Slayt 1

MENDEL GENETİĞİ
Prof.Dr.İlhan Sezgin
TIBBİ GENETİK
MENDEL GENETİĞİ
ve
BİR GENİN ALLELLERİ
ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER
Mendel, Avusturya’nın Brünn şehrinde doğdu, 1847 yılında bir
manastıra girerek papaz oldu. Gönderildiği Viyana
Üniversitesinde, matematik, fizik ve doğal bilimler üzerine
öğrenim gördükten sonra kiliseye bağlı bir okulda
öğretmenlik yaptı..
Genetiğin temelini oluşturan kavramların en önemlileri
Mendel (1822-1884)’in bezelye bitkileriyle uzun yıllar boyunca
yaptığı melezleme çalışmalarından elde ettiği bulgulara
dayanan yorumlardır.
“Bitki Melezleri ile Çalışmalar” (1866):
Kalıtsal maddenin bireyin vücut hücrelerinin karışımı
olmadığı, tersine çok sayıda ve belli koşullarda
yapıları değişmeyen birimlerden ibaret olduğu, bu
birimlerin dölden döle bağımsız olarak geçtikleri ve
yeni gruplanmalar yapabildikleri ileri sürülmüştür.
Slide4
of 17
Genetics
home page
De Vries, Correns ve Tschermark, ayrı ayrı yaptıkları
çalışmalardaki bulgularıyla Mendel’in görüşlerinin tam
olarak doğrulamışlardır.
Bu araştırıcılar elde ettikleri sonuçları 1900 yılında
“Mendel Yasaları” başlığı altında yayınlamışlardır. Bu
nedenle 1900 yılı genetiğin gerçek doğum yılı olarak kabul
edilir.
 Bir karakterin döllere geçiş özellikleri
- Mendel’in ilk çaprazlama çalışmaları
-Homozigot ve heterozigot tanımları
-Baskın (dominant) ve Çekinik (resesif) gen
 Mendel’in I. ve II. Yasası
-Mendel kurallarının hücre bölünmeleri ile
açıklanması
 Genler Arasındaki Etkileşimler
-Genotip ve Fenotip
-Bir Genin Allelleri Arasındaki Etkileşimler
 Tam Dominantlık
 Tam Olmayan Dominantlık (Ekivalentlik)
 Kodominantlık
 Öldürücülük
-Katallellik
BİR KARAKTERİN DÖLLERE GEÇİŞ
ÖZELLİKLERİ
P:
SS ♀ x ♂ ss
G:
S
Ss (sarı)
F1:
Ss ♀ x ♂ Ss
P:
G:
F2:
s
S
s
SS
S
s
Ss
Ss
¾ sarı
3:1 oranı
ss
¼ yeşil
F2 dölünde meydana gelen sarı bitkilerin; ¼’ü homozigot
(SS) ve 2/4’ü ise heterozigot (Ss) bitkilerdir.
Bu bulgulara göre Mendel şu açıklamaları yapmıştır;
► Belli bir karakteri belirleyen kalıtsal belirleyiciler vardır.
► Her ergin bireyin hücrelerinde bir karaktere ait iki
belirleyici bulunmaktadır. F1’de bunlardan biri dominanttır
(baskın), diğeri ise resesiftir (çekinik).
► Kalıtsal belirleyiciler eşey hücreleri ile dölden döle
iletirler. Eşey hücreleri oluşumu sırasında her karaktere
ait belirleyiciler eşey hücrelerine eşit şekilde giderler.
Bunun sonucunda her eşey hücresi her bir karaktere ait
sadece bir belirleyici taşır.
► Yeni bir dölün bireylerinin ilk hücresini (zigotu)
oluşturmak üzere eşey hücrelerinin birleşmesi tamamen
rastlantıya bağlıdır.
MENDEL’İN I. YASASI
(ALLELLERİN AYRIŞIMI PRENSİBİ=BAĞIMSIZ
AYRIŞIM)
Bir genin allellerinden her biri eşey hücreleri oluşumu
sırasında birbirinden ayrılır; bunun sonucunda meydana
gelen eşey hücrelerinin yarısı bu allellerden birini, öbür
yarısı ise diğerini taşır.
Mendelin II. Yasası
(Bağımsız Dağılım Prensibi)
Farklı genlere ait allellerin eşey hücrelerinde bir araya
gelmeleri birbirinden bağımsızdır ve rastlantıya
bağlıdır.
Bağımsız dağılım
F1 - 8 gametik genotip
F2 -27 genotip ve 8 fenotip
Karakterlerin Mendel yasalarına göre bir dölden bir
sonrakine geçmesine Mendelizm denir.
