Biyolojiye gercekci yaklasimin tek adresi.

Arama Sonuçları..

Toplam 40 kayıt bulundu.

Besiyeri Hazırlanmasında Kullanılan Maddeler

Besiyeri bileşimine giren maddeler gelişme açısından; a) Gelişme için gerekli olanlar, b) inhibitörler olarak 2 gruba ayrılabilir. Gelişme için gerekli olan maddeler doğrudan mikroorganizmaların beslenme şekilleri ile ilgilidir ve bu maddeler besiyeri içinde bir anlamda zorunlu olarak bulunurlar. İnhibitörler ise gelişmesi istenmeyen mikroorganizmalar için gerektiğinde selektif besiyerlerine ilave edilirler. Besiyerlerine giren kimyasal maddeler hakkında aşağıda kısaca bilgi verilmiştir.1. SuBesiyeri hazırlamada kullanılan suyun; distilasyon veya deiyonizasyon ile taze hazırlanmış olması, başta bakır olmak üzere toksik metallerden arı olması gerekir. İyon değiştirici reçineden geçirilerek elde edilen deiyonize (= demineralize) su kullanıldığında bu suyun içinde yüksek sayıda mikroorganizma bulunabileceği dikkate alınmalıdır. Destile (= Distile) su için en ideali cam sistemlerin kullanılmasıdır.Gerek deiyonize, gerek destile su eldesinde saf su sisteminin ve benzer şekilde saf suyun depolandığı kapların belirli aralıklarla temizlenmesi gerekir.Taze hazırlanmış saf suyun pH'sı 6,5-7,5 arasında olmalıdır. Depolanmış saf su atmosferik karbondioksitin absorbe edilmesi sonucu asit pH gösterir. Eğer saf suyun pH'sı 5,5'in altında ise bu su ısıtılarak CO2 uzaklaştırılır ve pH yeniden kontrol edilir. Eğer pH hala düşük ise NaOH ile saf su nötral pH 'ya getirilir ve saf su sistemi kontrol edilir. Besiyeri hazırlamada kullanılan su, asit özellik gösteriyor ise ve besiyeri bileşimde bikarbonat tamponlar varsa bunları etkileyerek hazırlanmış besiyerinde bir takım olumsuzluklara yol açabilir.2. Peptonlar"Pepton" deyimi ilk kez 1880 yılında Nageli tarafından kullanılmıştır. Nageli, kemoorganotrof mikroorganizmaların kısmen parçalanmış (hazmedilmiş = sindirilmiş = digested) protein içeren besiyerinde iyi geliştiklerini ilk açıklayan bakteriyologdur. Bugün pepton deyimi, proteinlerin hidrolizi ile elde edilen ürünlere verilen genel isimdir. Yaşayan tüm hücreler gibi mikroorganizmalar da azot, karbon, tuzlar ve diğer besin maddelerine gereksinirler. İstisnalar dışında mikroorganizmalar genel olarak proteini azot kaynağı olarak kullanamazlar ve azotlu bileşikleri daha kolay kullanabilecekleri protein hidrolizatlarına gerek duyarlar.Peptonlar sadece azot değil, aynı zamanda karbon kaynağı olarak da mikroorganizmalar tarafından kullanılırlar. Bunun yanında peptonların bileşiminde bulunan bazı aminoasitler ve vitaminler bazı mikroorganizmaları için gelişme faktörü olarak işlev görürler.Proteinler; kuvvetli asitler, kuvvetli alkaliler ile ya da enzimatik olarak temel bileşenleri olan peptit ve amino asitlere ayrışırlar. Bu amaçla en çok kullanılan proteolitik enzimler papain, pepsin ve pankreatin'dir.Peptonlar çeşitli ticari firmalar tarafından çeşitli hayvansal dokulardan, sütten ve soyadan farklı yöntemlerle elde edilirler ve farklı ticari isimler ile pazarlanır ve/veya dehidre besiyerleri içine ilave edilirler. Hammadde ve üretim yöntemi farklılığı doğal olarak peptonların bileşimlerinde farklılıklar oluşturur. Dolayısı ile farklı amaçlar için farklı peptonlar kullanılır.3. Ekstraktlar1. Maya EkstraktıMaya ekstraktı (maya özütü = yeast extract) otolize edilmiş (parçalanmış) bira mayasının (Saccharomyces cerevisiae) sulu ekstraksiyonu ile elde edilir. Özellikle yüksek B kompleksi vitamin konsantrasyonu nedeniyle çoğu mikroorganizmanın iyi bir şekilde gelişmesini sağlar. Bileşimindeki amino asitler, peptidler, vitaminler, karbohidratlar ve mineraller sayesinde pek çok mikrobiyolojik çalışmada kullanılır. Doğal karbohidratları nedeniyle fermentatif çalışmalarda kullanılmaz.2. Et EkstraktıEt ekstraktı (et özütü= meat extract = beef extract = lab lemco powder) genellikle yağı ve tendonları ayrılmış, ekstraksiyon öncesi hafifçe hidrolize edilmiş etten elde edilir. Karbohidrat içermez. Bu nedenle fermentasyon çalışmalarında kullanılabilir. Besiyerlerinde et peptonları yerini alabilir.3. Malt EkstraktıMalt ekstraktı (malt özütü = malt extract) biralık arpadan elde edilir. Başta maltoz olmak üzere çeşitli karbohidratların yüksek konsantrasyonuna bağlı olarak maya ve küflerin geliştirilmesi için kullanılır.4. Beyin ve Kalp EkstraktıBeyin ekstraktı (= brain extract) ve kalp ekstraktı (heart extract) zor gelişen (= fastidious) patojen bakterilerin (streptokoklar, pneumokoklar, meningokoklar, gonokoklar vs) geliştirilmesi için besiyeri bileşimine katılır (Brain Heart Broth, Brain Hearth Infusion).5. Pirinç EkstraktıPirinç ekstraktı (rice extract), başta Candida türleri olmak üzere mayaların ayrımında kullanılan Rice Extract Agar 'ın bileşimine girer. Bu besiyerinde besin maddesi olarak sadece pirinç ekstraktı bulunur.4. Jelleştiriciler1. AgarBesiyerlerinin katı hale getirilmesi için en çok kullanılan jelleştirici agar (= agar agar)'dır. Agar, bir poligalaktozid olup "agarophytes" olarak tanımlanan bazı kırmızı deniz yosunlarından (Gellidium, Eucheuma, Gracilaria, Acanthopeltis, Ahnfeltia, Pterocladia türleri) elde edilir. Bazı hidroksil grupları sülfürik asit ile esterifiye edilmiştir.Katılaştırma (= jelleştirme) özelliğini bileşimindeki D-galakton sağlar. Bileşiminde ayrıca inorganik tuzlar, çok az miktarda protein benzeri maddeler ve eser miktarda yağ vardır. Mikrobiyolojide kullanılan agarlar özel olarak saflaştırılırlar ve antimikrobiyel maddelerden arındırılırlar.Agarın bileşimindeki agaroz ve agaropektin adlı 2 polisakkarit agarın etkisini belirler. Agaroz, agarın yüksek jelleştirme özelliğinden sorumlu iken, agaropektin viskoz özellikler verir. Agardaki agaroz : agaropektin oranı hammaddelere göre değişmekle beraber agaroz oranı % 75'e kadar çıkabilir.Agar, besiyeri bileşimine sadece jelleştirici olarak katılır. Bir kaç istisna dışında mikroorganizmalar için agar, uzun ve dallanmış zincir yapısı nedeniyle mikroorganizmalar için besin maddesi değildir.Agar, 85 oC'da erir, 40 oC'da jelleşir. Gerek erime, gerek jelleşme sıcak-lığına ortamın pH'sı etkilidir. 5'in altındaki pH 'larda agar jelleşme özelliğini yitirir. Agarın jelleşme sıcaklığı literatürde 32-36 oC ve 32-39 oC olarak verilmektedir. Bununla beraber, petri kutularına döküm sırasında petri kutularının oda sıcaklığında (20 oC) olduğu ve dolayısıyla petri kutusu ile besiyeri arasında ısı değişimi olacağı dikkate alınarak döküm sıcaklığının 40 oC kadar olması gerekir.Agar, besiyerine amaca göre % 0,05-3 gibi geniş bir sınırda ilave edilebilir. Düşük agar konsantrasyonları (% 0,05-0,3) genellikle hareketliliğin belirlenmesi, mikroaerofillerin geliştirilmesi vb özel amaçlarla kullanılır. Standart kullanım konsantrasyonu %1-1,5'dur. Yüksek konsantrasyonlar ise yüksek asitli besiyerlerinde agarın jelleşme özelliğini göreceli olarak geri kazanması amacıyla kullanılır.2. JelatinMikrobiyolojinin gelişme yıllarında ilk kez Robert KOCH tarafından jelleştirici olarak kullanılan jelatin bu gün daha ziyade proteolitik aktivitenin belirlenmesi amacıyla kullanılmaktadır.Kollegen protein yapısında olup fermente olabilir karbohidratları içermez. Jelleştirici olarak besiyerine ilave edildiğinde jelatinin ısıya duyarlığı nedeni ile 115 oC 'da 10 dakika gibi düşük sterilizasyon normu kullanılmalıdır. Jelatin, 121 oC'da sterilizasyonda ise jelleşme özelliğini kayda değer ölçüde yitirir. Besiyeri bileşimine % 12-15 düzeyinde katılır. Yaklaşık 28 oC 'da eridiğinden jelatin kullanılan besiyerleri 28 oC 'ın altında inkübe edilmelidir.5. KarbohidratlarBazı besiyerlerinin bileşimine bakteriler için enerji ve karbon kaynağı olarak katılan karbohidratların bir başka kullanım şekli karbohidrat fermentasyonuna dayalı identifikasyon testleridir.Besiyeri bileşiminde karbon kaynağı olarak en çok kullanılan karbohidratlar glukoz, laktoz ve sakkarozdur. Bunlardan glukoz pek çok bakteri tarafından kullanılabildiği için daha çok genel besiyeri bileşimlerinde yer alır.Adonitol, arabinoz, sellobioz, sellüloz, dekstroz (= glukoz), dulsitol, galaktoz, inositol, inulin, laktoz, levuloz (= fruktoz), maltoz, mannitol, mannoz, melezitoz, mellibioz, nişasta, rafinoz, rhamnoz, sakkaroz (= sukroz), salisin, sorbitol, trehaloz, ksiloz çeşitli fermentasyon testlerinde kullanılmak üzere sıvı besiyerlerine katılabilmektedir.Glukoz, laktoz sakkaroz, mannitol gibi bazı karbohidratlar çeşitli katı besiyerlerine yine fermentasyonun izlenmesi ve buna göre koloninin ön identifikasyonunda yararlanmak amacı ile katılır.Koliform grup bakterilerin geliştirileceği besiyerlerinin hemen hepsinde C kaynağı olarak laktoz kullanılır. Koliform grubun geliştirilmesine yönelik olarak hazırlanmış besiyerlerinde laktozdan gaz oluşumu koliform grup için belirleyicidir.Nişasta, kullanımı (hidrolizi) bazı bakteriler için tipik olduğundan çeşitli özel besiyerlerinin bileşimine katılır.Karbohidratların genel olarak filitrasyon ile sterilize edilmesi önerilir. Bazı besiyerlerinin bileşimine katılan glukoz, laktoz, sakkaroz gibi bazı şekerler besiyeri ile birlikte otoklavda sterilize edilebilirler.6. TuzSodyum klorür, çoğu besiyerinin bileşimine izotonik bir ortam oluşturmak için katılır. Tuza dayanıklı bakterilerin selektif izolasyonu için yüksek konsantrasyonlarda özel besiyerlerinin bileşimine katılır.7. Tampon MaddelerMikroorganizmalar genel olarak nötr ve nötre yakın pH 'larda iyi gelişirler. Bazı mikroorganizmalar alkali pH 'ları yeğlerken (örneğin Rhizobium bakterileri) bazıları (örneğin mayalar, küfler, asidofilik bakteriler) asidik ortamları severler.Bir besiyerinde elden geldiğince çok sayıda mikroorganizma geliştirilmesi isteniyorsa pH nötre yakın değerde olmalı, tersine olarak geliştirilmesi istenen mikroorganizma yüksek asitliğe veya yüksek alkaliliğe dirençli (= rezistans) ise besiyeri pH'sı bu mikroorganizmanın gelişebileceği pH 'ya ayarlanmalıdır.Asitlik/alkalilik, besiyerlerinin selektivite kazandırılmasında çok kolay ve dolayısıyla çok yaygın olarak kullanılan bir faktördür. Örneğin maya ve küflerin, asidofilik bakterilerin geliştirileceği ortamlarda pH düşürülerek pek çok mikroorganizmanın gelişmesi kayda değer ölçüde önlenir/kısıtlanır.Metabolizmaya bağlı olarak besiyeri pH 'sında değişmeler meydana gelir. Bazı çalışmalarda inkübasyon sırasında pH 'nın değişmesi geliştirilmesi istenen mikroorganizmaya zarar vereceği için istenmez. pH değişmesinin minimumda tutulması amacıyla besiyerine çeşitli tampon (buffer) maddeler ilave edilir. Tampon olarak en çok kullanılan maddeler, fosfatlar (K2HPO4, KH2PO4, Na2HPO4, ß gliserofosfat), karbonatlar, asetatlar ve sitrat 'dır.8. İndikatörler1. pH İndikatörleriMikrobiyel metabolizma sonunda bazı besiyeri bileşenlerinden çeşitli asit veya alkali ürünler meydana gelir. PH 'daki değişme en kolay olarak pH indikatörleri ile belirlenir ve pH indikatörlerinin renk değişimine bağlı reaksiyonlar o besiyerinde gelişen mikroorganizmalar için önemli göstergelerdir.Aşağıda, besiyeri bileşiminde kullanılan çeşitli pH indikatörleri ve pH 'ya bağlı renkler verilmiştir.İndikatör Asit pH / renkAlkali pH / renkFenol blueFenol redBrom Cresol GreenBrom Cresol PurpleBrom Thymol BlueCresol RedLitmusMetil RedNeutral RedRosalic Asit 2. Redoks indikatörleriEn yaygın olarak kullanılan redoks indikatörü TTC (2,3,5 Triphenyl-tetrazolium chloride)'dir. Enterokokların selektif geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Enterokoklar TTC 'yi indirgeyerek kırmızı renkli bir bileşiğe (formazon) dönüştürürler. Özel besiyerinde oluşan kırmızı renkli kolonilerin enterokok kolonileri olduğu bu şekilde anlaşılır.Resazurin, yaygın olarak kullanılan bir diğer redoks indikatörüdür.3. Diğer İndikatörlerMikrobiyel metabolizmaya bağlı olarak bazı kimyasalların çeşitli reaksiyonlar sonucu oluşturdukları ürünlerin belirlenmesi bu besiyerlerinde gelişen mikroorganizmaların ön identifikasyonunda kullanılır. Aşağıda bu tip reaksiyonlarda kullanılan indikatörlere örnekler verilmiştir.- MUG (4-Methylumbelliferyl-ß-Glucuronide): E. coli tanımında son yıllarda en yaygın olarak kullanılan bir bileşiktir. E. coli 'deki MUGase enzimi MUG 'u UV ile fluoresans veren bir bileşiğe parçalar. MUG hakkında aşağıda 7.1.1. bölümünde ayrıntılı bilgi verilmiştir.- Kan: Defibrine kan (çoğunlukla koyun kanı) hemoliz reaksiyonunun belirlenmesi için besiyeri bünyesine katılır.- Lesitin: Yumurta sarısı ve soya fasulyesinde bulunan lesitin, çeşitli bakterilerdeki lesitinaz enzim aktivitesi sonunda parçalanır ve lesitin katılmış katı besiyerinde koloni etrafında berrak zonlar görülür.- Jelatin ve kazein: Jelatin ve kazein proteolitik bakterilerin belirlenmesi amacıyla besiyeri bünyesine katılır. Proteolitik bakteri kolonileri etrafında proteoliz sonunda berrak zonlar oluşur.- Tributirin: Lipolitik aktivitenin belirlenmesi için kullanılır. Lipolitik bakteri kolonileri etrafında lipoliz sonunda berrak zonlar oluşur.9. İnhibitörlerSelektif besiyeri bileşimlerinde istenmeyen mikroorganizmaların gelişmesini engelleyen/baskılayan çeşitli inhibitör maddeler kullanılır.İnhibitör maddelerin etki şekilleri çok farklıdır. Etkileri, öncelikle konsantrasyonlarına bağlıdır.Bir yaklaşıma göre her maddenin yüksek konsantrasyonlarda inhibisyon etkisi vardır. Örneğin çoğu besiyerine ozmotik basınç sağlamak için katılan NaCl, yüksek konsantrasyonlarda pek çok mikroorganizmanın gelişimini engeller. Çoğu mikroorganizma için C kaynağı olarak kullanılan glukoz, % 50 konsantrasyonda ozmofilik/ozmotolerant mayaların gelişimine izin verirken, diğer mikroorganizmaların gelişimini inhibe eden bir etki yapar.Besiyerlerinde inhibitör olarak kullanılan maddeler genel ve selektif inhibitörler olarak kabaca 2'ye ayrılabilir. Genel inhibitörler daha geniş bir spektrumda istenmeyen mikroorganizma gelişimini engellerken, selektif inhibitörler belirli mikroorganizmaların gelişimini etkiler.İnhibisyon etki, yukarıda belirtildiği gibi öncelikle konsantrasyona bağlıdır. Bunun dışında mikroorganizma cinsi ve hatta türü inhibisyonda önemlidir. Belirli bir madde (örneğin tellurit) bazı bakteriler için inhibitör etki yaparken bazı bakteriler telluriti metalik telluriuma indirgerler, sonuçta gri-siyah renkli koloni oluşumu tipik bir morfolojik göstergedir.İnhibitör olarak kullanılan maddenin görevi, istenmeyen mikroorganizmaların gelişmesini önlemek iken, kuşkusuz gelişmesi istenen mikroorganizma için inhibitör etki yapmamalıdır. Sadece belirli bir türün dışında tüm mikroorganizmaların gelişimini etkileyen inhibitör madde kullanımı oldukça nadirdir. Örneğin Malahit yeşili (Malachite Green) ve Cetrimide, Pseudomonas aeruginosa dışında, tüm refakatçi florayı inhibe eder.Besiyerinde tek bir inhibitör kullanımı yerine birden fazla inhibitör kullanmak ve/veya gelişmesi istenmeyen mikroorganizmayı kısıtlı besin maddesi bulundurmak, O/R potansiyelini değiştirmek, inkübasyon sıcaklığını ayarlamak vb yöntemlerle engellemek yaygın olarak uygulanan inhibisyon şekilleridir.İnhibitör olarak kullanılan tüm maddelerin hangi mikroorganizmalar için hangi konsantrasyonda ve hangi mekanizma ile inhibisyon etki sağladıklarını listelemek çok güçtür ve bu kitabın kapsamı dışındadır. Bununla beraber en çok kullanılan inhibitörler hakkında aşağıda kısaca bilgi verilmiştir.- Boyalar: Metakrom sarısı (Metachrome Yellow) Proteus kolonilerinin yayılmasını; Eosin Y, metilen mavisi (Methylen Blue) gram pozitif bakterilerin gelişimini; malahit yeşili (Malachite green) Pseudomonas aeruginosa dışındaki refakatçi floranın gelişimini engeller/baskılar.- Sodyum Azid: Gram negatif bakterilerin gelişimini engeller.- Safra Tuzları (Bile salts, Ox bile): Gram pozitiflerin gelişimi engeller. - Antibiyotikler: Genellikle bakterileri engellemek için geniş spektrumlu olarak küf geliştirme besiyerlerinde veya refakatçi bakteriyel florayı inhibe etmek için dar spektrumlu olarak kullanılırlar.- Deoksiçolat (Deoxycholate): Gram pozitif bakterileri, kısmen koliformları ve zayıf olarak Shigella 'yı engeller.Bunların dışında selenit, tetratiyonat, bizmut, lauryl sülfat, yüksek konsantrasyonda asetat vb maddeler çeşitli besiyerlerinde inhibitör madde olarak kullanılırlar.

http://www.biyologlar.com/besiyeri-hazirlanmasinda-kullanilan-maddeler

Bakterilerin Besin İhtiyaçları

Organizmaların enerji sağlayabilmesi, gelişmesi, çoğalması ve yaşayabilmesi için beslenmesi ve bu nedenle de çeşitli gıda maddelerini alması gereklidir. Bu maddelerin bir bölümü doğrudan ortamlardan sağlanmasına karşın bir kısmı da hücre içinde sentezlenir. Böylece yaşam için gerekli olan mikro ve makro moleküller hazırlanır ve gerekli yerlerde kullanılır. Mikroorganizmaların yapıları incelendiğinde, kuru ağırlıklarının %95'inden fazla bir kısmını bazı temel elementlerin (karbon, oksijen, hidrojen, nitrojen, sülfür, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve demir) oluşturduğu görülür. Bunlara, aynı zamanda, fazla gereksinim duyulur ve bulundukları ortamdan fazla miktarlarda alınırlar. Bu maddelere, makro element adı da verilmektedir. Mikroorganizmalar tarafından daha az olarak ihtiyaç duyulan maddeler de bulunmaktadır. Bunlar, mikro element olarak adlandırılmaktadırlar. Bunlar arasında, manganez, çinko, kobalt, molibden, nikel ve bakır bulunmaktadır. Karbon (C): Karbon, bakterilerde bulunan mikro-ve makro-moleküllerin yapısına girdiğinden ihtiyaç duyulan önemli bir maddedir. Ototrof mikroorganizmalar karbon kaynağı için, inorganik bileşiklerden ve heterotroflar da organik bileşiklerden yararlanırlar. Nitrogen (N): Nitrogen, bakterilerdeki çeşitli moleküllerin yapısına girmesi yanı sıra, aynı zamanda enzimler, üretme faktörleri, nukleik asitlerdeki pürin ve pirimidin bazlarında da bulunurlar. Bu nedenle çok önemli bir elementtir ve bakteriler bunu çeşitli kaynaklardan temin ederler (amonyum tuzları, organik asitler, amino asitler, vs.). Bakterilerin nitrogene olan gereksinmeleri genellikle değişiklik gösterir. Bazı mikroorganizmalar, havadaki gaz halinde bulunan nitrogeni fikse ederek bundan organik moleküller yapabilmektedirler. (Azotobakterler, Rhizobium türleri, vs.). Nitrat ve nitritler de nitrogen kaynağı olarak kullanılan maddeler arasındadır. Su (H2O): Bakteri metabolizması ve hücrelerin gelişmesi su ile çok yakından ilişkilidir. Su olmayan veya yeterince bulunmayan ortamlarda, gıda alışverişi, bakteri içinde sentezlenen enzimlerin ve oluşan metabolitlerin dışarı çıkması güçleşir ve hatta durabilir. Bu durum da bakterinin ölümüne neden teşkil edebilir. gıda girişi de su ile mümkün olduğundan, suyun beslenmedeki önemi belirgin olarak ortaya çıkar. Bu nedenle, suyu fazla ve yarı katı olan ortamlar, suyu az olanlardan daha çok geliştirme özelliğine sahiptirler. Sıvı besi yerleri de bu bakımdan katı besi yerlerinden daha iyidir. Bakteri yapısında %70-90 kadar su bulunur ve bu miktarın sabit tutulması ve devam ettirilmesi gereklidir. Bakteri içinden fazla suyun çıkması bazı hallerde ölmelerine sebep olur. Diğer elementler: Mikroorganizmalardaki mikro ve makro moleküllerin yapısına giren veya metabolik faaliyetlere katılan inorganik elementler, mikroplar arasında oldukça farklıdır. En çok gereksinme duyulan, fosfor (P), potasyum (K), magnezyum (Mg), kükürt (S) ve kalsiyum (Ca)'dur. Daha az olarak da demir (Fe), manganez (Mn), bakır (Cu), kobalt (Co), çinko (Zn), molibdene (Mo) ihtiyaç gösterirler (iz elementler). Ancak, bu elementlere olan lüzum bakteriler yönünden kesin limitlerle ayrılmış değildir. Çok ihtiyaç duyulan maddeler genellikle bakteri yapısına fazla giren ve bulunan maddelerdir. İz elementler ise, enzimler için birer kofaktör olup enzim aktivitesi için gereklidir. Mineral madde noksanlığı veya azlığı bakterilerin üremeleri ve gelişmesi üzerine olumsuz yönde etkiler. Vitaminler: Bakteriler genellikle vitaminleri sentez edemezler ve bunları ihtiyaçlarına göre ortamdan alırlar. Ancak, mayaların B-vitaminlerini sentez kabiliyetleri vardır. MİKROORGANİZMALARIN BESLENME TARZINA GÖRE KLASİFİKASYONU Mikroorganizmaları beslenme tarzlarına göre sınıflandırmada bir çok kriterler esas alınmıştır. Hala, hepsi için geçerli olan bir klasifikasyon yapılamamıştır. Sınıflamada genellikle karbon kaynağı, enerji kaynağı ve hidrojen/elektron kaynakları esas tutulmaktadır ve ayrımlar da bunlara göre yapılmaktadır. Karbon Kaynağına Göre Sınıflama Bütün mikroorganizmalar hücre komponentlerinin yapısında bulunan karbona olan ihtiyaçlarına göre başlıca iki grupta incelenmektedirler. 1) İnorganik karbondan yararlananlar: Bu grupta bulunan mikroorganizmalar kendileri için gerekli olan karbonu inorganik karbonlu bileşiklerden (Örn, CO2 gibi) yararlanırlar (ototrofik mikroorganizmalar). Bu karakterde olan mikropların, bir kısmı, karbondioksitin asimilasyonu için gerekli enerjiyi kimyasal maddelerden sağlarlar (kemo-ototrof) ve bazıları da ışık enerjisinden yararlanırlar (foto-ototrof). 2) Organik karbondan yararlananlar: Bu tür mikroorganizmalar karbon kaynağı olarak organik bileşiklerden (karbonhidrat, amino asit, vitamin, vs) faydalanırlar (heterotrofik mikroorganizmalar). İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturan mikroorganizmaların bir çoğu bu özellikle beslenme tarzına sahiptirler.  

