Konu 4 Mendel Genetiğinin Uzantıları

Transkript

1 Konu 4 Mendel Genetiğinin Uzantıları Copyright Copyright 2009 Pearson 2009 Pearson Education, Education, Inc. Inc.

2 Konular 4.1 Alleller fenotipi farklı şekillerde etkiler 4.2 Eksik baskınlık 4.3 Eşbaskınlık 4.4 Çoklu alleler 4.5 Ölümcül alleller 4.6 Gen etkileşimleri 4.7 Bir genin çoklu etkisi - Pleiotropi 4.8 X e bağlı kalıtım 4.9 Cinsiyetin etkilediği fenotip 4.10 Fenotipte çevre etkisi

3 4.1 Alleller fenotipi farklı şekillerde etkiler Allel: Bir genin alternatif formları. Mutasyon: allel oluşumunun kaynağı. Her mutasyon fenotipe yansımaz Yansıması için genin kodladığı proteinin işlevinde değişiklik gerekir. Yabanıl tip allel: Doğada en sık rastlanan allel. Genellikle baskındır fakat istisnalar vardır.

4 Bölüm 4.1 İşlev kaybı mutasyonu: yabanıl tip genin kodladığı ürünün işlevinde azalma veya tamamen durmaya yol açan mutasyonlar Boş allel: işlevin tamamen kaybolduğu allel tipi İşlev kazancı mutasyonu: yabanıl tip genin kodladığı ürünün işlevini artıran mutasyonlar Etkisiz (nötral) mutasyonlar: fenotipte herhangi bir değişime yol açmayan mutasyonlar.

5 Bölüm 4.1 Genellikle, fenotipte görülen bir karakter birden fazla gen ve bunların allelleri tarafından etkilenir.

6 Bölüm Allel Sembolleri Baskın (dominant) alleller genelde: İtalik büyük harf ile belirtilir (D) Çekinik (resesif) alleller genelde: İtalik küçük harf ile belirtilir (d)

7 Bölüm Allel sembolleri Drosophila melanogaster (sirke sineği) e+/e+ gri homozigot (yabanıl tip) e+/e gri heterozigot (yabanıl tip) e/e esmer homozigot (mutant) +/+ +/e e/e gri homozigot (yabanıl tip) gri heterozigot (yabanıl tip) esmer homozigot (mutant) Wr/Wr Wr/Wr+ Wr+/Wr+ kırışık-kanat homozigot (mutant) kırışık-kanat heterozgot (mutant) normal kanat (yabanıl tip)

8 Bölüm Allel sembolleri Eğer bir baskınlık yoksa, alternatif allelleri belirtmek için italik büyük harfler ve üst simgeler kullanılır (R 1, R 2, C W, C R ).

9 Bölüm 4.2 Eksik baskınlık Eksik baskınlıkta: Allellerin hiçbiri baskın değildir. İki zıt karaktere sahip ebeveynin çaprazlanmasıyla ortaya çıkan yavrular ikisi arasında bir fenotipe sahip olurlar.

10 Eksik baskınlıkta fenotip oranları genotip oranlarıyla aynı olur. R 1 kırmızı pigment üretiyor R 2 üretemiyor (muhtemel işlev kaybı mutasyonu) Kırmızı Pembe Beyaz Kırmızı Pembe Figure 4.1 Beyaz

11 Bölüm 4.2 Eksik baskınlık Eksik baskınlık genelde bu kadar keskin çizgilerle kendini göstermez. Birey heterozigot olsa dahi fenotipte normal olabilir. Eşik etkisi: bir gen ürünü belirli bir seviyeyede üretildiğinde (genellikle %50 veya daha az) normal fenotip gözlemlenir. Ör: Tay-Sachs hastalığı

12 Tay-Sachs hastası homozigot çekinik bireylerde, doğuştan ağır bir lipit depo bozukluğu vardır. Hasta bireylerde lipit metabolizmasında görevli bir enzim olan heksozaminidaz ı sentezleyen gen mutanttır. Heterozigotlar, mutant allelin sadece bir kopyasını taşırlar, fenotipik olarak normaldirler, ancak enzim aktiviteleri normal bireyin % 50 si kadardır. Ancak % 50 düzeyindeki enzim aktivitesi, normal biyokimyasal işlevi yürütmek için yeterlidir.

