Kalıtımın Tarihçesi
Kalıtımın Tarihçesi
1865: Avusturyalı Gregor Mendel kalıtımın ilk yasalarını buldu . Bu yasalar , kalıtsal özellikleri denetleyen bağımsız ve yeniden üretebilen elementlerin varlığına dayanıyordu .
1910: Amerikalı Thomas Morgan , genleri taşıyanların kromozomlar olduğunu ortaya çıkardı . Morgan bu çalışmasıyla 1933'te Nobel Ödülü kazandı .
1940: Amarikalı George Beadle ve Edward Tatum' bir genle bir enzimin etkinlikleri arasındaki ilişkiyi buldular . la Fransız Boris Epnrussi
1944: Amerikalı Oswald Avery , Colin McLeod ve McLyn McCarthy , kromozomların sanıldığı gibi proteinlerden değil , DNA‘dan yapıldığı gösterdiler . 1953: Amerikalı James Watson ve İngiliz Francis Crick , DNA'nın ikili sarmal yapısını açıkladılar . Watson ve Crick bu çalış malarıyla 1962 yılında Nobel ödülü aldılar .
1966: Amerikalı G . Khorana ve M . Nirenberg DNA sarmalındaki üç bazın bir aminoasit oluştur duğunu buldular .
1976 : İngiliz Frederick Sanger ve Amerikalı William Gilbert , DNA dizilişi tekniğini açıklayarak 1980'de Nobel ödülü aldılar .
1984: Fransız Jean Dausset , insan polimorfizmi araştırma larının yapıldığı bir merkez kurdu . Merkezin amacı hasta ailelerden DNA örnekleri topla maktı .
1988: İnsan genomu çalış malarını planlamak için ulus lararası bir kuruluş olan İnsan Genom Organizasyonu ( Human Genome Organization-HUGO ) kuruldu .
1990: Ana amacı insan genomundaki bazların dizilişini bulmak ve genlerin yerini belirlemek olan İnsan Genom Projesi başladı .
1995: Craig Venter'ın yönettiği Genom Araştırmaları Enstitüsü ( The Institute for Genomic Research ) Haemophilus influenzae bakterinin genom dizilişini ortaya çıkardı . adlı
1998: Celera Genomics adlı bir genom dizilişi bulma şirketi kuran Craig Venter , insanın gen haritasını kamu projesinden daha önce bitireceğini açıkladı .
1999: Dizilişi tamamlanan ilk kromozom olan 22 . kromozomun dizilişi Aralık ayında yayımlandı .
2000: Nisan ayında Craig Venter genom haritasının taslağını tamamladıklarını açıkladı .
2000: İnsan Genom Projesi'nde çalışan Alman ve Japon bilim adamları , 21 . kromozomun baz dizilişini Mayıs ayında tamamladılar .
