KROMOZOMLAR

1
KROMOZOMLAR

• DNAnin en basit paketlenme birimi

Nükleozom
2
(No Transcript)
3
Y kromozomu
4
Kromozomal Organizasyon

• Bir kromozomal DNAyi açacak olursak 1.7 cm ila
  8.5 cm arasinda bir uzunluga sahip olacaktir ki
  bu uzunlukta bir kromozomu içine alacak hücre
  bulmak oldukça zordur.
• Nükleozom yapisinda,145-147 bç DNA ve her bir
  histonun (H3, H4, H2A ve H2B) 2 kopyasinin
  bulundugu 8li oktamer yapisi mevcuttur.
• Nükleozom 11 nm çapindadir. 8li yapi DNA
  tarafindan sarilir ve iki nükleozom arasinda H1
  histon proteini bulunur. Bütün yapi, 100.000
  daltondur. Iki nükleozom linker DNA ile
  baglanir.
• Kompleks DNA ve histon molekülleri kromatin
  ipliklerini olusturur.

5
(No Transcript)
6
Sentromerler ve Telomerler

• Kromozomlar boyalarla boyandiginda açik ve koyu
  boyanmis bölgeler olusur. Bunlar
• Ökromatin Açik olarak boyanan, tek kopya DNA
  içeren ve genetik olarak aktif bölgelerdir.
• Heterokromatin Koyu boyanan, çok kopya DNA
  içeren ve genetik olarak inaktif bölgelerdir.

• Sentromerler Kromozomlarin Mitoz ve Mayoz
  bölünmede hücre içinde hareketinde rol oynar. Ig
  ipliklerine kinetokor vasitasi ile tutunur ve
  kutuplara çekilir. Kinetokor hem DNA, hem de
  protein içerir.
• Kromozom boyandiginda koyu boyanir (tekrar eden
  diziler mevcut). Mayoz bölünme sirasinda kardes
  kromotitleri bir arada tutar.

7

• Telomerler Lineer ökaryotik kromozomun uç
  kismindaki replikasyon ve kromozom stabilitesi
  için gerekli bölgelerdir. Iki kromozomun
  uçlarinda kirik olustugunda, biri digerinin ucuna
  atak yapabilir. Kromozomun uç kisimlari tekrar
  eden diziler içerir ve heterokromatiktir.

Türler Tekrar Dizileri
Arabidopsis (Tere otu) TTTAGGG
Insan TTAGGG
Oxytricha (Protozoa) TTTTGGGG
Slime Mold (Küf) TAGGG
Tetrahymena (Protozoa) TTGGGG
Trypanosome (Kamçililar) TAGGG
Yeast (Maya) (TG)1-3TG2-3
8
Türler Dizi Dagilimi
Bakteri 99.7 Tek Kopya
Fare 60 Tek Kopya 25 Orta siklikta tekrar 10 Yüksek siklikta tekrar
Insan 70 Tek Kopya 13 Orta siklikta tekrar 8 Yüksek siklikta tekrar
Keten 61 Tek Kopya 27 Orta siklikta tekrar 8 Yüksek siklikta tekrar
Misir 30 Tek Kopya 40 Orta siklikta tekrar 20 Yüksek siklikta tekrar
Bugday 10 Tek Kopya 83 Orta siklikta tekrar 4 Yüksek siklikta tekrar
Arabidopsis (Tere otu) 55 Tek Kopya 27 Orta siklikta tekrar 10 Yüksek siklikta tekrar

• Tek kopya halinde bulunan genler.
• Orta siklikta tekrar dizileri rRNA ve tRNA
  genlerini içerir.
• Yüksek siklikta tekrar dizileri Heterokromatik,
  sentromer ve telomer bölgelerinde bulunur.

9
REKOMBINASYON
10

• Önemli oranda dizi homolojisi (benzerligi) içeren
  iki kromozom boyunca, esdeger pozisyondaki
  genetik degis-tokusa, genel yada homolog
  rekombinasyon denir.
• Rekombinasyon, homolog kromozomlar arasinda Mayoz
  bölünme sirasinda gerçeklesir.
• Rekombinasyon sirasinda DNA molekülü kirilir,
  parçalar degisir ve yeniden birlesir.
• Rekombinasyon DNA boyunca herhangi bir yerde
  olabilir.
• Cis (ayni DNA zinciri üzerinde) formunda DNA,
  rekombinasyon sikligina bakilarak genlerin
  birbirlerinden uzakligi, yani genlerin dizilisi
  saptanabilir.
• Birbirine yakin olan genlerin rekombinasyon
  olasiligi, uzak olan genlere göre daha düsüktür.

