İÇİNDEKİLER 1. BÖLÜM: GENETİK BİLİMİNE GİRİŞ 1.1. Genetiğin Tanımı... 1 1.2. Genetik Biliminin Tarihçesi... 2 1.2.1. Mendel Öncesi Dönem... 3 1.2.1.1. Linne ve Türlerin Değişmezliği Doktrini... 3 1.2.1.2. Darwin ve Varyasyonların Kökeni... 4 1.2.1.3. Mendel Öncesi Dönemde Yapılan Deneysel Çalışmalar... 5 1.2.2. Mendel Dönemi... 5 1.2.3. Mendel Sonrası Dönem... 6 1.3. Genetik Denemelerinde Kullanılan Organizmaların Özellikleri... 7 1.4. Genetikte Çalışma Yöntemleri... 9 1.5. Genetiğin Uygulama Alanları... 9 Birinci Bölümle İlgili Sorular... 11 2. BÖLÜM: MENDEL VE KALITIMIN İLKELERİ 2.1. Monohibrid Çaprazlama... 14 2.1.1. Monohibrid Çaprazlama Sonuçlarının Yorumlanması (Temel Kalıtım Modeli)... 16 2.1.2. Genetik Ayrışım ilkesi ve Genotipik Oranların Hesaplanması. 17 2.1.3. Geri Çaprazlama ve Heterozigotların Araştırılması... 18 2.1.4. Pedigri (Soyağacı) Analizi... 20 2.2. Dihibrid Çaprazlama... 24 2.2.1.Bağımsız Açılım İlkesi ve F 2 nin Genotipik Oranlarının Hesaplanması... 26 2.2.2 Bağımsız Açılım İlkesinin Doğrulanması... 29 İkinci Bölümle İlgili Sorular ve Problemler... 31 3. BÖLÜM: KALITIMIN SİTOLOJİK VE MOLEKÜLER TEMELLERİ 3.1. Kalıtımın Sitolojik Temeli... 37 3.1.1. İnterfaz Nükleusunun Yapısı... 38 3.1.1.1. Hücre Döngüsü... 39 3.1.1.2. Hücre Bölünmesi... 41 3.1.1.2.1. Mitoz Bölünme... 41 3.1.1.2.2. Mayoz Bölünme... 44 3.1.1.2.3. Hücre Bölünmesinin Önemi... 48 3.1.1.2.3.1. Mitozun Önemi... 48 x
3.1.1.2.3.2. Mayozun Önemi... 49 3.1.2. Kromozomlar ve Mendel İlkeleri... 49 3.1.2.1. Mendel Kurallarının Mayotik Temeli... 50 3.2. Kalıtımın Moleküler Temeli... 52 3.2.1. Genetik Materyal... 53 3.2.2. DNA Molekülünün Yapısı... 53 3.2.3. DNA nın Kendini Eşlemesi (Replikasyon)... 55 3.2.4. DNA nın Transkripsiyonu (RNA nın Sentezi)... 57 3.2.5. RNA nın Translasyonu (Protein Sentezi)... 59 3.2.6. Kalıtım Materyalinin Değişimi (Mutasyon)... 60 3.2.7. Genler Özellikleri Nasıl Belirlemektedir?... 61 Üçüncü Bölümle İlgili Sorular ve Problemler... 62 4. BÖLÜM: GENETİKTE OLASILIK VE UYGUNLUK TESTLERİ 4.1. Olasılık (Probability)... 68 4.1.1. Olasılığın Temel Kuralları... 70 4.1.1.1. Toplama Kuralı... 70 4.1.1.2. Çarpım Kuralı... 71 4.1.2. Olasılık Dağılımları... 71 4.1.2.1. Binomial Dağılım... 72 4.1.2.1.1. Paskal Üçgeni Yöntemi... 74 4.1.2.1.2. Permütasyon Yöntemi... 75 4.1.2.2. Multinomial Dağılım... 78 4.1.2.3. Poisson Dağılımı... 79 4.2. Uygunluk Testleri ve Khi Kare Yöntemi... 81 4.2.1. Khi Karenin Uygulanması... 82 Dördüncü Bölümle İlgili Sorular ve Problemler... 86 5. BÖLÜM: MULTİPLİ ALLELLER VE DOMİNANS İLİŞKİLERİ 5.1. Hayvan ve Bitkilerde Bazı Multipli Allel Örnekleri... 