(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Griffith’in transformasyon deneyi Ø Kapsüllü veya kapsülsüz olma durumu, virülant ve avirülant su ş lar arasında temel bir fark daha yaratır. Ø Ş ekilde görüldü ğ ü gibi, agarlı kültür kabında üretildi ğ inde kapsüllü bakteri parlak-düz koloniler, kapsülsüz bakteri su ş ları ise pürüzlü koloniler olu ş turur. Ø Bu durum sayesinde, standart mikrobiyolojik kültür teknikleri ile virülant ve avirülant su ş lar kolayca tanımlanabilir. 23
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Serotipler Ø Diplococcus‘un her bir su ş u, serotipler olarak adlandırılan düzinelerce de ğ i ş ik tipten biri olabilir. Ø Serotipin özelli ğ i, kalın ve yapı ş kan kapsülün polisakkarit içeri ğ inden kaynaklanır. Ø Serotipler immünolojik tekniklerle tanımlanır ve ço ğ unlukla Romen rakamları ile gösterilir. 24
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Serotipler Ø Tip I ve II, Amerika'da zatürreye neden olan en yaygın tiplerdir. Ø Griffith, genetik materyalle ilgili yeni kavramlara yol açan deneylerinde tip II ve III'ü kullanmı ş tır. Ø Griffith'in iki su ş unun özellikleri a ş a ğ ıda verilmi ş tir. 25
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Griffith deneyinin ayrıntıları Ø Griffith, yalnız canlı virülant hücrelerin sıçanda zatürre olu ş turabilece ğ ini yapılan di ğ er çalı ş malardan biliyordu. Ø Isıyla etkisiz hale getirilen virülant bakteriler sıçana enjekte edildi ğ inde zatürre olu ş turmuyordu. Ø Griffith, bu kritik deneyinde canlı IIR (avirülant) hücrelerle, ısı ile etkisiz hale getirilen IIIS (virülant) hücreleri karı ş tırarak sıçana enjekte etti. 26
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Griffith deneyinin ayrıntıları Ø İ ki hücre tipi, tek ba ş ına verildi ğ inde sıçanı öldürmedi ğ ine göre, Griffith her iki hücrenin birlikte verilmesinin (çiftli enjeksiyonun) sıçanı öldürmesini beklemiyordu. Ø Ancak, be ş gün sonra, çift enjeksiyon yapılan bütün sıçanlar öldü. 27
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Griffith deneyinin ayrıntıları Ø Ölü sıçanların kan analizleri, fazla miktarda canlı IIIS tipi (virülant) bakterilerin bulundu ğ unu göstermi ş tir. Ø Ölen sıçanların kanında bulunan IIIS bakteriler, polisakkarit kapsül açısından, ısı ile öldürülmü ş hücrelerden elde edilen IIIS su ş una benziyordu. Ø Canlı avirülant IIR bakterilerin enjekte edildi ğ i kontrol sıçanlar sa ğ lıklıydı ve zatürre olmamı ş tı. 28
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Griffith’in bulguları Ø Griffith, ısı ile öldürülmü ş IIIS bakterilerinin bir biçimde, canlı avirülant IIR hücrelerinin virülant IlIS'lere dönü ş ümünden sorumlu oldu ğ u sonucuna ula ş tı. 29
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Griffith’in transformasyon prensibi Ø Griffith bu olayı transformasyon olarak adlandırdı. Ø Her ne kadar kapsül tek ba ş ına zatürreye neden olmuyorsa da; Ø Transformasyonu gerçekle ş tiren ana maddenin polisakkarit kapsülün bir kısmı ya da kapsül sentezinde rol alan bir bile ş ik olabilece ğ ini önerdi (transformasyon prensibi). 30
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Hangi molekül ? ¤ Hangi molekülün transformasyonda görev aldı ğ ı ş üphesiz kritik bir soruydu ? 31
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Peki bu sonuca nasıl varıldı !!! Ø Avery, MacLeod ve McCarty adlı ara ş tırmacılar, transformasyon yapan maddeyi saf olarak elde ettiklerini ve transformasyondan sorumlu molekülün ş üphesiz bir biçimde DNA oldu ğ unu bildirdiler. Ø Peki bu sonuca nasıl vardılar ? 32
