PROKARYOTLARDA GENETİK REKOMBİNASYON

Beğeni ve paylaşım yapabilirsiniz.
  • 2
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
    2
    Shares

 

PROKARYOTLARDA GENETİK REKOMBİNASYON

Genetik elementler arasındaki genlerin fiziksel değişimidir. Homolog rekombinasyon, 2 farklı kaynaktan gelen homolog DNA sekansları (birbirine cok yakın dizilere sahip) arasındaki gen değişimidir, bu olay klasik genetikte "krosing over" dir. Bakterilerde rekombinasyona ozel bir protein olan RecA katılmaktadır. DNA nın kollarından birinde bir kırık oluşur ve iplik acılır, acılan kısma tek iplik bağlanma proteinleri bağlanır. RecA acılan DNA parcasına bağlanarak alıcı DNA da baz eşleşmesi yapılır ve karşılıklı parcalar yerdeğiştirilir.

Homolog rekombinasyon sonrası yeni genotiplerin oluşması icin 2 dizinin genetik olarak faklı olması gerekir, bu olay okaryotlarda anne ve babadan gelen 2 takım kromozom arasında meydana gelmektedir. Ancak prokaryotlarda ise genetik olarak farklı homolog DNA molekulleri farklı şekillerde bir araya gelirler.

Prokaryotlarda verici (donor) bir kromozomdan homolog DNA parcalarının alıcı kromozoma transferiyle gercekleşmektedir. Bu transfer 3 şekilde gercekleşir;

Transformasyon (verici DNA cevrede serbest haldedir)

Transdüksiyon (verici DNA bir virüs aracılığı il transfer edilir)

Konjugasyon (hücreler arası temas sonucu verici hücredeki konjugatif plazmit aracılığıyla transfer edilir)

 

1-          TRANSFORMASYON

Genetik transformasyon serbest DNA nın alıcı bir hücreye girmesi ve genetik değişiklik yapması olayıdır. Bakteri hücrelerinde DNA tek bir molekul halinde bulunduğu icin hücre yavaşca parcalandığı zaman DNA dışarı çıkar ve uzun olduğu icin yaklalık 10 kbp buyukluğunde parcalara ayrılır (bir genin yaklaşık 1000 b dan oluştuğu düşünülürse herbir parca 10 gen icerir) Bir hücre bu parçalardan bir yada birkac tane alabilir. Bir hücre DNA molekulunu alıp transforme oluyorsa “kompetent hücre” olarak adlandırılır, bu özellik organizmanın kalıtsal özelliğidir ve bazı hücreler kompetenttir. Bu hücrelerdeki proteinler DNA nın hücreye girmesini sağlarlar. Bakteriler DNA yı farklı şekillerde alabilirler, tek iplik yada cift iplik. Transformasyon esnasında kompetent hücre DNA’ya bağlanır ve iplerden biri endonükleazla yıkılır ve DNA tek iplik halinde hücreye alınır ve hücre kromozomu ile rekomboniasyon gercekleşir. Bakteriler bir bakteri değilde, bakteriyel virüsten cıkan DNA ile de transforme edilebilirler, bu olaya Transfeksiyon adı verilir.

 

2-          TRANSDÜKSİYON

DNA bir hücreden diğerine virüsler aracılığıyla transfer edilir. İki şekilde meydana gelir; Genel transdüksiyon; konak genomunun bir kısmı virüs genomunu oluşturur Özel transdüksiyon; ılımlı fajlarda görülür, konak genomundaki belirli bir bölge virüs genomu ile birleşmiştir

Genel transdüksiyonda, litik enfeksiyon sonrası viral DNA yerine konak DNA paketlenebilmekte ve bu virüs partikülü kendi DNA’sı yerine konak DNA’yı icermektedir ve bu transdüksiyon yapacak partiküldür. Transdüksiyon yapan partikulle yeni bir hücre infekte edildiğinde partikülün taşıdığı DNA hücre icine girerek konağın DNA’sını rekombinasyona uğratabilir.