-Normal bir Mayoz meydana gelmeli.
-Alleller arasında dominantlık resesiflik ilişkisinin
bulunması gerekir.
-Birden fazla karaktere ait allellerin farklı kromozomlar
üzerinde olması gerekmektedir.
GENLER ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER
Fenotipin ortaya çıkmasında esas etkin rolü genotip
oynadığına göre canlılarda karakterlerin belirmesinde
genler arasındaki etkileşimler büyük önem taşır.
Bir karakterin fenotipte kendini göstermesinde en basit
yol, bu karakterin tek bir gen tarafından tayin edilmesidir.
BİR GENİN ALLELLERİ ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER
1) Tam Dominantlık
Kalıtımın Mendel yasalarına uygun olduğu örneklerde bir
karakterin ortaya çıkmasından sorumlu olan genin allelleri
arasında tam dominantlık ilişkisi söz konusudur.
İki allel genotipte bir araya geldiğinde fenotipte etkisini
gösterene dominant, göstermeyene resesif adı verilir.
Tam dominantlık ilişkisinin var olduğu örneklerde bir
karakterin dölden döle geçişinde Mendel kurallarına
uygun bir dağılım oranı gözlenir.
P:
AA ♀ x ♂ aa
G:
A
F1:
a
Aa
(Aa)
Uzun ve kısa
varyeteler
çaprazlanır
Cüce
Uzun
Tüm hibritler
uzundur
Uzun
Oluşan hibritler
çaprazlanır
Uzun
Uzun
Uzun ve kısa
varyeteler gözlenir
oranları yaklaşık
olarak
3:1
Uzun
Cüce
2) Tam Olmayan Dominantlık (Ekivalentlik)
Bu durumda allellerden biri diğeri üzerinde tam baskın
değildir, etkisini tamamen örtemez.
İki farklı allel bir arada bulunduğunda, yani
heterozigotlarda, fenotipte iki homozigotun arasında bir
karakter gözlenir.
Örneğin, Mirabilis jalapa bitkilerinde çiçek renginden sorumlu
olan genin iki alleli (K1 ve K2) arasında böyle bir etkileşim söz
konusudur.
P:
G:
F1:
P:
K1K1 ♀ x ♂ K2K2
K1
K2
K1K2 (Pembe)
K1K2 ♀ x ♂ K1K2
G:
K1 K2
F2:
K1K1
¼ kırmızı
K1 K2
K1K2 K1K2
2/4 pembe
(1:2:1)
K2K2
¼ beyaz
Mendel kalıtımında gözlenen 3:1 ayrışım oranı, 1:2:1 oranına
değişmiştir.
Beyaz ww
Kırmızı WW
Pembe Ww
Kendileştirilir
Kırmızı WW
Pembe Ww
Beyaz ww
Hayvanlardan bir örnek olarak Endülüs tavukları verilebilir. Bu
hayvanlarda siyah renkli olanlarla beyaz renkli olanlar
çaprazlandığında F1 dölü daima gri-mavi bireylerden oluşur.
S1S1= siyah
S2S2= beyaz
P:
G:
S1S1 ♀ x ♂ S2S2
S1
F1:
P:
S2
S1S2 (Gri-mavi)
S1S2 ♀ x ♂ S1S2
G:
S1
S2
F2:
S1S1
¼ siyah
S1
S2
S1S2 S1S2
2/4 gri-mavi
(1:2:1)
S2S2
¼ beyaz
3) Kodominantlık
Bu tip etkileşimde allel genlerin fenotipte belirme
kuvvetleri eşittir, bu nedenle heterozigot durumlarda her
ikiside etkilerini birlikte gösterirler.
(A1=A2)
Örneğin, insanlarda M-N kan grubu sisteminden sorumlu
olan genin allelleri arasında kodominantlık ilişkisi bulunur.
Buna göre, insanlarda bu sistem bakımından 3 çeşit kan
grubu söz konusudur.
LMLM= Homozigotları M kan grubu
LMLN= Heterozigotları MN kan grubu
LNLN= Homozigotları N kan grubu
Benzer biçimdeki bir diğer etkileşim ise A-B-O kan grubu
sistemindeki A ve B allelleri arasında da söz konusudur.
İnsanda kodominantlığın önemli diğer bir örneği “Orak”
hücreli anemi hastalığında bulunur.
Dünyadaki insanların büyük bir çoğunluğu alyuvarlarının
yapısında bulunan ve oksijen taşınmasında iş gören
hemoglobin molekülünün normal tipine (hemoglobin A)
sahiptir.