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) İ zolasyon (ayrı ş tırma) deneyi Ø Avery, MacLeod ve McCarty , IIIS tipi virülant hücrelerin büyük ölçekteki (50-75 litre) sıvı kültürlerini ba ş lattılar. Ø Hücreler santrifüj edildi, toplandı ve ısıyla öldürüldü. 33
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) İ zolasyon (ayrı ş tırma) deneyi Ø Homojenizasyondan ve deoksi-kolat deterjanı (DOC) ile birkaç özütleme i ş leminden sonra, transformasyon potansiyeline sahip oldu ğ u dü ş ünülen çözünür süzüntüyü elde ettiler. Ø Birkaç kloroform özütlemesi ile protein bu aktif özütten uzakla ş tırıldı. 34
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) İ zolasyon (ayrı ş tırma) deneyi Ø Polisakkaritler enzimatik olarak parçalanıp uzakla ş tırıldı. Ø Son olarak, etanol çöktürmesiyle, tip IIR avirülant hücreleri transforme edebilecek ipliksi bir çökelek elde ettiler. 35
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) İ zolasyon deneyi (sodyum deoksiribonükleat) Ø Transformasyon kayna ğ ının DNA oldu ğ u açıkça kesinlik kazandı. Ø İ pliksi çökelekte önce, "sodyum deoksiribonükleat" oranını yansıtan azot/fosfor oranına bakıldı. Ø Bu kimyasal isim daha sonra DNA'yı tanımlamak için kullanılmı ş tır. 36
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Enzim muamelesi (RNase) Ø Sonucun güvenilir olması açısından ürün; tripsin, kimotripsin ve ardından ribonükleaz (RNase) ile muamele edildi. Ø Böylelikle muhtemel protein ve RNA kalıntıları ortamdan uzakla ş tırılmı ş oldu. Ø Ancak, transformasyon aktivitesi hala vardı. 37
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Enzim muamelesi (DNase) Ø Deoksiribonükleaz‘ın (DNase) kullanılması ile ürünün transformasyon aktivitesini kaybetti ğ i gösterildi. Ø Artık, aktif ve transformasyondan sorumlu olan maddenin DNA oldu ğ una karar verildi. 38
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Deneysel dayanak ? ¤ Transformasyon maddesinin RNA ya da protein de ğ il de DNA oldu ğ u sonucuna varılmasının deneysel dayana ğ ı nedir ? 39
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Hershey-Chase deneyi ¤ DNA‘nın genetik materyal oldu ğ unu destekleyen ikinci önemli bulgudur. ¤ Bu bulgu, Escherichia coli bakterisinin, konakçısı olan T2 bakteriyofaj ile enfeksiyonu çalı ş malarından elde edilmi ş tir 40
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Litik döngü Ø Faj, bakteri hücresinin yüzeyine yapı ş ır ve fajın bazı bile ş enleri bakteri hücresine girer. Ø Bu enfeksiyon basama ğ ından sonra, viral bilgi konakçının hücresel i ş leyi ş ini "komuta eder'' ve faj üremeye ba ş lar. 41
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Litik döngü Ø Kısa sürede birçok yeni faj ortaya çıkar ve bakteri hücresi parçalanarak (lizis) yeni olu ş an virüsier ortama salınır. Ø Bu i ş leme litik döngü denir. 42
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Deneysel veriler Ø 1952'de Aifred Hershey ve Martha Chase, faj üremesini aydınlatmak için bir deney gerçekle ş tirmi ş lerdir. Ø Deneyde, faj proteini ve nükleik asidinin üreme i ş leminde birbirlerinden ba ğ ımsız i ş levleri oldu ğ unu açıkça ortaya koymu ş tur. Ø Hershey ve Chase ş u verilere sahipti: 43
