hafta ı - Ozdag Lab
advertisement
Biyoteknoloji ve Genetik I HAFTA I Genetiğe Giriş Hücre Döngüsü ve Düzenlenmesi Mitoz – Mayoz Bölünme Prof. Dr. Hilâl Özdağ Genetiğe Giriş 50 milyar hücre/insan 2 metre DNA/hücre 3.2 milyar baz/hücre 2 birey arasında 3.2 milyon bazlık bir fark (%0.1) Bu ansiklopedinin 34.000 konu başlığı (gen) 500.000 indeks maddesi (RNA) bulunuyor. 21.135 konu başlığı hakkında genel bilgimiz var. 3372sinin hakkında tahmin yapıyoruz. 603 tanesini hastalıklarla ilişkilendiriyoruz. 9740 tanesini kategorize edememiş durumdayız. 23 ciltlik bir ansiklopedi Sayfalar doğru ciltlerde Bazı satırların sırası yanlış Ve bazı noktalarda eksikler mevcut. • 1865 – Mendel kalıtım materyali ile ilgili en ufak bir fikri yokken kalıtım kurallarının temelini attı • 1869- Friedrich Miescher DNA molekülünü ilk kez izole etti. • 1902- Walter Sutton kromozomların kalıtımdaki rolünü açığa çıkarttı • 1909- Wilhem Johannsen ilk kez gen terimini kullandı • 1952- Hershey ve Chase DNA’nın kalıtım materyeli olduğunu gösterdiler. • 1953- Watson & Crick DNA’nın çift sarmal yapısını açıkladı – Bu çalışma ile NOBEL aldılar • 1966- Genetik kod çözüldü. • 1972- İlk rekombinant DNA üretildi • 1975-77- Maxam-Gilbert ve Fred Sanger DNA dizileme tekniğini geliştirerek – Bu çalışmaları ile NOBEL aldılar • 1976- İlk genetik müh. şirketi “Genentech” kuruldu. • 1983- Hastalığa neden olan gen ilk kez tanımlandı. • 1983- PCR keşfedildi. – Bu çalışma da NOBEL ile onurlandırıldı • 1990 – HGP (İnsan genom projesi) başlatıldı. • 1998 – İnsan genomunda bireylerarası çeşitliliğin haritasının çıkarılması projesi başlatıldı • 2001 – İnsan genomunun dizilemesi bitirildi. • 2001 sonrası ; • • • • • Genom projesi tamamlanan onlarca canlı Genetik mühendisliği sonucu elde edilen yeni türler Yenilebilen aşılar………. ………. ……….. Ökaryotik bir hücre.. • Hücre Döngüsü ve Düzenlenmesi Hücre Döngüsü Mitoza hazırlık % 19 Mitoz ve hücre bölünmesi %2 HÜCRE DÖNGÜSÜ DNA sentezi % 39 DNA sentezinde gerekli bileşenlerin sentezi % 40 Durgunluk evresi (değişken) Hücre Döngüsünün Kontrolü G2 kontrol noktası M kontrol noktası G1 kontrol noktası Apoptoz kontrol noktası; DNA Hasar kontrol noktası; - Tüm DNA kendini eşlemiş mi? - Çevre uygun mu? - DNA onarılmış mı? İğ iplikleri düzenleme kontrol noktası ; Kısıtlama Noktası - İğ iplikleri oluşturuldu mu? - Kromozomlar iğ iplikleri ile bağlantı kurdu mu? - Kromozomlar ekvatorda düzenlendi mi? 2001 Tıp Alanında NOBEL ödülü ; Hücre Döngüsü Tomurcuklanan maya Bölünen maya Deniz Kestanesi Yumurtası Siklin proteinlerinin Ökaryotlarda hücre döngüsünü düzenleyen belirlenmesi ve moleküllerin genetik identifikasyonu biyokimyasal keşfi Hücre Döngüsünün Regülasyonu • Siklinler ve CDK’lar • Siklinlerin herhangi bir katalitik aktiviteleri yoktur. Siklin bağımlı kinazlar (CDKs) da eşlenik siklinleri ile bağlanmadıkları takdirde inaktiftirler.. • CDKs + siklin kompleksi hücre döngüsünde etkin proteinleri fosforile ederek işlev görür. Leland H. Hartwell, R. Timothy Hunt, ve Paul M. Nurse siklin ve siklin bağılmlı kinazları bularak 2001 yılında NOBEL kazandılar… Siklin – CDK kompleksleri Ø G1 siklin-CDK kompleksi ; Aktif hale geldiğinde S-siklin ve DNA replikasyonunda gerekli olan enzimlerin trankskripsiyon faktörlerini tetikleyerek hücreyi S fazına hazırlar. Aynı zamanda S-faz inhibitörlerinin ubikitinasyonunu tetikleyerek degrade edilmelerini de sağlar. Ubikitinlenen protein proteolitik degradasyona açık hale gelir… Ø S siklin-CDK kompleksi; İki amacı vardır; Zaten düzenlenmiş olan replikasyon komplekslerini aktive etmek ve yeni komplekslerin oluşumunu engellemek. Bu şekilde bir hücrenin genomunun bütün bölümlerinin replike olması ama ancak bir kez replike olması sağlanır. Mitotik siklin-CDK kompleksi ; Aktif mitotik siklin –CDK kompleksi ; 1. Nükleer zarfın yıkımını 2. Kromozom kondensasyonunu 3. İğ ipliklerinin oluşumunu 4. Hedef proteinlerin degradasyonunu tetikler Anafaz promote edici kompleks APC Ø APC bir ubikitin ligaz’dır. Örnek işleyiş ; Siklin D-CDK4 kompleksi Rb ‘yi fosforile eder. Rb, EF2 / Rb kompleksinden kopar. EF2 aktive hale gelir ve Siklin E, Siklin A, DNA