DNA
Deoksiribonükleik asit , DNA , hücrelerin bilgi deposudur . Bir hücreyi ya da organizmayı oluşturmak için gerekli tüm bilgileri içerir . Diğer pek çok iletişim sisteminde olduğu gibi bu bilgiler de kodlanmış olarak taşınır . DNA , çok ince ve çok uzun bir çift iplikçikten oluşur . Yapı taşları nükleotid denilen moleküllerdir . Nükleotidler üç bölümden oluşur: Bir fosfat grubu ( H 3 PO 4 ) , beş karbonlu bir şeker ve bir organik baz ( adenin , guanin , sitozin ya da timin ) . Nükleotidin şeker parçasındaki karbonlar , baz ve fosfat gruplarının bağlanması için gereklidir . Bu şekerin 1' numaralı karbonu baz molekülüyle , 5' ucundaki grubuysa fosfatla bağlanır . Böylece oluşan nükleotidler birbirleriyle özel bir şekilde birleşerek , polinükleotid zincirlerini oluştururlar . Bu birleşmede her zaman ilk nükleotidin şekerinin 3' grubuyla , buna eklenecek nükleotidin 5' ucunda bulunan fosfat grubu birleşir . Bu nedenle polinükleotid zincirleri belli bir yöne sahip olur ( 5' dan 3' a doğru ) . DNA molekülü , iki polinükleotid zincirinin birbirlerine sarılmasıyla oluşur . Şeker ve fosfattan oluşan iskelet bu ikili sarmalın dış bölümünü oluştururken , bazlar da sarmalın iç bölgesinde birbirleriyle karşılıklı olarak birleşirler . Bu baz çiftleri , sarmalda birbiri üzerine gelen paralel düzlemler oluştururlar . Sarmalı oluşturan polinükleotid zincirlerinin yönleri zıttır; birinin 5' ucu , diğerinin 3' ucuyla aynı yöndedir . Bu iki zincir , hidrofobik etkileşimlere ek olarak karşılıklı dizilmiş bazlar arasında oluşan hidrojen bağları sayesinde bir arada tutulur . Adenin ( A ) her zaman timinle ( T ) birleşir ve aralarında 2 hidrojen bağı kurulur; guaninse ( G ) sitozinle ( C ) birleşir ve aralarında 3 hidrojen bağı kurulur . Bir DNA molekülündeki guanin+ sitozin nükleotidlerin oranı ne kadar çok ise DNA'nın iki ipliğini birbirinden ayırmak da o kadar güçtür .
DNA'nın Görevleri:
v Hücre bölünmesi sırasında ( interfazda ) kendine eşleyerek ana hücrenin DNA'sı kadar DNA'nın oğul hücrelere değişmeden aktarılmasını sağlar . ( replikasyon )
v Kalıtsal bilgi taşır .
v Hücrelerde RNA , protein ve enzim sentezini gerçekleştirir .
v Mutasyon denilen kalıtsal değişikliklere olanak sağlar .
DNA Eşlemesi ( replikasyon )
Bir organizmanın aynı tip hücrelerinde DNA'nın hem kimyasal özelliği hem de toplam miktarı dölden döle sabit kalır . Bunun nedeni DNA'nın kendini eşlemesidir .
Ø Öncelikle eşleme sırasında kullanılacak adenin , timin , sitozin ve guanin nükleotidlerin ortamda hazır bulunması gerekir . Bunun için Deoksiriboz+Organik baz+Fosforik asitlerden çok sayıda nükleotid sentezlenir .
Ø Hücre mitoz bölünmeye hazırlanırken DNA bütün uzunluğu boyunca bütün kromozomlarda , zayıf hidrojen bağlarını kopmasıyla iki polinükleotid zinciri fermuar gibi açılmaya başlar . Bu şekilde ayrılan her iki koldaki bazların uçları açık kalır .
Ø Hücrenin hammadde deposunda bulunan nükleotidler açıkta kalan bazların karşısında , uygun olacak şekilde yerlerini alırlar .
Ø Böylece ayrılan dizilerin her biri , kaybettiği nükleotid eşlerinin yerine tamamen
aynı çeşitten eşler alıp yeni birer ikili dizi oluştururlar . İkinci dizi birincinin tamamlayıcısı olur .
Ø Sarmalın sonuna geldiğinde bilgisi değişmemiş iki DNA ortaya çıkar .
DNA Molekül Modelinin Denenmesi:
E . Coli bakterisi tek azot kaynağı olarak ağır izotopu ( N 15 ) içeren bir besiyerinde üretilirse bakteri DNA'sının bütün nükleotid bazları izotopla etkilenir . Böyle bir DNA , bakterilerden elde edilip santrifüj edildiğinde , ağır DNA'nın ( N 15 - DNA ) normal azot ( N 14 ) içeren hafif DNA'dan ( N 14 -DNA ) daha hızlı çöktüğü görülmüştür . Böylelikle DNA'ların birbirinden ayırt edilmesi sağlanmıştır .