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Deneysel veriler Ø T2 fajları yakla ş ık %50 protein ve %50 DNA içermektedir. Ø Enfeksiyon, fajın kuyruk liflerinin bakteri hücresine yapı ş ması ile ba ş lamaktadır. Ø Yeni virüsler, bakteri hücresinin içinde görülmektedir. 44
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) 32 P ve 33 S Ø Hershey ve Chase, enfeksiyon sırasında fajın moleküler bile ş enlerini izlemek için radyoaktif izotop olarak 32 P ve 33 S'i kullanmı ş lardır. Ø Yeni olu ş an fajlarda 32 P bulunmu ş , 35 S ise bulunamamı ş tır. 45
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Sonuçları yorumlayalım Ø Fajın protein kılıfı konakçı hücrenin dı ş ında kalmakta ve yeni fajların olu ş umunu yönlendirememekte dir. Ø Bunun aksine, faj DNA'sı konakçı hücreye girer ve fajın üremesini yönlendirir. 46
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Sonuçları yorumlayalım Ø Hershey ve Chase bu ş ekilde, T2 fajında genetik materyalin protein de ğ il, DNA oldu ğ unu göstermi ş lerdir. 47
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Protoplastlar (sferoplastlar) Ø Enzim ile muamele edilen hücreler, deyim yerindeyse, çıplak kalıyordu ve dı ş ta sınırlayıcı olarak sadece hücre zarı bulunuyordu. Ø Bu yapılara protoplastlar (ya da sferoplastlar) adı verilmektedir. 48
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Protoplastlar (sferoplastlar) Ø Hücre duvarı yokken, virüsün enfeksiyonu ba ş latması için yapısal bütünlü ğ e gereksinim duyulmamaktadır. Ø Virüsün dı ş protein kılıfı, sa ğ lam hücre duvarından DNA‘nın hücreye giri ş i için gereklidir. Ø Fakat sferoplastlar kullanıldı ğ ında enfeksiyon için bu kılıf önemsizdir. 49
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Transfenksiyon deneyi Ø George Guthrie ve Robert Sinsheimer, 1960'da yaptı ğ ı deneylerde ØX174 bakteriyofajından DNA safla ş tırdılar. Ø Küçük bir faj olan ØX174'ün, 5386 nükleotit içeren tek iplikli halkasal DNA'sı vardır. Ø Safla ş tırılan faj DNA'sı E. coli protoplastlarına ilave edildi ğ inde, tam bir yapısal bütünlü ğ e sahip olan ØX174 bakteriyofajları elde edilmi ş tir. 50
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Transfenksiyon deneyi Ø Bu deneyle, olgun virüs üretimi için ØX174 DNA'sının tek ba ş ına bütün gerekli bilgiyi ta ş ıdı ğ ı kesin olarak gösterilmi ş tir. Ø Sadece viral nükleik asit kullanılarak ba ş latılan bu enfeksiyon i ş lemine transfeksiyon denir. Ø Bu verilerle DNA‘nın genetik materyal oldu ğ u sonucu böylece daha da güçlenmi ş tir. 51
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Ökaryotlarda DNA Ø Yapılan çalı ş malarda DNA’nın ökaryotlarda genetik materyal oldu ğ u kavramı, do ğ rudan ve dolaylı kanıtlarla desteklemektedir. Ø Dolaylı kanıt: DNA’nın da ğ ılımı Ø Dolaylı kanıt: Mutasyon olu ş turma (mutagenez) Ø Do ğ rudan kanıt: Rekombinant DNA çalı ş maları 52
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) DNA’nın da ğ ılımı Ø Genetik materyal, i ş lev gördü ğ ü yerde, yani çekirdekte, kromozomun bir parçası olarak bulunmalıdır. Ø Bu kritere hem DNA hem de protein uymaktadır. Ø Ancak, protein sitoplazmada da yüksek oranda bulunurken, DNA bulunmamaktadır. 53
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) DNA’nın da ğ ılımı Ø DNA, sadece genetik i ş lev gösteren yerlerde bulunur. Ø Proteinlere ise hücrede her yerde rastlanır. Ø Bu gözlemlere göre, genetik materyal proteinden ziyade DNA’dır. 54
