5-bakterilerin-genetik-karakterleri

(1)

BAKTERİLERİN

GENETİK

KARAKTERLERİ

(2)

GENETİK MATERYALLERİN

YAPILARI

(3)

• Nukleik asitler;

• Bakteri, virüs, plasmid, faj, transpozon, İS- elementlerinin temel makromoleküllerini oluşturduğundan ayrıca bütün yaşamsal fonksiyonları ve kalıtsal özellikleri

(4)

HER HÜCREDE

Genetik bilgilerin kodlandığı bir DNA genomu

bulunur

Bu genetik bilgiler mRNA ve ribozomlar aracılığı ile proteinlere dönüştürülür

Sentezlenen bu proteinler enerji üretimi ve

(5)

Bir Bakterinin Nükleotidinde

(çekirdeksi yapı)

•çekirdek zarı

•çekirdekçik

•intron

bulunmaz

(6)

Nükleik asitler, temel genetik makromolekül olup, başlıca iki yapısal özellik göstermektedir

1. Deoksiribonükleik asit (DNA)

2. Ribonükleik asit (RNA)

(7)

Deoksiribonükleik asit (DNA)

(8)

• Bakterilerde çembersel, çift iplikli, dev bir DNA (tek ve sirküler) molekülü bulunur

• Yaklaşık olarak bakterinin tüm hücre kuru ağırlığının %2-3 kadarını oluştururlar ve mikroorganizma türüne göre değişmekle birlikte ortalama 0.01 pg ağırlığına sahiptir

• DNA’nın uzunluğu ise örnek vermek gerekirse

• E. coli’de 1.2-1.5 mm kadar olup 4x106 baz

çiftinden oluşmaktadır. Bu uzunluk bakteri uzunluğunun yaklaşık 500 katı kadardır

(9)

• İki

polinükleotid

iplikçiğinin

birbirine sarmal şeklinde bağlanması

ile oluşan DNA’nın yapısında

3 temel komponent

_{3 temel komponent}

bulunmaktadır

• 1- Pürin ve pirimidin bazları

• 2- Pentoz şekeri (2-deoksi-D-riboz)

(10)

1. Pürin

(Adenin A; Guanin G)

yada

pirimidin

(11)

2. Pentoz şekeri (2-deoksi-D-riboz)

5 karbonlu şekerin 2. pozisyonunda bulunan karbon atomuna bağlı bir oksijeni

bulunmamaktadır (C₅H₁₀O₄)

Pürin/pirimidin + pentoz molekülü = Nükleosid Nükleosidlerde fosfat molekülleri ile birleşerek

(12)

3. Fosfat molekülü (fosforik asit, H

₃₃

PO

₄₄

)

Nükleosidlerin birbirine bağlanmasını sağlar Nükleosid + fosfat molekülü = Nükleotid

(13)

• Bu birleşme, pentoz şekerinin 5’-pozisyonundaki karbon atomu ile fosfat molekülünün oksijeni arasında kurulan ester bağı ile sağlanır

• Yan yana bulunan nükleotidler birbirleri ile fosfodiester bağları ile birleşerek polinükleotid zincirini oluşturur

(14)

• Fosfat gurubu, bitişik nükleotidin pentoz şekerinin 5’- pozisyonundaki karbon atomu ile diğer komşu şekerin 3’- pozisyonundaki karbon atomu arasında fosfodiester (O-P-O) bağı kurar

• Aksi yönde uzanan diğer iplikçikte ise bu yön 3’--->5’ dir

(15)

• Bu tarz bir yapı özelliği gösteren DNA’da bir iplikçikte bulunan pirimidin bazları (T, C) diğer iplikçikte bulunan pürin bazları (A,G) ile karşılıklı hidrojen bağları (kovalent bağlanma) bağları ile birleşmişlerdir

•

• Hidrojen bağları Adenin ile Timin ve Guanin ile Sitozin arasında oluşur

(16)

• Adenin miktarı Timin miktarına, Guanin miktarı ise Sitozin miktarına eşittir

• Ancak A+T miktarı G+C miktarına eşit değildir

• İplikçiklerde şeker-fosfot omurgası dış tarafta bulunurken nitrojen bazları orta eksende yer alır

(17)

(18)

• DNA’nın yapısını oluşturan iki polinüklotid iplikçik birbirinden ayrıldığı zaman, her bir iplikçik önceden karşısında bulunan diğer yarımı yeniden oluşturabilme yeteneğindedir

• Bu özellik sayesinde, üreme sırasında birbirinden ayrılan iki iplikçik kendi karşılıklarını tamamlayarak aynı yapı ve özellikte iki DNA molekülü oluşturur. Bu olaya DNA replikasyonuDNA replikasyonu

denir

• DNA replikasyonunda polimeraz enzimi görev alır

(19)

• DNA ısıtılırsa iki iplikçikteki bazlar arasında bulunan hidrojen bağları çözülerek iplikçikler ayrılır

(denatürasyon) (denatürasyon)

• Ortam soğutulduğunda iplikçikler yeniden birleşir. Bu teknik sayesinde ayrı tür hatta ayrı cinslere ait canlıların birbirinden ayrılmış DNA iplikçikleri karşılıklı olarak bir araya getirilebilmektedir

