GENETİK AÇIDAN HÜCRE VE HÜCRE YAPISI
DOÇ. DR. BENGİ ÇINAR KUL
• Hücre ilk olarak Robert
Hooke tarafından 1663 yılında adlandırıldı. İlk
olarak mikroskopta ölü
mantar dokusunu inceledi.
• Gördüğü boş odacıklara hücre (cellula) adını verdi.
• Hücre ???
Genellikle gözle görülemeyecek kadar küçük, yarı geçirgen bir zar ile çevrili sitoplazma
kitlesinden oluşan,
sitoplazma içinde çeşitli olayları yürüten organeller bulunan, genetik materyali ya bir zar ile çevrili
(ökaryot) ya da sitoplazma içinde zarsız olarak yer alan (prokaryot) bir organizmanın yapı ve görev bakımından en küçük birliği.
Hücre teorisi
… 19. yüzyılın başlarında ortaya kondu.1. Hücreler, canlının en basit yapı
taşlarıdır. Hücre bir birim olarak kendi başına ilkel, basit bir organizmadır. Bazı organizmalar tek bir hücreden oluşur.
Bunlara unicellular organizma ya da mikroorganizma denir.
2. Her bir hücre, çok hücreli organizma içinde kendine özgü bir role sahiptir.
3. Her bir hücre, başka bir hücre
tarafından hücre bölünmesi yoluyla ürer.
HÜCR E
Ökaryotlar
Hücreler yaşayan organizmaların yapısal ve fonksiyonel en küçük birimidir ve gelişmişlik
düzeyine göre ikiye ayrılır:
Prokaryotlar
Çekirdek yoktur ve kalıtım materyali protoplazmada dağınık haldedir.
Hücre zarı, hücre duvarı, sitoplazma ve zarsız organel olan ribozom taşırlar. Bu hücrelerin zarlı organelleri de yoktur..
Bakteri, mavi- yeşil alg prokaryot hücrelidir.
Prokaryot hücreler
basit ve küçük…
• ÖBAKTERİLER: Canlı organizmada ÖBAKTERİLER (doğal ya da bulaşık olarak-
enfeksiyonla-) toprak ya da suda yaşayan organizmalardır.
•Her alanda öbakteriler karşımıza çıkar…
•Çeşitli hastalıklarda
Streptococcus türleri/ boğaz enf.
•Genetik çalışmalarda
E. coli/ Rekombinant DNA
•Gıda üretiminde
Lactobacillus türleri/ yoğurt
• ARKHAEBAKTERİLER: zor koşullar altında yaşarlar.ARKHAEBAKTERİLER
– METHOGENLER: Sadece oksijen olmayan bataklık gibi çevrelerde yaşarlar. Büyük baş hayvanların
rumenlerinde yaşayabilirler… Bu bakteriler CO2
redüksiyonuyla oluşan aynı zamanda bataklık gazları da denilen Metan (CH4) üretirler…
– HALOPHİLESLER: Yaşamaları için ortamda çok miktarda tuz konsantrasyonuna gerek vardır.
– THERMOASİDOFİLLER: Termoasidofilik
arkeabakteriler ise yüksek sıcaklıklara sahip asit
gölcüklerinde yaşayabilir ki bu tür ortamlarda sıcaklık 100°C’un üzerinde, pH ise 2 seviyesinde olabilir.
GENETİK MATERYAL Tek
Dairesel
Çoz az sayıda proteinle ilişkili Çekirdek zarı yer almaz
Sitoplazmada çok sayıda ribozom var.
DNA’da intronlar yok. Sadece ekzon!!!
PLAZMİDLER
Genelde bakterilerde sitoplazmada
kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve replike olabilen
ekstrakromozomal DNA segmentleridir…
Antibiyotiklere direnç
Ağır metal iyonlarına direnç
UV ışınlarına direnç
Çeşitli enzim ve toksinler oluşturma
Kolonize olma
Çeşitli karbonhidratların fermantasyonuÖKARYOTLAR BÜYÜK VE DAHA KARMAŞIK…
• Zarlı organellere sahipler
• Kromozomlara sahipler
• Genellikle çok hücrelidirler, maya hücreleri,
alg, amip, terliksi hayvan vb canlılar hariç . En ilkel bitkilerden böcek ve memelilere
kadar tüm bitki ve hayvanlar bu grupta yer almaktadır. kapsamaktadır.