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) DNA’nın da ğ ılımı Ø DNA miktarı ile kromozom takımının sayısı arasında yakın bir ba ğ lantı vardır. Ø Proteinler için, e ş ey hücrelerinde ve diploid hücrelerde böyle bir tutarlı ba ğ lantı gözlenmez. Ø Böylece, bu bulgular, ökaryotlarda proteinlerin de ğ il DNA‘nın genetik materyal oldu ğ unu daha da ayrıntılı olarak kanıtlamaktadır. 55
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Mutasyon olu ş turma (Mutagenez) Ø Mor ötesi ı ş ık (UV), genetik materyalde mutasyonları uyaran çe ş itli etkenlerden biridir. Ø Her bir dalga boyunun etkinli ğ i, meydana gelen mutasyon sayısı ile ölçülür. Ø Mutasyon sıklı ğ ına kar ş ı dalga boyu grafi ğ e aktarıldı ğ ında, UV ı ş ı ğ ının mutajenik ajan olarak aksiyon spektrumu elde edilir. 56
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Mutasyon olu ş turma (Mutagenez) ¤ Bu aksiyon spektrumu, genetik materyal oldu ğ undan ş üphe edilen molekülün absorpsiyon (emilim) spektrumu ile kar ş ıla ş tırılır. 57
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Mutasyon olu ş turma (Mutagenez) Ø UV ı ş ı ğ ının en mutajenik oldu ğ u dalga boyu ( λ ) 260nm’dir (nanometre). Ø Hem DNA hem de RNA, UV ı ş ı ğ ı bu dalga boyunda emer. 58
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Mutasyon olu ş turma (Mutagenez) Ø Proteinin ise en kuvvetli absorbsiyonu 280 nm’de gösterir. Ø DNA için bu dalga boyunda önemli bir mutajenik etki görülmez. Ø Bu dolaylı kanıt da, genetik materyalin nükleik asit oldu ğ unu destekler. 59
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Rekombinant DNA çalı ş maları Ø En güçlü kanıt, moleküler analizlerin uygulandı ğ ı rekombinant DNA teknolojisinden elde edilmi ş tir. Ø Bu yöntemde ökaryotik organizmaların özel gen bölgelerine ait DNA segmentleri ayrı ş tırılarak, bakteri DNA'sı ile birle ş tirilmi ş tir. 60
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Rekombinant DNA çalı ş maları Ø Böyle bir kompleks bakteri hücresine yerle ş tirilip, genetik ifadesi izlenebilir. Ø Bu tür bir ökaryotik DNA'nın ürünü olan ökaryotik proteinin bakteri hücresindeki varlı ğ ı, bu DNA'nın bakteri hücresinde sadece var olmadı ğ ını, ayrıca i ş levsel oldu ğ unu da gösterir. 61
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) RNA bazı virüslerde genetik materyal olarak görev yapmaktadır Ø Bazı virüslerde DNA yerine RNA bulunur. Ø 1956'da, tütün mozaik virüsünden (TMV) safla ş tırılan RNA, tütün yapraklarına bula ş tırıldı ğ ında, virüsün neden oldu ğ u karakteristik lezyonlar olu ş mu ş tur. Ø Birazdan anlatılacak olan deney ile, bu virüsün genetik materyalinin RNA oldu ğ u sonucuna varılmı ş tır. 62
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Conrat-Singer deneyi ¤ Heinz Fraenkel-Conrat ve B.Singer, TMV ve Holmes ribgrass (HR) viral su ş larından RNA ve kılıf proteinlerini izole etmi ş lerdir. 63
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Conrat-Singer deneyi Ø Daha sonra, bir su ş un RNA'sı ile di ğ er su ş un protein kılıfını karı ş tırarak "melez" (hibrit) virüsler elde etmi ş lerdir. 64
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Conrat-Singer deneyi ¤ Bu melez virüsler tütün yapraklarına bula ş tı ğ ında, lezyonlar, yeniden yapılanmı ş olan virüsün RNA'sına göre olu ş mu ş tur. 65
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Conrat-Singer deneyi ¤ Böylece, bu virüslerde RNA‘nın genetik materyal oldu ğ u sonucu ortaya çıkmı ş tır. 66