(hibridizasyon) (hibridizasyon)

• Ancak bu birleşme sınırlıdır, iplikçikler arasında homologluk oranı fazla ise birleşme oranıda yüksek olur

(20)

• DNA

hibridizasyonu

sayesinde

mikroorganizmaların

birbirlerine

yakınlık dereceleri saptanmakta ve

sınıflandırmada yararlanılmaktadır

(21)

• İnvitro çalışmalarla, içinde çok az mikroorganizma DNA’sı bulunan inceleme örneklerindeki DNA çeşitli yöntemlerle ayrılarak, tüp içinde polimeraz enzimi ve gerekli kimyasal maddeler ile bir arada tutularak yeni DNA molekülleri sentezlenmekte ve işlemin sonunda başlangıçtaki DNA miktarı kat ve kat artmaktadır

(22)

• Polimeraz zincir reaksiyonu (Polymerase chain reaction, PCR, PZR) adı verilen bu yöntemle, pek çok infeksiyöz hastalığın tanısı güvenilir bir şekilde ve kısa sürede yapılmaktadır

(23)

• DNA gerektiği zaman üzerinde bulunan nükleotid sayı ve sırasına uygun özellikte RNA molekülü oluşturarak hücrenin yaşamsal işlevlerini yönetir

(24)

Ribonükleik asit

(RNA)

(25)

• Mikrorganizmalarda DNA’dan ayrı olarak hücre içinde çok önemli fonksiyonlara sahip olan bir diğer makromolekül de ribonükleik asit (RNA)’dir

• Kompozisyonu bakımından DNA’ya benzerlik gösterse de fonksiyonel olarak farklı bir

(26)

• Bazı araştırıcılar RNA’yı tam bir genetik

materyal olarak kabul etmemekte,

• genetik RNA

(mRNA ve RNA virüsleri)

•

• nongenetik RNA

(diğer RNA’lar) olmak

üzere iki ayrı molekül olarak

(27)

• RNA’da deoksiriboz yerine riboz, DNA’daki _riboz

primidinlerden Timin(T) yerine Urasil (U) Urasil

bulunur

• Ayrıca, RNA’nın yapısı çift iplikçikli değil tek tek iplikçikli

iplikçikli polinükleotid zinciri şeklindedir

• Bu nedenle DNA’ya oranla daha zayıftır ve kolay zayıftır

tahrip olabilir

• Ancak bazı bölgelerde bu iplikçiğin kendi üzerine kendi üzerine katlanması

katlanması ile çift katlı olabilir

• Bunlara ilave olarak, RNA’da guanin ve sitozin miktarları eşit değildir

(28)

• _Bakterilerde

_Bakterilerde

- fonksiyonları

- molekül ağırlıkları

- Sedimentasyon sabitleri

birbirinden farklı

4 tür

_{4 tür}

RNA

bulunur

1- Messenger (Ulak) RNA (mRNA) 2-Transfer RNA (tRNA)

3- Ribosomal RNA (rRNA, nongenetik) 4- Primer RNA (pRNA)

(29)

1- Messenger (Ulak) RNA (mRNA)

(30)

• mRNA, DNA’da bulunan genetik

bilgilerin proteinlerin yapım yeri olan

ribozomlara aktarılması için sentezlenen

moleküllerdir

• DNA iplikçiklerinin birinden

(kalıp DNA, 5’--->3’) RNA polimeraz

enziminin (transkriptaz) katalitik etkisi ile,

genetik bilgiler mRNA’ya aktarılır

• Bu olaya

transkripsiyon (kopya

_{transkripsiyon}

(31)

(32)

• mRNA protein sentezi için gerekli

bilgileri kodlar halinde taşırlar

• Herbir amino asit için 3 bazlı bir kod

vardır. Örn. UUU, UUC, gibi

• Bu üç bazlı koda

kodon

adı verilir

• Prokaryotik mRNA çok dayanıksız olup

ortalama ömrü 1-3 dakikadır

(33)

(34)

• Protein sentezinde,

aktive edilen amino asitlere bağlanarak

bunları ribozomlar üzerinde sıraya giren

uygun kodonlara taşıyan küçük

(35)

3- Ribozomal RNA ve

(36)

• Ribozomların protein sentezindeki rolü

çok büyüktür

• Bakterilerin üreme döneminde sayıları

oldukça artar

• Yapısında rRNA (%60) ve spesifik

proteinler (%40) bulunur

(37)

• Bakterilerde ribozomlar 30 S ve 50 S

olmak üzere iki alt birimden oluşurlar

ve bunların birleşmesi ile 70 S’lik

ribozom oluşur

(S= Svedberg sabiti ; ultrasantrifüjlemede çökme hızıyla ilgili katsayı)

(38)

• Hücredeki tüm RNA’nın büyük bir

çoğunluğunu rRNA oluşturur ve

ribozomlarda proteinlere bağlı olarak

bulunur

(39)

• 4- Primer RNA (pRNA)

DNA nın replikasyonunda geçici olarak görev

yapmakta ve primase enziminin katalitik etkisi ile sentezlenir.

Primer RNA (pRNA) 15- 20 nükleotidden oluşmaktadır.

(40)