Genetik

I. BÖLÜM GENETİĞE GİRİŞ

1. Genetik ve Kalıtımın Tanımı
Anne ve babadan kromozomlar vasıtasıyla gelen genlerin etkileşim şekil ve derecelerine göre de yavrunun özellikleri ortaya çıkar.Canlılardaki karakterleri ve karakterlerin yavru bireylere aktarılmasını inceleyen bilime KALITIM BİLİMİ ya da GENETİK denir.

Kalıtımla ilgili bazı tanımlar şunlardır:

dominant GEN(BASKIN GEN):Bulunduğu canlıda,taşıdığı özelliği oluşturabilen gene denir.Büyük harflerle sembolize edilir(A,B,C,D...).
Örnek Siyah saçlılık,kıvırcık saçlılık,bezelyelerde sarı ve düzgün tohumluluk,uzun boyluluk...

resesif GEN(ÇEKİNİK GEN):Bulunduğu canlıda taşıdığı karakteri dominant gen bulunmadığı zaman oluşturabilen gen çeşitidir.Küçük harflerle sembolize edilir(a,b,c,d...).
Örnek Sarı saçlılık,düz saç şekli,bezelyelerde yeşil ve buruşuk tohumluluk,kısa boyluluk...

GENOTİP:Canlıların DNA'sındaki (genler) genetik bilgidir.Canlı bireylerin karakterlerini oluşturur.DNA'nın en küçük birimi genler olduğu için genotipler genlerce oluşturulur.
Örnek:Karakterlerin dominant,resesif,homozigot,heterozigot... olması gibi.

FENOTİP:Anne ve babadan üreme olayı ile yavruya aktarılan genlerce oluşturalan karakterlerin dış görünüşüne denir.Canlı fenotiplerinin oluşmasında gen ve çevre etkileşmesi görülür.
Örnek:Göz renginin siyah,mavi,yeşil oluşu,saç şeklinin düz,kıvırcık olması,kan gruplarının A,B... olması gibi.

HOMOZİGOT(ARI DÖL):Yavruda karakteri oluşturan iki genin de aynı şekil ve özellikte olmasıdır.(AA,aa,BB,bb...)

HETEROZİGOT(MELEZ DÖL):Yavruda karakteri oluşturan iki genin de farklı şekil ve özellikte olmasıdır.
AA --- Homozigot---baskın karakter
Aa --- Heterozigot---baskın karakter
aa --- Homozigot---çekinik karakter

GEN İNTERAKSİYONLARI 

          (BbIı)  ♂    (BbIı) ♀
DNA  TCT  CCT  Burada AGA (Arg) kodonu 
DNA  ATA  ATT  Burada UAU (Try) kodonu

Doğada varlığını sürdüren bitki, hayvan ve insanlar canlılar grubunu oluşturmaktadır. Her canlı kendi türüne özgü karakterlere sahiptir. Tür içerisindeki her birey, sahip olduğu karakterleri kendisini meydana getiren ebeveynlerinden alır ve kendisinden sonraki yavrularına geçirir. Bununla beraber hiçbir canlı temel karakterlerin dışında, tam olarak birbirine benzemez.

Tek yumurta ikizleri hariç, aynı ailenin bireyleri bile birbirine tıpa tıp benzemezler. Bu farklılıklar bireyle ebeveyinleri arasında olabileceği gibi, aynı ana babadan olan kardeşler arasında da gözlenir. Değişik aile bireyleri arasındaki karakter farklılıkları ise daha fazladır.

Bir grup bireyin çeşitli özellikler bakımından gösterdiği farklılıklara veya ortak ataya sahip canlıların gösterdikleri farklılıklara varyasyon denir. Dolayısı ile doğada biyolojik zenginliğin kaynağının varyasyonlar olduğu söylenebilir.

Karakterler yönünden fertler arasındaki varyasyonun nedeni; bireyin sahip olduğu genetik yapı ve içinde bulunduğu çevre koşullarıdır.

Bir canlının renk, şekil, yapı ve fonksiyonel özelliklerine karakter denilmektedir. Bu karakterler canlının bünyesinde bulunan genetik materyalin kontrolü altında oluşmakta ve nesilden nesile geçerek devam etmektedir.

Gerek kalitatif gerekse kantitatif karakterleri belirleyen genlerin, nesilden nesile geçmesi kalıtım olarak ifade edilmektedir.

Genetik bilimi canlılardaki varyasyonları ve karakterlerin kalıtım özelliklerini, oluş biçimlerini inceleyen, araştıran ortaya koyan bilim dalıdır. Kısaca genetik; kalıtım ve çeşitliliği (varyasyonu) inceleyen bir bilim dalı olarak da tanımlanabilir.

2. Genetik Biliminin Tarihi Gelişimi

İnsanlar bitki yetiştirmeye, hayvanları evciltmeye başladığından beri, biyolojik çeşitlilikleri gözlemeye ve merak etmeye başlamışlardır. Her çağdaki bilim adamları biyolojik farklılıklara bilgileri nisbetinde yorumlar getirmeye, canlıların nasıl meydana geldiği konusunu açıklamaya çalışmışlardır.

3. Genotip, Fenotip ve Çevre

Ebeveyn generasyonundaki bireylere ait özellikler, kendilerinden sonraki generasyon bireylerine geçebilir ve bunlar kalıtsal özellikler olarak adlandırılır.

Bu özellikler gen adı verilen DNA segmentinin kontrolü altındadır. Bir canlının genetik yapısı, o canlının oluşması ile görevli gamet hücrelerinin taşıdığı ana ve babaya ait genetik yapının tesadüfi bir yarılarının (n♂, n♀ haploid) zigotdaki (2n diploid) toplamıdır.

Bu toplam genetik yapı; o canlının genotipi olarak adlandırılır. Bu genetik yapıya sahip embriyo ve fötus, gebelik veya kuluçka süresince maternal (anasal), doğum sonrası ise external (doğal) çevre etkisi altındadır.

Genotip ve çevrenin ortaklaşa etkisi sonucu canlıda ortaya çıkan karakterlere o canlının fenotipi denir. Başka bir ifade ile fenotip, bireylerin morfolojik, fizyolojik, ekolojik, davranış ve zihinsel özelliklerinin renk, şekil, ölçü ve tartı olarak dışa yansımasıdır.

4. Varyasyonlar

Bireylerde genotip bazı istisnalar dışında çevresel faktörlerden etkilenmeyip, yaşam boyu sabit kalır. Fenotip ise çevresel faktörlerin etkisi ile değişebilir. Bu değişikliğe fenotipik varyasyon denir.

Aynı veya benzer genotipli iki birey farklı bakım, besleme, iklim gibi

çevresel faktörlere maruz kaldıklarında yukarıda da açıklandığı gibi fenotipleri farklı olmaktadır. Benzer ya da aynı genotipli bireyler arasındaki bu farklılıklara ‘Çevresel Varyasyonlar’ denir. Tek yumurta ikizleri haricinde hiçbir canlının aynı genotipe sahip olamayacağı kesindir. Bu farklılıklar ise ‘Genotipik Varyasyolar’ olarak tanımlanmaktadır.

Varyasyonlar nedenlerine göre üçe ayrılır.

4.1.Paravaryasyonlar (Modifikasyonlar) Bireyin sahip olduğu karakterlerin içinde bulunduğu çevrenin etkisi ile farklılaşmasıdır. Paravaryasyon sonucu oluşan fenotipik farklılık yeni generasyonlara geçmez.

Örneğin; trafik kazası sonucunda kolunun birisini kaybeden bir insan vücut bütünlüğüne sahip diğer insanlara göre fenotipik farklılık gösterir, ama sahip olunan bu yeni karakter kendinden sonraki nesillere geçmez. Olayın temelinde varyasyonun oluşmasına neden olan çevresel faktörlerin genotipi etkilememesi yatmaktadır. Bu varyasyon şekli farelerde kuyruk kesme operasyonu ile deneysel olarak gerçekleştirilebilir.

Operasyon sonucu fenotipik olarak kuyruksuz hale gelen farelerle kuyruklu fareler arasında meydana gelen paravaryasyon kalıtsal değildir. Çünkü kuyruksuz hale getirilen farelerin erkek ve dişilerinin çiftleşmesi sonucu elde edilen yavrular kuyruklu olma özelliğini sürdürürler.

4.2. İdiovaryasyonlar (Mutasyonlar)

Bireylerin genotiplerinde meydana gelen değişikliklere bağlı olarak fenotiplerinde ortaya çıkan farklılıklardır. Bu tip varyasyonun sebebi olarak mutajenik faktörler, uzun yıllar yapılmış olan seleksiyon çalışmaları ve melezlemeler gösterilebilir. Mutajenik etkiler genotipte mutasyonlara sebep olmakta ve bu da o genin determine ettiği karakterlerde farklılık ortaya çıkarmaktadır.

Aynı şekilde uzun süre seleksiyon uygulanan sürülerde arzu edilen karakteri determine eden genler yoğunlaştırılırken, istenmeyen özellikleri determine eden genlere sahip fert sayıları azaltılmaktadır. Bu çalışmalar sonucunda seleksiyon uygulanan bireylerin genotipleri; önceki generasyon bireylerinin genotiplerinden farklı olmaktadır. Dolayısı ile fenotipleri de farklıdır. Örnek olarak; yağsız uzun kuyruklu koyun ırkından koçların, yağlı kuyruklu koyun ırklarının anaçları ile sürekli birleştirilme çalışması gösterilebilir.

4.3. Miksovaryasyonlar (Kombinasyonlar)

Farklı ırkların veya türlerin erkek ve dişi bireylerinin çiftleşmesi sonucu meydana gelen yavruların fenotipik ve genotipik yapı olarak ebeveynlerinden farklı olmasıdır. Kalıtsal bir varyasyon şeklidir. Aşağıda sığırlardan verilen örnek şematize edilerek gösterilmiştir.

Paranteral  

Generasyon     

          Boğa                   X                  İnek       

Fenotip          Siyah-Beyaz-Alaca                Kırmızı

Genotip    SSBB          GGAA

Gamet                            SB             X             GA

        

Filial Generasyon                 

        F1              

Fenotip                                   Siyah 

Genotip                                    SBGA

II. BÖLÜM

1. Hücrenin Genel Yapısı

Canlıların yapı taşı olan hücreler, tıpkı meydana getirdikleri organizmalar gibi bünyesinde; kimyasal ve fiziksel olayların cereyan ettiği, metabolizma faaliyetlerinin oluştuğu, büyüme ve çoğalma fonksiyonlarının yerine getirildiği, bütün bu işlevler için enerji sağlanan ve protein sentezlenen yapılardır.

Genetik çalışmalarda esas alınan materyal hücre’dir. Hücre, bir canlının en ufak yapı birimidir ve genel olarak bakıldığı zaman en dışta bir zar, zarın altında sitoplazma, sitoplazmanın içinde ise bazı organeller ve bir çekirdekten meydana gelmiştir.

2. Hücreyi Oluşturan Bölümler

Hücreye şekil veren ve onu saran bir membrandır. 7.5- 10 nm kalınlığında, ince ve elastiki bir yapı olup yarı geçirgendir. Tamamen fosfolipidler ve proteinlerden meydana gelmiş ve çift katlı bir yapıdadır.

Çift katlı lipit tabakası glikoz, üre vb suda eriyen maddelere geçiş engeli oluştururken oksijen, bazı hormon ve alkol gibi yağda eriyen maddelere kolayca geçiş imkanı sağlar. 

2.2. Sitoplazma

Eukaryotik hücrelerde çekirdek dışı ile hücre membranı arasında kalan bölüme sitoplazma denir. Sitoplazma nonpartikular ve koloidal bir materyal olan sitosol ile bir hücreye ait olan tüm organellerden meydana gelmiştir.

2.3. Endoplazmik Retikulum (ER)

Çift membran sistemine sahiptir ve hücre içinde kıvrımlar oluşturur. Bu kıvrımlar yüzey alanını genişleterek daha fazla enzimatik işlev sağlamakta ve hücre içi boşluğun çoğunu kapsamaktadır.

Endoplazmik retikulumun, granüllü ve granülsüz olmak üzere iki çeşidi vardır. Endoplazmik reticulum (ER) üzerinde ribozomlar bulunduğunda granüllü endoplazmik reticulum adını alır ve rER şeklinde, ribozom bulunmayan kısımlarına ise granülsüz endoplazmik retikulum denir ve sER şeklinde simgelenir.

Granüllü endoplazmik retikulum (rER) ribozomlar ile birlikte çalışır. Ribozomlar ise protein sentezinde görev alırlar. Örneğin mesenger RNA’lar protein sentezi için genetik bilgileri taşımakla görevlidir.

Granülsüz endoplazmik retikulum (sER) ise yağ asitleri ve fosfolipitlerin sentezine hizmet etmekte ve aynı zamanda hücre içinde bir çok enzimatik işlev görmektedir.

2.4. Golgi Organeli

ER’a çok benzer ve onunla yakından ilişkilidir. Çekirdeğin yakınında sayıları birkaç adet olan ince, düz veziküllerin üst üste dizilmesiyle oluşmuş yapılardır. Yine golgi organeli etrafında sayıları birkaç adet olan ve büyüklüğü 50 nm yada biraz daha fazla olan etrafı bir membranla sınırlandırılmış veziküller vardır. Bu yapıların hücrenin diğer organelleri ile golgi organeli arasında madde alış verişi yaptığı düşünülmektedir.

2.5. Ribozomlar (Ribosom)

nRibozomlar sitoplazma içerisinde ve çoğunlukla ER üzerinde yerleşmiştir. Protein moleküllerinin sentezinde görev alan RNA’ların temel fiziksel oluşumlarıdır. Bunların ribonükleik asidine Ribozomal ribonükleik asit (rRNA) denir.

2.6. Lizozomlar (Lysosom)

Bunlar golgi organeli tarafından yapılmaktadır. Veziküler yapılı olup büyüklükleri 0.2- 0.5 µm kadardır. Lizozomlar hücre içi sindirimde etkili olan hidrolitik enzimleri bünyelerinde bulundurarak, hücrenin özellikle yıpranmış bölümlerini, hücreye alınan besin partiküllerini ve bakteri gibi istenmeyen maddeleri sindirirler. Lizozomların etrafını saran membran yapı içerisindeki hidrolitik enzimlerin hücrenin diğer unsurları ile temasını engelleyerek hücrenin kendi kendisini sindirmesine mani olur.

2.7. Peroksizomlar

Yapı olarak lizozomlara çok benzer, ancak aralarında şu farklar vardır.

a. Lizozomlar golgi organeli tarafından yapılırken, peroksizomlar ya self duplikasyon yolu ile kendi kendine yada granülsüz endoplazmik retikulumdan (sER) tomurcuklanarak oluşurlar.

b. Lizozomlar hidrolitik enzimleri içerirken, peroksizomlar daha çok, hücre içerisindeki bir çok toksini oksitleyerek zararsız hale getiren oksidatif enzimleri içerir.

2.8. Salgı Vezikülleri

Bunlar değişik hücrelerde farklı yeteneklere, farklı büyüklüklere ve farklı yapılara sahip organellerdir. Bunların tamamı golgi organeli ve endoplazmik retikulum tarafından meydana getirilir. Pankreasın asiner hücrelerindeki salgı vezikülleri ile tükrük bezlerindeki salgı vezikülleri örnek gösterilebilir.

2.9. Mitokondriler

Mitokondriler; 7 µm’ye kadar uzunluğa ulaşabilen büyük organeller olup, etrafı çift katlı bir membran ile kaplı iken iç kısmı uzantılar oluşturmuş bir görünüm arz eder. İç membranın oluşumunu sağlayan bu çok kıvrımlı yapı üzerinde oksidatif enzimler tutunmuş durumdadır.

Mitokondriler, hücrenin enerji ürünlerinin meydana getirilmesinde görevli olup, ATP (Adenozin tri fosfat) sentezini üstlenmişlerdir. Ayrıca kendi çoğalmaları için; yapılarında çift iplikçikli halka tarzında DNA’yı bulundururlar.

2.10. Sentrozom (Centrosome)

Çekirdeğe yakın bir yerde bulunur. İçinde iki tane sentriol vardır. Bitki hücresinde bulunmaz.

2.11. Sentrioller (Centriole)

Çekirdek yakınlarında bulunan silindir şeklinde ufak yapılardır. Uzunlukları 0.6 µm, genişlikleri 0.4 µm’dir. Bunlar çift halde bulunur ve her ikisi de aynı yerdedir. Sentrozom adı verilen özel bir alanda bulunurlar. Mayoz ve mitoz bölünmenin erken safhalarında iğ iplikçiklerinin yerleştirilmesi ve hücrenin mayoz ve mitoz bölünmesi sırasında kromozomların hücre kutuplarına doğru çekilmesi sentrioller tarafından sağlanır.

2.12. Çekirdek (Nucleus)

Hücrenin orta yerinde bulunur. Gerek hücrede gerekse o hücreyi taşıyan canlıda hayati öneme sahiptir. Kimyasal ve biyolojik olaylar çekirdek bünyesinde taşınan genetik materyal (DNA) tarafından oluşturulmaktadır.

Çekirdek türden türe, dokudan dokuya farklılık gösterebilir. Bakteri ve viruslarda çekirdek yoktur. Çekirdek içeriği sitoplazma içerisinde dağılmış durumdadır.

Hücre çekirdeği, çekirdek membranı, nukleoplazma ve çekirdekcik olmak üzere 3 bölümden oluşur.

 2.12.1. Çekirdek Zarı (Nucleus Membranı)

Çekirdek membranı iki katlı olup, çekirdeği sitoplazmadan ayıran yarı geçirgen bir zardır. Dış kat endoplazmik retikulumla devam eder ve nuclear membran boşluğu ile endoplazmik retikulum boşluğu bileşik durumdadır. Bu iki kat binlerce noktada birleşerek nuclear porları oluştururlar. Bu porlar (aralıklar) 20-80 nm genişliğindedir.

2.12.2. Çekirdek Sitoplasması (Nucleoplazma)

Çekirdek zarı ile çekirdekcik arasındaki boşluğu dolduran maddedir. İçinde karmaşık halde kromatin iplikçikleri bulunur. Bu iplikçiklerden fibriler yapıda olanlara kromonema, granüler kolloidal yapıda olanlara ise kromatin (DNA) adı verilir.

Hücre bölünmesi sırasında kromonema kontraksiyonlarla kısalıp kalınlaşırken, kromatin de bu yapının etrafında yoğunlaşmakta ve kromozomlar oluşmaktadır.

2.12.3. Çekirdekcik (Nucleolus)

nÇekirdekçik çekirdeğin içinde bulunur. Boyandığı zaman koyu bir renk alır ve her hangi bir membrana sahip olmayan bir yapıdadır. Bünyesinde çok miktarda RNA ve ribozom sentezinde kullanılan protein içerir. Hücre bölünmesi başladığı zaman ribozomal RNA’lar çekirdekçik tarafından  sentezlenir. Bu RNA’ların oluşumunda DNA’nın kodlamaları da önemlidir.

3. Hücre Bölünmesi

Bu konu hücre bölünmesi olarak ifade edilirse de anlatılmak istenen hücrenin çoğalmasıdır. Hücre çoğalması hücre bölünmesi ile başlar ve gerçekleşir.  Çoğalma; hücrenin kendi kendini duplike ederek ikiye bölünmesi tarzında olur. Genel olarak çok hücreli canlılarda hücresel çoğalma, periyodik olarak belirli bir sıra halindedir  ve kompleks bir olaydır.

Canlılarda genellikle iki tür hücre vardır. Bunlar, vücut (somatik) ve cinsiyet (germ) hücreleridir. Somatik hücreler mitoz adı verilen bir çoğalma şekli ile çoğalırlar. Bu hücreler diploid kromozomludurlar ve bölünme sonucunda yine diploid kromozomlu olurlar. Germ hücreleri ise mayoz adı verilen bir çoğalma şekli ile çoğalırlar ancak mayoz bölünmenin ürünleri haploid kromozomlu olurlar.

3.1. Mitoz Bölünme

nSomatik hücrelerde, hücresel  çoğalmanın biyolojik şeklidir. Bu olay kimileri tarafından nuclear bölünme, karyokinesis veya hücresel bölünme (cytokinesis) olarak da bildirilmektedir. Bazen de bu hücresel bölünme şekli hücre siklusu olarak tanımlanır. Somatik hücrelerin hücre siklusu genel olarak iki safhadan meydana gelir. Bunlar mitotik (M) ve interfaz safhalarıdır.