Ökaryotların içinde aynı zamanda algler,
amipler, mantarlar ve küfler gibi pek çok tek hücreli mikroorganizmalarda yer
almaktadır.
• Genetik materyal DNA’dır
• Hücre içinde ayrı bir yapı oluşturan çekirdek içinde bulunurlar
• Genetik materyal çekirdek zarı ile çevrili,
• DNA’da ekzon ve intronlar var.
ekzon ve intron ne demek?
Thyroglobulin Geni (TG)
14. kromozomda
9.262kb ile 9.508kb arası
TG DNA
Ekzon
(47 adet) intron
TG mRNA
Mermerleşme-Marbling, kaslar
arasında yağ biriktirme özelliği) ve etin gevrekliği (tenderness)
Sığırda Thyroglobulin Geni
Çekirdek (nükleus): Hücrenin
“beyni”dir. Genetik materyali içerir ve hücreyi yönetir.
Hücrenin çoğalmasını sağlar.
Mitokondri: Enerji ve oksijenli solunumdan sorumludur. Çift zarla kaplıdır ve bu membranlar katlanarak
krista adı verilen yapıları oluştururlar.
kendi DNA’larına ve protein üretimi için kendi ribozomlarına
sahipler.
Endoplazmik retikulum (ER):
Hücre zarı ile çekirdek zarı arasında uzanan kanalcık ve borucuk
sistemidir.
-Granüllü ER: Üzerinde ribozomları bulundurur. Sentezlenen proteinleri küçük veziküllere yükleyip Golgi
aygıtına (protein sentezleyen hücrelerde…)
-Granülsüz ER: Paketleme , taşıma ve hücre içi dağıtımda görevlidir. (lipid
sentezleyen hücrelerde…)
Vakuol
Lizozom
Golgi aygıtı Ribozom
-Sentrozom: Sadece hayvan hücrelerinde bulunur.
Birbirine dik iki sentriolden oluşur. Hücre bölüneceği zaman kendini eşler. Her bir sentriol 3’er tüpten meydana
gelen 9 protein lifinden (mikrotübül) oluşmuştur.
iğ ipliklerini oluşturur ve kromozomların sentromerlerine bağlanırlar.
İnsanın çizgili kas hücrelerinde, nöron gövdesinde, olgun yumurta hücresinde bulunmaz.
Döllenme sonrası bölünme nasıl gerçekleşir?
SADECE BİTKİ HÜCRESİNDE BULUNAN ORGANELLER HÜCRE DUVARI, PLASTİTLER, BÜYÜK KOFUL VAR
SENTROZOM YOK…
1- Kloroplast
• İçerdiği klorofille bitkiye yeşil rengini verir.
Fotosentezde görevlidir.
• DNA, RNA, ribozom, ve fotosentez enzimleri içerir. Bu nedenle kloroplastlar da mitokondriler gibi kendi enzimlerini yapabilir ve çekirdekten bağımsız çoğalabilirler.
2-Kromoplast: Bitkilerde sarı (ksantofil),
turuncu (karaten), kırmızı (likopen) renkte olan plastitlerdir. Karotinoidler
3- Lökoplastlar: Renksiz plastitlerdir. Bitkinin kök ve tohum gibi depo organlarının
hücrelerinde bulunur. Nişasta, yağ ve protein depo ederler.
Genetik açıdan önemli olan organeller…
• Çekirdek
• Mitokondri
• Ribozom
• Sentrozom (hayvan!!!)
• Kloroplast (bitki)
PROKARYOT VE ÖKARYOT FARKLILIKLARI
• Prokaryotların ökaryotlardan daha basit yapıları vardır.
• Ökaryotlar internal membranları ve iplikçikleri ile daha karmaşık bir
sisteme sahiptirler.
• Benzer makro moleküller içerirler.
• Hücresel DNA miktarları açısından farklılık içerirler.
• DNA organizasyonları farklı şekildedir.
Yüksek bitki ve hayvan organizmaları E. Coli’nin içerdiği DNA’dan 40-100 misli daha fazla DNA içerir.
