sitogenetik - Erzurum Teknik Üniversitesi

SİTOGENETİK
Yrd. Doç. Dr. Emre İLHAN
Mustafa Kemal Üniversitesi,
Altınözü Tarım Bilimleri Meslek Yüksekokulu
KROMOZOMUN YAPISI VE KOMPOZİSYONU
Telomer
p kolu
Sentromer
q kolu
Kromozomla İlgili Bazı Tanımlar
 Kromozom: Hücredeki genetik bilgiyi taşıyan ve DNA’nın
proteinlerde Histon Proteinler) çok karmaşık bir şekilde
paketlenmesiyle oluşan yapıya denir. Renkli cisimcik
manasına da gelmektedir.
 Kromatin: DNA ve ilgili proteinlerin bir araya gelerek
oluşturdukları ipliksi yapıya denir.
 Kromatit: Kromozomun her bir parçasına denir.
devam
 Gen: Bir DNA ipliğindeki belli baz dizilimine sahip olan
ve ifade edilebilen ve protein oluşturabilen dizilimdir.
 DNA: Deoksiribonükleik asit. Genetik bilginin taşındığı
yerdir.
 Heterokromatin: Kromozom üzerinde koyu boyanan
bölgelere denir. Kromozom üzerinde genlerin az
bulunduğu bölgeleri temsil eder.
 Ökromatin: Kromozom üzerinde açık boyanan bölgelere
denir.
devam
 Baz: DNA üzerinde bulunan ve genetik bilgiyi oluşturan
Adenin (A), Timin (T), Guanin (G) ve Sitozin (C) olarak
ifade edilen yapılardır. A ve G pürin ve T ve C pirimidinleri
oluştururlar. A ve T arasında 2; G ve C arasında 3 Hidrojen
bağı bulunmaktadır.
 Telomer: Kromozomun uç bölgeleridir ve kendine özgü baz
dizilimine sahip olup genellikle T ve G’ nince zengin
bölgelerdir.
 Nükleosit: Bir baz ile bir şekerin birleşmesinden oluşan
yapıdır.
devam
 Nükleotit: Nükleosit ile fosforik asidin birleşmesinden
meydana gelen yapıya denir.
 Sentromer: Mayoz ve mitozda kromozomların
hareketini
kontrol
eden,
birlikteliğini
ve
kromozomların uygun bir şekilde kutuplara
çekilmelerini sağlayan nükleoprotein kompleksidir.
 Kinetokor: Kromozomlarda sentrozom üzerinde
bulunan ve proteinlerden oluşan yapılardır.
SENTROMER
Sentromer
hücre
bölünmesi
sırasında
kromozomu mitotik iplikçiğe bağlayan
proteinler için bir bağlantı alanı olarak iş gören
DNA dizisidir. Bu bağlantı, kromozomların
kardeş hücrelere eşit ve düzenli olarak dağıtım
için gereklidir.
FISH yöntemiyle sentromer
ve iğ iplikçikleri
Sentromer bölgesi içerisinde DNA’yla birlikte
protein içeren ve iğ iplikçiklerinin bağlandığı
Kinetokor denilen bir kısım vardır. Bu bölgede
yer alan 120-180 baz çifti uzunluğundaki ve
A=T çiftlerince zengin DNA dizisine CEN
DNA adı verilir. Daha yüksek ökaryotlarda
sentromerik diziler daha uzundur ve aynı yönde
5-10 baz çiftlik bir ya da birkaç dizinin düzenli
kopyalarından oluşurlar.
TELOMER
 Kromozomun ucundaki yapılar olup, kromozomu
nükleaz enziminin etkisinden koruyan yapıdır.
Genellikle telomerik DNA heterokromatiktir ve
birbirini izleyen tekrarlanmış dizilerden oluşur.
 Bitkiler
(TTTAGGG)n
 Nematod
(TTAGGC)n
 İnsan ve fare
(TTAGGG)n
TELOMERİN ÖNEMİ
1.
2.
3.
4.
5.
Kromozom uclarını nükleaz enziminden korur.