http://www.biyologlar.com/bakterilerin-besin-ihtiyaclari

ARKELERİN SİSTEMATİĞİ HAKKINDA BİLGİ

ARKELERİN SİSTEMATİĞİ HAKKINDA BİLGİ

Arkeler, Arkea ( Yunanca αρχαία, "eskiler" 'den türetme; tekil olarak Arkaeum, Arkaean, veya Arkaeon), veya Arkebakteriler, canlı organizmaların bir ana bölümüdür. Yabancı literatürde bu gruptaki canlılar Archaea veya Archaebacteria, grubun tek bir üyesi ise tekil olarak Archaeum, Archaean, veya Archaeon olarak adlandırılır Arkeler, Ökaryotlar ve Bakteriler, üç-saha sisteminin ( İngilizce three domain system) temel gruplarıdır. Bakteriler gibi arkaeler de çekirdeği olmayan tek hücreli canlılardır, yani prokaryotlardır (prokaryotlar altı- alemli sınıflandırmada Monera olarak adlandırılırlar). İlk tanımlanan arkaeler aşırı ortamlarda bulunmuş olmalarına rağmen sonradan hemen her habitatta raslanmışlardır. Bu üst krallığa ait tek bir organizma "arkeli" (Arkea'ye ait anlamında; İngilizce archaean) olarak adlandırılır, bu sözcük sıfat olarak da kullanılır. Tarihçe 1977'de Carl Woese ve George Fox, prokaryotları 16S rRNA dizinlerine göre sınıflandırdıkları filojenetik ağaçdaki diğer bakterilerden ayrı kümelenmelerinden dolayı arkaeleri tanımlanmışlardır. Bu iki canlı grubu başlangıçta birer âlem veya alt âlem olarak görülmüş, Arkaebakteriler ve Öbakteriler olarak adlandırılmışlardır. Woese bu grupların canlıların temel düzeyde birbirinden farklı birer kolu sayılması gerektiğini savunmuştur. Daha sonra bu kavramı daha belirginleştirmek için grupları Arkeler ve Bakteriler olarak yeniden adlandırmış ve bunların, Ökarya ile beraber canlıların üç bölgesini oluşturduğunu öne sürmüştür. (Woese'nin bu gruplara İngilizce 'bölge' anlamında domain olarak adlandırmıştır; Türkçe üst-âlem olarak da adlandırılırlar.) Biyolojik bir terim olarak Arkea ile jeolojideki Arkean veya Arkeozoik dönemin bir ilişkisi yoktur. Arkeozoik dönem, Yer tarihinde Arke ve Bakterilerin gezegende yaşayan tek canlılar olduğu bir dönemin ismidir. Bu canlılara ait muhtemel fosiller 3,8 milyar yıl öncesine tarihlenmişlerdir. Moleküler biyolojide temel rolü olan genetik transkripsiyon ve translasyon mekanizmaları bakterilere pek benzemeyip, çoğu bakımdan ökaryotlara benzemektedir. Örneğin arke translasyonu ökaryotik-benzeri başlatma (initiation) ve uzatma (elongasyon) faktörleri kullanır, trankripsiyonda ökaryotlardaki gibi TATA-bağlanma proteinleri ve TFIIB rol oynar. Çoğu arke tRNA ve rRNA genlerinde arkelere has intronlar bulunur ki bunlar ve ökaryotik intronlara, ne de bakteryel intronlara benz farklı kılan çeşitli başka özellikler vardır. Bakteri ve ökaryotlarda olduğu gibi arkaelerde de gliserollu fosfolipitlere sahiptirler. Ancak arke lipitlerinin üç özelliği değişiktir: Arke lipitlerindeki gliserolun stereokimyası bakteri ve ökaryotlardakinin tersidir. Bu, farklı bir biyosentetik yol olduğuna işarettir. Çoğu bakteri ve ökaryotun hücre zarları gliserol-lipit esterlerinden oluşur, oysa arkelerin zarları gliserol-lipit eterlerinden oluşur. Bakterilerde eter bağlantılı lipitler olsa dahi bunlardaki gliserol sterokimyası bakteriyel biçimdedir. Arke lipitleri izoprenoid birimlerden. Bu beş karbonlu bileşik bakteri ve ökaryotlardaki bazı vitaminlerde yer almasına rağmen, yalnızca arkeler onu lipitlerinin inşasında kullanırlar. Çoğunlukla bu lipitler 20 karbonlu (4 monomerden oluşmuş) veya 40 karbonlu (8 monomer) olurlar. Kırk karbonlu lipitlerin uzunluğu hücre zarının kalınlığı kadar olduğu için bazı arkelerin hücre zarında bu lipit zincirinin iki ucunda gliserol fosfat grupları bağlıdır, zar başka canlı türlerinde olduğu gibi iki lipit tabakasından değil, tek bir tabakadan oluşur. Tek tabakalı zar özellikle ısısever (termofilik) arkelerde yaygındır. Arke hücre duvarları da bakteri ve ökaryotlarda ender görülen özelliklere sahiptir. Örneğin, çoğu arkenin hücre duvarı S-tabakası olarak adlandırılan yüzey proteinlerinden oluşur. S-tabakası bakterilerde de görülür, bazı canlılarda hücre duvarının tek bileşenidir (örneğin Planctomyces) veya peptidoglikanlı canlılarda bir dış tabaka oluşturur. Metanojenlerin bir grubu haricinde arkelerde peptidoglikan duvar yoktur. Metanojenlerde olan peptidoglikan dahi bakterilerdekinden çok farklıdır. Arkelerin flagellası, bakteri flagellasına yüzeysel olarak benze#redirect Habitatları Çoğu arke, aşırıseverdir ( ekstremofil). Bazısı yüksek sıcaklıklarda, geyzerlerde veya deniz dibi sıcak su kaynaklarında oluğu gibi, çoğu zaman 100 °C'nin üstünde yaşarlar. Diğerleri çok soğuk ortamlarda, veya aşırı tuzlu, asit veya alkali ortamlarda bulunurlar. Buna karşın başka arkeler ılıman şartlarda yaşarlar (mezofil), bataklık, deniz suyu, toprak ve atık sularda bulunmuşlardır. Çoğu metanojenik bakteri geviş getiren hayvanların, insanların ve termitlerin sindirim sisteminde bulunur. Arkeler genelde diğer organizmalar için zararsızdır ve hastalık etmeni olarak bilineni yoktur. Arkeler tercih ettikleri habitatlarına göre üç gruba ayrılırlar. Bunlar tuzsevenler ( halofiller), metanojenler ve ısısevenlerdir ( termofiller). Halofiller aşırı tuzlu ortamlarda yaşar. Metanojenler anaerobik ortamda yaşarlar ve metan üretirler. Bunlar tortu tabakalarında ve hayvanların bağırsaklarında bulunurlar. Termofiller sıcak su kaynakları gibi yüksek sıcaklıklı yerlerde yaşarlar. Bu gruplar mutlaka moleküler genetik yöntemlerle belirlenmiş filojenilere uymayabilirler, tüm arkeleri kapsamayabilirler ve birbirlerini dışlamayabilirler. Gene de, daha ayrıntılı çalışmalara başlangıç olarak faydalı sayılırlar. Şekil Arke hücrelerin çapları 0.1 μm ila 15 μm'nin üstü arasında değişir. Bazıları öbekleşir veya 200 μm'ye varan iplikçikler oluşturabilir. Çok çeşitli şekillere sahip olabilirler, küresel, çubuk, spiral, yumrulu, yassı kare şekilli veya dikdörtgen olabilirler. Metabolizma Metabolizmaları çok çeşitlidir. Halobakteriler ATP üretmek için ışık kullanırlar. Ama başka gruplar gibi, elektron taşıma zinciri kullanarak fotosentez yapan bir arkae yoktur. Evrim ve sınıflandırma Arkeler rRNA filojenetik ağaçlarına göre iki ana gruba ayrılırlar, Euryarchaeota ve Crenarchaeota. Ancak yakın yıllarda bu iki gruba ait olmayan bazı başka türler de keşfedilmiştir. Woese, arke, bakteri ve ökaryotların ortak bir atadan (progenot) türemiş farklı evrimsel sülaleler olduğunu öne sürmüştür. Yunanca archae veya 'eski' anlamında Arke isminin seçiminin arkasında bu hipotez yatmaktadır. Daha sonra bu grupları, her biri bir çok âlem içeren, bölge (domain) veya üst-âlem olarak tanımlamıştır. Bu gruplandırma sistemi çok popüler olmuş, ancak progenot fikri genel destek görmemektedir. Bazı biyologlar arkaebakteri ve ökaryotların özelleşmiş öbakterilerden türediğini öne sürmüşlerdir. Arkea ve Ökarya arasındaki ilişki biyolojide önemli bir problem olarak sürmektedir. Yukarda belirtilen benzerlikler bir yana, birçok filogenetik ağaç bu ikisini beraber gruplandırır. Bazıları ökaryotları Crenarchaeota'lardan ziyade Euryarchaeota'lara yakın yerleştirir, hücre zarı biyokimyası aksini göstermesine rağmen. Thermatoga gibi bazı bakterilerde arke-benzeri genlerin keşfi aradaki ilişkinin tanımlanmasını zorlaştırmaktadır, çünkü yatay gen transferi olmuş olması muhtemel görünmektedir. Bazıları ökaryotların bir arkeli ile bir öbakterinin kaynaşmasıyla meydana geldiğini öne sürmüşlerdir, öyle ki birinci çekirdek, ikincisi ise sitoplazmayı oluşturmuştur. Bu hipotez genetik benzerlikleri açıklayabilmekte, ama hücre yapısını açıklamakta zorluklarla karşılaşmaktadır. Arkelerin bakterilerden farklılıkları rRNA gen dizinlerinin karşılıştırılması sonucu ortaya çıkmıştı. Yukarıda belirtilen problemlerin bazıları, gen dizinlerine tek başına bakmak yerine artık organizmaların bütün genomlarının karşılıştırılması yoluyla çözülmeye çalışılmaktadır. 2006 Eylül ayı itibariyle 28 arke genom dizini tamamlanmış, 28'i ise kısmen tamamlanmıştır. Üst alem: Archaea Woese, Kandler & Wheelis, 1990 Bölüm / Sınıf Bölüm Crenarchaeota Bölüm Euryarchaeota Halobacteria Methanobacteria Methanococci Methanopyri Archaeoglobi Thermoplasmata Thermococci Bölüm Korarchaeota Bölüm Nanoarchaeota Arkeler üzerinde çalışmış biyologlar Aled Edwards, Ph.D., University of Toronto Carl Woese, Ph.D., University of Illinois at Urbana-Champaign Karl Stetter, Ph.D., University of Regensburg, Germany John N. Reeve, Ph.D., Ohio State University Kaynaklar Howland, John L. (2000). The Surprising Archaea: Discovering Another Domain of Life. Oxford: Oxford University Press. ISBN 0-19-511183-4}} Giovannoni, S.J. and Stingl, U. (2005). Molecular diversity and ecology of microbial plankton. Nature 437: 343-348. Könneke, M., Bernhard, A.E., de la Torre, J.R., Walker, C.B., Waterbury, J.B. and Stahl, D.A. (2005). Isolation of an autotrophic ammonia-oxidizing marine archaeon. Nature 437: 543-546. Lake, J.A. (1988). Origin of the eukaryotic nucleus determined by rate-invariant analysis of rRNA sequences. Nature 331: 184–186. Woese, Carl R.; Fox, George E. (1977). Phylogenetic Structure of the Prokaryotic Domain: The Primary Kingdoms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 74 (11): 5088–5090. Woese, Carl R., Kandler, Otto, Wheelis, Mark L (1990). Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and