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Norman R. Pace ve Sol Spiegelman Ø 1965 ve 1966'da, bu ara ş tırmacılar, Q β fajından RNA‘nın ayrı ş tırılıp, in vitro replike edilebilece ğ ini göstermi ş lerdir. Ø Replikasyon, RNA replikaz denilen bir enzime ba ğ lıdır. 67
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Norman R. Pace ve Sol Spiegelman ¤ RNA, virüsün replikasyonu için gerekli olan bütün bile ş enlerin sentezini yönlendirerir. ¤ Dolayısıyla RNA, bu fajlarda genetik materyal olarak fazlasıyla yeterlidir. 68
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Retrovirüsler Ø RNA ta ş ıyan bir grup virüs tipidir. Ø Bunlarda replikasyon ola ğ an dı ş ıdır. 69
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Retrovirüsler Ø Konak hücreyi enfekte ettikten sonra DNA sentezine kalıp görevi görmesi için kendi RNA’larını kullanırlar. Ø RNA’dan DNA sentezini sa ğ layan bu süreçte görev alan enzim revers transkriptaz’dır. Ø Olu ş an bu cDNA, konak genomuna katılabilir ve konak genleri ifade edildi ğ inde cDNA da ifade edilir. Ø AIDS hastalı ğ ına neden olan virüsler RNA virüsleridir. 70
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Nükleik asit kimyası Ø DNA’nın yapısını kavramak için nükleik asit kimyasını bilmek gerekir. 71
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Nükleotidler Ø DNA nükleik asittir ve nükleotidler, bütün nükleik asit moleküllerinin yapı ta ş larıdır. Ø Bazen mono-nükleotid olarak adlandırılan bu yapısal birimler, üç bile ş eni içerir: Ø Azotlu baz, Ø Pentoz ş ekeri Ø Fosfat grubu 72
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Nükleotidler Ø Azotlu bazlar iki çe ş ittir: Ø Pürinler Ø Pirimidinler Ø Pürinler: adenin ve guanin Ø Pirimidinler: sitozin timin ve urasil 73
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Riboz / Deoksiriboz Ø Nükleik aside adını veren, ta ş ıdı ğ ı pentoz ş ekerdir. Ø Ribonükleik asitlerde (RNA) riboz, deoksiribonükleik asitlerde (DNA) deoksiriboz bulunur. 74
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Riboz / Deoksiriboz Ø Her karbon atomu üslü numaralarla gösterilir (C-l', C-2' gibi) Ø Riboz ile kar ş ıla ş tırıldı ğ ında, deoksiribozda C-2' pozisyonunda hidroksil grubu yerine hidrojen atomu bulunur. Ø Bu ş ekilde C-2' pozisyonundaki hidroksil grubunun varlı ğ ı, RNA'yı DNA'dan ayırır. 75
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Nükleozid / Nükleotid Ø Bir molekül e ğ er pürin ya da pirimidin bazı ve riboz ya da deoksiriboz ş ekeri içeriyorsa, bu kimyasal birime nükleozit denir. Ø Nükleozite fosfat grubu takılırsa, nükleotit olarak adlandırılan molekül olu ş ur. 76
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Di-fosfatlar ve tri-fosfatlar Nükleotidler, nükleozid monofosfat (NMP) olarak da Ø tanımlanırlar. Bir ya da iki fosfat ilavesi ile, sırasıyla, nükleozid difosfatlar Ø (NDP) ve nükleozid trifosfatlar (NTP) olu ş ur. 77
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) ATP / GTP Ø Terminal fosfat grubunun çıkarılması ya da ilavesiyle büyük miktarda enerji olu ş umu söz konusu oldu ğ u için adenozin trifosfat (ATP) ve guanozin trifosfat (GTP) hücre biyoenerjiti ğ inde çok önemlidir. Ø ATP ve GTP genetik i ş lemler de dahil birçok hücre faaliyetinde kullanılır. 78
