilir. Mutasyonlara diğer örnekleri sirke sineğinin mutantlarından vermek mümkündür. Amerika'da 1791 yılında kısa "bacaklı bir koyun mutantı yetiştirildi. Bu koyunlar için meralarda yüksek çitlere gerek kalmıyordu. ANKON adı verilen bu ırk sonraları daha da ıslah edildi. (Mutasyon Örnekleri)
Bitkiler arasında örneğin söğüt, huş, kayın gibi türlerin, bu şekilde oluşturdukları mutant formları vardır. Bazı söğüt mutantlannın dalları kıvrık; kayın, fındık ve akçaağacın bazı mutantlannın yaprakları kırmızıdır. Aynı şekilde söğüt ve fındıkta türbuşon benzeri dallara sahip mutantlar da görülür.
Genetik değişikliğin setteki kromozom sayısında; tek bir kromozomun yapısında veya bir gende olup olmadığına göre, çeşitli mutasyon tipleri ayırtedilir. Eğer hücre çekirdeğindeki kromozomların sayısı değişmişse PLOİDİMUTASYON'dan söz edilir. Mesela ürünü bol olan meyva ırklarında, genellikle kromozom setinin tamamı artar. Örneğin 3n kromozom setine sahip karpuz ve limonlar vardır. Armut ve ahududu formları 4n kromozom setine sahiptir. Poliploidlik doğal mutasyon olarak ortaya çıkabilir. Bu şekilde bazı buğday çeşitlerinin tetraploid ve hekzaploid olarak ortaya çıktıkları da bilinir. Poliploid mutasyonlar yapay olarak da üretilebilir. Bunun için kimyasallar ve ışınlama kullanılır. Aynı şekilde tek tek kromozomların sayıları da değişmiş olabilir. Tek bir kromozomda meydana gelen bu yapısal değişmeye KROMOZOM MUTASYONU adı verilir
Kromozom mutasyonları bazı durumlarda mikroskobik olarak dahi gözlenebilir. Kromozom mutasyonlarmda çeşitli tipler ayırtedilir. Örneğin, kromozomun parçalan söz konusu genle beraber kaybolabilir. Bu ise mutantın ölümüne neden olur. Böyle bir kayıp kromozomun uç kısmına veya orta bölgelerine isabet edebilir. Diğer bir durumda da, kromozomun bazı bölümlerinin duplike oldukları, yani sayısının iki katına çıktığı görülür. Bant gözlü bir sirke sineği mutantı, kromozomun belli bir bölgesindeki böyle bir artma sonucunda oluşur. (mutasyon çeşitleri)
Kromozomların bazı bölümlerinin 180° dönmesi sonucunda gen sayısı değişmez; ama onların dizilme sıraları değişikliğe uğrar. Bu arada mevcut genlere sonradan gelen komşu genlerce etki yapılabilir, bu ise fenotipin değişmesine neden olabilir. İşte burada DURUM (pozisyon) EFEKTİ'nden (etkisi) söz edilir. Bazı kromozom bölümleri homolog olmayan kromozomlara birikebilir.
Değişme sadece bir gende ortaya çıkarsa GEN MUTASYONU'ndan söz edilir. Burada kalıtım maddesinin kimyasal yolla uğramış olduğu değişim vardır ve kromozomda görülebilen yapısal bir değişiklik söz konusu değildir. Tatlı bakla bunun için çok iyi bir örnek oluşturur. Akdeniz bölgesinde tatlı baklanın sarı ve mavi çiçekli yabani formları yetişir. Önceleri sadece yeşil gübre olarak kullanılmak üzere ekilen bakla, içerdiği acı bir madde nedeniyle hayvanlar için yem olarak da uygun değildi. Bir gün tesadüfen bu şekilde yetiştirilmekte olan milyonlarca bitki arasında, acı maddesi çok az olan bireylere rastlandı. İşte bu bireylerden tadı tatlı, proteince zengin, yediğimiz bakla elde edildi. Bu durumdan, tadı acı olan madde oluşumunun çekinik kalmasının ve yabanıl forma karşı mutasyona uğrayan üç genin sorumlu olduğu belirlendi. (mutasyon ve modifikasyon canlılarda)
Mutasyonlar gamet veya vücut hücrelerinde görülebilir. Eşeyle çoğalan organizmalarda mutasyonlar, sadece gamet hücrelerinde veya onların döle nakledilen ön basamaklarında ortaya çıkabilir. Eğer eşeysiz çoğalma söz konusu ise mutasyonlar ancak döl için vücut hücrelerinde bir rol oynar. Bir ıslahçı, örneğin ana bitkinin sürgün kısımlarından yeni bir bitki yetiştirirse vücut hücrelerindeki mutasyonlar da döle iletilir.