http://www.biyologlar.com/arkelerin-sistematigi-hakkinda-bilgi

Bakterilerin Beslenmesi

Genel Bilgiler; Organizmalarin enerji saglayabilmesi, sellüler komponentleri yapabilmesi, gelismesi, çogalmasi ve yasayabilmesi için beslenmesi ve bu nedenle de çesitli gida maddelerini almasi gereklidir. Bu maddelerin bir bölümü dogrudan ortamlardan saglanmasina karsin bir kismi da hücre içinde sentezlenir. Böylece yasam için gerekli olan mikro ve makro moleküller hazirlanir ve gerekli yerlerde kullanilir. Mikroorganizmalarin yapilari incelendiginde, kuru agirliklarinin %95'inden fazla bir kismini bazi temel elementlerin (karbon, oksijen, hidrojen, nitrojen, sülfür, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve demir) olusturdugu görülür. Bunlara, ayni zamanda, fazla gereksinim duyulur ve bulunduklari ortamdan fazla miktarlarda alinirlar. Bu maddelere, makro element (makro nütrient) adi da verilmektedir. Bunlardan ilk 6 tanesi (major elementler), protein, karbonhidrat, lipid, nukleik asit, vs. yapisinda da yer almaktadirlar. Geri kalan 4 tanesi de (minör elementler), hücre içinde katyon olarak kalirlar ve çesitli biyokimyasal olgularda görev alirlar. Mikroorganizmalar tarafindan daha az olarak ihtiyaç duyulan maddeler de bulunmaktadir. Bunlar, mikro element (mikro nütrient) olarak adlandirilmaktadirlar. Bunlar arasinda, manganez, çinko, kobalt, molibden, nikel ve bakir bulunmaktadir. Bunlar, ayni zamanda, biyokimyasal reaksiyonlarin katalizasyonunda, bazi enzimlerin ve kofaktörlerin yapisinda da yer alirlar. Ortamlarda çok az bulunan ve hücreler tarafindan da çok az miktarda ihtiyaç duyulan böyle elementler, iz elementleri olarak tanimlanmaktadirlar. Dogada, çok çesitli beslenme özelligi olan mikroorganizmalar bulunmaktadir. Bazilari, içinde çok az miktarlarda besin maddeleri bulunan minimal ortamlarda gelisebilmekte ve yasayabilmektedir (prototrof). Buna karsin bir kismi da özellikle, mutant suslar, daha komplike ve zenginlestirilmis besi yerlerinde yasayabilmektedirler (oksotrof). Gida maddelerini incelemede bir kolaylik olmasi bakimindan iki gruba ayirmada yarar bulunmaktadir. Bunlar da: 1- Inorganik maddeler 2- Organik maddeler 02. Inorganik Maddeler Oksijen (O2): Mikroorganizmalar oksijene olan gereksinme durumlarina göre, aerobik, fakültatif, mikroaerofilik, aerotolerant ve anaerobik olmak üzere 5 bölüme ayrilirlar. Aerobiklerin, üremeleri için havada bulunan oksijene (moleküler O2) gerek vardir. (B. anthracis, B. subtilis, P. multocidae, M. tuberculosis, vs.). Bunlar oksijensiz ortamlarda gelismezler veya üremeleri çok zayif olur. Fakültatif mikroorganizmalar, kendilerinde bulunan özel enzimatik yapi nedeniyle, hem aerobik ve hem de anaerobik kosullarda gelisebilir ve üreyebilirler (enterobakteriler gibi). Mikroaerofiliklerin üremesi için ortamdaki oksijenin azaltilmasi gereklidir. Laboratuvarlarda bu amaç için %5-10 CO2 kullanilir. B. abortus ve C. fetus 'un ilk izolasyonlari için ekilmis besi yerlerinin konuldugu etüv veya kavanozun havasina %10 CO2 ilave edilir. Anaerobik mikroplar, oksijenin toksik etkisi nedeniyle oksijeni çikarilmis besi yerlerinde veya oksijen bulunmayan yerlerde gelisebilirler (klostridiumlar, S. necrophorus, vs.). Besiyerinin yüzeyi hava ile temas ettigi için, oksijen buradan içeri diffusyonla girerek erir ve üst kisimlari, dip kisimlara oranla oksijenden zengin hale gelir. Bu nedenle de, sivi besi yerlerinin yüzeyi, diplerinden, daha fazla oksijene sahiptir. Aerobik mikroorganizmalarin sivi kültürün her tarafinda ayni tarzda ve iyi üremesi için, besi yerinin belli araliklarla hafifçe çalkalanmasi (aerasyon) gereklidir. Bu islem, ya elle veya otomatik aletler yardimi ile saglanir. Kati ortamlarda üreyen mikroorganizmalar, havadaki, oksijenden yararlanirlar. Karbondioksit (CO2): Mikroorganizmalarin çogu, havada bulunan kadar, karbondioksite gereksinme duyarlar ve fazlasi genellikle gelisme ve üreme üzerine olumsuz etkide bulunur. Ancak, bazi mikroorganizmalar, oksijenin az, buna karsilik karbondioksitin, normal havadakinden fazla olmasi durumlarinda izole edilebilmektedirler (PPLO, brusella, vibriola vs.) Bunlar, ilk ayrilmalarindan sonra, normal laboratuar kosullarinda (aerobik) üreyebilmektedirler. Karbon (C): Karbon, bakterilerde bulunan mikro-ve makro-moleküllerin yapisina girdiginden ihtiyaç duyulan önemli bir maddedir. ototrof mikroorganizmalar karbon kaynagi için, inorganik bilesiklerden ve heterotroflar da organik bilesiklerden yararlanirlar. Gerek inorganik ve gerekse organik karbonlu bilesiklerin ayrismasindan kendilerine lüzumlu olan enerjiyi de saglarlar. Bazi mikroplar da, enzim yetersizligi veya kendilerindeki mutasyonlar sonu, ortamdaki karbonlu bilesiklerden yararlanamazlar ve bunu ancak özel kaynaklardan saglarlar (paratroflar). Nitrogen (N): Nitrogen, bakterilerdeki çesitli moleküllerin yapisina girmesi yani sira, ayni zamanda enzimler, üretme faktörleri, nukleik asitlerdeki pürin ve pirimidin bazlarinda da bulunurlar. Bu nedenle çok önemli bir elementtir ve bakteriler bunu çesitli kaynaklardan temin ederler (amonyum tuzlari, organik asitler, amino asitler, vs.). Bakterilerin nitrogene olan gereksinmeleri genellikle degisiklik gösterir. Bazi mikroorganizmalar, havadaki gaz halinde bulunan nitrogeni fikse ederek bundan organik moleküller yapabilmektedirler. (Azotobakterler, Rhizobium türleri, vs.). Nitrat ve nitritler de nitrogen kaynagi olarak kullanilan maddeler arasindadir. Besi yerlerinde inorganik nitrogenin kullanilmasi pH üzerine etkili olabilir. Nitratlar ayrisinca pH, genellikle yükselir. Su (H2O): bakteri metabolizmasi ve hücrelerin gelismesi su ile çok yakindan iliskilidir. Su olmayan veya yeterince bulunmayan ortamlarda, gida alisverisi, bakteri içinde sentezlenen enzimlerin ve olusan metabolitlerin disari çikmasi güçlesir ve hatta durabilir. Bu durum da bakterinin ölümüne neden teskil edebilir. Kati ortamlarda bulunan gidanin koloni içinde bulunan mikroplara ulasmasi difuzyonla olur. Bu gida girisi de su ile mümkün oldugundan, suyun beslenmedeki önemi belirgin olarak ortaya çikar. Bu nedenle, suyu fazla ve yari kati olan ortamlar, suyu az olanlardan daha çok gelistirme özelligine sahiptirler. Sivi besi yerleri de bu bakimdan kati besi yerlerinden daha iyidir. Bakterilerin kurumalari sonu, içlerindeki suyun azalmasi da ayni sekilde beslenme üzerine etkilidir. Bakteri hücresi içindeki suyun düzeyi dis ortamla yakindan iliskilidir. Bakteri yapisinda %70-90 kadar su bulunur ve bu miktarin sabit tutulmasi ve devam ettirilmesi gereklidir. Bakteri içinden fazla suyun çikmasi bazi hallerde ölmelerine sebep olur. Bakterilerin kuruluga dayanikliligi türler arasinda degisiklikler gösterir. Bazilari çok kisa zamanda ölebilir (spiroketler, streptokoklar, meningokoklar, vs.). Bazilari daha dayaniklidir (E. coli, P. vulgaris, B. anthracis, vs.). Sporlarda su orani %5-20 kadardir. Diger elementler: Mikroorganizmalardaki mikro ve makro moleküllerin yapisina giren veya metabolik faaliyetlere katilan inorganik elementler, mikroplar arasinda oldukça farklidir. En çok gereksinme duyulan, fosfor (P), potasyum (K), magnezyum (Mg), kükürt (S) ve kalsiyum (Ca)'dur. Daha az olarak da demir (Fe), manganez (Mn), bakir (Cu), kobalt (Co), çinko (Zn), molibdene (Mo) ihtiyaç gösterirler (iz elementler). Ancak, bu elementlere olan lüzum bakteriler yönünden kesin limitlerle ayrilmis degildir. Çok ihtiyaç duyulan maddeler genellikle bakteri yapisina fazla giren ve bulunan maddelerdir. Iz elementler ise, enzimler için birer kofaktör olup enzim aktivitesi için gereklidir. Mineral madde noksanligi veya azligi bakterilerin üremeleri ve gelismesi üzerine olumsuz yönde etkiler. Besi yerlerine inorganik fosfatlar halinde katilan fosforun, bu ortamlarda olusturdugu buffer etki ve ayrica metabolizma için önemli olmasi gibi nedenlerle bakteriler tarafindan çok ihtiyaç duyulur. Enerji isteyen sentez olaylari için, enerjice zengin baglar tasiyan fosfat moleküllerinden (ADP, ATP) yararlanilir. Nukleik asitlerin ve koenzimlerin yapisinda da fosfat gruplari bulunur (NAD, NADP). Hücrelerde enzimlerin aktivasyonu, osmotik basincin ve elektriksel potansiyelin devam ettirilebilmesi için potasyum gereklidir. Kükürt organik bilesiklerin (sistin, sitein, metionin, vs.) yapisinda bulunmasi ile önem kazanmaktadir. Ayrica, sülfür ihtiva eden önemli moleküllerin (biotin, tiamin) sentezlerinde de prekürsör olarak is görür. Magnezyuma birçok enzimlerin aktivasyonunda ve hücre duvari metabolizmasinda gereksinme duyulur. Kalsiyum, enzimlerin stabilitesi ve sporulasyon için gereklidir. Bazi moleküllerin yapisinda bulunmasina karsin, sodyuma pek fazla ihtiyaç duyulmaz. Iz elementlerden, demir, elektron transport mekanizmasi ve sitokrom sentezi için önemlidir. Bakteri toksinlerinin (difteri toksini) sentezinde görevi olan demir, purpul sülfür bakterilerin pigmentinde (bakterioklorofil) ve S. marcescens 'in prodigiosin 'inde de vardir. Nitratlarin redüksiyonu ve melanin sentezi için bakira ihtiyaç duyulur. Kobalt, Vt. B 12'nin yapisi, manganez ve molibdan nitrat redüksiyonlari için ve molibden ayrica nitrogen fikzasyonu için gereklidir. Çinko, alkol dehidrogenase aktivitesinde ve sitokrom-c'nin sentezinde görev yapar. 03. Organik Maddeler Vitaminler: Vitaminler, koenzimlerin yapisina giren ve bunlarin prekürsörü olan maddelerdir. Bakteriler genellikle vitaminleri sentez edemezler ve bunlari ihtiyaçlarina göre ortamdan alirlar. Ancak, mayalarin B-vitaminlerini sentez kabiliyetleri vardir. Bu nedenle maya hidrolizat veya ekstratlari halinde, üremeyi tenbih etmek için, besi yerlerine katilirlar. Thiamin (Vit.-B1): Kokarboksilase koenzim'in yapisinda bulunan vitamin-B1 aktif bir moleküldür. Ayrica, birçok biyokimyasal reaksiyonlarda da (dekarboksilasyon, transaldolasyon, transketolasyon) görevi vardir. Mikroorganizmalar thiamini fosforilasyona tabi tutarak aktif difosfo formuna çevirir. Biotin (Vit.-H): Vitamin-H, kokarboksilasyon, yag asitleri metabolizmasi, bazi amino asitlerin deaminasyonu ve ürenin siklusu reaksiyonlarinda önemli vazifeye sahip bir koenzimdir. Riboflavin (Vit.B2): Birçok bilesiklerin (FMN, FAD) prekürsörü olan riboflavin, flavoproteinlerin metabolizmasinda oksidasyon - redüksiyon reaksiyonlarinda, aerobik mikroorganizmalarda sitokrom elektron transportunda da önemli göreve sahiptir. Piridoksin (Vit.-B6): Piridoksin, kompleks bir vitamin olup birçok ilgili bilesikleri (pridoksin, piridoksal, piridoksamin) bulunur. Pridoksamin, transaminase, aminoasit dekarboksilase ve bazi amino asit resamezler için koenzimdir. Siyanokobalamin (Vit. –B12): Bu vitamin, thiamin sentezinde, transmetilasyonda ve organik asitlerin izomerizasyonunda görev alir. Pantotenik asit: Pantotenik asit, pantotenat olarak koenzim-A'nin bir parçasidir. Koenzim-A, özellikle, karbonhidrat, amino asit ve lipid metabolizmasi ile yakindan iliskilidir. Bazi bakteriler, pantotenik asite, bir kismi da pantoik asit ve beta-alanin'e ihtiyaç gösterirler. Nikotin amid: Pirimidin nukleotidlerin (DNA, NADP) bir parçasi olan nikotin amid, oksidasyon ve redüksiyon olaylarinda görev yapar. Folik asit'in bir parçasi olan paraaminobenzoik asit (PABA), tertrahidrofolik asitin (koenzim) bir prekürsörüdür. Üreme faktörleri: Inositol, mantar, maya ve actinomyces'ler; kolin, pnömokok ve mikoplasmalar; sterol, glutamin, asparagin, spermidin, putresin ve permin bazi bakteriler tarafindan ihtiyaç duyulur. Üretme faktörlerinin ödevi yapisal olmaktan ziyade, kataboliktir. 04. Mikroorganizmalarin Beslenme Tarzina Göre Klasifikasyonu Mikroorganizmalari beslenme tarzlarina göre siniflandirmada bir çok kriterler esas alinmistir. Hala, hepsi için geçerli olan bir klasifikasyon yapilamamistir. Siniflamada genellikle karbon kaynagi, enerji kaynagi ve hidrojen/elektron kaynaklari esas tutulmaktadir ve ayrimlar da bunlara göre yapilmaktadir. 04.01. Karbon Kaynagina Göre Siniflama Bütün mikroorganizmalar hücre komponentlerinin yapisinda bulunan karbona olan ihtiyaçlarina göre baslica iki grupta incelenmektedirler. 1) Inorganik karbondan yararlananlar: Bu grupta bulunan mikroorganizmalar kendileri için gerekli olan karbonu inorganik karbonlu bilesiklerden (Örn, CO2 gibi) yararlanirlar (ototrofik mikroorganizmalar). Bu karakterde olan mikroplarin, bir kismi, karbondioksitin asimilasyonu için gerekli enerjiyi kimyasal maddelerden saglarlar (kemotrof) ve bazilari da isik enerjisinden yararlanirlar (fototrof). 2) Organik karbondan yararlananlar: Bu tür mikroorganizmalar karbon kaynagi olarak organik bilesiklerden (karbonhidrat, amino asit, vitamin, vs) faydalanirlar (heterotrofik mikroorganizmalar). Insan ve hayvanlarda hastalik olusturan mikroorganizmalarin bir çogu bu özellikle beslenme tarzina sahiptirler. 04.02. Enerji Kaynagina Göre Siniflama Mikroorganizmalar biyosentez olaylarinda gerekli olan enerjiyi baslica iki kaynaktan saglarlar. 1) Kimyasal enerji: Bir kisim mikroorganizmalar biyosentez olaylarinda gerek duyulan enerjiyi inorganik maddelerin oksidasyonundan saglamalarina (kemolitotrof) karsin, bazilari da organik bilesiklerden elde ederler (kemoorganotrof). Kemolitotrofik karakterdeki enerji metabolizmasi özellikle, pseudomonas familyasina ait türlerde rastlanmaktadir. Kemoorganotrofik mikroplar, organik maddeleri, ya aerobik veya anaerobik ayristirarak lüzumlu enerjiyi saglarlar. 2) Isik enerjisi: Bu grupta bulunan mikroorganizmalar (fototroflar), biyosentez için gerekli enerjiyi isiktan saglarlar. Fotolitotrofik özellikteki mikroorganizmalar isik kaynagini inorganik basit kaynaklardan yararlanmak için kullanmasina karsin, fotoorganotrofikler ise isik enerjisini organik bilesiklerde kullanirlar. 04.03. Hidrojen/elektron (H/e-) Kaynagina Göre Siniflama Bütün mikroorganizmalar metabolizmalari için elektron kaynagina ihtiyaç duyarlar. Bazilari, bu amaç için, elektron donörü olarak inorganik bilesikleri (kemolitotrofik mikroplar) ve bir kismi da hidrojen vericisi olarak organik bilesikleri kullanirlar (kemoorganotrofik mikroplar). 05. Bakteriyel fotosentez Bazi mikroorganizmalarda (fotootroflar) bulunan fotosentetik pigmentler günes isigi ile yayilan enerjiyi absorbe etme özelligine sahiptirler ve bunu kimyasal enerjiye çevirerek metabolik olaylarda kullanirlar. Böyle mikroorganizmalar, havadaki serbest (CO2)'i kendi yapilarinda bulunan, hidrojen verici bilesiklerle (H2S) redükte ederek, organik bilesiklerin esasini olusturan basit karbonhidratli substanslari (CH2O) sentezler (Fotosentez). Isik enerjisi CO2 + 2H2S————› (CH2O)n + H2O + 2S fotosentetik pigment Hücrelerde sentezlenen (CH2O), glukoz için temel madde olarak yararlanilir. Reaksiyon sonunda olusan kükürt (S) hücrede birikir. Yesil bitkiler, hidrojen verici olarak, suyu kullanirlar, reaksiyonun sonunda oksijen açiga çikar. Isik enerjisi 6CO2 + 6H2O ———› C2H12O2 + 6O2 fotosentetik pigment Fotosentezde hidrojen vericiler (donörler) 1- Su (H2O): Yesil bitkiler ve bazi algler, CO2 'in fotosentetik redüksiyonunda hidrojen vericisi olarak suyu kullanirlar ve kendilerine organik sellüler bilesikleri sentez ederler. Isik enerjisi CO2 + 2H2O ———› (CH2O) + H2O + O2 oksijen atmosfere çikar. 2- Hidrojen sülfür (H2S): Iki grup fototrofik bakteri (yesil sülfür bakteriler), kendilerinde bulunan bakterioklorofil pigmentler yardimiyla, hidrojen alicisi olarak H2 kullanilir, suyu kullanamazlar. Isik enerjisi CO2+ 2H2S ———————› (CH2O)+ H2O + 2 S Bu reaksiyonda oksijen çikmaz, kükürt olusur ve bu da intra veya ekstrasellüler olarak birikir. 3- Organik bilesikler: Fotosentetik bakteriler içinde çok az bir grup (fotoheterotroflar, Athiorhodaceae veya purpul sülfürsüz bakteriler), hidrojen vericisi olarak H2O veya H2S'i kullanamazlar. Bunlar organiklerden yararlanirlar. Isik enerjisi CO2+4H-R ————› (CH2O)+H2O+4R 4- Moleküler hidrojen (H2): Birçok fototrofik bakteriler fotosentez olayinda moleküler hidrojenden, CO2'i redükte etmek için yararlanirlar. Isik enerjisi CO2+ H2 —————› (CH2O) + H2O 06. Organizmalar Arasinda Karsilikli Iliskiler Mikroorganizmalar dogada veya canlilarin vücutlarinda, genellikle, tek olarak degil, iki bazen de fazla etken türü ile birlikte olusturdugu populasyon halinde bulunur, yasar ve ürerler. Ancak, bu ifade, hiç bir zaman bütün patojenik ajanlarin tek olarak hastalik yapamaz anlamina gelmemelidir. Çünkü, bir çok mikroorganizma da canlilarda tek tür olarak infeksiyonu baslatabilir ve hastalik meydana getirebilir. Bazi mikroorganizmalar, birlikte bulunduklari süre içinde, daha kolay ve iyi bir tarzda gelisme ve üremelerine karsin, bunlari tek olarak izole etmek genellikle zordur veya tek olarak üremeleri mümkün degildir. Çünkü, birlikte ve yasadiklari zaman karsilikli yararlar saglayarak birbirlerinin üremelerini ve etkinliklerini desteklerler. Birden fazla ve farkli organizmanin birlikte yasamalarina, genel olarak, sembiyozis (symbiosis) adi verilmektedir. Organizmalar, dogada veya canlilarda birkaç sekilde sembiyotik bir yasanti içinde bulunurlar. Eger, organizmalardan biri (sembiont, sembiot), partneri olan organizmanin üzerinde yasiyorsa buna ektosembiyozis, içersinde yasiyorsa endosembiyozis olarak adlandirilir. Bu iki form da bulunan organizmalar yasantilarin türüne göre bazi kisimlara ayrilirlar. 1) Mutualizim: Bu tür bir sembiyotik yasanti içinde bulunan organizmalar birbirlerine karsilikli yararlar saglarlar. Konakçi ve mutualist organizmalar birbirlerinin metabolitlerine gereksinim duyarlar yasamalari ve üremeleri de bu tür karsilikli iliskiye bagimlidir. Diger bir ifade ile, biri olmazsa digeri de olamaz. Bu bakimdan, böyle organizmalari tek olarak izole etmek ve üretmek oldukça zordur. Ancak, kendileri, partnerinin saglayacagi metabolitlerin ortamda bulunmasi veya katilmasi kaydiyla üretilebilirler. Bu tür yasanti tarzina bakteriler, mantarlar, algler, parazitler, protozoa (protozoonlar) ve diger organizmalar arasinda gerek dogada ve gerekse canlilarin vücudunda rastlamak mümkündür. Örn; fenil alanin içermeyen bir ortamda Lactobacillus plantarum ve Streptococcus faecalis tek basina gelisemez ve üreyemez. Bu iki mikroorganizma birlikte bulunursa her ikisinin de bolca üredigi görülür. Her bir mikroorganizma birbirinin gereksinim duydugu faktörü sentezler ve böylece her ikisi de kolayca ürer (S. faecalis, fenil alanin 'i ve L. plantarum 'da pteroylglutamic asidi sentezler). Böylece mikroorganizmalar birbirlerinden karsilikli yararlar saglarlar. Toprak bakterileri (Rhizobium cinsi), Legiminosae familyasina bagli bitkilerin köklerinde bulunan yumrular içinde yasarlar. Bu mikroplar atmosferik nitrogenden yararlanarak, organik bilesikler yaparlar. Baklagil bitkisi de bakterilerde bulunan bu nitrogenli bilesiklerin nitrogeninden faydalanir. Buna karsilik, bakteriler de kendileri için lüzumlu olan bazi organik maddeleri bitki öz suyundan alirlar. Paramecium bursaria ile yesil bir alg olan Zoochlorella arasindaki yasanti da örnek olarak verilebilir. Paramecium 'la birlikte bulunan alg, bunun metabolizma artiklarindan ve karbondioksitinden yararlanarak organik bilesikler sentezler. Buna karsilik, paramecium da algin sentezledigi organik maddelerden yararlanir. Ayrica oksijen de verir. Paramecium algi gida ve isik olan yerlere tasir ve onu çevresel faktörlerden korur. Alg paramecium'un içinde yasar ancak, paramecium tarafindan sindirilmez. Ruminantlarin sindirim sisteminde bulunan mikroorganizmalarin sellüloz ve diger polisakkaridleri ayristirmasi sonu olusan ara maddeler (asetik, propionik ve butirik asit) rumen duvari hücreleri tarafindan absorbe edilir. Bunlar sonradan okside olarak hayvan için enerji kaynagini teskil eder. Protozoonlardan olan flagellali Trichonympha ile termitler (odun yiyen karincalar) arasinda da karsilikli yardimlasmaya dayanan (mutualism) bir yasam tarzi bulunmaktadir. Termitlerin yedikleri agaç parçaciklarini, bunlarin barsaklarinda yasayan protozoa da alarak sellülozu dijeste ederler. Bu sindirim sonunda olusan asetatlar ve diger ürünlerden de termitler yararlanirlar. Çünkü, termit'ler sellülase enzimi sentezleyemezler. Buna benzer diger örnek de, likenler ile bunlarin içinde bulunan ve fungal partneri olan yesil algler gösterilebilir. 2- Komensalizm: Bu tür birlikte yasantida, mikroorganizmanin biri faydalanir, digeri ise ne yarar ve ne de zarar görür. Bir kisim mikroplar besi yerinde bulunan gidalarin bazilarini ayristiracak enzimlere sahip degildirler. Bu nedenle bu maddelerden yararlanamazlar. Böyle bir ortamda birinci mikroorganizmanin ayristiramadigi maddeyi parçalayabilen ikinci bir mikrop bulunursa bu takdirde, gida maddesi ikinci mikroorganizma tarafindan ayristirilir. Olusan ara maddelerden birinci mikroorganizma da yararlanir. Böylece her iki mikrop da yasantisini sürdürür. Ancak ikincisi, birinciden bir yarar saglamaz. E. coli, dekarboksilasyonla, arginini agmatine ve ornitini de putresine çevirebilir. Ancak, arginini ornitine hidrolize edemez. Buna karsilik. S. faecalis ise arginini ornitine hidrolize edebilir, fakat, arginini agmatine veya ornitini putresine dekarboksile edemez. Sadece arginin içeren bir ortamdan ne E. coli ve ne de S. faecalis tek basina putresin olusturamaz. Eger bu iki mikroorganizma birlikte ayni besi yerinde üretilirse, S. faecalis, arginini ayristirarak ornitin olusturur ve bu ara madde de E. coli tarafindan ayristirilarak putresin meydana gelir. Bu yasanti tarzinda E. coli yararlanmis, S. faecalis ise herhangi bir fayda görmemistir. S. faecalis E. coli Arginin ———› ornitin ———› putresin Konmensalizme hayvanlarin barsaklarinda yasayarak vitamin (Vit.B ve amino asit sentezleyen mikroplar da örnek verilebilir. Bunlar, üzerinde yasadiklari hayvanlara bu maddeleri hazirlayip verirler. Buna karsilik kendileri hayvandan herhangi bir yarar saglamazlar. Insanlarin barsaklarinda yasayan bazi mikroplar da, K-vitamini yönünden yararlar saglarlar. Likenler ile algler arasinda da bu tarz bir yasanti vardir. 3- Sinergizm: Sinergizm iki veya daha fazla mikroorganizmanin, birbirinin etkisini destekleyerek, birlikte olusturduklari bir olguyu, infeksiyonu veya durumu ifade eder. Bu etkenlerin hiç biri tek basina ayni sonucu meydana getiremezler. Insan ve hayvanlarda görülen bazi miks infeksiyonlarin bir kismi sinergetik tarzda olusturulmaktadir. Yani, iki veya daha fazla mikroorganizma birlikte çalisarak hastaligi meydana getirirler. Örnegin, insanlarin agiz mikroflorasi arasinda yer alan T.vincentii ile F.nucleatum mikroorganizmalarla birlikte Plaut Vincent anjini, gingivit, stomatit vs. bozukluklar meydana getirir. Domuzlarin influenzasi, H. suis ile domuz influenza virusunun ortaklasa dayanismasi sonu; koyunlarin piyeteni, Sphaerophorus necrophorus ile F. nodosus ’un birlikte sinergetik yasantisi neticesinde meydana gelmektedir. Kuzularda görülen bazi pnömoniler de ayni sekilde, PPLO + P. multocidae veya P. haemolytica ’nin ortaklasa aktivitesi sonucu gelisirler. Bu verilen örneklerde adi geçen mikroorganizmalar tek basina tam klinik tablolu bir infeksiyon olusturmamalarina karsin, az çok hafif bir hastalik meydana getirebilirler. Bazi durumlarda, her birinin tek basina zararsiz oldugu mikroorganizmalar, birlikte verildikleri zaman, hastalik olusturabilirler. 4- Antagonizm: Bazi mikroorganizmalar, üredikleri ortama saldiklari bir takim eriyebilir maddelerin ya direkt (toksik maddeler, antibiyotikler, antifungal maddeler, bakteriosin, pyocyanin, v.s.) veya indirekt etkileri (ortamin pH ’sinin, ozmotik basincinin, yüzey geriliminin degismesi, vs.) ile diger mikroorganizmalarin üremelerine, gelismelerine mani olabilir veya öldürebilirler. Örn; insanlarin nasofarinksinde bulunan S. viridans, patojenik olan C. diphtheriae üzerine olumsuz etkisi vardir. E. coli ’nin olusturdugu colicin, P. aeruginosa ’nin sentezledigi pyocyanin bunlari sentezlenmeyen etkenler üzerine inhibitör etkisi bulunmaktadir. Buna benzer örnekler B. subtitis ve B. brevis için de verilebilir. Mikroorganizmalarin metabolik artiklari (organik asitler, v.s.) genellikle ortamin pH 'sini degistirerek, pH düsmesine ve çok duyarli mikroplarin üremelerine mani olurlar. Mantarlarin olusturdugu antibiyotikler birçok Gram pozitif ve Gram negatif mikroplarin üzerine bakteriostatik veya bakterisid etki yaparlar (antibiyozis). 5- Parazitizm: Bazi mikroorganizmalar üzerinde veya içinde yasadigi konakçidan yararlanirlar. Konakçiya hiç bir faydalari yoktur ve hatta direkt veya indirekt zararli etki yaparlar. Insanlar ve hayvanlarda hastalik yapan etkenleri bu yönlerden (bakteri, virus, mantar, helmint, v.s.) parazit olarak kabul edebiliriz. Bunlar konakçisinin zararina, yasantilarini sürdürürler. Bazi bakteriler (klamidia), bakteriyofajlar ve viruslar da birer hücre parazitidirler. 6- Oportunizm: Insan ve hayvanlarin çesitli sistemlerinde (sindirim, solunum, urogenital, v.s.) veya çesitli yerlerinde normal olarak yasayan, fakat hastalik olusturamayan etkenler, konakçinin sihhatinin bozulmasi veya çevre kosullarinin degismesi sonu hastalik olusturabilirler. Örn; insanlarin farinsklerinde bulunan ve hemolitik olmayan streptokoklar veya oral flora, dengenin konakçi zararina bozulmasi sonucu, kalp kapaklarinda bozukluk yapabilirler. Candida albicans 'lar, bazi özel durumlarda (antibiyotik sagaltimindan sonra), hastalik olusturabilecek duruma gelebilirler. Ayni tarz hastalanmalara, akcigerlerde, deride, sindirim kanalinda, urogenital sistemde v.s. yerlerde rastlanabilir. 7- Kompetisyon (rekabet): Ayni gida, reseptör, substrat, vs için iki etkenin karsilikli rekabete girmesi, birinin yerini digerinin almasi tarzinda ortaya çikan bir yasam tarzidir. Bunun örneklerini, özellikle antibiyotiklerin karsilikli etkilesiminde, veya barsaklardaki ayni reseptörü, gidayi, kimyasali, vs. paylasan mikroorganizmalar arasinda görmek mümkündür. Prof. Dr. Mustafa Arda ; Temel Mikrobiyoloji

http://www.biyologlar.com/bakterilerin-beslenmesi

Sistematik Sınav Soruları

1. Bazı fotosentik bakteriler fotosentez yaparken yeşil bitkilerden farklı olarak H2O yerine H2S kullanırlar. Buna göre, bu fotosentik bakterilerle ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Karbon kaynağı olarak CO2 yi kullanırlar B ) Fotosentez sonucunda glikoz sentezlerler C) Fotosentez sonucu O2 açığa çıkarırlar D) Klorofilli ve ototrof organizmalardır E) Fotosentez sonucu kükürt biriktirirler 2. I.Bir hücreli olma II.Zarlı organel taşıma III.Ototrof olarak beslenme IV.Hücre duvarına sahip olma Yukarıdakilerden hangileri,protista grubu canlıları, monera grubu canlılarından ayıran temel özelliklerdendir? A)Yalnız II B )I ve II C)I ve III D)II ve III E)I ve IV 3. Bir bakteri türü, I.Işık emilimi II.Fermantasyon III.Nitrifikasyon IV.Çürütme(Amonifikasyon) Olaylarından hangilerini gerçekleştirebildiği için ototrof olarak kabul edilir? A)Yalnız I B )Yalnız II C)I veya III D)II veya IV E)I veya IV 4. I.Vücut büyüklüğü arttıkça türlerin kromozom sayısı da artar. II.En fazla farklılık ve kalıtsal çeşitlilik alemdeki gruplar arasında bulunur. III.Türdeki bireylerin en önemli özelliği verimli döller oluşturur. Doğal sınıflandırmada kullanılan canlı gruplarına ait yukarıdaki ifadelerden hangileri doğru değildir? A)Yalnız I B )Yalnız III C)I ve II D)II ve III E)I, II ve III 5.Bakterileri çevreleyen başlıca iki örtü vardır.En içte hücre zarı ,onun üstünde ise hücre duvarı yer alır Aşağıda verilen maddelerden hangileri bakterilerdeki hücre örtülerinin yapısına katılmaz? A)Selüloz B )Proteinler C)Yağlar(lipidler) D)Karbonhidratlar E)Mineraller 6. Canlıların ,bugün kullandığımız filogenik (doğal) sınıflandırılması yapılırken aşağıdakilerden hangisi dikkate alınmamıştır? A)Nicel gözlemler B )Anatomik benzerlikler C)Homolog organlar D)Embriyonik benzerlikler E)Analog organlar 7. –Mayalar -Bakteriler -Küfler Yukarıda verilen üç canlı grubunun en önemli özelliği aşağıdakilerden hangisidir? A)Bir hücreli ökaryat olmaları B )Prokaryot hücre yapısında olmaları C)Çoğunun saprofit olarak beslenmesi D)Kemosentez yapabilmeleri E)Ancak nemli yerlerde yaşamaları 8. Protista aleminde yer alan ototrof canlılar için aşağıdaki özelliklerden hangisi ortaktır? A)Kloroplast bulundururlar B )Taksis (göçüm) hareketi yaparlar C)Hem de heteotrof olarak beslenirler. D)Hücre çeperleri vardır E)Kamçılarıyla hareket ederler. 9. –Belirgin bir çekirdekleri yoktur. -Zarlı organel taşımazlar -Fotosentetik türleri sitoplazmalarında klorofil pigmenti bulundururlar. Yukarıdaki özellikleri taşıyan canlılar ,hangi grup adı altında sınıflandırılır? A)Ökaryat B )Prokaryot C)Saprofit D)Ototrof E)Cıvık mantar 10. Evcil köpek ve ev kedisi hem etçil hem de otçul olarak beslenen iki farklı türdür. Bu türler , aşağıdaki sınıflandırma birimlerinden hangisinde ortak kullanılmıştır? A)Alem B )Şube C)Sınıf D)Familya E)Takım 11.Canlıların sınıflandırılmasıyla ilgili;’’Protista ile Paramesyum’’ arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisi arasında yoktur? A)Monera  Bakteri B )Protista  Öglena C)Fungi  Bira mayası D)Bitkiler  Mavi-yeşil alg E)Hayvanlar  Hidra 12.Aşağıdaki memeli gruplarından hangisi diğerlerinden daha fazla tür bulundurur? A)Gagalı memeliler B )Plasentalı memeliler C)Geviş getiren memeliler D)Keseli memeliler E)Yüzen memeliler 13. I.Protein sentezi II.DNA eşlenmesi III.Sitoplazma bölünmesi IV.RNA sentezlenmesi Bir bakterinin üremesi sırasında görülen yukarıdaki olaylardan hangileri , bütün DNA virüslerinin üremesinin üremeleri sırasında görülür? A)Yalnız I B )Yalnız II C)I ve III D)I, II ve III E)III ve IV 14. Özel olarak hazırlanmış bir besi yerine bölünme süresi 20 dk. Olan ,50 bakterilik bir koloni aşılanarak , 3 saat arayla üremeye bırakılıyor Ortam şartlarının , bakterilerin gelişmesini olumsuz etkilemeye başladığını ilk olarak aşağıdakilerin hangisi gösterir ? A)1. saatin sonunda 400 bakteri bulunur B )100 dakika sonra 1.600 bakteri bulunur. C)2. saatin sonunda 2.300 bakteri bulunur. D)140. dakikanın sonunda 4.600 bakteri bulunur. E)3. saatin sonunda 11.000 bakteri bulunur. 15. Hayvanlarla ilgili; I.Sırtlarında sinir şeridi bulunur. II.Akciğer solunumu yapar III.Yavrularını sütle beslerler IV.Solunum organı yutakla bağlantılıdır. Özelliklerinden hangileri bütün omurgalı gruplarındandır? A)Yalnız II B )I ve IV C)I ,II ve III D)I ,III ve IV D)II,III ve IV 16. Aşağıdaki hayvanlardan hangisi omurgalılarından değildir? A)Balinalar B )Foklar C)Yunuslar D)Hamsiler E)Kunduzlar 17. Mavi-yeşil algler hangi özellikleriyle Fotosentetik bakterilerden farklı olabilirler? A)Klorofillerinin olması B )Karbondioksit özümlemesi yapmaları C)Işığı soğurarak ATP sentezleyebilmeleri D)Kalıtsal materyallerinin DNA olması E)Klorofilden başka pigment maddesi bulundurmaları 18. Kemosentetik bir bakteri türü aşağıdaki özelliklerin hangisine sahip olabilir? A)Klorofil ve mezozom bulundurma B )Fotofosforilasyonla ATP sentezleme C)Özümlemede suyu parçalama D)Işık enerjisinden yararlanabilme E)Karbondioksit kullanarak glikoz sentezini gerçekleştirme 19. Değişik canlı türlerinde ve bir türün bireyleri arasında ,kalıtsal yapının farklı olması aşağıdakilerden hangisine en çok bağlıdır? A)Nükleotid sayısına B )DNA daki nükleotid çeşidine C)Nükleotid diziliş sırasına D)DNA ların uzunluğuna E)Kromozom sayısına 20. –Üremenin bölünerek yapılması -Ortam artıkların kokuşturulması -Populasyon küçülmesi A)Pütrifikasyon yukarıdaki olayların gerçekleştiği bir mikroorganizma populasyonunda ,aşağıdakilerden hangisinin yapıldığı söylenemez? B )DNA eşlenmesi C)Artık maddelerin oluşması D)Ortama oksijen verilmesi E)Ölüm oranını üreme oranından fazla olması 21. I.Hücre zarı II.Kapsül III.Hücre çeperi Yukarıda verilen hücresel örtülerden hangileri bütün bakteri çeşitlerinde bulunur? A)Yalnız I B )Yalnız III C)I ve II D)I ve III E)I ,II ve III 22. Aşağıdakilerden hangisi sadece sürüngenler takımındaki hayvanlarda bulunan özelliktir? A)Yumurtalarında bol miktarda vitellüs ve sert bir kabuk bulundurma B )Kalplerine temiz ve kirli kanın karışması C)Kanın damarlardan dışarı çıkması D)Ortam sıcaklığının vucut sıcaklığını değiştirmesi E)Derilerinin kuru olması ve salgı bezi bulundurmaması

http://www.biyologlar.com/sistematik-sinav-sorulari

İlk plazmid nasıl oluşmuştur

*Plazmidler, çoğu bakteri türünde bulunan,ancak her suşta bulunmayan halkasal veya süper sarmallı DNA molekülleridir. *Plazmitler, küçük moleküllerdir; bu açıdan bir karşılaştırma yapılırsa, bakteriyel kromozomun %20’si ile %4′ü arasında büyüklüklerde olduğu görülür. *Plazmidler, bazı üreme koşullarında konakçı hücre için mutlaka taşınması gereken yapılar değildir. Bununla birlikte, pek çok plazmid, özel koşullara uyum sağlamak için önemli olan genler içerir. Bu genler,çoğu kez bakterinin plazmiti taşıdığına dair temel işaret olurlar. Örneğin R plazmid taşıyıp, çeşitli antibiyotiklere dirençli olan bakteriler, aynı plazmiti taşımayan bakterilerin yaşayamadığı antibiyotikli ortamlarda yaşayarak diğerlerinden ayrılırlar . *Bir çok bakteride plazmid, hücreler arası gen transferinin özel bir tipinden sorumludur. Plazmidlerin bu özellikleri, 1950′lerde ilginç bir çalışma konusu olmalarına sebep olmuştur. Plazmidler, normalde konakçının replikasyon sistemini büyük ölçüde kullanmaları sebebiyle bakteriyel DNA replikasyonunun anlaşılması için iyi modeller olmuşlardır. Ayrıca, mikrobiyal genetikte kısmi diploidlerin yapılmasına yönelik çalışmalarda kullanıldıkları için önemlidirler. ***Başka bir önemleri de, genetik mühendisliğinde klonlama vektörü olarak kullanılmalarıdır. Plazmit Tipleri Farklı tiplerdeki plamitlerle ilgili genel bilgi Plazmitlerin Saptanması Bir bakteri suşunun plazmit taşıyıp taşımadığının, taşıyorsa bu plazmitin ne gibi özelliklerinin olduğunun bakteri genetiği yöntemleri ile belirlenmesi. Plazmitlerin Saflaştırılması Plazmit DNA’nın saflaştırılması: Moleküler biyolojide temel ve vazgeçilmez tekniklerden biri, Alkali lizis yöntemi. Plazmit Transferi Bakterilerde gen aktarımı. Plazmitlerin Replikasyonu Plazmit DNA nasıl çoğalır, yavru hücrelere nasıl dağılır? Önemli Plazmitler Önemli plazmit tipleri hakkında daha ayrıntılı bilgi. F, R, Col; ek olarak Ti ve Degredasyon Plazmitleri Kaynakça PLAZMİD TİPLERİ Çetitli E.coli suşlarında bir çok plazmit tipine rastlanmıştır. Ancak en çok bilinenleri, F, R ve Col plazmidleridir. Bu plazmidler, bazı özellikleri paylaşsalar da, önemli farklılıklara sahiptirler. Bir bakteride F, R ya da Col plazmidinin bulunup bulunmaması aşağıdaki özelliklerden yararlanılarak anlaşılabilir: 1. F ; Fertilite veya Seks Plazmidleri: Bu plazmidler, konakçılarına, kromozomal genlerini F plazmidinden yoksun hücrelere aktarma yeteneği kazandırırlar. F plazmidi, bu gibi durumlarda kendisini de alıcı hücreye transfer edebilir. 2. R ; Direnç Plazmidleri: R plazmidleri, konakçıyı bir veya daha fazla antibiyotiğe karşı dirençli kılar. Bu tip plazmidler, transfer edilerek başka hücrelerin de direnç kazanmasına yol açabilirler. 3. Col; Kolisinojenik Plazmidler: Col plazmidleri, “kolisin” adını alan bir grup proteinin sentezinden sorumlu genleri içerirler.Kolisinler,yakın suşlardan aynı tip Col plazmitini taşımayan bakterileri öldürme özelliğindedirler. Öldürme mekanizmasi, Col plazmidinin tipine göre değişiklik gösterir. Bu plazmit tipleri hakkında daha ayrıntılı bilgi, Önemli Plazmitler bağlantısında bulunabilir. Sonraki Konu: Plazmitlerin Saptanması PLAZMİDLERİN SAPTANMASI Plazmidler,hem genetik,hem de fiziksel yöntemler kullanılarak saptanabilirler.İlk olarak F plazmidi keşfedilmiştir. Met-Bio-Thr+Leu+ fenotipineki bir E.coli sutu (A),Met+Bio+Thr-Leu- fenotipindeki diğer bir suşla karıştırılarak minimal agara ekim yapıldığında minimal agarda yaklaşık 10-7 frekansında koloniler teşekkül etmiştir. Bu koloniler, Met+Bio+Thr+Leu+ fenotipinde; dolayısıyle, rekombinant kolonilerdi. Karıştırma işleminden önce A suşu streptomisinle muamele edilince,rekombinant koloniler yine oluşmuş; ancak ,B suşuna streptomisin uygulanınca koloni gözlenmemiştir. Bu deney, rekombinantların B suşundan türediğini olayın tek yönlü bir genetik bilgi akterımı olduğunu göstermiştir. Başka bir deneyde B’ye genetik bilgi aktaramayan bir suş, “C” suşu, A ile karıştırılıp uzun süre bir arada üretilmiş ve daha sonra karışımdan izole edilen C kolonilerinin B’ye gen aktarımı yaptığı gözlenmiştir.Bu deney sonuçlarından anlaşılmıştır ki, A suşu, B’ye gen transferini sağlayan bir fertilite elementine; “F” faktörüne sahiptir, C suşunda da F faktörü bulunmamaktadır; A ve C suşlarının bir arada üretilmeleri halinde F faktörü, A suşundan C suşuna transfer edilmekte, buna bağlı olarak da, genetik markırları B suşuna aktarabilen yeni bir C suşu ortaya çıkmaktadır. Başlangıç çaprazlaması: F+Met-Bio-Thr+Leu+ X F-Met+Bio+Thr-Leu- şeklindeydi. Transfer tek yönlü olduğu için F faktörü taşıyan hücreye donör (erkek), taşımayan hücreye ise resipient (dişi) adı verilmiştir. F’ adını alan F varyantlerı, plazmid üzerinde kromozomal genler de taşırlar.Bu konudaki ayrıntılı çalışmalardan biri, lac operonu ile ilgilidir ve kısmi diploidlerin elde edilmesimde kullanılmıştır. Bu deneyde, F’ lac bakteriler tasarlanmıştır. F’ ın transferi, bir antibiyotik içeren minimal laktoz katı kültür ortamına duyarlı donör ve dirençli resipient hücrelerin ekilmesiyle kolayca anlaşılabilir. çapraz tekli: F’ lac+ / lac- Strs X lac- Strr Plazmid üzerinde lac+ markırı taşıyan donör hücrelerle kromozomda lac- markırı taşıyan resipient hücreler karıştırılıp streptomisinli minimal laktoz agara ekilince rekombinant koloniler oluşmuştur (F’ lac+ / lac- Strr rekombinantları). Yalnızca donörün ekildiği kontrolde hücreler streptomisine duyarlı oldukları için; yalnız resipientin ekildiği kontrollerde ise hücreler laktozu kullanamadıkları için koloni oluşmamıştır. Burada, streptomisin markırının donör üremesini engelleyici özelliği önemlidir ve böyle markırlara “counterselection” ya da “counterselective” markırlar denir. Counterselective amaçlı olarak antibiyotik resistansı sıklıkla kullanılsa da diğer fenotipler de iyi sonuç verir. Örneğin, F’ transferi, F’ lac+ / met- X lac- met+ çaprazları minimal laktoz katı besiyerine ekilerek kontrol edilebilirler. Donörler, ortamda methionin olmadığı için (methionin eksiklği, counterselectiondur); resipientlerse laktozu karbon kaynağı olarak kullanamadıkları için üreyemezler. Yalnızca, F’ transferi yapan rekombinantlar üreyebilir. Bu durumda seçilmiş markır, lac+ ‘tir. F içeren A ve B suşları arasındaki çaprazlama ve F’ suşlarıyla yapılan deneyler arasında,önemli sayısal farklılıklar gözlenmiştir. Suşlar,ekilmeden önce yarım saat karıştırılırsa A X B deneyinde rekombinantların donör hücreye oranı 10-7; F’ deneyinde ise % 50′dir.Farklılığın sebebi, genetik markırın F’ bakterilerde plazmit üzerinde olmasından kaynaklanır. A X B deneyinde resipientlerin yarısı F faktörünü alsalar da çok az bir kısmı kromozomdaki markırları alabilmiştir. Plazmid Nasıl Transfer Edilir ? F’ lac+ / lac- Strs tsxr X F’ lac- Strr tsxs Eşletmesi gerçeklettirilmit, tsxr taşıyanlara Faj T6′nın absorbe olamadığı gözlenmiştir.Eşleşmeden bir süre sonra, bakteri karışımının bir kısmı streptomisinli laktoz kolorindikatör katı besiyerine ekilmiş ve kolonilerin %90′ından çoğunun lac+ olduğu gözlenmiştir.Bu da, donörlerin büyük kısmının F’ lac+ transferi yaptığını gösterir. F’ lac+ i trensfer eden bakterilerin hala plazmidin bir kopyasını taşıyıp taşımadığını belirlemek için, eşleşme karışımının bir kısmı T6 fajı ile muamele edilmiştir. tsxs bireyler,resipientler gibi viruslar tarafından lizise uğratılmıştır. tsxr donörü olup hayatta kalan hücreler, laktoz indikatör besiyerine ekilince, lac+ koloniler oluşmoştur. Sonuçta, donör hücrenin transferden sonra da plazmidin kopyasını taşıdığı; yani,transferin DNA replikasyonu ile birlikte geçekleştiği görülmüştür. Basit bir fenotip göstermeyen plazmitlerin varlığı ise, başka bir yöntemle saptanır. Hücre kültüründen DNA izole edilerek agaroz jel elektroforezi ile analiz edilir. Bakteri kromozomu büyük olduğu için jele giremez. Oysa plazmid, jelde yürüyecek kadar küçüktür. Eğer plazmid varsa, molekkül ağırlığına göre belirli sınırlar içinde band verir. Band, jelin EtBr ile boyanması durumunda UV ışığında görülür. Plazmid DNA büyüklüğü, molekül ağırlığı bilinen ve aynı jelde yürütülen DNA fragmentleriyle karşılaştırılarak hesaplanabilir. Sonraki Konu: Plazmit DNA’nın Saflaştırılması PLAZMİD DNA’nın SAFLAŞTIRILMASI Plazmid izolasyonu için, bakteriler,deterjan uygulamasıyla parçalanır. Elde edilen solüsyon (hücre lizatı), santrifüj edilir. Protein ve RNA ile kompleks yapmış olarak bulunan bakteri kromozomal DNA’sı, büyük olduğu için, santrifüj tüpünün altındaki tabakada yer alır. Daha küçük olan plazmid DNA ise,temiz süpernatanda (temiz lizat) kalır. Plazmitlerin izolasyonu için kullanılan yöntemler, mini prep ve large scale olmak üzere iki şekilde uygulanır. En çok kullanılanlar, alkali lizis ve boiling lizis yöntemleridir. PLAZMİT DNA İZOLASYONU (ALKALİ LİZİS YÖNTEMİ) 1.Gecelik kültürden bir miktar alınarak 6000rpm.’de 5 dakika santrifüj edilir. 2.Süpernatan atılararak çökeltiye 100 ml.G.T.E.eklenir.(1.çözelti) 1.Çözelti (GTE.): 50 mM Glukoz 25 mM. Tris Cl (pH 10 mM. EDTA (pH 3.Tüpe 200 ml.2. çözelti eklenir. 2. Çözelti: 0.2 N NaOH %1 SDS (2. Çözeltinin taze hazırlanması gerekmektedir.Hazırlandıktan sonra buzda bekletilir.) 0.91 ml. dH2O 0.05 ml. NaOH (5 M stoktan) 0.04 ml. SDS (%20’lik stoktan) 4.Tüpe 150 ml.3. çözelti eklenerek 5 dakika buzda bekletilir. 3.Çözelti: 5M (molar) Potasyum asetat Glecial asetik asit dH2O 5. Tüpler,12000 rpm’de 5 dakika santrifüj edilerek supernatan yeni tüpe alınır.400 ml.fenol ve 400 ml.kloroform eklenerek 12000 rpm’de 2 dakika sanntrifüj edilir. Üst faz yeni bir tüpe alınarak 2 hacim etanol eklenip düşük hızda vortekslenerek 2 dakika oda sıcaklığında bekletilir. 6.12000 rpm’de 5 dakika santrifüj uygulanır,süpernatan atılarak çökeltiye 1 ml. %70′liketanol eklenir. 7.12000 rpm’de 2 dakika santrifüj edilir. 8.Süpernatan atılarak çökelti vakum altında kurutuldu.Kuruduktan sonra distile suda çözülür. Sonraki Konu: Plazmit DNA’nın Transferi PLAZMİD DNA’nın TRANSFERİ Donör ve resipient Hücreler arasındaki rekombinasyona ilişkin ilk bulgulardan biri, rekombinasyon için hücreler arasındaki bir bağlantının gerekliliğidir. Bu durum,F+ ve F- hücre kültürlerinin porlu filtre ile ayrıldığı deneyde gösterilmiştir. Bu durumda, hücre hücreye bağlantı engellenerek rekombinant oluşumunun engellendiği görülmüş ve olay için bakteriyel konjugasyon ya da çiftleşme terimi kullanılmaya başlanmıştır. Bir dizi deneyle, plazmid transferinin dört adımda gerçekleştiği gösterilmiştir. Bu adımlar: 1.Özel donör-resipient etletmesi (efektif kontakt) 2. DNA transferi için hazırlık (mobilizasyon) 3.DNA transferi 4.Replike olabilen fonksiyonel plazmidin resipient içinde tekillenmesi. F ya da F’ içeren hücreler,bir resipientle kontakt kurdukları zaman bu dört adım gerçekleşir. Bazı plazmit tipleri, bu işlemlerin tamamını gerçeklştirmek için genetik olarak yeterli değildirler. Plazmidler, bu özelliklerine göre dört gruba ayrılırlar: · 1. Nontransmissible Plazmitler:Efektif kontakt ve DNA transferi için gerekli olan genleri içermezler. 2. Konjugatif plazmidler: Efektif kontakt itleminin gerçeklettirilmesi için gerekli genleri içerirler. 3. Mobilisable Plazmidler: Plazmid DNA’ sını transfer için hazırlayan genleri taşır. 4. Self Transmissible Plazmidler: Hem konjugatif, hem de mobilize özellik taşırlar (F plazmitler gibi). Konjugatif fonksiyonlar, çoğu kez, plazmide özel değildir ve bundan dolayı, bir plazmid, ikinci bir plazmidin transferine yardımcı olabilir. Örneğin, bir tek hücre, hem F plazmid, hem de Col E1 plazmid taşıyabilir. F plazmid, hem konjugatif hem de mobilisable’dir. Oysa Col E1, mobilisabledir, fakat konjugatif değildir. Bu nedenle,sadece Col E1 plazmidi taşıyan bir hücre, plazmid transferi yapamaz. Her iki plazmidi içeren bir hücrede, F plazmidi,Col E1′de olmayan konjugatif fonksiyonu sağlayabilir, böylece Col E1 plazmiti, her iki plazmitten de yoksun olan bir hücreye aktarılabilir. Bu şekilde nonkonjugatif bir plazmidin, bir konjugatif plazmit sayesinde kurulan efektif kontakt yoluyla transfer edilmesine “donation” denir. Mobilizasyon fonksiyonları ise, genellikle plazmite özeldir; yani, bir self-transmissable plazmid, nonmobilisable bir plazmiti transfer etme yeteneğine sahip değildir. Bununla birlikte, bazı örneklerde, frekans düşük de olsa transfer gerçekleşebilir. Transferin olması için, iki plazmid arasında rekombinasyon yapılarak transfer edilebilir tek bir DNA molekülünün oluşturulması gerekir.Sonuçta, ortaya nonmobilisable plazmidin tamamını taşıyan bir selftransmissible plazmit çıkar. Bu işleme,”kondüksiyon” adı verilir. F aracılığı ile transfer edilen kromozom, kondüksiyonla mobilize edilir. F’teki dizilerle kromozom arasında bir genetik rekombinasyon meydana gelir ve f faktörü, kromozom boyunca resipient hücreye geçer. EFEKTİF KONTAKT ve PİLİ Efektif kontakt için ilk adım, donör ve resipient hücrelerin çift oluşturmasıdır. Çift oluşumu için, donör üzerinde seks pilus adı verilen kıl benzeri bir protein ilaveye ihtiyaç vardır. F içeren ve R içeren hücrelerde, F piluslar ve R piluslar bulunur. F pilus, izole edilmit ve pilin adı verilen tek bir hidrofobik proteinden oluştuğu saptanmıştır. F piliye bağlanan bazı fajlar bulunmaktadır (male spesific fajlar). Bu fajlar iki tiptir.Bir kısmı pilusun ucuna, bir kısmı da dibine bağlanır. Uca bağlananlar, eşleşmeye engel olurken; dibe bağlananlar olmaz.Eşleşme sistemlerinin tümü piliye bağımlı değildir. Örneğin, Streptococcus fecalis, bir selftransmissible plazmit taşır. Plazmitsiz resipientler, dişi böceklerdeki feromona benzer şekilde bir eşleşme proteini üretirler. Bu protein,plazmit içeren (donör) hücrelerde yapılmaz. Feromon, donör hücrede adhesin denilen bir proteinin sentezlenmesine sebep olur.Adhesin, donör hücreyi çevreleyerek donör-reipient çiftinin oluşmasını sağlar. Plazmid transferi tamamlandıktan sonra feromon sentezi durur. MOBİLİZASYON ve TRANSFER Mobilizasyon, plazmitte kodlanıp muhtemelen rilaksasyon kompleksinde nik oluşturan proteinin özel baz dizisine sahip transfer orijininde (oriT) bir tek zincir (single strand) kırık oluşturmasıyla başlar. nik, dönen halka (rolling circle) replikasyonunu başlatır ve dönen halkanın lineer kolu transfer ediliri. Nik oluşturan protein, 5′ ucuna bağlı kalır ve replikasyon şekli, FX 174 fajının rolling circle mekanizmasına benzer. Burada önemli bir özellik, DNA sentezinin hem donör, hem de resipient hücrede gerçekletmesidir. Donördeki sentez, donör konjugal DNA sentezi adını alır ve transfer edilen tek zincirin yerini doldurur. Resipient hücredeki sentez ise (resipient konjugal DNA sentezi), alınan tek zinciri çift zincire çevirir. Genellikle, transfer edilen zincirin donör konjugal sentezle yer değiştirmesi ve resipient hücrede çift zincir DNA’ya çevrilmesi eş zamanlıdır. F PLAZMİDİNİN tra GENLERİ Genetik madde transferi, fin genlerinin kontrolündedir. Temel transfer (tra) fonksiyonları, bir operonda kodlanmaktadır. tra genlerinin çoğu,pili sentezinde görevlidir. Örneğin. tra A geni, pilin proteinini kodlar ve tra B,C,D,E,F,G,H,K,L,Q,U,V,W genleri ise, fonksiyonel bir pilusun oluşması için gereklidir. Diğer genler, eşleşme, transferin başlaması, transferin gerçekleşmesi, oriT’de nik oluşturulması, normal replikasyon orijini oriV’den DNA replikasyonu, iki f+ hücrenin eşleşmesinin engellenmesi (surface exclusion) ve plazmit uyuşmazlığında gereklidir. TRANSFERDE KONAKÇI KISITLAMASI Bazı durumlarda transfer edilen plazmit,konakçının restriksyon endonükleaz enzimleri tarafından parçalanır. Bu gibi durumları engellemek için, transfer edilen DNA, çift zincire çevrildikten sonra metillenmelidir. Bir zincirden metillenen DNA, restriksiyon endonükleaz enzimlerinden etkilenmez. Sonraki Konu: Plazmit Replikasyonu PLAZMİD REPLİKASYONU Bir plazmid, ancak konakçı hücre içinde replike olabilir. Plazmid, hangi tipte olursa olsun,replikasyonun doğru şekilde gerçekleşmesi için “replikasyon orijini ” adını alan belirli dizilere sahip olması gerekir. Plazmitler, replike olabilmek için, konakçının replikasyon proteinlerine gereksinim duyarlar. DNA polimeraz III, E.coli kromozomal DNA’sı için ana replikasyon proteinidir. Ancak, bazı plazmitler, onun yerine DNA polimeraz I’i kullanırlar. Örneğin, pol A mutantlarında, Pol-I düzeyinin düşüklüğünden F plazmitinin replikasyonu etkilenmezken Col E1 plazmiti, replike olamaz. Bunun sebebi, F plazmiti replikasyonunda pol-III; Col E1 replikasyonunda ise pol-I’in kullanılmasıdır. Bazı plazmitler, yalnızca konakçı genlerinin ürünlerini kullanırlar. Col E1 DNA saflaştırıldıktan sonra Col E1 yada diğer bir plazmid taşıyan hücrelerden elde edilen ekstrakta eklenirse replike olabilir. Diğer plazmidlerse, plazmitte kodlanan gen ürünlerine ihtiyaç duyarlar. Tüm plazmitlerin replikasyonu, semikonservatiftir. Farklı plazmitlerin replikasyon modelleri arasında önemli farklar vardır.Bazıları tek yönlü (unidirectional); bazıları çift yönlü (bidirectional) replike olurlar. RK 6 plazmidi, önce bir yönde, sonra da aynı orijinden ters yönde replike olur. Çift yönlü replike olan plazmidlerde, replikasyon iki şekilde sonlanır. Birinci tipte, terminasyon, büyümekte olan çatallar çakıştığı zaman olur. Diğerlerinde ise sabit bir terminasyon bölgesi vardır. Replikasyon halkası tamamlandığı zaman, halkalardan biri, yeni sentezlenen DNA’ların ayrılması için kırılır. Replikasyon sonucunda, bir nik açılmış molekül, bir de süper koil molekül meydana gelir. KOPYA SAYISININ KONTROLÜ Bir plazmid, hangi tipte olursa olsun, replikasyonun başlangıcını,dolayısıyle hücre içindeki sayısını kontrol eden genlere sahiptir. Plazmidler,hücre içindeki sayılarına göre, stringent yani düşük kopya sayılı (hücrede 1-2 kopya) veya relaxed yani, yüksek kopya sayılı (10- 100 kopya) plazmidler olarak iki gruba ayrılırlar. Plazmidler, replikasyonun başlangıcını negatif kontrol eden bir repressör kodlarlar. Bu, kopya sayını denetleyen bir mekanizmadır. Repressörün aktivitesi, konsantrasyonuna bağlıdır. Hücre gelişirke hacim artar, repressör konsantrasyonu düşer ve replikasyonu inhibe edemez. Bu nedenle plazmid sayısı, repressör gen sayısı ve buna bağlı olarak da repressör protein konsantrasyonu iki katına çıkar. Konsantrasyon belirli düzeye erişinde, replikasyon engellenir. Benzer olaylar zinciri, yüksek kopya sayılı plazmidlerin hücrede tek bulunması halinde de cereyan eder ve repressör konsantrasyonu replikasyonu inhibe edecek seviyeye çıkana dek plazmid, çoğalmaya devam eder. Plazmidlerin farklı kopya sayılarında bulunmalarını açıklamak üzere ileri sürülen bir modele göre, yüksek kopya sayılı plazmitlerin represyonu için gereken repressör konsantrasyonu, düşük kopya sayılıların repressör konsantrasyonuna göre daha yüksektir. PLAZMİD AMPLİFİKASYONU Plazmid içeren bir bakteri kültürüne, kloramfenikol gibi protein sentez inhibitörleri eklenecek olursa, kromozomal DNA replikasyonu inhibe edilir, ancak plazmit DNA, hücredeki sayısı bin, hatta daha fazla oluncaya kadar replike olmaya devam eder. Kromozomal DNA replikasyonun durma sebebi, bu reaksiyonların başlaması için protein sentezine gerek olmasıdır. Eğer plazmit, bakteriyel ya da plazmitte kodlanan dayanıklı proteinleri kullanıyorsa replike olmaya devam edebilir. Bunun yanında, konsantrasyona bağlı etki gösteren regülatör proteinlerin sayıları artamayacağı için plazmit replikasyonu baskılanamayacaktır. Plazmit amplifikasyonundan,genetik mühendisliğinde yararlanılır; kullanılacak plazmid, saflaştırılmadan önce bu yöntemle sayısı arttırılabilir. İNKOMATİBLİTE Birbirine yakın, ilişkili plazmidler, aynı hücre içinde stabil kalamazlar. Böyle plazmidlere “incompetable” denir.Plazmid replikasyonunun başlangıcında işlevi olan repressör modeli de bu durumu açıklar. İki plazmid taşıyan bir hücre düşünelim. Bu plazmidler, farklı repressörlere sahip olan F ve Col E1 plazmidleri olsun. Repressörler farklı olduğu için,bir plazmidin repressörü, diğerini regüle edemez ve plazmidler birbirinden bağımsız olarak replike olurlar. Bu durumda,F ve Col E1 plazmidleri uyumludur (competable); başka bir deyişle, farklı inkompatiblite gruplarına aittirler. Çetitli Enterobacteria’lar, bir çok plazmidi aralarında transfer edebilirler.Bu plazmidler, 25 inkompatiblite grubunda sınıflandırılırlar.Plazmidler, oluşturdukları pilus tipine göre de sınıflandırılırlar. AKRİDİNLERLE REPLİKASYONUN İNHİBE EDİLMESİ Çeşitli ajanlar, DNA’daki bazların aralarına girerler. Özellikle akridinler, kromozomal DNA’yı etkilemeden plazmid replikasyonuna engel olurlar. Bu inhibisyonla hücrenin plazmidi kaybetmesi sağlanabilir (acridin curing). Üreme ortamındaki akridin konsantrasyonu çok yüksek olursa kromozomal; düşük olursa plazmid DNA’nın replikasyonu durur. HÜCRE BÖLÜNMESİNDE PLAZMİDLERİN PAYLAŞILMASI Bir dizi deney,düşük kopya sayılı plazmidlerin bölünme sırasında kardeş hücrelere dağılmasının kontrol altında olduğunu göstermiştir. Şöyle ki, bölünmeye hazır bir hücre, plazmid DNA molekülünün iki kopyasını taşır ve yeni oluşan hücrelere bu kopyalardan biri gider (F plazmitte olduğu gibi). Eğer böyle bir kontrol olmasaydı, yeni hücrelerden bazıları plazmit taşımazdı. Plazmitsiz hücre sayısının artışını engellemek için, düşük kopya sayılı plazmidlerde bulunan paylaşım fonksiyonu, yüksek kopya sayılı plazmidler için gerekli değildir. Sonraki Konu: Önemli Plazmitler ÖNEMLİ BAKTERİYEL PLAZMİTLER ve ÖZELLİKLERİ F PLAZMİDLER F plazmidlerin en büyük özellikleri, bakteri kromozomuna entegre olabilmeleridir. Bu integrasyon sonucunda, Hfr hücreler oluşur. İntegrasyon, l fajının bir bakteride lizojenize olmasına benzer; ancak, F’in E.coli kromozomuna integrasyonu, l DNA’nın integrasyonundan farklıdır. F, kromozomal DNA’da bir çok bölgeye bağlanabilir. Kromozom üzerinde yirmiden fazla mamajör ve yaklaşık yüz minür bölge bilinmektedir. F’in her bir bölgeye affinitesi aynı değildir. F’in kromozomdan ayrılması, nadir de olsa gerçekleşir. Ayrılma frekansı, bazı lokalizasyonlarda, diğerlerine göre yüksektir. Çoğu kez, F’in ayrılması hatasız olmaz. Böyle durumlarda, iki kesimden biri entegre olmuş F’in içinde; ikincisi ise kromozomal DNA’nın F’e bitişik parçasında olur. Bu tip ayrılmalar, F’ plazmidlerin orijinini oluşturur. F faktörünün DNA replikasyonunda defekti olan mutant bakteri kromozomuna entegre olması, integratif süpresyon adı verilenolayda artışa sebep olur. F faktörü,replike olmak için E.coli’nin çeşitli replikasyon proteinlerini kullansa da, kromozomal DNA replikasyonunun başlamasını sağlayan dnaA geninin ürününe ihtiyacı yoktur.Yani, F faktörü,dnaA (Ts) mutantında serbest bir protein olarak bulunuyorsa, sıcaklık 42oC’ye yükseltildiği zaman (yükseltmenin amacı,mutant DnaA proteinini inaktive etmektir) kromozomal replikasyonun gerçekleşmesi, pek olası değildir; ancak, F plazmid, hala replike olabilir. F faktörü, dnaA (Ts) mutant suşta kromozoma entegre olmuşsa (hücre Hfr ise) Kromozomal replikasyon,yüksek sıcaklıkta da olur. Böyle bir durumda replikasyon, E.coli replikasyon orijininden değil, F faktörünün oriV bölgesinden başlar. Sonuçta,F faktörünün entegre olması, dnaA (Ts) fenotipini DnaA-bağımsız replikasyon orijini sayesinde baskılar. İntegratif süpresyonun gözlenmesi, F faktörü kromozoma entegre olmuş bir suşu izole etmek için kullanışlı bir yöntemdir. Örneğin, bir F’ Lac+ / Strs sutu, bir lac- DnaA (Ts) Strrsutuyla çiftlettirilebilir ve Lac+ Strr hücreler, 42oC’de streptomisinli minimal laktoz agara ekilerek seçilebilir. Hayatta kalan kolonilerin tümü, entegre olmut F’ lac içeren Hfr koloniler olacaktır. DİRENÇ (R) PLAZMİDLERİ R plazmitleri, ilk defa Japonya’da bir dizanteri salgını sırasında S.dysenteriae bakterilerinden izole edilmit, daha sonra, E.coli ve bir çok bakteride bulunmuştur. R plazmitler, konakçılarına bir grup fungal antibiyotiğe karşı direnç kazandırırlar ve genellikle self-transmissible özelliktedirler. Çoğu R plazmiti, bitişik iki DNA segmentinden ibarettir. Bu fragmentlerden biri, resistans transfer faktör (RTF) olup, DNA replikasyonunu, kopya sayısını, gen transferini ve kimi zaman tetrasiklin resistans genin regüle eder. R determinant olarak da adlandırılabilen öbür segment ise, antibiyotik resistansı için gereken diğer genleri taşır. R plazmitleri, genellikle, bir grup kombinasyonla, ampsilin (amp), kloramfenikol (Cam), streptomisin (Str), kanamisin (Kan) ve sulfonamid (sul) resistans genlerini taşır. İki bileşenli R plazmitleri, F’ plazmitlerden farklı olarak integrasyondan sonra gelen bir eksidasyonla oluşmazlar. Bu mekanizmanın yerine, transpozonlarla resistans genleri taşınabilir. R plazmitler,tıp alanında da büyük öneme sahiptir. Çünkü, bakteriler arasında transfer edilebilme özelliklerinden dolayı, büyük epidemilere sebep olmuşlardır. KOLİSİNOJENİK PLASMİDLER Col plasmidleri , kolisin üretme yeteneği sağlayan E.coli plasmidleridir.Kolisin, Col plasmidi taşımayan duyarlı bakterilerin çoğalmasını engelleyen bir proteindir. Col plasmidleri çeşitli bakteri türlerinde bulunan ve baktriosin üreten bakteriosinojenik plasmidler gurubundadır. Bakteriosinler, ki kolisinler bunlara bir örnektir; duyarlı bakterilerde etkileşime girerek birçok temel işlevi inhibe ederler. DNA replikasyonu, transkripsiyon, translasyon veya enerji metabolizması, kolisinlerin kötü yönde etkilediği işlevlerdendir.Kolisinlerin birçok tipi vardır. Her tip bir harfle belirtilir ve duyarlı hücrelerde özel şekillerde inhibisyona neden olurlar. Kolisin üretiminin saptanması, faj saptanmasına benzer bir yöntemle yapılır. Kolisin üreten hücre, duyarlı hücre kültürü üzerine konulur; kolisin, etraftaki bakterilerin çoğalmasını engeller.Koyu bakteri tabakasında “lacuna” olarak bilinen temiz bir bölge oluşturur. Col plasmidler, konakcılarının , doğada kolisine duyarlı hücrelere göre avantajlı olmalarını sağlar. Saflaştırılan kolisinlerde yapılan çalışmalar,bu proteinlerin gerçek kolisin ve defektif faj partikülleri olmak üzere iki tipte olduğunu göstermiştir. Bazı kolisinler, basit proteinlerdir. Diğerleri, elektron mikroskobu ile incelendikleri zaman faj kuyruklarına benzedikleri görülmüştür.Böyle plazmidler, eski profaj kalıntılarının gen ürünleri olabilirler; replikasyon ve baş ünitelerinin üretiminden sorumlu genleri kaybetmiş, ancak ve bir represör sistem, lizis enzimi ve kuyruk kodlayan gen bozulmadan kalabilmiştir. Faja benzer şekilde , kolisin hücre duvarı üzerinde özel reseptör bölgelere bağlanır.Ek olarak, bazı kolisinlerin ekspirasyonu normalde represe edilmiş olsa da UV ışığı gibi DNA bozan ajanlarla indüklenebilirler. Genellikle kolisinler, Col ilişkili bir hücreye karşı inaktiftirler.Bu olaya immünite denir. Çoğu kez, immünite, salınan küçük bir proteinin büyük kolisin proteinine bağlanması ile gerçekleşir. İmmünite proteini, yalnızca Col + hücrelere immünite sağlamaz, bunun yanında Col- hücrelerin öldürülmesinde degörev yaparlar. Örneğin, kolisin kloasin DF 13 proteini , üç bölgeden meydana gelir. Bu bölgeler, bir reseptöre bağlanan bölge, bir RNase ve immünite proteinine bağlanan bir segmentir. Reseptöre bağlana uç, hidrofobiktir ve hücre zarı ile interaksiyona girmesi olasıdır. İmmünite bağlayan segment, güçlü bir negatif yüke sahiptir; böylece pozitif yüklü immünite proteini ile nötralize olur. Kolisin bir reseptöre bağlandıktan sonra, parçalanır. N terminal bölgesi hücre dışında kalır, RNase segmenti hücreye girer, hücre yüzeyindeki immünite proteininden ayrılır. RNase, ribosomdaki RNA yı etkiler ve böylece duyarlı hücreyi öldürür. Col plasmidler, çok büyük boydadırlar. En çok çalısılan Col plasmidi, Col E1 dir.6646 baz çiftlik tam sekansı bilinmekte ve rekombinant DNA araştırmalarında çok sık kullanılmaktadır. Büyük self transmissible Col plasmidlerin çoğu, küçük Col plazmidler ile F veya F’ plasmidler arası hibritlerdir. Col E1, mobilize olabilen ancak konjugatif olmayan bir plasmittir. Plasmidde kodlanan bir nükleaz( Col E1 için nükleaz, mob geni tarafından kodlanır) ve bom (basis of mobility) adını alan özel baz dizisi üzerinde aktivite gösterir. Bu dizi kolisin bölgesini içerir. Mob geni transkribe edilir, mob ürünü, bom bölgesinde nik açar (nik gerçek kesim bölgesidir) ve süperkoil Col E1 DNA sı niklenmiş bir halkaya dönüşür.Bu olayları gerçekleştiren hücre F- ise, Col E1 plasmidi, pili yapma yeteneğine sahip olmadığı için konjugasyon çifti olusturamaz, transfer gerçekleşmez. Ancak hücrede hem Col E1 hem de F plasmidi varsa, F plasmidi, pilus ve transfer aparatının sentezini sağlayacağı için Col E1 transfer edilebilir. Mob- mutantı Col E1 ler, F plasmidi varlığında da transfer edilemezler. F+ mob+ bom- mutantlarında da transfer gerçekleşmez. Agrabacterium Ti PLAZMİTİ Bir çok Dictyledonus bitkisinde Agrabacterium tumefaciens bakterisinin sebep olduğu bir crown gall tümör bulunur. Tümörü oluşturan özellik, Ti adı verilen bir plazmite bağlıdır. Bitki enfekte olduğu zaman, bazı bakteriler bitki hücrelerinin içlerine girer,orada büyür ve lizise uğrarlar. Bunun sonucunda DNA’lar, hücre içine salınır. Bu noktadan sonra, tümör oluşumu için bakteriye gerek yoktur. Ti plazmitinin, replikasyonds görevli genler içeren küçük bir fragmenti, bitki hücresinin kromozomuna entegre olur ve hormonların etkisiyle hücre bölünmesini kontrol eden sistemin etkisini azaltır. Böylece hücre, tümör hücresine dönüşür.Bu plazmidler, bitki kültürlerinin geliştirilmesinde önemlidir. Özel genler, rekombinant DNA teknikleriyle bu plazmitlere takılabilir ve bu genler,bazen bitki kromozomuna entegre olabilir. Sonuçta,bitkinin genotip ve fenotipi değiştirilebilir. KONAKÇI SINIRI GENİŞ PLAZMİDLER Bazı plazmidler, sadece sınırlı sayıda, ilişkili bakteride bulunabilir. Bu plazmitlere, konakçı sınırı dar plazmitler denir. E.coli Inc P ve Pseudomonas aeruginosa Inc P1 inkompatiblite gruplarındaki self transmissible R plazmidleri ise, çok sayıda bakteri türüne transfer edilebilirler. Bunlar da, konakçı sınırı geniş plazmidler olarak adlandırılırlar. Neden bazı plazmitlerin konakçı sınırı dar, bazısının geniş olduğu bilinmemektedir. Plazmid: Büyüklük (Kb): Kopya Sayısı: Self-Transmissible Fenotipik Özellikler: Col plazmidler ColE1 6.4 10-15 Colicin E1,enerji gradientini parçalar,konakçyya Colicin E1′e ba?y?yklyk sa?lar. ColE2 7.6 10-15 Colicin E2,bir Dnase’dyr;konakçyya Colicin E2 ba?y?ykly?y. ColE3 7.6 10-15 Colicin E3 bir ribozomal Rnase’dyr;konakçyya ColicinE3 ba?y?ykly?y. F plazmid 94.5 1-2 F-pilus , konjugasyon. R plazmidler R100 106.7 1-2 Camr,Strr,Sulr,Tetr RK2 56.0 5-8 Geni? konakçy siniri pSC101 9.0 <5 Faj plazmidler ldv 6.4 50 l genleri cro,cl,O,P Rekominant plazmidler pBR322 4.4 20 Orta kopya sayysy,ColE1 tipi replikasyon,Ampr pUC18 2.7 200-500 Yüksek kopya sayysy,kopya sayysyny yükselten bir mutasyonla ColE1 tipi replikasyon Ampr pACYC184 4.0 10-12 Camr, Tetr DİĞER PLAZMİDLER Kimi plazmitler,zararsız bakterilere girerek onları patojen hale getirirler.E.coli Ent plazmitler, bu gruptadır ve diareye sebep olan enterotoksinlerin sentezini sağlarlar.Hly adında bir plazmid (hemoliz yapan plazmid), domuzdan izole edilen E.coli’lerde bulunmuştur.Hemolizin, kan örneklerindeki eritrositleri yıksa da Hly plazmitinin herhangi bir patojeniteye sebep olduğu görülmemiştir. Çoğu Pseudomonas türü, yüzlerce çeşit organik bileşiği karbon kaynağı olarak -özellikle, toluen, oktan gibi zehirli olanları- kullanabilmektedir. Bu metabolik yetenek, degredasyon plazmidleri tarafından sağlanır. Her bir plazmid,bu bileşikleri yıkmaya yarayan bir veya daha fazla metabolik yolda görevlidir. Bu tipteki bazı plazmitler,bakteriye sentetik bileşikleri yıkma yeteneği kazandırır. Başka bir plazmit grubunun üyeleri ise, toksik metal iyonlarına karşı direnç sağlar. bu plazmidler, direnç sağladıkları iyonun var olduğu ortamda bulunurlar. Hg++ iyonlarına karşı direncin biyokimyasal mekanizması iyi çalışılmıştır. Olay, plazmitte bulunan ve Hg++ iyonlarını metalik merküriye çeviren redüktaz enzimi sayesinde gerçekleşir. KAYNAKLAR: 1.Microbial Genetics; Stanley R.Maloy; John E. Cronom; David Frefeld 2.Biochemistry; Geoffrey Zubay 3.Concepts of Genetics; William S.Klug; Michael R.Cummings 4. Molecular Cloning; J.Sambrook, E.F.Fritsch, T.Maniatis   Plasmid zaten bakteri hücresi içerisinde, bakteri kromozomundan bağımsız genellikle dairesel yapıda, replikasyon yapabilen bir DNA parçası. Yani oluşturulmaktan öte bakterinin kendi doğasında olan bir yapı. Bakteri plasmidlerinden tra genlerini taşıyanlar, bakterinin kromozomuna eklenip, tekrar ayrılabilme özelliğine sahip. Bazıları da fertilizasyon plasmidi olarak, replikasyon sonucu bir kopyasını başka bir bakteriye aktarabiliyorlar. Üzerinde antibiyotik üreten genler( ki bakteriler antibiyotiği diğer bakterilere karşı kendilerini koruma aracı olarak kullanırlar) ya da antibiyotik direnç genleri mevcut. Bu haliyle plasmid bakterinin doğal parçası. Bugün bizim klonlama için kullandığımız yapay plasmidler de, bakterilerdeki doğal plasmidlerden esinlenilerek düşünülmüş. Bakteri plasmidlerinin kendilerini çoğaltabilme özelliği ve antibiyotik direnç genleri klonlama vektörlerinin anahtar kısımlarını oluşturup, bunlar üzerinde çeşitli düzenlemeler ile istenen klonlama plasmidleri elde edilmiş durumda.   Bu konuda plazmidlerin kromozomal DNA'dan koparak oluştuğuna dair bir teori var. bu kopan DNA parçalarının replikasyon orijinleri de mevcut. bazı bakterilerde tekrar kromozom DNA'sına entegre olabilen plazmidler mevcuttur. bunlara epizom denir. umarım sorunuzun cevabı olmuştur.

http://www.biyologlar.com/ilk-plazmid-nasil-olusmustur

Antibiyotikler ve Sağlığa Etkileri

Her canlı yaşamını sürdürebilmek için dış etkilerden korunmak zorundadır. Mikroorganizmalarda birer canlı olduklarından bu kurama uymuşlar, kendilerini yok etme niteliğinde olan antibiyotiklere direnç mekanizmalarını geliştirmeye başlamışlardır. Bakterilerdeki rezistans üç biçimde belirir. 1. Bazı bakterilerde belirli antibiyotiklere karşı doğal bir direnç vardır. Örneğin gram negatif bakterileri penisilin, ve diğer birçok bakterileri, antimikotik preparatlar doğal olarak etkileyemezler. 2. Önceden duyarlı olan bakteriler, antibiyotiklerle karşılaştıkça kendilerini koruma mekanizması oluştururlar. Bu da hızlı ve yavaş olmak üzere iki aşamada belirir. Hızlı direnç kazanan bakterilere koch basili bir örnektir, iki üç kez streptomisin ile karşılaşan basilde ilaç etkisiz duruma geçer. Hızlı direnç oluşturan antibiyotikler arasında linkomisin, rifamisin, spektinomisin, pirazinamid örnek olarak gösterilebilir. Bakterilerin en geç rezistans kazandıkları antibiyotikler örneğin anfoterisin B, nistatin, ristosetin vankomisin vb. gibi antibiyotiklerdir. 3. Rezistans oluşumunda en önemli olgulardan biri de, bu niteliğin taşınması (bulaşıcı rezistans) dır. Dirençli bir bakterinin bu özelliği genetik olarak kromozomlarla veya kromozom dışı diğer bakterilere geçebilir. Bulaşıcı rezistans üç şekilde geçer : a)transformasyon: Parçalanan, eriyen donör hücrelerinin DNA’sı alıcı hücreye girer. Gelişmekte olan bakterinin DNA’sı da direnme niteliği kazanır. Bu taşınma DNA moleküllerinin tümüyle olmayıp fragmanlar şeklindedir. b)transdüksüyon: Büyük veya küçük gen parçaları fajlar aracılığı ile üremekte olan bakterilere geçirirler. Bu fajların kapsadıkları dirençli nükleik asitler bakterinin ana maddeleri arasında yer alır. c)Konjugasyon: Bakterinin üremesinde yer alan seksüel alış veriş sonucudur. Geni oluşturan maddeler bir hücreden diğerine, plazma bağlantılarıyla transfer edilir. Enfeksiyon hastalıklarında antibiyotiklere karşı rezistans görülmesi: 1. Bakterilere etkin olan maddeyi inaktive eden veya parçalayan enzimlerin oluşumu, 2. Aktif taşıma mekanizmasındaki bir blokaj veya membran perneabilitesindeki değişiklikler, 3. Antagonist sentezin artması, 4. Bakterinin metabolizmasındaki değişiklikler başta gelen faktörlerdir. Bakterilerde belirli bir antibiyotiğe karşı olan direnç, kimyasal yapı benzerliği ve etki mekanizması eşit bulunan başka antibiyotiklere karşı da oluşur.

http://www.biyologlar.com/antibiyotikler-ve-sagliga-etkileri

Bakterilerde Okaryotik Prokaryotik Hucre

Mikroorganizmaların Hücre Yapıları Ökaryötik Hücre Nedir; Ökaryötik yapılı canlı hücresinin (alg, maya, mantar, protozoon, ve gelişmiş canlılar) temel özelliği, genetik şifreleri taşıyan DNA’nın bir zarla çevrili olan çekirdekte bulun­masıdır. Prokaryotik Hücre Nedir; Prokaryotik yapıdaki hücrelerde (Bakteriler) ise hücre duvarların kompleks olması ve tek kromozomdan ibaret olan genetik materyalin sitoplazma içerisinde dağınık bir şe­kilde bulunmasıdır. Bakterilerde Hücre Yapısı Bakteri hücresi ışık mikrokobu ile incelendiğinde, yuvarlak (kok), basil (çomak, çu­buk), virgül, filament (uzun saç benzeri) gibi morfolojik yapısı ile, kapsül, flagella ve spor gibi yapıları görülebilir. Gram boyama metodu kullanıldığında hücre duvarı yapı­sı hakkında (Gram pozitif veya Gram negatif) bilgi edinilir Bir bakteri hücresinin ana yapıları merkezden dışa doğru şunlardır: 1- Genetik materyal (kromozom) 2- Sitoplazma 3- Sitoplazmik membran 4- Periplazmik boşluk 5- Hücre duvarı 6- Kapsül (bazılarında) 7- Pilus/fimbria (bazılarında) 8- Flagella (bazılarında) 9- Spor (bazılarında) Genetik Materyal (Çekirdek, DNA) Bakteri hücresi elektronmikroskop ile incelendiğinde; genetik materyalin, memeli hücrelerindeki gibi bir zarla çevrilmediği, fibriler yapıda merkezde olmakla beraber si­toplazma içerisinde dağınık bir şekilde olduğu ve mitotik aygıt bulunmadığı görülür. Bakterilerde DNA yapısındaki genetik yapının 1 kromozomlu olduğu kabul edilir. Yak­laşık 1 mcm boyundaki bir bakteri hücresinin kromozomunun boyu 1 mm (1000 mcm) kadardır. Bu da kromozomun sitoplazma içerisinde ancak katlanarak sığabilece­ğini anlatır. Bakteri kromozomunun moleküler ağırlığı, yaklaşık 2-3 X 109 daltondur. Sitoplazma Nedir ve Sitoplazma İçi Yapılar, Sitoplazma Özellikleri Bakteri hücresinin iç kısmı sitoplazma sıvısı ile doludur. Sitoplazma, saydam, hafif akış­kan kıvamda ve kolloidal karakterdedir. Sitoplazmada bakteri hücresinin yaşlanmasına bağlı olarak artan ve ozmotik olarak inert nötral polimer yapısında bir kısım granüller bulunabilir. Bakteri hücresi bu granülleri rezerv maddeler olarak kullanır. Bazı bakteri­ler protein ve nükleik asit sentezi sırasında bu granülleri karbon kaynağı olarak kullanır. Bazı bakterilerdeki sülfür granüllerini okside ederek hidrojen sülfür (H2S) oluşturur. Sitoplazmada mikrokopla görülemeyen ancak ultra santrifüj teknikleri ile ortaya konabilen bazı yapılar bulunur. Bunların en önemlisi ribozomlardır. Ribozomlar, ribo-nükleik asid ile protein moleküllerinin karışımlarından ibaret enzimleri yapan ünite­ler olarak bilinirler. Ribozomlar bakteri hücresi için gereken her türlü protein ve enzi­min sentezlendiği ünitelerdir. Ribozomlar yaklaşık 10-20 nanometre (nm) çapındadırlar. Bir bakteri hücresinde 10000-15000 kadar bulunabilir. Temel olarak ribozomal PNA’yı oluştururlar. Hücre rRNA’sının % 80-90′ı ribozomlarda bulunur. Bakteri ribo-zomları 70 S’lik ribozomal RNA özelliği gösterirken, ökaryotik hücrelerde 80 S’lik ribozomal RNA bulunur. Bakteri sitoplazmasında sık rastlanan bir yapıda “ekstra kromozomal genetik elementler” olarak tanımlanan plazmidlerdir. Bunlar DNA yapısında olup, bakteri genomundan bağımsız olarak replikasyon (çoğalma) yaparlar. Bir bakteriden diğerine F pilusları va­sıtasıyla aktarılabilen-bulaştırılabilen- plazmidler, toplumda bilinçsiz antibiyotik kullanımı neticesinde artan antibiyotiklere dirençlilikten, enterik bakterilerde enterotoksin sentezinden ve barsaklara tutunma faktörlerinin hücrede sentezinden sorumlu genleri taşımakla sorumludurlar. Bazı bakterilerde bakteri virusları olarak da bilinen bakteriofaj genomlar (DNA veya RNA) da bulunur. Sitoplazmik Membran Nedir Hücre zarı, hücre membranı olarak da bilinen bu yapı, fosfolipid ve protein yapısında­dır. Ökaryotların aksine bakteri sitopiazmik membranında sterol bulunmaz. Sito­piazmik membranın başlıca görevleri, 1- Hücreye girecek-hücreden çıkacak maddelerin taşınması ve seçimi, 2- Sitoplazmanm sarılarak kolloidal yapısının korunması, 3- Enzimlerin birçoğunun depolanması, 4- DNA replikasyonu sırasında mezozom oluşturmak, 5- Hücre için gerekli bir çok protein, lipid, enzim vs’nin sentezinde gerekli madde­lerin taşınması, barındırılmasını sağlamak, 6- Hidrolitik enzimlerin periplazmik aralığa salgılanması ve hücre dışındaki besinle­rin parçalanması ve hücre içine alınacak hale getirilmesinde yardımcı olmaktır. Periplazmik Boşluk Hücre duvarı ile sitopiazmik membran arasında kalan bu kısım, jelimsi karakterde olup peptidoglikan ile doludur. Periplazmik aralık olarak da tanımlanan bölgede bazı proteinler, enzimler ve oligosakkaridler bulunur. Bunlar jel içerisinde serbestçe diffüze olurlar. Periplazmik proteinler arasında, hücre dışından içeriye alınacak besinleri par­çalayacak enzimler bulunur. Periplazmik oligosakkaridler ise ozmoregulasyonda gö­revlidirler. Hücre Duvarı Yapısı, Bakteri Hücre Duvarı Bakteri hücresinin sitopiazmik membranı ile kapsülü arasındaki yapılar (pilus ve flagellalar hariç) hücre duvarını oluştururlar. Hücre duvarının yapısı; Gram negatif ve Gram pozitif bakterilerde birbirinden farklıdır. Bakterilerin Gram negatif veya pozitif olarak sınıflandırılmaları hücre duvarlarındaki yapı farklılarından ötürüdür. Gram po­zitiflerde protein ağırlıklı yapı olduğundan mor, Gram negatiflerde hücre duvarı LP ve LPS ağırlıklı olduğundan pembe boyanırlar. Bu farklılık rutin mikrobiyolojide oldukça pratik bir şekilde bakterilerin tasnifinde işe yarar. Hekimlikte kullanılacak antibi­yotiklerin seçiminde de bu özellik göz önünde tutulur. Gram pozitif bakterilerin hücre duvarları temel olarak başlıca peptidoglikan (PG) ve teikoik asitten ibaret iken, Gram negatif bakterilerde içten dışa doğru peptidoglikan (PG), lipoprotein (LP), dış membran ve lipopolisakkarid (LPS) katmanlardan oluşur. Bakteri cinsleri hatta bazılarında türler arasında hücre duvarlarının antijenik özellik­leri farklıdır. Bu antijenik farklılıklardan faydalanılarak hasta kan serumundan bakteri enfeksiyonları teşhis edilebilmektedir. Gram negatif bakterilerin hücre duvarlarındaki LPS katmanındaki (lipid A ve polisakkarid) lipid A, endotoksin dir. Bu tür bakterilerin inaktive edilmiş (öldürülmüş) hücreleri bile konakçıda pirojenik (vücut ısısını arttıran) etki gösterir. Bakteriler, izotonik bir ortamda tutulurlarsa, dezenfektanlar, antibiyotikler veya bazı kimyasal maddelerin etkileri ile hücre duvarları parçalanabilir veya sentezleri durdu­rulabilir. Böylece hücre duvarsız (involusyon form) kalabilirler. Basiller iç basınçtan ötürü yuvarlak-şekilsiz bir hal alır. Gram pozitiflerde bu duruma protoplast, Gram ne­gatiflerde ise sferoblast adı verilir. Gram pozitiflerde peptidoglikan katman Gram negatiflerden yaklaşık 40 kat daha fazla bulunur. Gram negatiflerde PG sitoplazmik membranm hemen üstünde yerleşmiştir. Peptidoglikan, N-asetil muramik asit (NAMA) ve N-asetil glikoz amin (NAGA) mole­küllerinin B-l, 4 glikozid bağlarıyla birleşmelerinden oluşmuş heteropolimerlerdir. Gram negatiflerdeki Lipoprotein (LP) molekülleri, dış membran ve PG tabakalarını bir­birlerine bağlar. Gram negatif bakteri hücre duvarının en önemli yapı birimi olup, bir molekül LP 57 aminoasitten oluşur. Dış membran, periplazmik proteinlerin sızmasını önler. Özellikle Enterobacteriaceae familyasındaki bakterileri safra tuzlarından ve hidrolitik enzimlerden koruyucu görev ifa eder. Dış membran, sitoplazmik membran gibi yapısında fosfolipid molekülleri ve bazı özel proteinleri sıvı mozaik yapıdadır. Dış membranda proteinimsi porların olması bu katmanın küçük moleküllere karşı per-meable (geçirgen) yapar. Lipopolisakkaridler, dış membrana hidrofobik bağlarla bağ­lanmış olan yüzey yapıları gibi hücre duvarı katmanı olup, bazı işlemlerle saf olarak elde edilebilirler. Lipid A ve polisakkarid olarak 2 temel alt birimden oluşan LPS’lerin Lipid A kısımları Gram negatif bakterilerin enfeksiyon mekanizmasındaki önemli si­lahlarından olan endotoksinler olarak etkirler. Okaryotik hücrelerde bulunan otolitik enzimler, bakteri hücresinde de bulunur. Bun­lar PG’a bağlı olan amidaz, glikosidaz ve peptidaz enzimleridir. Bu enzimler bakteri hücresinin gelişmesinde, bölünmesinde, çoğalmasında ve nihayet ölümünde görev alırlar. PG, lizozim enzimi (tükürük, gözyaşı, vajen akıntısı, ter, yumurta akı, makro-faj hücreleri vs) ile kolaylıkla hidrolize edilir. Kapsül Bakterilerin tümünde kapsül olamamakla beraber önemli bir çoğunluğu doğal orta­mında veya doğala yakın hazırlanmış besiyerlerinde üretildiklerinde kapsül oluşturur­lar. Kapsül, tüm bakterilerde polisakkarid (Bacillus anthracis te ise poli-D-glutamik asit) yapısındadır. Bakteriyi konakçının fagositik hücrelerinden koruyarak daha patojen olmasını sağlarlar. Vücut hücrelerine tutunmada da (adhezyon) işe yarar. Birkaç kat olduğunda gliko-kaliks adını alır. Besiyerlerinde mukoid koloni oluşturarak üreyen bakteriler genellikle kapsüllüdürler. Kapsül bazı bakterilerde mikrokapsül halinde bulunabilir. Bakteri kapsülü negatif bo­yama veya kapsül boyama metotları ile ışık mikroskobunda görülebilir. Değişik cins ve türdeki bakterilerde kapsülün aminoasit dizilişi değişiklik gösterdiğinden antijenik yapıları da farklılık gösterir. Flagella Bakteri flagellası 130 nm çapında protein yapısında ve sitoplazmadan köken alan iplik benzeri uzantılar olup, bakterinin hareketli olmasını sağlar. Her bakteride bulunmaz. Bir bakterideki flagella sayısı, bakterinin cins ve türlerine göre değiştiği gibi yerleşim yerleri de farklılık gösterir. Bulundukları konuma göre monotrik (bir flagellalı), multitrik (çok flagellalı), lofotrik (bir uçta toplanmış flagellalar), amfitrik (karşılıklı iki uçta top­lanmış flagellalar), peritrik (bakteri hücresinin her tarafında flagella bulunması) gibi isimler alır. Bir flagella, flagellin adı verilen alt birim proteinlerden oluşur. Flagellalarm sentezleri, bakteri genomunun kontrolündedir. Sıvı besiyerlerinde üremiş bakterilerin flagellalan çalkalanarak koparılabilir. 3-6 dakikada yeniden sentezlenir. Flagellinlerde türlere göre (hatta aynı tür içerisinde bile) farklı antijenite gösterebilir. Pilus (Fimbria) Flagellalardan daha kısa ve daha ince tüysü yapılar olup, sitoplazmik membrandan kö­ken alırlar. Protein yapısındadırlar. Antijenik farklılıkları vardır. Bakterilerde iki çeşit pilus bulunabilir. 1. Konakçının hücre ve dokularına tutunmaya yarayan piluslar (Escherchia coli’lerdeki Colonisatioıı Factor Antigens I, CFA II, CFA III, üropatojen E. coli’lerdeki P pi­luslar, Streptococcus’lardaki M ve X proteinler gibi). 2. Bakteriyel konjugasyonda verici hücrenin alıcıya tutunmasına ve plazmid akta­rılmasında görevli olan F piluslar. Bakter Serin biı çoğunda pilus sentezi, plaz-midlerin genetik kontrolündedir. Spor Bakterilerde spor, zor çevre şartlarından kendi neslini koruma için geliştirdiği bir form değişikliği olup, bakteri sporlu iken üreyip çoğalamaz ancak yıllarca (örneğin B. anthracis’te 2500 yıl) sonra bile vejetatif hale gelebilecek şekilde, korunabilmektedir. Aerobik bakterilerden Bacillus cinsi (B. anthracis, B. subtilis, B. ccreus, B. megatarium) ile anaerobik bakterilerden Clostridium cinsi (Cl. tetani, Cl botulinum, Cl. perfiringens, Cl. septicum, vs) bakterilerde bulunur. Koklarda (bazı Sarcinia türleri hariç) Gram negatif­lerde ve spiroketlerde spor oluşumu tespit edilmemiştir. Aerob bakterilerde spor sade­ce in vitro gelişirken, anaerob bakterilerde hem in vitro hem de in vivo oluşabilmektedir. Vejetatif bakterilerin % 70′i su iken, bakteri sporlarında su oranı % 5-20 kadardır. Bakteri sporlanacağı zaman, hücre içerisine yeterli besin maddelerini depoladıktan sonra vejetatif hücre için gerekli bazı genlerin çalışmasını durdurarak, spor oluşumun­da görevli genleri faaliyete geçirir. Önce bakteri genomu sporun oluşacağı kısma doğru uzamaya başlar. Çift katmanlı zar oluşması diğer dış katmanların sentezi için pre-kürsör (başlatıcı) görevi görür. İki kat membran arasına PG, dipikolinik asit ve kalsi­yumca zengin maddeler birikerek korteks şekillenir. Spor oluşumu 50 kadar gen tara­fından kontrol edilmektedir. Yukarıda da belirtildiği gibi sporlanmış bakteri uygun or­tamda yıllarca korunabilir. Çevre, bakteri için uygun hale geldiğinde veya sporlu bakte­riler insan veya hayvanlarca alındığında, bakteri vejetatif hale geçer. Bu 3 aşamada olur. 1. Aktivasyon. Sporun ısı, ışık, nem, pH, uygun aminoasitler vs bulunan bir orta­ma kavuşması, vejetatif hale geçmesini uyarır. 2. Jerminasyon. Aktive olmuş sporun bazı aminoasitlere minerallere (özellikle Mn++) ve suya gereksinimi vardır. Bu maddeler aktivasyon sırasında oluşan çatlamalardan içeriye girerek spordaki dipikolinik asit ve kalsiyumun spordan atılmasını sağlar ve bakteri vejetatif hale dönüşür. 3. Basilin boyu uzar ve normal şekle döner. Bakteri sporları genellikle oval veya yuvarlak şekilli olup, basilin uç kısmında (termi­nal), ortasında (sentral) veya ikisi arasında (subterminal) yerleşebilir.

http://www.biyologlar.com/bakterilerde-okaryotik-prokaryotik-hucre

Virusların Genel Özellikleri

Virusların Genel Özellikleri

Viruslar, protein veya kompleks bir yapıdan (glikolipoprotein) oluşan bir muhafaza içine paketlenmiş DNA veya RNA'lardan sadece birine sahip çok küçük infeksiyöz ajanlardır. Latince zehir anlamına gelen virus(lar) bu basit ve çok küçük yapıları ile cansız ortamlarda üreyebilecek yetenekte değildirler. Çünkü, taşıdıkları genetik bilgiler ve buna bağlı olarak gen sayısı kendilerinin bağımsız replikasyonlarını sağlayacak yeterlilik taşımamaktadır. Bu nedenle de canlı hücrelerin ekspresyon mekanizmalarına ve makromoleküllerine gereksinim duyarlar. Diğer bir ifade ile viruslar, bağımsız çoğalmalarını sağlayacak mekanizmalardan ve moleküllerden yoksundurlar. Bunları ancak, infekte ettikleri hücrelerde buldukları için, hücrelere bağımlıdırlar ve birer hücre paraziti olarak kabul edilirler. Bu noksanlıkları nedeniyle de, viruslar, bakteriler gibi tam bir hücre olarak değil "bazı genetik informasyonlara sahip infeksiyöz ajanlar" olarak tanımlanmaktadırlar. Viruslar, infekte ettikleri hücrelerde kendi replikasyonlarını sağlayacak makromolekülleri her zaman hazır bulamazlar. Bulunanlar da replikasyonları için uygun veya yeterli olmayabilir. Böyle dezavantajları gidermek için, bazı viruslarda, replikasyonları için önemli fonksiyonu olan bazı enzimlerin kodlarını taşırlar. Ayrıca, viral genom hücreye (sitoplasma) girdikten sonra, hücrenin bütün mekanizmalarına hakim olmakta ve sadece kendilerinin replikasyonu için programlama ve yönlendirme yapmaktadır. Böylece, viral replikasyon güvence altına alınmaktadır.Litik infeksiyonlarda infekte hücreler, kendileri için değil, sadece virus için bütün olanaklarını (ekspresyon mekanizmaları, makromolekülleri, vs.) seferber eder. Hücrelerde metabolizma, replikasyon ve sentez olguları tamamıyla durur ve sonunda hücreler ölürler. Bakteriler ise, viruslardan çok daha fazla büyüktürler. Genomlarında ve sitoplasmalarında kendi bağımsız replikasyonlarını sağlayabilecek genlere, genetik bilgilere, ekspresyon mekanizmalarına, enerji ve makromolekül oluşturabilecek bütün olanaklara sahiptirler. Bu nedenle de, bakteriler, canlı veya cansız bütün ortamlarda kolayca üreyebilmektedirler. Bakteri olarak kabul edilen, klamidia ve riketsiyalar canlı hücrelerde üremelerine karşın kendilerinde bağımsız replikasyonlarını yapabilecek tüm mekanizmalar bulunmaktadır. Bazı bakteriler de (mikoplasma, riketsiya ve klamidia) boyutları yönünden viruslara yaklaşır bir konumdadır. Diğer bir ifade ile, bakteriler ile viruslar arasında ölçülere sahiptirler. Bunlardan, mikoplasmalar hariç tutulursa, riketsiya ve klamidialar sadece canlı ortamlarda üreyebilmektedirler. Bu özelliğinin dışında, bu iki cinse ait etkenler ile mikoplasmalar tam bir bakteri karakteri gösterirler. Bu nedenlerle de, bakteriler arasında klasifiye edilmektedirler. Bakteriler ile virusların bazı özellikleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. Viruslardan, çiçek grubuna ait olanlar hariç tutulursa, diğerleri normal ışık mikroskopu ile görülmezler. Ancak, bazılarının hücrelerde meydana getirdiği intrasellüler veya intranükleer inklusiyon cisimleri kolayca gözlenebilir. Virusların morfolojilerini izlemede elektron mikroskoplardan yararlanılır. Virusların aksine, bakterilerde, DNA, RNA ve ribozomların hepsi bulunur. Viruslar antibiyotiklerden etkilenmedikleri halde bakteriler değişik tarzda olmak üzere duyarlılık gösterirler. Bakteriler ortadan bölünerek çoğalırlar ve filtrelerden geçemezler. Hayvan viruslarının etrafında bulunan kapsid veya zarf oluşumuna bazı bitki viruslarında rastlanamamıştır (viroid: tek iplikçik, sirküler RNA). Virusların bakterilere oranla 10-20 kat daha küçük olmaları, bir çok yönlerinin eksik kalmasına yol açmaktadır. Hem viral genom çok küçük olmakta ve hem de içinde bulunan gen sayısı ve buna bağlı olarak genetik informasyonlar bakterilere oranla daha az olmaktadır. Virusların boyutları da 20-300 nm arasında değişmektedir. En küçük virus parvoviruslar (20 nm) ve en büyükleri ise çiçek virusları 300 nm). Çiçek virusları bu ölçüleri ile ışık mikroskobunda kolayca görülmektedirler. Virus gruplarına göre değişmek üzere, infekte hücrelerde çok sayıda (yüzlerce, binlerce) virus partikülü sentezlenebilir. Böyle infeksiyonlar sonunda hücreler parçalanarak olgun viruslar saçılırlar (litik infeksiyon). Hücrelerde oluşan morfolojik bozukluklar (sitopatik efektler, CPE), hücre ve virus türlerine göre bazı değişiklikler ve özellikler gösterebilir. Bazı viruslar da hücrelerde sitopatik etkiler veya lizis oluşturmazlar (nonlitik infeksiyonlar). Böyle karakter gösteren virusların bazıları, hücrelerde yavaş ürerler ve hücrelerden tomurcuklanma ile olgunlaşarak dışarı çıkarlar. Hücrelerde her hangi bir bozukluk görülmez, hücreler hem virus üretmeye ve hem de çoğalmalarına devam ederler (persistent infeksiyonlar). Virusların diğer bir bölümü de, infekte hücrelerde bulunmalarına karşın herhangi bir üreme göstermezler. Böyle viruslar, hücrelerinin genomu ile birleşerek latent döneme girerler (latent infeksiyonlar). Latent infeksiyonlar, hücrelere yeni karakterler ve yeni antijenik determinantlar kazandırabilir. Bakterilerdeki, fajlar tarafından oluşturulan latent infeksiyonlarda toksin sentezi ve antijenik konversiyonlar meydana gelmektedir (C. diphtheriae ve C. botulinum C). Böyle durumlarda insan ve hayvan hücrelerinde de malignansi vs. gelişebilmektedir (retroviruslarda). Canlılar böyle latent viruslarla uzun süre birlikte yaşayabilirler. Viruslar çok geniş bir konakçı spektrumuna sahiptirler. Bazıları (kuduz) zoonotik infeksiyonlara yol açmasına karşın, bir bölümü de sadece insan veya sadece hayvanlara özgü kalmaktadır. Hayvan türlerinin de kendilerine ait viral infeksiyonları bulunmaktadır. Şöyle ki, kızamık, kabakulak, polio vs. viral hastalıklar insanlarda görülmesine karşın hayvanlarda rastlanamamaktadır. Buna karşın hayvan viruslarından, At vebası virusu at ve diğer tek tırnaklılarda, Sığır vebası virusu sığır ve diğer çift tırnaklı hayvanlarda hastalık yapar, insanlarda infeksiyon meydana getiremez. Konakçı affinitesine göre viruslar aşağıdaki tarzda klasifiye edilmektedir.  Virusların Klasifikasyonu Ve İsimlendirilmesi Doğada bulunan bütün organizmaların (hayvan, bitki, mantar, alg, parazit, bakteri, protozoon, vs.) kendine özgü bir veya birkaç virusla infekte olabileceği görüşü eskiden beri bilinmektedir. Bunlar arasında insan, hayvan ve bitkilerde hastalıklara yol açan değişik karakterde ve çeşitli özellikte viruslar saptanmış ve her geçen 5-10 yıl içinde de yeni viruslar ortaya çıkmaktadır. Virusların ilk saptanması, bakterilerden sonra olmuştur. Bu gecikmede, virusların boylarının bakterilerden çok küçük olmaları nedeniyle normal ışık mikroskoplarıyla görülememesi, cansız sıvı ve katı besi yerlerinde ürememesi ve filtreleri geçmesi esas nedeni oluşturmuştur. Bugün, virusların varlığını ortaya koyabilecek, izole ve identifiye edebilecek, üretebilecek bir çok teknik geliştirilmiştir. Elektron mikroskoplar da virusları görüntülemede ve morfolojilerini belirlemede çok yararlı olmaktadırlar. Viruslar hastalık oluşturduğu canlılara göre sınıflandırıldığı gibi (insan, hayvan, bitki, insekt, virusları, vs.) meydana getirdiği bozuklukların lokalizasyonuna göre de bir klasifikasyona tabi tutulmuştur. Şöyle ki, afinitesi (tropizm) olduğu doku ve organlara göre: enterotropik viruslar, neurotropik viruslar, dermatropik viruslar, pneumotropik viruslar, vs. Ayrıca, viruslar enzimatik, immunolojik, bazı kimyasal maddelere duyarlılık, replikasyon stratejileri, vs. özellikleri de dikkate alınarak sınıflandırmalar yapılmıştır. Virusları klasifiye etmede "İnternational Committee on taxonomy of viruses" tarafından önerilen bazı kriterler belirlenmiştir. 1966 ve1982 yıllarında bu komite, 3 önemli kriter üzerinde durmuştur. 1) Nukleik asit karakteri: DNA-RNA, polaritesi, tek-çift iplikçikli, lineer-sirküler, molekül ağırlığı, spesifik enzim kodları, segmentleri, vs. 2) Replikasyon tarzları :Rolling circle, semikonservatif, vs. 3) Virion morfolojisi :Kübik simetri, sarmal simetri, kompleks yapı, çıplak-zarflı oluşu, kapsomer sayısı, büyüklüğü, vs. Ancak, şunu da belirtmek gerekir ki, virusların ayrıntılı incelenmesi sonu ortaya çıkan yeni buluşlar standart ve devamlı geçerli bir klasifikasyona engel olmaktadır. Virus sınıf, familya, alt familya ve cinslerini belirlemede aşağıda açıklanan son ekler kabul edilmiştir. Virus Sınıfları için :-virales son eki Virus familyaları için :-viridae " Virus alt familyaları için :-virinae " Virus cinsleri için :-virus " 03. Başlıca Virus Grupları Başlıca virus familyaları (alfabetik sıraya göre dizilmişlerdir). DNA Virusları Familya-1 : Adenoviridae Cins -1 : Mastadenovirus (memelilerin) Cins -2 : Aviadenovirus (kanatlıların) Familya-2 : Circoviridae Familya-3 : Hepadnaviridae Familya-4 : Herpesviridae Alt familya-1 : Alphaherpesvirinae Cins -1 : Simplexvirus Cins -2 : Varicellavirus Alt familya-2 : Betaherpesvirinae Cins -1 : Cytomegalovirus Cins -2 : Muromegalovirus Alt familya-3 : Gammaherpesvirinae Cins -1 : Lymphocryptovirus Cins -2 : Rhadinovirus Cins -3 : Thetaly phocrytovirus Familya-5 : İridoviridae Familya-6 : Papovaviridae Cins -1 : Papillomavirus Cins -2 : Polyomavirus Familya-7 : Parvoviridae Cins -1 : Parvovirus Cins -2 : Dependovirus Cins -3 : Densovirus Familya-8 : Poxviridae Cins -1 : Orthopoxvirus Cins -2 : Leporipoxvirus Cins -3 : Avipoxvirus Cins -4 : Capripoxvirus Cins -5 : Suipoxvirus Cins -6 : Parapoxvirus Cins -7 : Molluscipoxvirus Cins -8 : Yatapoxvirus RNA Virusları Familya-1 : Arenaviridae Familya-2 : Birnaviridae Familya-3 : Bunyaviridae Cins -1 : Bunyavirus Cins -2 : Phlebovirus Cins -3 : Nairovirus Cins -4 : Hantavirus Familya-4 : Caliciviridae Familya-5 : Coronaviridae Familya-6 : Filoviridae Familya-7 : Flaviviridae Cins -1 : Flavivirus Cins -2 : Pestivirus Familya-8 : Orthomyxoviridae Cins -1 : Influenza Familya-9 : Paramyxoviridae Alt familya -1 : Paramyxovirinae Cins -1 : Paramyxovirus Cins -2 : Morbillivirus Cins -3 : Rubellavirus Alt familya -2 : Pneumovirinae Cins -1 : Pneumovirus Familya-10 : Picornaviridae Cins -1 : Enterovirus Cins -2 : Cardiovirus Cins -3 : Rhinovirus Cins -4 : Aphthovirus Familya-11 : Reoviridae Cins -1 : Orthoreovirus Cins -2 : Orbivirus Cins -3 : Cypovirus Cins -4 : Rotavirus Cins -5 : Fijivirus Familya-12 : Retroviridae Alt familya -1 : Oncovirinae Cins -1 : Oncovirus (C) Cins -2 : Oncovirus ( Cins -3 : Oncovirus ( Alt familya -2 : Lentivirinae Alt familya -3 : Supunavirinae Familya-13 : Rhabdoviridae Cins -1 : Vesiculovirus Cins -2 : Lyssavirus Familya-14 : Togaviridae Cins -1 : Alphavirus Cins -2 : Rubivirus Cins -3 : Pestivirus Cins -4 : Arterivirus Familya-15 :Toroviridae (tam sınıflandırılamadı) Familya-16 : Astroviridae (tam sınıflandırılamadı) Kaynak: Kaynak : Temel Mikrobiyoloji

http://www.biyologlar.com/viruslarin-genel-ozellikleri

Arkelerin Biyolojik Ekonomik önemi

Arkelerin Biyolojik Ekonomik önemi

1970'lerde yapılan çalışmalarda arkeler farklı bir yaşam biçimine sahip canlılar olarak kabul edilmişti.

http://www.biyologlar.com/arkelerin-biyolojik-ekonomik-onemi

Arkelerde Sistematik Yapı

Üst alem: Archaea Bölüm / Sınıf Crenarchaeota Euryarchaeota Korarchaeota Nanoarchaeota Arkeler, Arkea (Yunanca αρχαία, "eskiler" 'den türetme; tekil olarak Arkaeum, Arkaean, veya Arkaeon), veya Arkebakteriler, canlı organizmaların bir ana bölümüdür. Yabancı literatürde bu gruptaki canlılar Archaea veya Archaebacteria, grubun tek bir üyesi ise tekil olarak Archaeum, Archaean, veya Archaeon olarak adlandırılır Arkeler, Ökaryotlar ve Bakteriler, üç-saha sisteminin (İngilizce three domain system) temel gruplarıdır. Bakteriler gibi arkaeler de çekirdeği olmayan tek hücreli canlılardır, yani prokaryotlardır (prokaryotlar altı-alemli sınıflandırmada Monera olarak adlandırılırlar). İlk tanımlanan arkaeler aşırı ortamlarda bulunmuş olmalarına rağmen sonradan hemen her habitatta raslanmışlardır. Bu üst krallığa ait tek bir organizma "arkeli" (Arkea'ye ait anlamında; İngilizce archaean) olarak adlandırılır, bu sözcük sıfat olarak da kullanılır. Evrim ve sınıflandırma Arkeler rRNA filojenetik ağaçlarına göre iki ana gruba ayrılırlar, Euryarchaeota ve Crenarchaeota. Ancak yakın yıllarda bu iki gruba ait olmayan bazı başka türler de keşfedilmiştir. Woese, arke, bakteri ve ökaryotların ortak bir atadan (progenot) türemiş farklı evrimsel sülaleler olduğunu öne sürmüştür. Yunanca archae veya 'eski' anlamında Arke isminin seçiminin arkasında bu hipotez yatmaktadır. Daha sonra bu grupları, her biri bir çok âlem içeren, bölge (domain) veya üst-âlem olarak tanımlamıştır. Bu gruplandırma sistemi çok popüler olmuş, ancak progenot fikri genel destek görmemektedir. Bazı biyologlar arkaebakteri ve ökaryotların özelleşmiş öbakterilerden türediğini öne sürmüşlerdir. Arkea ve Ökarya arasındaki ilişki biyolojide önemli bir problem olarak sürmektedir. Yukarda belirtilen benzerlikler bir yana, birçok filogenetik ağaç bu ikisini beraber gruplandırır. Bazıları ökaryotları Crenarchaeota'lardan ziyade Euryarchaeota'lara yakın yerleştirir, hücre zarı biyokimyası aksini göstermesine rağmen. Thermatoga gibi bazı bakterilerde arke-benzeri genlerin keşfi aradaki ilişkinin tanımlanmasını zorlaştırmaktadır, çünkü yatay gen transferi olmuş olması muhtemel görünmektedir. Bazıları ökaryotların bir arkeli ile bir öbakterinin kaynaşmasıyla meydana geldiğini öne sürmüşlerdir, öyle ki birinci çekirdek, ikincisi ise sitoplazmayı oluşturmuştur. Bu hipotez genetik benzerlikleri açıklayabilmekte, ama hücre yapısını açıklamakta zorluklarla karşılaşmaktadır. Arkelerin bakterilerden farklılıkları rRNA gen dizinlerinin karşılıştırılması sonucu ortaya çıkmıştı. Yukarıda belirtilen problemlerin bazıları, gen dizinlerine tek başına bakmak yerine artık organizmaların bütün genomlarının karşılıştırılması yoluyla çözülmeye çalışılmaktadır. 2006 Eylül ayı itibariyle 28 arke genom dizini tamamlanmış, 28'i ise kısmen tamamlanmıştır. Arkelerin keşfi bilim dünyasındaki ilk etkisini canlıların sınıflandırılması ve gerçek bir soy ağacının oluşturulmasında göstermiştir.Bu konular özellikle biyolojik evrim ile yakından ilgili olduğu için çok önemlidir Gerçek akrabalık ilişkilerini ve ortak atayı bulmak için insanlar antik çağın büyük doğa bilgini Aritotales'ten beri ,canlıları sınıflandırmaya çalışmakta ve bunda da bir sorun yaşanmaktadır.Bunu nedeni sınıflandırmada kullanılan ölçütlerin kimi zaman canlılar arasındaki gerçek evrimsel bağların,yani akrabalık ilişkilerinin ortaya çıkarılmasında yardımcı olmamasıdır.Yani kim kimden önce evrimleşti,hangi canlı, hangi başka canlıyla ortak atayı paylaşıyordu;bu durum birçok noktada belirsizlik taşıyordu.Gözle görünür özelliklere dayalı sınıflandırma, özellikle yüzbinlerce tür içeren mikroskobik canlılarda pek yararlı olmamaktaydı.Bu nedenle 20.yüzyılın ortalarına denk mikroorganizmalar,sınıflandırma güçlüğü olan basit bitki ve hayvan alt grupları olarak kabul ediliyordu. 1957'ye kadar prokaryotlar iki alemli bir sistematik modelin(Carolous Linnaeus'a göre) parçası olarak günümüzde bile bir referans olarak kabul edilen Dr.David Hendricks Bergey'in "Bergey's Manual Of Determinative Bacteriology(Bergey'in tanımlamalı Bakteriyoloji El Kitabı)"nın 7. Baskısında olduğu gibi tek hücreli bitkiler olarak kabul edildi,ki bugün bu değişmişdir ve bu sistematik içinde bugün arke grubuna dahil edilmiş türlerde vardı;yani arke oldukları bilinmeselerde bakteri olarak adlandırılsalarda geçmişte arkeler bakteri olarak sınıflandırılmışlardı(örneğin Halobacterium salinarum türü ve Methanobacteriaceae ailesi). 1956'da ise bakteriler ve arkeler(ki 1956'da bakteri olarak biliniyorlardı) bugün bile kulanılan şekliyle monera içindeki yerlerini mavi-yeşil alglerle(yada siyanobakterilerle) beraber almışlardır(Lynn Margulis ve H.F. Copeland'ın yaptığı dörtlü sistematiğe göre). Arkeler bütün yaşamın bölündüğü üç domeynden birini oluşturur. Geri kalan iki domeynden birini bitkileri,hayvanları,protistaları ve mantarları içeren ökaryota grubu oluşturur.Protistalar hariç çoğunlukla tanıdık olduğumuz diğer ökaryotlar Aristotales zamanından beri bilinmekte ve araştırılmaktaydı.Son domeyn(ing.;domain:klasik taksonomideki karşılığı regnum(alem) yada regnumdan daha geniş bir grup olarak kabul edilir) olan bakteriler ilk defa 17.yy'da Hollandalı doğa bilimci Anthony Van Leeuwenhoek tarafından mikroskop altında gözlendi. Prokaryotların çok küçük olan boyutları onları çalışılması çok zor bir grup haline getirmişti.İlk sınıflandırma prokaryot hücrelerin şekline, labarotuvar kültürlerindeki kolonilerin görünüşüne ve diğer fiziksel karakterlere dayanıyordu.Biyokimya modern bir bilim dalı olarak gelişince,kimyasal karakterler prokaryot türlerin sınıflandırılmasında kullanıl-dı.Fakat buna rağmen bu bilği küçük mikropları güvenilir bir şekilde tanımlamak ve sınıflandırmak için yeterli olmamıştı. Çünkü hala,keşfedilmiş olan birçok arke türü bakterilerin içinde sınıflandırılmaya devam ediyordu.Örneğin metanojenler,oksijenin bunları öldürdüğü,olağan dışı enzimler üretmeleri ve hücre duvarlarının bilinen tüm bakterilerden farklı olmasıyla mikrop dünyasındaki kimyasal bir farklılık olarak zaten çoktan biliniyorlardı(arke diye farklı bir grup bulunmadan da öncede).Çoğu arkeon mikroskop altında bakteriden pek farklı görünmüyordu ve birçok türün olağandışı ko-şullarda yaşaması kültürlerinin yapılmasını zorlaştırıyordu (bilim insanları şimdilerde arkeyi okyanus yüzeyi,derin okyanus çamurları,antartika ve derin petrol yatakları gibi artan bir habitat düzeyi içinde bulmaya başladılar).Bu nedenle onların yaşayan organiznalar arasındaki yerleri çok uzun zamanlar keşfedilemedi. Prokaryotların güvenilir ve tekrar edilebilir deneylerle(örnegin bazı prokaryotlar değişen bazı ortam koşulu parametrelerine göre farklı gram boyama reaksiyonları verir)sınıflandırılması 20.yy'ın sonlarına,taki moleküler biyolojinin polinükleotid dizi sıralarının çıkarılmasına olanak verene kadar mümkün olmadı. 1950'lerde Sanger'in proteinleri yapıtaşları olan aminoasitlere ayırma metodlarıdan ilkini(ki daha birçok metod vardır) bulmasıyla diğer araştırmacılarda boş durmadı vede bu yöntemi diger moleküller de uygulamaya başaladılar.Buarada 1960'larda Wisconsin-Madison Üniversitesinde çalışmakta olan Thomas D.Brock,biyologların hayatın 80 santigrad üstündeki derecelere dayanamacağını düşündüğü bir ortamda araştırmalarına devam etti vede A.B.D.'de Yellowstone Ulusal Parkında(büyük bir bölümü Wyoming eyaletinde olan,tektonik yeryüzü hareketlerinin sürdüğü,gayzerleriyle ünlü bir bölgedir),sıcak su kaynaklarında Thermus aquaticus adınıverdiği,aşırı sıcak sever(hipertermofilik) bir bakteri buldu.Her ne kadar Brock'un bulduğu organizma arke olmasada termofilik arkelerin keşfedilmelerinde önemli role sahiptir.Çünkü hayatın varolamayacağı düşünülen habittlarda da yaşamarama çabaları başlamış ve birçok aşırı sıcak sever arke keşfedilmişdir. Yakın bir zamana kadar arke domeyni yaşamın ana bir domayni olarak farkedilemedi.20.yy'a kadar çoğu biyolog tüm canlıları bitkliler ve hayvanlar olarak düşündü.Fakat 1950'lerde ve 1960'larda çoğu biyolog mantar,protista ve bakterilere yer açmak için bu sınıflandırmanın yetersiz kaldığı gerçeğinin farkına vardı.1970'lerde beş alemli sistematik tüm canlılrın sınıflandırılabileceği bir model olarak kabul gördü(1969daki Whittaker yaptığı sınıflandırmaya göre).Temel ayrım bir prokaryota ve dört ökaryotik(bitki,hayvan,mantar,protista) grup arasında yapıldı.Ökaryotik organizmaların prokayotlardan ayrımı ortak özellikleri olan nükleus,sitoiskelet ve hücre içi zar sistemini gibi yapıları paylaşıyor olmalarıydı. Araştırmacılar 1960'lı yıllardan başlayarak canlıların sınıflandırılmasında protein,deoksikarboksilik asit(DNA) ve ribonükleik asit(RNA) molekülleri kullanmaya başladı.Çünkü ortak bir atadan evrimleştikleri için tüm canlılar ortak bir moleküler kalıtı paylaşmaktadırlar.Milyarlarca yıldır süre gelen evrimleşme süreci içinde bu moleküllerin yapısında birçok kalıcı değişme (mutasyon) meydana geldi ve hala gelmekte. Fakat bu moleküller her canlıda farklı bir öykü yaşadıkalrı için,geçirdikleri değişmenin boyutuda farklı oluyor.Doğal ola-rak birbirine yakın(akaraba) canlıların molekülleri arasındaki fark daha az,uzak olanlarda ise daha fazla.Bu durumu insanlardan bir örnek vererek açıklamak gerekirse,bir bireyin sahip olduğu küçük ve büyük kan grupları en fazla ana,baba ve kardeşlerine benzemekte,diğer insanlarla olan benzerlikse,akrabalık derecesine bağlı olarak azalmakta. DNA molekülleri canlı hücrelerde bulunur ve hücrelerin ihtiyaç duyduğu proteinlerin ve diğer hücresel komponentlerin yapımı için gerekli bilğiyi taşır.Ribozom ise DNA daki bilgiyi kimyasal bir ürüne çeviren,hücrenin en önemli bileşenlerinden biri olan büyük ve karmaşık bir moleküldür.Ribozomun kimyasal kompozisyonu DNA'ya çok benzer ve kendine özgü bir yapıtaşı sırasına sahip olan RNA ve proteindir.Dizi tanımlama teknikleriyle bir moleküler biyolog RNA'nın yapı taşlarını tek tek ayırarak tanımlayabilir. Ribozomlar(DNA mesajını kimyasal bir ürüne çevirir) canlıların fonksiyonları açısından kiritik derecede önemliydi,onlar çabuk evrimleşmeye meğilli değillerdi. Ribozamal dizideki büyük bir değişme,ribozomun hücre için yeni proteinler inşa etme görevini yerine getirememesine neden olabilirdi ve bunun ilk sonucuolarakda canlının yaşaması mümkün olmazdı.Yani bugün yaşayan canlılardaki ribozamal RNA'nın(özellikle de 16s RNA) diğer moleküllere göre çok daha az değişmesinin en büyük kanıtı bu canlıların hala hayatta olmalarıdır!Bunedenle araştırıcılar ribozal dizilerin sıralarının korunduğunu fazla değişmediğini söylüyorlar.Bu yavaş moleküler evrim oranı ribozomal sırayı bakteriyel evrim sırlarının gizli kalmaması için iyi bir seçenek yaptı.Geniş bir çeşitliliğe sahip olan bakteriler(hatta tüm canlılar) arasında ribozomal sıradaki az sayıdaki farklılıkları karşılaştırarak benzer dizi sıralarına sahip gruplar bulunabildi ve ilişkili gruplar olarak kabul edildi. Bilim dünyası 1970'lerin sonlarında arke denen tamamen yeni bir organizma grubunun keşfiyle anlaşılmaz bir şekilde şok oldu.1970'lerin sonunda Dr.Carl R. Woese Illinois üniversitesindeki meslektaşlarıyla beraber yürüttüğü prokaryotlar arasındaki evrimsel ilişki üzerine olan bir çalışmanın başkanıydı vede bakteriyel ilişkinin daha iyi bir resmini geliştirebilmek amacıyla bakterilerdeki moleküler dizi sıralarını arştırmaya başladılar.Dr.Carl R. Woese mikropların birbiriyle nekadar yakından ilişkili olduklarını bulmak için RNA dizi sıralarıyla özelliklede moleküler saat(evrim süresince tıpkı bir saat gibi sabit aralıklarla değişen) ve evrim boyunca geçirilen değişmeyi yansıtabilecek bir molekül olarak seçtiği 16S ribozamal RNA(ökaryotlardaki işlevsel karşılığı endoplazmik retikulumun zarına bağlı ve sitoplazmada serbest olarak bulunan ribozomlardaki(yani kısaca sitoplazmik ribozomlardaki) 18S vede kloroplast ve mitokondrideki ribozomlardaki 16S rRNA) -ne 23S rRNA(ökaryotlardaki işlevsel karşılığı 28S ve yine kendisi) kadar mutasyonlara açık ve gereksiz baz dizisine sahip olma olasılığı vardı ne de 5S rRNA(ökaryotlardaki karşılığı aynısı yani yine) gibi karşılaştırmaya yetmeyecek kadar az baz dizisine sahipti- ile çalıştı ve prokaryotların aslında bakteri ve onun arke dediği,yeni farkedilen iki çok farklı gruptan oluştuğunu farketti (tabiki DNA dizi sıraları ve klasik taksonominin kriterleriyle destekleyerek!). Bu grupların herbiri birbirinden ökaryotadan oldukları kadar farklıydılar. Bunula birlikte biyokimyasal olarak sizden ne kadar farklıysalar bakterilerden de o kadar farklıydı-lar.Bulgularını DNA vede protein dizileriyle destekledi.Bulguları 1977'de Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS)'ın Ekim 1977 sayısında yayınlandı (Carl R. Woese,Ralph Wolfe ve arkadaşları tarafından) ve çok büyük bir süprizle karşılandı.Bütün küçük yapılı mikroplar birbirleriyle yakından ilişkili değillerdi.Analizlerde bakteriler ve ökaryotlara ek olarak metan üreten mikropların üçüncü bir grubu daha vardı.O bu müthiş ayrımı farkederek,öbakterilerden (gerçek bakteriler) ayırdetmek için bu gruba arkebakteriler(eski bakteriler) adını verdi.Vede tüm canlıları:Öbakteriler,Ökaryotlar ve Arkebakteriler olarak üç domeyn altında topladı.Zaten beşli sistematik modelde bir prokaryot ve dört ökaryot olmak üzere prokaryotlar ve ökaryotlar ayrı guruplarda toplanmıştı fakat Woese'un çalışması bu iki ana gruba ek olarak Arkebakterileride(Arke) içeren üç ana grup ortaya çıkarmıştı!Kısacası bu genetik yapılarındaki farklılıktan dolayı Woese hayatın üç domeyne bölüneceğini ö-nerdi;Ökaryot,Öbakteri,Arke.Bugün ise bir otorite olarak kabuledilen Bergey'in Tanımlamlı Bakteriyoloji El Kitabı Arkebakterileri metanojenler,sülfat indirgeyiciler,aşırı tuzcullar,hücre duvarı olmayanlar ve aşırı sıcak severler(sülfür metabolize edenler) olarak beş gruba ayırmakta (Bergey'in Tanımlamalı Bakteriyoloji El Kitabı'ndan farklı olarak ilk defa 1984'de çıkan Bergey'in Bakteri Sistematiği adlı eserin 2001 yılındaki ikinci basımın birinci cildinde). Woese'un çalışmasının önemi,onun bu garip mikropların biyolojilerinin en temel düzeyinde bile farklı olduklarını göstermesidir.Onların RNA dizi sıraları bilinen bakterilere bir balık yada çiçekten daha benzer değildi.O bu müthiş farklılığı farkederek, bakterilerdenayırtetmek için bu gruba arkebakteriler(eski bakteriler) adını verdi.Bu organizmalar arasındaki doğru basamaksal ayrım kesinleşmeye başladıkça,Woese insanların arkebakterileri basit bir bakteriyal grup olarak düşünmemeleri için onların adını arke olarak kısalttı. Hatta kendisi 1998'de o zamanki Başkan Bill Clinton'dan,Amerika Birleşik Devletlerinde her yıl bilime katkılarından dolayı bilim adamlarına verilen bir ödül de almıştır. Arkeon filogenisinde(biyolojide birbirinden türeyen canlıların üreyerek birbirini izlemesi) DNA'larındaki moleküler dizi sıralarından dayararlanılır.DNA dizi sıralarının tayini (16S rRNA dizi sıraları,proteinlerin amino asit sıraları,klasik taksonomideki kriterlerden biyokimyasal ve fizyolojik özellikler,morfoloji gibi verilerle desteklenerek) arke içinde öyarkeota,krenarkeota ve korarkeotaolarak üç farklı grup olduğunu gösterir.Örneğin, krenarkeota ve öyarkeota DNA replikasyon mekanizmaları ve hücre döngüleri ve translasyonel araçları bakımından belirgin bir şekilde birbirlerinden farklıdırlar.Klasik taksonomi ölçütleriyle desteklenmiş olan filogenetikçalışmalara göre çıkarılmış yeni soy ağacı;bilgisayar simülasyonları, gen bankalarından gelen bilgiler,genetik allogoritma denen bir matematiksel modelleme kullanılarak tasarlanmıştır.Vede bu ağacın dallarının köküne olan uzaklığı,dallarının birbirine olan uzaklığı rastgele değildir,bu hesaplamalar sonucunda ortaya çıkarılmıştır. Arke domeyninin kendi içinde ayrıldığı gruplar. Metan üreticileri ve tuz seven arkeleri içine olan öyarkeota neredeyse en iyi bilinenidir.Hatta öyarkeota grubunda sülfonojen ve demir redükleyen aşırı sıcak sever türlerde keşfedilmişdir. Krenarkeota bilinen tüm canlılardan daha yüksek sıcaklıklarda yaşayan türleri içersede,toprağın içinde ve daha ılımlı sıcaklıklarda birçok türü keşfedildi.Korarkeota grubu ise en ilgincidir.Çünkü bu grubun bildiğimiz anlamda herhangi bir üyesi daha henüz canlı olarak izole edilememiştir.Sadece arkelerin habitatlarından izole edilen nükleik asit dizileri (PCR metoduyla amplifiye edilip,elektroforez yöntemiyle jelde yürütülerek)ve aminoasit dizilerine göre farklı bir grup oluşturulmuş ve korarkeota adını almıştır.Bu grubun işaret ettiği en önemli nokta ise,artık canlıları sınıflandırmak için canlının izoleedilmesede,o canlıya ait bulunan moleküllerinin yetebilecegidir!Ayrıca,bazı kaynaklara göre bu üç gru-ba(krenarkeota,öyarkeota,korarkeota) girmeyen vede toluen bozan ve metanojenlere benzeyen sınıflandırılmayı bekleyen arkeler de vardır. Yukarıda da görüldüğü gibi,metanojenlerin bakterilere değilde arkelere ait olduğu keşfedildiğinden beri(1970'lerde Woese'un çalışmasıyla),diğer birkaç arke grubu daha keşfedildi.Bunlar aşırı tuzcul sularda hayatını sürdüren ve suyun kaynama derecesine yakın sıcaklıklarda yaşayan bazı gerçekten garip arkeleri içerirler.Arke sadece 25 yılda belirsizlik-ten,anlaşılmazlıktan neredeyse tam bir düzene girmiştir. Arkeonlar artan bir şekilde bilimsel araştırmaların konusu oldu. Arekeal hücreler bir yandan bakteri hücrelerini andırabilir fakat önemli sayıdaki neden bakımından ökaryal hücrelere daha çok benzerler.Bu noktadaki önemli soru ise arkelerin bizimde içinde bulunduğumuz grup olan ökaryotanın mı yoksa bakteryanın mı yakın akrabası oduğudur.Bu cevaplanması oldukça zor bir soru çünkü,bizburada hayat ağcının en alt dalları hakkında konuşuyoruz,bugünhayatta karşılaştırmak için o kadar eski atalarımız yok.Bu soruya hitap eden ilğinç bir yaklaşım ise eş genlere bakılması yönündedir.Bazı DNA dizileri her hücrede bir kopyadan daha fazla bulunurlar.Çünkü tahminlere göre geçmişte fazladan kopyalar yapıldı. Hücrelerdeki bazı eş kopya olarak bulunduğu bilinen genler,eş kopya yapımının yaşamın üçüncü domeyni ayrılmadan önce meydana geldiğini des-tekler.Bilimadamları iki diziyi karşılaştırarak arkenin bizeve diğer ökaryotlara bakteriden daha yakın ilişkide olabileceğini buldular. Moleküler tekniklerin kullanılması,evrim sürecinin erken zamanlarında prokaryotların arke ve bakteri(yada öbakteri) olarak ayrıldığını kanıtladı(16S ve 18S ribozomal alt birimlerindeki ribozomal RNA sıralarındaki kanıt).Birincil özellikleri;hücre duvarlarının peptidoglikandan yoksun olması,plazma membranın kendilerine özgü bir lipit kompozisyonuna sahip olması ayrıca RNA polimeraz ve ribozomal proteinlerinin bakterilerden çok ökaryotlara benzemesi olarak sıralayabiliriz.