Ağır ( N 15 ) DNA içeren bakteriler normal azot içeren bir besiyerine ( N 14 besiyeri ) aktarıldığında üremişler ve DNA'nın yapımında N 14 kullanarak çoğalmışlardır . Bakteri sayısının iki katına çıktığı bir zamanda ( 1 . oğul döl ) izole edilen DNA'nın normal N 14 -DNA'dan ağır fakat N 15 -DNA'dan hafif olduğu saptanmıştır . Buna göre birinci oğul döl bakterilerin DNA'larında bir ağır zincir ( N 15 ) ve bir de yeni yapılmış hafif N 14 zinciri bulunduğu kabul edilmiştir .
N 14 besiyerinde üreyen ikinci oğul döl bakterilerde ise bazı DNA moleküllerinin sadece N 14 ihtiva ettikleri tespit edilmiştir . Bu DNA molekülleri ancak birinci döl bakterilerinin N 14 -DNA zincirlerinin replikasyonu sonunda ortaya çıkabilirdi . İkinci döldeki bakterilerde bundan başka N 14 -N 15 -DNA ( melez ) molekülleri de görülmüştür . Bunların bir zinciri N 14 -DNA diğeri N 15 -DNA'dan oluşmuştur . Bu melez N 14 -N 15 DNA molekülleri birinci döl bakterilerindeki N 15 DNA zincirlerinin N 14 nükleotidlerle replikasyonu sonucu ortaya çıkmıştır . Daha sonraki döllerde N 14 moleküllerinin oranı gittikçe artmıştır .
DNA'larımızda Neden Hata Olur?
Bilim adamları , genlerimizdeki bilgileri açığa çıkardıkça , DNA'larımızda bir çok hatanın olduğunu da buldular . Bir insan hücresinde 46 kromozomun içine paketlenmiş 3 milyar baz çifti içeren yaklaşık 190 cm uzunluğunda DNA bulunur . İnsan hücreleri yaşam süresince sürekli bölünerek çoğalır . Bir hücre bölünmeden önce , içindeki DNA miktarı iki katına çıkar . Bölünme tamamlanınca da her hücrede eski miktarında DNA bulunur .
Her birimiz anne babalarımızdan yüzlerce kalıtsal mutasyonu miras alırız . Bizim anne babalarımız da kendi anne babalarında alırlar . Bundan da hücrelerimizde bulunan DNA yaşamımız boyunca yaklaşık 30 yeni başka mutasyon geçirir .
Bu mutasyonlar , DNA'nın eşlenmesi , hücre bölünmesi ya da çevrenin verdiği zararlar sonucunda oluşur . DNA parçacıkları kopabilir , kırılabilir ya da DNA dizisine yeni parça katılabilir . Mutasyonların çoğu , yalnızca bir geni yapmak için gereken bilgiyi içermeyen DNA kısımlarını etkiler , bu gibi durumlar sorun yaratmaz . Ancak , bir hücreyi belirli bir proteini yapmaya yönlendiren DNA iletisini değiştiren bir mutasyon oluştuğunda sorun ortaya çıkar . DNA'nın yapısında yer alan adenin , sitozin , guanin ve timin bazlarının farklı dizilişleriyle iletiler yerine ulaşır .
Canlı kalmak ve işlevleri sürdürmek için insan vücudunun her gün milyonlarca taze protein molekülüne gereksinimi vardır . 50000 çeşit olan bu proteinler uygun zamanda , uygun yerde ve uygun miktarda sağlanmalıdır . Yalnızca bir tek bazın bile hatalı olması yanlış aminoasitin oluşmasıyla sonuçlanır . Aminoasitlerde oluşan bir hata da aminoasitlerin yapısına katıldığı proteinin değişmesiyle sonuçlanır . Bir ya da iki bazın kaybolmasıysa her bir baz üçlüsünün yanlış okunmasıyla sonuçlanır . Bu okuma hataları , genellikle hücrelerin protein yapamamasına yol açar .