polimeraz gibi genlerin transkripte edilmelerini sağlar.. P53-GENOMUN KORUYUCUSU Hücre Bölünmesi ve p53 Proteini P53 DNA ‘sı onarılan hücrelerin bölünmesine izin verir DNA Onarım Enzimleri 1. Aşama Sıcaklık radyasyon ya da kimyasallar nedeni ile DNA hasarı oluşur 2. Aşama Hücre bölünmesi durur ve P53 enzimleri hasar olan bölgeyi onarmak üzere harekete geçirir P53 onarım gerçekleşemeyen hücrelerin imha edilmesini sağlar Kanser Hücresi 1. Aşama Sıcaklık, radyasyon ya da kimyasallar nedeni ile DNA hasarı oluşur 2. Aşama P53 hücre bölünmesini durduramaz. DNA onarımı gerçekleşmez. Hücreler hasarlı DNA ile bölünmeye devam eder. 3. Aşama Hasarlı hücreler bölünmeye devam eder. Başka hasarlar da birikince hücre kanserleşir P53 görevini birkaç farklı yolla gerçekleştirir; 1. DNA onarım proteinlerini aktive eder. 2. DNA hasarını algılayıp hücre döngüsünü G1/S kontrol noktasında durdurur. Eğer hücre bu aşamada yeterince tutulursa DNA onarım proteinleri hasarı onaracak yeterli zamanı bulur. Ve hücre döngüsü kaldığı yerden devam eder.. 3. Hasar onarılamayacak gibiyse apoptozu başlatır. Apoptoz Nekroz Apoptoz Ilımlı bir katlanma Kromatin yığılması ve ayrılması Sitoplazmanın kondensasyonu Kromatin kümelenir. Organeller yutulur. Nükleer fragmentasyon Kabarcık oluşumu Apoptatik cisimler Parçalanma Hücre içeriğinin salınması Enflamasyon Fagositoz Apoptatik cisim Fagositik hücre Apoptoz = Programlı Hücre Ölümü Çok hücreli organizmalar da doğal bir süreç.. Mitoz – Mayoz Bölünme Hücre Bölünmesi prokaryotlarda - binary füzyon Bir bakteri iki bakteri oluşturmak üzere ikiye bölünür Öncesinde tek dairesel kromozom replike olur İki tane birbirinin aynı hücre oluşur ve süreç 15 dakika sürer. Ökaryotlarda- Hücre bölünmesinden önce DNA replike olur Somatik Hücrelerde – mitoz İki birbirinin aynı kardeş hücre oluşur Eşey Hücrelerinde – mayoz Gametlerin oluşturulması daha uzun zaman alır… Mitoz İki diploit hücre DNA Replikasyonu MİTOZ Homolog Kromozomlar Homolog Kromozomlar Sentromer Homolog Kromozomlar Replikasyon Kardeş Kromatit Kardeş Kromatit Kromozomun yapısı Metafaz kromozomu Kromozomun sentromeri Kinetokor Kinetokor mikrotübülleri Kardeş kromatitler Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Kromozom Dublikasyonu Ökaryotik bir hücre çok sayıda kromozoma sahiptir. Burada tek kromozom üzerinden örnek verilmiştir. Dublikasyondan önce her kromozomda tek bir DNA molekülü vardır 0.5 µm . Kromozom dublike olduğunda sentromer bölgesinden birbirime bağlı iki kardeş kromatit oluşur. Her kromatit DNA molekülünün Bir kopyasını içerir. Mekanik prosesler iki kardeş Kromatiti iki kromozom Oluşturacak şekilde böler ve iki Kardeş hücreye dağıtır. Chromosome duplication (including DNA synthesis) Centromere Separation of sister chromatids Centrometers Sister chromatids Sister chromatids Mitoz Hücre Membranı Nükleus İnterfaz Sitoplazma Hayvan Hücresi Bitki Hücresi Profaz Sentrioller Kardeş kromatitler İğ iplikleri İğ iplikleri • . Sentioller Hayvan Hücresi Bitki Hücresi Metafaz Sentrioller İğ iplikleri Hayvan Hücresi Bitki Hücresi Anafaz sentrioller İğ iplikleri Hayvan Hücresi Bitki Hücresi Telofaz Çekirdek Çekirdek Kromatin Hayvan Hücresi Bitki Hücresi Sitokinez Hayvan Hücresi Bitki Hücresi Hayvan Hücrelerinde mitoz Interfaz Metafaz Telofaz Profaz Anafaz Sitokinez Mitoz Animasyon http://www.cellsalive.com/mitosis.htm İnterfaz 46 kromozom Profaz Kromozom sayısı 92’ye yükselir ve krossover gerçekleşir Prometafaz Nükleus yok olur ve mikrotübüller sentromerlerle bağlantı kurar. Metafaz 1 Kromozomlar hücrenin ortasında dizilir Anafaz 1 Ayrılan kromozomlar iki uca çekilir Telofaz 1 Mikrotübüller yok olur. Hücre bölünmesi başlar İnterfaz 2 46 ‘şar kromozom içeren iki hücre oluşur Metafaz 2 mikrotübüller sentromerlerle bağlantı kurar. Anafaz 2 kromozomlar iki uca çekilir Telofaz 2 Mikrotübüller yok olur. Hücre bölünmesi başlar sitokinez Her biri 23 kromozom içeren 4 hücre oluşmuştur Mayoz Bölünme Krossover Pierce B., Genetics: A conceptual Approach, Rekombinasyon Pierce B., Genetics: A conceptual Approach, Mitoz/Mayoz • http://www.zerobio.com/ crossing_over.htm • Genetic variation