13 Bölüm 4.3 Eşbaskınlık Heterozigot bireyde her iki allelin ifadesi de gözlenir. Ör: MN kan grubu Alyuvarlar üzerinde bulunan bir glikoprotein 4. kromozom üzerinde L M veya L N allelleri olan bir lokus. Heterozigotlar her iki tipi de üretir. Eksik baskınlıkla farkı? Eksik baskınlıkta heterozigot bireyde iki allelin karışımı bir fenotip gözlenir

14 Bölüm 4.4 Çoklu Alleller Allel oluşumuna mutasyon yol açar Bir gen üzerinde sınırsız çeşitte mutasyon olabilir. Her zaman sadece iki allel olmaz Diploid bir canlıda aynı genin ancak iki formu bulunur Çoklu alleller ancak popülasyonlarda incelenebilir.

15 Bölüm 4.4 Çoklu Alleller ABO kan grupları: Popülasyonda bulunan alleller: A, B, O Bireylerde görülen fenotipler: A, B, AB, veya O I A ve I B allelleri I O alleline baskın I A ve I B allelleri eşbaskın Genotip Antijen Fenotip Hiçbiri

16 A antijeni H molekülü B antijeni Figure 4.2

17 Bölüm Bombay Fenotipi Anne ve babada A, AB Çocuklarda A, B ve AB O olması imkansız. Aslında B alleli var fakat işlevsel değil H molekülünü sentezleyemiyor Figure 4.3

18 Bölüm 4.5 Ölümcül alleller Çekinik ölümcül alleler Çoğu gen ürünü canlının yaşaması için gereklidir. İşlev kaybı mutasyonları heterozigot durumunda bazen tolere edilebilir (yaşaması için bir tane allelden gelen ürün yeterlidir) fakat homozigot durumunda çekinik ölümcül bir allel olarak kendini gösterebilir. Bu durumda homozigot çekinik bireyler yaşayamaz.

19 Çapraz A Çapraz B Çapraz C Önemli not: A Y heterozigot durumda baskın davranıyor. Fakat homozigot durumda çekinik ölümcül oluyor. Yabanıl Yabanıl Sarı Sarı Yabanıl Sarı Yabanıl Sarı Yabanıl Yabanıl Sarı Sarı Ölümcül Tümü Yabanıl (hepsi yaşar) Yabanıl fare 2/3 sarı 1/3 yabanıl (Hayatta kalanlar) Sarı fare ½ yabanıl ½ sarı (Hepsi yaşar) Figure 4.4

20 Bölüm 4.5 Baskın ölümcül alleller: Bu durumda heterozigot birey hayatta kalamaz. Ör: Huntington hastalığı Hh alleline sahip bireylar 40 yaşlarında sinir sistemi bosulması sebebiyle ölür. Baskın ölümcül allellerin var olması için etkilenen bireyin ölmeden önce üreyebilmesi gerekir. Üreyemezse bu allel popülasyondan kaybolur.

21 Bölüm 4.5 Mendel in monohibrit oranı 3:1 den sapan karakterler başka bir karakter ile birlikte incelendiğinde de dihibrit oranından (9:3:3:1) sapar. Burada bağımsız dağılım ilkesi hala geçerlidir. Tek şart her karakteri kontrol eden genin aynı kromozomda birbirine bağlı olarak kalıtılmamasıdır.

22 Albinizm geni için heterozigot olan ve AB kan grubuna sahip olan iki birey Sadece Pigment karakteri Sadece kan grupları Tip A normal Tip AB albino Tip B Genotip Fenotip Genotip Fenotip İki karakteirn birleşimi Tüm yavruların Tüm yavruların Olasılıkların tümü Normal, tip A Normal pigment Normal, tip AB Normal, tip B Tip A Tip AB Tip B Fenotip oranları Figure 4.5

23 Bölüm 4.6 Gen etkileşimleri Fenotipler genelde birden fazla gen tarafından etkilenir. Gen ürünleri bir fenotipi oluşturmak için direk etkileşmez - Farklı gen ürünlerinin hücredeki farklı rolleri ortak bir fenotipe katkıda bulunur. Epigenesis genelde bir fenotip, bir gelişim sürecindeki pekçok aşama sonucunda oluşur. Bu aşamalar pekçok gen tarafından kontrol edilir. Ör: İç kulak gelişimi