Mutasyonlar, aniden ortaya çıkar ve herhangi bir şekilde yönlendirilemez- Yani mutasyonlar, bireyin olası bir avantajına yönelik değildir. Mutasyonların ne kadar bir sıklıkta ortaya çıkabildikleri, MUTASYON ORANI ile belirlenir. Mutasyon oranı tek bir gen için çok düşük olup İCH ile 10"6 arasında değişir. Bu şu anlama gelir: 10 000-1 000 000'a kadar olan gamet hücrelerinden sadece bir tanesi, söz konusu gen bölgesinde bir mutasyon gösterir. Çokhücrelilerde, genlerin sayısı yüksek olduğundan, örneğin 105-106 gibi, toplam olarak nisbeten çok mutasyona rastlanır. Sirke sineğinin tüm bireylerinin % 2-3'ünün herhangi bir mutasyon taşıdığı tahmin edilir.
İnsandaki tüm gamet hücrelerinden % 10-40'nm bir mutasyon gösterdiği kabul edilir. Birçok mutasyon resessif olduğundan, genotipik olarak tanınamaz. Onların olumsuz olan etkileri genellikle homozigot durumlarda görülür. Doğal mutasyon oranı deneysel olarak artırılabilir. Mutasyonu aktive eden ve böylece mutasyon oranını yükselten önemli faktörler, röntgen ve radyoaktif ışınlardır. Yüksek sıcaklık ve bazı kimyasal maddeler de örneğin iperit diye adlandırılan hardal gazı veya colchisin gibi zehir etkisi yapan maddeler mutajen'dir. Colchisin güz çiğdemi bitkisinden kazanılan bir madde olup, mitoz zehiri olarak etki yapar.
Bu faktörlerin yardımı ile deneyle aktive edilen mutasyonlar, doğal olarak ortaya çıkanlara uyar. Mutasyonun sadece sayı ve tipine etki edilebildiği halde, türüne edilemez.
Çekirdek bölünmesi interfazında, kalıtım maddesi benzer şekilde iki katına çıkarılır. Böylece kalıtım bilgisinin, iletilme ve korunması garanti altına alınır. Buna karşın mutasyonlar değişmelerle yenilerini oluşturur. Bu nedenle bunlar organizmaların evrimini mümkün kılan faktörlerdendir.
Canlılarda Mutasyon
Elverişli ve Elverişsiz Mutasyonlar
Birçok mutant, atasal forma göre daha kötü çoğalır; zira bunlar hastalıklara karşı daha duyarlı olup, geç gelişir ve düşmanlarından daha az korunur. Bu anlamda düşünülürse, birçok mutasyonun elverişsiz olması anlaşılır. 4 milyar yıldan beri süren evrim içinde, çok büyük sayıda Mutant form denendi ve en uygun aleller hayatta kaldı. Yaşama alam, seleksiyon avantajı veya dezavantajında etkin olduğundan, her zaman yeni mutasyon için eski ortamın mı, yoksa yenisinin mi daha uygun olduğu sorusu sorulur. Örneğin böceklerin vestigial mutandan normal ortamda düzgün kanatlılara göre dezavantajlıdır. Kerguel adasındaki uçamayan, körelmiş kanatlı böceklerin bir özellikleri seleksiyonda elverişli rol oynar. Zira kanatlı böcekler, rüzgar vasıtası ile sürekli denize doğru itilirler. Bu yüzden kanatlı böcekler adada dezavantajlıdır. Bu durum elverişli ve elverişsiz mutantlann insan tarafından kullanılması halinde biraz farklıdır. Örneğin baklagillerden, tohum kesesi rahatça patlayan bir mutasyon, zor patlayana göre insan için elverişli değildir. Ama bu' mutasyon formu, bitkinin yayılmasını kolaylaştırdığından, bitki için elverişlidir. (genetik mutasyon)
Kalıtımın Moleküller Temelleri
Kromozomların kalıtım faktörünün taşıyıcılar olduğu ancak bu asrın başında anlaşılmış olup, kalıtımın kimyasal temelleri, uzun bir süre açıklanmadan öylece kalmıştır. Gerçi 1869'da hücre çekirdeğinde nükleikasitler keşfedilmişti; ama onların biyolojik işlevleri daha bilinmiyordu. Ancak 1950 yılında yürütülen deneyler sonucunda, bir canlının özelliklerinin şekillenmesi için gerekli bilginin, nukleikasit moleküllerinde depolandığı anlaşıldı. Nükleikasitlerin temel işlev ve yapılarının açıklanması, Modern Biyolojinin en önemli sonucunu oluşturur.
