Microsoft PowerPoint - Molek\374ler Genetik_Hafta

Microsoft PowerPoint - Molek\374ler Genetik_Hafta

27.09.2007
Doç. Dr. Hilâl Özdağ
Ankara Üniversitesi
Biyoteknoloji Enstitüsü
Merkez Laboratuvarı
eposta: [email protected]
Tel: 2225826/202
Ders kapsamına
http://bteml.biotek.ankara.edu.tr/wiki/index.php/Ana_Sayfa
adresinden ulaşabilirsiniz.
GENETĐK
111-503
HAFTA I
Genetik Nedir?
Mitoz Mayoz Bölünme
Mendel Genetiği
Doç. Dr. Hilâl Özdağ
1
27.09.2007
GĐRĐŞ
GENETĐK NEDĐR?
50 milyar hücre/insan
2 metre DNA/hücre
3.2 milyar baz/hücre
2 birey arasında 3.2 milyon bazlık bir fark (%0.1)
23 ciltlik bir ansiklopedi
Sayfalar doğru ciltlerde
Bazı satırların sırası yanlış
Ve bazı noktalarda eksikler mevcut.
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.
2
27.09.2007
1865
Gregor Mendel
kalıtım kurallarının temellerini attı.
1869
Friedrich Miescher
DNA molekülünü ilk kez izole etti.
3
27.09.2007
1902
Walter Sutton
Kromozomların kalıtımdaki
rolünü açığa çıkardı.
1909
Danimarkalı botanikçi Wilhem Johannsen
ilk kez Gen terimini kullandı.
4
27.09.2007
1952
Hershey ve Chase DNA’nın kalıtım materyeli
olduğunu gösterdiler.
1953
James Watson ve Francis Crick 1962
yılında Nobel ile ödüllendirilen çalışmalarında
DNA’nın çift sarmal moleküler yapısını
açıkladılar.
5
27.09.2007
1966
Genetik kod çözüldü.
1972
Đlk rekombinant DNA üretildi.
6
27.09.2007
1975-1977
Maxam-Gilbert ve Fred Sanger
DNA dizileme tekniğini geliştirerek Nobeli
kazandılar.
1976
Đlk genetik mühendisliği şirketi
“Genentech”
rekombinant insülin molekülü ile
pazara çıktı.
7
27.09.2007
1983
Bir hastalığa neden olan gen
ilk kez tanımlandı.
Huntington hastalığı
Kromozom 4
1983
Đstenen DNA dizisini bulup 1-2 saat içinde
Milyonlarca kopyasını çıkarmayı sağlayan
Polimeraz Zincir Reaksiyonu icat edildi ve
Buluş 1993’te Nobel Kimya ödülünü aldı.
8
27.09.2007
1990
Đnsan Genom Projesi başlatıldı.
ABD, Đngiltere, Japonya, Almanya, Fransa.
1995
Đki bakterinin genom projeleri tamamlandı.
9
27.09.2007
1996
Maya (S. cerevisiae)
genom projesi tamamlandı.
1996
Sağlık sigortalarında
genetik ayrımcılık yasaklandı.
10
27.09.2007
1998
Başkanlığını Craig Venter’ın yaptığı
Celera adlı özel bir biyoteknoloji şirketi Đnsan
Genom Projesine bağımsız olarak ve
hükümetlere bağlı olan genom projesi
kurumlarının teknik stratejilerinden
farklı bir yaklaşımla başlayacağını açıkladı.
1998
Đnsan genomundaki bireyler arası çeşitliliğin
haritasının çıkarılma projesi başlatıldı.
APBiotech, AstraZeneca PLC, Aventis, Bayer AG,
Bristol-Meyers Squibb Company, F. Hoffmann-LaRoche, GlaxoSmithKline,
IBM, Motorola, Novartis, Pfizer Inc, Searle ve Wellcome Trust güçlerini
ticari kaygı ve güdü olmaksızın SNP Konsorsiyom Limited adı altında
birleştirerek gen bazlı tedavi ve teşhis konusunda yeni sayfalar açacağına
inanılan insan genomunun SNP haritasını çıkartmışlardır.
Eylül 2001’deki son verilere göre bu haritada
1.5 milyon kadar SNP tanımlanmıştır
(http://snp.cshl.org/about/).
11
27.09.2007
1998
Bir yuvarlak solucanın, C. elegans,
genom projesi nihayetlendi.
Gelişim biyolojisinde devrim açan bu organizma
ilgili çalışmaları başlatan bilim adamları
2002 yılı Nobel Tıp ödülünü aldılar.
2000
Şubat 2000’de ABD’de işyerlerinde genetik
ayrımcılık yasaklandı.
12
27.09.2007
2000
Mart 2000 tarihinde
Amerikan Başkanı Clinton
ve Đngiltere Başbakanı Blair genom projesi
verilerinin kamuouyuna bütünüyle
açık olacağını bildirdiler.
2000
Sirke sineğinin genom projesi bitirildi.
13
27.09.2007
2001
Đnsan genomunun dizilenmesi
planlandığı üzere bitirildi.