24 Bölüm Epistasis Epistasi: Bir gen başka bir genin etkisini maskeler veya değiştirirse iki genin fenotipe etkisi birbirini tamamlar şekilde de olabilir. Ör: Bombay etkisi

25 Sadece kan grupları Sadece H molekülü Önemli not: H molekülü hakkında bilgimiz olmasaydı bile ortaya çıkan 3:6:3:4 oranı bize iki ayrı genin varlığına işaret edecekti. Mendel in 9:3:3:1 dihibrit çaprazından sapma var Bu da gen etkileşimine işaret ediyor Genotip Tip A Tip A Tip AB Tip B Fenotip ¾ H molekülünü üretir ¼ H molekülünü üretmez ¾ H molekülünü üretir Tip AB ¼ H molekülünü üretmez ¾ H molekülünü üretir Tip B ¼ H molekülünü üretmez Fenotip oranları Genotip ¾ H molekülünü üretir ¼ H molekülünü üretmez Fenotip Tip A Tip O Tip AB Tip O Tip B Tip O Figure 4.6

26 Bölüm Yeni fenotipler Gen ektileşimleri Mendel in dihibrit oranlarını değiştirmesi yanında tamamen yeni fenotipler de ortaya çıkarabilir Ör: Kabak (Cucurbita pepo) şekli Disk şeklindeki AABB uzun meyveli aabb ile çaprazlanır F1 nesli tamamen disk şeklindedir (AaBb)

27 Disk Disk F2 oranları Genotip Fenotip Fenotip oranları Not: A - olarak gösterilen fenotipte A yanında A Disk Disk veya a olması fenotipi Küre değiştirmez Küre Uzun Küre Uzun

28 Bölüm Yeni fenotipler Ör: drosophila göz rengi Yabanıl tip göz rengi tuğla kırmızısı İki otozomal çekinik mutant birey (kahverengi X parlak kırmızı) çaprazlandığında F1 neslinde tüm bireyler tuğla kırmızısı göze sahip F2 neslinde ise tuğla kırmızısı, kahverengi, parlak kırmızı ve beyaz gözlü bireyler ortaya çıkıyor

29 Parlak kırmızı Yabanıl tip Kahverengi Parlak kırmızı Parlak kırmızı mutantı Kahverengi İki gen ürününün etkileşimi aslında yabanıl tip göz rengini oluşturuyor. Birinin mutasyonu göz rengini değiştiriyor. Figure 4.10

30 Bölüm 4.7 Tamamlama (komplementasyon) analizi Benzer fenotipe yol açan iki mutasyon aynı genin allelleri mi yoksa iki ayrı gen üzreinde mi anlamak için kullanılır. Ör: Drosophila kanat gelişimi Elimizde kanat gelişimi tamamlanmamış iki tip sinek var İkisi çaprazlanır 1. olasılık: Tüm F1 normal kanata sahip 2. olasılık: Tüm F1 kanat geliştiremiyor

31 Homolog kromozomlar Homolog kromozomlar Olasılık 1 Mutasyonlar ayrı genlerde Olasılık 2 Mutasyonlar aynı genin farklı yerlerinde Gen 1 Gen 2 Gen 1 Gen 2 Gen 1 Gen 2 Gen 1 Gen 2 Her genin bir normal kopyası bulunuyor Birbirlerini tamamlayabiliyorlar Sinekler yabanıl tip ve normal kanat gelişiyor Tüm bireylerde Gen 1 mutant, gen 2 normal Tamamlama gerçekleşmiyor Sinekler mutant ve kanat gelişmiyor Figure 4.11

32 Bölüm 4.7 Tamamlama (komplementasyon) analizi Bir fenotipe ait pekçok mutant birey birbiriyle çaprazlanarak bir fenotipi kaç farklı genin etkilediği bulunabilir.