Hücredeki kırık DNA’lar normal DNA’ları korumaktadır.
Yani yapışmayı engeller.
Kromozomların bir biri ile kaynaşmasını engeller.
Kromozomların uç kısımlarındaki eşlenme sorununu
çözer.
Telomerler kromozom stabilitesinden başka çekirdek
mimarisinde de önemli role sahiptir. Yani kromozomların
nukleus içindeki yerleşimine yardımcı olur.
KROMOZOM TİPLERİ
 Polisentrik veya Halokinetik Kromozom:
Sentromerlerin kromozom boyunca dağılmasıdır.
 Asentrik Kromozom:
Sentromeri olmayan kromozomlara denir. Fragment
(parça) da denebilir.
 Unisentrik veya Monokinetik:
Tek bir sentromere sahip kromozomlara denir.
 Disentrik:
İki sentromere sahip kromozomlara denir.
Sentromerik veye Monokinetik Kromozomun Sınıflandırılması
Telesentrik Kromozom: Sentromeri tam uçta olan
kromozoma denir.
2. Akrosentrik Kromozom: Sentromeri tam uçta olmayan,
kromozomda çok uzun veya çok kısa kol meydana
getiren kromozomdur.
3. Metasentrik Kromozom: Sentromerin tam ortada ve
kolların eşit olduğu kromozomdur.
4. Submetasentrik Kromozom: Kolları eşit olmayan
kromozomdur.
*İzokromozom: Sentromerler normalde uzunlamasına
bölünmektedirler. Ancak bazen enine bölünebilir. Bu
şekilde ortaya çıkan normal dışı kromozomlara denir.
1.
Kromozomların Sınıflandırılması
Metasentrik
Submetasentrik
Akrosentrik
KARYOTİP
 Karyotip: Kromozomların
sayı
ve
morfolojileri
bakımından
genomun
durumunu göstermektedir.
Mitotik metefazda görülen
kromozom setidir.
İDİOGRAM
 İdiogram: Bir kromozom
takımının azalan
kromozom boylarına göre
diagramatik olarak
gösterilmesidir.
Karyotip Analizi Yapmak İçin
Oransal Boy
2. Sentromerik indeks
kullanılır.
q: Uzun kol
p: Kısa Kol
p+q: Toplam uzunluk
1.
1.
Oransal Boy
2.
Sentromerik İndeks
Kromozom Yapısındaki Değişimler (Mutasyonlar)
 Kromozom sayısının değişmeden
yapısının değişmesidir.
 Her kromozom kendine has bir
yapıya sahiptir ve genetik materyal
belli bir düzende yerleştirilmiştir.
 Kromozomlardan
bir parçanın
kopması, ters dönüp bağlanması
veya
birleşmesi
yapısal
değişikliklere yol açar.
1. Defisiens veya Delesyon:
Kromozomdan
bir
parçanın
kopması manasına gelmektedir.
Defisiensin Nedenleri ve Tipleri
Nedenleri
DNA replikasyonunda
hatalar
2. Meyotik ve mitotik
rekombinasyonda hatalar
3. DNA’nın dikey ipliğini
koparan X ışınlarına
veya kromozoma zarar
veren diğer etkilere
maruz kalması.
1.
1.
2.
Tipleri
Terminal Defisiensi:
Kromozomun uç kısmında
bir parçanın koparak
kaybolmasıdır.
Kromozomda bir kırık
oluşur.
İnterstital (İnterkalari)
Defisiensi:
Kromozomda 2 kırık
oluşur ve kromozomun uç
kısmına yeniden eklenir.
Duplikasyon
 Her hangi bir kromozom segmentinin bir genomda birden fazla
bulunmasıdır. Çeşitli düzeylerde olabilir. Bunlar;
1. Polizomi: Orijinal ya da değişmiş yapıda tam kromozomun
duplikasyonudur. Buna aynı zamanda TRİZOMİ de denir.
2. Poliploidi: Genomların bütün halde katlanmasına denir.
Duplikasyon Nedenleri
Eşit olmayan crossing-over yoluyla oluşabilir. Bunun
sonucunda da duplikasyon ve delesyon olur.