3.1.3. Anafaz (Anaphase)

Mitoz bölünmenin en kısa dönemidir. Bu dönemde kromozomlar karyotip olarak belirginleşir. Kromatitlere sentromerlerinden bağlı olan fibril iplikçikler kromatitleri hücre kutuplarına doğru çekmeye başlarlar. Sentromerlerinden çekilen kromatitler kutuplara doğru giderken belirli şekiller alırlar, kromozomlar aldıkları bu şekillere göre morfolojik olarak sınıflandırılırlar.

3.1.4. Telofaz (Telophase)

Yaklaşık olarak 18 dakika süren bir aşamadır ve mitoz bölünmenin son safhasıdır. Telofazda kromatitler hücrenin her bir kutbuna yerleşmişlerdir. Artık bu aşamadan sonra onlara kromozom denilmektedir. Kromozomlar interfaz safhasındaki gibi karışık olmayan bir şekilde ve uzanmış vaziyette hücre kutuplarındadır. Kromozomlar etrafında önce bir nuclear membran oluşmaya başlar, sonra yavaş yavaş çekirdekcik oluşur ve bu arada fibriler iplikçikler de kaybolur.

Telofazda en önemli olay hücre bölünmesidir.

3.2. Mayoz (Meios) Bölünme

Germ hücrelerinde meydana gelen, bir bölünme şeklidir.

Bu bölünme şeklinde, mitoz bölünmede ki kadar hücre çoğalması meydana gelmez.

Mayoz bölünmede, homolog kromozomlar kendini bir defa eşler ama iki defa hücre bölünmesi meydana gelir. Bu iki hücre bölünmesi Mayoz I ve Mayoz II olarak bilinir.

Mayoz I’de kromozomlar replike olur ve normal mitoz bölünme gibi bölünme işlemleri gerçekleşir, ancak Mayoz II’de kromozomlar replikasyona uğramadan bölünür ve diploid kromozomlu bir hücreden haploid kromozomlu iki hücre meydana gelir. Sonuç olarak; mayoz bölünme ile diploid kromozomlu bir hücreden, haploid kromozomlu dört hücre meydana gelir.

3.2.1. I. Mayoz (Meios) Bölünme

Bu bölünme profaz I, metafaz I, anafaz I ve telofaz I olarak dört bölümden oluşur.

3.2.1.1. Profaz (Prophase) I

Bu safhada kromozomlar uzunlukları boyunca yan yana gelerek ilk sinapsisleri oluştururlar (Sinapsis; homolog kromozomların çok sıkı bir şekilde birleşmesiyle oluşan yapı). Kromozomlar sinapsis halinde iken duplike olurlar ve her bir kromozomdan iki adet kromatit meydana gelir. Her bir kromozomdan oluşan 2 kromatit, 4 parça olmuş vaziyette bir sentromere bağlıdır. Oluşan bu yapıya tetrat denir. Tetrat üzerindeki kromatitler bazı noktalardan birbirine yapışır, bu yapışma noktalarına kiyazma denir. Daha sonra kromatitler birbirinden ayrılırken bu yapışma noktalarında parça değişimi olur ki bu olaya crossing-over denilir.

Profaz I’de tamamlanan bu olaylar aslında 5 bölüm altında incelenebilmektedir. Bunlar; Leptotene, Zygotene, Pachytene,  Diplotene ve Diyakinez’dir.

3.2.1.1.a. Leptoten (Leptotene)

Erken profaz safhasıdır. Bu dönemde kromatin maddesi yoğunlaşmaya başlar. Leptotene de homolog kromozomlar duplike olmaya hazırdır. Ayrıca synaptonemal kompleks görünmeye başlar.

3.2.1.1.b. Zigoten (Zygotene)

Erken-orta profaz safhası olarak da bilinir. Bu safhanın en önemli noktası homolog kromozomların başlangıçta aynı hizaya gelmesi ve sürekli olarak kısalıp kalınlaşmasıdır. Bu homolog kromozomlar aynı hizaya geldikten sonra fermuar benzeri bir yapı halinde ve çift olarak bulunurlar. Kromozomların bu yapısı synaptonemal kompleks olarak adlandırılır.

Daha sonra her bir homolog kromozomun oluşturduğu sinapslar replike olur ve dört parça haline gelen kromatitler tetratları oluştururlar.

3.2.1.1.c. Pakiten (Pachytene)

Orta profaz aşamasıdır. Kromozomların parçalanması tamamlanır. Crossing-over gerçekleşir. Kromozomlar bu safhada kalınlaşır, uzamaya başlar ve demet şeklini alır.

3.2.1.1.d. Diploten (Diplotene)

Orta-geç profaz aşaması olarak da bilinir. Bu aşamada kısmi hareketlenme olur ve tetratlar ikişer kardeş kromatit olarak birbirinden ayrılmaya başlar. Ancak bu kromatitler bazı noktalardan birbirine yapışmıştır (kiyazma noktaları) ve bu noktalarda parça değişimi meydana gelir (Crossing-over). Crossing-over çoğunlukla kardeş olmayan kromatitler arasında görülür.

3.2.1.1.e. Diakinez

Geç profaz dönemdir. Kromatitler birbirinden iyice ayrılır ancak kardeş olmayan kromatitlerde oluşan kiyazmalar arasında gevşek olan bağlantılar devam eder ve diakinez tamamlanır. Kromozomlar ekvatoryal düzleme hareket eder. Profaz I’in finali olarak bilinen bu safha süresince, çekirdek ve çekirdek membranı kaybolur ve her bir tetratın iki sentromeri yeni oluşmuş fibriler iplikçiklere bağlanır.

3.2.1.2. Metafaz (Metephase) I

Metafaz I’in başlamasıyla çekirdek membranı tamamen ortadan kalkar ve tetratlar hücrenin ekvatoral düzleminde aynı hizaya gelmeye başlar. Ekvatoral düzlemdeki bu kromozom dizisine metafaz plağı denir. Homolog kromozomların her bir çiftinin sentromerleri metafaz plağının zıt yönlerindedir. Bu durum sadece mayoz bölünmede vardır. Bu dönemde ipliksel aygıtlar tamamen oluşmuşlardır ve homolog kromozomların sentromerlerine bağlanırlar.

3.2.1.3. Anafaz (Anaphase) I

nHer bir tetratdaki kromozomlar ayrılır ve homolog çiftlerin her bir kromatidi arasında bağlantı kalmaz. Kromozomların her biri iki kromatit şeklinde hücrenin zıt kutuplarına doğru çekilmeye başlar ve bu yapılara diyad adı verilir. Bu kutuplarda artık yeni çekirdekler şekillenecektir.

3.2.1.4. Telofaz (Telophase) I

nBu safhada diyadlar kutuplara ulaşır ve yeni hücre nucleusları oluşarak aynı mitoz bölünmedeki gibi hücre bölünmesi gerçekleşir. I. mayoz bölünme sonuçlanmış olur ve bir adet diploid kromozomlu hücreden iki adet diploid kromozomlu hücre meydana gelir. Genel olarak mayoz bölünmenin telofaz I safhası mitoz bölünmenin telofazından daha kısa sürer.

3.2.2. II. Mayoz (Meios) Bölünme

Bu bölünme de profaz II, metafaz II, anafaz II ve telofaz II aşamaları vardır.

I. mayoz bölünmeden farklı olarak bu safhada kromozomların kendilerini eşlemeleri gerçekleşmez. Diğer tüm aşamalar ise aynıdır. Kromozomlar kendilerini eşlemedikleri için bir diploid kromozomlu hücreden haploid kromozomlu iki hücre meydana gelir. Buradaki her bir haploid kromozoma monad adı verilir. Mayoz bölünmenin sonucu olarak bir adet diploid kromozomlu germ hücresinden erkekte haploid kromozomlu dört adet spermatit, dişide ise haploid kromozomlu bir adet oosit meydana gelir.

4. Hücre Bölünmesinin Genetik Açıdan Önemi

Mitoz bölünme sonunda ana hücre kendisi ile eşit sayıda kromozoma sahip iki yavru hücre meydana getirir.

Bu bölünme sırasında ana hücrenin sitoplazması da bazı istisnalar dışında yavru hücrelere eşit olarak pay olur. Kromozom materyalindeki eşit bölünme mutlaktır.

 Dolayısı ile mitoz bölünme sonunda oluşan iki yavru hücre aynı sayı ve nitelikte kromozoma sahiptir. Yavru hücrelerin aynı genetik materyale sahip olmalarını sağlayan mekanizma bölünmenin profaz döneminde yer alan duplikasyon olayıdır.

Bununla beraber yeni meydana gelen hücreler kromozom sayı ve yapısı yönünden aynı olduğu halde yaşam sürecinde fonksiyonları farklı yönlerde gelişmektedir.

Mitoz bölünme normal olarak embriyonal hayatın gelişmesi sırasında, büyüme döneminde ve  rejenerasyon olayları ile ilgili hallerde meydana gelir. Anormal mitoz bölünme olayları ise kötü huylu tümörlerde görülür.

Eşeysel olarak üreyen organizmalarda her bir yeni fert babadan gelen bir sperm hücresi ile anadan gelen bir yumurta hücresinin yani dişi ve erkek iki gametin birleşmesi ile hayata başlar. Canlılarda fertilizasyondan sonra somatik hücrelerdeki kromozom sayısı iki katına çıkmadan generasyondan generasyona sabit kalmaktadır. Bunu germ hücrelerindeki mayoz bölünme sağlamaktadır.  Mayoz olayı dişi ve erkekte birbirine benzer şekilde meydana gelir. Bununla beraber teferruat ve terminolojide farklar vardır. Her iki cinsiyette mayoz bölünme ile gamet hücrelerinin meydana gelmesi olayına gametogenesis adı verilir. Bunun erkeklerdeki şekline spermatogenesis, dişilerdekine ise oogenesis denir

5. Kromozomlar

nHücre bölünmesinin başlamasıyla kromatin ve kromonemanın meydana getirdiği yapı kromozomlardır. Kromozomlar genel olarak bir sentromer ve iki koldan (telomer) oluşmuşlardır.

Böyle basit görünüme sahip olmakla beraber çok yoğun ve sıkıştırılmış bir yapıdadır. Örneğin insandaki kromozomların birbirine eklenmesi ile 160 milyar kilometrelik şerit oluşturacağını belirtenler vardır.

Kromozomlar her hücrede çiftler halinde bulunur, protein ve DNA içerirler. Yapı olarak birbirinin aynısı olan kromozomlara homolog (eş)  kromozomlar denir.

Memelilerin erkekleri ve kanatlıların dişilerinde diploid kromozom çiftlerinden bir homolog kromozom çiftinin herbirinin farklı olduğu belirlendiğinde bu farklı kromozom çiftine cinsiyet (sex) kromozomu, diğer tüm kromozom çiftlerine ise otozom (somotik, yapısal) kromozomlar adı verilmiştir. Cinsiyet kromozomları memelilerde x ve y harfleri ile, kanatlılarda ise z ve w harfleri ile simgelenir. Doğada bulunan bütün türlerin kromozom sayıları sabit ve o türe özeldir. Aşağıda bazı hayvan türleri ve insana ait kromozom sayıları verilmiştir.

5.1. Kromozomların Morfolojik Yapısı:

nSentromer tüm kromozomlarda bulunmasına rağmen bu yapı ancak bazı kromozomlarda (örneğin, insanda 1, 3, 9 ve 16 nolu kromozomlarda) görülür. Sentromerden daha az boya alır ve çekirdekcik oluşumu ile ilgili olduğu sanılmaktadır.

5.1.b. Satellit

nİnce bir sapla bazı kromozomların (örneğin, insanda 13, 14, 15, 21 ve 27 nolu kromozomlarda) kısa kollarına bağlanan, yuvarlak düğme şeklindeki kromatin materyaline denir. Bu oluşumun hücre bölünmesinin telofaz safhasının sonrasında çekirdeği tekrar oluşturduğu sanılmaktadır.

5.1.c. Sentromer

nKromozom üzerinde farklı yerlerde bulunur. Kromozomlara hareket kazandırırlar. Sentromeri olmayan kromozomlar metafaz safhasında ekvatoryal düzlem üzerinde yerleşemezler ve elimine olurlar. Sentromer mitoz bölünmenin anafaz döneminin başında kromozomun uzun ekseni boyunca ikiye ayrılır ve kromatitler bağımsız hale gelir. Bu kromatitler sentromerlerinden iğ ipliklerine tutunurlar. Sentromerler kromozomları iki kola ayırır.

Kromozomlar bünyelerinde bulundurdukları sentromerin lokalizasyonuna göre çeşitli şekillerde isimlendirilirler. Eğer sentromer kromozomun tam ortasında ise, yani her iki kromozom kolu eşit uzunlukta ise böyle kromozomlara metasentrik, eğer sentromer kromozomun bir kolu üzerinde yani kromozomun ortası ile bir ucu arasında bir yerlere yerleşmişse, başka bir ifade ile kromozom kollarından biri diğerinden biraz daha kısa ise böyle kromozomlara submetasentrik kromozomlar denir. Sentromer kromozomun bir ucuna çok yaklaşmışsa veya tam uçta yer almışsa yani kromozomun bir kolu çok kısa ise bu tip kromozomlara akrosentrik kromozomlar denir. Ayrıca sentromer kromozomun tam ucunda bulunabilir ki, bu durumda kromozom tek kollu görülür, bu tip kromozomlara da telosentrik kromozomlar denir.

Kromozomların morfolojik yapıları göz önüne alınarak yapılan gruplandırmaya karyotip denir

Kromozomların büyüklükleri ve sentromerin yerleşim yeri aynı bireyde bile farklı olabilmektedir. Zira cinsiyet kromozomlarından X kromozomu, Y kromozomundan büyüktür ve X kromozomu genellikle metasentrik iken, Y kromozomu akrosentrik veya telosentriktir. Bu durum sadece germinatif hücre kromozomlarında değil bazı somatik hücre kromozomlarında da mevcuttur.

Her türün kendine özgü bir karyotipi bulunur. Bir türe ait bireylerin karyotipleri incelenerek o bireylerin fenotipleri açığa çıkarılabilir. Hatta karyotipik farklılıklar ile bireyler arasındaki farkılıklar dahi ortaya konulabilir.

5.2. Periferik Kandan Kromozom Üretme Tekniği

En sık kullanılan kromozom inceleme tekniğidir.  Aktif bölünme devresine girmiş lenfositler bu tekniğin materyalini oluşturur. Lenfositlerden kromozom üretmek için; içerisine %20 sığır fötus serumu, antibiyotik (mikrobiyel üremeyi engellemek için), phyto haemagglutinin (mitozu uyarmak için)  katılmış yapay besi yeri (TC- medium.199, RPMI-1640, Eagle, Early’s, vs) kullanılır. Heparinli bir tüpe alınan 5-10 ml kan 400 (rpm)’de 10 dakika santrifüj edilerek eritrositlerin çökmesi sağlanır ve üstteki plazmadan 1-2 ml alınarak besi yerine katılır ve üreme işleminin gerçekleşmesi için 37 0C’de ki etüvde 72-90 saat bekletilir.

Üremekte olan hücreler, hücre bölünmesinin metafaz aşamasında iken çiftler halinde metafaz plağını oluştururlar ve bir hücre için en fazla kromozom sayısı bu dönemde olur. Dolayısı ile bu dönem kromozomların incelenmesi için en uygun dönemdir. Bu maksatla hücre bölünmesini engellemek için ortama 0.25 ml kolsişin eklenir ve etüvde 2-4 saat bekletilerek mitoz bölünme durdurulur. Dolayısı ile hücre bölünmesi olmaz.

Ekili ortam 1000 rpm’de 10 dakika santrifüj edilerek üstteki sıvı kısım atılır. Böylece hücre bölünmesinin metafaz aşamasındaki hücreler tüpün tabanında kalır. Kromozomların iyice yayılmasını sağlamak amacıyla hücreler bir hipnotik solüsyon ile muamele edilir. Bu amaçla çökelti üzerine %1’lik sodyum sitrat veya potasyum klorürden 1-2 ml eklenip karıştırılır ve 10-15 dakika su banyosunda bekletilir. Sonra yine 1000 rpm’de 10 dakika santrifüj edilerek üstteki kısım ayrılır ve atılır.

Bu aşamada süspansiyonun yıkama ve tespit işlemleri için hazırlanmış olan fiksatif solüsyon (3 kısım metil alkol, 1 kısım asetik asit) çökeltinin üzerine 2-3 ml ilave edilip karıştırılarak 30 dakika +4 0C’de bekletilir. Sonra 1000 rpm’de 10 dakika santrifüj edilir, üstte kalan kısım atılır ve bu işlem sıvı berraklaşıncaya kadar tekrar edilir.

Fiksatif ile karıştırılan solüsyondan biraz alınıp soğuk bir lam (+4 0C) üzerine yüksekten damlatılır, hipnotik sıvı ile şişen hücreler parçalanır ve kromozomlar da soğuk lam üzerine yapışır. Hazırlanan preparatlar alevden geçirilerek kurutulur. Giemsa veya Folgen gibi boyalarla boyanarak ışık mikroskobun immersiyon objektifinde incelenirler. Uygun bölgelerin fotoğrafları çekilir ve bilgisayar üzerinde gruplandırılır. Böylece karyotipler hazırlanır.

Bu yöntem ile bir bireyin diploid kromozom sayısı, kromozom tipleri, kromozom anomalileri vs. hakkında bilgi elde edilir.

5.3. Bant Yöntemi

Ayrıntılı çalışmalarda, periferik kandan kromozom üretme tekniğindeki gibi hazırlanan preparatlar spesifik boyalarla boyanır. Boyanan kromozomlarda açıklı koyulu bölgeler oluşur. Koyu bölgelere bant adı verilir.

Bantlar kullanılan boya ve tekniklere göre Q (Quinakrin), G (Gimza), C (Constitutive gimza), QM (Quinakrin Mustard), T (Telometrik gimza), R (Reverse gimza)  bandı gibi farklı isimler alırlar.

Bu yöntemle kromozomlar üzerindeki gen lokuslarına ulaşmak mümkün olduğu gibi kromozom haritaları da çıkarılabilir.

5.4. Özelleşmiş Kromozomlar

5.4.1. Politen (Polytene) Kromozomlar

Bu kromozomlar bazı uçan böceklerin, protozoonların ve bitkilerin farklı dokularındaki somatik hücrelerde büyük oranda bulunmaktadır. Hücre bölünmesinin interfaz safhasında çekirdekte görülürler ve yapılarında genetik materyal bulundururlar. Her bir politen kromozom ışık mikroskobu altında incelenmiş, bunların bant ve bantlar arası çizgi halindeki serisi ortaya konulmuştur.

Bant örnekleri her bir kromozom için farklıdır. Her bir politen kromozomun uzunluğu 200-600 µm kadardır. Bu hacim büyüklüğü ve farklılığı DNA ipliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu kromozomların DNA’ları replikasyon sonucunda yuvarlak bir şekil alırlar ama sitoplazmik bölünme ya da ayrılma DNA ipliğinde meydana gelmez. Replikasyon ürünü olarak, kromozomlar 1000-5000 DNA ipliği meydana getirir. Bunların biri diğerine parelel durumdadır.

Politen kromozomların ve genlerin bu yapıları arasındaki farklılık dikkat çekicidir.

Bu kromozomlardaki bantların mevcudiyeti bireysel genlerin açıkca görülmesine ve yorumlanmasına neden olur. Kromozomların genetik aktivitesinde düz olarak lokalizasyona maruz kalan bantlarda mevcut olan iplikcikler görülmeye başlandığı zaman bu görünüm fark edilebilir. Böyle görülen DNA ipliği Puff olarak adlandırılır.

Politen kromozomların antikor boyanmasında kırmızı şişkin bölgeler puff olarak adlandırılır.

5.4.2.          L  ambraş (Lampbrush) Kromozomlar  

Özelleşmiş kromozomların bir diğer tipi olan Lampbrush kromozom kromozomların iç yüzünün anlaşılmasını sağlamıştır. Bu tip kromozom hem bazı insektisitlerin spermatositlerinde hem de birçok vertebralıların oositlerinde karakteristik olarak bulunur.

Lampbrush kromozomlar normal germ hücre kromozomlarının kıvrımlı yada düz hali olarak yorumlanırlar. Bu tip kromozomlar halkalar halindedir ve merkez eksenin iki DNA heliksinden meydana geldiği şeklinde yorumlayanlar olduğu gibi, her bir krozomal halkanın çift heliks yapılı bir DNA’dan meydana geldiği şeklinde yorumlayanlar da vardır.

Bu hipotez her bir kromozomun kardeş kromatit çiftinden meydana geldiği görüşünü doğrulamaktadır.

Polytene ve Lampbrush kromozomların genetik bilginin fonksiyonu ve düzenlenmesinde fayda sağladığı yapılan çalışmalarla ortaya konmuştur.