11

• Genetik Rekombinasyonun Holliday Modeli(a) Iki
  homolog DNA molekülü (kardes olmayan kromatitler)
  mayoz sirasinda yanyana uzanir.(b) Her iki
  DNAnin bir ipligi kesilir.(c) Kesik iplikler
  çapraz olarak homolog iplige katilir. Holliday
  yapisi (veya Holliday junction) olusur.(d)
  Dallanma noktasinda göç ile Heteroduplex bölge
  olusur.(e) Holliday yapisinin çözülmesi. DNA
  iplikleri ya dikey yada yatay olarak
  kesilebilir.(f) Dikey kesim f-f' ve F-F'
  bölgelerinde kros-over meydana getirir. 
• (g) Yatay kesim gen dönüsümüne neden olur.

Endonükleaz kesimi
Birlesme ilerlemesi
(iplik degisimi ve birlesme)
12

• TRANSKRIPSIYON

13
Transkripsiyon (Okuma) bir DNA kalibindan RNA
sentezlenmesidir
DNA
Transkripsiyon (Okuma) rRNA mRNA tRNA
Translasyon (Çeviri) PROTEIN
14
DNAnin anlamli zinciri
DNAnin anlamsiz zinciri
Anlamsiz zincirin transkripsiyonu
mRNAnin translasyonu
15

• RNA sentezi islemi, çift zincirli DNA kalibindan
  RNA polimeraz tarafindan gerçeklestirilir ve tek
  zincirlidir.
• Ökaryotlarda çekirdekte, prokaryotlarda
  sitoplazmada sentezlenir.
• DNA daki Timin yerine Urasil (U) bulunur ve
  UAdenin ile baz eslesmesi yapar.
• RNA polimeraz, DNA daki promotor dizilerine
  baglanarak transkripsiyon olarak adlandirilan RNA
  sentezini gerçeklestirir.

16

• RNA polimerazin DNA ya baglandigi promotor bölge,
  -70 ila 30 da yerlesmistir. Bu noktadan
  transkripsiyona baslar.
• Promotor bölgede
• -10 bölgesinde 5-TATAAT-3(ökaryotlarda TATA
  kutusu, prokaryotlarda Pribnow dizisi),
• - 35 bölgesinde 5-TTGACA-3 dizisi ve
• - 40 ila -60 arasinda UP bölgesi bulunur. Bu
  bölgeler promotor da kismen korunmustur. Bu
  bölgeler arasinda kalan dizide farkliliklar
  görülür.
• RNA polimerazin promotor bölgeye baglanmasi
  düzenlenerek transkripsiyon kontrol edilebilir.
• Enhansir (Enhencer) olarak adlandirilan ve
• promotorun çok uzaginda,
• 5 tarafinda veya
• 3 tarafinda
• hatta gen içerisinde olabilen, transkripsiyon
  hizini ayarlayabilen DNA dizileri bulunur.

17
RNA Polimeraz

• RNA sentezini gerçeklestiren enzim.
• Prokaryotlarda RNA polimerazin promotora özgül
  olarak baglanmasini yönlendiren sigma (s) alt
  ünitesi ve sentezi gerçeklestiren core enzim
  bölgesi bulunur.
• Ökaryotlarda 3 çesit RNA polimeraz bulunur
• RNA Pol.I rRNA
• RNA pol II mRNA, snRNA (mRNA dan intron
  çikarilmasinda görevli)
• RNA pol.III tRNA ve 5S rRNA sentezini
  gerçeklestirir.
• Ilk nükleotit NTP dir. Özgül durma sinyaline
  geldiginde (40bazlik) sentez sonlanir.
• Sentez sonrasi RNA, modifikasyonlara (post
  transkripsiyonel modifikasyonlara) ugrarlar. Bu
  modifikasyonlar içinde pre-rRNA dan olgun rRNA
  larin olusturulmasi, intronlarin pre-mRNA dan
  çikarilmasi bulunur, ayrica sentez sirasinda 5
  cap ve 3 polyA kuyrugunun ilave edilmesi, bazi
  bazlarin metillenmesi gibi olaylarda meydana
  gelir.

