1

BYM613 BYM613 Genetik MGenetik Müühendislihendisliğğii

Hacettepe Hacettepe ÜÜniversitesiniversitesi

BiyomBiyomüühendislik Bhendislik Bööllüümmüü

20122012--2013 G2013 Güüz Dz Dööneminemi

SalSalıı 9.009.00--11.45, D911.45, D9

Dr. Eda Dr. Eda ÇÇelikelik--AKDURAKDUR

edacelik@hacettepe.edu.tredacelik@hacettepe.edu.tr

22

İİççerikerik

• Tanımlar: Gen, genom…

• DNA ve yapısı,

• Nükleik asitler

• Genetik şifre

• DNA replikasyonu

2

33

TanTanıımlarmlar� 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 nukleotiddizilerinin tümü (genleri, düzenleyici dizileri ve şifreleme yapmayan dizileri kapsar).

44

� Genotip: Bir canlıda bulunan genlerin toplamına denir.

� Fenotip : Bir canlının dış görünüşüdür. Fenotip= genotip+çevre

� Alel Gen: Bir karakteri temsil eden kromozomların karşılıklıbölgelerinde (lokuslarda) bulunan iki gen çiftine alel gen adıverilir.

� 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.

3

55

“The Central Dogma”

Genetik bilginin akışı

66

DNADNA DeoksiriboNDeoksiriboNüükleik Asit kleik Asit

RNARNA RiboNRiboNüükleik Asitkleik Asit

Baz + �eker = Nükleozit Baz + �eker + Fosfat = Nükleotit

4

77

RNA’da DNA’da

88

Phosphodiester baPhosphodiester bağığı

5

995’ → 3’

1010

DNA DNA ççift sarmalift sarmalıı

�eker + fosfat dış omurgası Dikkat ! A = T C Ξ G

6

1111

Alternatif DNA yapıları: A-DNA, B-DNA ve Z-DNA

1212

DNA/RNA SekansDNA/RNA Sekansıı

ÖÖrnek: rnek:

55’’--atgtcgtataagctatatgtcgtataagctat--33’’

veya veya

atgtcgtataagctatatgtcgtataagctat

* Yaz* Yazıım ym yöönnüüne dikkat edilmeli 5ne dikkat edilmeli 5’’ →→ 33’’

7

1313

“anlamlı dizi”

1 baz çifti (bç)

1 base pair (bp)

Figür: 8 bç’den oluşan bir oligonucleotit ve karşılık gelen mRNA dizini

1414

8

1515

Genin Yapısı

Genin yapısındaki temel diziler onun ürününü (polipeptid ya datRNA 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 edicielementler ( kontrol dizileri )

• başlangıç tarafında promotör (başlatıcı)

• son kısmında terminatör (sonlandırıcı)

1616

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

9

1717

1818Insan genomu : ~ 3.3 x 109 bç

10

1919

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

(!!??)

2020

Insan GenomuInsan Genomu

11

2121

Genomu oluşturan diziler ♦(anlamlarına göre)

I. GENLER ve GENLERLE İLİ�KİLİ 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

2222

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.

12

2323

•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.

2424

DNA ReplikasyonuDNA Replikasyonu

13

2525