2. İyonize radyasyon veya diğer mutagenik uygulamalarla
meydana getirilebilir.
3. DNA eşlenmesinde hatalar veya hatalı onarımdan
kaynaklanabilir.
1.
Duplikasyon Tipleri
İNVERSİYON
 Bir kromozom içindeki bir segmentin ters dönerek yeniden
aynı kromozoma bağlanması olayıdır. Bu durum genlerin
dizilişine ve genetik materyalin değişmesine sebep olur.
İnversiyon Nedenleri
1. İnversiyonlar doğal olarak nadiren oluşurlar. Genellikle X
ışınlarına maruz kaldıktan sonra meydana gelirler. Bazen
oluşan parçalar uygun bir şekilde yeniden bağlanabilirler.
2. Kromozom içi rekombinasyon sonucu inversiyon oluşabilir.
Ender olarak zıt oriyantasyonda veya transpozisyondaki
benzer genler arasında crossing-over gerçekleşebilir. Bu
olay inversiyona neden olur.
İnversiyon Tipleri
 İnversiyonlar; inversiyona uğramış parcanın büyüklüğüne
göre değil, bu parçanın içerisinde sentromerin bulunup
bulunmamasına göre sınıflandırılır.
1. Parasentrik İnversiyon:
İnversiyona uğrayan parça sentromeri kapsamaz. Telosentrik
kromozomlarda yalnızca parasentrik inversiyon gerçekleşir.
İki homolog kromozomdan sadece bir tanesinde inversiyon
gerçekleşmesine heterozigot inversiyon denir.
2. Perisentrik İnversiyon:
İnversiyona uğrayan parça sentromeri kapsar. Perisentrik
inversiyonlarda kollar arasındaki oran değişebilir. Fakat
toplam kol uzunluğu değişmez. Buna karşın genetik
kompozisyon değişir. Perisentrik inversiyonda crossing-over
gen değişmesine neden olur. Canlı gamet sayısı azalır.
TRANSLOKASYONLAR
 Farklı iki kromozom parçasının karşılıklı olarak yer
değiştirmesine denir.
Translokasyon Tipleri
1. Resiprokal Olmayan Translokasyon:
Kromozomda her hangi bir parça koparak başka bir
kromozoma eklenir. Ancak kromozomda her hangi bir
parça kaybı olmaz. Bu nedenle parça kaybı karşılıklı
değildir. İnterstitial translokasyonda denir.
2. Resiprokal Translokasyon
Kromozomlar arasındaki karşılıklı parça değişimidir.
Translokasyonların en yaygın şeklidir. Terminal
resiprokasyonda denir.
Robertsonian Translokasyonu
 İki akrosentrik kromozomun uzun kollarının birleşmesi
olayıdır.
Kromozom Yapısal Değişimleri
POLİPLOİDİ VE ANÖPLOİDİ
 Ploidi: Temel kromozom sayısıdır. Temel kromozom sayısı x ile





gösterilir. n: gametteki kromozom sayısıdır. 2n: somatik
kromozom sayısıdır. Tetraploid: 2n=4x=48 gibi.
Temel Kromozom Sayısı: Herhangi bir genomdan herhangi bir
kromozom alınarak oluşturulan yapıdır. X ile gösterilir.
Poliploidi(Euploidi): Tam katlar halinde kromozom değişimi
Anöploidi: Bir veya birden fazla kromozomun sayısının
değişmesi
Autopoliploidi: Tek genomun duplikasyonudur. Aynı genomdan
üç veya daha fazlasının bulunduğu poliploididir. 3x, 4x, 5x, 6x
en fazla görülen ototetraploit ve ototriploidlerdir.
Allopoliploidi: İki ya da daha fazla fazlı iki genomun
kombinasyonundan oluşan poliploididir. 4x, 6x, 8x ve AA, BB
şeklindedir.
AUTOPOLİPLOİDİ
 Tek genomun duplikasyonudur. Aynı genomdan üç
veya daha fazlasının bulunduğu poliploididir. 3x, 4x,
5x, 6x en fazla görülen ototetraploit ve ototriploidlerdir.