İnsanların çoğunluğunun hemoglobin bakımından
genotipleri HbAHbA’dır ve eritrositlerinin biçimi ise iki tarfı
basık disk şeklindedir.
Özellikle Afrika’daki bazı zenci topluluklarında gözlenen
bir anemi olayına yol açan değişik bir hemoglobin tipi
(hemoglobin S) saptanmıştır.
Genotipleri HbSHbS olan kişilerde alyuvarların çoğu orak
biçimindedir.
Bu hücreler kılcal damarları tıkayarak kan dolaşımını
önemli ölçüde engeller ve kanda O2 taşınması işlevi tam
olarak yapılamaz.
Heterozigotlar (HbAHbS) düşük O2 basıncı bulunan
yerlerde yaşadıkları zaman kanlarında hem normal hemde
orak biçiminde alyuvarlar gözlenir.
Slide23
of 25
Genetics
home page
4- Öldürücülük (Letalite)
Bazı allellerin homozigot durumda bulunduğu zaman
organizmanın ölümüne yol açmasıdır.
Öldürücü etkiler bireyin gelişiminin çok erken evrelerinde
ortaya çıkabildiği gibi bazı hallerde daha ileri aşamalarda
hatta ergin bireylerde de kendini gösterebilmektedir.
Bu şekilde bireyin gelişmesine bir süre izin veren ve daha
sonra öldürücü etkisini gösteren genlere yarı öldürücü
(semi veya subletal) gen de denilmektedir.
Öldürücü etkileri olan alleller dominant veya resesif olabilirler.
İnsanlarda da dominant veya resesif allellerin öldürücü etkisine
ait bir çok örnek bilinmektedir. Bu etkilerin bazıları doğum öncesi
kendini gösterir, bazıları ise daha geç
(çocuklukta veya ergin bireyde) ortaya çıkar.
Örneğin, kısa parmaklılığa (brakidaktili) neden olan dominant allel
homozigot durumda öldürücüdür.
Kore hastalığı (Huntington koresi) hastalığının nedeni, yarı
öldürücü bir dominant alleldir.
Bu hastalık kendini orta yaşlarda (35-40) gösterir.
Belirtiler ortaya çıkmadan önce birey genellikle çocuk
sahibi olduğundan hastalık kuşaklar boyunca devam eder.
KATALLELLİK (MULTİPL ALLELİZM)
Aynı türe ait bireylerin oluşturduğu bir populasyonda
genlerin çok sayıda alleli (allel serisi) bulunabilir. Bu
durum Katallelik (multipl allelizm) olarak tanımlanır.
Diploid bireylerde aynı çeşit kromozomdan ikişer adet
bulunduğundan, bir genin allel sayısı kaç olursa olsun
sadece ikisi taşınabilir.
Örneğin, A geninin; A1, A2, A3, …………An sayıda alleli varsa,
diploid bir bireyde bunlardan sadece ikisi bir arada
bulunabilir (A1A2, A1A4, A2A3….. vb).
Haploid sayıda kromozom taşıyan organizmalarda ise, her
bireyde bu allellerden sadece biri taşınır (A1, A2, A3 ….. vb).
Tavşan, kedi ve fare gibi hayvanların vücutlarındaki tüylerin rengi böyle allel
serileri tarafından meydana getirilir.
Genotip
Fenotip
Beyaz tüyler tüm vücudu örter
Ekstremiteler siyah diğer
kısımlar beyazdır
Siyah uçlu beyaz tüyler
vücudu kaplar
Renkli tüyler tüm vücudu
kaplar
Yabani tip
Ana-Baba tipi
F1 dölü
F2 dölü
Yabani X Chinchilla
Yabani
3 Yabani : 1 Chinchilla
Chinchilla X Himalaya
Chinchilla
3 Chinchilla : 1 Himalaya
Himalaya X Albino
Himalaya
3 Himalaya : 1 Albino
Albino X Albino
Albino
Albino
Farklı vücut renkleri meydana getiren genler birbirinin
allelidir, yani bir katallellik serisi oluştururlar ve aralarında
tam dominantlık ilişkisi vardır.
İNSANLARDA KAN GRUBU SİSTEMLERİ
İnsanlardaki çeşitli kan gruplarının meydana gelişine neden
olan genler katalleliğin en iyi örneklerinden biridir.
A-B-O Sistemi
İlk kez 1901 yılında Landsteiner bir bireyin kanındaki alyuvarlar
ile başka bir bireyin kan serumu arasında meydana gelen
reaksiyonlara göre, insanların kanlarını 4 farklı gruba ayırdı. Bu
grupları; A, B, AB ve O olarak adlandırdı.
