BAKTERİLERDE MUTASYON VE GEN AKTARIM MEKANİZMALARI

Benzer belgeler
Mustafa EMREM

Genetik Yöntemlerle Bakterilere Gen Transferleri. (Cüneyt Akdeniz)

Plazmitler konak kromozomundan bağımsız olarak replike olabilen genetik elemanlardır.virüslerden farklı olarak,plazmitlerin hücre dışı formları

DNA ONARIMI VE MUTASYON. Merve Tuzlakoğlu Öztürk Bakteri genetiği dersi Sunum

Bakteriler Arası Genetik Madde Aktarımı

GENETİK I BİY 301 DERS 6

Genetik çalışmaların yüksek canlılardan çok mikroorganizmalarla yapılması bazı avantajlar sağlar.

Genetik MühendisliM. hendisliği BYM613. Mutasyonlar ve Doğal Gen Transfer Mekanizmaları. MUTASYON bir canl. Hacettepe Üniversitesi

GEN MUTASYONLARI. Yrd. Doç. Dr. DERYA DEVECİ

BAKTERİLERDE GENETİK MADDE AKTARILMASI

BAKTERİLERDE EKSTRAKROMOZAL GENETİK ELEMENTLER

PLAZMİD ve TRANSPOZON

7. PROKARYOTLARDA GEN İFADESİNİN DÜZENLENMESİ

Hafta VIII Rekombinant DNA Teknolojileri

7. PROKARYOTLARDA GEN İFADESİNİN DÜZENLENMESİ

KLONLAMA VEKTÖRLERİ DR. ONUR YILMAZ ADÜ ZİRAAT FAKÜLTESİ ZOOTEKNİ BÖLÜMÜ BİYOMETRİ & GENETİK ABD

Hücre çeperi (Hücre duvarı)

TIBBĠ BĠLĠMLERE GĠRĠġ DĠLĠMĠ MĠKROBĠYOLOJĠ ANABĠLĠM DALI

Genden proteine Genler, transkripsiyon ve translasyon yolu ile proteinleri belirler Transkripsiyon, DNA yönetiminde RNA sentezidir Ökaryotik

12. SINIF KONU ANLATIMI 6 GENETİK ŞİFRE VE PROTEİN SENTEZİ 2

BAKTERİLERDE HORİZONTAL GEN TRANSFERİ VE İNSERSİYONA UĞRAYAN DİZİLER

Replikasyon, Transkripsiyon ve Translasyon. Yrd. Doç. Dr. Osman İBİŞ

2)Subatomik parçacıklardan oluşan radyasyon. α, β ışınları

DNA Tamiri ve Rekombinasyonu

ADIM ADIM YGS-LYS 43. ADIM CANLILARIN SINIFLANDIRILMASI-3 BAKTERİLER ALEMİ

Hafta 7. Mutasyon ve DNA Tamir Mekanizmaları

Hücre Transfeksiyonu

VİRUSLARIN SINIFLANDIRILMASI

LYS ANAHTAR SORULAR #4. Nükleik Asitler ve Protein Sentezi

RNA Yapısı ve Katlanması, Hücrede Bulunan RNA Çeşitleri

GEN MUTASYONU ve DNA ONARIMI

KİMYASAL VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ SEBEBİYLE MİKROBİYEL GELİŞMEYE EN UYGUN, DOLAYISIYLA BOZULMAYA EN YATKIN, GIDALARDAN BİRİDİR.

MOLEKÜLER BİYOLOJİ LABORATUVARI

Hücrede Genetik Bilgi Akışı

ÇOK HÜCRELİ ORGANİZMALARIN GELİŞİMİ

ÖZEL TOKSİK ETKİLER KİMYASAL MUTAJENEZİS, KARSİNOJENEZİS, TERATOJENEZİS KAYNAKLAR: 1. Toksikoloji, Prof. Dr. Nevin VURAL

DNA ve Özellikleri. Şeker;

MOLEKÜLER BİYOLOJİ DOÇ. DR. MEHMET KARACA (5. BÖLÜM)

MİTOKONDRİ Doç. Dr. Mehmet GÜVEN

İMMUNİZASYON. Bir bireye bağışıklık kazandırma! Bireyin yaşı? İmmunolojik olarak erişkin mi? Maternal antikor? Konak antijene duyarlı mı? Sağlıklı mı?