Poliplidlerin Elde Ediliş Yöntemleri
1. Doğal Olarak;
a) Ototetraploid, triploid köprü: Diploid populasyon
içerisinde triploid oluşur. Daha sonra triploidden
tetraploid oluşur. Buna triploid köprü denir. Diploidden
geriye melezleme yapılarak veya kendilenerek
tetraploidler meydana getirilir.
b) İndirgenmemiş iki gametin birleşmesi ile meydana
getirilir. 2x ile 2x arasında.
devam
c)
d)
2.
a)
b)
c)
Zigot ya da genç embriyoda kromozom duplikasyonu ile oluşabilir.
Meristemde kromozom duplikasyonu ile oluşabilir.
Poliploidlerin yapay olarak oluşturulması:
Hücre rejenerasyonu yoluyla
Fiziksel etkenler: Isı şoku ve X ışınları gibi…
Kolçisin uygulayarak: Mitoz bölünme sırasında iğ ipliklerinin
oluşumunu veya anafazda kromozomların ayrılmasını engelleyerek
kromozom sayısının iki katına çıkmasını sağlamaktadır. Kolçisin
sadece bölünen hücrelere etki ettiği için hücre ve dokulara en aktif
dönemlerde uygulandığında etkisi daha fazla olmaktadır.
ALLOPOLİPLOİDİ
 Allopoliploidler iki veya daha fazla farklı genoma
sahiptirler. Her bir genom bir türden gelmiştir.
Melezlerin meydana gelebilmesi için ebeveynler
arasında bir dereceye kadar akrabalığın olması
gerekmektedir.
Allopoliploidlerin Elde Edilmesi
1. Doğal Allopoliploidlerin Oluşum Yolları
a) Triploid Köprü: Triploidlerin kendilenmesi veya diploid
ile geriye melezlenmesi sonucu oluşabilir.
devam
b) Tek aşamada allotetraploid oluşumu: İndirgenmiş
gametlerin F1 melezleri oluşturulur. Böyle bir melez
bitki Anafaz-I ’
deki ayrılmama sonucunda
indirgenmemiş
gametler
meydana
getirir.
İndirgenmemiş gametler birleşerek allopoliploidleri
oluşturur. Hücre bölünmeleri sırasında iğ iplikleri
oluşmadığı zamanda kromozomlar kutuplara
çekilmez ve allopoliploidler oluşur.
c)
AA
Autotetraploidlerin melezlenmesi ile;
BB
AAAA
BBBB
Kromozom sayısı iki
Melezleme (AABB)
katına çıkarılır.
2. Allopoliploidlerin yapay olarak elde edilmesi


I. Yöntem: İki diploid bitki melezlenir. Kısır F1 melezi oluşur.
Homolog olmadığı için kısırdır. F1 melezlerinin kromozom sayısı iki
katına çıkarılır. Bu şekilde fertil allopopliploid oluşturulmuş olur.
II. Yöntem: Ebeveynlerin kromozom sayısı 2 katına çıkarılır.
Autotetraploidler elde edilir. Melezleme yapılır ve fertil
allotetraploidler oluşturulur.
I.Yöntem
AA x BB
II.Yöntem
AA
BB
Kolçisin
Uygulaması
F1 AB
Kolçisin
Uygulaması
AAAA
BBBB
AA x BB
AABB (Fertil)
AABB (Fertil)
Allopoliploidi ıslahında yapılan çalışmalara Buğday x
Çavdar melezi olan Tritikale örnek verilebilir. Tetraploid
buğday kullanıldığında heksaploid tritikale (2n=42,
AABBRR) olmaktadır.
ANÖPLOİDİ
Bir veya birden fazla kromozomun sayısının
değişmesine denilmektedir.
 trisomi (ekstra kromozom)
 monosomi (kayıp kromozom)
Anöploidler;
• Monozomi 2n-1
• Nullizomi 2n -2
• Trizomi
2n+1
Monozomi