DNA'daki kalıtsal bilgiler proteinlere doğrudan aktarılamaz . DNA'daki bilgiler , RNA‘da kopyalanır . RNA , gerçekte DNA'daki bilgiyi proteine aktaran bir aracıdır . DNA hücre çekirdeğinin içinden hiç ayrılmaz; ancak kalıtsal bilgiyi RNA'ya aktarır . Bir proteinin yapımı için gereken tüm bilgiler DNA'da ayrı parçacıklar halinde vardır . Bu bilgiler hücre dışına çıkmadan önce birleştirilmelidir . İşte , bu birleştirme aşaması kalıtsal hastalıklar bakımından önem taşır , çünkü birçok kalıtsal hastalık birleştirme sırasındaki bozukluklara bağlı olarak ortaya çıkar .
Kimi kalıtsal hastalıklar daha yaygın , kimi daha ender olarak görülür . Bu durumu belirleyen etken , kromozomun büyüklüğüdür . Kromozomun büyük olması , herhangi bir yerinde hata olması olasılığını artırır .
Polimeraz Zincir Reaksiyonu , PCR
Moleküler klonlama , DNA parçalarının bakterilerde çoğaltılmasını sağlar . DNA moleküllerinin çoğaltılabileceği bir başka yol da , 1988'de Kary Mullis'in geliştirdiği polimeraz zincir reaksiyonu , PCR , yöntemidir . Çoğaltılmak istenilen DNA parçasının bir kısmının dizilimi bilindiğinde , PCR sayesinde bu DNA parçası tümüyle laboratuvar koşullarında çok fazla miktarda elde edilebilir . DNA moleküllerinin sayısı her çevrimde bir öncekinin iki katına çıkar . Tek bir DNA molekülü 30 çevrim sonunda yaklaşık bir milyar tane olur . Bu yöntem sayesinde başlangıç için çok az miktarda DNA yeterli olur . Çoğaltılmak istenen DNA ısıtılarak , iki zinciri birbirinden ayrılır . Daha sonra soğutularak 15-20 bazlık yapay DNA parçalarıyla ( primerler ) birleşmesi sağlanır . “ Taq polimeraz” denilen bir enzim yardımıyla , özel primerlerden başlayarak yeni DNA zincirleri sentezlenir . Sonuçta , bir çevrim sonunda ilkinin aynı iki DNA molekülü elde edilmiş olur .
Sanger Yöntemiyle DNA Nükleotid Diziliminin Belirlenmesi
Dideoksinükleotidler , deoksinükleotidlerdeki gibi 2'-OH grupları yanında ayrıca , 3'-OH gruplarını da kaybetmiş nükleotidlerdir . Bu nükleotidler , sentezlenmekte olan DNA' ya rahatça bağlanabilirler . Ancak 3'-OH grupları olmadığı için , DNA sentezi sırasında bir sonraki nükleotid bunlara bağlanamaz ve sentez sona erer . DNA'nın nükleotid dizilimi belirleneceği zaman , DNA sentezi radyoaktif olarak işaretlenmiş bir primer ile başlatılır . Dört farklı reaksiyon yürütülür . Bunların her birinde bir tip dideoksinükleotid ve diğer normal deoksinükleotidler kullanılır . Dideoksinükleotid sentezlenen DNA'ya eklendiği zaman DNA sentezi durur . Bu durumda her bir reaksiyon , radyoaktif primerlerle başlayıp dideoksinükleotidle biten bir seri DNA molekülü oluşturur . Bu dört reaksiyonun ürünleri otoradyografiyle incelenerek , DNA'nın nükleotid dizilimi belirlenir .
Rekombinant ( melez ) DNA parçalarının Hazırlanması
Rekombinant bir DNA molekülü oluşturmak için kullanılacak DNA parçaları , genellikle “ restriksiyon” enzimler kullanarak elde edilir . Bu enzimlerin çoğu kesim yaptıkları bölgede tek zincirden oluşan bir DNA parçası oluştururlar . İki farklı DNA molekülünün bu birbirini tamamlayan tek zincirleri , karşılıklı bazların eşlenmesi yoluyla birleşir . Bu birleşme , DNA iplerindeki kırıkları birleştiren DNA ligaz enzimiyle sağlamlaştırılır .