6. Genler

Yunanca doğum ya da başlangıç anlamındaki ‘’genos’’ kelimesinden köken alan ve yaşamı belirleyen genler, DNA sarmalında yer alıyor. Ancak genler DNA’nın % 2 ile % 4’ünü oluşturuyor. Geri kalanına ise ‘’boş’’ DNA deniyor.

Genler hücrelerin dolayısıyla da canlıların kalıtsal özellikerinin, yaşamları için gerekli olan proteinlerin, enzimlerin, diğer makro ve mikromoleküllerin kodlarını taşıyan, türlerin ve bireylerin farklı özellikerinin oluşmasını sağlayan ayrıca bu özelikler yeni generasyonlara aktarılmasından sorumlu olan, kromozom üzerinde lokalize olmuş, değişik uzunlukta (kodladığı proteinin büyüklüğüne göre) DNA sekanslarıdır.

 Gen’ler aynı zamanda, canlılardaki bütün genetik, biyokimyasal, fizyolojik olayların denetimini ve doğru yönde ilerlemesini de kontrol ederler. Bir kromozom üzerinde prokaryotiklerde 2000–3000 ve ökaryotiklerde de 50000–100000 arası gen bulunmaktadır. İnsanlar da ise 28 bin ile 140 bin arasında gen olduğu sanılıyor.

 Aşağıdaki tabloda bazı organizmalarda gen ve baz sayıları gösterilmiştir.

Bir genin kromozom üzerinde bulunduğu bölgeye lokus, çok sayıda genin kromozom üzerinde bulunduğu bölgeye ise loci denir.

Bir kromozom üzerinde yüzlerce gen bulunur.

Hücre çekirdeği ve diğer bazı hücre organellerinin içinde bulunan kromozomların moleküler yapısı ya Deoksiribonükleik asit’ten (DNA) ya da Ribonükleik asit’ten (RNA) oluşmuştur.

6.1. Genlerin Kimyasal Yapısı

İsviçre’de Mischer adında bir kimyacı 1869 yılında balık sperm hücresinin nukleusundan bir madde izole etmiştir. Bu madde proteine benzemekle beraber asit özelliği göstermektedir. Hücre nukleusundan elde edildiği için bu maddeye nukleik asit adı uygun görülmüştür.

Nukleik asit hayvan ve bitki hücresi nucleuslarından da elde edilmiştir. Nukleik asitler Mischer’in zamanından beri bilinmekle beraber onların kalıtımı sağlayan maddeler oldukları ancak 1944 yılında pneumokokların incelenmesi ile mümkün olmuştur.

Pneumokokların iki çeşidi vardır. Birisi kapsüllü ve patojendir. Diğeri ise kapsülsüz ve patojen değildir. Amerika da Avery ve çalışma grubu kapsüllü pneumokokları kültürde üretip farelere enjekte ettiklerinde farelerde pneumoni ve ölümler meydana geldiğini, kapsülsüz hücrelerin kültüründen enjeksiyon yaptıkları farelerde ise herhangi bir hastalığın şekillenmediğini saptamışlardır. Kapsüllü pneumokokların kültüründen daima kapsüllü hücreler elde edilirken kapsülsüz hücrelerin kültüründen de daima kapsülsüz pneumokoklar elde edilmiştir.

Araştırıcılar kapsüllü pneumokok nucleuslarından izole ettikleri Deoksiribo Nukleik Asiti (DNA), kapsülsüz hücrelerin üretilmekte olduğu kültür ortamına katmışlar. Bu kültürde daha önce hiç kapsüllü pneumokok görülmezken, ortama DNA ilavesinden sonra meydana gelen yavru hücreler arasında kapsüllü hücreler de görülmeye başlanmıştır. Kültürden farelere yapılan enjeksiyon da pneumoni meydana getirmiştir. Bu çalışmalarla kalıtımda rol oynayan maddenin DNA olduğu ortaya konulmuştur.

Genetik şifre olarak adlandırılan nükleik asitler genellikle 5 karbonlu şeker, organik baz ve fosforik asitten meydana gelmiştir.

Bu zincirdeki 5 karbonlu şekerin yapısının deoksiriboz ya da riboz olmasına göre nükleik asit DNA ya da RNA yapısında olur. DNA çoğunlukla hücre çekirdeğinde ve az miktarda mitokontride, RNA ise çoğu sitoplâzmada geri kalan kısmı ise çekirdekte bulunmaktadır.

Nükleik asit yapısındaki organik bazlar pürin ve pirimidin’den meydana gelmiştir. Pürin bazlar adenin ve guanin, pirimidin bazlar ise citosin, timin ve urasil’dir.

Bu organik bazlardan birisi ile şekerin birleşmesinden nukleositler; bir nukleosit ile fosforik asidin birleşmesinden ise bir nukleotid meydana gelir.

nDNA ve RNA zinciri birçok nukleotidin birbirine fosfodiester bağı ile bağlanması sonucu meydana gelmiş bir polinukleotidden ibarettir. DNA molekülünün yapısı oluşurken adenin karşısına daima timin; guanin karşısına daima sitosin gelir.

Kalıtsal bilgiyi taşıyan DNA molekülü daima çift sarmallı doğrusal yapıda bulunmayabilir, örneğin; E. Coli bakterisinin DNA’sı halkasal yapılı olarak tespit edilmiştir

6.2. DNA’nın Biyokimyasal Yapısı

DNA yapısı itibarı ile düşük pH’ya sahiptir (pH=4). Çift sarmal yapılı bir DNA molekülünün pH’ı 4 – 11 olan çözeltilerde oldukça stabil iken, bu sınırlar dışında çift sarmal yapı açılır ve DNA tek sarmal halinde kalır. Bir DNA molekülü tuzlu su içerisinde 70- 80 oC’ ye kadar ısıtıldığında organik bazlar arasındaki zayıf hidrojen bağları kopar ve çift sarmal yapı açılarak DNA molekülü tek iplikçik haline dönüşür.

6.2.2. Vizkosite

Çift sarmallı bir DNA, tek sarmal yapılı bir DNA’ya göre daha vizkoz bir yapıya sahiptir. Bu nedenle vizkozite ölçümü ile DNA’nın tek ya da çift sarmallı olup olmadığı anlaşılabilir.

6.2.3. Sedimentasyon

DNA’nın belli bir molekül ağırlığı ve sedimentasyon sabitesi vardır. Bu ultrasantrifüj yöntemi ile belirlenebilir. Dansitesi belli olan bir DNA molekülü ile belli olmayan bir DNA molekülü bir tüp içerisinde santrifüj edildiğinde dansitesi bilinmeyen DNA, bilinen DNA molekülünün durumuna göre kıyaslanabilir. Yani dansitesi bilinmeyen DNA molekülü, bilinene göre tüpün daha yukarısında band oluşturuyorsa bunun dansitesi daha düşüktür denilir. Bu durumun terside mevcut olur. Ayrıca tek sarmallı DNA molekülü çift sarmallıya göre daha yukarıda band oluşturur. DNA molekülünün bu özelliği sayesinde dansitesi bilinmeyen iki DNA molekülü arasında tek ya da çift sarmallı olup olmadıkları hakkında karar verilebilir.

6.2.4. Denatürasyon

20- 25 oC ve pH 7’de stabil olan çift sarmallı bir DNA molekülü 70–90 oC’de ve düşük pH’da tutulursa çift sarmal yapısı ayrılır. Bu duruma erime denir. Çift sarmal yapının ayrılmaya başlaması ilk önce adenin- timin baz çiftlerinden başlar ve sonra guanin- sitozin baz çiftleri ayrılır. Bunun sebebi adenin ve timin arasındaki 2H bağının, guanin ve sitozin arasındaki 3H bağından daha kolay ayrılmasıdır. Çift sarmal yapısı ayrılmış olan DNA molekülü kendi halinde soğumaya bırakılırsa tekrar çift sarmal haline geçebilir ki bu duruma da denatürasyon denir.

6.3. GeninTemel Fonksiyonları

Bir canlının hayatını sürdürebilmesi ve neslini devam ettirebilmesi tamamen genlerin kontrolü altındadır. Bu bağlamda genlerin bu karmaşık olaylar dizisini yönetmesi, sahip olduğu iki temel fonksiyona bağlıdır. Bu fonksiyonların birincisi DNA’nın kendi kendini eşlemesi yani self duplikasyon, ikincisi ise sahip oldukları bilgiyi RNA vasıtasıyla hücreye veya fenotipe aktarması yani RNA sentezi (transkripsiyon)’dir.

6.3.1. Self Duplikasyon

Kalıtsal materyal olan DNA’nın en önemli özelliği kendi kendisinin bir kopyasını yapabilmesidir, yani kendisini replike edebilmesidir. Bu özelliği ile DNA kendisinin aynısını yeni nesillere aktarma yeteneği kazanmış olur.

DNA’nın replikasyon mekanizmasının farklı şekillerde olduğuna dair görüşler ileri sürülmüştür. Bunlar;

a. Konservatif DNA Replikasyonu: Bu düşünceye göre DNA çift sarmal halde iken kendi etrafında dönerek bir ucundan diğer ucuna kopyasını yapmaktadır.

b. Dispersif DNA Replikasyonu:

Bu modele göre, DNA belirli bir zaman diliminde kendisinin belirli bölümlerini kopyalamakta ve bu kopyalama işi tamamlanınca parçalar birleşerek yeni DNA molekülünü meydana getirmektedir.

c. Yarı Konservatif DNA Replikasyonu:

nBu model diğer iki modelin yanlışlığını ispatlamış ve bugün kabul edilen model olmuştur. Buna göre; DNA çift sarmal yapılı halden ayrılarak tek zincirli hale gelmekte ve her zincir kendisinin kopyasını yaparak iki DNA molekülü oluşturmaktadır.

Mekanizma basite indirgenirse DNA tıpkı bir fermuara benzetilebilir.

DNA molekülü kapalı bir fermuar, bir polinükleotid zinciri de fermuarın bir yarısı olarak düşünülebilir. Fermuarın sürgüsü tam olarak çekilip öbür uçtan çıkarıldığında fermuar açılır ve iki yarı birbirinden ayrılır. Her bir yarının yeni bir fermuar meydana getirdiği varsayılırsa gen duplikasyonunun mekanizması anlaşılmış olur

6.3.2.RNA Sentezi (Transkripsiyon) **********

nKalıtsal unsurları taşıyan DNA’nın ikinci önemli görevi protein sentezini yöneterek fenotipin oluşumunu sağlamaktır. Bu fonksiyonun oluşabilmesi için RNA gibi yardımcı moleküllere gereksinim vardır. RNA’da DNA gibi nükleotid moleküllerinden oluşmuş ve RNA’da 3ı- 5ı fosfodiester bağı ile birbirine bağlanmıştır.

  RNA, protein ile DNA arasındaki aracı bir maddedir ve hem hücrenin çekirdeğinde hem de sitoplâzmada yer alır. Miktarı protein sentezine bağlı olarak değişir. DNA kendi kendini eşleyebildiği gibi kendine uygun bir RNA’da sentezleyebilmektedir. Böylece DNA’da mevcut genetik şifre RNA’ya aktarılmaktadır. DNA’dan RNA sentezlenmesine RNA sentezi (transkripsiyon), RNA’dan protein sentezlenmesine ise protein sentezi (translasyon) denir.

DNA ile RNA arasındaki farklar;

1.  DNA’da şeker ünitesi deoksiriboz iken RNA’da riboz’dur. Riboz ve deoksiriboz arasındaki fark deoksiribozda pentozun 2 numaralı karbonundaki OH grubunun yerini H’nin almasıdır.

DNA yapısında deoksiriboz bulunması RNA’ya göre daha fazla dayanıklı olma özelliği kazandırdığı ileri sürülmektedir.

2.  Bazı virus RNA’ları hariç RNA’lar genel olarak tek zincirlidir. Ancak bazı RNA molekülleri (tRNA ve rRNA gibi) kendi moleküllerinin belli bölgelerinde çift zincir yaparlar. Bu çift zincir oluşumunda adeninin karşısına urasil (A=U), guaninin karşısına sitozin (G=S) gelir. Dolayısı ile DNA’daki timin bazı yerine RNA’da urasil bazı vardır.

RNA sentezi bazı noktalardaki farklılıklar hariç, DNA sentezine benzemektedir. RNA sentezi için önce DNA sarmal yapısı açılır, iki polinükleotid zincirinden birisi RNA yapımı için aktif hale gelir. Bu zincire templeyt (kalıp) iplikçik denir.

Transkripsiyonda RNA polimeraz enzimi, RNA sentezinin DNA’nın hangi noktasında başlayacağını belirler. 3 çeşit RNA polimeraz enzimi vardır.

a.   RNA polimeraz I: Bazı rRNA’ların (1.85, 5.85, 2.85 gibi) transkripsiyonundan sorumludur

6.4. Protein Sentezi (Translasyon)

Sitoplâzmada gerçekleşen protein sentezi, DNA’da saklı genetik bilginin fenotipi nasıl oluşturduğunu açıklamaktadır.

Protein sentezinde, sitoplâzmaya geçen mRNA ribozom üzerine monte olur sitoplâzmada bulunan tRNA’larda ortamdaki aminoasitleri yakalayarak ribozom üzerine getirirler ve sırası gelmişse taşıdıkları aminoasiti uygun olan kalıba yerleştirirler. Uç uca peptit bağı ile eklenen aminoasitler bir protein molekülünü oluştururlar.

Protenlerin sentezinde aminoasitlerin yarısını mRNA belirler ve bu mRNA da DNA tarafından oluşturulur (transkripsiyon). mRNA üzerinde birbirini izleyen 3 nükleotid bir bilginin veya bir emrin şifresini taşır. Bu üçlü nükleotid grubuna kodon adı verilir.

RNA’da 4 adet nükleotid çeşidi bulunmaktadır. Bu nükleotidlerden her birinin 3’lü olarak yan yana gelmesi durumunda 43= 64 adet kodon oluşur.

Her bir kodon 1 şifre her şifre de bir aminoasit belirttiğine göre; 64 kodon 64 aminoasiti belirleyebilir.

Ancak protein yapımında 20 aminoasit görev yapmaktadır.

Buna göre 44 kodon artmaktadır. Bunların bazılarının proteinlerin başlama ve bitim noktalarını belirlediği, bazılarının ise boş şifreler olduğu sanılmaktadır.

6.4.2. Uzama Basamağı

Bu basamakta ribozomun A bölgesine, başlangıç kodonundan sonraki kodona uygun aminoasit taşıyan tRNA yerleşir. Sonra P bölgesinde ki başlangıç tRNA’sının aminoasiti ile A bölgesinde ki aminoasit arasında peptid bağı kurulur. Bu bağın oluşumunu Peptid 1 transferaz enzimi kataliz eder. Bu reaksiyon sonucunda başlangıç aminoasiti A bölgesinde ki tRNA’ya aktarılmış olur ve başlangıç tRNA’sı boşalır. Böylece ribozomlar mRNA üzerinde bir kodonluk mesafe kadar ilerler. A bölgesinde ki 2 aminoasitten ibaret peptidi taşıyan tRNA P bölgesine geçer. Bu olaylar dizisi A bölgesine herhangi bir aminoasiti şifreleyen ‘Sonlan’ emri gelinceye kadar devam eder.

Ribozom üzerinde ki tüm bu olaylarda enerji kaynağı olarak GTP (Guanisin tri fosfat) kullanılır.

6.4.3. Sonlanma Basamağı

70S’lik başlangıç kompleksindeki A bölgesine ‘Sonlan’ kodonlarından herhangi birisi gelirse (Bu kodonlar UAA, UAG ve UGA’dir) bu kodona uygun tRNA antikodonu mevcut olmadığı için yeni bir tRNA bağlanamaz. Ancak P bölgesindeki tRNA’ya bir polipeptid bağlanır, bunun ayrılmasını da Peptid 1 transferaz enzimi katalizledikten sonra protein sentezi bitmiş olur. Ribozomlar üzerinde aminoasitlerin sıralanması mRNA’daki organik bazların sıralanmasına bağlıdır. Organik baz sırasında meydana gelecek herhangi bir hata yanlış bir şifreye, bu da protein yapısında yanlış bir aminoasitin yer almasına neden olur. Bazen bir veya birkaç yanlış aminoasitin varlığı fenotipte fark edilmeyebilir. Ama bazen de yanlış bir aminoasit ferdin yaşama gücünü yokedebilir.

Hemoglobin 300 aminoasitten meydana gelen bir proteindir. Normal hemoglobin ile orak hücreli hemoglobin arasındaki tek fark, normal hemoglobindeki glutamik asitin yerini valinin almasından ibarettir.

Yani 300 aminoasitten bir tanesinin yanlış olması insanlarda hemoglobin bozukluğuna, dolayısı ile  yaşama gücünün  yok olmasına neden olmaktadır. Sözü edilen anemi hastalığının kalıtımını aşağıdaki gibi şematize edebiliriz.

IV.BÖLÜM

Johann Mendel 1822 yılında şuan Çek Cumhuriyeti sınırları içinde bulunan Heinzendorf köyünde doğdu. 1843 yılında Brno kentindeki bir manastıra girdi ve farkında olmadan ilk genetik çalışmalarına burada başladı. 1851- 1853 yılları arasında Viyana Üniversitesinde fizik ve botanik çalıştı. 1854 yılında tekrar manastıra döndü 1856 yılında ilk defa bahçe bezelyelerinde monohibrit çalışmalarını gerçekleştirdi. Yaptığı çalışmaları 1865 yılında bilimsel bir kongrede sundu ve bugün genetiğin temellerini oluşturan bilgileri ortaya koydu.

  1. Mendelin Çalışmaları

Mendel ilk olarak bahçe bezelyelerinin belirli türleri arasında yaptığı birleştirmelerin sonuçlarını bildirmiştir. Daha sonra dihibrit ve trihibrit birleştirmeler yaparak genetik alanında bir çığır açmıştır.

nMendel çalışmalarını aşağıdaki prensibler doğrultusunda gerçekleştirmiştir.

a.Öncelikle komplike karakterler yerine tek bir karakter üzerinde çalışmayı tercih etmiştir.

b.Fenotipte herhangi bir karışıklığa yol açmayacak olan karakterler arasında çalışmaya özen göstermiştir.

c. Birleştirmelerde kullandığı ebeveynlerin saf yapılı olmasına çok dikkat etmiş ve bunları nesiller boyunca takip ederek, saflıklarını doğrulamıştır.

d. Mendel çalışmalarında elde ettiği yeni nesiller ile bunların ebeveynlerinin kayıtlarını tutmuş ve bireyleri özelliklerine göre gruplandırmıştır.

e. Çalışmalarında bir grup üzerinde devamlı tekrarlayan birleştirmeler yapmış ve her generasyonun birbirinin aynısı olduğunu saptamıştır.

f. En önemlisi de, elde ettiği verileri sayısal değerlere bağlamış ve bunların ölçülebilirliğini ortaya koymuştur.

Mendel yaptığı çalışmalarla; genetik bilimi ve karakterlerin kalıtımı konularının açıklanmasına temel teşkil edecek yeni bilgiler ve terminolojiler ortaya koymuştur.

Canlıların sahip olduğu kalitatif karakterlerin en az bir çift gen tarafından determine edildiğini bildirmiştir. Bu genlerin birisi anadan diğeri babadan gelir. Allel gen adı verilen bu genler; homolog kromozomların aynı lokusunda yer alırlar ve kalıtımda birbirlerinin yerine geçebilirler. Allel genlerden etkisini önce gösterenin determine ettiği karakter fenotipte belirginleşir. Bu etkisini gösteren gene dominant, etkisini gösteremeyen gene ise resesif gen denir. Allel genlerin ikisinin de etkisi birbirini engelleyemez ise bu duruma intermediyerlik (eş baskın) denir. Allel genlerden dominant etkili olanlar büyük harf veya harf üstüne işaretler konularak, resesif etkili olanlar ise küçük harfle belirtilir (A, a; R, r; 1A, 1B, i gibi).

Babadan gelen erkek cinsiyet gameti ile anadan gelen dişi cinsiyet gametinin birleşmesi ile meydana gelen yeni hücre zigot adını alır.

Zigot gametlerin şekline göre; homozigot veya heterozigot olabilir. Anaya ve babaya ait gametler aynı genleri taşıyorlarsa bunlardan meydana gelen zigot homozigot, farklı genleri taşıyanlarsa heterozigottur. Birleştirmeler yapılırken üzerinde durulan karakterler için de homozigot ve heterozigot deyimleri kullanılır. Bir karakter bakımından homozigot yapılı canlı daima aynı gen veya genlere sahip gametler meydana getirir. AA genotipli bir canlının bütün gametleri A genini taşır. aabb genotipindeki bir canlı ise ab genleri taşıyan gametler meydana getirir. Homozigot yapılı canlılar kendi aralarında birleştirilirse her zaman kendilerine benzer yavrular meydana getirirler. Yani yavrularda homozigot yapılı olurlar.