2003
Fare genomunun taslağı hazır hale geldi.
14
27.09.2007
2003
Fugu cinsi Japon balıklarının genom
projesi sona erdi.
(Đngiltere, ABD, Singapur)
15
27.09.2007
Kafeinsiz kahve bitkisi üretimi
16
27.09.2007
Gen Teknolojileri 1
Sağlık
İnsan genomunun SNP haritası
APBiotech, AstraZeneca PLC, Aventis, Bayer AG,
Bristol--Meyers Squibb Company, F. HoffmannBristol
Hoffmann-LaRoche,
GlaxoSmithKline,
IBM, Motorola, Novartis, Pfizer Inc, Searle ve Wellcome Trust
– Farmakogenomik: Bireye özgül ilaçların geliştirilmesi.
(Amerikan Tıp Organizasyonun 1994 verilerine göre yılda 100.000 kişi ilaçların
yan etkileri nedeniyle ölüyor.)
– Çevresel etkenler ve beslenmenin bireylerin genetik
yapısı ile etkileşimi.
– Moleküler tanı yöntemlerinin geliştirilmesi.
– Kök hücre çalışmaları
– Gen terapi
17
27.09.2007
Gen Teknolojileri 2
Tarım ve hayvancılık
– Transgenik bitkiler yapmak suretiyle daha verimli, daha
dayanıklı, daha besleyici ürünler elde etmek. Hali hazırdaki
bitki üretim verimi dünya nüfus artış hızının gerisinde
bulunmaktadır.
– Benzeri bir stratejiyi büyük ve küçükbaş hayvanlar için
uygulamak.
– Ülkenin sahip olduğu doğal bitki ve hayvan çeşitlerinin
moleküler portresini çıkartmak suretiyle patentlenip
pazarlanabilecek tarımsal, farmasötik ve diğer yararlı
ürünlerin geliştirilmesini sağlayacak genetik materyeli tespit
etmek.
– Pazara sunulmuş transgenik (GM) ürünleri tespit etmek.
Hayat kalitesi, Gelişmekte olan ülkeler
ve Küreselleşme 1
Halihazırda gelişmiş ülkelerde özel sektörün genomik
sahasına yatırımı devlet teşekküllerinin yatırımlarını geçmiş
bulunmakta.
Gelişmiş ülkelerdeki ilaç endüstrisi yatırımlarını gelişmiş
ülkelerde yaygın olan hastalıklar üzerine yapıyor.
1997 verilerine göre dünya nüfusunun %80’ini teşkil eden
düşük-orta gelirli ülkeler farmasötik sanayi ürün pazarından
%20 bir payla yararlanabiliyor.
Küresel araştırma yatırımları dünya nüfusunun %80’ini
barındıran gelişmekte olan ülkelerin ihtiyaçlarına göre değil
gelişmiş ülkelerin pazarları dikkate alınarak yapılmaktadır.
18
27.09.2007
Hayat kalitesi, Gelişmekte olan ülkeler ve
Küreselleşme 2
Gelişmiş ülkeler, akademik ve endüstriyel AR-GE faaliyetleri
ile gelişmekte olan ülke kökenli bitkilerden GM bitkiler elde
etmektedirler. Çoğunlukla izinsiz gerçekleşen bu faaliyet
sonucu gelişmekte olan ülkeler kendi kaynaklarını büyük
paralar ödeyerek geri alma konumuna gelmektedirler.
GM bitki ve hayvan ürünlerinin denetim ve tespitini
sağlayacak altyapı ve bilgi eksikliği nedeniyle piyasaya sürümü
çok sıkı denetim altında yapılması gereken bu besinler
gelişmekte olan ülkelerde kontrolsüz olarak pazara
girebilmektedir.
DNA
dizilerinin,
genomik
bilgilerinin
patentlenmesi
gelişmekte olan ülkeleri yakın gelecekte daha da derinden
etkileyecek ve teknoloji transferinin astarı yüzünden pahalı
olacaktır.
Brezilya, Çin, Küba ve Hindistan genom devrimini
yakalamak adına ciddi adımlar atmaktadır.
Küba
yakın
bir
zaman
önce
biyoteknolojik
altyapısında geliştirdiği B tipi Menenjit aşısı ile yankı
uyandırmış, ABD bu aşıyı ithal etmek için Küba’ya
uyguladığı ekonomik ambargoya istisna uygulamaya
karar vermiştir. Aşı halen Đngiltere’ye ithal edilmiş
ve yaklaşık 12 ülkeye lisansı verilmiştir.
Singapur biyoteknoloji çağını kurduğu dev genom
merkezi ile yakalama yolundadır.
19
27.09.2007
2001 yılı Dünya Sağlık Teşkilatı
verilerine göre:
1)
2)
Kardiyovasküler hastalıklar (16.5 milyon)
Bulaşıcı ve parazit hastalıkları (10.9
milyon)
Kanser (7.1 milyon)
Kazalar (3.5 milyon)
Solunum yolu enfeksiyonları (3.5 milyon)
ölüme yolaçmıştır.