Kalıtım Maddesi Olarak DNA
Amerikalı araştırıcı GRIFFTTH, 1928 yılında aralarında zamire hastalığına neden
Pneumococcus cinsi bakterilerle deneyler yürüttü. Bunlarda birbirine bağlı ve etrafı mukus bir kapsülle sarılı, iki ünitenin bulunduğu bakteri suşları yer alır. Eğer kapsülün üstü düz ise S (S=smoth), prüzlü ise R susundan (R=rough) söz edilir. R susu bakterinin mutant formudur ve konukçunun enzimleri tarafından tahrip edilebildiğinden hastalık yapamaz. GRIFFITH, ısıtılarak öldürülen hastalık yapıcı S suşları ve hastalık yapamayan; ama canlı olan R suşlarını, farelere enjekte etti ve beklenenin aksine farelerin hastalandıklarını gördü. Daha sonra hasta farelerde S suşları izole edildi. Bu durumda kapsül oluşumu için gerekli olan bilgiyi bazı R-suşlan, ölü olan S-suşlarında transformasyonla almış ve canlı R-suşlanna aktarmıştı. GRIFFITH deneylerinin yorumunu o zamanki biyolojik bilgilerle fazlasıyla değerlendiremedi. (heterozigot mutasyon)
Biyolojik makromoleküllerin izolesi için yeni yöntemlerin geliştirilmesinden sonra, AVERY ve arkadaşları Pneumococcus sıışları ile deneylerine yeniden başladılar. Onlar kapsül yapan S bakterilerinden DNA'ni izole ederek, kapsülsüz Pneumonococcus kültürlerine eklediler. Bu bakteri kültürlerinde aniden çok sayıda kapsüllü S suşlarının ortaya çıktığı izlendi. Bunların görülme yoğunluğu, seyrek izlenen geri mutasyonlarla açıklanamadı. Bazı R sıışları, S suşlarının DNA moleküllerini alarak, onlarda depolanan kapsül yapma bilgileri ile kapsül oluşturdu. AVERY'nin 1944 yılında yürüttüğü deneylerle, genetik bilginin DNA tarafından taşınması olayına TRANSFORMASYON adı verilir. Radyoaktif olarak işaretlenmiş yabancı DNA ile yapılan deneyler göstermiştir ki, bunlar transformasyonda konukçunun DNA'sı içine yerleşir.
AVERY'nin deneylerini yürüttüğü yıl,Moleküler Genetiğin Doğum Yılı olarak da kabul edilir. Daha sonraki yıllarda DNA'nın iki katına çıkması (=duplikasyonu) ve çift heliks yapısının belirlenmesi ve genetik bilginin iletilmesi gibi önemli hususlar, DNA'yı moleküler biyolojik araştırmalarda ön plana çıkardı.
DNA Replikasyonu
Her hücre bölünmesinden önce DNA iki misline çıkar. Bu DNA replikasyonu aşağıdaki gibi olur: Atasal DNA dizini matris olarak hizmet görür. Bunda komplementer bir DNA dizini yeni sentez edilir.
DNA replikasyonu Escherichia coli'de incelenir. Büyümekte olan bir bakteri kültürüne radyoaktif tritiumla işaretli DNA yapıtaşı H-timidin eklenir. Timidin, timin bazı ile nukleotiddir. Bu bileşik, yeni sentezlenen DNA'da yapılır. Bundan sonra DNA bakteri hücresinden izole edilir, bir yüzeye sürülür ve böylece bir fotografik tabaka elde edilir. İşaretli DNA karanlıkta foto tabakaya etki ettirilirse, radyoaktif ışınla foto materyali nisbeten ışıklandırılır. Filmin tabından sonra radyoaktif işaretli timidinin etkili olduğu noktalarda bir siyahlık izlenir. Böylece bir "OTORADİOGRAM" elde edilir.