92 5.1.1. Tavşanlarda Kürk Renginin Kalıtımı... 92 5.1.2. Drosophilada Göz Renginin Kalıtımı... 95 5.1.3. Bitkilerde Self Sterilite (Kendine Kısırlık)... 95 5.2. Dominansi... 97 5.2.1. Eksik Dominansi... 98 5.2.2. Kodominansi... 101 5.2.3. İnsanlarda ABO Kan Grubu Sistemi ve Kalıtımı... 101 5.2.3.1. ABO Sisteminin Tıptaki Önemi ve Antikor - Antijen Reaksiyonları... 104 xi
5.2.3.2. ABO Kan Sisteminin Adli Tıptaki Yeri... 106 5.2.4. İnsanlarda MN Sistemi... 107 5.3. İnsanlardaki Diğer Kan Antijenleri... 108 5.3.1. H Antijeni ve Bombay Fenotipi Kan... 108 5.3.2. Rh Antijenleri ve Eritroblastosis Fetalis... 109 5.4. İnsanlarda Doku Uyuşmazlığı Kompleksi... 113 5.4.1. Organ Nakilleri (Transplantasyon)... 113 5.4.2. Doku Uyumu / Reddi ve Genetik Temelleri... 114 Beşinci Bölüm ile İlgili Sorular ve Problemler... 116 6. BÖLÜM: ALLEL OLMAYAN GEN ETKİLEŞİMLERİ VE DİHİBRİT ORANALRINDAN SAPMALAR 6.1. Epistasi... 121 6.1.1. Komplementer (Tamamlayıcı) Genler (9 : 7 Oranı)... 122 6.1.2. Modifikatör (Değiştirici) Genler (13:3 Oranı)... 124 6.1.3. (9:4:3 Oranı)... 125 6.1.4. (12:3:1 Oranı)... 126 6.2. Yeni Fenotipleri Meydana Getiren Gen Etkileşimleri... 130 6.3. Pleiotropi... 132 6.4. Letal (Öldürücü) Genler... 132 Altıncı Bölümle İlgili Sorular ve Problemler... 136 7. BÖLÜM: EŞEY SAPTANMASI VE EŞEYLE İLGİLİ ÖZELLİKLERİN KALITIMI 7.1. Eşey Saptanması... 141 7.1.1. Genotipik Eşey Saptanması... 142 7.1.1.1. Kromozomal Eşey Saptanması... 142 7.1.1.1.1. XX XY Sistemi... 142 7.1.1.1.2. XX XO Sistemi... 143 7.1.1.1.3. ZZ ZW Sistemi... 143 7.1.1.1.4. X Y Sistemi... 143 7.1.2. Kromozom Sistemiyle Eşey Saptanması... 143 7.1.2.1. Poliploid Drosophilalar... 144 7.1.2.2. Değiştirici (Transformer) Genler... 146 7.1.2.3. Ginandromorflar... 146 7.1.3. İnsanda Eşey Saptanması... 146 7.1.3.1. İnsanda Eşey Kromozomları... 146 7.1.3.1.1. X Kromozomları... 147 7.1.3.1.2. Y Kromozomu... 147 xii
7.1.3.1.3. İnterfaz Nükleusunda X ve Y Kromatini... 147 7.1.3.2. İnsanda Eşey Farklılaşması... 148 7.1.3.2.1. Genetiksel Eşey... 148 7.1.3.2.2. Gonadal Eşey... 148 7.1.3.2.3. Genital Eşey... 148 7.1.3.2.4. Somatik Eşey... 149 7.1.3.2.5. Sosyopsikolojik Eşey... 149 7.1.3.3. İnsanda Kromozom Anormallikleri... 149 7.1.4. Bitkilerde Eşey Saptanması... 150 7.1.4.1. Yabani Karanfilde Eşey Saptanması... 150 7.1.4.2. Asparagusda (Kuşkonmaz) Eşey Saptanması... 153 7.1.4.3. Mısır Bitkisinde Eşey Saptanması... 153 7.1.5. Fenotipik Eşey Saptanması... 154 7.2. Eşeyle İlgili Özelliklerin Kalıtımı... 155 7.2.1. Eşeye (X e) Bağlı Kalıtım... 