18
Ökaryotlardaki RNA polimerazlar
19
tRNA Özellikleri

• Yonca yapragina benzer. Bir tRNA molekülü 70-80
  nükleotit içerir.
• 3 ucunda CCA dizisi vardir
• Dihidrouridin içeren D-loop bölgesi
• 3 nükleotidlik antikodon dizisini içeren
  antikodon bölgesi bulunur. Bu bölge mRNA daki
  kodon dizisinin tamamlayicisidir.
• T?C içeren T kolu bulunur.
• A,C,G ve U dan türeyen modifiye bazlar içerir.
• 3 ucuna aminoasitleri baglar
• tRNA ökaryotlarda RNA polimeraz III tarafindan
  sentezlenir (transkribe edilir).
• Insanda tRNA genleri 22. ve Y kromozomu hariç
  bütün kromozomlarda bulunur.

20
dihidroüridin (D), pseudoüridin (Y) ve inozin
(I). 
                                       
                                       
21
rRNA ribozomal RNA

• rRNA genleri çekirdekte nükleolus (çekirdekçik)
  bölgesinde lokalize olmustur.
• Genomda çok sayida kopya geni bulunur.
• Ökaryotlarda 45S, Prokaryotlarda 30S öncül rRNA
  dan olusturulur. Bu öncül rRNA lardan kesip
  çikarma ile
• ökaryotlarda 18S, 28S ve 5.8S rRNA
  olusturulurken,
• prokaryotlarda 16S, 23S ve 5S rRNA olusturulur.
• Protein sentezinin gerçeklestigi ribozomlarlarin
  yapisinda bir takim proteinlerle birlikte
  bulunur.
• Çekirdekte pre-rRNA olarak sentezlenir. Sentez
  sonrasi kesilip ribozomal proteinlerle
  birlestikten sonra sitoplazmaya çikarak protein
  sentezine katilir.

22
mRNAHaberci RNA
23

• Prokaryotlarda sitoplazmada, ökaryotlarda
  çekirdekte sentezlenir.
• Prokaryotlarda polisistronik (bir mRNA da birden
  fazla genin transkriptinin bulunmasi),
  ökaryotlarda monosistroniktir (tek genin
  transkripti).
• Prokaryotlarda sentez sonrasi hemen protein
  sentezine katilabilirken, Ökaryotlarda
  posttranskripsiyonel modifikasyonlar sonrasi
  çekirdekten sitoplazmaya geçer ve protein sentezi
  (Translasyon) ne katilir.
• Ökaryotik pre-mRNA da proteine kaliplik etmeyen
  intron dizileri ve protein aminoasit dizilerinin
  sifresini içeren ekson bölgeleri var.
  Prokaryotlarda intron bulunmaz.
• Ökaryotlarda 5 uca 7-metilguanozinden olusan
  cap yapisi katilirken, 3 uca bir çok adenin
  nükleotidinden olusan poliA kuyrugu vardir.
  Bunlar mRNAnin stabilitesini artirir. Cap yapisi
  mRNAnin sitoplazmaya geçisinde ve protein
  sentezi sirasinda ribozomlarin mRNAya
  baglanmasinda yardimci olur.
• Ökaryotlarda intronlar (kodlanmayan diziler),
  Splaysozom mekanizmasi ile uzaklastirilir.

24
RNA sentezinin baslamasi ve Uzamasi

• RNA polimeraz, promotoru tanir ve baglanir.
• DNAdaki ilk nükleotite tamamlayici olan
  5ribonükleozit trifosfat takilir. (RNA polimeraz
  primere gereksinim duymaz). Bu baslama safhasini
  olusturur.
• Bunun yanina ikinci DNA dizisine tamamlayici
  nükleotit getirilerek iki nükleotit arasinda
  fosfodiester bagi kurulur. Birkaç nükleotit
  baglandiktan sonra RNA polimerazin sigma(s) alt
  birimi ayrilarak uzama çekirdek (core) enzim
  kismi ile devam ettirilir. Zincir bu sekilde
  uzatilarak uzama safhasi gerçeklesir.
• Transkripsiyonun sonlanma safhasinda girmesi için
  RNA polimerazin özgül nüklotit dizisi ile
  karsilasmasi gerekir. Böyle bir dizi 40
  nükleotit uzunlugundadir. Prokaryotlarda bu dizi
  önemlidir. Çünkü genler arasinda mesafe çok
  kisadir.
• Bazen rho(?) olarak adlandirilan ve uzayan RNA
  zinciri ile iliskiye giren bir protein,
  sonlanmayi yönlendirir.