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Polinükleotidler Ø İ ki mononükleotid arasında kurulan ba ğ yapısında, iki ş ekere ba ğ lı fosfat grubu yer alır. Ø Olu ş an ba ğ , fosfodiester ba ğ ıdır. Ø İ ki nükleotid birle ş ti ğ inde bir dinükleotid; üç nükleotid birle ş ti ğ inde bir trinükleotid olu ş turur. Ø Yakla ş ık 20 nükleotid içeren kısa zincirlere oligonükleotid denir. Ø Daha uzunları polinükleotid olarak adlandırılır. 79
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Levene’nin yanlı ş lı ğ ı Ø Yapılan ara ş tırmalar sonucunda, Levene'nin tetranükleotid hipotezinin yanlı ş oldu ğ u ortaya konmu ş tur. Ø DNA'da dört bazın mutlaka e ş molar miktarlarda bulunması gerekmedi ğ i gösterilmi ş tir. 80
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Levene’nin yanlı ş lı ğ ı Ø DNA‘nın molekül a ğ ırlı ğ ının I0 6 -I0 9 dalton arasında oldu ğ u bulunmu ş tur. Ø Bu de ğ er, tetranükleotid olamayacak kadar büyüktür. Ø Bugün gerçek olan, DNA‘nın çok uzun bir polinükleotid zincirine sahip oldu ğ udur. 81
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) DNA’nın ola ğ anüstü çe ş itlili ğ i Ø Uzun polinükleotid zincir yapısı, DNA‘nın bir genetik bilgiyi depolayabilme kapasitesini açıklamaktadır. Ø Bu uzun zincirdeki her bir nükleotid pozisyonu, dört nükleotidden herhangi biri tarafından i ş gal edilirse, ola ğ anüstü çe ş itlilik ortaya çıkar. Ø Örne ğ in, sadece 1000 nükleotid içeren bir polinükleotid için, her birinin dizilimi di ğ erinden farklı olan 4 1000 de ğ i ş ik yapı olu ş turulabilir. 82
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) DNA’nın i ş levini kavramanın anahtarı Ø Polinükleotit zincirleri, genetik materyal olarak rol oynayan DNA'yı olu ş turmak üzere nasıl düzenlenmi ş lerdir ? 83
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Watson ve Crick'in önerileri Ø Watson ve Crick'in, DNA’nın yapısı ile ilgili önermede bulunurken ba ş lıca iki kaynaktan gelen bilgileri kullanmı ş lardır: Ø Hidroliz edilmi ş DNA örne ğ inin baz kompozisyon analizi Ø DNA'nın X-ı ş ını kırınımı çalı ş maları 84
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Erwin Chargaff’ın çalı ş maları Ø Herhangi bir türde, DNA'daki adenin bazlarının miktarı, timin bazlarının miktarı ile orantılıdır. Ø Guanin bazlarının miktarı ise sitozin bazlarının miktarı ile orantılıdır. Ø Ayrıntılı bilgi için bir sonraki slaytta yer alan tabloya bakınız. 85
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) 86
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Erwin Chargaff’ın çalı ş maları Ø Tablodaki oranlara göre, pürinlerin (A+G) toplamı pirimidinlerin (C+T) toplamına e ş ittir. Ø C + G yüzdesinin, A + T yüzdesine e ş it olması gerekmez. Ø İ ki de ğ er arasındaki oran türlere göre büyük de ğ i ş iklikler gösterir. 87
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Chargaff’ın ula ş tı ğ ı sonuçlar Ø Veriler "bilmece" için ilk ipuçlarını sa ğ lamı ş tır. Ø Ayrıca, dört bazın e ş it miktarda bulundu ğ unu savunan tetranükleotid hipotezi de çürütülmü ş tür. 88
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) X- ı ş ını kırınımı analizi Ø DNA zincirleri X-ı ş ını bombardımanına tutuldu ğ unda, molekülün atomik yapısına göre ı ş ınlar saçılır. Ø Saçılım profili (difraksiyon), foto ğ raf filmi üzerinde lekeler halinde belirir. Ø Böylelikle moleküldeki düzenli yapılar ve genel görünüm dikkatle incelenir. Ø Bu olay X-ı ş ınımı kırınımı olarak bilinir. 89