PROTEİN SENTEZİ
Protein sentezi için gerekli olan bütün elemanlar; ribozomlar , tRNA , mRNA , aktifleyici enzimler , GTP , ATP , Mg ++ ve aminoasitlerdir . Ribozomlar protein sentez yerleridir .
Hücre hangi protein molekülüne ihtiyaç duyuyorsa bu proteinin sentezlenmesi için önce iki iplikli DNA'nın iplikleri birbirinden ayrılır . Bu ipliklerden biri kalıp görevi yapar . Buna anlamlı dizi denir . Bu arada DNA üzerinden sentezlenen mRNA , DNA zincirinin anlamlı ipliğinin kop yasını alır ( Transkripsiyon ) . Hücre
Nin ribozomlarına bu şifreyi taşır ve ribozomun küçük alt birimine bağla nır . mRNA çok ribozoma tutu nur ve bunları birbirine bağlayarak birden poliribozomları meydana getirir .
Böylelikle mRNA molekülünün aynı anda bir çok ribozom üzerinde fonksiyon görmesi mümkün olur . mRNA üzerindeki özel baz dizilerinin protein zinciri sentezi için başlama ve durma işaretleri yaptığı bilinmektedir . Protein sentezinde mRNA üzerindeki başlama kodonu AUG'dir . AUG metinonin aminoasitini temsil eden şifredir . Ribozomlar bu kodonu tanır ve protein bu kodonla başlar . Bu arada sitoplazmadaki aminoasitler ATP enerjisinden yararlanarak aktifleyici enzimler tarafında aktive edilirler . Bu enzimlerin diğer bir görevi aminoasitleri taşıyıcı RNA'ya bağlayarak tRNA-aminoasit kompleksi meydana getirmektir . Bu aminoasit- tRNA kompleksi ribozom ve mRNA'dan oluşan komplekse bağlanır . Bu bağlanmada tRNA'ların antikodon ucunda bir aminoasit taşınmaktadır . tRNA'lar ribozomun büyük alt birimindeki bölgeye bağlanır . Ribozoma bağlanan tRNA'nın antikodonu ile mRNA'nın kodonları arasında baz çiftleri karşılıklı gelir . Geçici olarak birleşirler . Enzimlerin faaliyeti ile aminoasitler dehidrasyon sentezi sonucu birbirlerine peptit bağlarıyla bağlanırlar . Her iki aminoasitin birleşmesi sırasında aradan bir molekül su açığa çıkar . mRNA'nın ribozom üzerinde ya da ribozomun mRNA üzerinde belirli bir yönde kayması ile yeni antikodon ve kodonlar karşılıklı gelir . Bu arada ikinci bir tRNA da ribozoma ve mRNA'nın ikinci kodonuna bağlanır . Böylece polipeptit zinciri başlar . mRNA'nın her bir hareketi ile yeni bir kodon büyüyen polipeptit zincirinin diğer bir aminoasitini taşıyan yeni bir tRNA ile bağlanmak üzere pozisyona girer . Böylece protein sentezlenmeye ve molekül oluşmaya başlar . Görevi biten tRNA'lar ribozomdan ayrılır . Protein sentezi mRNA üzerinde dur kodonları gelinceye kadar devam eder . AUG , UGA ve UAA kodonları protein sentezini durduran sinyaller olarak bilinir . ( Dur kodonlarından herhangi biri sentezin durması için yeterlidir . ) Durdurucu kodonlardan sonra sentezlenmiş olan protein ribozomdan ayrılır . Bu arada mRNA da serbest kalır . Ribozomun büyük ve küçük alt birimlerinden ayrılır .