A-B-O kan grubu sistemi bakımından aynı gruba ait olan bireyler
arasında kan aktarımı güvenli bir şekilde yapılabilir. Fakat farklı
gruplarda olan bireyler arasında ise kan aktarımı yapıldığında
aglütinasyon reaksiyonu meydana gelebilir.
Bernstein (1925) A-B-O kan grubu sisteminde, bir genin 3
allelinin (IA, IB ve IO) rol oynadığını ve bunların 4 farklı fenotipik
grup oluşturduğunu gösterdi.
A kan grubu= IAIA veya IAIO
B kan grubu= IBIB veya IBIO
AB kan grubu= IAIB
O kan grubu= IOIO
IA, IB ve IO alleleri bir katallelik serisi
oluştururlar.
IA ve IB arasında kodominantlık
IA ve IB, IO alleli üzerine dominanttır.
(IA=IB>IO)
P:
AA ♀ x ♂ AO
G: A A
F1:
P:
G:
F1:
O
AA
AO
AA ♀ x ♂ BB
A
B
AB
AO ♀ x ♂ BO
P:
G:
A
O
F1: AO
AB
O
OO
AB ♀ x ♂ AB
P:
G:
B
A
F1: AA
B
A
AB
AB ♀ x ♂ OO
P:
G:
F1:
P:
B
G:
BB
F1:
A
B
AO
O
BO
OO ♀ x ♂ OO
O
O
OO
M-N Sistemi
MN kan grubu sisteminde biri M (LM) diğeri ise N (LN)
olmak üzere 2 allel vardır.
Bu kan grubu tıp açısından bir problem çıkarmaz. MN
sisteminde bir antijen (S antijeni) bulunmaktadır. Bu nedenle
MNS sistemi olarak adlandırılır.
Rh Sistemi
Rh faktörü ilk kez Rhesus cinsi maymunlarda
bulunmuştur.
Rhesus macacus (Makak maymunu) türünden alınan kan
tavşanlara verildiğinde, onlarda bu maymunun kan
hücrelerindeki antijenlere karşı antikorlar oluştuğu
gözlemlenmiştir.
İnsanlarda Rhesus’un antijenine benzer antijeni tayin eden
gen “Rh” simgesiyle gösterilmektedir.
Rh lokusu için en az 30 farklı allelin bulunduğu yani bu
sistemin içinde katallelik serisinin varlığı bilinmektedir.
.
A-B-O, M-N ve Rh kan grubu sistemleri ve diğer kan
grupları birbirinden tamamen bağımsızdır. Bir insan bu
farklı sistemlere ait değişik allelleri taşıyabilir.
Örneğin, A M Rh, B MN rh grubundan olabilir
Rh ve A-B-O Uyuşmazlıkları
A-B-O sisteminde A ve B antikorlarının kanda doğal olarak
bulunmasına karşın Rh antijenine karşı antikorlar rh kanda
doğal olarak bulunmazlar.
Eşler arasında Rh uyuşmazlığı olduğu zaman Eritroblastosis
fetalis denen ve yeni doğmuş veya henüz anne kanındaki bebek
(fetüs)’lerde görülen bir hastalık ortaya çıkar.
Eritroblastosis fetalis gösteren çocukların %90’ından
fazlasının kan grubu Rh, annelerinin ise rh olduğu
görülmüştür.
Doku Uyuşmazlığı
Bireyler arasında deri veya başka organ aktarımları
(transplantasyon) yapıldığında, eğer bireyler tek yumurta ikizi
değillerse veya çok yüksek oranda genetik benzerlik
göstermiyorlarsa, aktarılan organ genellikle reddedilmektedir.
Bu reddetme olayından, antikorların oluşumuyla meydana gelen
bağışıklık reaksiyonları sorumludur ve aynı bireyler arasında
yapılan 2. aktarımda reddetme birincisinden daha hızlı olmaktadır.
Genetik açıdan, aktarılan dokuların kabul edilmesi ve
reddedilmesiyle tanımlanan, hücre yüzey antijenleri üretiminden
sorumlu genler “Doku Uyuşmazlığı Genleri” olarak adlandırılır.
Bu gen lokuslarının çoğunda antijen oluşumuyla ilişkili allellerin
etkisi kodominanttır.
Bireyler kendilerinde bulunmayan allelleri taşıyan vericilerin
dokularını reddederler.