25

• Sonlanma noktasinda enzim, DNA ve yeni
  sentezlenen RNA birbirinden ayrilir.
• Prokaryotlarda ürünleri birbiri ile ilgili
  genler, kromozom üzerinde çogunlukla kümeler
  olusturur ve art arda siralanirlar.
• Transkripsiyonu sonlandirici sinyaller
  içermezler.
• Transkripsiyon sonucu birden fazla geni
  sifreleyen büyük bir mRNA molekülü olusur.

26
Ökaryotik transkripsiyon

• Prokaryotik ve ökaryotik transkripsiyonun
  farkliliklari
• Ökaryotlarda çekirdekte, Prokaryotlarda
  stoplazmada gerçeklestirilir. Ökaryotlarda
  stoplazmaya tasinmasi protein sentezi için
  gereklidir.
• Transkripsiyonun baslamasi ve ilerlemesi için
  birçok protein karmasik bir düzende ökaryotlarda
  görev alir.
• Ökaryotlarda mRNAnin sentez sonrasi islenmesi
  gerekir.
• RNA polimeraz 3 adettir ve prokaryotlardan daha
  karmasiktir.

27

• 3 adet cis-acting element yani ayni düzlemde
  bulunan element transkripsiyonun baslamasi için
  etkilidir.
• TATA kutusu
• CAAT kutusu
• Enhansirlar
• Cis-acting elementlerle iliskiye giren,
  trans-acting faktörler (TF) bulunur. Bu
  faktörlere transkripsiyon faktörleri adi da
  verilir. TFler olmadan RNA polimeraz II promotor
  bölgelere baglanamaz.
• Transkripsiyonun sonlanmasi tam olarak
  anlasilamamistir.
• AAAUAAA dizisi stop kodonundan sonra gelir.
  Birkaç enzim bu dizinin 10-30 nükleotit
  ilerisinden keser. PoliA polimeraz, buraya poliA
  kuyrugunu sentezler.
• Pre-mRNA, RNA polimeraz ile birlikte sonlanma ile
  birlikte ayrilir.

28
Pre-mRNAnin Modifikasyonlari(Degisiklikleri)
29
5-Cap 5 uca 7-methylguanylate (m7G) ilavesi.
Transkripsiyon basladiktan hemen sonra
gerçeklesir. Özel 5-5 tri fosfat baglanmasi,
ilk bazin trifosfati ile 7-methylguanylatein
riboz sekerinin 5 C atomu arasinda gerçeklesir.
Bazen ilk iki bazin ribozu metillenir.
Poliadenilasyon 3 uca poli-A kuyrugu ilavesi.
Poly-A kuyrugu memelilerde 250 Adenin,
mayalarda 100 Adenin içerir. Splicing -
Intronlarin uzaklastirilmasi ve ekzonlarin
birlestirilmesidir. Splicing için farkli
mekanizmalar mevcuttur. Farkli RNA tipleri ve
mitokondri ve kloroplastlarda sentezlenen RNA lar
için farkli olabilir. RNA editing (düzeltme)-
Bazi durumlar, transkripsiyon sonrasi bazi
bazlarin spesifik enzimlerle degistirilmesini
kapsar.
30
Ökaryotlarda RNAnin transkripsiyon sonrasi
islenmesi
31
Ökaryotik genlerin sifreleyici bölgeleri araya
giren dizilerle kesintiye ugrar

• Bu sifreleyici bölgelerinde araya diziler giren
  genlere parçali (split) genler denir.
• Bu araya giren dizilere intron sifreleyici
  bölgelere de ekzon adi verilir.

32
Bir öncül-mRNAdan intronun çikarilisina ait bir
splays mekanizmasi modeli
33
(No Transcript)
34
Bazi insan genlerinin, gen uzunlugu ile mRNA
uzunlugunun ve intron sayilarinin
karsilastirilmasi