                                        Homozigot          Homozigot

Parenteral generasyon(P): aabb♂      x          aabb♀

Gametler (G) :                       ab              ab

Yavru generasyon  (F1):                  aabb                                                                         Homozigot

Heterozigot bir canlı ise söz konusu karakter veya karakterler için gametlerinde farklı genlere sahiptir. Aa genotipindeki bir canlı ½ A, ½ a genlerini taşıyan gametleri meydana getirir. Heterozigot iki birey birleştirilirse; elde edilen yavrular 3 farklı genotipe sahip olurlar. % 50’si homozigot, % 50’si heterozigot yapılıdır.

                            Heterozigot  Heterozigot

     P                           Aa ♂          x              Aa ♀

     G                           A   a                       A   a

     F1                         AA  Aa      Aa        aa

                              %25       %50       %25

                         Homozigot      Heterozigot        Homozigot

Bunlar beklenen oranlardır. Bu oranlardan sapmalar olabilir. Bu sapmalar istatiki olarak ki-kare metodu ile kontrol edilebilir.

Hayvanlardaki renk, boynuz gibi kalitatif özelliklerin kalıtımı mendel kurallarına uygun olarak şekillenir. 

2. Mendel Kuralları

Aynı karakter bakımından değişik özelliklere sahip saf yapılı iki bireyin birleştirilmesi sonucu elde edilen F1 (Filial 1. generasyon) yavruları üniform yani bir örnek yapılıdır.

Sığır türü içerisinde Aberdeen Angus ırkının beden rengi siyahtır. Angler ırkının ise kırmızıdır. Bu ırkların erkek ve dişilerinin birleştirilmesinden her defasında doğan buzağılar birbirine benzer ve siyah renkli olurlar. Burada siyah rengi determine eden gen kırmızılığı sağlayan gene karşı dominanttır.

Üniformite kuralını yonca bitkisinden örnekle de açıklayabiliriz. Saf yapılı iki ayrı yonca varyetesinin birleştirilmesi sonucu elde edilen F1 generasyonu yavru bitkiler genotip olarak heterozigot yapılı olup, fenotip olarak aynı renk ve şekle sahiptirler.

2.2. Dağılım Kuralı

Birinci filial (yavru) generasyon (F1) fertlerinin erkek ve dişileri kendi aralarında birleşmesi ile meydana gelen ikinci flial  (F2 yavru) generasyon fertlerinin sahip olduğu karakterler, kalıtım şekline göre belli bir oranda dağılım gösterirler. Buna dağılım kuralı denir. Kalıtım şekline göre iki oran görülür.

2.2.1. Dominantlık-Resesiflik

Üzerinde durulan karakteri tayin eden genler arasında dominantlık-resesiflik varsa, bu karakterleri taşıyan paranteral generasyondan elde edilen F2 generasyonu bireyleri arasındaki dağılım oranı 3:1’dir.

Yukarıdaki Aberdeen Angus ve Angler sığır ırklarının birleştirilmesini burada da örnek olarak şematize edebiliriz. İki ırkın birleştirilmesinden elde edilen (F1) bireyleri heterozigot yapılı ve siyah renkli idi. Bunların erkek ve dişi fertleri kendi aralarında birleştirildiğinde; Meydana gelen  (F2) bireylerinde 2 fenotip görülür. Bu fenotiplerin bireylerdeki dağılım oranı ise 3:1 şeklinde gerçekleşir.

2.2.2. İntermediyerlik

Üzerinde durulan karakterin kalıtım şekli intermediyer ise bu karakteri taşıyan paranteral generasyon fertlerinden elde edilen F1 generasyonu fertler, ebeveynlerin ikisine de benzemez.

İntermediyer kalıtım şekline ve bu kalıtım şeklini gösteren karakterlere sahip bireylerde dağılım oranını ortaya koyabilecek diğer bir örnek; Shorthorn sığır ırkında beden renginin kalıtımıdır

 R= Kırmızı          r = Beyaz

  Homozigot          Homozigot

P  RR ♂          X               r r ♀

  Kırmızı            Beyaz

G  R     R                                r        r

F1                    Rr   (Heterozigot)

                        Kırçıl

F1       Rr ♂  X                    Rr ♀

G      R  r                                    R  r

                Homozigot           Heterozigot         Homozigot

F2     RR            Rr  rR       rr

                  Kırmızı                Kırçıl               Beyaz

                1          2                 1

  2.3. Gametlerin (Genlerin) Bağımsızlığı Kuralı

Mendel canlıların fenotipinde ortaya çıkan kalitatif karakterlerin, o canlının genotipindeki kalıtsal faktörler (genler) tarafından tayin edildiğini, genlerin yeni nesillere çiftler halinde geçtiğini, bu gen çiftlerinden herbirinin bir gamet hücresinde bulunduğunu ortaya koymuştur. Yani genler birbirinden bağımsız olarak dölden döle geçmektedir. Akşam sefası (Mirabilis Jalapa) bitkisinin kırmızı, beyaz ve pembe çiçekli varyeteleri vardır.

Kırmızı ve beyaz varyeteler saf (homozigot) yapılıdır. Bunlardan elde edilen F1 bireylerin fenotipinin pembe olması, sanki beyazlığı oluşturan r geninin kaybolduğu şüphesini doğuruyor.

Ama öyle olmadığını genetik bünyede bulunan genlerin bağımsız hareket ettiklerini test (geriye) birleştirmesi ile ortaya koymak mümkündür.

3. Punnett Karesi

Fertilizasyon süresince gametlerin yeniden oluşmasından kaynaklanan fenotip ve genotipler bir Punnett karesinde kolaylıkla gösterilebilir. Punnett karesinde F1 bireylerinin kendi aralarında birleştirilmesi sonucunda oluşan gametler fertilizasyon sonucunda ki F2 bireylerinin genotipi ve oranlar gösterilebilir.

4. Birleştirmeler

Mendel tarafından yapılan en basit birleştirme şeklidir. Burada; aynı türden olan ve bir karakter bakımından zıt özellik gösteren iki bireyin birleştirilmesi söz konusudur.

Mendel monohibrit birleştirmede uzun saplı ve kısa saplı bezelyeleri kullanmıştır. Bu bitkiler kendi aralarında birleştirildiklerinde uzunluk ya da kısalık nesilden nesile devam ederken, Mendel uzun ve kısa karakterli bezelyelerin melezlenmesi sonucunda oluşan yeni nesillerin (F1) hepsinin uzun karaktere sahip olduğunu saptamıştır. Daha sonra bu F1 bireyleri kendi aralarında birleştirince oluşan 1064 adet (F2) yavru bezelyenin 787’sinin uzun, 277’sinin ise kısa olduğunu görmüştür. Bu çalışma sonucunda oluşan F2 bireylerinde uzun ve kısa karakterlerin oranı 2,8 : 1,0’dır. Bu oran 3 : 1 oranını karşılamaktadır. Mendel daha sonraki çalışmalarında da farklı özellikler bakımından aynı oranları saptamıştır.

Sonuç olarak monohibrit birleştirmelerde ebeveyin generasyonundaki özelliklerin F2 generasyonunda 3 : 1 oranında bir dağılım gösterdiği rakamsal olarak kanıtlandığı gibi, akşam sefası bitkisinde monohibrit birleştirme sonucu meydana gelen  fenotipik ve genotipik oranlar da yandaki şekilde şematize edilmiştir.

4.2. Bir Karakter İçin Test Birleştirmesi

Mendel yaptığı çalışmalardan elde ettiği F2 generasyonundaki uzun saplı bitkilerin genotiplerinin DD ya da Dd (D uzun, d ise kısa saplılığı determine etmektedir. D, d’ye karşı dominanttır) olduğunu önceden tahmin edebilmekteydi. Bu tahmini deneysel olarak açıklayabilmek için; bugün dahi kullanılan ve bireylerin genotipik yapılarını ortaya koyabilen bir test birleştirmesi metodu geliştirmiştir. Bu metot da; genotipi bilinen homozigot resesif bir birey ile genotipi bilinmeyen bir bireyin birleştirilmesi sonucu oluşan yeni generasyonda ki bireylerin fenotipik dağılımının incelenmesi ile genotipi bilinmeyen birey hakkında karar verilir.

Bunu bir örnek ile açıklayalım; boy uzunluğunu determine eden gen D, kısa boyluluğu determine eden gen ise d ile ifade edilsin. D’nin, d’ye karşı dominant olduğu bilinmektedir. Bu durumda homozigot resesif bir genotiple (dd) birleştirilen bir bireyden meydana gelecek yeni generasyonların tamamı kısa boylu olursa o zaman bilinmeyen genotipin de homozigot resesif olduğuna karar verilir.

                          Homozigot resesif                   Homozigot resesif

P                            dd  ♂           X              dd ♀

 

G                            d                                                   d

                                  Homozigot

F1                                  dd  (kısa)

  Yeni meydana gelen bireylerin yarısı kısa, yarısı uzun olur ise bilinmeyen genotipin heterozigot (Dd) olduğuna karar verilir.   

    

               Heterozigot dominant                       Homozigot resesif

P                Dd   ♂                           X                  dd♀

G                  D  ,  d                                       d

              Heterozigot  dominant     homozigot resesif

F1                      Dd (uzun)                    dd (kısa)

                               ½                                     ½

Ancak yeni oluşacak bireylerin tamamı da uzun olursa o zaman bilinmeyen genotipin homozigot dominant (DD) olduğuna karar verilir.

                  Homozigot dominant      Homozigot resesif

P                        DD ♂                  X                 dd♀

G                        D                                           d

                                   Heterozigot dominant               

F1                                       Dd (uzun)

 4.3. Dihibrit Birleştirme (Dihibridismus)

İki karakter bakımından farklı bireylerin çiftleştirilmesine dihibrit birleştirme, bu olaya da dihibridismus denir. Böyle bir birleştirmeden elde edilen F1 generasyonundaki bireylerde sadece bir tane fenotip ortaya çıkar iken, F2 generasyonunda oluşaçak birey sayısı 16 fenotip sayısı ise 4 tür. Bu bireylerdeki fenotip dağılım oranı da 9:3:3:1 şeklinde olur.

Dihibridismusu Aberdeen Angus ve Angler sığır ırklarının birleştirilmesi örneği ile de açıklayabiliriz. Angus ırkı sığırlar siyah renkli ve boynuzsuzdur, buna karşın Angler ırkı sığırlar ise kırmızı renkli ve boynuzludur. Bu karakterleri determine eden genleri simge olarak şu şekilde sıralayabiliriz.

          P =  Boynuzsuzluk

          P =  Boynuzluluk

          B = Siyah renk

           b = Kırmızı renk

          B>b                     P>p

     Dominant            Dominant

Saf yapılı Angus (BBPP) ve saf yapılı (bbpp) Angler ırkı sığırların erkek ve dişileri birleştirilince F1 generasyonu yavrular elde edilir. Bu bireylerin genotipleri heterizigot yapılı, fenotipleri ise siyah beden renginde ve boynuzsuzdur. Bu F1 generasyonu bireylerin erkek ve dişileri kendi aralarında birleştirilerek elde edilen F2 generasyonu bireylerin sahip oldukları genotip ve fenotipler dihibridismus olayındaki dağılım sonuçlarını ortaya koyar.

   Bu birleştirme aşağıdaki gibi şematize edilebilir.

                  Aberdeen Angus                  Angler

           Homozigot       Homozigot

P                 BBPP  ♂              X              bbpp♀

         Siyah-Boynuzsuz              Kırmızı-boynuzlu

G                  BP                                      bp

                  Heterozigot

F1                                      BbPp

                                    (Siyah- boynuzsuz)

                           Heterozigot              Heterozigot

F1             BbPp♂                  X                          BbPp♀

               Siyah-boynuzsuz                          Siyah-boynuzsuz

G                    BP, Bp, bP, bp                                    BP, Bp, bP, bp

4.4. İki Karakter İçin Test Birleştirmesi

İki karakter bakımından yapılan test birleştirmesinde genotipi bilinmeyen bir bireyin homozigot mu yoksa heterozigot mu olduğu anlaşılabilir. Bunun için; iki karakter bakımından da homozigot resesif genotipli  (bbpp) olan bir birey ile genotipi bilinmeyen birey birleştirilir ve oluşacak bireylerin fenotiplerinin dağılım oranına bakılarak karar verilir. Burada elde edilecek bieylerde fenotipik dağılım oranı 1:1:1:1 şeklinde olursa, genotipi bilinmeyen bireyin her iki karakter yönünden de heterozigot yapılı olduğuna karar verilir.

Fakat yeni oluşacak bireylerin kaarakterlerinin fenotipik dağılımı 1:1 oranında gerçekleşirse; bu durumda genotipi bilinmeyen bireyin bir karakter bakımından homozigot, diğer karakter bakımından da heterozigot genotipli olduğuna karar verilir.

                  Heterozigot                               Homozigot

P                 BBPp  ♂                X                       bbpp ♀

        Bir karakter homozigot                       Homozigot resesif

        Diğer karakter heterozigot

G               BP, Bp                                            bp

F1                 BbPp                          Bbpp

                Heterozigot                     Heterozigot

                   Siyah boynuzsuz                     Siyah boynuzlu

Fenotipik dağılım oranı: 1:1

4.5. Trihibrit Birleştirme (Trihibridismus-Polihibridismus)

Üç karakter bakımından farklı iki birey arasında yapılan birleştirmeye Trihibrit birleştirme veya trihibridismus denir.

Trihibridismus veya polihibridismusa sığır türü içerisinde üç karakter bakımından farklılık gösteren iki ırktan erkek ve dişi bireyleri birleştirilmesi örnek verilerek şematize edilebilir.

Hereford sığırlarında beyaz başlılık özelliğini determine eden (B)  geni dominant etkilidir. Aynı ırktaki düz kırmızı beden rengi (a) ile boynuzluluk karakterini belirleyen (c) genleri resesif etkilidir. Aberdeen Angus sığır ırkında ise bedenin düz siyah rengini belirleyen (A) gen ile boynuzsuzluk karakterini oluşturan (C) geni dominant etkili olup, aynı ırkta siyah başlılık karakterini belirleyen (b) geni ise resesiftir.

       aaBBcc                                      AAbbCC

Homozigot düz kırmızı bedenli           Homozigot düz siyah bedenli

Beyaz başlı-boynuzlu                                             Siyah başlı-boynuzsuz

           Hereford                                                       Aberdeen Angus   

 F1  %100 Aa Bb Cc Heterozigot siyah bedenli-beyaz başlı-boynuzsuz olur ve kendi aralarında çiftleştirildiğinde elde edilen gametler ve yavruların (F2) genotipik, fenotipik dağılım oranı aşağıda verilmiştir.                     

                              

                  F1    X                                  F1   

Heterozigot siyah bedenli-                                    Heterozigot siyah bedenli- 

beyaz başlı-boynuzsuz                                        beyaz başlı-boynuzsuz

   Aa Bb Cc                            Aa Bb Cc

G           ABC-ABc-AbC-aBC-Abc-aBc-abC-abc

      ABC-ABc-AbC-aBC-Abc-aBc-abC-abc

    F1 bireylerin herbirisinden oluşan gamet sayısı =2n =23 = 8’dir.

     Bu gametler birleşerek F2  yavrularını meydana getirirler. F2 generasyonunda meydana gelen yavru sayısı =2n x 2n =23 x 23 = 8x 8 =64; genotip sayısı =3n =33 = 27, fenotip sayısı =2n =23 = 8’dir.

nBu fenotipler yukarıda dihipridusmus’da uygulanan cetvel düzenlenerek, kolayca bulunabilir:

27adetsiyahbedenli-beyaz başlı-boynuzsuz(Yeni Kom.) A-B-C            genli

9 adet siyahbedenli-beyaz başlı-boynuzlu(Yeni Kom.)  A-B-cc                ˝

9 adet siyahbedenli-beyaz başlı-boynuzsuz (Aberdeen) A-bbC-                ˝

9 adet kırmızı bedenli-beyaz başlı-boynuzsuz(Yeni Kom.)  aaB-C-         ˝

3 adet siyahbedenli-siyah başlı-boynuzlu (Yeni Kom.)        A-bbcc         ˝

3 adet kırmızı bedenli-beyaz başlı-boynuzlu (Hereford)       aaB-cc         ˝

3 adet kırmızı bedenli-siyah başlı-boynuzsuz  (Yeni Kom.) aabbC-         ˝

1 adet kırmızıbedenli-siyah başlı-boynuzlu (Yeni Kom.)     aabbcc          ˝

+               

64 yavru

Bu birleştirmeden elde edilen F2 generasyonundaki 64 yavruya ait fenotipik özelliklerin dağılım oranı; 27:9:9:9:3:3:3:1 şeklindedir.F2’de 8 çeşit fenotipten birisi Hereford’a ve birisi de Aberdeen Angus’a, yani büyük anne ve büyük babaya benzemekte, geri kalan altısı ise yeni tip veya kombinasyonlar şeklindedir. Deneme birleştirmeleri ile bunların homozigot olanları saptanır homozigotlardan da yeni saf bireyler üretilebilir.

Buraya kadar çeşitli birleştirmelerde yeni kombinasyonların teşekkülünü gördük. Hatırlanacağı üzere dihibridismusta 2 yeni kombinasyon, trihibridusmusta ise 6 yeni kombinasyon meydana gelmektedir. Şu halde birleşen canlılar ne kadar çok karakter bakımından farklı ise, meydana gelen yeni kombinasyonların sayısı da o derece, adeta geometrik dizi halinde artmaktadır. Yeni kombinasyon sayısı = fenotip sayısı = 2’dir. O halde birleştirmelerde yeni kombinasyon sayıları dihibridismusda (4-2) 2; trihibridismusta (8-2) 6; dört farklı karakter bakımından yapılan birleştirmede (polihibridismus) (16-2) 14; beş karakter bakımından yapılan birleştirmelerde (32-2) 30; altı karakter bakımından yapılan birleştirmelerde (64-2) 62; .............vb. Bu bilgiler bize, bir populasyonda birbirinden çok sayıda karakter bakımından farklı hayvanlar arasında uygulanan birleştirmelerden, ne kadar çok yeni tipler elde edilebileceğini açıkça göstermektedir.

  Bu bahsedilen monohibrit, dihibrit ve trihibrit birleştirmelerde, Mendel tarafından belirlenen dağılım oranları ile F1 ve F2 generasyonlarında ki bireylerin fenotipleri bazen farklılık arz eder. İşte bu istisnai durumlara Mendel kurallarından sapmalar ve gen interaksiyonları adı verilmektedir.  

VI.BÖLÜM

Organizma, bünyesinde bir yandan enzim, protein, hormon ve genlerin birbirleri ile ve kendi içlerinde etkileştiği,  diğer yandan da fiziksel, kimyasal ve biyolojik reaksiyonların sonucunda genotipik ve fenotipik karakterlerin oluştuğu kompleks bir yapıdır.

Bu etkileşim ve reaksiyonların organizmada meydana getirdiği renk, şekil, yapı ve fonksiyonlara karakter (özellik) adı verilir. Dolayısı ile bu karakterler organizmanın genotipini oluşturan bir veya birden fazla genin ve çevresel faktörlerin etkisindedir. Allel ve allel olmayan genlerin hem kendi aralarında ve hem de çevresel faktörlerle olan etkileşimlerine gen interaksiyonları denir. Gen interaksiyonları allel,  allel olmayan, hem allel hem de allel olmayan genler arasındaki etkileşimler ile ve cinsiyet hormonlarının etkisi ile meydana gelir. Bunun sonucunda karakterlerin kalıtım şekli oluşur.

Mendel monohibrid birleştirmelerde dominant kalıtım şekli gösteren karakterlerde F2 generasyonundaki bireylerin fenotipik dağılım oranını 3:1, dihibrid birleştirmelerde yine dominant kalıtım yolu izleyen karakterlerde F2 generasyonundaki fenotipik dağılım oranını da 9:3:3:1 olarak tespit etmiştir.

Gen İnteraksiyonları sonucu kalıtım şekline bağlı olarak karakterlerin generasyonlardaki dağılım oranları farklılık göstermektedir.

Gen interaksiyonlarını aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz.

1. Allel Genler Arasında ki İnteraksiyonlar

1.1. Dominantlık

  Allel genler arasında en fazla görülen etkileşim şeklidir. Burada allel genlerden birisinin diğerine baskınlığı söz konusudur. Baskın olana dominant, bunu alleli çekinik olan gene ise resesif gen denir. Dominantlık tam, eksik ve üstün dominantlık olarak 3 ayrı şekilde meydana gelebilir.