156 7.2.1.1. Drosophilada Eşeye Bağlı Kalıtım... 156 7.2.1.2. İnsanda Eşeye Bağlı Kalıtım... 159 7.2.1.2.1. Hemofili... 159 7.2.1.2.2. Renk Körlüğü... 160 7.2.1.3. Kuşlarda Eşeye Bağlı Kalıtım... 161 7.2.2. Holandrik Y kromozomuna Bağlı Kalıtım... 162 7.2.3. Eşeyin Etkisinde Kalan Genler... 163 7.2.4. Eşeyle Sınırlı Kalıtım... 163 Yedinci Bölüm ile İlgili Sorular ve Problemler... 166 8. BÖLÜM: KANTİTATİF KALITIM VE ÇEVRESEL FAKTÖRLERİN KALITIMA ETKİSİ 8.1. Kantitatif Özelliklerin Kalıtımında Genetiksel Faktörlerin Etkisi (Poligenik Kalıtım)... 171 8.1.1.Kantitatif Özelliklerin Kalıtımında, F2 deki Fenotipik Grup Sayısının Tahmin Edilmesi ve F 2 nin Fenotipik Açılımı... 172 8.1.2. Kantitatif Özelliklerin Kalıtım Modelinde Polimerik Gen Sayısının Hesaplanması... 174 8.1.3. Kantitatif Özelliklerin Kalıtımında Dominant (Aktif) Gen Katkısının Hesaplanması ve Mısır Bitkisinde Koçan Uzunluğunun Hesaplanması... 175 8.1.3.1. İnsanlarda Kantitatif Kalıtım Örnekleri... 178 8.1.3.1.1. İnsanlarda Cilt (Deri) Renginin Kalıtımı... 179 8.1.3.1.2. İnsanlarda Göz Renginin Kalıtımı... 180 xiii
8.2. Kantitatif Özelliklerin İstatistiksel Analizi... 181 8.2.1. Ortalama, Variyans ve Standart Sapma... 181 8.2.2. Genetiksel ve Çevresel Variyans... 181 8.2.3. Geniş Anlamlı Kalıtsallık... 182 Sekizinci Bölümle İlgili Sorular ve Problemler... 184 9. BÖLÜM: MUTASYONLAR 9.1. Gen Mutasyonları... 188 9.1.1. Gen Mutasyonlarının Sınıflandırılması... 189 9.1.1.1. Letal Mutasyonları... 189 9.1.1.2. Koşullu Mutasyonlar... 191 9.1.1.3. Besinsel (Biyokimyasal) Mutasyonlar... 191 9.1.1.4. Direnç Mutasyonları... 192 9.1.2. Mutasyonlar ve Metabolik Bloklar... 193 9.1.2.1. Gen-Enzim ve Gen Protein İlişkisi... 194 9.1.2.2. Kalıtsal Hastalıkların Metabolik Temeli... 195 9.1.3. Mutasyonlar ve Protein Yapısı... 196 9.1.4. Mutasyon Hızı... 198 9.1.5. Mutasyon Metodolojisi... 199 9.1.5.1. Mutant Irkların İzolasyonu... 199 9.1.5.2. Diploid Organizmalarda Resesif Mutasyonların Araştırılması... 201 9.1.5.3. Mutasyon Hızının Ölçülmesi... 203 9.1.5.3.1. Mutasyon Hızının Klonal Dağılımdan Yararlanılarak Belirlenmesi... 203 9.2. Kromozom Sayısı Mutasyonları... 204 9.2.1. Anöploidi... 204 9.2.1.1. İnsanlarda Anöploidi... 208 9.2.1.2. Hermofroditlik... 211 9.2.2 Poliploidi... 212 9.2.2.1 Otopoliploidi... 212 9.2.2.2. Allopoliploidi... 217 9.2.2.3. Poliploidi Yoluyla Yeni Türlerin Evrimi... 221 9.2.3. Kromozom Sayısının Deneysel Manipülasyonu... 223 9.2.3.1. Allopoliploidilerin Deneysel Üretimi... 223 9.2.3.2. Monoploidler ve Bitki Mühendisliği... 225 9.3. Kromozom Yapısı Mutasyonları... 227 9.3.1. Yapısal Mutasyon Tipleri... 228 9.3.1.1. Delesyon ve Defisiyens... 228 xiv
