Genetik Mühendisliği - Hacettepe Üniversitesi

BYM613
Genetik Mühendisliği
Hacettepe Üniversitesi
Biyomü
Biyomühendislik Bö
Bölümü
20122012-2013 Gü
Güz Dö
Dönemi
Salı
Salı 9.009.00-11.45, D9
Dr. Eda Çelikelik-AKDUR
[email protected]
İçerik
• Tanımlar: Gen, genom…
• DNA ve yapısı,
• Nükleik asitler
• Genetik şifre
• DNA replikasyonu
2
1
Tanımlar
Genetik: Canlılardaki kalıtsal karakterlerin dölden döle nasıl
geçtiğini ve bunu sağlayan faktörü inceleyen bilim dalıdır.
Gen: Kalıtsal karakterlerin geçmesini sağlayan en küçük DNA
parçasıdır. Bir polipeptide ya da RNA’lara ait bilgiyi taşıyan
nukleotid dizisidir.
Genlerin hücre içindeki yeri:
Prokaryotik : kromozom(lar) + kromozom dışı genetik sistem (plazmidler),
Ökaryotik : kromozomlar (nukleus içinde) +
(hayvan ve bitkilerde) mitokondri ve (sadece bitkilerde ve alglerde) kloroplast
Genom: Bir organizmanın kalıtsal molekülündeki nukleotid
dizilerinin tümü (genleri, düzenleyici dizileri ve şifreleme
yapmayan dizileri kapsar).
3
Genotip: Bir canlıda bulunan genlerin toplamına denir.
Fenotip : Bir canlının dış görünüşüdür.
Fenotip= genotip+çevre
Alel Gen: Bir karakteri temsil eden kromozomların karşılıklı
bölgelerinde (lokuslarda) bulunan iki gen çiftine alel gen adı
verilir.
Lokus: Kromozomlar üzerinde genlerin bulundukları yerlere
lokus denir.
Homozigot Gen: Bir karakterin
ortaya çıkmasından sorumlu alel gen
çiftleri birbirinin aynı ise homozigot gen
denir. (uu veya UU gibi).
Heterozigot Gen: Bir karakterin
ortaya çıkmasından sorumlu alel gen
çiftleri birbirinden farklı ise (Uu gibi)
heterozigot gen denir.
4
2
“The Central Dogma”
Genetik bilginin akışı
5
DNA DeoksiriboNükleik Asit
RNA RiboNükleik Asit
Baz + eker = Nükleozit
Baz + eker + Fosfat = Nükleotit
6
3
RNA’da
DNA’da
7
Phosphodiester bağı
8
4
5’ → 3’
9
DNA çift sarmalı
eker + fosfat dış omurgası
Dikkat !
A=T
CΞG
10
5
Alternatif DNA yapıları: A-DNA, B-DNA ve Z-DNA
11
DNA/RNA Sekansı
Örnek:
5’-atgtcgtataagctatatgtcgtataagctat-3’
veya
atgtcgtataagctat
* Yazı
Yazım yö
yönüne dikkat edilmeli 5’
5’ → 3’
12
6
1 baz çifti (bç)
1 base pair (bp)
“anlamlı dizi”
Figür: 8 bç’den oluşan bir oligonucleotit
ve karşılık gelen mRNA dizini
13
14
7
Genin Yapısı
Genin yapısındaki temel diziler onun ürününü (polipeptid ya da
tRNA veya rRNA) şifreleyen kısmı.
Bir gendeki nükleotid dizisi, genel kural olarak, tek bir ürünü şifreler (!!??) x
Genin ürününe ait genetik bilgiyi taşıyan DNA ipliği = anlamlı, şifreleyici iplik
tamamlayıcı iplik = karşı anlamlı (karşı şifreleyici) iplik
Genin (genellikle) iki ucunda bulunan nükleotid dizileri = kontrol edici
elementler ( kontrol dizileri )
• başlangıç tarafında promotör (başlatıcı)
• son kısmında terminatör (sonlandırıcı)
15
Prokaryotlarda promotör ve terminatör arasındaki
şifreleme yapan diziler kesintisiz ⇒ genin nukleotid
dizisiyle ürünü olan RNA arasında doğrusal ilişki
Ökaryotlarda (ve bazı ökaryotik viruslarda) bazı genlerde,
ürünlerine ait şifreleme yapan dizilerin arasında,
şifreleme yapmayan dizilerin varlığı
⇒ parçalı gen ( mozayik gen )
Parçalı genlerde,
şifreleme yapan diziler ⇒ ekson
şifreleme yapmayan diziler ⇒ intron
16
8
17
Insan genomu : ~ 3.3 x 109 bç
18
9
Gen sayıları
En az gen sayısı:
• asalak bakterilerde ~500
• serbest yaşayan bakterilerde
~1500
• tek hücreli ökaryotlarda
~5000
• çok hücreli ökaryotlarda
~13000
• gelişmiş bitkilerde ~25.000
• memelilerde
~25- 30.000
(!!??)
19
Insan Genomu
20
10
Genomu oluşturan diziler ♦
(anlamlarına göre)
I. GENLER ve GENLERLE İLİKİLİ DİZİLER
• Genler
• Yalancı Genler (Pseudogenes)
• İntronlar
• Translasyonu yapılmayan bölgeler (UTR’ler)
• Düzenleyici Diziler
II. GEN ARASI DİZİLER
• Tek diziler
• Tekrarlanan diziler
Kümelenmiş (ardışık) tekrarlar
Genomda serpiştirilmiş (yaygın) tekrarlar
21
Genomu Oluşturan Diziler ♦
(yapısal özelliklerine göre)
Tek (tekrarlanmayan) diziler, genomda tek kopya olarak bulunan diziler
(protein genleri, genlerle ilişkili diziler, yalancı genler vb)
Tekrarlanan diziler, genomda birden fazla kopyası bulunan diziler:
Orta derecede tekrarlananlar. Genomda 10-1000 kopyası bulunan
oldukça kısa diziler (RNA genleri, bazı protein genleri)
Yüksek derecede (çok sayıda) tekrarlananlar. Genomda binlerce (hatta
milyonlarca) kopyası olan çok kısa (<100 bç) veya daha uzun (>1000 bç)
diziler; genelde aynı yönlü uzun tekrarlar.
22
11
•Bakterilerde genomun hemen tamamı tek dizilerden oluşur.
•Basit ökaryotlarda çoğu tek dizilerdir; orta derecede tekrarlı diziler <%20.
• Gelişmiş ökaryotlarda gen kapsamındaki tek diziler genelde genomun çok az
kısmını (örneğin, insan genomunda protein kodlayan genler <%1.5) kapsar.
Geri kalan kısımda en fazla yeri işlevi bilinmeyen gen arası diziler kaplar.
Genom boyutlarındaki daha fazla artışların sorumlusu tekrarlanan dizilerdir.
23
DNA Replikasyonu
24
12
25
13