1.1.1. Tam Dominantlık

  Allel gen çiftinden bir tanesi etkisini diğerinden daha önce gösterir ve diğer gene uygun olmayan bir ortam oluşturarak kendisinin dominant, diğer genin ise resesif hale gelmesini sağlayabilir. Böylece dominant gen resesif gene karşı etkisini ortaya koyar. Bu olaya tam dominantlık denilmektedir.

1.1.2. Eksik Dominantlık    Dominant özellikte iki allel genden her ikisi de aktivitelerini göstermek için faaliyete geçtiklerinde; dominant alleller arasındaki etki şekli birbirinin gücünü engellemeye dönüşür. Böylece dominant genlerden beklenilen etki fenotipte tam olarak meydana gelmez. Bu duruma eksik dominantlık denir. Örnek olarak, insanlarda ki işaret parmağının uzunluğunu determine ede gen gösterilebilir. İnsanlarda dominant bir gen tarafından meydana getirilen kısa işaret parmaklılık her zaman tam olarak görülmez. Çoğunlukla normal parmaklılığı yapan resesif genin faaliyeti kendini gösterir ve tamamen kısa olmayan işaret parmağı meydana gelir. Eksik dominantlığa bir başka örnek de; uzun, yuvarlak ve oval yapılı turpların kalıtım şekli gösterilebilir. Uzun X Yuvarlak birleştirmesinden elde edilen F1 yavru ebeveynlerden hiç birisinde görülmeyen oval fenotip gösterir.

F2 generasyonunda ise monohibrit kalıtımın esası olan 3:1 fenotipik dağılım oranı yerine 1:2:1 fenotipik dağılım oranı meydana gelir. Bu durum; uzun fenotipi belirleyen genotipin, yuvarlak tipi belirleyen genotipe karşı eksik dominantlığından ileri gelir.

1.1.3. Üstün Dominantlık

  Bazen heterozigot yapılı fertlerin homozigot dominant fertlerden daha üstün bir fenotipik değer ortaya koymasına üstün dominantlık denir. Daha çok heterozis olayında ortaya çıkar.

1.2. İntermediyerlik (Kodominans)

   Kalıtımda allel genlerden her ikisinin de aynı derecede etkili olmasına İntermediyerlik denir. İntermediyer kalıtım şeklinde heterozigot yapılı birey, kendisini meydana getiren homozigot yapılı iki ebeveynin sahip olduğu fenotiplerin arası bir fenotip gösterir.  İntermediyerlik olayı için mendel kuralları bölümünde verilen örnekler yinelenebilir.

İntermediyerliği eksik dominantlıktan ayırmanın tek yolu vardır. İntermediyer kalıtım şeklinde; birleştirme sonucu elde edilen bireyin karakteri heterozigot yapılı ve fenotip olarak iki homozigot yapılı ebeveyinlerin fenotiplerinin ortası bir yapıda mı? Yoksa bir homozigot yapılı ebeveyinin fenotipine diğerinden daha fazla mı benziyor?  Karşılaştırılmasının yapılması gerekir. İntermediyerlikte elde edilen heterozigot yapılı bireyin fenotipi, homozigot yapılı ebeveyinlerin her ikisinin fenotiplerinin arasında bir özellik gösterirken (yani allellerden her ikisi de aktiftir), eksik dominantlıkta elde edilen yavrunun karakterini belirleyen allellerden birisinin inaktif olması sonucu yavrunun fenotipi ebeveyinlerden birisine daha fazla benzer şekilde ortaya çıkar.

1.3. Suplement Genler (İlave Gen İnteraksiyonları)

Bağımsız iki genin aynı özellik üzerinde etkin olması haline suplement kalıtım bu genlere de suplement genler denir. Suplement kalıtımda, dominant bir genin herhangi bir karakterin oluşumuna katılması durumunda; aynı karaktere etkili başka bir genin dominant etkili olup, olmamasından etkilenmemesi anlaşılmaktadır. Karakterin oluşumuna katılan diğer gen, birinci genin yalnızca dominant olması durumunda etkisini göstermektedir.

  W. Bateston ve R. Punnet’in tavuklarda ibik şekillerini belirleyen gen interaksiyonu çalışmalarında: Bu karakterlerin kalıtımının suplement genler tarafından sağlandığını ortaya koymuşlardır. Bir lokusta bulunan homozigot resesif rr,  ile diğer lokusta bulunan homozigot resesif pp genotipli bireylerde (pprr) en yaygın ibik şekli balta ibiktir.

 Fakat bu farklı lokuslarda bulunan resesif allellerin yerine dominant formları olduğu zaman (R, P veya herikisi), farklı fenotipler oluşmaktadır.  Bu allellerin kombinasyonları tavuk ve horozlarda ibik şekillerinin ceviz, bezelye, gül ve çatal özelliğinde gelişmesini sağlarlar.

R geni gül, P geni bezelye, RP genleri ceviz, rrpp resesif genleri ise balta ibiği meydana getirir.  Gül ibik (RRpp)’ li bir horoz ile bezelye ibikli (rrPP) bir tavuk çiftleştirildiğinde, elde edilen yavrular ceviz ibikli (RrPp) fenotipe sahip olurlar. Bu (F1) ceviz ibikli bireylerin erkek ve dişileri kendi aralarında birleştirildiğinde; 9 ceviz (R-P-):3 bezelye (rrP-): 3 gül (R-pp) ve 1 balta (rrpp) ibikli döller elde edilir.

2.Pleiotropizm

Bir genin birden fazla karakterin oluşmasında rol oynaması durumudur. Bu kalıtım şeklini belirleyen genlere pleiotropik genler denir.

Pleiotropik genler allellerine karşı dominant ya da resesif olabileceği gibi etkilediği karakterlerin birinde dominant, diğerinde resesif, başka birinde ise intermediyer olabilmektedir.

  Bazı araştırıcılara göre bütün genler pleiotropik olabilirler. Çünkü bir fenotipin meydana gelmesini sağlayan gen, aynı zamanda belirlenemeyen birçok fizyolojik ya da biyokimyasal etkiye sahip olabilir. Drosophilalarda kısa kanat uzunluğunu belirleyen genin aynı zamanda, yumurtalıklarda fonksiyon yetersizliği sonucunda dölveriminin azalması, denge organının değişmesi ve sırttaki bazı kılların normal olarak yatay pozisyonda olacağı yerde dik durumda oluşu gibi etkilere sebep olması pleiotropizme örnek olarak gösterilebilir. Ayrıca kedilerde beyaz tüy rengi ile bir veya iki kulaktaki sağırlık karakterini determine eden gen pleiotropik etkilidir.

3. Penetrans (Etkililik, Kendini Gösterme)

Penetrans bir genin kendini gösterme olasılığının istatistiksel bir kavramıdır. Daha değişik bir ifade ile beklenen fenotipik oranın ortaya çıkış seviyesidir. Eğer dominant bir gen her bireyde aynı etkiyi ve fenotipi ortaya çıkartıyorsa, böyle genlere tam etkili genler olaya da tam penetrasyon adı verilir. Aynı şekilde dominant ya da resesif etkili bir gen her bir bireyde beklenilen etkiyi meydana getirmiyorsa böyle genlerin ortaya çıkarttığı etkiye tam olmayan ya da eksik penetrans denilir.

Tam penetransa kan gruplarının meydana gelişi örnek olabilir (Kan gruplarının penetransı %100’dür). Eksik penetransa ise insanlarda ki Huntingson’s Chorea hastalığı örnek verilebilir. Bu hastalığı dominant bir gen meydana getirir ve bu geni taşıyan insanlar, ömürlerinin büyük bir kısmını sağlıklı geçirirler. Hastalık hayatın 70 yıllık döneminin herhangi bir anında ortaya çıkabilir. Ancak tam olarak ne zaman görüleceği belli değildir. Bu sebeple hastalık genini taşıyan bazı bireyler, hastalığa yakalanmadan değişik sebeplerle ölebilirler. Böyle bir durumda hastalığın o bireyde saptanabilmesi söz konusu değildir. Böylece bu gen için eksik penetrans ortaya çıkmaktadır.

Bir genin ortaya çıkaracağı fenotip tam olarak görüldüğünde bunun penetransı %100, beklenen etki hiç görülmediğinde bunun penetransı %0, beklenilen etki fenotipte ½ oranında görüldüğünde ise penetrans %50 ile ifade edilir.

  İnsanlarda renk körlüğü cinsiyete bağımlı resesif bir gen tarafından meydana getirilir. Bu genin dominant alleli olan geni taşıyan insanlar normal görüşlüdür.

Bu genler bakımından heterozigot olan bayanlar, normal görüşü sağlayan gen dominant olduğu için normal görüşlü olurlar. Ancak renk körlüğü bakımından heterozigot olan bayanlar arasında yapılan incelemelerde bu bireylerin %3’ünün renk körü olduğu ortaya çıkmıştır. Böylece penetrans da %97 olarak berlirlenmiştir.

Köpeklerde kalça çıkığı otozomal resesif bir gen tarafından kontrol edilir. Alman kurt köpekleri ile Labrador ırkı köpeklerde kalça çıkığını kontrol eden genler homozigot resesif yapılıdır.  Alman kurt köpeklerinin yavrularında kalça çıkığı olgusu %86, Labrador ırkın da ise %63 oranında ortaya çıkmıştır.  Yani Alman kurt köpeklerinin yavrularında kalça çıkığının penetransı %86, Labrador ırkı köpeklerin yavrularında ise %63’tür.

  Etkililik her iki cinsiyete de eşit oranda dağılabileceği gibi cinsiyetlerin birisinde diğerine nazaran daha yüksek oranda ya da daha düşük oranda olabilir. Etkililiğin meydana gelişi büyük oranda çevre şartlarına bağlı olmaktadır.

4. Expressivity (Görüntü Derecesi)

Bir gen tarafından meydana getirilen karakter bireyden bireye değişiklik gösteriyorsa bu gen değişik görüntü derecesine sahip demektir. Bazı fenotipler hiçbir zaman değişiklik göstermemesine rağmen, bazı fenotipler bireyden bireye farlılık gösterir. Bu durumda bir genin, ne kadar ifade edildiğini saptayabiliriz. Böyle penetrant bir genin veya genotipin fenotipik olarak ne derecede ifade edildiğine Expressivite denir.

Miyotonik distrofi expressiviteye örnek olarak gösterilebilir. Bu hastalık sinirsel semptomlar ve adale semptomları ile ortaya çıkarken, çoğu zaman bu semptomlar katarakt ile birlikte ortaya çıkar. Ancak bu hastalığın bulunduğu aileler incelendiği zaman, genetik olarak hastalığı taşıyan bireylerin %60’ın da sinir sistemi ile adale semptomları ve bunların bazılarında da katarakt görülmektedir. Bununla birlikte geriye kalan %40’lık kısmı oluşturan bireylerde ise sadece değişen derecelerde katarakt görülmektedir. Bu gen bir takım semptomları bazı bireylerde oluştururken bazı bireylerde oluşturmamaktadır. Dolayısıyla bu genin değişik görüntü derecesine sahip olduğu açıktır.

  Çevre şartları da bir genin oluşturacağı fenotipi değiştirebilmektedir. Nitekim tek yumurta ikizleri aynı genetik yapıya sahipken, farklı çevrenin etkisi ile ikizlerde ki birçok karakter farklı derecelerde ortaya çıkmaktadır. Bu sebepten ötürü karakterlerin derecesi de fertten ferde değişiklik gösterebilmektedir.

5. Allel Olmayan Genler Arası İnteraksiyonlar

5.1. Pozisyon Etkisi

  Genlerin kromozomlar üzerinde bulundukları yerlere göre farklı şekillerde karakterler oluşturmasına pozisyon etkisi denir. Kromozom mutasyonlarından inversiyon ve crossing- over olayında bazı genlerin yerleri değişmekte ve komşularından ayrılarak yeni komşular edinmek zorunda kalmaktadırlar. Böyle genlerin eski komşularının yanlarında oluşturdukları etki ile yeni komşularının yanında oluşturdukları etkileri farklı olmakta ve böylece pozisyon etkisi oluşmaktadır.

5.2. Farklı Cinsiyette Etkileri Değişen Genlerin İnteraksiyonları

5.2.1. Tek Cinsiyette Etkili Olan Genler

  Genlerin bazıları her iki cinsiyetten bireylerde bulunmalarına rağmen etkileri sadece bir cinsiyette ortaya çıkar. Koyun, keçi ve sığır gibi türlerde süt verimi ve süt özelliklerini kontrol eden genler hem dişide hem de erkekte bulunabilirken, bu karakterler dişi bireylerin fenotipinde gözlenir. Aynı şekilde, gebelik, doğurma tavuklarda ki yumurtlama gibi özellikleri determine eden genler erkeklerde de bulunmasına rağmen bu karakterler sadece dişilerde ortaya çıkar. Bunlara karşılık, sadece erkek bireylerin fenotipinde gözlenebilen karakterleri determine eden genlerde vardır. Söz konusu genler etkilerini cinsiyeti tayin eden genlere bağlı olarak gösterirler.

5.2.2. Atavismus (Kriptomeri, Reversiyon, Tamamlayıcı Gen Etkisi)  

Parenteral generasyonda birleştirilen ebeveynlerin bazı karakterlerini determine eden genlerin yavru generasyonunda her iki ebeveyinden farklı yeni karakterler oluşturmasına Atavismus denir. Bu kalıtım şekli anlatım yönünden intermedier kalıtıma benzemekle beraber ondan farklıdır. Farelerin renk karakterlerinin kalıtımı incelendiğinde konu daha iyi anlaşılmaktadır.

Sarı ve siyah renkli laboratuar fareleri birbirleri ile birleştirildikleri zaman gri renkli F1 yavrular elde edilir. Heterezigot yapılı F1 yavruların kendi aralarında birleştirilmesi sonucu elde edilen F2 generasyonundaki renk karakterinin dağılma oranı 9:3:3:1 şeklinde gerçekleşmiştir. Bu sonuç, parenteral generasyondaki siyah ve sarı farelerin bu renkler bakımından genotiplerinin bir allel gen çifti değil, iki allel gen çifti tarafından oluşturulduğu ve fertler arasındaki birleşmelerin dihibridismus şeklinde olduğunu gösterir. Buna göre sarı farelerde sarılığı sağlayan allel gen çiftinin yanında siyahlığı sağlamayan bir allel gen çiftinin daha bulunduğu, aynı zamanda siyah farelerde de siyahlığı sağlayan allel gen çiftinin yanında, sarılığı sağlamayan bir allel gen çiftinin olduğu söylenebilir.

Saf yapılı siyah ve sarı farelerin genotipleri RRaa (siyah), rrAA (sarı) şeklinde gösterilebilir (R= siyah renk, A= sarı renk, a= sarı renk yokluğu, r = siyah renk yokluğu). Farelerin renk karakterinin kalıtımının Atavismus kalıtımı şeklinde oluştuğunu şematize ederek de açıklayabiliriz.  

           Homozigot         Homozigot

P:       RRaa (siyah) ♂     X       rrAA (sarı) ♀

G:            Ra                                rA

       

                                 Heterezigot

F1:                              RrAa (gri)

                    F1              X             F1

G:       RA, Ra, rA, ra           RA, Ra, rA, ra

F2   Bireylerinin genotipik ve fenotipik özellikleri  aşağıda şematize edilmiştir.

 5.2.3. Değiştirici Etki

Bir karakteri oluşturan genin etkisini değiştiren genler vardır. Böyle genlere değiştirici genler etkisine de değiştirici etki denir. Değiştirici etkiye sahip olan genler asıl genin bulunmadığı durumlarda etki göstermez.

Siyah alaca sığırların alacalık dağılımı çok büyük farlılıklar göstermektedir. Alacalığı meydana getiren resesif a genini homozigot (aa) halde taşıyan havyanlar alacalık gösterir.

5.3. Epistase

Bir allel genin başka bir allel genin etkisini engellemesine (örtmesine) Epistase denir. Örtücü gene Epistatik gen, örtülen gene ise Hipostatik gen denir.

  Epistatik genler, ya fonksiyonu olmayan enzimler meydana getiren ya da hiç enzim oluşturmayan inaktif genlerdir. Bu genler, belirli reaksiyonları durdurur. Normal ya da hipostatik genlerin etkilerini örterler. Ancak bu etki, bir gen çiftinin alleleri arasında görülen dominantlıktan farklıdır. Epistase bir alel gen çiftindeki baskın olma özelliğinin diğer bir allel gen çifti üzerinde gerçekleşmesidir. Epistatik etki farklı şekillerde olabilir. Herhangi bir karakter için epistatik kalıtım şekillendiğinde; buna bağlı olarak değişen genotipik farklılıklar, fenotipte meydana gelen dağılım oranlarını etkiler. Dolayısı ile epistase sonucu Mendel’in klasik dağılma oranlarından sapmalar olur. Bu nedenle epistatik interaksiyonlar altı başlık altında incelenebilir.

5.3.1. Dominant Epistase

Köpeklerde vücut örtüsü rengini B ve b gibi bir gen çifti etkilemektedir. B­- (BB, Bb) alleli siyah rengi, bb alleli ise kahverengi vücut örtüsünü determine etmektedir.

               Homozigot        Homozigot

P:        bbii (Kahverengi) ♂      X             BBII (Beyaz) ♀

G:                  bi                                                 BI

                   Heterezigot

F1:                                           BbIi

                     Beyaz

                      F1                         X                       F1

G:          BI, bI, Bi, bi                                  BI, bI, Bi, bi

  5.3.2. Resesif Epistase

Bir epistatik gen lokusunda bulunan resesif gen ikinci bir genin fenotip oluşturmasını engellerse buna resesif epistase denir.

5.3.3. Dominant ve Resessif Epistase

Birleştirme sırasında bir karakterin oluşmasına dominant ve resesif epistatik etkili genlerin birlikte katılımına dominant ve resesif epistase denir. Yapılan her hangi bir melezleme sonucunda bireylerin karakterinin kalıtım şekli dominant ve resesif epistase şeklinde gerçekleşirse F2 generasyonundaki bireylerde karakterin fenotipik dağılım oranı 13:3 şeklinde olacaktır.

  Beyaz Leghorn ırkı tavuklarda bulunan I geni bu tavuklar da beyaz rengi determine etmektedir. Ancak bu tavuk ırkının renkli varyeteleri de bulunmaktadır. Beyaz Leghorn’larda renk genleri bulunmakta, ancak beraberinde I genide bulunduğu için tavuklar beyaz olmaktadır.

Diğer taraftan beyaz Wyandot, beyaz Plymouth Rock gibi ırkların da renkli varyeteleri vardır. Bu ırkların beyaz renkli oluşu, beyaz Leghorn’larda ki beyaz tüylülüğü sağlayan genden farklı bir resesif gen tarafından sağlandığı ortaya konulmuştur. Beyaz Silkie tavukları böyle bir resesif genin etkisiyle (c) beyaz tüylüdür. cc genotipli tavuklar renk genleri taşısalar bile beyaz renkli olacaklardır.

Beyaz Leghorn’larla beyaz Silkie tavukları birleştirilince dominantlığın tam olmaması sebebiyle F1 bireylerinin hepsi vücuttaki küçük lekeler hariç beyaz olacaktır. Çünkü F1 bireylerinde beyaz Leghorn’dan gelen dominant I geni bulunmaktadır. Ancak F2 generasyonundaki bireylerde fenotipik dağılım oranı 13 beyaz: 3 renkli şeklinde olur. I geni renk genlerinin oluşumunu önlemekte ve bu genin varlığında renklilik oluşmamaktadır. Zira I geni kendi alleli olan i genine karşı dominanttır. Aynı zamanda da beyaz Silkie tavuklarında ki beyazlığı sağlayan c geni de alleli olan C genine karşı resesiftir. Bu durumda I geni dominant epistatik, c geni de resesif epistatiktir. F2 generasyonunda her 16 bireyden 12 tanesi I genini taşıyacağı için beyaz olacaktır. Geriye kalan 4 bireyden birisi homozigot resesif cc geni taşıyacağı için bu birey de beyaz olacaktır. Bunun sonucunda F2’de görülen 13:3 oranındaki fenotipik dağılım, Dominant Resesif Epistase kalıtım şekli sonucunda meydana gelmiştir.

5.3.4. Çift Resessif Epistase

  İki gen çiftinin her biri, resesif epistatik etkiye sahip olduğunda F2 generasyonunda 9:7 oranında fenotipik bir dağılım meydana gelir ve bu olaya çift resesif epistase adı verilir.