9.3.1.2. Duplikasyon... 228 9.3.1.3. İnversiyon... 229 9.3.1.4. Translokasyonlar... 229 9.3.2. Yapısal Aberrasyonlar ve Evrim... 233 9.3.3. Karyotip Analizi ve Anormal Karyotiplerin Tanımlanması... 237 9.3.3.1. İnsan Karyotipinin Analizi... 237 9.3.3.2. Anormal Karyotiplerin Tanımlanması... 241 Dokuzuncu Bölümle İlgili Sorular ve Problemler... 243 10. BÖLÜM: GEN BAĞLANTISI VE KROMOZOM HARİTALARININ YAPIMI 10.1. Mutlak ve Mutlak Olmayan Bağlantı... 251 10.2. İki Gen Arasındaki Bağlantının Saptanması... 256 10.3. Rekombinasyon frekansının Hesaplanması ve Harita Biriminin Ölçüsü... 259 10.4. Diploid Organizmalarda Kromozom Haritalarının Yapımı... 259 10.4.1. İki Nokta Geri Çaprazlaması... 260 10.4.2. Üç Nokta Geri Çaprazlaması... 264 10.4.2.1. Krosingover Olayında İnterferens ve Uyum... 269 10.4.2.2. Genetiksel ve Fiziksel Uzaklık... 271 10.4.3. İnsan Kromozom Haritalarının Yapımı... 272 10.4.3.1. Somatik Hücre Hibridizasyonu Yöntemi... 272 10.4.3.2. Pedigri (Soyağacı) Analizi ve Rekombinant DNA Teknolojisi Yöntemi... 276 10.4.3.3. İnsan Genom Projesi... 280 10.5. Haploid Organizmalarda Kromozom Haritalarının Yapımı... 283 10.5.1. Bakterilerde Rekombinasyon ve Gen Haritalarının Yapılması... 283 10.5.1.1. Konjugasyon... 283 10.5.1.2. Transformasyon... 286 10.5.2. Virüslerde Rekombinasyon ve Gen Haritalarının Yapılması... 291 10.5.3. Mantarlarda Rekombinasyon ve Kromozom Haritalarının Yapılması... 293 10.5.3.1. Bağlantının Saptanması... 296 10.5.3.2. İki Gen Arasındaki Mesafenin Hesaplanması... 297 10.6. Mitotik Rekombinasyon... 298 Onuncu Bölümle İlgili Soru ve Problemler... 299 xv
11. BÖLÜM: GELİŞİMİN GENETİK KONTROLÜ 11.1. Hayvansal Organizmalarda Gelişimin Genetik Kontrolü... 311 11.1.1. Drosophilanın Gelişim Süreci (Yaşam Döngüsü)... 311 11.1.2. Drosophila Gelişiminin Genetik Kontrolü... 314 11.1.2.1. Anasal Etkili Genler... 314 11.1.2.1.1. Anterrior Genler... 314 11.1.2.1.2. Posterior Genler... 314 11.1.2.1.3. Terminal Genler... 315 11.1.2.1.4. Dorsal Genler... 315 11.1.2.2. Segmentasyon Genleri... 315 11.1.2.2.1. Gap Genleri... 316 11.1.2.2.2.Pair-rule Genleri... 317 11.1.2.2.3.Segment-Polarite Genleri... 317 11.1.2.3. Homeotik Genler... 318 11.2. Yüksek Organizasyonlu Bitkilerde Gelişimin Genetik Kontrolü... 321 11.2.1. Arabidopsis Bitkisinde Çiçek Gelişimi... 322 11.2.2. Floral Organların Ortaklaşa Belirlenmesi... 324 On Birinci Bölümle İlgili Soru ve Problemler... 325 KAYNAKLAR... 327 xvi