Bakteriyofajlara kısaca faj da denilmektedir

MİKROBİYOLOJİ SORU KAMPI 2015

VEKTÖRLER Halime Nebioğlu

TRANSLASYON VE DÜZENLENMESİ

MOLEKÜLER BİYOLOJİ LABORATUVARI güz dönemi 2. HAFTA GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN FAKÜLTESİ BİYOLOJİ BÖLÜMÜ

DNA dan Kromozomlara

15- RADYASYONUN NÜKLEİK ASİTLER VE PROTEİNLERE ETKİLERİ

-Kloroplast ve mitokondri bulunmaz fakat bu organellerde bulunan aynı bulunur.

Konu 4 Genetik Şifre ve Transkripsiyon

VİROLOJİ VİRUS GENETİĞİ

İnsan Mikrobiyom Projesi. Prof. Dr. Tanıl Kocagöz

MOLEKÜLER BİYOLOJİ LABORATUVARI

ADIM ADIM YGS LYS. 91. Adım KALITIM -17 GENETİK VARYASYON MUTASYON MODİFİKASYON ADAPTASYON - REKOMBİNASYON

1. BÖLÜM: GENETİK BİLİMİNE GİRİŞ 2. BÖLÜM: MENDEL VE KALITIMIN İLKELERİ

MUTASYONLAR VE TAMİR MEKANİZMALARI

TRANSLASYON ve PROTEİNLER

Enfeksiyon etkenlerinin. sınıflandırılması

hendisliği BYM613 Genetik MühendisliM Tanımlar: Gen, genom DNA ve yapısı, Nükleik asitler Genetik şifre DNA replikasyonu

Prof. Dr. Turgut Ulutin DNA REPLİKASYONU (DNA EŞLEŞMESİ)

KALITSAL MADDE PROF. DR. SERKAN YILMAZ

BAKTERİLERİN GENETİK KARAKTERLERİ

BİYOLOJİ DERS NOTLARI YGS-LGS YÖNETİCİ MOLEKÜLLER

Prokaryotlar ve Arkealar. Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Rekombinant DNA, Klonlama ve kullanımı

İÇME SULARININ DEZENFEKSİYONUNDA NANOMATEYALLERİN KULLANIMI

Artan bilgi ile birlikte hasta ve ailelerin bilinçlendirilmesi

Biyoteknoloji ve Genetik II. Hafta 8 TRANSLASYON

Kromozom yapı değişimleri

Mikrobiyal Gelişim. Jenerasyon süresi. Bakterilerde üreme eğrisi. Örneğin; (optimum koşullar altında) 10/5/2015

ÜNİTE 4:VİRÜS VE BAKTERİ GENETİĞİ

Genetik şifre, Transkripsiyon ve Translasyon ASLI SADE MEMİŞOĞLU

HAFTA IV DNA nın kalıtım materyali olduğunun anlaşılması DNA nın Yapısı

ADIM ADIM YGS-LYS 44. ADIM CANLILARIN SINIFLANDIRILMASI-4 BAKTERİLER ALEMİ-2

7. BÖLÜM MİKROBİYAL GELİŞİM

DÖNEM 1- A, 3. DERS KURULU ( )

DNA TAMİR MEKANİZMALARI. Prof. Dr. Filiz ÖZBAŞ GERÇEKER

Gram (+)Bakterilerde Duvar Yapısı Gram (-) Bakterilerde Duvar Yapısı Lipopolisakkaritin Önemi

ayxmaz/biyoloji 2. DNA aşağıdaki sonuçlardan hangisi ile üretilir Kalıp DNA yukarıdaki ana DNAdan yeni DNA molekülleri hangi sonulca üretilir A B C D

ETKİN İLAÇ KULLANIMINDA GENETİK FAKTÖRLER. İlaç Kullanımında Bireyler Arasındaki Genetik Farklılığın Mekanizması

Bakteriler ve Archaea

Biyoteknoloji ve Genetik I Hafta 12. Prokaryotlarda Gen İfadesinin Düzenlenmesi

KALITSAL MOLEKÜLÜN BİÇİMİ ve ORGANİZASYONU PROF. DR. SERKAN YILMAZ

*Biyoteknoloji: Canlılar ve Canlıların ürünleri üzerinde, bilimsel teknikler uygulayarak yapılan çalışmalara; biyoteknoloji denir.

Bakteri Hücrelerinde Bölünme

Kathleen Danna ve Daniel Nathans tarafından 1971 de yayınlanan bir makale, rekombinant DNA çağının başlangıcını işaret etmiştir. Makale, bir bakteri

A. DNA NIN KEŞFİ VE ÖNEMİ

GOÜ TIP FAKÜLTESİ DÖNEM I III. KURUL

DNA dan Kromozomlara

DNA Replikasyonu. Doç. Dr. Hilal Özdağ. A.Ü Biyoteknoloji Enstitüsü Merkez Laboratuvarı Tel: /202 Eposta:

KROMOZOMLAR ve KALITIM

ADIM ADIM YGS LYS Adım EVRİM

GIDA KAYNAKLI HASTALIKLAR. Gıda orijinli hastalıklar gıda zehirlenmesi gıda enfeksiyonu olarak 2 ana gruba ayrılır.