Bu elektron mikroskobunda incelenirse, yeni sentezlenen DNA izlenebilir. E. coli'nin kalıtım maddesi halka şeklinde, çift dizinli DNA molekülü olup 1,2 mm uzunluğundadır.
DNA replikasyon çeşitli dönemlerinin, otoradyografik görüntüleri karşılaştırılıra, çift heliksin bir noktada kabarcık şeklinde açılmış olduğu izlenir. Replikasyon zamanı ne kadar gecikirse, replikasyon kabarcığı da o kadar büyük olur. Yeni DNA sentezi, replikasyon çatalında olaylanır. Replikasyon kabarcığının çift dizininin her biri, atasal ve yeni sentezlenen DNA dizininden oluşur. DNA replikasyonu E. coli'de bir başlama noktasından hareket eder ve kabarcık oluşumu ile her iki yöne doğru, halka şeklindeki DNA molekülünü sarar.
Ökaryontların DNA'sı kromozomlarda bulunur. Orada linear ipliksi bir molekül şeklinde olup uzunluğu birkaç santimdir.
Drosophila'nm en büyük kromozomunun DNA ipliği 62 milyon baz çiftine sahiptir. Buna rağmen DNA replikasyonu, burada üç dakikada gerçekleşir. (DNA Replikasyonu ppt)
İki katına çıkan ökaryont DNA'sının elektron mikroskobik resimleri, çok sayıda replikasyon kabarcığını gösterir. Bundan, DNA yeni sentezinin çift dizininin birçok noktasında, aynı anda gerçekleştiği sonucu çıkar. Büyük Drosophila kromozomunda, süratli olarak DNA replikasyonuna ulaşmak için, yaklaşık 6 OOCfreplikasyon çatalının aktif olmak zorunda olduğu hesaplanır.
Eğer bütün replikasyon kabarcıklarının yeni sentezlenen DNA'sı diğer DNA ile kaynaşırsa kromozom DNA'sının replikasyon kabarcıklarının yeni sentezlenen DNA'sı diğer DNA ile kaynaşırsa kromozom DNA'sının replikasyonu sona erer.
Genetik Kod Nedir, DNA Genetik Şifre
m-RNA (elçi-RNA) hücre çekirdeği ve ribozomlar arasında taşıyıcı molekül görevini üstlenir. Ayrıca, m-RNA genetik bilginin gerçekleştiği ve depolandığı yerlerde aracılık yapar. Transkripsiyonda DNA bilgisinin okunması, baz dizini okunmasından oluştuğundan, m-RNA baz dizininde bir proteinin nasıl yapıldığının belirtilmesi gerekir. Yani GENETİK KOD dört bazın belirtildiği işaretlerle çalışır.
Aminoasit için şifre kelimesi sadece bir bazdan oluşsaydı, RNA'da sadece dört aminoasit şifrelenmiş olurdu. Aynı şekilde iki bazdan oluşan şifre kelimeleri de, 16 (42) adet olası komsbinasyonu ile yeterli değildir. Bu nedenle gerçek aminoasit, m-RNA'nın bir baz üçlüsünün oluşturduğu grupla şifrelenir. Böyle bir DNA şifre kelimesine "KODON" adı verilir.
Genetik kodun çözülmesi, yapay olarak sentezlenen ve hücre ekstresine eklenen m-RNA ile mümkündür. Örneğin RNA, kendisi ile birlikte sürekli tekrarlanan UCG baz dizini vasıtası ile yapılır. Protein biyosentezinde bu m-RNA yalnız SERİN adlı aminoasitten yapılan bir protein sevkeder. Sonraki deneylerde 64 muhtemel üçlü kombinasyonun 61'i bir aminoasidine bağlanabilir. 20 aminoasidin çoğu, birçok baz üçlüsü ile kodlanır. Yani bu aminoasitlerin birinin belli bir üçlüye bağlı olduğu söylenemez. Mesela PROLİN CCU, CCC, CCA veya CCG kodonları ile şifrelenmiş olabilir. Baz üçlüsü ve aminoasit ilişkisinin bu şekildeki belirgin olmayan durumu, genetik kodun dejenerasyonu olarak da ifade edilir. Biyolojik evrimin başlarında yalnız ikili kodların bulunduğu tahmin edilmektedir. Gerçekten de bir aminoasidin kodonlarının genellikle ilk iki pozisyonu uyumludur.Yapay m-RNA ile yapılan deneylerde, hiçbir aminoaside dahil edilemeyen üç baz üçlüsü bulunmuştur. Bunların önce "NONSENS-ÜÇLÜSÜ" diye adlandırılan dizinlerin "DUR SİNYALLERİ" olduğu saptanmıştır. Bunlar bir proteinin sentezinin sona erdiğine ait bilgiyi kodlarlar. AUG üçlüsü ise protein sentezinin "BAŞLA"masını ifade eder. Bu aynı zamanda "METHİONİN" adlı aminoasidini kodlar.