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) X- ı ş ını kırınımı analizi Ø Wiliam Astbury, DNA'da 3.4 angstrom (À) aralıklarla tekrarlayan düzenli bir yapı saptamı ş tır. Ø Rosalind Franklin DNA‘nın bir çe ş it sarmal yapıda oldu ğ unu ileri sürmü ş tür. Ø Ancak, ara ş tırıcı kesin bir model önerememi ş tir. Ø Pauling, DNA‘nın üçlü sarmal yapıda oldu ğ u ş eklinde yanlı ş bir öneri getirmi ş tir. 90
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Watson-Crick modeli Ø İ ki uzun polinükleotit zinciri, bir merkez eksen etrafında kıvrılarak, sa ğ -el ikili sarmal yapısını olu ş turur. Ø İ ki zincir birbirine anti- paraleldir. Ø Yani, zincirlerin C-5' à C-3' yönelimi birbirine göre terstir. 91
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Watson-Crick modeli Ø Her iki zincirin bazları düzlemsel yapıdadır ve düzlemleri eksene diktir. Ø Bazlar, aralarında 3.4 Â (0.34 nm) mesafe olacak ş ekilde birbiri ardına "istiflenir" ve sarmalın içinde yer alır. Ø Kar ş ı zincirlerdeki azotlu bazlarla, hidrojen ba ğ ları ile ba ğ lanarak e ş le ş irler. Ø DNA'da sadece, A = T ve G = C e ş le ş mesi mümkündür. 92
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Watson-Crick modeli Ø Sarmalın her bir tam bir dönü ş ü 34 Â (3.4 nm)'dir. Ø Her bir zincirde bir dönü ş te 10 baz yer alır. Ø Ana eksen üzerinde daha geni ş olan büyük (majör) oluklar ve daha dar olan küçük (minör) oluklar yer alır. Ø Sarmalın çapı 20 Â (2 nm)'dur. 93
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Baz e ş le ş mesi Ø Baz-e ş le ş mesi, modelin genetik açıdan en önemli özelli ğ idir. Ø İ ki zincirin anti-paralel do ğ ası ikili sarmal modelinin kilit noktasıdır. Ø Zincirin biri 5' ucundan 3' yönüne uzanırken di ğ eri 3' ucundan 5' yönüne uzanır. 94
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Baz e ş le ş mesi Ø Sa ğ -el sarmalının do ğ asını anlamanın en iyi yolu, ayna görüntüsü olan sol-el sarmalı ile kar ş ıla ş tırmaktır. Ø Sa ğ el sarmalının uzaydaki konformasyonu, Watson ve Crick'in elindeki verilere en iyi uyan yapıdır. 95
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Spiral merdiven basama ğ ı Ø Bu yapıda yer alan her pürinin (A ya da G) kar ş ısına bir pirimidin (T ya da C) gelirse, Ø Sarmalın çapı, X-ı ş ını kırınımı çalı ş maları sonucu öne sürüldü ğ ü gibi 20 Â (2nm) olmaktadır. 96
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Tamamlayıcılık Ø Özgül A = T ve G = C baz e ş le ş mesi, tamamlayıcılık (complementarity) kavramının temelidir. Ø Bu terim, bazlar arasında hidrojen ba ğ ları ile sa ğ lanan kimyasal ili ş kiyi tanımlar. 97
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Neden hesaba katılmadı? Ø Neden ba ş ka baz e ş le ş meleri olası de ğ ildir ? Ø Watson ve Crick, A = G ve C = T baz e ş le ş mesini hesaba katmamı ş lardır. 98
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Çünkü !!! Ø Watson ve Crick’in öne sürdü ğ ü e ş le ş meler, pürin-pürin ve pirimidin-pirimidin arasındaki e ş le ş melerdir. Ø Bu e ş le ş mede pürin ve pirimidin halkalarının büyüklü ğ üne ba ğ lı olarak sarmalın çapı bazı kısımlarda 20 Â'dan büyük ve bazı kısımlarda 20 Â'dan küçük olacaktır. 99
(Kaynak: Genetik Kavramlar, Prof. Dr. Bekta ş TEPE Klug, Cummings & Reece) Çünkü !!! Ø Ayrıca bu ş ekildeki baz e ş lemesi ile olu ş an üç boyutlu konfigürasyonda, yeterli sayıda hidrojen ba ğ ı olu ş turacak uygun bir sıralanma gerçekle ş mez. Ø A = G ve C = T baz e ş le ş meleri ise, her ne kadar pürin- pirimidin e ş le ş mesi olsa da, aynı nedenden dolayı kabul edilmemi ş tir. 100
Recommend
More recommend