33 Bölüm 4.8 Pleiotropi Bir genin birden fazla fenotipe etkisi varsa bu durum pleiotropi olarak tanımlanır. Oldukça yaygın görülen bir durumdur Karakter Gen Karakter Karakter

34 Bölüm 4.8 Pleiotropi Ör: Marfan sendromu: fibrillin genindeki mutasyonlar. Fibrillin proteini bağ doku elemanı ve vücutta kemik, eklem, göz, damarlar pekçokyapıda mevcut İnce vücut yapısı, esnek eklemler, uzun kol/bacak, kalp hastalıkları Kedilerde beyaz tüy ve mavi göz - sağırlık Abraham_Lincoln_standing_portr ait_1863.jpg Flo Hyman

35 Bölüm 4.9 X-bağlantılı kalıtım X kromozomundaki genler farklı kalıtım şablonları gösterir çünkü erkek bireylerde (çoğu hayvan ve bazı bitkiler) bir tane X kromozomu bulunur Y kromozomu X te bulunan çoğu geni içermez. Erkeklerde bazı genlerin sadece bir kopyası olur

36 Bölüm 4.9 X-bağlantılı kalıtım Drosophila göz rengi Tanımlanan ilk X- bağlantılarından biridir. Beyaz göz mutasyonu Yabanıl tip tuğla kırmızısı göz rengi, beyaz göz rengine baskındır Beyaz gözün anne veya babada bulunmasına göre F1 ve F2 fenotipleri değişir White: Beyaz Red: Kırmızı

37 Veya Veya Veya Veya Tümü Veya Tümü Veya Ebeveyn Kırmızı dişi Beyaz erkek Beyaz dişi Kırmızı erkek Gametler Yavrular Kırmızı dişi Kırmızı erkek Kırmızı dişi Beyaz erkek Gametler Yavrular Kırmızı dişi Kırmızı dişi Beyaz dişi Kırmızı dişi Kırmızı erkek Beyaz erkek Beyaz erkek Kırmızı erkek

38 Bölüm 4.9 Hemizigot Erkeklerde X e bağlı bir gen için homozigot veya heterozigot durum oluşamaz. Diploid hücrelere sahip olmalarına rağmen X kromozomunda taşınan genlerden sadece bir kopya bulunur. Çapraz kalıtım: Çekinik X e bağlı genler tarafından kontrol edilen karakterler homozigot bir anneden tüm oğullara aktarılır.

39 İnsanlarda soy ağaçlarından X e bağlı karakterler çapraz kalıtım sayesinde rahatlıkla anlaşılabilir Semboller c= renk körlüğü C= normal görüş Y kromozomu Figure 4.14

40 Bölüm x e bağlı ölümcül çekinik hastalıklar Sadee erkeklerde görülür. Genellikle üreme çağına gelemezler Dişiler sadece heterozigot taşıyıcılar olabilir ve hastalık gelişmez.

41 Bölüm 4.10 Cinsiyetin etkilediği fenotip Bazı genler X kromozomunda olmasa da genin ifadesi bireyin cinsiyetinden etkilenebilir. Cinsiyetle sınırlı kalıtım bir fenotipin oluşumu tamamen bir cinsiyetle sınırlı olduğu durumlarda görülür. Cinsiyetten etkilenen kalıtım, ise bireyin cinsiyeti bir fenotipi etkiler fakat erkek veya dişi cinsiyetle sınırlı değildir. Her iki durumda da fenotipin oluşumunu kontrol eden gen otozomal gendir fakat cinsiyete bağlı hormonlardan etkilenir.

42 Cinsiyetle sınırlı kalıtım: Tavuk tüylülük dominant otozomal H alleline bağlıdır. Ama dişilerde hh genotipi de olsa hiçbir zaman Horoz tüyü gözlenmez. Sadece erkeklerde hormonlar sebebiyle görülür. Genotip Fenotip Tavuk tüylü Tavuk tüylü Tavuk tüylü Tavuk tüylü Tavuk tüylü Horoz tüylü Figure 4.15

43 Cinsiyetten etkilenen kalıtım: İnsanlarda kellik. Heterozigot bireylerde cinsiyetlerin biri bir fenotipi diğeri zıt fenotipi gösterir. BB genotipini alan dişilerde kellik çok daha az seviyede ve çok ileri yaşlarda görülür. Genotip Fenotip Kel Kel değil Kel değil Kel Kel Kel değil

44 Bölüm 4.11 Fenotipte çevre etkisi Bir karakterin fenotipteki ifadesi genotipe bağlı olduğu kadar çevresel koşullardan da etkilenebilir.

45 Figure 4.19

46 The End