3)
4)
5)
Türkiye coğrafyası üzerinde yaklaşık 11.000 bitki
türü yaşıyor. (Avrupa kıtasında toplam 12.000 bitki
türü tanımlanmış bulunuyor.)
Bu türlerin 3.000 kadarının Anadolu’ya özgün
(endemik) olduğu belirlenmiştir. Gümrük kapılarımızda
bitki ve hayvan kaçakçılığı ile ilgili özellikle bu
nedenle güvenliğin üst düzeyde sağlanması şarttır.
Ülkemiz coğrafyasında Avrupa kıtasından 1.5 kat
daha fazla sayıda, 80.000 farklı hayvan türü
saptanmıştır.
20
27.09.2007
Farmakogenomik: Bireye özgül ilaçların geliştirilmesi.
Topluma özgün genetik varyasyonların saptanması.
Çevresel etkenler ve beslenmenin bireylerin genetik yapısı ile
etkileşimi.
Moleküler tanı yöntemlerinin geliştirilmesi. Genetik ifade
profillerinin çıkarılması.
Ülkenin sahip olduğu doğal bitki ve hayvan çeşitlerinin
moleküler portresini çıkartmak suretiyle patentlenip
pazarlanabilecek tarımsal, farmasötik ve diğer yararlı
ürünlerin geliştirilmesini sağlayacak genetik materyeli
tespit etmek.
Pazara sunulmuş transgenik (GM) ürünleri tespit etmek.
MĐTOZ VE MAYOZ
BÖLÜNME
21
27.09.2007
Ökaryotik Bir Hücrenin Yapısı
Organeller
•
Çekirdek: Kromatin (bölünme dışındaki evrelerde çözünmüş halde
bulunan DNA/protein kompleksi), kromozom (mitoz ve mayoz
sırasında DNA protein kompleksi kendi üzerine sarılarak
kromozom yapısına kavuşur) ; Çekirdekçik (rRNA sentezi).
•
Sitoplazma-Hücre iskeleti
•
Endoplazmik retikulum: DER (yağ asidi sentezi), PER (protein
sentezi).
Endosimbiyotik hipotez
•
Mitokondri: Hücre solunumu.
•
Kloroplast: Fotosentez.
•
Sentriol: Sentrozom adı verilen bölgelerde yeralır.
22
27.09.2007
Homolog Kromozomlar
www.tqnyc.org/NYC040844/image/Chromosome.gif
http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/genetics/medgen/chromo/centpos.gif
Aynı türe ait bireylerin her bir somatik hücresinde aynı sayıda kromozom bulunur. Buna diploit sayı
(2n) denir. Hemen hemen bütün kromozomlar çiftler halinde bulunur. Her bir çiftteki üyeler homolog
kromozomlar olarak adlandırılır.
Bakteri ve viruslarda tek bir kromozom bulunur.
Mayalar, cıvıksı mantarlar ve bazı bitkiler hayatlarının büyük bir bölümünde haploit olarak geçirirler.
Kromozomların haploit sayıları (n) diploit sayılarının yarısıdır. Homolog kromozomlar uzunlukları
boyunca kokus adı verilen gen bölgelerinin aynısını içerirler.
Hücre Döngüsü
http://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/personal/sl/Html/Graphics/CellCycle.gif
23
27.09.2007
HÜCRE DÖNGÜSÜ KONTROL NOKTALARI
http://www.citruscollege.edu/pic/46/c08_10.jpg
http://science.cancerresearchuk.org/images/flat/garrettm_over.gif
P53
GENOMUN KORUYUCUSU
http://www.rndsystems.com/DAM_public/5173.gif
http://www.nature.com
24
27.09.2007
Mitoz Bölünme
•
Mitoz bölünme protozoa, algler, bazı mantarlar gibi hücre
bölünmesi ile çoğalan birçok tek hücreli organizmanın eşeysiz
üremeleri ile ilgili mekanizmaları sağlar.
•
Çok hücreli diploit organizmalarda zigottan oluşan hücrelerin
mitotik aktivitesi organizmanın gelişmesinin ve büyümesinin
temelidir.
•
Genetik materyel çekirdek bölünmesi ya da karyokinez sırasında
iki kadeş hücreye bölünür.
•
Karyokinezi sitoplazmik bölünme ya da sitokinez izler.
MĐTOZ
Duplike
olmuş
kromozomun her bir
parçasına
kromatit
denir. Her bir kromatit
çiftindeki DNA, bir
önceki interfazın S
evresi sırasında tek bir
kromozomun eşlendiğini
gösterdiği
için
bu
kromatitler genetiksel
olarak
aynıdır
ve
kardeş
kromatitler
olarak isimlendirilirler.
25
27.09.2007
MĐTOZ
Mayoz Bölünme
Genetik Çeşitlilik
1. Eşeyli üremede ana ve
babadan gelen
kromozomların haploit
eşleniklerinin birbirinden
farklı birçok
kombinasyonuna sahip
gametlerle sonuçlanır.
2. Krosing over ve
rekombinasyon
26
27.09.2007
Mayoz Profaz I
Mayoz Bölünme
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
27
27.09.2007
Rekombinasyon
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Mitoz/Mayoz
28