Biyofilm nedir? Biyofilmler, mikroorganizmaların canlı/cansız yüzeye yapışmaları sonucu oluşan uzaklaştırılması güç tabakalardır.

BAKTERİLER ALEMİ SELİN HOCA

Genetik Kavramlar Sekizinci baskıdan çeviri Klug, Cummings, Spencer

Transkripsiyon ve Transkripsiyonun Düzenlenmesi

Mutasyon ve Genetik Sürüklenme

ÇANAKKALE ONSEKİZ MART ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ Eğitim Yılı

DİRENÇLİ BAKTERİ ENFEKSİYONLARINA KARŞI KULLANILAN ANTİBİYOTİKLER

ADIM ADIM YGS- LYS 92. ADIM KALITIM 18 GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ ÇALIŞMA ALANLARI

Transkript:

BAKTERİLERDE MUTASYON VE GEN AKTARIM MEKANİZMALARI DIS213 Mikrobiyoloji Ders 10 Doç.Dr. Evrim GÜNEŞ ALTUNTAŞ

MUTASYON ve REKOMBİNASYON Mutasyon: Genomun mükleotit baz diziliminde meydana gelen kalıtsal değişiklik, Rekombinasyon: İki farklı genomda bulunan genlerin tek bir molekülde bir araya gelmesidir. MUTASYON + REKOMBİNASYON = EVRİMİN İTİCİ GÜÇLERİ

YATAY GEN TRANSFERİ Yatay gen transferi: genler verici hücreden alıcı hücreye aktarılır (horizontal gen akışı) Vertikal gen akışında ise jenerasyonlar arasında gen akışı sözkonusudur. Mutasyon sırasında bir veya birkaç baz çifti üzerinden olay gerçekleşebileceği gibi bütün bir gen üzerinden de gidebilir.

Mutant organizma Ebeveyninden farklı bir genotipe sahip organizmalardır. Mutant organizmanın fenotipi de ebeveyninden farklı olabilir. ÖR: E.coli de Histidin aminoasit sentezi: hisc: gen HisC: protein His + : histidin üretimi pozitif His - : histidin üretimi negatif

Mutant İzolasyonu TARAMA: pigment oluşturmayan suşun besiyerinde taranması SEÇME: Antibiyotikli besiyerinde antibiyotiğe dirençli suş seçimi

Kendiliğinden ve Teşvik ile gerçekleşen mutasyonlar Kendiliğinden Doğal radyasyon(kozmik ışınlar) ile Oksijen radikalleri ile DNA replikasyonunda hatalı eşleşme ile Teşvik ile Kimyasal mutajenler ile (nükleotit baz analogları, alkilleyici ajanlar) İyonize olan ve olmayan ışınlar

Tablo: mutant tipleri Fenotip Değişikliğin niteliği Mutantın belirlenmesi Oksotrof Biyosentetik yolda enzim kaybı Gereksinim duyulan besini içermeyen ortamda çoğalamama Soğuğa duyarlı İlaca dirençli Temel bir proteinin düşük sıcaklıkta inaktive olacak şekilde değişikliğe uğraması İlaca karşı geçirgenlikte, ilacın detoksifikasyonunda değişiklik Normalde üreyebileceği düşük sıcaklıkta çoğalamama Üremeyi engelleyici konsantrasyonda gelişebilme Hareketsiz Flagella kaybı Düz geniş koloniler yerine, kompakt koloniler görülmesi Virüse dirençli Virüs reseptörü kaybı Çok miktarda virüs içeren ortamda üreyebilme

Nokta mutasyonları Bir baz çiftinde oluşan mutasyon; fenotipik değişiklik ile hangi bölgede olduğu tespit edilebilir. 5 TAC 3 3 ATG 5 AAC TAG TAT TAC TTG ATC ATA ATG DNA Normal DNA replikasyonu transkripsiyon AAC UAG UAU UAC Asparajin Dur Tirozin Tirozin kodonu kodonu kodonu kodonu translasyon Hatalı protein (yanlış anlamlı mutasyon) Eksik protein (anlamsız mutasyon) Normal protein (sessiz mutasyon) Normal protein (yabani tip)

Delesyon ve insersiyon Şekiller! Çerçeve kayması Her iki durumda da çerçeve kayması gözlenir!!! Nokta mutasyonları yeni bir mutasyonla düzelebilir ancak delesyonlar düzelemez!!!