Transfer RNA (t-RNA)
Her m-RNA molekülü bir proteinin aminoasit dizini için gereken genetik bilgiyi içerir. Bu bilginin protein sentezine nasıl aktarıldığına ait soruyu yanıtlayabilmek için, hücre içermeyen sistemlerin araştırılması gerekir. Böyle sistemler, hücrelerin santrifüj edilerek büyük parçalara ayrılması şeklinde olur. Eğer sadece ribozom ve çözünen bileşikler elde edilirse, RNA'yı yıkan enzimlerin ilavesi ile RNA elimine edilebilir. Bu şekilde elde edilen sisteme aminoasit eklenirse, herhangi bir protein sentezi gerçekleşmez. Aynı şekilde izole edilmiş m-RNA'nın ilavesi de bir
DNA --> Transkripsiyon --> m_RNA --> Translasyon --> Protein
sonuç vermez. Ama buna ilaveten, başka bir RNA türü olan t-RNA (transfer RNA) eklenirse, deneysel koşullarda, hücre çekirdeğine bağlı olmayan protein sentezinin olaylanması mümkün olabilir. t-RNA molekülü oldukça küçük olup sadece 80 nukleotidden oluşur. t-RNA aminoasitleri ribozomlara taşır. Bu arada t-RNA molekülü daima belli bir aminoasidi oluşturur, Bu nedenle hücrede en azından 20 farklı t-RNA tipi, yani her aminoasit için bir tip bulunmaktadır.
Translasyon Nedir
m-RNA molekülünün bütün kodonlarmın okunması, bir proteinin aminoasit dizinini verir. Aynı anda aminoasitlerin birbirleri arasında bağlanması ribozomda da gerçekleşir. Protein biosentezi Methionin adı verilen aminoasidi de kodlayan başlangıç kodonu AUG ile başlar. Methionin t-RNA'sı UAC antikodonu ile ribozom girişinde, baz çiftleşmesiyle bağlanır. Daha sonra, ribozom bir baz üçlüsü kadar m-RNA'da ilerler. Methionin t-RNA'sı ribozomun "ÇIKIŞ" olarak adlandırılan ikinci bağlantı noktasında oturmaktadır. Bundan sonra m-RNA'nın bir sonraki kodonu ribozomun girişine ilerler. Orada ikinci aminoasit t-RNA'sı birikir. Daha sonra ribozomun çıkışındaki aminoasit giriş pozisyonundaki aminoaside doğru kayar ve orada bağlanır. Ribozom girişinde dipeptid taşıyan bir t-RNA molekülü oturur. Çıkışta boşaltılan t-RNA molekülü, ribozomu terkeder ve sitoplazma da ona ait olan aminoasidini yeniden bağlar. Ribozom tekrar bir baz üçlüsü kadar ileri kayar. Peptid taşıyan t-RNA daha sonra ribozomun çıkışına oturur. Giriş orada bulunan ve kodonu taşıyan yeni bir t-RNA aminoasidi ile işgal edilir. (translasyon ppt)
Ribozom, m-RNA'nın baz dizininin tamamını kateder ve yukarıda anlatılan olaylar tekrarlanır ve bu arada protein zinciri de sürekli olarak büyür. Bu zincir büyümesinde çeşitli enzimler rol oynar. Bunlar ribozomun parçalarıdır. Eğer ribozom bir "DUR KODONUNA" ulaşırsa, ki bunlar UAA, UAG veya UGA olabilir, ribozom kendisini oluşturan her iki ünitesine parçalanır ve böylece "PROTEİN SENTEZİ" tamamlanır. Bu sentezde genetik dilin tercümesi nükleikasitlerin baz dizininin, proteinin aminoasit dizinine girişi ile olur. Bu olay aynı zamanda "TRANSLASYON" diye de adlandırılır
Genetik ve Temel Kavramlar
Hücre Bölünmesi
Kromozomların Yapısı
Mayoz Bölünme
Mendel Kalıtım Yasaları
Modifikasyon
Mutasyon
DNA Replikasyonu
Genetik Kod
Transfer RNA (t-RNA)
Gen Mutasyonu
Mutajen
Bakteri ve Virüslerde Kalıtım
Bakterilerde Mutasyon
Virüslerde Gen Aktarımı
İnsan Kromozomları
İnsanlarda Gen Kartı Nasıl Yapılır?