Eğer bu DNA’ların hepsi protein kodlamada kullanılsaydı; bazı hayvan hücreleri 3x106 (3.000.000) dan daha fazla farklı tipte protein kodlamış olacaktı.
Genom büyüklüğü
Baz çifti Gen sayısı
Mitokondrial DNA 16,569 37
Mycoplasma pneumoniae 816,394 680
Helicobacter pylori 1,667,867 1,589 Streptococcus pneumoniae 2,160,837 2,236 Mycobacterium
tuberculosis 4,411,532 3,959
E. coli K-12 4,639,221 4,377
Drosophila melanogaster 122,653,977 ~17,000
Pirinç (!!!) 3.9 x 108 28,236
Zebrafish 1.2 x 109 15,761
Köpek 2.4 x 109 19,300
İnsan (!!!) 3.3 x 109 ~21,000
Fare 2.8 x 109 ~23,000
Soru: Genom ne kadar büyükse
organizma o kadar gelişmiştir.
Doğru diyenler Yanlış diyenler
C DEĞERİ
PARADOKSU
• Ökaryotlarda çekirdek genomu büyüklüğü ile ilgili bir terimdir.
• C değeri paradoksunun temeli genom büyüklüğünün organizma kompleksliği ile ilişkili olmadığıdır…
• örneğin, bazı tek hücreli protistaların genomları insan genomundan büyüktür…
• insan genomunun %1,5'i protein kodlayan gen geri
kalan %98,5 ise çeşitli tipte kodlanmayan DNA dizileri…
Amoeba,
Genomu 200 kat daha büyük Soğan,
Genomu 12 kat daha büyük
PROKARYOTLAR VE PROKARYOTLAR VE
ÖKARYOTLARDA DNA ÖKARYOTLARDA DNA
ORGANİZASYONU…
ORGANİZASYONU…
PROKARYOTLAR VE PROKARYOTLAR VE
ÖKARYOTLARDA DNA ÖKARYOTLARDA DNA
ORGANİZASYONU…
ORGANİZASYONU…
• Prokaryotların hücresel DNA’sı tek bir dairesel molekül formundadır.
• Prokaryotik hücreler membranla sarılmış çekirdeğe sahip değildir. Genomik DNA sitoplazmada dağınık halde ve ortadadır.
• Prokaryotlarda ribozomların büyük çoğunluğu hücrenin periferlerine yakın olarak bulunur.
• Prokaryotların hücresel DNA’sı tek bir dairesel molekül formundadır.
• Prokaryotik hücreler membranla sarılmış çekirdeğe sahip değildir. Genomik DNA sitoplazmada dağınık halde ve ortadadır.
• Prokaryotlarda ribozomların büyük çoğunluğu hücrenin periferlerine yakın olarak bulunur.
Prokaryotlarda DNA’nın (nükleoid) orta kısmı büyük bir oranda işgal etmesi nedeniyle DNA kendi üzerine katlanmış şekildedir.
Buna DNA supercoiled yapı adı verilir (DNA süpersarımı)
Bir E. coli kromozomal DNA molekülü tam olarak uzatılırsa 1 mm den daha fazla yani kendi
hücresinden 1000 defa daha fazla uzun…
İnsan DNA’sı boylu boyunca uzatılırsa dünyadan aya kadar tam 6.000 defa gidip gelebilecek kadar uzundur Prokaryotların çoğunda PLAZMİD adı verilen ve çeşitli özellikler kazandıran küçük dairesel DNA molekülleri bulunur.
Antibiyotiklere direnç
Ağır metal iyonlarına direnç
UV ışınlarına direnç
Çeşitli enzim ve toksinler oluşturma
Kolinize olma
Çeşitli karbonhidratların fermantasyonu
Tüm ökaryötik DNA hücrelerin çekirdek DNA’sı bir
membranla sarılı çekirdeğin içinde, iki yada daha fazla kromozoma yayılmış olarak bulunur.
Her bir kromozomun tek, doğrusal ikili sarmallı DNA molekülü içerdiği bilinmektedir.
Bazı ökaryot hücreler (maya ve bazı bitkiler) aynı zamanda plazmid DNA’lara da sahiptir.