bakterilerin genetik karakterleri

BAKTERİLERİN
GENETİK
KARAKTERLERİ
GENETİK MATERYALLER
VE
YAPILARI
HER HÜCREDE
Genetik bilgilerin kodlandığı bir DNA genomu
bulunur
Bu genetik bilgiler mRNA ve ribozomlar
aracılığı ile proteinlere dönüştürülür
Sentezlenen bu proteinler enerji üretimi ve
biyosentez için gerekli mekanizmaları kontrol
eder
Bir Bakterinin Nükleotidinde
(çekirdeksi yapı)
•çekirdek zarı
•çekirdekçik
•intron
bulunmaz
• Temel genetik makromolekül nükleik asitler
olup, başlıca iki yapısal özellik göstermektedir
1. Deoksiribonükleik asit (DNA)
2. Ribonükleik asit (RNA)
Deoksiribonükleik asit (DNA)
• Bakterilerde çembersel, çift iplikli, dev bir
DNA (tek ve sirküler) molekülü bulunur
• Yaklaşık olarak bakterinin tüm hücre kuru
ağırlığının %2-3 kadarını oluştururlar ve
mikroorganizma türüne göre değişmekle
birlikte ortalama 0.01 pg ağırlığına sahiptir
• DNA’nın uzunluğu ise örnek vermek gerekirse
E. coli’de 1.2-1.5 mm kadar olup 4x106 baz
çiftinden oluşmaktadır. Bu uzunluk bakteri
uzunluğunun yaklaşık 500 katı kadardır
• İki
polinükleotid
iplikçiğinin
birbirine sarmal şeklinde bağlanması
ile oluşan DNA’nın yapısında
3 temel komponent bulunmaktadır
1. Pürin (Adenin A; Guanin G)
yada pirimidin (Sitozin C; Timin T)
bazları
2. Pentoz şekeri (2-deoksi-D-riboz)
5 karbonlu şekerin 2. pozisyonunda bulunan
karbon atomuna bağlı bir oksijeni
bulunmamaktadır (C5H10O4)
Pürin/pirimidin + pentoz molekülü = Nükleosid
3. Fosfat molekülü (fosforik asit,
H3PO4)
Nükleosidlerin birbirine bağlanmasını
sağlar
Nükleosid + fosfat molekülü = Nükleotid
• Bu birleşme, pentoz şekerinin
5’-pozisyonundaki karbon atomu ile
fosfat molekülünün oksijeni arasında
kurulan ester bağı ile sağlanır
• Yan yana bulunan nükleotidler
birbirleri ile fosfodiester bağları ile
birleşerek polinükleotid zincirini
oluşturur
• Fosfat gurubu, bitişik nükleotidin
pentoz şekerinin 5’- pozisyonundaki
karbon atomu ile diğer komşu şekerin
3’- pozisyonundaki karbon atomu
arasında fosfodiester (O-P-O) bağı
kurar
• Aksi yönde uzanan diğer iplikçikte
ise bu yön 3’--->5’ dir
• Bu tarz bir yapı özelliği gösteren DNA’da bir
iplikçikte bulunan pirimidin bazları (T, C)
diğer iplikçikte bulunan pürin bazları (A,G) ile
karşılıklı hidrojen bağları (kovalent bağlanma)
bağları ile birleşmişlerdir
• Hidrojen bağları Adenin ile Timin ve Guanin
ile Sitozin arasında oluşur
• Adenin miktarı Timin miktarına, Guanin
miktarı ise Sitozin miktarına eşittir
• Ancak A+T miktarı G+C miktarına eşit
değildir
• İplikçiklerde şeker-fosfot omurgası dış tarafta
bulunurken nitrojen bazları orta eksende yer
alır
• DNA’nın yapısını oluşturan iki polinüklotid
iplikçik birbirinden ayrıldığı zaman, her bir
iplikçik önceden karşısında bulunan diğer
yarımı yeniden oluşturabilme yeteneğindedir
• Bu özellik sayesinde, üreme sırasında
birbirinden ayrılan iki iplikçik kendi
karşılıklarını tamamlayarak aynı yapı ve
özellikte iki DNA molekülü oluşturur. Bu
olaya DNA replikasyonu denir
• DNA replikasyonunda polimeraz enzimi
görev alır
• DNA ısıtılırsa iki iplikçikteki bazlar arasında
bulunan hidrojen bağları çözülerek iplikçikler
ayrılır (denatürasyon)
• Ortam soğutulduğunda iplikçikler yeniden
birleşir. Bu teknik sayesinde ayrı tür hatta ayrı
cinslere ait canlıların birbirinden ayrılmış
DNA iplikçikleri karşılıklı olarak bir araya
getirilebilmektedir (hibridizasyon)
• Ancak bu birleşme sınırlıdır, iplikçikler