Özel transdüksiyona örnek olarak galaktoz kullanımına giren genlerin ılımlı fajla E. coli’ye aktarılması verilebilir. Lamda fajı E. coli kromozomunda galaktoz genlerinin hemen yanına entegre olur. Faj Lizojenik aşamadan litik aşamaya geçtiğinde, faj DNA’sı E coli DNA’sından ayrılır. Bazen bu ayrılma yanlış bolgelerden kesilerek meydana gelir bu durumda konak DNA’sı ile birlikte kesilir (komşu galaktoz genleri). Değişme uğramış lamda fajı Gal bir E coli kültürünü infekte ettiğinde taşıdığı Gal genlerini taşıyacak ve rekombinasyon sonrası Gal hücre Gal+ hale donebilir.

 

3-          KONJUGASYON

Bakteriyel konjugasyon (ciftleşme) bir plazmidde kodlanmış mekanizmadır.

Plazmidler:

Konak kromozomdan bağımsız çoğalan genetik elementlerdir. Konak kromozomdan farklı olarak, kromozom gibi tüm şartlar altında hücrenin yaşaması icin gerekli olan genleri icermezler Plazmitlerin buyuk bir kısmı cift iplik ve halkasal DNA’dır, büyüklükleri 1–1000 kbp yada daha fazla olabilmektedir.

Plazmitlerin replikasyonu icin gereken enzimler normal hücre enzimleridir, bu yüzden plazmitlerin taşıdığı genler replikasyonun başlamasını kontrol eden ve replike olmuş plazmitlerin yavru hücrelere ayrılmasını sağlayan genlerdir. Hücrede farklı plazmitler bulunabilir ve hücre başına bulunan plazmit sayısı (kopya sayısı) farklı olmaktadır. Bazıları 1-3 kopya halinde bazıları ise 100 üzerinde kopya halinde bulunabilmektedirler. Kopya sayısı plazmit uzerinde bulunan genler ve konak plazmit arasındaki etkileşim ile kontrol edilmektedir.

Plazmitlerin biyolojik onemleri: Plazmitler prokaryotlara;

*        Antibiyotik ve bakteriyosin uretimi

*        Konjugasyon

*        Ceşitli fizyolojik fonksiyonlar (laktoz kullanımı, toksinlerin yıkımı, nodul oluşumu gibi)

*        Direnc

*        Virulens

Ozellikleri kazandırabilmektedirler.

Hücrede plazmit bulunması hücre fenotipini önemli ölçüde etkileyebilir. Konak için gerekli gen taşımasa dahi, taşıdığı genler hücre fenotipinde önemli değişiklikler sağlayabilir. Örnek, Rhizobium hücrelerinin bitki köküne girmesi ve nodül oluşturması plazmit fonksiyonu ile olmaktadır. Diğer plazmidler hücreye metabolik özellikler kazandırabilirler. Örnek, Toksik kirleticilerin yıkımını sağlayan özellikler kazandırabilirler. Direnç plazmidleri çeşitli antibiyotiklere direnç sağlarlar ve R plazmidleri olarak adlandırlırlar. Dirençli suşların duyarlı suşlarla teması sonrası R plazmitlerinin transferi yapılmaktadır.Virulens bir parazitin patojenitesinin derecesidir ve virulens olayındaki temel özellikler; mikroorganizmanın konağa özel bölgelerden tutunması ve konağa zarar veren maddeler oluşturulmasıdır.

Bazı patojenik bakterilerde bu virulens özelliklerinin plazmitlerde kodlandığı belirlenmiştir.

Bakteriyosinler, bakteriler ya aynı türdeki farklı suşlarını yada kendilerine yakın türleri öldürmek icin çeşitli ajanlar üretirler ve bunlar protein yapısında olup bakteriyosin olarak adlandırlır, ilgili genler çoğunlukla plazmidde kodlanmıştır.

 

Hücrelerarası plazmit transferi:

Hücreden hücreye transferini sağlayan plazmitler konjugatif plazmitler olarak adlandırlırlar. Transfer olayı plazmidin tra bolgesinde bulunan genlerle kontrol edilmektedir. Konjugasyon olayında transfer edilecek olan plazmit replike edilir ve bir kopyası hücrede kalırken diğer kopya alıcı hücreye gecer.

Konjugatif plazmid hücrede kromozoma entegre olabilir ve bu durumda konjugasyon esnasında hücre kromozomunun transferini de sağlayabilir, bu ozellikteki bakteri suşları Hfr (yuksek frekansta rekombinasyon yapan) olarak adlandırlır.