  5.3.5. Çift Dominant Epistase

  İki gen çiftinden her birinin dominant epistase gösterdiği duruma denir.

  Bu olayda, her iki gen de fonksiyon bakımından aynı görünmektedir. Her iki allel gen çiftinde ki dominant allellerin her birinin aynı fenotipi meydana getirmesi söz konusudur. Bu sebeple çift dominant epistase olayında F2 generasyonunda fenotipik dağılım oranı 15:1 olur. 

5.4. Toplam Etkili Çift İnteraksiyon  

Pek fazla görülen bir interaksiyon şekli değildir. Bu gen etkileşimine Durog Jersey ırkı domuzlarda rastlanmıştır. Bu ırkın bireyleri genelde kırmızı renklidir, ancak bazen gri renklilerine de rastlanabilmektedir.

İki allel gen çifti R, r ile S, s şeklinde simgelenirse, genler arasındaki etki aşağıda ki gibi olacaktır.

R-S-  : kırmızı  rrS  -  : gri

R-ss  : gri  rrss  : beyaz

P:           rrSS (gri)         X          RRss (gri)

G:                   rS                                         Rs

F1:                                RrSs (kırmızı)

                     

                         F1                    X                  F1

                      RrSs                                      RrSs

G:     RS, Rs, rS, rs               RS, Rs, rS, rs

   F2 generasyonundaki domuz yavrularının vücut örtüsü renginin toplam etkili çift interaksiyon sonucu oluşumu aşağıda şematize edilmiştir.

6. Polimeri

Canlıların sahip oldukları karakterler arasında belirli sınırlar göstererek sınıflandırmalar yapıldığı gibi sınıflandırılamayan karakterlerde vardır. Buna ineklerde ki günlük süt verim miktarı örnek gösterilebilir. İnekleri çok süt veren ve az süt veren diye gruplandıramayız. Çünkü az süt miktarının nerede başladığı ve nerede çok süt miktarına geçişin olduğu kesin sınırlar ile ayrılamaz. Çünkü ineklerde az süt miktarından çok süt miktarına doğru yavaş yavaş bir geçiş vardır. İşte bu çeşit karakterler kantitatif karakterler olarak adlandırılırlar. Kantitatif karakterler birden fazla allel gen çifti tarafından meydana getirilirler. Olaya katılan allellerin tesiri aynı yöndedir, yani toplamalı etkiye sahiptirler. Bu şekilde aynı karakterlerin oluşuna katılan toplamalı etkili genlere polimer genler, karakterlerin kalıtım şekline ise polimeri denir.

Kölreuter isimli araştırıcı farklı karakterlere sahip bireyler arasında yaptığı melezlemeler sonucunda elde ettiği F1 bireylerinde fenotipik özelliklerin intermediyer tipte geliştiğini gözlemlemiştir. Ancak F2 generasyonunda ise bir karakter özelliğinden başlayan ve diğer karakterin özelliğine kadar devam eden, belli bir sınıf ya da oran göstermeyen bir dağılım gözlemlemiştir. İnsanlardaki deri rengi de polimer genler tarafından oluşturulmuştur.

1909 yılında polimeri ile ilgili önemli bir çalışma olan kırmızı daneli buğday ile beyaz daneli buğday melezlemesi Nilson- Ehle tarafından yapılmıştır.

   Bu melezleme sonucunda F1 bireylerin hepsi intermediyer kalıtıma benzer şekilde kırmızı ve beyaz arasında bir tonda renk almışlardır. F2 bireyler ise 1/16 oranında kırmızı, 1/16 oranında beyaz, 14/16 oranında ise kırmızıdan beyaza kadar değişen tonlarda 3 fenotip şeklinde ortaya çıkmıştır. Bu sonuçlar doğrultusunda renk karakterinin iki gen çifti tarafından oluşturulduğu var sayılmıştır. Burada kırmızılığı kontrol eden genleri A ve B olarak, bunların allellerini de pigment eksikliğinden sorumlu olan a ve b olarak düşünelim. Büyük harfle gösterilen genler kırmızı rengi destekleyici alleller, küçük harfle gösterilen alleller ise kırmızı rengi desteklemeyen alleller olarak tanımlanır. Burada 4 adet genin polimerliği söz konusudur. Yani kırmızılık için ne kadar çok büyük harflerle simgelendirilen gen bulunursa buğdaylarda o kadar çok kırmızı olacaktır. Bunun tersi durumda söz konusudur. Yani genotipte ne kadar çok küçük harf ile simgelendirilen gen bulunursa fenotip o kadar açık renkli olacaktır.

                      Homozigot     Homozigot

P:         AABB (Kırmızı)      X      aabb (Beyaz)

G:                       A B                                  a b

                 Heterozigot

F1:                               AaBb (Orta kırmızı)

                             F1                X              F1

G:         AB, Ab, aB, ab              AB, Ab, aB, ab

Bu melezleme sonucunda 1 koyu kırmızı: 4 kırmızı: 6 orta kırmızı: 4 az kırmızı: 1  beyaz fenotipe sahip yavru dağılım oranı  elde edilmiştir.

  Polimer kalıtım şeklinin mekanizmasında aşağıdaki genellemeler yapılabilir.

A. Polimeride rol alan genler toplamalı etkiye sahip olduklarından, genotipte polimer serisinde bulunan genler determine ettikleri karakter üzerinde eşit derecede etkilidirler.

B. Polimeri serisinde ki genler arasında dominant-resesif interaksiyon şekli yoktur.

C. Farklı lokuslarda ki genler arasında da epistatik etki yoktur.

D. Polimeride rol alan genler toplamalı etkiye sahip olduklarından, genotipte polimer genler ne kadar çoksa, bunların determine ettiği karakter fenotipte o derece belirgin olarak ortaya çıkar.

  Polimerik kalıtım şekli gösteren bir karaktere sahip F2 generasyonundaki bireylerde; herhangi bir ebeveyne benzeyen fert sayısı, genotip sayısı formulize edilerek; aşağıdaki tabloda verilmiştir.

7. Multiple Allelizm (Çoklu Allellik)

Bir karakter en az bir çift allel gen tarafından meydana getirilir. Allel gen çiftleri homolog kromozomların aynı lokuslarında yer alır. Yapılan birleştirmeler aynı karakter bakımından çeşitli fenotiplerin varlığını ortaya koymuş ve bazı karakterleri kontrol eden genlerin birden fazla allele sahip olduğunu göstermiştir. Böyle durumlara yani bir genin birden fazla alleli olması durumuna multiple alleli (çok allellik) denir. Bir genin kaç alleli olursa olsun somatik hücrede yalnız bir çift allel gen, bir gamette ise allel genlerin yalnız birisi olur.

Multiple allellerin oluşturdukları allellere allellik seri denir. Allellik seri içerisinde bulunan allel kendi içinde dominantlık-resesiflik gösterir. Bu genlerin en baskını büyük harfle, en çekinik olanı küçük harfle, diğerleri ise etki sırasına göre küçük harf üstü işaret ile gösterilir. Kimi zaman multiple allel seride bazı genler birbirine karşı etkisiz (eşbaskın veya intermediyer) de olabilir.

7.1. Hayvanlarda Multiple Allelizm

  7.1.1. Tavşanlarda Beden Renginin Kalıtımı

  Tavşanlarda beden rengini oluşturan 4 allel gen bir allelik seri oluşturur.

Agouti renkli ve himalaya nişaneli tavşanlar kendi aralarında birleştirilince F1 fertlerin tamamı agouti, F2 fertlerin 3’ü agouti, 1’i himalaya göstermiştir. Burada da mendel kuralları geçerli olmuş ve agouti geni, himalaya özelliğini determine eden gene karşı dominant olmuştur (C>ch).

  Himalayalar ile albinoların birleştirilmesi sonucunda ise Himalaya özelliğini belirleyen  genin albinoluğu belirleyen gene karşı dominant olduğu anlaşılmıştır (ch > C ).

  Benzer çalışmalar şinşila x agouti, şinşila x himalaya ve şinşila x albino şeklinde devam ettirilmiş, sonuçta C, c, ch, cch genlerinin birbirinin alleli olduğu kanıtlanmıştır. Bu allelik seride C>cch>ch>c şeklinde bir dominantlık sırası saptanmıştır. Ancak, allelik seride 4 adet gen var iken, her bireyde bunlardan sadece 2 tanesi bir araya gelir.

7.1.2. Drosophilalda Göz Renginin Kalıtımı

Drosophilalarda göz renginin kalıtımı multiple allel genler tarafından determine edilir. 1912 yılında Bridges ve Morgan tarafından yapılan bir çalışmada, kırımızı gözlü (yabani) drosophilalar kendi aralarında birleştirilince 3 tane kırmızı gözlü ve 1 tanede beyaz gözlü birey elde edilmiştir.

Bu beklenilen bir sonuç değildir ve daha sonra yapılan çalışmalarla, göz rengini oluşturan bu gen lokusunda 100’den daha fazla allelin olduğu anlaşılmıştır. Bu allelik serinin beyaz alleli (w) göz renginin oluşumunda pigment yokluğunu meydana getirmektedir. Buna benzer şekilde göz renginin kalıtımı üzerinde etkili beyaz- aprikot alleli (wa), beyaz- satsuma alleli (wsat), beyaz- buff alleli (wbf) gibi alleller tespit edilmiştir ve bu allellerde mutant gözler oluşturmuşlardır. Bu olayların her birinde, böyle mutant gözlerde ki pigmentin toplam miktarı yabani drosophilalarda bulunan pigmentin %20’sinden daha azdır.

   Drosophilaların beyaz göz rengi geni lokusunda bulunan bazı alleller ve bunların oluşturduğu göz rengi fenotipleri aşağıda şematize edilmiştir.

7.2. İnsanlarda Multiple Allelizm ve Kan Grupları

İnsanlarda ki kan grupları multiple allelizme gösterilebilecek en güzel örneklerden birisidir. Zira insanlarda kan gruplarını oluşturan bir genin 3 farklı alleli vardır. Bu alleller A, B, AB, O kan gruplarının kalıtımını sağlayan gen çiftleridir.

1900’lü yıllarda Viyana’da Dr. Karl Landsetiner bazı bireylerin eritrositlerinin diğer bazı bireylerden alınan serumla karıştırıldığında çıplak gözle bile görünür bir şekilde kümeleştiğini (aglütinasyon), ancak bazı bireylerin serumları ile karıştırılınca kümeleşmediğini saptamıştır. Bu kümeleşmeler aslında antijen- antikor reaksiyonu sonucunda meydana gelmektedir.
  Bir hayvanın veya insanın kan dolaşımına yabancı bir madde (antijen) enjekte edildiği zaman bu hayvanda veya insanda gelişen reaksiyon sonucunda dolaşımında çoğu protein tabiatında bir madde (antikor) oluşmaktadır. İşte bu antikorlar antijenlere karşı reaksiyon oluşturur. Antikorların çoğu belirli maddelere spesifiktir ve bunların oluşması için dışarıdan spesifik oldukları maddelerin dolaşıma katılması lazımdır. Böyle bir durumda oluşan antikorlar kazanılmış olarak addedilirler. Ancak bazı antikorlar vardır ki, bunların oluşumu için dışarıdan bir maddeye ihtiyaç yoktur. Bu tip antikorlar ise kanda zaten doğal olarak bulunurlar ve bunlara doğal antikorlar denir.

  Dr. Landsteiner’in eritrositlerin aglutinasyonunu bulması ve antijen- antikor reaksiyonuna ilişkin yürütülen çalışmalarda eritrositlerde iki çeşit antijenin ve bunlara karşılık olarak da iki çeşit antikorun bulunduğu ortaya koyulmuştur. İşte insan kan gruplarının oluşmasını sağlayan bu antikorlar doğal antikorlardır.

İnsanların eritrositlerinde yer alan bu antijenlere A ve B, serumda yer alan antikorlara ise anti-A ve anti-B denilmiştir. Eritrositlerde bu antijenlerden ya yalnızca birinin bulunması, ya da her ikisinin birden bulunması veyahut da her ikisinin birden bulunmaması söz konusu olur. Bunun sonucunda da insanlarda 4 farklı kan grubu meydana gelir.

   İnsanlarda ABO kan grubu sisteminde antijen- antikor etkileşimi aşağıda österilmiştir.

7.2.1. A, B, AB ve 0 Kan Grupları Testi

Kan grupları testi, her biri özel antikora sahip olan çeşitli serumların kan ile karıştırılması ve bunun sonucunda da meydana gelebilecek olan aglütinasyonun tespiti ile yapılır. A kan grubuna sahip olan bireylerin eritrositleri, anti- A serumu ile, B grubu anti- B ile, AB grubu hem anti- A hem de anti- B ile aglütine olabilirken, 0 grubunda aglütinasyon görülmez.

7.2.2. A, B, AB ve 0 Kan Gruplarının Kalıtımı

Yapılan çalışmalar, A antijeni üreten çocukların ebeveyinlerinden en az birinin A antijeni ürettiğini, aynı şekilde B antijenine sahip çocuklarda ebeveynlerden en az birinin B antijenini ürettiğini ortaya koymuştur. Hâlbuki 0 grubu çocuklar A veya B kan grubuna sahip ebeveynlerden doğabilmektedir. Ancak 0 grubu ebeveynlerinin sadece 0 grubu çocukları olur. Bu durum 0 grubunu belirleyen genin resesif olduğunu gösterir. A ve B ebeveynlerinin bazen AB grubuna sahip çocukları olmaktadır. Böylece A ve B grubunu oluşturan genlerin birbirine karşı intermediyer olduğu söylenebilir. Aşağıda verilen tabloda A, B, AB ve 0 kan grupları sisteminde çeşitli kan gruplarına sahip ebeveyinlerden olacak bebeklerin alternatif kan grubu fenotipleri gösterilmiştir.

7.2.3. İnsanlarda Diğer Kan Grupları ve Kalıtımı

İnsanlarda ki standart kan gruplarını oluşturan A ve B antijenlerinden başka birde M ve N antijenleri bulunur. Bütün insanlarda M, N ve MN şeklinde kan grupları bulunur. Ancak insanlarda bu antijenlerden biri veya diğeri, bu antijenlerin bulunmadığı bir başka bireyin kanına verildiği zaman kendine karşı antikor oluşturmamaktadır. Bu sebeple kan transfüzyonunda bu antijenlerin bir önemi bulunmamaktadır. İnsanlar bu M, N ve MN kan grubu fenotipinden birisine sahiptirler. M ve N genotipini oluşturan genler birbirlerine karşı intermediyer bir allel çift oluştururlar.

  İnsanlarda ki M, N ve MN kan gruplarının kalıtımı oldukça basittir. Her iki ebeveyn de M kan grubunda ise doğacak bebek M, her iki birey N kan grubundan ise doğacak bebek N, ebeveynlerden birisi M diğeri N ise doğacak bebek MN, her iki ebeveynde MN kan gruplarına sahip ise doğacak  bebek    1 (M): 2 (MN): 1 (N) fenotipik dağılımında kan grubuna sahip olacaktır. Bu veriler M antijeninin MM olarak sembolize edilen bir gen etkisiyle, N antijeninin NN olarak sembolize edilen bir genin etkisiyle belirlendiğini gösterir. intermediyer allel çifti bakımından heterozigot olan şahısların (MN) eritrositlerin de M ve N antijenlerinin beraber bulunacağı, bu fertlerin MN kan gruplarına sahip olacaklarını gösterir. M ve N kan gruplarının kalıtım esası ise aşağıda şematik olarak açıklanmıştır.

7.2.4. İnsanlarda Rh Faktörü

Uzun yıllar kan naklinde A, B, AB ve 0 kan grupları tayin edilip uygun kan transfüze edilmesine rağmen, bazen ölümle sonuçlanan olaylar gözlemlenebilmiştir. Yapılan çalışmalar, bunun sebebinin Rh ismi verilen bir faktörün insan eritrositinde varlığı ya da yokluğundan kaynaklandığını göstermiştir.

  Rhesus maymunlarının kanlarının tavşanlara enjekte edilmesi ile tavşan dolaşımında bu yabancı antijene karşı antikor şekillenmiş ve tavşanın serumu rhesusun eritrositlerini aglütine etmiştir. Bu tavşanın serumu insan kanı ile birleştirilince burada ki eritrositleri de aglütine ettiği görülmüştür. Buna göre, rhesus maymunlarının taşıdığı antijen insanlarda da mevcuttur. Eritrositleri bu faktörü bulunduran insanlar Rh (+), bulundurmayanlar ise Rh (-) olarak tanımlanmıştır. Beyaz ırktan olan insanların %85’i Rh (+), %15’i Rh (-) olarak tespit edilmiştir.

Rh antijeninin ve Rh antikorunun kalıtımda etkili olan 8 allelinin mevcut olduğu bilinir. Bunlar; D, D1, D2, DZ, dı, dıı, dy ve d harfleri ile sembolize edilir. Bunlar içerisinde en çok rastlanan antijen D olarak, bunun antikoru da anti- D olarak adlandırılmıştır. D antijenini meydana getiren gen D harfi, bunun alleli ise d harfi ile sembolize edilir. Kromozom üzerinde D geni yoksa bunun yerini d geni alır. Eğer iki ebeveynde D genini taşıyorsa, bebeğin genotipi DD, ebeveynlerden biri D, diğeri d genini taşıyorsa bebeğin genotipi Dd, ebeveynlerden her ikisi de d genini taşıyorsa o zamanda bebeğin genotipi dd olur. DD ve Dd genotipli bireyler Rh (+),  dd genotipliler Rh (-) olur. Pratikte ise; anti-D serumu ile reaksiyon veren kana sahip bireyler Rh (+), reaksiyon vermeyen kana sahip bireyler ise Rh (-) olarak tanımlanır.

  Aynı kan grubundan Rh+ bir kan, Rh- kan faktörü olan bir bireye ilk kez verildiğinde ciddi problemler ortaya çıkmamaktadır. Zira ilk defa verilen Rh (+) kan, Rh (-) kan faktörlü bireyde sadece antikor oluşumuna sebep olacaktır. Ancak aynı şahıs ikinci kez Rh (+) bir kana maruz kalırsa o zaman, daha önceden oluşmuş olan antikorlar ile Rh (+) antijenler reaksiyona girerek ciddi problemlere hatta ölüme bile yol açabilecektir. Sık olarak karşılaşılan anne- bebek kan uyuşmazlığı                  (eritroblastozis fötalis) durumu da buna benzer bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Hamile bir bayan Rh (-), bebeği Rh (+) kana sahip ise az sayıda da olsa embriyo eritrositleri plasenta yolu ile annenin kanına geçebilir. Böyle bir durumda annenin kanında bu eritrositlere karşı anti-D antikoru oluşur ve tekrar plasenta yolu ile embriyoya geçerek, bebeğin eritrositlerini tahrip eder ve aglütinasyona sebep olur. Annenin antikorları ve embriyonun eritrositleri arasında ki bu reaksiyon, hemoliz ve anemi ile sonuçlanarak, bebeğin ölümüne yada abortusa neden olur.

Annenin Rh (-), babanın Rh (+) ve bebeğin Rh (+) olduğu durumlarda birinci bazen de ikinci gebeliklerde normal doğum olabilir. Çünkü, birinci ve ikinci gebelikte anne kanında bir sonraki gebelikte antijen- antikor reaksiyonuna sebep olacak düzeyde antikor birikimi olduğundan daha sonraki gebeliklerde Eritroblastozis fötalis için yeterli olacak düzeyde antikor bulunmadığından bu sendrom ortaya çıkmaktadır. Bebekte doğumundan önce başlayan anemi,  doğumundan sonrada bebeğin dolaşım sisteminde bulunan anneye ait anti-D antikorları tükeninceye kadar eritrositlerin parçalanması ve aglütinasyonu ile devam eder. Anemi teşhisi konulan bebeğin kanı değiştirilerek meydana gelebilecek komplikasyonlar önlenmiş olur.

  Rh (+) (DD) bir erkek, Rh (-) (dd) bir bayanla evlendiğinde D geni d genine karşı dominant olduğundan, bu evlilikten doğacak bebek Rh+ kana sahip olacaktır. Bu durum Rh uyuşmazlığına neden olurken, bu durumun tersi bir evlilik halinde  (annenin Rh (+) (DD), babanın Rh (-) (dd))  bebek Rh (+) olacak ve dolayısıyla anne ile bebeğin kan grubu aynı olduğu için Eritroblastozis fötalis görülmeyecektir.

