2. HÜCRE BİLİMİ
Hücre, yaşam için gerekli tüm biyolojik
olayların yapıldığı canlının en küçük birimidir.
Buna en iyi örnek, tek bir hücre olarak
yaşamını sürdüren tek hücreli
organizmalardır.
En ilkel yapılı hücre, prokaryotik hücredir
örneğin, bakteri ve mavi-yeşil alglerde olduğu
gibi. Prokaryot hücrelerde nukleus zarı
bulunmaz, o nedenle kalıtsal materyal DNA,
hücre sitoplazmasında serbest olarak
bulunur. Gelişmiş hücrelerde görülen bazı
organeller bunlarda yoktur.
3. İleri yapı gösteren hücreler ise
ökaryotik hücreler olup bunlarda DNA
materyali nukleus zarı ile çevrelenmiştir.
Çok değişik organelleri mevcuttur.
Prokaryotlar dışında kalan tüm canlılara
ait hücreler ökaryot hücre tipindedir.
4. Hücrenin varlığı ilk kez 1665 yılında Robert
Hooke tarafından anlaşılmıştır. R. Hooke,
kendi yaptığı mikroskopta şişe mantarı
hücrelerini çevre ve boşluk halinde görmüş, bu
boşluklara hücre (cellula) adını vermiştir.
Daha sonra canlı bitki dokularından da kesitler
alıp incelemiş, çeperin iç kısmının sıvı ile dolu
olduğunu görmüş, ancak bu sıvının canlı
olduğunu ve önemini anlayamamıştır. Robert
Hooke’un ortaya attığı hücre teorisi basit de
olsa çok önemlidir. Bundan sonra gelen bilim
adamlarının katkısıyla bu konuda daha
ayrıntılı bilgiler ortaya çıkmıştır.
5. 1831’de Robert Brown (İngiliz botanikçi)
nukleus’u keşfetmiş, 1839’da Purkinje (Alman
fizyolog) çeperin iç kısmını dolduran maddeye
protoplazma adını vermiştir. 1838’de Schleiden
(botanikçi) ve 1839’da Schwann (zoolog)
zamanlarına kadar olan bilgileri değerlendirerek
hücre teorisini kurmuşlardır. 1852’de Remak,
1880’de Fleming hücre bölünmesini (amitoz ve
mitoz) incelemişlerdir. Çalışmalar ilerledikçe,
protoplazmanın homojen olmadığı anlaşılarak
1862’de Kölliker (Alman biyolog) sitoplazma ve
nukleus terimleriyle protoplazmayı daha da
ayırmış ve nukleusun etrafını çeviren
protoplazma kısmına sitoplazma adını vermiştir.
6. Mikroskobun daha da geliştirilmesiyle bazı
hücre organelleri keşfedilmiş, 1887’de Boveri,
sentrozomu; 1897’de Benda, mitondriyi;
1898’de Golgi, Golgi kompleksini; 1899’da
Garnier, Endoplazmik Retikulumu (E.R.);
1905’de Farmer ve Moore, mayoz
bölünmeyi açıkladılar. Bu arada 1944’de
Avery ve Mc Carty, bunları takiben Griffts,
Streptococcus pneumonia ile çalışarak
genetik etkileşimin DNA tarafından yapıldığını
açıkladılar. 1953’de Watson ve Crick
DNA’nın çift sarmal yapısını açıklayarak
Moleküler Biyolojinin temelini kurdular.
8. DNA çift sarmalı
Şeker
Fosfat Baz çifti
omurga Bazlar
Adenin (A) Sitozin (C)
Timin (T) Guanin (G)
9. 17. yüzyılda Leeuwenhoek tarafından yapılan
ilk basit mikroskoptan, değişik ve gittikçe gelişen
ışık mikroskopları yapılmış ve nihayet
1942’lerden itibaren elektron mikroskobu
keşfedilmiş ve geliştirilmiştir.
1950-1956 yıllarında itibaren elektron
mikroskobunun yardımıyla hücre organellerinin
ultrastrüktürleri üzerindeki yoğun araştırmalar
sonucu hücre bilimi çok daha ileri bir seviyeye
ulaşmıştır ve bu konuda çalışmalar devam
etmektedir. Görüldüğü gibi hücre hakkındaki
yeni bilgilerin elde edilmesi mikroskobun
gelişimine paralel bir yol izlemiştir.
10. Bütün yaşayan canlılarda genetik direktifler
DNA moleküllerinde depolanmıştır. Aynı
kimyasal kodla yazılmış olan bu direktifler
kimyasal yapı taşlarından oluşur ve
organizmanın mevcut bilgilerini sonraki
nesillere aktarmada ve üremede işlev
görürler. Böylece her hücre uzun DNA
polimer zincirlerindeki 4 set monomerden
(nukleotidlerden) yapılmıştır.
11. Her hücrede DNA tarafından verilen
direktifler transkribe edilerek RNA’ya
dönüştürürler. Daha sonra RNA
moleküllerince taşınan mesajlar bir
diğer kimyasal form olan proteinlere
translate edilir.
12. Biyolojik organisazyonun seviyeleri :
– Atomlar
– Moleküller
– Subcellular organeller
– Hücreler
– Dokular*
– Organlar*
– Organ sistemleri*
– Organizma: Tek bir hücre yada kompleks
multiselüler organizma.
* Organisazyon seviyesi tüm organizmalarda
bulunmaz.
13. Hücre: yaşamın temel ünitesi
Yaşamın tüm etkinliklerini
gerçekleştirebilen en temel yapı
seviyesi
– Tüm organizmalar hücrelerden
oluşmuştur.
Virüsler: canlı organizma olarak
nitelendirilmezler.
– Tek hücreli yada çok hücreli
14. Hücrenin büyüklüğü
İnsan ovum 200 mikron
Balık yumurtası 5 mm
Tavuk yumurtası 30 mm
Beyin hücrelerinin en küçüğü 4-5 mikron
15. Hücre sayısı, rengi, kıvamı
İnsanda Kan hücreleri hariç 1013-1014
MSS, retina, lens kristali hücre sayısı sabittir ve
sonradan çoğalmaz
Hücreler çoğunlukla renksizdir, pigmentli hücreler
hariç
Hücrelerin kıvamları hücre çeşidine göre değişir
Beyin hücreleri- derinin stratum corneum
hücreleri
16. PROKARYOTİK ve ÖKARYOTİK
HÜCRELER
KARAKTERİSTİK PROKARYOTİK ÖKARYOTİK
Nukleus Yok Var
Tipik bir hücrenin
1 µm 10 – 100 µm
çapı
Hücre iskeleti Yok Var
Sitoplazmik
Yok Var
organeller
DNA içeriği
1x106 – 5x106 1,5x107 – 5x109
(baz çiftleri)
Tek sirküler DNA Çoklu lineer DNA
Kromozomlar
molekülü molekülleri
30. “Klinisyenler İçin Moleküler
Genetik Kursu”
Temel Moleküler Genetik
Kavramlar
İnsan Genetiği
– Tıbbi Genetik
Sitogenetik
Moleküler Genetik
Popülasyon
Genetiği
Klinik Genetik
41. Southern Blot
1- Total DNA
2- RE ile kesim
3- Farklı büyüklükte DNA
fragmanları
4- Jel elektroforezinde
büyüklüğüne göre ayrım
5- Membrana transfer,
denaturasyon
6- İşaretli DNA probu ile
inkübasyon, tanımlama
43. Sanger
Bu yöntemde öncelikle dizisi
belirlenecek DNA parçası
plazmid DNA’ya klonlanır.
DNA sentezi bir primer ile
başlatılır.
Sentez şeker alt biriminde C3
pozisyonunda her zaman
bulunan OH grubu yerine H
atomu içeren bir nukleotidin
(dideoksi nukleotid)
eklenmesi ile durdurulur.
Böylece hepsi dideoksi
nukleotid ile sonlanan yeni
oluşmuş bir seri DNA
fragmanı ortaya çıkar.
Dört ayrı baz için yapılan
işlemlerde bazlardan biri
radyoaktif olarak
işaretlenmiştir.
Oluşan fragmanlar PAGE ile
büyüklüklerine göre ayrılır ve
otoradyografi ile
görüntülenirler.
44. Maxam-Gilbert
Bu yöntem, DNA’nın baza
spesifik kesimine
dayanmaktadır.
Dizi analizi yapılacak olan
DNA parçası, reaksiyon
karışımlarında dört bazın
her biri için kimyasal
işlemlerle parçalara
bölünerek analiz edilir.
Bu işlemde dizi analizi
yapılacak olan DNA parçası
radyoaktif olarak işaretlenir.
Sonra denaturasyon yoluyla
başlama materyali olan tek
iplikli DNA materyali
oluşturulur.
DNA’nın kesimi baza
spesifik kimyasal değişim
ile sağlanır. DNA’nın dizisi
jel elektroforezini takiben
okunur.
49. 1983
İlk genetik
hastalık
haritalandı
•Huntington Hastalığı
•(krz. 4p16.3)
50. 1983
Amplifikasyon yoluyla bir DNA
segmentinin birçok kopyası
oluşturulabilir.
Önce amplifiye edilecek DNA
segmenti denature edilir.
Oluşan tek iplik yeni
sentezlenecek DNA için kalıp
işlevi görür. Sentezde primer
olarak sentetik oligonukleotidler
kullanılır.
Her duplikasyon döngüsü kesin
zamanlamalı ve farklı sıcaklıklar
gerektiren üç ardışık
reaksiyondan oluşur.
İlk olarak, amplifiye edilecek
DNA parçası tek ipliklere ayrılır.
Sonra soğutularak
oligonukleotidler ile hibridize
edilir (primer bağlanması).
Daha sonra yeni DNA’nın
oluşabilmesi için DNA Polimeraz
ve 4-deoksiribonukleotid
trifosfat ile inkübe edilir. Her
devirde DNA iki katına çıkar.
52. RFLP
Bir DNA segmentinin
yaklaşık her 100 baz
çiftindeki nukleotid dizisi
bireylerde değişiklik gösterir
(DNA polimorfizmi).
polimorfizmi
Sonuç olarak; her
kromozom üzerinde bulunan
bir restriksiyon enzimi
tanıma dizisi diğerinde
bulunmayabilir.
Bu durumda, restriksiyon
fragman büyüklükleri bu
bölge için farklıdır
(Restriksiyon Fragment
Uzunluk Polimorfizmi
RFLP).
Analiz sonucunda aranan
fragmanın görülmesi
mutasyonun varlığını
gösterecektir.
53. 1987
YAC:(maya yapay kromozomu):
Çoğalan maya hücrelerinde
replikasyonu sağlamak amacıyla
yabancı bir DNA katılmış maya
kromozomudur.
YAC’lar 1000kb’a kadar büyük
DNA fargmanlarını inkorpore
edebilirler.
YAC’lar kompleks genomların
analizinde klonlama ve
haritalama amacıyla kullanılırlar.
55. 1989
STS (Sekans etiketli bölge):
Dizisi bilinen, kısa (~500bp)
bir DNA bölgesidir. PCR ile
çoğaltılabilir ve harita için
başlangıç nesnesi olarak
kullanılabilir.
Çakışan fragmanlar üzerindeki
konumları ve dizileri tanınır.
Böylece, ilişkilendirilmiş DNA
dizilerinden bir segment
oluşturulur.
61. 1995
Fiziksel harita, bir gen
lokusunun konumunu ve
aynı kromozom üzerindeki
diğer genlerle olan
uzaklığını, kromozom
üzerindeki belirli konumlara
göre baz çifti olarak gerçek
değerlerle verir.
Genetik harita, gen
lokusunun göreli konumunu,
rekombinasyon birimi yada
santimorgan (cM) olarak
ifade edilen rekombinasyon
frekansına göre belirtir. Bir
cM, %1 rekombinasyon
frekansına denktir.
62. 1995
Fiziksel harita, bir gen
lokusunun konumunu ve
aynı kromozom üzerindeki
diğer genlerle olan
uzaklığını, kromozom
üzerindeki belirli konumlara
göre baz çifti olarak gerçek
değerlerle verir.
Genetik harita, gen
lokusunun göreli konumunu,
rekombinasyon birimi yada
santimorgan (cM) olarak
ifade edilen rekombinasyon
frekansına göre belirtir. Bir
cM, %1 rekombinasyon
frekansına denktir.
75. Ocak 2003:
14. kromozom
dizilendi. Bu
kromozomdaki 14 gen
immun yanıtla ilişkili
olarak;
60 gen ise Alzheimer,
Lösemi ve ovaryum
kanseriyle ilişkili olarak
bulundu.
78. İlk veriler
İnsan genomu 3,164,700,000 nukleotidden
oluşmaktadır.
Bir gen ortalama 3,000 nukleotidden oluşur.
Ancak bu sayı çok değişkendir. En büyük gen
olarak bilinen distrofin geni, 2,4 milyon baz
içerir.
Toplam gen sayısı 29,000-36,000 arasındadır.
Nükleotid dizilerinin %99’u bütün insanlarda
aynıdır.
79. İlk veriler
Bu güne kadar insanda 1,5 milyon kadar tek
nukleotid değişikliği bölgesi saptanmıştır.
Tanımlanmış genlerin %50’den fazlasının
işlevleri henüz bilinmemektedir.
Genomun yaklaşık %2’si proteinleri
kodlamaktadır.
Proteinleri kodlamayan dizi tekrarları,
genomun büyük bölümünü oluşturur.
80. İlk veriler
En fazla geni 1. Kromozom (2,968) ve en
az geni Y kromozomu (231) içermektedir.
Aynı gen alternatif mRNA kesilmeleri ve
kimyasal değişikliklere bağlı olarak değişik
proteinleri kodlayabilir.
İnsan, bitki, sinek ve kurtçuklarla ortak
protein ailelerine sahiptir; ancak, gen
aileleri (özellikle gelişme ve bağışıklıktan
sorumlu olanları) insanda daha geniştir.