Bazı konjugatif plazmidler geniş bir konak aralığına sahiptir, ceşitli bakterilere transfer edilebilmektedir.

 

4-          KONJUGASYON:

E. coli’deki F plazmidi ile ornek verilebilir. F plazmidi konak kromozomuna yerleşebilir

Açık yeşil bölge konjugatif transferi sağlayan genleri, koyu yeşil bölge plazmidin replikasyonu ve yavru hücrelere ayrılmasını sağlayan genleri içerir.

Konjugatif plazmit içermeyen hücre alıcı (dişi) hücre, sahip olan verici (erkek) hücre olarak adlandılır. Konjugasyonu kontrol eden genler tra bolgesine yerleşmiştir ve burdaki diğer genlerin bazıları seks pilusunu kodlamaktadır, dolayısıyla verici hücre yüzeyinde konjugasyona karışan ozel  pilus bulunmaktadır.

Pilus alıcı ve verici hücre arasında bağlantıyı kurarak DNA’nın transfer edilmesini sağlamaktadır. DNA nın transfer edilmesi için replike edilmesi gerekmektedir. Bunun icin DNA’da bir kırık meydana gelir ve açılan iplerden biri alıcı hücreye gecerken, kalan diğer ipliğin karşısına yeni kol sentezlenir. Aynı şekilde alıcı hücreye gecen kolun komplementeri de alıcı hücrede sentezlenmektedir.

 

Hfr suşlarının oluşması:

E. coli’nin F plazmidi sadece konjugatif olmayıp kromozoma da yerleşebilmektedir yani epizomdur. Bir plazmid kromozoma yerleşebiliyorsa “epizom” adının alır. Kromozomla birleşmiş F plazmidi taşıyan hücreler Hfr olarak adlandırılırlar.

F plazmidi kromozoma yerleştikten sonra konjugasyon esnasında kromozomunda hareketine sebep olur.

Genellikle transfer esnasında DNA’nın kırılmasından dolayı sadece verici kromozomun bir parcası transfer edilebilir, sonra alıcı hücrede rekombinasyona neden olabilmektedir. Kromozomla birleşmemiş bir F plazmidine sahip hücreler F+ ve F+ için alıcı durumda olan hücreler F olarak adlandırılırlar. Yani F hücreler F plazmidi icermezler.

Hfr suşları kromozomal genleri yuksek frekansta transfer edebilmelerine rağmen genellikle F hücreleri F+ yada Hfr yapamazlar. Çünkü tüm F plazmidi nadiren transfer edilir. Diğer taraftan F+ hücreleri etkili bir şekilde F– hücreleri F+ ya dönüştürürler.

 

 

 

Dr. Birgül ÖZCAN

Kaynaklar: Brock Biology of Microorganisms

İlgili web sayfaları

 

 


Beğeni ve paylaşım yapabilirsiniz.
  • 2
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
    2
    Shares
  • 2
    Shares

Bu yazının kalıcı bağlantısı http://www.biyolojidersim.com/prokaryotlarda-genetik-rekombinasyon/

    • Ezgi on 7 Kasım 2018 at 22:10
    • Cevapla

    Bakterilerde çiftleşme olmaz. Prokaryotlarda eşey hücreleri yoktur. Dolayısıyla konjugasyonu çiftleşme gibi bahsetmek çok yanlıştır

    1. İlgili yazı “Dr. Birgül ÖZCAN’a ait bir yazıdan alınmış ve kaynak belirtilmiştir. “Kaynaklar: Brock Biology of Microorganisms İlgili web sayfaları” şekl,nde kaynak bel,rtm,iştir. Yazıda geçen çiftleşme eşeyli üreyen canlılardaki çiftleşme değildir. sadece çekirdeklerin birleşmesine atfen kullanılmıştır. Normal bir eşeyli üremede döllenme şartı vardır. Oysa ki yazıda da konjugasyonun üreme biçimi olmadığı belirtilmiştir. İlginize teşekkür ederim.

Bir cevap yazın

E-Posta adresiniz yayınlanmayacaktır.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.
%d blogcu bunu beğendi: