GENLER ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER
BİR GENİN ALLELLERİ ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER Heterozigotlarda farklı allellerin etkileşim biçimleri karakterlerin fenotipte ortaya çıkış ve kalıtımını etkiler. Mendel yasalarından sapma genlerin allelleri arasında farklı etkileşimler.
Tam Dominantlık Bir karakterin ortaya çıkmasından sorumlu olan genin allelleri arasında dominantlıkresesiflik ilişkisi Tam dominantlık ilişkisinin var olduğu durumlarda bir karakterin dölden döle geçişinde Mendel yasalarına uygun bir dağılım oranı gözlenir.
Tam Olmayan (Kısmi) Dominantlık Allellerden biri diğeri üzerinde tam baskın değildir, etkisini tamamen örtemez. Bu özellikteki iki farklı allel bir arada bulunduğunda (heterozigotlarda) fenotipte iki homozigotun arasında bir karakter gözlenir.
Mirabilis jalapa (gece sefası)
Hayvanlardan Endülüs tavuklarının rengi Siyah Beyaz F 1 Gri F 2 Siyah Gri Beyaz 1:2:1
Kodominantlık (Eş Baskınlık) Allellerin fenotipte belirme kuvvetleri eşittir. Heterozigot durumda her ikisi de etkilerini birlikte ve eşit şekilde gösterirler. Bir genin allellerinin aynı yapı veya işleve ait değişik bileşenlerin oluşumunu etkilediği durumlarda ortaya çıkar ve heterozigot durumda iki bileşen de meydana gelir.
İnsanlarda M-N kan grubu İnsanda bu sistem bakımından 3 çeşit kan grubu: L M L M homozigotları M, L M L N heterozigotları MN, L N L N homozigotları ise N kan grubu İnsanda A-B-0 kan grubu sistemindeki A ve B allelleri arasında da söz konusudur.
Orak hücreli anemi hastalığında Genotipleri Hb A Hb A Genotipleri Hb S Hb S
Genotipleri HbAHbS
Öldürücülük (Letalite) Bazı allellerin genellikle homozigot durumda bulunduğu zaman organizmanın ölümüne yol açması Zigotik öldürücü gen: Öldürücü (letal) etkiler bireyin gelişiminin çok erken evrelerinde ortaya çıkabilir. temel genlere aittir; bu genlerdeki değişimler yaşamın başlangıcında ölüme yol açarlar. yarı öldürücü (semi veya subletal) gen: Bireyin gelişmesine bir süre izin veren ve öldürücü etkisini daha sonra gösteren genler
Öldürücü etkileri olan alleller dominant veya resesif Dominant öldürücü allellerin sıklığı çok yüksek değil. Dominant allellerin öldürücü etkisi genellikle döllenmeden hemen sonra ortaya çıktığı için saptanmaları zor Resesif öldürücü allelin etkisi ancak homozigotlarda kendini gösterebilir. Heterozigot bireyler aracılığıyla varlıklarını kuşaklar boyunca belli bir sıklıkta sürdürür.
Yy (yeşil) Yy (yeşil) YY (yeşil) Yy (yeşil) Yy (yeşil) Genotip: 1:2:1 yy (albino)
Cuénot (1905) yabani tipteki fareler AA x AA A Y A x AA A Y A x (siyah) (siyah) (sarı) (siyah) (sarı) A Y A (sarı) AA (siyah) A Y A AA (sarı) (siyah) 1/2 1/2 A Y A Y (sarı) A Y A (sarı) ölü 1/4 2/4 A Y A (sarı) AA (siyah) 1/4 A Y alleli tüy rengi ve yaşam yeteneği Heterozigot durumda tüylerin sarı olmasına neden olmakta fakat homozigot durumda ölüm Castle ve Little (1910), sarı tüylü homozigotların embriyoda ölü Bu tip çaprazlamalarda gebe farelerin uteruslarındaki embriyoların 1/4 inin ölü olduğu saptanmış
İnsanlarda dominant veya resesif allellerin öldürücü etkisi doğum öncesi, daha geç (çocuklukta veya ergin bireyde) Öldürücü allellerin bir kısmı tanımlanabilen bir fenotip Farabee (1905), insanlarda anormal şekilde kalın ve kısa parmaklı (brakidaktili) karakterin kalıtımının Mendel yasalarına uygun dominant allel homozigot durumda öldürücü Etkisi embriyonik aşamada
Huntington koresi (Huntington hastalığı), Vücutta istem dışı sıçrama hali, giderek artan fiziksel ve zihinsel bozukluklar Hastalığın etkeni yarı öldürücü bir dominant allel Belirtileri orta yaşlarda (35 40) başlar, hastalık kuşaklar boyunca devam edebilir. Retinoblastoma hastalığı Yarı öldürücü etkili bir dominant allel Çocuklarda gözün retina kısmında tümör oluşumu ve görme yeteneğinin kaybolması ve bu çocuklar genellikle ergenlik çağından önce ölür.
Tay-Sachs hastalığı yarı öldürücü resesif bir allel Bu hastalığın en sık rastlanan tipinde, doğduklarında normal olan homozigotlarda, yaklaşık bir yaşından sonra merkezi sinir sisteminde bozulmalar ortaya çıkmakta, ilerleyen tipte zeka geriliği, körlük, nöromüsküler kontrol kaybı çocuklar 3-4 yaşlarında ölürler. Orak hücreli anemi ve hemofili Yarı öldürücü resesif alleller
KATALLELLİK Katallellik (çoklu allellik, multipl allelizm): Aynı türe ait bireylerin oluşturduğu bir populasyonda genlerin çok sayıda (bazen yüzlerce) allelleri bulunur. Diploid bireylerde sadece iki allel taşınabilir. A geninin A 1, A 2, A 3, A 4,... A n sayıda alleli varsa, diploid bir bireyde (A 1 A 2, A 1 A 4, A 2 A 3,... vb.) Haploid sayıda kromozom taşıyan organizmalarda, her bireyde (A 1, A 3, A 4,... vb.) Bir genin n sayıda alleli varsa, bu gene ait n(n+1)/2 sayıda farklı genotip olasılığı bulunur; homozigot çeşitlerin olasılığı n, heterozigotlarınki ise n(n-1)/2 dir.
Allel sayısı Genotip çeşidi Homozigot çeşidi Heterozigot çeşidi 1 1 1 0 2 3 2 1 3 6 3 3 4 10 4 6 5 15 5 10 n n (n+1) / 2 n n (n-1) / 2
Çoklu allel serisine sahip genlerde, alleller arasında değişik etkileşimler: Örn. A 1, A 2, A 3, A 4 gibi dört allelli bir gende, A 1 ile A 2 arasında kodominantlık, A 1, A 2 ve A 3, A 3 de A 4 üzerinde dominant Hayvanlarda, insanlarda ve bitkilerde birçok katallellik örneği Tavşan, kedi, fare gibi hayvanların vücutlarındaki tüylerin rengi çoklu allel serileri tarafından meydana getirilir.
Hayvanlarda katallellik: Tavşanların vücut renkleri farklı olan çeşitli tipleri koyu renkli (yabani tip) gümüş renkli olanlar ( chinchilla tipi), vücutları beyaz, kulak, burun, ayak ve kuyrukları renkli olanlar (Himalaya tipi) vücutları tamamen beyaz olanlar (albino tipi)
Bu farklı tavşanlar arasında çaprazlamalar yapıldığında, F 1 ve F 2 döllerinde ortaya çıkan fenotipler ve oranları Ana-Baba F 1 Dölü F 2 Dölü (1) Yabani x Gümüş rengi Yabani 3 Yabani : 1 Gümüş (2) Gümüş rengi x Himalaya Gümüş 3 Gümüş : 1 Himalaya (3) Himalaya x Albino Himalaya 3 Himalaya : 1 Albino (4) Albino x Albino Albino Albino
Fenotip Yabani tip Gümüş rengi Himalaya tipi Albino Genotip CC, Cc ch, Cc h, Cc a c ch c ch, c ch c h, c ch c a c h c h, c h c a c a c a Yabani tip için C, gümüş renkli için c ch, Himalaya tipi için c h, albino için c a olarak gösterilirse; C > c ch > c h > c a sıfır (amorfik )allel albinoluk alleli gibi işlevi olmayan allel hipomorfik allel Gümüş ve Himalaya gibi kısmen işlevsel olanlar (yabani tip gibi daha işlevsel olanlara karşı resesif)
Drosophila'da göz rengini etkileyen genlerden birinde de katallelik görülür. Genotip Fenotip Pigment miktarı w + w + Kırmızı (yabani tip) 1.000 w co w co Mercan rengi 0.0798 w w w w Şarap rengi 0.0650 w ch w ch Cherry rengi 0.0410 w bl w bl Kan rengi 0.3100 w col w col Koyu renkli 0.1636 w sat w sat Satsuma rengi 0.1404 w e w e Eozin rengi 0.0324 w a w a Kayısı rengi 0.0197 w w Beyaz 0.0044
Bitkilerde katallellik: kendine kısırlık (self sterilite) ya da kendine uyuşmazlık (S) genleri Gelişmiş bitkilerin çoğu hermafrodit Bir çiçekte meydana gelen polenler aynı çiçekteki yumurta hücrelerini dölleyebilir (kendileşme). Bazı hermafrodit bitkilerde kendileşmeye engel olunur. Genotip olarak birbirine çok yakın bitkiler arasındaki döllenmeler de engellenebilir.
Nicotiana tabacum da (tütün) kendine kısırlık bir gendeki geniş bir allel serisi (S 1, S 2, S 3, S 4,... S n ) Çok çeşitli genotipler olabilir (S 1 S 2, S 1 S 3, S 2 S 4... vb.)
Bitkilerde katallellik: Trifolium (yonca) cinsinde, V karakteri ni belirleyen gen bir allel serisi Alleller arasında hem dominantlık hem de kodominantlık ilişkisi bulunur.
İnsanlarda Kan Grubu Sistemleri Çeşitli kan gruplarının meydana gelişine neden olan genler katallel AB0 Sistemi Gerekli olduğu durumlarda bir insandan diğerine kan aktarımı (transfüzyon) İlk kez, Landsteiner (1901) bir bireyin kanındaki alyuvarlar (eritrositler) ile başka bir bireyin kan serumu arasında meydana gelen reaksiyonlara göre, insanların kanlarını dört farklı gruba ayırdı. A, B, AB ve 0. AB0 sistemi
Bu reaksiyonlar sonucu alyuvarlarda meydana gelen kümelenmenin temelinin bir antijenantikor reaksiyonu. İnsanlarda alyuvarların yüzeyinde iki çeşit hücresel antijenin (A ve B antijenleri) ve kan serumlarında iki çeşit antikorun (anti-a ve anti-b antikorları) AB0 sisteminde antikorlar kan serumunda doğal olarak bulunurlar.
Kanlarındaki bu immünolojik özelliğe göre, AB0 sistemi bakımından farklı kan gruplarına sahip insanlarda antijen ve antikorları Kan grubu Antijenler Antikorlar A A anti-b B B anti-a AB A ve B 0 anti-a ve anti-b
O (genel verici) A B AB (genel alıcı)
Bernstein (1924) AB0 kan grubu sisteminde, bir genin üç alleli (I A, I B, I 0 ) altı farklı genotip grubu dört farklı fenotip grubu A grubu (I A I A veya I A I 0 ), B grubu (I B I B veya I B I 0 ), AB grubu (I A I B ) ve 0 grubu (I 0 I 0 ).
I A, I B ve I 0 allelleri bir katallel serisi. I A ve I B arasında kodominantlık ilişkisi I A ve I B allellerin ikisi de I 0 alleli üzerinde dominant (I A = I B > I 0 ) (A = B > 0)
A ve B allellerinin antijenleri arasındaki farklılıklar oldukça belirgindir: A, B, 0 başlıca temel alleller Bunların yanı sıra AB0 lokusunda A veya B ye yakın olan başka (en az 30 kadar) allellerin varlığı da belirlenmiştir (A 2, A 3, A X, A m, vb.). Antijenlerinin özellikleri arasındaki farkların çok az olduğu bu alleller AB0 sistemindeki alt grupları oluştururlar.
Farklı veya aynı kan gruplarına ait bireylerin evlenmesinden doğacak çocukların A-B-0 kan grupları olasılıklarına ait bazı örnekler
Bombay Fenotipi Bir bireyin genotipinde A, B ya da AB allellerini taşıdığı halde, fenotipinin 0 grubu olması İlk kez, 1952 yılında Bombay da A ve B antijenleri yok (0 grubundan olduğu) ana-babasından birinde AB, çocuklarında da B grubu var. Bu kadın B kan grubundan olmalı A ve B antijenlerinin öncülü H antijeni Bireyde H antijeni bulunmadığı (hh) için genotipinde A (veya B) alleli bulunsa bile 0 grubuna ait reaksiyonu gösterir. h allellinin toplumlarda bulunma sıklığı oldukça düşüktür.
Salgı Lokusu AB0 sistemiyle ilişkili olan bu lokustaki Se alleli H antijeninin oluşumu ve vücut sıvılarına salınmasından sorumlu İnsanların çoğunda A ve B antijenleri sadece alyuvarlarda değil, tükürük, sperm vb vücut sıvılarında da bulunur. Salgılayıcı bireyler, antijen salgılanmasını kontrol eden dominant salgılama alleli bakımından homozigot (Se Se) veya heterozigot (Se se). Bu antijenlerin vücut sıvılarına salınması, kan dışındaki doku örneklerinde de AB0 tiplendirmesi adli tıpta önem taşır. İnsanlarda AB0 sisteminden başka, 30 kadar kan grubu sisteminin varlığı bilinmektedir.
MNS Sistemi Antijenleri belirleyen alleller birbirine çok yakın iki lokusta bulunurlar. Lokuslardan birinde M(L M ) ve N(L N ). MN kan grubu Landsteiner (1927) İnsanlar genotip olarak L M L M, L M L N veya L N L N L M ve L N allelleri arasında kodominantlık ilişkisi olduğundan fenotipleri M, MN ya da N grubu L M L N genotipindeki bireylerde iki çeşit antijen (M ve N) Çeşitli populasyonlarda farklı frekanslar görülmekte Örn. ABD, beyaz populasyonun yaklaşık % 83'ü M. Bilinen antijenlerin sayısı 20. Bunlar arasında, S ve s antijenlerini belirleyen ve başka bir lokusta bulunan alleller de önem taşır. MNS sisteminde antikorlar insan serumunda doğal olarak bulunmaz. Farklı gruplarda aktarımlar sonrası meydana gelirler ve tıp açısından genelde önemli bir sorun çıkarmazlar.
Kan grubu sistemi Bulunma tarihi Başlıca allel sayısı AB0 1901 5 MNS 1927 20 P 1927 4 Rh 1940 30 Lutheran 1945 3 Kell 1946 10 Lewis 1946 4 Duffy 1950 3 Kidd 1951 3 Diego 1955 2 Yt 1956 2 I 1956 4 Xg 1962 2 Dombrock 1965 2
Rh Sistemi Rh antijeni (faktörü) ilk kez Macaca mulatta (Rhesus maymunu) türünde (Landsteiner ve Wiener, 1940) Bu türdeki maymunlardan aldıkları kanı enjeksiyonla tavşanlara verdiler ve onlarda antikorlar oluştuğunu Bu tavşanlardan elde edilen kan serumu ile farklı insanlardan alınan kan örnekleri arasındaki reaksiyonlar incelendiğinde, Avrupada yaşayan insanların yaklaşık % 85'inin kanında aglütinasyon meydana geldiği. Avrupalı insanların çoğunluğunun Rhesus ile aynı antijene sahip İnsanlarda Rhesus'un antijenine benzer antijeni tayin eden allel dominant "Rh, diğeri resesif rh Tıpta Rh + ve Rh simgeleri Günümüzde Rh sistemi için en az 30 farklı allelin bulunduğu yani bu sistem içinde de katallellik serisinin varlığı bilinmektedir. Başlıca antijenler (C, c, D, E ve e) yan yana bulunan iki gen lokusundaki alleller tarafından belirlenir. RHD geni D antijenini, RHCE geni de C ve E antijenlerini belirler. Rh faktörü RhD antijenine eşdeğerdir.
Kan grupları oranı ( % ) 0 A B AB ABD 44.0 42.0 10.0 4.0 Almanya 41.0 43.0 11.0 5.0 Avustralya 49.0 38.0 10.0 3.0 Brezilya 45.0 42.0 10.0 3.0 Çin 43.9 27.0 23.3 5.8 Fransa 41.7 45.3 9.1 3.9 Hindistan 38.5 22.9 32.0 6.6 İngiltere 44.0 42.0 10.0 4.0 Japonya 31.1 36.7 22.7 9.5 Kanada 46.0 42.0 9.0 3.0 Macaristan 29.9 45.2 17.0 7.9 Nijerya 51.5 21.4 23.2 3.9 Suudi 52.0 26.0 18.0 4.0 Arabistan Türkiye 44.0 42.0 10.0 4.0
AB0, MNS ve Rh kan grubu sistemleri ve diğer kan grupları birbirinden tamamen bağımsız. Bir insan bu farklı sistemlere ait değişik allelleri taşıyabilir: Örn., A M Rh +, B MN Rh, AB MN Rh +, O N Rh vb. Kan gruplarının (AB0 ve Rh gruplarının) bilinmesi, kan aktarımlarının güvenilir olması bazı şüpheli durumlarda bir çocuğun gerçek babasının tayini diğer kanıtlara rağmen kesin karara varılamadığı zaman ikizlerin tek yumurta ikizi olup olmadıklarını hastanelerde aynı anda doğmuş olan bebeklerin karıştığı iddia edildiği durumda Bununla birlikte, tek başına kan grubu tayiniyle çocuğun ana-babasının tam olarak belirlenemez. Ancak, bir bireyin çocuğun annesi (ya da babası) olmadığını ortaya çıkarabilir. Örneğin, AB fenotipindeki bir çocuğun anne ya da babası 0 grubundan olamaz.