Microsoft PowerPoint - Molek\374ler Genetik_Hafta
Transkript
Microsoft PowerPoint - Molek\374ler Genetik_Hafta
27.09.2007 Doç. Dr. Hilâl Özdağ Ankara Üniversitesi Biyoteknoloji Enstitüsü Merkez Laboratuvarı eposta: hilalozdag@gmail.com 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