81. İnsan Genomu Projesi’nin Beklenen
Getirileri
Moleküler Tıp
-Tanı yöntemlerinin geliştirilmesi
- Hastalıklara genetik yatkınlığın belirlenmesi
- Genetik yapıya özgü ilaçlar geliştirilmesi
- Gen tedavisi yöntemlerinin geliştirilmesi
Bakteri Genetiği
- Hastalık yapıcı bakterilerin (patojenlerin)
kolay ve hızlı saptanması
82. İnsan Genomu Projesi’nin Beklenen
Getirileri
Çevre ve Enerji
- Yeni enerji kaynaklarının geliştirilmesi
- Çevre kirleticilerin saptanması ve kontrolü
- Biyolojik ve kimyasal ajanlara karşı korunma
yöntemlerinin geliştirilmesi
- Zehirli atıkların güvenli şekilde etkisiz hale
getirilmesi
Risk Değerlendirmesi
- Radyasyon ve toksik ajanların kanserojen ve
diğer zararlı etkilerinin, mekanizmalarıyla
birlikte aydınlatılması
83. İnsan Genomu Projesi’nin Beklenen
Getirileri
Biyoarkeoloji, Antropoloji, Evrim ve
Tarih
- Evrimin moleküler düzeyde gösterilmesi
- Değişik toplumların göç yollarının ve
akrabalıklarının araştırılması
- Y kromozom mutasyonlarının incelenmesiyle
erkek dağılımının ve göçlerin araştırılması
84. İnsan Genomu Projesi’nin Beklenen
Getirileri
DNA Tanımlama
- Adli tıpta suçluların belirlenmesi
- Kan bağlarının saptanması
- Çevre kirletici bakteri ve benzeri
organizmaların saptanması
- Organ nakillerinde doku uyumunun kesin
şekilde saptanması
- Soy ağaçlarının geliştirilmesi
85. İnsan Genomu Projesi’nin Beklenen
Getirileri
Tarım, Hayvancılık ve Biyoişlem
- Kuraklığa, zararlılara, hastalıklara dirençli
bitkilerin geliştirilmesi
- Daha sağlıklı ve kaliteli çiftlik hayvanlarının
geliştirilmesi
- Besin değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesi
- Biyopestisitlerin üretilmesi
- Yenebilir aşılar üretilmesi (meyve ve sebze
içinde)
- Çevre temizlemede kullanılacak ağır metal
toplayıcı bitkiler geliştirilmesi
86. Kuşkular
Genetik alanındaki gelişmeler ve insan
Genomu Projesi, yanıtlanması gereken
soruları da beraberinde getirmekte. Sosyal,
yasal ve etik açıdan toplumun kaygılarını dile
getiren sorular kısaca şöyle sıralanabilir:
87. Kuşkular
Genetik Bilginin Özelliği ve Gizliliği
- Genetik bilgiye kim sahip olacak ve kontrol edecek?
- Genetik bilgilerin gizliliği tıbbi gizlilikten farklı mı?
Genetik bilginin kullanılması
- Bireye ait genetik bilgilere kim ulaşabilecek ve bu
bilgileri nasıl kullanacak?
Üremeyle ilgili Konular
- Sağlık personeli, aileleri risk ve sınırlamalar
konusunda bilgilendiriyor mu?
- Yeni yardımcı üreme tekniklerinin getirdiği yeni
sosyal sorunlar neler?
88. Kuşkular
Klinik Konular
- Sağlık profesyonelleri, yeni genetik açılımlar
konusunda nasıl bir eğitime tabi olacak?
- Toplum nasıl bilgilendirilecek?
- Genetik testlerin kesinliği, güvenilirliği ve yararı
nasıl değerlendirilecek? (Bu konularda ilk
ulaşabilecek?
- Toplumlar ve bireyler arasında yeni bir eşitsizlik
kaynağı mı olacak?
89. Kuşkular
Karmaşık hastalıkların (kalp, diyabet,
Alzheimer vb) ilgili genetik testleriyle ilgili
belirsizlikler
- Tedavisi henüz olmayan hastalıkların erken tanı sı
yapıldığında ne olacak?
- Çocuklar ileri yaşlarda ortaya çıkabilecek
hastalıklar için kontrol edilebilecekler mi?
- Genler davranışları düzenliyorsa, kontrol olanağı
var mı?
90. Kuşkular
Kavramsal ve Felsefi Yaklaşımlar
- Tıbbi tedavi ve süperleştirme arasındaki çizgi nasıl
belirlenebilir?
Sağlık ve Çevre Açılımları
- Genetik değişikliğe uğratılmış gıdalar ve diğer ürünler
insanlar için tümüyle güvenli mi?
- Bu teknolojiler gelişmekte olan ülkelerin ekonomilerini
ve dışa bağımlılığını nasıl etkilenecek?
Patent Hakları ve Ticarileştirme
- DNA dizilerinin patentlenmesi sağlık hizmetlerini, ürün
geliştirmeyi ve bilgileri ulaşmayı engelleyecek mi?