Örneğin, eğer farede sadece 3 doku uyuşmazlığı geni
(A, B ve C) var sayılırsa bir farede saf soyunda genotip;
A1A1B1B1C2C2 ise
Bu soya ait bir farede aynı genotipteki farenin dokularını
kabul eder, buna karşılık örneğin A2A2B2B2C1C1
genotipindeki dokularını reddeder.
Bu iki soyun F1 dölü (A1A2B1B2C1C2) ise ana ve babanın
dokularını kabul eder ama onun dokuları ana ve baba
tarafından reddedilir.
Aslında fare doku uyuşmazlığı ilişkili en az 50 genin
bulunduğu, bunların arasında da daha fazla etkili olanların
var olduğu düşünülecek olursa, bu olaydaki genetik
karmaşıklığın nedeni daha iyi anlaşılır.
İnsanda doku uyuşmazlığı temelde HLA (Human
Lymphocyte Antigens=İnsan Lenfosit Antijenleri) adı verilen
bir sistemle tayin edilir.
Her gen 8-40 arasında değişen allele sahiptir ve her bir allel
özel bir antijeni tayin eder.
HLA testleri genetikle ilişkili sorunların (babalık tayini)
çözümünde yardımcı olur ve antropolojik açıdan bilgiler
sağlar (örneğin doğu toplumlarında HLA-A1 allellinin hiç
bulunmaması gibi).
HLA kompleksini en ilginç özelliklerinden biri, özel HLA
antijenleriyle bazı hastalıkların ortaya çıkma sıklığı arasındaki
ilişkidir.
Bazı HLA allellerini taşıyan insanlarda çeşitli hastalık (özel
romatizma tipleri, deri, mide-barsak hastalıkları) ve kanser
türlerinin ortaya çıkma olasılığı daha yüksek olmaktadır.
Allel ismi
İlişkili Hastalık
Görülme sıklığı
(%)
B13, Bw17, Bw16
Sedef hastalığı
20-30
B8
Gluten duyarlılığı
85
A3, B7, Dw2
Multipl sikleroz
35-70
Pedigri Analizi
Proband
-
Polydactyly
Polidaktili
Otozomal dominant kalıtım
-- Hemophilia (no factor VIII)
Slide1
of 21
Genetics
home page
Slide2
of 21
Genetics
home page
Slide3
of 21
Genetics
home page
Slide8
of 21
Genetics
home page
Slide8
of 21
Genetics
home page
Slide8
of 21
Genetics
home page
Slide8
of 21
Genetics
home page
Slide8
of 21
Genetics
home page
Slide8
of 21
Genetics
home page
Slide8
of 21
Genetics
home page
Slide21
of 21
Genetics
home page
Özet olarak;
Fenotipin ortaya çıkmasında esas etkin rolü genotip oynar.
Canlılarda karakterlerin belirmesinde genler arasındaki
etkileşimler büyük önem taşır.
Bir karakterin fenotipte ortaya çıkması için en basit yol bu
karakterin tek bir gen tarafından tayin edilmesidir.
Genlerin tayin ettikleri karakterlerin fenotipte çıkışı
üzerine ilk çalışmalar MENDEL tarafından araştırılmıştır.
Bir Karakterin Döllere Geçiş Özellikleri
-Mendel’in I. Yasası (Allellerin Ayrışımı)
Birden Fazla Karakterin Döllere Geçiş Özellikleri
- Mendel’in II. Yasası (Bağımsız Dağılım Prensibi)
Bir Genin Allelleri Arasındaki Etkileşimler
1) Tam Dominantlık (A>a)
Dominant ve resesif alleller
Uzun ve kısa
varyeteler
çaprazlanır
Cüce
Uzun
Tüm hibritler
uzundur
Uzun
Oluşan hibritler
çaprazlanır
Uzun
Uzun
Uzun ve kısa
varyeteler gözlenir
oranları yaklaşık
olarak
3:1
Uzun
Cüce
2) Tam Olmayan Dominantlık (Ekivalentlik)
Kırmızı WW
Beyaz ww
Pembe Ww
Kendileştirilir
Kırmızı WW
Pembe Ww
Beyaz ww
3) Kodominantlık (A1=A2)
4) Öldürücülük
Katallellik (Multipl Allellizm)
Yabani tip
Canlılarda fenotipin ortaya çıkışı sırasında, genlerle tayin
ettikleri karakterler arasındaki ilişkiler gerçekte oldukça
karmaşıktır.
Genellikle bir karakterin ortaya çıkmasından birden fazla
gen sorumludur.
Bu etkileşimlerin beklenen ayrışım oranlarında , Mendel
kurallarına göre sapmalara meydana gelir.