7.3. Multiple Allel Dizilerinin Meydana Getireceği Genotip Sayısı

Belirli bir gen lokusunda tek bir allel çiftinin üç genotip meydana getirdiği monohibrit birleştirmeden hatırlanacaktır. Yine aynı şekilde 3 multiple allel 6 fenotip meydana getirir. Buradan da anlaşılacağı gibi allelik seride ki gen sayısı attıkça genotip varyeteleri de artmaktadır. Bu durum aşağıda tablodaki gibi formülüze edilebilir.

7.4. Doku Uyuşmazlığı

nCanlılarda organ ya da doku nakli gerektiği zaman, bu naklin başarı ya da başarısızlığını doku ya da organı alan ve veren kişilerin genotiplerinin birbirine uyumu sağlar. İnsanlarda doku uyumunu sağlayan HLA- A ve HLA- B olarak adlandırılan iki önemli gen vardır. HLA- A geninin A1, A2, A3, A9, A10, A11, A28 ve A29 olmak üzere 8 adet alleli vardır. HLA- B geninin de B5, B7, B8, B12, B13, B14, B18, ve B27 olmak üzere 8 adet alleli vardır.

  Bir bireyin HLA tipi, HLa tipi bilinen vericilerde ki standart antikorların dizisi ile o bireyin lenfositlerinden belirlenebilir. Doku ya da organ naklinde alıcının immun sistemi, nakil edilecek doku ya da organın genotipi ile uyuşmuyorsa bu doku ya da organı yabancı olarak kabul eder. Eğer alıcının immun sistemi nakil edilen dokuyu kabul etmez ise bunun sebebi, alıcıda ki bazı allellerin eksikliğidir.

  Bu açıklamalardan anlaşılacağı üzere doku naklinde rol oynayan HLA- A ve HLA- B genleri multiple allel genler olup, 8’li bir allelik seri gösterirler.

VII. BÖLÜM MUTASYONLAR

Mutasyon, çevre koşullarının etkisiyle canlının genotipinde meydana gelen ani ve kalıtsal değişmelere bağlı olarak bireyin fenotipinde meydana gelen değişikliktir. Mutasyon, etki ettiği canlının karakterinde ve o canlının içerisinde bulunduğu populasyonda bariz farklılığa neden olur. Mutasyon bütün canlılarda görülebilen ve genetik çeşitliliğe sebep olan önemli bir olaydır. Mutasyonlar kendiliğinden oluştuğu gibi deneysel olarak da meydana getirilebilir. Mutasyona neden olan etkene mutagen (mutajen),  Mutasyona uğrayan bireye ise mutant denir. Radyosyon, sıcaklık, X ışınları, kimyasal maddeler, travma ve sigara katranı gibi faktörler mutasyonun nedenleri arasında sayılabilir.

Mutasyonlara örnek olarak Down sendromu, altıparmaklılık (palindromi),

1. Gen Mutasyonları

Bir genin yapısında meydana gelen değişimlere gen mutasyonları denir. Gen mutasyonları eşey hücrelerinde meydana gelirse kalıtsaldır, döllere nakledilirler. Somatik hücrelerindeki gen mutasyonları ise döllere aktarılamaz. Mutasyon resesif nitelikte ise her zaman görülmeyebilir. Kanser gibi kötü huylu tümörlerin meydana gelişinde bu tip mutasyonların etkili olduğu sanılmaktadır. Gen mutasyonları nokta mutasyonları ve çerçeve mutasyonları şeklinde gruplandırılır. Bazı kaynaklarda nokta mutasyonları DNA’nın yalnızca çok kısıtlı bir bölümünde meydana gelen mutasyon olarak tanımlanmaktadır. Bir veya birkaç baz sırasının kopması veya yerlerinin değişmesi nokta mutasyonuna örnek verilebilir. Radyasyon, yüksek sıcaklık, pH değişimi gibi etkenler nokta mutasyonunun nedenleri arasındadır.

a. Eş anlamlı mutasyonlar:

Protein sentezinde aminoasitlerde yanlışlık olmaz.

b. Yanlış anlamlı mutasyonlar :   Protein sentezi sırasında aminoasitlerde yanlışlıklar meydana gelir.

mRNA  AGA          GGA              AGA(Arg)        GGA (Gly)

  GGA (Gly) kodonuna dönüşmüştür.

c. Anlamsız mutasyonlar:

  Meydana geldiği yerde protein sentezi durur. Sentez tamamlanmaz.

mRNA  UAU  UAA    UAU(Try)              UAA (Stop)

  UAA (Stop) kodonu olmuştur.

İnsanlarda defektli fonksiyona sahip hemoglobin (HbS) molekülünün mutasyon sonucu oluştuğu ortaya konmuştur. Orak hücreli anemi (sickle-cell anemia) adı verilen bu bozuklukta β – peptit zincirinde 6. sırada yer alan glutamik asidin yerini valin almıştır. Hastalık homozigot resesif kalıtım yolu izler. Bu hastalığın kalıtımı bir şekli ile aşağıdaki gibidir.

d. Çerçeve mutasyonları:

  Bir gen çifti üzerindeki baz çiftlerinin kaybolması veya kazanılmasıdır ve (+1, -1), (+2, -2), (+3,-3) şeklinde olabilir. Mutasyon olduğu noktadan itibaren okuma çerçevesi bozulur. Stop kodonlarından birisi de ortaya çıkabilir.

  (+1, -1) ve (+2, -2) tipindeki mutasyonlarda okuma çerçevesi tamamen değişir. Yani mutasyon olduğu noktadan itibaren baz dizilişi buna bağlı olarak da amino asit sırası değişir ve tamamen farklı bir protein sentezlenir.

  (+3, -3) tipindeki mutasyonda ise sadece mutasyon olduğu noktadaki amino asit değişir.

Genlerin yapısı genelde stabildir. Bu nedenle birçok hayvan türünün geçmişi çok uzun olduğu halde (uzun jeolojik devirlerde yaşadığı halde) hiç mutasyona uğramamıştır. Bazı türlerde (drozofila gibi) kısa ve uzun zaman dilimlerinde bazı gen mutasyonları olmuştur. Gen mutasyonları çeşitli derecelerde olabilir. Yani mutant fertler ile ebeveynleri arasındaki fark bazen çok küçük bazen de çok büyük olabilir. Meydana gelen mutasyon bazen resesif bazen de dominant olabilir. Dominant ise mutasyonlar hemen etkisini gösterir. Resesif ise ileride meydana gelecek homozigot döllerde kendini gösterir.

  Gen mutasyonları geriye dönebilir. Gen mutasyonu bir genin özelliğinde meydana gelen değişikliktir. Yani genin kaybolması değildir. Bu nedenle bir gen mutasyona uğrayıp değişebilir. Mutant gen tekrar bir mutasyon ile eski haline dönebilir. Ancak geriye mutasyonlar çok nadir görülür.

  Bir gende aynı yönde birkaç mutasyon olabilir. Böylece bir karakteri değişik derecelerde etkileyen çoklu allel genler meydana gelir. Tavşanların renk karakterinde olduğu gibi, bir gen birkaç defa mutasyona uğrayabilir.

  Gen transferi veya recombinant DNA yapımı sonucu yeni bireylerdeki özellikler bir anlamda mutasyonla kazanılmış demektir.

2. Kromozom Mutasyonları

2.1. Kromozomların Yapısında Meydana Gelen Mutasyonlar

Kromozom yapısındaki değişmeler kromozom kırılmaları şeklinde ortaya çıkar. Daha önceki bölümlerde incelediğimiz gibi mayozun ilk evresinde crossing-over sonucu kromozomlardan kopan parçalar yer değiştirip tekrar bağlanabilmektedir. Crossing-over; homolog kromatitler arasındaki parça değişimidir. Genlerin rekombinasyonlarına neden olur, ama kromozomlarda yapı değişikliklerine neden olmaz.  Bu kromozom kırılmalarını genelde kromozom segmentlerinin tekrar birleşmesi işlemi izleyeceği gibi tekrar birleşme işlemi meydana gelmeyebilir. Bu durumda kromozom yapısında aşağıdaki değişmeler meydana gelir.

2.1.1. Delesyon  (Parça Kaybı)

Bir kromozomun herhangi bir parçasının koparak kaybolmasına denir. Kopan parça diğer bir kromozoma bağlanmaz ve hücre bölünmesine de katılmaz. Çünkü sentromerlerden yoksun herhangi bir kromozom parçası kutuplara ulaşamaz. Dolayısı ile bu kromozomu taşıyan hücre kaybolan parça üzerindeki genleri de yitirmiş olur.

Delesyon kromozom üzerinde farklı yerlerde olabilir. Bunlar;

2.1.1.1. Uçta Parça Kaybı (Terminal Delesyon)

Kromozomların uç bölgede parça yitirmesine denir.

2.1.1.2. Ara Yerde Parça Kaybı

Kromozomun bir çember oluşturarak kıvrılması ve bu çemberin koparak ayrılması ile meydana gelebilir

2.1.1.3. İzokromozomlar

Mitoz bölünme sırasında sentromerler her kromatidin bir sentromeri olması için uzunlamasına bölünerek bağlı bulunduğu kromatidleri kutuplara çeker. Bazı durumlarda ise sentromerler enine bölünür dolayısı ile yeni sentromerler homolog kromozomların aynı taraftaki kollarına bağlanır.

2.1.2. Duplikasyon(Çift Olma)

 Homolog kromozom çiftlerinin birinden bir parçanın kopup diğer eşine eklenmesidir. Duplikasyonda homolog çiftin birinde delesyon olurken, diğerinde duplikasyon olur.

2.1.3. İnversiyon (Dönme)

Homolog kromozomlardan birinden kopan bir parçanın 180 derece dönerek aynı kromozomla tekrar birleşmesi olayına inversiyon denir. İnversiyon gerçeleşen homoloğ kromozom kolundan kopan parçada setromer yer almıyorsa parasentrik, kopan parçada sentromer bulunuyorsa perisentrik inversiyon adını alır.

2.1.4. Translokasyon  (Karşılıklı Parça Değişimi)

Homolog olmayan kromozomlar arasındaki parça değişimine translokasyon denir. Başka bir ifade ile mutasyon sonucu homolog olmayan kromozomlardan kopan bir parçanın başka bir kromozoma yapışmasıdır.  Basit ve resiprokal olmak üzere iki tipi vardır.

Kopmayı takiben bir kromozom segmentinin, homologu olmayan diğer bir kromozoma transfer edilmesi basit translokasyon olarak adlandırılır.

 Resiprokal translokasyon ise, aynı büyüklükte olması gerekmeyen segmentlerin homolog olmayan kromozomlar arasındaki yer değiştirmesine denir. Aşağıdaki şekilde M ve N kromozomları arasındaki resiprokal translokasyon görülmektedir.

2.2. Kromozomların Sayısında Meydana Gelen Mutasyonlar

Mitoz ve mayoz bölünme sırasında kromozomlar herzaman düzenli olarak ayrılmazlar. Bunun sonucunda kromozom sayısı farklı hücreler meydana gelebilir. Yani hücrelerin kromozom sayıları değişmiştir. Dolayısı ile birçok genin oranının da değişmesi kalıtsal sorunlara neden olur. Kromozom sayısındaki değişmelere heteroploidi (ploidi) denir. Saptanabilen heteroploidiler şunlardır.

1. Euploidi

2. Aneuploidi

2.2.1. Euploidi (Öyployidi)

nKromozomların sayısının haploit veya tam katlar halinde artması, bazen de bu artışın diploit romozomların yarı sayısını içermesine Euploidi (Öyployidi) denir. Başka bir ifade ile kromozom dizilerinin sayısındaki varyasyon olarak tanımlanabilir. Değişik şekilleri vardır.

1. Monoploidi

2. Poliploidi

2.2.1.1. Monoploidi

Bazı bitki ve hayvanlar, özellikle ilkel canlılar, yaşamlarının tümünde yada bazı evrelerinde haploit kromozom sayısına sahiptirler. Bu tip bireylerin kromozom dizisine (n) monoploid denir. Bal arıları, eşek arıları ve karıncaların bazı türlerinin erkekleri, döllenmemiş yumurtadan meydana gelen normal monoploid fertlere örnektir.

Monoploid yapılı fertler doğal populasyonlarda gösterdikleri aberasyonlarla ortaya çıkarlar. Monoploid bireyler diploid fertlerin döllenmemiş yumurtalarından meydana gelmişlerdir. Bu nedenle diploid hayat siklusu ile ilgileri vardır.

Monoploidi cinsiyet hücrelerinde normal şekilde meydana gelmez. Çünkü bir kromozom eşleşmesi gerçekleşmez. Monoploidlerde kısırlığın oluşmasının nedeni; kromozom eşleşmesinin mümkün olmaması ve kromozomların tam dizi halinde yavru hücre çekirdeklerine gitme ihtimalinin düşük olması sonucu ortaya çıkan mayoz bölünme düzensizliğidir.

Yani mayoz bölünme hataları nedeniyle hiç kromozom taşımayan bir gamet ile normal hücre bölünmesi geçiren bir gametin birleşmesi sonucu n+0=n monoploidi oluşur. Örnek: monoploid yapıdaki mısır bitkisinin sporositlerinde 10 kromozomlu bir dizi vardır. Sinapsis işlemi geçirmeyen bu kromozomların her birinin belirli bir kutbuna gitme ihtimali ½ dir. Yani yalnız 1 kromozomun üst kutba gitme şansı (1/2)1 olur. Üs olarak kullanılan 1 (bir) kromozom sayısını göstermektedir. Böyle monoploid yapılı bir bitki de birinci mayotik bölünme sonucu normal monoploid kromozom sayılı çekirdeğin oluşma ihtimali (1/2)10 ‘dur. Bu bize monoploid yapılı bir sporositten normal monoploid bir gametin meydana gelme ihtimalinin çok düşük olduğunu göstermektedir. Monoploidi mutasyonu, canlıda yaşama gücü düşüklüğü ile varlığını hissettirir.

2.2.1.2. Poliploidi

n kromozom sayısının hücrede 3 veya daha fazla sayıda bulunmasıdır. Yani üç veya daha fazla kromozom dizili euploid kromozom yapısı topluca poliploidiler olarak adlandırılır. Karyotipteki kromozomun haploid halinin 3 den fazla artışı (3n) bitki yetiştiriciliğinde yeni bitki tiplerinin(Gilia malior) elde edilmesinde olumlu yönde kullanılabilmesine karşılık,

Bitkilerde polyploidin üç tipi vardır. Bunlar; Autopoliploidi, Allopoliploidi, Endopoliploidi. Autopoliploidler sadece bir türe ait kromozom dizilerinde oluşur, Allopoliploidler ise farklı türlere ait kromozom dizilerinde oluşmaktadır. Genellikle Autopoliploid olan Triploidler, her kromozomdan 3 adet olmak üzere 3 tam genoma sahiptir. Yalnız allopoliploid olan triploidler de olabilmektedir.

Triploidler, diploidler ile tetraploidlerin melezlemesinden elde edilirler. Diploid gametler ile monoploid gametler, bir triploid (3n) oluşturmak üzere birleşirler. Triploidler karakteristik olarak kısır olurlar. Çünkü eşleşme aynı anda sadece iki kromozom arasında olur, diğer kromozom tek olarak kalacağında eşleşme olmaz. Dengelenmemiş segresyon nedeniyle aynı olmaktadır. Bu nedenle triploidler eşeysel üreme yoluyla çoğaltılamazlar. Bunlar vegetatif yolla çoğaltılabilir yada vegetatif olarak çoğalmayan bitkilerde ise diploid ve tetraploid hatların çaprazlanmasıyla tekrar elde edilebilir.

2.2.1.2.1. Autopoliploidi

nBu mutasyon ile canlının gametleri aşağıda şematize edildiği gibi diploit artışla yeni yavruda iki katına çıkar.

2.2.1.2.2. Allopoliploidi

Burada farklı türlerin birleşerek döl meydana getirmesi söz konusudur. Örneğin farklı buğday türlerinin birleşerek bir dizi poliploidi meydana getirmesi. autopoliploidi de olduğu gibi oluşan bireyler triploittir.

 Karpechenko 1926’da lahana ve kırmızıturp bitkilerini birleştirmeyi başardı. Bu iki bitki, farklı cinse bağlı olmasına rağmen her ikisi de 2n=18 kromozomludur. Bu birleştirmeden meydana gelen F1 yavruları 18 kromozomludur.F1 bireylerinin kendi arasında birleştirilmesinden elde edilen F2 bireylerinde ise kromozom sayısının 36 olduğu saptandı. Yani polen ve yumurta hücrelerindeki mayoz bölünme sırasındaki mutasyon sonucu tetraploit bitki meydana gelmişti. Bu bitki lahana gibi köke, turp gibi yapraklara sahip olup,  Raphanobrassica olarak adlandırıldı.

2.2.1.2.3.Endopoliploidi

Endomitozla kromozomlar çekirdek içerisinde de çoğalabilirler. Fakat bölünme gerçekleşmez çünkü çekirdek zarı içeride kalır. Bunun sonucu dev kromozomlar oluşur. Kromozomların paket halinde birbirine yapışmasına Politeni; ayrı kromozom halinde oluşmasına Polisomati (bu kanser hücrelerinde görülür) denir.

Poliploidilerin nedenleri

1. Endomitozis sonucu polyploidy oluşur. Bu olay da mitoz profaz sonunda durur.   Mekik iplikleri oluşmaz. Çekirdek zarı parçalanmaz. Ama eşleşmiş kromozomlar bölünür. Sitoplâzma bölünmez. Böylece kromozomlar katı kadar artmıştır.

2. Endoreduplikasyon sonucu polyploidy oluşabilir.  Bu olay kromozomların ard arda iki kez çoğalmasıdır.

2.2.1.3. Poliploidinin Yapay Olarak Meydana Getirilmesi (13-12-2005)

Kandaki sodyum ve üre tuzlarının kristalleşmesi ile ortaya çıkan (kristallerin özellikle eklemlere en çok da ayak başparmağının eklemlerine yerleşerek, büyük sancı semptomuna neden olan) gut hastalığı tedavisinde, karçiçeğinden çıkarılan zehirli özütün faydalı olduğu belirlenmiştir. Bu çiçek eski yunan ve Roma’da düşmanları yok etmekte kullanılıyordu. İtalyan farmakoloğ Percine, 1889’da kolşisin denilen karçiçeği bitkisinin zehirli özütünün köpek barsağında mitozu durdurduğunu bildirmiştir. Kromozomun incelenme tekniğinin gelişmesi ile kolşisinin öldürücü olmayan dozlarının barsak hücrelerindeki kromozomlarda tetraploidi yaptığı bulundu. Bu buluş botanikçilere yapay poliploidi yapma fikrini verdi. 1937 yılında Eigsti, soğan köklerinin ucundaki hücrelerde poliploidi yapmayı başardığını açıkladı.

Bu madde düşük yoğunluklarda bitkilerin büyüme uçlarına verildiğinde, hücrelerde iğ ipliklerini yapacak protein mikrotübülüslerinin meydana gelmesini önler. Hücreler normal olarak profazdan geçer, ama iğ iplikleri meydana gelmediğinden metafaz ve anafaz safhası yürütülemez. Sonuçta hücre bölünmesi olmadığı için hücre tetraploit olarak tekrar interfaza döner. Daha sonraki evrelerde bu maddenin etkisi azaldığı için normal hücre bölünmesi oluşur. Yalnız bu maddenin uygulandığı yerden itibaren hücrelerde tetraploidi olur. Tetraploid hücreler ve oluşturdukları yapılar bitkilerin diğer kısımlarından normal olarak büyüktür.

Bu yöntem büyük bir kullanım alanı bulmuştur. Ekonomik önemi olan kültür bitkilerinin çeşitlerinin bulunmasını sağlanmıştır. Bu teknik aynı zamanda farklı türler arasında verimli döller meydana getiren hibritlerin üretilmesinde de kullanılmıştır. Örneğin; Rus Karpechenko’nun lahana ve turp çaprazlaması; buğday ve çavdar melezlemesinden elde edilen Triticale adı verilen tahıl cinsi gibi.

Yapay poliploidi ile tohumsuz meyvelerin oluşması da sağlanmıştır. Eigsti; karpuz sürgünlerinin ucuna kolşisin uygulayarak, tetraploid hücre elde etmiştir. Bu tetraploid gövdelerden elde ettiği polenleri, 22 kromozomlu diploid bitkilerin çiçeklerini döllemede kullanmış ve sonuçta 33 kromozomlu triploit bir tohum elde etmiş. Böyle bir tohum normal sürgün ve çiçek meydana getirebilirken anormal kromozom dağılımından yaşayabilir tohumlar meydana getiremediğini görmüştür. Sonuçta çekirdeksiz, yenebilir karpuz meydana getirilmişti. Bugünde üretimi yapılmaktadır.

