BAKTERİLERİN GENETİK KARAKTERLERİ

Transkript

1 BAKTERİLERİN GENETİK KARAKTERLERİ

2 GENETİK MATERYALLER VE YAPILARI

3 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

4 Bir Bakterinin Nükleotidinde (çekirdeksi yapı) çekirdek zarı çekirdekçik intron bulunmaz

5 Temel genetik makromolekül nükleik asitler olup, başlıca iki yapısal özellik göstermektedir 1. Deoksiribonükleik asit (DNA) 2. Ribonükleik asit (RNA)

6 Deoksiribonükleik asit (DNA)

7 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 mm kadar olup 4x10 6 baz çiftinden oluşmaktadır. Bu uzunluk bakteri uzunluğunun yaklaşık 500 katı kadardır

8 İki polinükleotid iplikçiğinin birbirine sarmal şeklinde bağlanması ile oluşan DNA nın yapısında 3 temel komponent bulunmaktadır

9 1. Pürin (Adenin A; Guanin G) yada pirimidin (Sitozin C; Timin T) bazları

10 2. Pentoz şekeri (2-deoksi-D-riboz) 5 karbonlu şekerin 2. pozisyonunda bulunan karbon atomuna bağlı bir oksijeni bulunmamaktadır (C 5 H 10 O 4 ) Pürin/pirimidin + pentoz molekülü = Nükleosid

11 3. Fosfat molekülü (fosforik asit, H 3 PO 4 ) Nükleosidlerin birbirine bağlanmasını sağlar Nükleosid + fosfat molekülü = Nükleotid

12 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

13 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

14 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

15 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

16

17 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

18 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

19 DNA hibridizasyonu sayesinde mikroorganizmaların birbirlerine yakınlık dereceleri saptanmakta ve sınıflandırmada yararlanılmaktadır

20 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

21 Polimerez zincir reaksiyonu (Polymerase chain reaction, PCR, PZR) adı verilen bu yöntemle, pek çok infeksiyöz hastalığın tanısı güvenilir bir şekilde ve kısa sürede yapılmaktadır

22 DNA gerektiği zaman üzerinde bulunan nükleotid sayı ve sırasına uygun özellikte RNA molekülü oluşturarak hücrenin yaşamsal işlevlerini yönetir

23 Ribonükleik asit (RNA)

24 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

25 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

26 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

27 Bakterilerde - fonksiyonları - molekül ağırlıkları - Sedimentasyon sabitleri birbirinden farklı 4 tür RNA bulunur

28 Messenger (Ulak) RNA (mrna)

29 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

30 Transkripsiyon

31 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

32 Transfer RNA (trna)

33 Protein sentezinde, aktive edilen amino asitlere bağlanarak bunları ribozomlar üzerinde sıraya giren uygun kodonlara taşıyan küçük adaptör bir moleküldür

34 Ribozomal RNA ve Ribozomlar

35 Ribozomların protein sentezindeki rolü çok büyüktür Bakterilerin üreme döneminde sayıları oldukça artar Yapısında rrna (%60) ve spesifik proteinler (%40) bulunur

36 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)

37 Hücredeki tüm RNA nın büyük bir çoğunluğunu rrna oluşturur ve ribozomlarda proteinlere bağlı olarak bulunur

38 Primer RNA (prna)

39 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