Bir hücre bölüneceği zaman DNA kendini eşler ve hücredeki miktarı iki katına çıkar ( replikasyon ) . DNA'da depo edilmiş olan bilgi genetik
şifreler halinde mRNA'ya aktarılır . Bu olaya transkripsiyon denir . Protein sentezi sırasında mRNA'nın ribozomlara getirdiği şifreye uygun
protein sentezi yapılır . Buna da translasyon adı verilir . Bilgi akımı DNA'dan mRNA'ya ve protein sentezine doğrudur . Bu olayların tümüne
santral doğma denir . DNA'nın kendini eşlemesi sırasında oluşacak olan mutasyonlar kalıtsaldır ve hücrelere aktarılır .
Klonlama
Yetişkin bir canlıdan alınan herhangi bir bedensel ( somatik ) hücrenin kullanılmasıyla canlının “genetik ikizi”nin yaratılmasına klonlama denir . Dolly'nin yaratılmasında kullanılan klonlama yöntemi , bedensel hücre çekirdek transferi olarak adlandırılıyor . Bu yöntemde araştırmacılar , bir hücrenin çekirdeğini alarak hücrenin genetik materyalini içeren DNA çekirdekte bulunur- sonra bunu kendi hücre çekirdeği , yani DNA'sı çıkarılmış bir yumurta hücresine aktarıyorlar . Ortaya çıkan embriyonun her bir hücresinde , çekirdeği veren hücrenin DNA'sı bulunuyor . Daha sonra da embriyo , bir dişinin rahmine yerleştiriliyor .
Yapılan bir araştırmada , Dolly'nin mitokondrisindeki ( hücrenin enerji santrali ) genlerin , deneyde yer alan başka bir koyuna ait olduğu ortaya çıktı . Bu sonuçlar bilim adamlarını çok şaşırttı: Dolly ve genetik ikizi birbirlerine tam olarak ne kadar benziyor? Çekirdek transferi yönteminde bir verici hücre çekirdek DNA'sı çıkarılmış bir yumurta hücresiyle birleştiriliyor . Bu birleşme sonucu gelişen hayvanın kromozomları da yalnızca verici hücreden geliyor . Ortaya çıkan yavru , vericinin genetik ikizi oluyor . Fakat yine de , yavrunun tam bir klon olup olmadığı kesin değil . . . Hücredeki genetik materyalin büyük çoğunlu çekirdekte bulunuyor . Ancak , ayrı bir yapı olan mitokondride de birkaç gen bulunuyor . Dolly'nin verici hücresi , yetişkin bir koyundan alınmış bir meme hücresi . Dolly'nin mitokondrisi meme hücresinden mi yoksa , yumurta hücresinden mi geliyor? Bu var sayımı sınamak için Schon , Dolly'nin yaratıcısı Wilmut ve başka bilim adamları biraraya gelerek Dooly'nin ve fetüs hücrelerinden klonlanmış dokuz koyunun mitokondrilerini incelediler . Koyunların kas , kan , süt ya da plasentalarında verici hücrelerin mitokondrilerine rastlanmadı . Bu , mitokondrinin %99 , 5'inin yumurta hücresinden geldiği anlamına geliyor . Schon , bu sonuçlara bakarak , klonlanmış hayvanlardaki tek mitokondri kaynağının yumurta hücresi olduğu sonucuna varmış . Yani , Dolly'nin mitokondrisindeki 37 gen , çekirdek DNA'sının alındığı verici hücreden değil , onun aktarılmış olduğu yumurta hücresinden geliyor . Mitokondri , bedendeki tüm hücrelerde önemli bir role sahip olduğu için bu durum , iki hayvan arasında önemli fiziksel farklılıklara yol açabilir . Schon'a göre bu fiziksel farklılık insanlarda , sözgelimi yetenekli bir atletle , spora hiç yatkınlığı olmayan biri arasındaki fiziksel farklılıklar kadar bile olabilir .
Sitemizde yer alan tüm içerikler internet ortamından toplanmış ve derlenmiştir. Yer alan bilginin doğruluğu garanti edilmemektedir. Yanlış bilgi için tarafımıza sorumluluk yüklenemez. Yanlış bilginin doğuracağı etkenlerden sitemiz ve yöneticileri sorumlu tutulamaz.