ABO Sistemi
Rehesus Sistemi
İnsanlarda Kalıtsal Hastalıklar
İmmunbiyoloji
Gen Teknolojisi Yöntemleri
Canlılar Arasındaki İlişkiler
Avcı ve Av ilişkisi
Mimikri
Kommensallik ve Simbiyozluk
Popülasyonların Genetik Temelleri
İlaç Uygulama Yerleri ve İlaç Uygulama Talimatı
İlaçların belli bir yerde etki yapabilmeleri için o bölgede belirli bir konsantrasyonda bulunması gerekir. Bu konsantrasyona etkin konsantrasyon denir.
MEK; ilaçlar verilirken miktarları ve uygulama yerleri o şekilde seçilmelidir ki aktif madde etki yerine minimum etkin konsantrasyonda ulaşabilsin. İlaçların uygulama yerleri ilaç vermekle elde edilecek amaca göre 2 grupta toplanır.
İlaç Uygulama Yöntemleri
Lokal uygulama yerleri
Sistemik uygulama yerleri
Lokal uygulama yerleri; ilaçlar lokal olarak; cilt üzerine, cilt içine, konjünktivaya, intranazal, intrakardiyak, intrauterin, intravajinal, intraplevral, intraperitonal, rektal ve kolon içine, ağız içi uygulanır.
İlaç Uygulama Yolları
Cilt içine uygulama; bazı test serumları, bakteriyolojik test serumları bu şekilde cilt içine verilerek uygulanır. Bu tür uygulamada solüsyonun miktarı 0,1 ml’den fazla olmamalıdır.
Cilt üzerine uygulama (epidermal); bu tür uygulama akut ve kronik deri hastalıklarının tedavisinde cildi yumuşatmak için yada ışık veya diğer irritan maddelerin oluşturduğu hastalıkların tedavisinde uygulanır. Bu amaçlı ilaçlar merhem, losyon, pudra, pat veya krem şeklinde kullanılır.
Konjunktival uygulama; süspansiyon solüsyonlar veya pomat şeklindeki steril preparatlar göz hastalıklarında doğrudan göz kapaklarına veya konjunktiva üzerine uygulanır. Göz hastalıklarında kullanılan ilaçlar göze uygulamaya özel preparatlar haline getirilerek kullanılır. Bunlara kolir adı verilir. Göze uygulanan ilaçlar nazolakrimal kanaldan geçerek burun mukozasında emilirler. Bu tür ilaçların bazen sistemik zararlı etkileri ortaya çıkarabilir. Bu nedenle gözün iç köşeleri parmakla kapatılarak ilacın nazolakrimal kanala geçişi önlenmelidir.
İlaç Uygulama Hataları
İntranazal uygulama; bu tür uygulama paranazal sinüs hastalıklarında ve burun mukozası hastalıklarında uygulanır. Bu amaçla antibakteriyel ilaçlar lokal anestezikler, vazokonstriktör ilaçlar kullanılabilir.
İntratekal uygulama; bu uygulama 3. ve 4. lumbal omurlar arasından subaraknoid aralığa uzun bir iğne ile girilerek yapılır. Bu tür uygulamada enjekte edilecek ilaç miktarı kadar serebrospinal sıvı alındıktan sonra sıvı enjekte edilir. Bu tür uygulama lokal anestezi amacıyla yada sinir sistemi hastalıklarında kullanılır.
Sistemik uygulama yerleri
İlaçlar sistemik olarak enteral, paranteral, transdermal ve inhalasyon yoluyla uygulanır. Enteral olarak ilaçlar; oral, sublingual, rektal, paranteral olarak ise; intramüsküler, intravenöz, intraarteriyel, kemik iliği içine, cilt içine olmak üzere 5’e ayrılır.