arasında homologluk oranı fazla ise birleşme
oranıda yüksek olur
• DNA
hibridizasyonu
sayesinde
mikroorganizmaların
birbirlerine
yakınlık dereceleri saptanmakta ve
sınıflandırmada yararlanılmaktadır
• İnvitro
çalışmalarla,
içinde
çok
az
mikroorganizma DNA’sı bulunan inceleme
örneklerindeki DNA çeşitli yöntemlerle
ayrılarak, tüp içinde polimeraz enzimi ve
gerekli kimyasal maddeler ile bir arada
tutularak
yeni
DNA
molekülleri
sentezlenmekte
ve
işlemin
sonunda
başlangıçtaki DNA miktarı kat ve kat
artmaktadır
• Polimerez zincir reaksiyonu (Polymerase chain
reaction, PCR, PZR) adı verilen bu yöntemle,
pek çok infeksiyöz hastalığın tanısı güvenilir
bir şekilde ve kısa sürede yapılmaktadır
• DNA gerektiği zaman üzerinde bulunan
nükleotid sayı ve sırasına uygun özellikte RNA
molekülü oluşturarak hücrenin yaşamsal
işlevlerini yönetir
Ribonükleik asit
(RNA)
• Mikrorganizmalarda DNA’dan ayrı olarak
hücre içinde çok önemli fonksiyonlara sahip
olan bir diğer makromolekül de ribonükleik
asit (RNA)’dir
• Kompozisyonu bakımından DNA’ya benzerlik
gösterse de fonksiyonel olarak farklı bir
aktiviteye sahiptir
• Bazı araştırıcılar RNA’yı
tam bir genetik materyal olarak kabul
etmemekte, biri genetik RNA
(mRNA ve RNA virüsleri) ve diğeri
de nongenetik RNA (diğer RNA’lar)
olmak üzere iki ayrı molekül olarak
düşünmektedirler
• RNA’da deoksiriboz yerine riboz, DNA’daki
primidinlerden Timin(T) yerine Urasil (U)
bulunur
• Ayrıca, RNA’nın yapısı çift iplikçikli değil tek
iplikçikli polinükleotid zinciri şeklindedir
• Bu nedenle DNA’ya oranla daha zayıftır ve
kolay tahrip olabilir
• Ancak bazı bölgelerde bu iplikçiğin kendi
üzerine katlanması ile çift katlı olabilir
• Bunlara ilave olarak, RNA’da guanin ve
sitozin miktarları eşit değildir
• Bakterilerde
- fonksiyonları
- molekül ağırlıkları
- Sedimentasyon sabitleri
birbirinden farklı 4 tür
RNA bulunur
Messenger (Ulak) RNA
(mRNA)
• mRNA, DNA’da bulunan genetik
bilgilerin proteinlerin yapım yeri olan
ribozomlara aktarılması için sentezlenen
moleküllerdir
• DNA iplikçiklerinin birinden
(kalıp DNA, 5’--->3’) RNA polimeraz
enziminin (transkriptaz) katalitik etkisi
ile, genetik bilgiler mRNA’ya aktarılır
• Bu olaya transkripsiyon
(kopya çıkarma) denir
Transkripsiyon
• mRNA protein sentezi için gerekli
bilgileri kodlar halinde taşırlar
• Herbir amino asit için 3 bazlı bir kod
vardır
• Bu üç bazlı koda kodon adı verilir
• Prokaryotik mRNA çok
dayanıksız olup ortalama
ömrü 1-3 dakikadır
Transfer RNA
(tRNA)
• Protein sentezinde, aktive edilen
amino asitlere bağlanarak bunları
ribozomlar üzerinde sıraya giren
uygun kodonlara taşıyan küçük
adaptör bir moleküldür
Ribozomal RNA ve Ribozomlar
• Ribozomların protein sentezindeki rolü
çok büyüktür
• Bakterilerin üreme döneminde sayıları
oldukça artar
• Yapısında rRNA (%60) ve spesifik
proteinler (%40) bulunur
• Bakterilerde ribozomlar 30 S ve 50 S
olmak üzere iki alt birimden oluşurlar
ve bunların birleşmesi ile 70 S’lik
ribozom oluşur
(S= Svedberg sabiti ; ultrasantrifüjlemede çökme hızıyla
ilgili katsayı)
• Hücredeki tüm RNA’nın büyük bir
çoğunluğunu rRNA oluşturur ve
ribozomlarda proteinlere bağlı olarak
bulunur
Primer RNA
(pRNA)
• DNA’nın replikasyonunda
ters yöndeki iplikçiğin
sentezlenmesi sırasında
basamak olarak kullanılan
pRNA’ lar sentezlenir ve
basmak görevi görür
• pRNA’ların görevi bittikten sonra
DNA polimeraz tarafından kesilerek
çıkartılır