Translokasyon ve inversiyon

Geri mutasyonlar (Reversiyonlar) Gerçek revertant: mutasyonun olduğu bölgede geri dönüşümü sağlayan ikinci bir mutasyon olması. İkinci bölge revertantlarda, ikinci mutasyon ilk mutasyondan farklı bölgede gerçekleşir ve kaybedilen özellik yeniden kazanılır. Delesyon ile gerçekleşen mutasyonların geriye dönüşü zordur ve genetik çalışmalarda bunlar daha stabil mutantlar vereceğinden tercih edilir.

Mutasyon Oranları Mutasyonların bazıları oldukça sık, bazıları nadiren gözlenir. Bir DNA replikasyon döngüsünde replikasyon hatası görülme sıklığı baz çifti başına 10-7 -10-11 dir. 1 gen=1000 baz çifti 1 gende mutasyon görülme oranı = 10-4 -10-8 10 8 bakteri içeren kültürde mutasyon görülen suş sayısı= birkaç adet Bir kodonda tek baz değişikliği ile 27 kodondan her hangi birine dönüşüm gerçekleşir. 27 kodon 2 sessiz 1 anlamsız 24 yanlış anlamlı

RNA mutasyonları Bazı virüslerde RNA bulunur. RNA DNA ya oranla mutasyona 1000 kat daha açıktır (RNA da tamir mekanizması yok!!!)

Kimyasal Mutajenler Nükleotit baz analogları (Bromourasil, 2- aminopürin Alkilleyici ajanlar (nitroguanidin) İnterkalasyon yapanlar (Etidyum bromid)

Işınlar İyonize ışınlar (X, gama) İyonize olmayan ışınlar (UV) İyonize ışınlar zararlı ve kolay sağlanamadığından UV daha çok tercih edilir. 260 nm de UV DNA da primidin çifti (T veya C) oluşturur, DNA replikasyonunda hatalar gözlenir.

DNA Tamiri Kaynaklı Mutasyonlar DNA hasarı LexA proteini ile SOS un baskılanması, RecA ile LexA nın baskılanması Tamir mekanizması (SOS sistemi) Mutagenez! Hasarın giderilmesi sırasında kalıp bilgisi yok!

Mutasyon oranındaki değişiklikler Mutasyon olmalı mı, olmamalı mı??? Mutasyonlar tamamen ortadan kaldırılamaz! Mutasyon yoksa EVRİM de yok! Avantaj ve dezavantaj ları? Aşırı doğru fenotipli organizmalar X Mutasyona yatkın mikroorganizmalar

Mutagenez ve Karsinogenez AMES testi

Prokaryotlarda Genetik Madde Değişimi Transformasyon Bir hücreden ortama salınan DNA nın başka hücre tarafından alınması Transdüksiyon Verici hücreye ait DNA nın virüs aracığı ile aktarılması Konjugasyon Hücrelerarası temas ile verici hücreden alıcı hücreye DNA ve konjugatif plazmit aktarılması

TRANSFORMASYON Transformasyon şekil!

TRANSFORMASYON Gr (-) ler, Gr (+) ler, Arkeler transforme olabilen organizmalardır. Liziz sonucu DNA kırılmış halde ortama salınır. ÖR: Bacillus subtilis DNA sı 1700μm uzunluğunda (4.2 Mbç), kırılma sırasında en az 10 parçaya (10 kbç lik) parçaya bölünür. 1 gen=1000 nükleotit 10 kbç DNA parçası=10 gen Transformasyon için uygun büyüklük!!!

Kompetans (Yeterlilik) KOMPETANT: Transforme olabilen ve DNA alabilen hücreler Yüksek verimli doğal transformasyon yapan bakteriler: Acinetobacter, Azotobacter, Bacillus, Streptococcus, Haemophilus, Neisseria, Thermus Doğal koşullar altında çoğu mikroorganizma ya zayıf kompetanttır ya da kompetant değildir. Escherichia coli!!! Yüksek Ca iyonu içeren ortamda bekletildikten sonra birkaç dakika soğutulursa transforme olabilir forma dönüşür. Bu durumda çift zincirli DNA moleküllerini içine alabilir ve plazmit DNA ile transformasyonda oldukça başarılıdır. E. coli genetik mühendisliğinde ve biyoteknolojide en çok çalışılan mikroorganizmadır!!!