2.3. Aneuploidi (Anöployidi)

Aneuploidi, genomdaki bazı kromozomların eksilmesi veya çoğalması olarak tanımlanır. Başka bir ifade ile kromozomlardan bir veya bir kaçının sayıca değişmesine denir.

Bu değişim bir veya birkaç otosomal kromozomda, ya da sadece cinsiyet kromozomlarında ortaya çıkabilmektedir. Polysomie ve monosomie olarak da adlandırılan aneuploidi olaylarına otosomal kromozomlarda autosomi, cinsiyet kromozomlarında gonosomie adı verilir. Bunlara bağlı olarak fenotipte farklı değişiklikler gözlenir.  Örneğin; De VRİES’in eşek çiçeğinde incelediği değişim, gen mutasyonu değil aneuploidi idi.

Bir hücredeki kromozom sayısında; sentrik fusiyon (sentromerde birleşme) ve kromozom parçalanması ile oluşan değişim aneuploidiye neden olur. Aneuploidi şekillerini aşağıdaki başlıklar halinde inceleyebiliriz:

2.3.1. Monosomi

Diploid bir fertte tek bir kromozomun eksilmesine denir. Böyle bir organizmaya da monosomik denir.

 Diploit bireyde ölüme neden olurken poliploit bireyde azda olsa yaşama şansı vardır. 2n -1 ile gösterilir.

2.3.2. Nullisomi

Canlıda bir kromozomun homologu ile kayıp edilmesine denir. Böyle fertlere de nullisomik denir. 2n–2 ile gösterilir

Nullisomiler nadiren görülür ve tabi olarak meydana gelebilir. Diploit bireylerde normal olarak latel bir durum sergilerken diploid benzeri hekzaploid bir buğday türü, nullisomiye tolerans gösterebilmektedir.

2.3.3. Polisomi

Bir ya da birkaç kromozomun sayıca fazlalaşmasıdır. 2 değişik şekli vardır. Bunlar;

2.3.3.1. Trisomi ve Tetrasomi

Diploid yapılı bir fertte bir kromozomun fazla bulunması olayına trisomi, bu fertlere ise trisomik fert denir. 2n+1 ile gösterilir.

2.3.4. Somatik Aneuploidi

Vücut hücrelerinin mitozu sırasında bazı kromozomlar birbirlerinden ayrılmayabilir. Yavru hücrelerin birinde monosomi, diğerinde ise trisomi ortaya çıkar. Bu bozukluk embriyonun erken ya da geç evresinde olabileceği gibi doğumdan sonar da meydana gelebilir. Eğer bu bozukluk erken embriyo döneminde olursa, hücredeki mozaik gelişimden dolayı, erginde büyük bölgeyi kaplayacak şekilde anormal kromozom sayısı gözlenir. Eğer embriyonun geç evresinde ya da doğumdan sonra bu anormallik ortaya çıkarsa etkileyeceği vücut bölgesi küçük olacağından ya görülmez ya da önemsiz bir şekilde kendini gösterir. Down sendromu hastalığında da bu şekilde intermediyer anomaliler görülebilir. Yalnız kanser ayrıcalık gösterir. Çünkü embriyonun geç evresinde bozukluk görülse etkisi büyük olur. Somatik aneuploidinin evrensel önemi yoktur. Çünkü üreme hücrelerini kapsamaz. Yalnız bitkilerde büyüme dokularındaki aneploidiler aşılama ile döller boyunca yaşatılabilir.

3. İnsanlarda Kromozom Değişmeleri

İnsanlarda kromozom anormalliklerini tespit için çeşitli yöntemler gelişmiştir. İlk olarak insan kromozomları 20. yüzyılda testisteki sperma tüpcüklerinde ince kesitler yapılarak incelenmiştir. 1956 yılında ise ezmek suretiyle düzlem üzerinde preparat yapma yöntemi geliştirilerek daha büyük doku hücrelerinde kromozomları tanımak ve birbirinden ayırmak mümkün olmuştur. 1970 yıllarında geliştirilen yöntemler ile insan kromozomlarının daha ayrıntılı analizi yapılmaya başlanmıştır. Casperson ve arkadaşları kromozomların her parçasını bile tanıtacak bir yöntem bulmuşlardır. Ezilen hücreler akridin ile boyanarak mikroskop altında mor ötesi ışınlarla aydınlatılarak bakılıyordu. Yakın bir zamanda bulunan giemsa ile boyama tekniği, uygulamayı daha kullanışlı hale getirmiştir. Uzun zamandır kan yağlarını boyamada kullanılan giemsa boyasının, kromozom bantlarını mor ötesi ışınlar olmadan mikroskop altında tanınabilecek şekilde boyadığı görüldü. Bu iki tekniğin kullanılması ile eskiden tespit edilemeyen kromozom anormalliklerinin saptanılmasında büyük aşama sağlanmıştır. Kromozom anormalliklerinin çoğunun letal olduğu bilinmektedir. Ama bunların bir kısmı, doğumdan sonra kısa ya da uzun süre yaşama şansı vermektedir. Önemli kromozom anomallikleri aşağıda açıklanmıştır.

3.1. Down Sendromu (Mongolizm)

Mongolizm hastalığı farklı ırklardan çocuklarda olmasına rağmen Moğolların göz yapısına benzeyen üst göz kapakların şiş ve çekik olması, geniş elli ve kısa parmaklı, tıknaz vücutlu, geniş ve yuvarlak bir yüz, normal konuşmayı önleyici büyüklükte dile sahiptirler.

Down sendromlu bir bebeğin 46 yerine 47 kromozom taşıdığı belirlenmiştir

3.2. Edward Sendromu

1960 yılında Edwards ve arkadaşları tarafından tanımlanmıştır. 18. kromozomun trisomisinden dolayı ortaya çıkmaktadır.

1000 doğumdaki frekansı 0,3 olarak belirlenmiştir. Bu bebeklerde; alt çene küçük ve geri çekik, ses kısık, deri benekli, kulaklar çarpık, ayak tabanı yuvarlaklaşmış ve orta parmakları işaret parmaklarından kısadır.

  3.3. Patau Sendromu

13. kromozomun trisomisi    (D-grubu kromozomlarının birisinin trisomik olması) ile meydana gelir. Görülme frekansı 1000 doğum başına 0,2 dir.

Bu anomaliliğinin saptandığı bireylerde; beyin küçük, burun çatıları geniş, alın, dudak ve damaklar yarık, gözler küçük ve işlevsiz ve en kötüsü ileri derece geri zekâlılık belirtileri saptanmıştır. Bu bireyler doğumdan birkaç hafta sonra ölürler.

3.4. Kronik Miyelojenik Lökomi (Myelogeneous Leukemia)

Bu tip lökomi, 21.kromozomun uzun kolundan (her iki kromatitten de) bir parça yitirmesiyle meydana gelir. Granülositler kemik iliğinde, öncelikle göğüs kemiğinde üretilir. İlikteki somatik bir delesyon, kısa kromozomlu bir hücre kolonisinin ortaya çıkmasına neden olur. Bunun sonucunda oransal bir kansızlık meydana gelir.

3.5. Cri de Chat Sendromu

Bu anomalinin 5. kromozomun kısa kolunda meydana gelen bir delesyondan dolayı ortaya çıktığı belirlenmiştir.

3.6. Klinefelter Sendromu

Mayoz bölünme sırasında kromozomların birbirlerinden ayrılmaması sonucu meydana gelen XX kromozomlarını taşıyan yumurtanın Y kromozomunu taşıyan normal bir sperma ile ya da X-kromozomunu taşıyan normal bir yumurtanın ayrılmama sonucu oluşan XY kromozomlarını taşıyan sperma ile döllenmesi ile XXY şeklinde bir zigot oluşur. Bu zigotun kromozom sayısı 47 olur (44A+XXY). Böyle bir zigotun gelişmesi ile Klinelfelter sendromu oluşur.

3.7. Turner Sendromu

Nondisjunction sonucu oluşan O kromozomlu yumurta, X-kromozomunu taşıyan bir sperma ile ya da X-kromozomunu taşıyan normal bir yumurta ayrılmama sonucu oluşan O-kromozomlu bir sperma ile döllenirse XO genotipli zigot meydana gelir ve kromozom sayısı 45 olur (44A+X). Bu zigotun gelişmesi ile Turner sendromuna sahip bireyler meydana gelir. Bu zigotun embriyolar arasında yaygın olduğu ama %99’unun öldüğü tesbit edilmiştir. Doğanlarda oran 1/1000’dir. Bireyler dişi fenotipinde yalnız az gelişmiş ovaryumu ile karakterize olup, bireyler kısırdırlar. Bu sendromda; bireyler kısa boylu, boyunları omuzlarına doğru genişlemiş, ayrıca kısa ve küt parmaklara sahiptirler. Bu tip bireylerde göğüs ya az gelişmiş ya da hiç gelişmemiştir.

 3.8.Üç X’li Sendrom (Triple Dişilik)

Bu sendrom XXX yapıdaki zigotun gelişmesi ile meydana gelir. Ayrılmamanın sonucu oluşan XX kromozomlarını taşıyan yumurta ile X-kromozomunu taşıyan spermanın birleşmesi ile XXX yapısında zigot oluşur ve bu bireylerde (44A+XXX) 47 kromozom vardır.

Meydana gelme olasılığı 1/1200 dür. Bu insanların birçoğu normal dişi görünümünde ve de doğurgandır. Yalnız bazılarında kısırlık ve zekâ geriliği görülebilmektedir.

3.9. XYY Sendromu

Mayoz bölünmenin ikinci anafaz evresinde kromozomların ayrılmaması görülebilmektedir. Ayrılmama sonucu bazı spermalar YY kromozomlarını birlikte taşır. Bu durumdaki bir sperma bir X-kromozomu taşıyan normal bir yumurta ile döllenirse; XYY şeklinde bir zigot oluşur ve kromozom sayısı 47 (44A+XYY) olur

3.10. Chondrodystrophic Cücelik

Bu mutasyonlar genellikle birinci dölde görülebilir. Çünkü normal genlerin çoğu başattır. Ebeveynleri sağlam olan bir çiftten bu şekilde bir çocuk doğarsa, her iki ebeveyinden birinin eşeysel hücrelerinde mutasyon meydana geldiği anlaşılır. Aynı şekilde intermediyer ve kodominant mutant genlere birinci dölde rastlanabilir. Şöyle ki; her iki ebeveyinden resesif mutant gen geçerse, I. dölün fenotipinde görülür. Kadınlarda mutasyon meydana gelirse erkek çocuklarında (birinci dölde) görülebilir. Erkeklerin X kromozomunda mutasyon meydana gelirse kız çocukları taşıyıcıdır.

4. Terminoloji

4.1. İleri ve Geri Mutasyon

nBir değişimin incelenmesi için sabit bir standart form tespit edilmesi gereklidir. Böyle bir standart formdan oluşan herhangi bir değişim ileri mutasyon; standart forma doğru meydana gelen bir değişim ise geri mutasyon olarak adlandırılır.

4.2. Spontan Mutasyonlar

Bazı mutasyonlar, bilinen herhangi bir neden olmaksızın spontan olarak ortaya çıkarlar. Fakat canlı hücrelerindeki kusursuz kontrol sistemleri sayesinde DNA üzerinde herhangi bir hataya yer vermemek için birçok enzim görevlendirilmiştir. Bu enzimler DNA üzerinde devamlı dolaşarak kopma, kayma veya yer değiştirme gibi hataları düzelterek mutasyonun meydana gelmesini engellerler. Yani spontan mutasyonlar hücre enzimlerinin normal fonksiyonları aksadığı zamanlarda ortaya çıkar.

4.3. Somatik ve Eşeysel Mutasyonlar

Mutasyon eşey ve somatik hücrelerde olabilir. Vücudun herhangi bir hücresinde veya dokusunda ortaya çıkan mutasyon Somatik mutasyon olarak adlandırılır. Bu vücut hücresinde veya organında meydana gelen değişim bir sonraki nesile aktarılmaz. Örneğin bir insanın gözü ile ilgili herhangi bir özellik, radyasyon ve benzeri etkilerle mutasyona uğrayıp orijinal formundan faklılaşabilir, ama bu değişim kendisinden sonraki nesillere geçmeyecektir.

Cinsiyet hücrelerinde veya olgunlaşmamış bir cinsiyet hücresinde ortaya çıkan mutasyona eşeysel mutasyon denir. Üreme hücrelerinde görülen mutasyonlar dölden döle aktarılabilir.

Mutasyon somatik ve eşey hücrelerini farklı etkiler; Somatik hücreler anne ve babadan alınan genotipi oluşturan DNA’nın tamamını içerir. Ana-babanın çocuk yapabilmeleri için, birleşmeye elverişli olan gamet hücrelerinde DNA’lara sahip olmaları gerekir; bu her bir cinsiyetteki bireyin bir hücresiyle DNA’ların yarısını paylaşması demektir. Bu özel hücreler erkeğin testislerinde yapılan spermlerle kadının ovaryumlarında yapılan ovumlardır.

Bir canlının vücudunda milyarlarca hücrelerden birindeki DNA’da bir mutasyonun oluştuğunu hissetmek çok zordur. Bir tek önemli istisna vardır; hücrenin kanser olmasına neden olan mutasyonlar hissedilir. Oysa yeni bireyler oluşturmak için kullanılan sperm ve ovumları üreten testis ve ovaryumlar içindeki hücrelerde mutasyon olduğu zaman durum farklılık gösterir. Eğer yumurta veya sperm mutasyona uğramış hücre içeriyorsa, bu mutasyon doğal olarak döllenmiş yumurtaya geçecektir. Döllenmiş yumurta bölündüğünde de mutasyon bütün yeni hücrelere kopya edilecektir. Sonuçta ortaya çıkan yetişkinin bedeninin her bir hücresinde mutasyonun bir kopyası bulunacak ve bu yetişkinin testis veya ovaryumlarında oluşan sperm veya yumurta, bu mutasyonu taşıyacaktır

4.4. Mutabıl ve Mutator Genler

Organizmada çoğu genler mutasyona dayanıklı özellikte iken, bazı çok az gen sık sık mutasyona maruz kalabilmektedirler. Bu sık mutasyona maruz kalan genlere mutabıl genler denir. Bu genlerin mutasyona karşı dayanıklıklarının düşük olduğu düşünülmektedir. Bazı genlerin ise diğer genlerin mutasyona karşı olan stabilitelerini etkilediği düşünülmekte ve bu genlere mutator genler denmektedir. Örneğin mısır bitkisinde böyle bir genin olduğu belirlenmiştir.

4.5. Mutasyon Hızı ve Mutasyon Frekansı

Mutasyon analizlerinde en önemli konu farklı genlerin mutasyon eğilimlerinin ölçülebilmesidir. Mutasyon miktarına ilişkin mutasyon hızı ve mutasyon frekansı terimleri kullanılmaktadır.

4.5.1. Mutasyon Hızı

Belirli bir zaman süresinde belirli bir tipteki mutasyon olayının ölçümünü gösteren sayıya mutasyon hızı denir. Bu miktar, bir genin tabi mutasyon eğilimi ile sıkı ilişkilidir. Farklı zaman birimleri kullanılabilir. Zaman birimi olarak organizma generasonu veya hücre generasyonu yada hücre bölünmesi gibi birimler saat, gün veya ay gibi gerçek zaman birimleri yerine kullanılabilir.

Mutasyon hızı hesaplamasında yukarıda belirttiğimiz zaman birimleri paydayı oluştururken incelenen mutasyon olayı payı oluşturur.

4.5.2. Mutasyon Frekansı

Mutasyon frekansı; belirli bir mutasyon veya mutant çeşidinin, belirli bir hücre veya fert populasyonunda bulunduğu frekansı ifade etmektedir. Mutasyonların ölçülmesi ya da sayılması yalnız görülebilir mutasyonlara dayandığı için oranları çok küçükmüş izlenimleri yaratır. Örneğin nötral mutasyon ve embriyonik evrede öldürücü olan letal mutasyonlar çok defa sayıma dahil edilmezler. Bu nedenle mutasyon oranının oldukça küçük olduğu kanısı hakimdir.

Belirli bir genin mutasyon oranı çok düşük olsa da çok sayıda gen göz önüne alındığında toplam sayı yükselir. Örneğin spontan mutasyonun frekansı düşük olmasına karşın ölçülebilir. İnsanlarda spontan mutasyonun oranı 10-3 – 10-5 gen/döldür. İnsanda 2.3 x104 gen olduğu düşünülürse, ortalama her insanda bir gen mutasyona uğramış demektir ve bu yönü ile ebeveynlerine benzerler.

4.6. Yararlı Mutasyonlar:

Yararlı mutasyonlar ender görülür. Bir organizmanın proteinlerinde, çevreye uyum sağlamasında yararlı değişmelere yol açarlar.

4.7. Zararlı Mutasyonlar

Mutasyon bir canlının belirli bir döneme kadar yaşamasına izin veriyorsa semiletal; eğer yaşamasına izin veriyor ama biyolojik işlevlerinin ve üremesinin azalmasına neden oluyorsa subletal olarak ifade edilir. Birçok özellik, bir genin değil birden fazla genin ortak işlevi ile ortaya çıkar. Bu durumda genin bir tanesi mutasyona uğrarsa, ilgili özelliğin işlevinde azalma oluşur. Bir mutant gen azalmaya neden olurken birden fazla mutant ge

nin bir araya gelmesi ile zarar artar ve ölüme kadar gider. Bu tip mutasyonun diğer mutasyonlardan fazla olduğu bilinmektedir.

4.8. Öldürücü Mutasyonlar

Birden fazla mutasyon embriyonun yaşayamayacak kadar normalden sapmasına neden olur. Bu tip genlere letal gen denir. Öldürücü dominant genler düzenli olarak ortaya çıkabilir, yalnız bunlar ilk dölde elimine edilebilir. Eğer bunlar embriyonun ilk evrelerinde öldürücü iseler hiç tespit edilemezler. Birçok öldürücü gen resesif olduğu için döller boyunca taşınamazlar. Yapılan araştırmalar insanların ortalama 3 ya da 4 letal gen taşıdığını göstermektedir. Her ailede farklı genlerin çekinik letalleri olduğu için ve rastgele evlenmelerde bunların homozigot olarak görülme şansı çok azdır. Ama aile içi evlenmelerde ve tesadüfî letal çekinik geni taşıyanların evlenmesi sonucu meydana gelen yavruların 1/4’ü bu gen bakımından homozigot olacağından ölüm meydana gelir.

Örneğin, beden rengi sarı olan bir fare ırkında homozigot sarı farelerin yaşamadığı görülmüştür. Dominant S geni sarı rengi, bunun alleli resesif s geni ise gri rengi meydana getirmektedir. Heterozigot iki sarı farenin çiftleşmesi sonucu; elde edilen dört yavrulardan homozigot yapılı bir sarı farenin ölü, homozigot yapılı bir gri fare ile heterozigot yapılı iki sarı farenin canlı olduğu gözlenmiştir.

Pek az letal mutasyon da intermediyer bir özellik gösterir. Bunlar heterozigot oldukları zaman meydana getirdikleri etkiler kolayca gözlenebilir. Örneğin; kümes hayvanlarında görülen kriperlik (kısa bacaklılık ve kısa kanatlılık). Kriper horoz (Kk) ile kriper tavuk (Kk) birleştirildiğinde 2 kriper (Kk), 1 normal (kk), bir de homozigotluktan dolayı ölü bir yavru (KK) meydana gelir.

X kromozomuna bağlı letal genler eşeye bağlı olarak kendini gösterir. Eğer dişide resesif letal genlerden biri varsa, bu dişinin meydana getirdiği erkek çocukların yarısı ölür. Erkeklerin X kromozomunda dominant letal mutasyon oluşur ise, tüm kız çocuklarının ölü ya da anormal doğmasına neden olur. Çünkü babada bulunan tek X kromozomunu almak zorundadır. Erkek çocuklar normal doğarlar; çünkü annedeki normal X kromozomlarından birini alırlar.

4.9. Nötral Mutasyonlar

Bu tip mutasyonlar meydana geldiği zaman içinde bulunduğu canlıya ne zarar ne de yarar sağlar. Bu tip mutasyonu şu şekilde açıklayabiliriz; protein moleküllerinde aminoasitlerin zaman zaman değiştiği bilinmektedir. İşte bu değişikliğin aminoasit zincirinin aktif merkezi dışında oluşması herhangi büyük bir sapma meydana getirmez. Aynı zamanda birçok baz değişiminde de aminoasit diziliminde olduğu gibi değişim meydana gelmez.

Nötral mutasyonlar canlıya zarar vermez. Aynı zamanda bu mutasyonlardan meydana gelen varyasyonlar, canlıya uyum sağlama yeteneği kazandırabilir.