Transformasyonda DNA alınması ve entegrasyonu Kompetant bakteri DNA molekülüne geri dönüşümlü olarak bağlanır, kısa süre sonra bu bağlanma geri dönüşümsüz hale gelir. Bağlanma sırasında DNA bağlanma proteinleri etkilidir. Bağlanan DNA ya çift zincir halinde ya da tek zincir halinde hücre içine alınır. Hücre içinde «kompetans spesifik» proteinler DNA yı kromozoma kadar nükleaz saldırısından korur. Kromozoma ulaşınca RecA proteini ile DNA kromozoma rekombinasyon ile entegre olur.

Transfeksiyon Bakterilerin transformasyonunda genellikle bir bakteriyofaj DNA sı kullanılır. Bakteri DNA sı parçalara ayrıldığından yönlendirmek/kontrol oldukça zordur. Ancak virüs DNA ları bir bütün halinde hücre içine dahil olabilir.

TRANSDÜKSİYON

TRANSDÜKSİYON Konak genleri Genelleşmiş transdüksiyon Konak DNA sının bir kısmı virüs DNA sına katılır. Özelleşmiş transdüksiyon Konak DNA sının bir kısmı virüs DNA sının bir kısmı çıkarılarak virüs DNA sına katılır. Her iki durumda da oluşan VİRONLAR virüsler gibi enfektif değildirler; genomlarının bir kısmında bakteriyel DNA bulunur. Tüm bakteriler transdüksiyon için uygun olmadığı gibi tüm virüsler de transdüksiyon yapamaz. Yine de bu olay doğada gen aktarımında yaygın olarak kullanılır!!! Escherichia, Pseudomonas, Rhodococcus, Rhodobacter, Salmonella,Staphylococcus vb. transdüksiyon yapan bakterilerdir.

Genelleşmiş ve özelleşmiş transdüksiyon

Plazmit aktarım mekanizması Plazmit Benziyor mu? Virüs Plazmitlerde yaşamsal faaliyetler için önemli olmayan ama hücreye oldukça önemli fonksiyon kazandıran bilgiler bulunur. E.coli de tanımlanmış 300 kadar plazmit sözkonusudur.

Plazmitlerin genel özellikleri Çoğu çift zincirli halkasal formdadır. Büyüklükleri 1 kb ile 1 mb arasında değişir (kromozomun %5 i kadar büyüklüktedir.) Her plazmitin hücre içindeki kopya sayısı farklıdır (1-100) Kromozomal DNA ile benzer şekilde replike olurlar. Episome olarak adlandırılan bazı plazmitler, virüslere benzer şekilde kromozomal DNA ile birleşebilirler! Plazmitler bazı durumlarda hücreden elemine edilebilirler.

Hücreler arası Plazmit aktarımı Konjugasyon esastır!!!

Plazmitlerin prokaryotlara kazandırdığı özellikler Fenotip sınıfı Antibiyotik üretimi konjugasyon Herbisit yıkımı Bütanol ve aseton oluşumu Pigment üretimi Antibiyotik direnci Kadmiyum, Kobalt, Civa vb. direnci Bakteriyosin direnci ve üretimi Enterotoksin üretimi organizmalar Streptomyces Esherichia, Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus Alcaligenes Clostridium Erwinia, Staphylococcus Campylobacter, Staphylococcus, Listeria, Neisseria vb. Acidocella, Alcaligenes, Listeria vb. Bacillus, Lactococcus, Propionibacterium Staphylococcus, Escherichia

Plazmit çeşitleri Direnç plazmitleri Tıp alanında önemli sorun Konjugatif olanları hızla türler arasında yayılmaktadır Bir gen veya birkaç antibiyotik direnç geni taşıyabilirler. Toksin ve virülans özellikleri kodlayan plazmitler Patojenin hücreleri istila etmesi ve toksin üretiminden bazı durumlarda plazmitler sorumludur. E.coli de hemolisin (kırmızı kan hücrelerinin parçalanması ve enterotoksin (bağırsak içine aşırı tuz ve su salınmasını sağlayan toksin) plazmitlerde kodludur. Bakteriyosinler Bakterilerin yakın türleri üzerine etki gösteren protein yapısında bileşikler Kolisin (E.coli), Subtilin (B.subtilis), Nisin (Laktik asit bakterileri)

KONJUGASYON

Konjugasyon Hücrelerarası temas esastır. Plazmit temelli bir mekanizmadır. Bazen diğer genetik materyal de konjugasyon sırasında aktarılabilir. Konjugatif plazmit içeren hücre verici hücre konumundadır. Plazmitin tra bölgesi hem konjugasyon olayından hem de bu olayda görev alan eşey piluslarının üretiminden sorumludur.