http://www.biyologlar.com/arkelerde-sistematik-yapi

Mutasyon Örnekleri Nelerdir

1) Kılsız Köpekler Köpeklerde kıllar üzerinde etkili FOXI3 isimli bir gen bulunur. Science dergisinin Eylül 2008 sayısında yayınlanan bir makaleye göre (bkz: kaynaklar), kromozom 17 üzerinde bulunan bu gende meydana gelen 7 ekleme tipi mutasyon sonucunda eskiden kıllara sahip olan köpekler kıllarını dökmektedirler. FOX genlerinin memelilerde genel olarak embriyonik gelişimi kontrol ettiği bilinmektedir. 2) Atlardaki overo Geni Atlarda eşey hücrelerinin çalışmasından sorumlu overo isimli bir gende meydana gelen bir kromozomal büyütme (amplifikasyon) tipi mutasyon sonucunda doğan taylarda sindirim sistemi bozukluklarına rastlanır ve bu mutasyon sonucunda doğan tay kısa sürede ölür. Dolayısıyla bu mutasyon, hem kalıtsal mutasyonlara hem de ölümcül mutasyonlara örnektir. 3) E. coli Bakterisinde Laktoz Kullanımı E. coli bakterisi normal olarak laktozu parçalayamaz (laktoz intoleransı). Ancak Boston Üniversitesi'nden Prof. John Cairns ve ekip arkadaşlarının yaptıkları ve New Scientist dergisinde yayınlanan bir çalışma sonucu, Mu isimli bir bakteriyofaj (bakterileri enfekte eden bir virüs) kullanılarak genetik materyalde bulunan beta-galactosidase geninde meydana getirilen bir mutasyon sayesinde bakterilerin laktozu sindirebilmeye başladıkları ortaya çıkmıştır. Daha sonradan farklı yöntemlerle benzer deneyler tekrarlanmış ve aynı sonuçlara ulaşılmıştır. Bu da bakteriler açısından bir faydalı mutasyon örneği olarak karşımıza çıkmaktadır. 4) HIV (AIDS Virüsü) Direnci 2001 yılında yapılan bir araştırmanın sonucuna göre, insanlarda bulunan CCR5 isimli bir gende meydana gelen 32 silinme tipi mutasyon sonucu bu gen açısından homozigot bireylerde HIV direnci, heterozigotlarda ise HIV belirtilerinin ortaya çıkmasında gecikme meydana geldiği ispatlanmıştır. Bu, faydalı mutasyonlara bir örnektir. 5) Orak Hücre Anemisi Orak hücre anemisi, çoğumuzun bildiği üzere, vücudumuzda oksijen taşıyan hemoglobin molekülünde meydana gelen bir nokta mutasyon sonucunda, beta-globin genindeki tek bir Adenin'in Timin'e dönüşmesi sonucunda meydana gelir. Buna Tek Nükleotit Çokbiçimliliği (Single Nucleotide Polymorphism - SNP) denir. Bu mutasyon sonucu 6. pozisyondaki Glutamik Asit isimli bir aminoasit, Valine isimli bir diğerine dönüşür. Ancak ilginç bir şekilde, bu genetik bozukluğa heterozigot olarak sahip olan Sahara Altı Bölge'deki bireylerin, dişi sivrisinek ile taşınan sıtma (malaria) hastalığına dirençli oldukları keşfedilmiştir. Bu da faydalı mutasyonlara örnektir. Bazı bilim düşmanı evrim karşıtları bu konuyu "faydalı mutasyonlar"dan saymamakta ısrar etmektedirler, çünkü orak hücre anemisinin yeterince kötü bir hastalık olduğunu, dolayısıyla sıtmaya engel olsa da bir şeyi değiştirmeyeceğini ileri sürerler. Bu, onların ne kadar bilimden uzak bir yaşam görüşü olduklarını göstermektedir. Elbette ki orak hücre anemisi kötü bir durumdur, bir hastalıktır, tereciye tere satmaya çalışmanın anlamı yok, bunu herkes biliyor. Ancak bu hastalığa tarafsız olarak bakıldığında ve doğrudan etkileri incelendiğinde, sıtma gibi bir hastalığa yaklanmaya engel olduğu görülmektedir. Üstelik sıtma, Afrika'daki ilaç bulamayan insanlar için orak hücre anemisinden çok daha ölümcüldür. Kaldı ki burada mutasyonun etkileri incelenmektedir ve bu mutasyon, zaten bir olumsuzluk doğurmaktadır; ancak öte yandan faydalı bir etkisi de vardır, ölüm sürelerini sayısal olarak düşürmektedir. 6) E. coli Bakterilerinde Sıcaklık Değişimine Bağlı Evrim Bennett, Mittler ve Lenski'nin Evolution dergisinde yayınladıkları bir araştırmaya göre araştırmacılar 2.000 nesil boyunca 37 santigrat derecede yaşamaya uygun E. coli bakterisi yetiştirmişlerdir. Daha sonra bu popülasyondan 3 örnek popülasyon alınıp 32 derecede, 37 derecede ve 42 derecedeki ortamlara yerleştirilmiş ve bir 2.000 nesil daha geçmesi beklenmiştir. Bu nesillerin adaptif başarıları (evrimsel değişimleri) sürekli takip edilmiştir. İlk anda 32 dereceye bırakılan nesle göre, 2.000'inci nesil %10 daha adaptif başarıya sahip bireylerden oluşmuştur, yani popülasyon içerisinde yeni sıcaklığa yönelik bir evrim süreci gerçekleşmiştir. Benzer şekilde, 42 dereceye bırakılan ilk nesle göre, 2.000'inci nesil %20 daha başarılıdır. 37 derecede bırakılan bireylerde hiçbir adaptif değişim gözlenmemiştir. Bu durumun nesiller içerisinde meydana gelen mutasyonlara bağlı bir çeşitliliğin seçilmesinden ve birikmesinden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Bud a faydalı mutasyonlara bir örnektir. 7) Chlamydomonas Cinsi Algde Karanlığa Adaptasyon Graham Bell isimli meşhur popülasyon genetikçisi (isim sadece bir tesadüftür, telefonu icat eden Bell ile alakası yoktur) fotosentetik bir alg olan Chlamydomonas ile çalışmıştır. Bu cins, aydınlıkta normal bir şekilde yaşayıp büyür. Ancak karanlıkta da, eğer ortamda asetat varsa, bunu karbon kaynağı olarak kullanarak büyümeyi sürdürebilir. Bell, birkaç yüz nesil bekleyerek hangi alglerin karanlıkta büyüme konusunda başarılı, hangisinin başarısız olduğunu tespit etti ve bunlardan örnekler alarak birbirlerinden ayırdı. Daha sonra karanlıkta büyüme konusunda başarısız olanları karanlıkta ve zorlu şartlarda bıraktı. Belli bir kırılma yaşandıktan sonra, popülasyonun normal yaşam süreci ve nesilleri içerisinde meydana gelen mutasyonlardan bazılarının karanlıkta yaşama ve asetatı kullanma açısından avantaj sağladığını gördü. Sadece 600 nesilde ilk başta başarısız olan algler, nesiller içerisinde belli tip mutasyona sahip olanların avantajlı konuma geçip üremeleri sayesinde karanlıkta yaşamaya adapte olmayı başardı. Bu da faydalı mutasyonlara örnek olarak verilebilir. 8) Chlamydomonas Cinsi Alglerde Büyüklüğün Evrimi Bir üstteki örnekte bahsettiğimiz Bell, karanlıktan sonra bir başka deney için aynı cins algleri kullandı. Algleri çok ince delikli bir filtreden geçirdi ve sadece deliklerin üzerinde kalabilen, büyük bireyleri seçti, deliklerden geçebilenleri eledi. Bu seçtiklerini yaşatıp üretmeyi sürdürürken, küçük olanların üremesine engel oldu. Sadece 40 nesil içerisinde popülasyondaki bireylerin büyüklüğünün, iki misline yakın artış görülmüştür (fenotipik skalada 1 puan). Hatta Bell, filtresinin yeterince iyi olmamasından ötürü büyükleri seçmekte zorlandığını belirtmiş ve makalesinde deneyin daha iyi yapılabilmesi için daha hassas filtrelerin kullanılması gerektiğini açıklamıştır. Böyle yapılacak olursa, genetik çeşitliliğe bağlı seçilim sonucu oluşan evrimin daha kolay görülebileceğini söylemiştir. Bu çeşitliliğin muhtemelen mutasyonlara bağlı olarak sağlandığını ve sadece daha büyük bireyler olacak şekilde genlere sahip bireylerin hayatta kalıp üreyebilmelerinden ötürü boyutların değiştiğini izah etmiştir. 9) Maya Mantarlarında Mutasyona Bağlı Evrim Hansche ve Francis, Genetics dergisinde 1972, 1973 ve 1975 yılında yayınladıkları makalelerde Saccharomyces cerevisiae türü mantarlarla çalıştıklarını ve bu canlılarda gözlemledikleri mutasyona bağlı evrimi izah etmişlerdir. Öncelikle bir kemostat (kimyasal olarak aşırı dengeli ve mikroorganizmaların oluşumuna izin veren ortam) içerisinde maya mantarları yetiştirmişlerdir. Mayalar bu ortamda 180 nesil boyunca gayet yavaş bir şekilde çoğalmışlardır. Ancak 180. nesil civarından sonra aşırı bir birey artışı, aşırı bir üreme gözlenmiştir. Araştırmacılar bu noktadan önceki ve sonraki bireylerin genlerini kontrol etmişler ve permeaz enziminin (mantar hücresinin zarından madde geçişlerini kontrol eden enzim) üretilmesini sağlayan gende meydana gelen bir mutasyondan ötürü yeni nesildeki ilk bireylerin ortamdaki fosfatı önceki nesillere (atalarına) göre çok daha kolay hücre içerisine aldıklarını tespit etmişlerdir. Mutasyonlar burada da sona ermemiştir. 180. nesilden sonra yaklaşık 400 nesil boyunca hızlı artış sürmüş; ancak 400. nesil civarında artış daha da hızlanmıştır. Yine genler kıyaslandığında, bu ilk mutasyona sahip bireylerden oluşan nesil içerisinde, ikinci bir mutasyonun meydana geldiği görülmüştür. Bu mutasyonun fosfataz (fosfatın kullanımını sağlayan enzim) enzimini üreten genlerde bir değişim olduğu fark edilmiştir ve yeni nesildeki mutant bireylerin fosfatı çok daha kolay sindirebildikleri gözlenmiştir. Bu mutasyon sonrasında fosfatazın optimal olarak çalıştığı pH aralığı, ortamdaki pH'ın değişimine paralel olarak değişmiş, evrim geçirmiştir. Dahası da var. Aradan 800 nesil daha geçtikten sonra, yine aşırı bir artış görülmüştür ve yine genetik analiz yapılmıştır. Bu artışın sebebi çok daha ilginçtir. Aslında asla koloniler halinde yaşamayan bu maya hücreleri, bu mutasyondan sonra bir araya gelerek koloniler halinde yaşamaya başlamışlardır. Bu mutasyonun kemostatın kendi dengesini sağlamak için gerekenden fazla hücre bireylerini mekanizmanın dışına atarak öldürmesine karşı avantaj sağladığı görülmüştür. Yani koloni olan bireyler daha büyük yapılar oluşturarak kemostatın içerisindeki emme mekanizmasını atlatabilmişlerdir. Bunu sağlayan mutasyon, popülasyon içinde hızla yayılmıştır. Deney defalarca tekrarlanmış ve her seferinde benzer mutasyonlar, farklı sırayla ortaya çıkıp seçilmiştir. Hatta bir denemede, daha orjinal bir mutasyon meydana gelmiş ve bir gen çiftlenmesi tipi mutasyon sonucunda fosfataz enzimini üreten genler sayıca iki katına çıkmışlardır, böylece mayalar daha fazla fosfat sindirebilmeyi başarmışlardır. 10) E. coli Bakterisinde Her 26 Mutasyondan 3'ü Faydalıdır! Bilindiği gibi canlılarda mutasyonları değil de, etkilerini gözlemek çok zordur, çünkü çok uzun sürede, yüzlerce, binlerce, on binlerce nesil sonra etkileri görülebilir. Bu sebeple bakteri, alg ya da mantar gibi canlıları denek olarak kullanmak iyidir, çok hızlı ürerler ve nesilleri çok hızlı geçer, en azından bizimkine göre çok daha hızlı. İşte Lenski ve Remold, PNAS dergisinde 2001 yılında yayınladıkları bir makalede, E. coli bakterileri üzerinde yıllar yılı yaptıkları araştırmaların sonuçlarını yayınladılar ve bütün detaylarıyla verilen genetik araştırmaların, her 26 mutasyondan en azından 3 tanesinin nesle doğrudan faydalı bir etki yarattığı gösterilmiş oldu. Bu da %12'lik bir dilim demektir. Bu, bizlerin yukarıda tanımladığı yüzdelerin gerçekte daha da iyimser olabileceklerini göstermektedir. Hatırlayacak olursanız mutasyonların %70-90'ı nötr, %8-9'u ani zararlı, %1-2'si ani faydalı olarak tanımlanmıştı. Ancak bu araştırmada, faydalı mutasyonların oranının %12'ye kadar çıkabildiği gözlenmiş, geri kalan mutasyonların 20-21'inin nötr (yaklaşık %81'i), geri kalan %7 civarı da zararlı olduğu gösterilmiştir. Bunlar, mutasyonların düşündüğümüz kadarıyla zararlı veya nötr olmayabileceğini net bir şekilde ortaya koymaktadır. 11) Bakterilerde Antibiyotik Direnci Bildiğiniz gibi doktorlar, bir antibiyotik aldığınız zaman onu mutlaka ama mutlaka sonuna kadar (veya önerilen süre boyunca) kullanmanızı tembihlerler, asla erken kesmemeniz gerektiğini vurgularlar. Eğer erken keseceğiniz bir durum olacaksa da hiç başlamamanızı tavsiye ederler. Bunun çok basit bir nedeni vardır: Evrim. Vücudunuzdaki tipik bakterilere karşı geliştirilen antibiyotikler, bu bakterilerin ölmesini sağlayan kimyasalları içerir. Siz, antibiyotiği aldığınızda, ilaç vücudunuza yayılarak bakterilerin hücre zarlarında bulunan reseptörlere tutunur ve onları yok etmeye başlar veya savunma sisteminizin bu bakterileri daha kolay tanımasını sağlar. Ancak bakteriler, çok hızlı üreyen canlılar oldukları için ve hem üreme sırasında, hem üreme sonrasında prokaryotik yapıda olmalarından ötürü mutasyonlara çok açık olmalarından dolayı genetik yapıları çok hızlı değişebilmektedir; yani çok hızlı evrim geçirebilmektedirler. Bu sebeple kimi zaman, erkenden öldürülmezlerse, bireyin vücudu içerisinde üreyen bu bakterilerin reseptörleri değişim geçirir (genleri değiştiği için). Bu yüzden de antibiyotikler bu bakterileri öldüremez, çünkü tanıyamazlar. İşte tam olarak bu sebeple, hastalığın tesbitinden sonra en azından yaklaşık 5 gün boyunca, günde bir veya birkaç defa (doktorun reçetesine bağlı olarak) antibiyotik alınır ve bu bakteriler hemen, çok fazla bölünmelerine ve üremelerine izin vermeden öldürülmeye çalışılır. Bu müdahale geciktiği sürece, bakterilerin reseptörleri evrimsel süreçlerle farklılaşır. Antibiyotiğin kullanımı sırasında, ilk 2-3 gün, antibiyotiğin içerisindeki kimyasalın doğrudan tanıdığı bakteriler öldürülür -ki bunlar, genelde patojen (hastalık yapıcı) bakterilerin büyük bir kısmını oluşturur. Bu sebeple bu 2-3 günlük kullanım sonrasında hasta kendini iyi hissedebilir. İşte bu sırada ilaç kesilecek olursa ve savunma sistemine ek yardım ortadan kaldırılırsa, ilacın ilk etapta yok edemediği daha dirençli varyasyonlar (Evrimsel çeşitlilikten ötürü) hızla yeniden çoğalmaya başlarlar. Bu defa vücudu kuşatan popülasyon, ilaçtaki kimyasallara daha dirençli olan popülasyon ve torunları olacaktır. Yine ilaç alınır ve yine kullanım süresinden önce kesilirse, yine göreceli olarak dirençli olanların ölümü sağlanmadan kesilmiş olur ve giderek daha dirençli bakteriler hayatta kalır ve çoğalırlar. Bu konu, her zaman bilim düşmanları tarafından çarpıtılır ve sanki mutasyonların doğrudan faydalı etkisiyle bakteriler bir anda antibiyotik direnci kazanmışlar gibi lanse ederler. Halbuki bakterilerdeki bu çeşitliliğe çoğu zaman mutasyonlar katkı sağlasa da, diğer tüm çeşitlilik mekanizmaları da katkı sağlamaktadır. 12) Tarım Zararlılarında (Haşerelerde) DDT Direnci Bu da, tıpkı bakterilerde antibiyotik direnci gibi sadece mutasyonlara yüklenerek Evrimsel Biyoloji'yi akılları sıra "tesadüflere" hapsetmeye çalışan zihniyetin çarpıttığı bir mevzudur. Tarım alanlarında sayısız böcek bulunur. Bunların bir kısmı tarım ürünleri için faydalı, bir kısmı ise zararlıdır. Ancak en nihayetinde hiçbiri insan için çalışmaz, kendi hayatlarını sürdürmeye çalışan canlılardır. İşte bunlardan zararlı olanları insan yok etmek ister ki tarım alanları zenginleşsin. Ancak evrim, bu kadar kolay atlatılabilen bir olgu değildir, hele ki tarım alanları gibi devasa alanlarda, belki trilyonlarca böcek bireyin yaşadığı ve belki de milyonlarca farklı popülasyonun bulunduğu ortamlarda. İnsan, her zamanki gibi "yok etme" yöntemini tercih eder ve bu canlıların sinir sistemlerini felç edecek veya onları zehirleyecek gazları kullanarak mücadele etmeye çalışır. Ancak üretilen DDT gibi meşhur kimyasallar, genellikle bir tür böceğin, sadece genel özelliklerine göre belirlenir (sinir sistemleri, reseptörleri, hücre yapısı, biyokimyasal özellikleri, vs.). Halbuki her canlıda olduğu gibi, Evrim'in Çeşitlilik Mekanizmaları sayesinde böcekler içerisinde de devasa bir çeşitlilik bulunmaktadır. DDT gibi ilaçlar ortama sıkıldığında, türlerin içerisindeki ortalama özelliklere sahip bütün böcekler gerçekten de ölür ve ziraatçiler, böceklerden kurtulunduğu sanarlar. Halbuki aradan birkaç ay geçtikten sonra, aynı veya benzer böceklerin sayısı birden artar; çünkü eski türün içerisindeki her birey DDT'nin içerisindeki kimyasallara aynı derecede dirençsiz değildir. Bazıları, şans eseri kendilerinde var olan genetik farklılıklardan ötürü (gerek crossing-over, gerek mutasyonlar, gerek transpozonlar, gerek plazmidler sonucu elde edilir) DDT'ye karşı dirençlidirler ve hayatta kalırlar. Bunların üremesi ve diğerlerinin ölmesi sonucu, bunlardaki DDT direncini sağlayan genler popülasyon içerisinde hızla yayılır. İşte bu sebeple, bir sonraki dönem DDT sıkıldığında, neredeyse hiçbir böceğin ölmediği ya da bir önceki duruma göre çok daha azının öldüğü görülür (çünkü her ne kadar dirençliler kendi aralarında üreseler de, genetik kombinasyonlardan ötürü yine dirençsiz bireyler de doğabilir belli oranlarda). İşte bu sürekli sürdürüldüğünde, DDT ve farklı tip ilaçlara giderek direnç kazanan popülasyonlar ve nesiller elde edilir. Bilim düşmanları bunu "Evrim değil, adaptasyon." olarak değerlendirirler. Halbuki, kimyasalların çeşidi ve sayısı arttırılıp, bu süreç devam ettirildiği müddetçe böceklerin giderek farklı özellikleri de, kimyasal direnciyle birlikte sürüklenerek farklılaşacak ve yüz yıllar sonunda elde edilen bireyler, eğer hala sağ iseler, ilk başta müdahale eden bireylerle çiftleşemeyecek kadar farklılaşacaklardır. İşte bu, türleşme, bunun daha da uzun müddette sürmesi ise evrimdir. 13) Hudson Nehri'ndeki Tomcod Balıklarında PCB Direnci PCB isimli bir kimyasal madde balıkları zehirlemesiyle meşhurdur. PCB maddesi hücredeki AHR-2 reseptörüne bağlanarak işlemi başlatır. Üzerine PCB bağlanan reseptör de DNA'yı gereksiz yere aşırı uyararak toksik yanıta neden olur. Ama AHR-2 reseptörünün PCB maddesine bağlandığı bölgeyi bozan bir mutasyon balığın hayatını kurtarır. PCB reseptöre bağlanamaz, reseptör de gidip DNA'yı uyaramaz ve balık hayatta kalmayı başarır. Tomcod balıklarını inceleyen bilim insanları, PBC kimyasalıyla kontamine olmuş Hudson Nehri'ndeki balıklarda AHR-2 proteinin 2 aminoasidinin silinmiş olduğunu gördüler. Bu nasıl olmuştur? Rastgele mutasyonlar AHR proteinini değiştirmişlerdir, 2 aminoasidini silmişlerdir ve PCB'ye bağlanamayan bir protein varyantı oluşmuştur. Dünya'nın hemen her yerinde Tomcod balıkları PCB'ye maruz kalmaları halinde hemen ölüyorlar ama Hudson popülasyonundaki bu silinme mutasyonu sayesinde Hudson'daki balıklar zehir içinde rahatça yaşıyor. 100 sene kadar önce PCB yokken nehirdeki balıkların hepsi bu kimyasala duyarlıydı. Şimdi ise %95'inden fazlası dirençlidir. Yani rastgele mutasyon hayatta kalma ve üreme hızını artırdığı için popülasyon içindeki temsil oranını yükseltti. Kısaca bu da bir faydalı mutasyon örneğidir. Örnekler sonsuz sayıda arttırılabilir. Ancak bu kadar örnek, mutasyonların nasıl çeşitlilik yarattığını anlamak için yeterli olacaktır. Görüleceği üzere mutasyonda nesillerden birinde meydana gelen, tek bir bireyde ya da birkaç bireyde oluşabilecek bir mutasyon, eğer avantaj sağlıyorsa, üremeler sonucu hızla popülasyona yayılarak evrime sebep olabilmektedir. Eğer bu tekil değişimler, nesiller içerisinde birikecek olursa, binlerce nesil sonra alınan bir birey, deneyin en başında elimizde bulunan bireyden o kadar farklı olacaktır ki bu, eşeyli üreyen canlılar için artık bu ikisinin birbiriyle üreyememesi anlamına gelir. İşte bu, Evrim'dir. KAYNAKLAR 1.ARN 2.New Scientist 3.Nature Genetics 4.A Mutation in Hairless Dogs Implicates FOXI3 in Ectodermal Development, Cord Drogemuller, Elinor K. Karlsson, Marjo K. Hytonen, Michele Perloski, Gaudenz Dolf, Kirsi Sainio, Hannes Lohi, Kerstin Lindblad-Toh, and Tosso Leeb. Science 321, 12 September 2008: 1462. 5.Bennett, A.F., Lenski, R.E., & Mittler, J.E. (1992). Evolutionary adaptation to temperature I. Fitness responses of Escherichia coli to changes in its thermal environment. Evolution, 46:16-30 6.Contribution of individual random mutations to genotype-by-environment interactions in Escherichia coli, Susanna K. Remold and Richard E. Lenski 7.Francis, J.E., & Hansche, P.E. (1972) Directed evolution of metabolic pathways in microbial populations. I. Modification of the acid phosphatase pH optimum in Saccharaomyces cervisiae. Genetics, 70: 59-73. 8.Francis, J.E., & Hansche, P.E. (1973) Directed evolution of metabolic pathways in microbial populations. II. A repeatable adaptation in Saccharaomyces cervisiae. Genetics, 74:259-265. 9.Hansche, P.E. (1975) Gene duplication as a mechanism of genetic adaptation in Saccharaomyces cervisiae. Genetics, 79: 661-674. evrimagaci.org

http://www.biyologlar.com/mutasyon-ornekleri-nelerdir

Bitkiler ve Mikroorganizmalar arasındaki ilişkiler

Olumlu ve olumsuz etkileşimler sadece mikroplar arasında olmazlar aynı zamanda bitkiler ve mikroplar arasında da gerçekleşirler. Rizosfer, bitkiler ve mikroplar arasındaki kommensal ve mutualistik etkileşimlerin görüldüğü bölgeye verilen addır. Ekto ve endomikorizal mantarlar bitkilerin mineral madde ve suyun fotosentez ile geri dönüşümünü sağlarlar. Çok ekstrem koşullar altında bitkinin hayatını devam ettirmesi için temel olan mutualistik birleşmeler yapmasıdır. Belirli bitkiler ile denitrojen fiske eden bakteriler nitrojeni ekosistem ve ürünler için birlikte üretirler. Bitkilerin havasal kısımları mikroorganizmalar için çok büyük yaşam alanlarını oluştururlar. Toprak altı bölümlerinde ise belli virüsler, bakteriler ve funguslar bitkiler üzerinde hastalıklara yol açarak çok büyük miktarlarda ekonomik kayıplara hatta çok büyük besin kıtlıklarına yol açarlar. Bitki Kökleri İle Olan İlişkileri Bitki kökleri büyüyen mikroorganizmalar için çok uygun bir habitat oluşturmakta ve bu büyük sayılara ulaşan organizmalar değişik mikroorganizmal grupları oluşturarak bitki köklerini kaplamaktadırlar. Toprak mikroorganizmaları ilişkili olan bitki kökleri çok önemli besin yapılarını hem bitki hem de organizma açısından tatmin edici şekilde önemlidirler (Brown 1974, 1975; Bowen and Rovira 1976; Lynch 1976, 1982a, 1982b, Balandreau and Knowles 1978; Dommergues and Krupa 1978; Newman 1978; Harley and Russell 1979; Bowen 1980). Bu da rhizoplane içerisinde büyük miktarlarda mikroorganizmaların risoplane içerisinde bulunan rizosfer içerisindeki asıl alanlar olan bitki köklerinde direk olarak etkili olarak bulunduğunu ortaya koymaktadır(Campell and Rovira 1973; Rovira and Campell 1974; Bowen and Rovira 1976). Rizosfer Rizosfer toprağı kök sistemine yapışık halde bulunan sarsılmış ve gevşek topraktan oluşmuş ince bir tabakadır.Rizosferin büyüklüğü belirli bitki kökü yapılarına bağlıdır ve genellikle toprakla birleşme alanı çok büyük olmaktadır. Her toplam bitki biyokütlesi saçak kök içerenlerde kazık köklü olanlara göre karakterize olmuştur. Örneğin tek bir buğday bitkisinin kök sistemi 200 metreden daha büyük olabilmektedir. Ortalama bir kök çapının ortalama 0.1 mm olduğunu varsaydığımızda bunun kök alanını 6 metre kareye yayıldığını hesaplayabiliriz. Asıl rhizoplane alanının %4 ile &10 arasındaki bölümünde mikroorganizmalar ile direk bir bağlantı olduğu ve birçok mikroorganizmanın rizosferi çevreleyen köklerle birleşme içerisinde olduğu bildirilmiştir(Bowen 1980) Rizosferin şimdiye kadar yetersiz olarak keşfedilen ilginç bir değişikliği rhizoshealthdir, kökleri gövdeye göre dik ve kalın bir silindir olarak karakterize edilmiştir. Rhizosheathin oluşumu birkaç tipik çöl bitkisinden oluşur fakat daha az aşırı koşullar altında yetişen otumsu bitkilerden de meydana gelmektedir (Wullstein et al. 1979; Duell and Peacock 1985). Rhizosheathde kum zerreleri, bir extracellular mucigel tarafından bir arada olma betonlaşırlar, buda kök hücreleri ile salgıları ile olur. Rhizosheath, nem koruması için bir uyum ortaya çıkartır, fakat aynı zamanda şüphesiz kapsamlı kök mikrop etkileşimleri için ortam sağlar. Artırılan azot fikse etme faaliyeti, rhizosheath toprağında ölçülür. Bitki Köklerinin Mikrobiyal Populasyonlar Üzerine Etkisi Bitki kök sisteminin yapısı, rizosferin mikrobiyal populasyonunun kuruluşuna katkıda bulunur(Nye an Tinker 1977; Russell 1977; Bowen 1980; Lynch 1982a). Bitki kökleri ve rizosfer mikroorganizmalarının etkileşimleri, mineral besinlerin mikropluca araya girilen kullanılabilirliği mikroplu ürünü ve bitki büyüme faktörleri, bitki tarafından su alınımı gibi işlemler, toprak ortamının etkileşimli değişikliğine bağlıdır. Rizosfer, bitki köklerinde, mikroplu topluluk toprağın kompozisyon ve yoğunluğunda bir direkt etkiye sahiptir, bilindiği üzere buna rizosfer etkisi denir. Rizosfer etkisi, mikroorganizma sayısının rizosfer toprağı üzerine etkisi ile görülebilir. R-S oran aralığı genellikle 5 ile 20 araasındadır, fakat 100oranını bulmakta olası bir durumdur, odur ki mikroplu nüfus, rizosferde 100 kereden daha yüksek oranlarda kuşatan kök bulundurmayan toprakta bulunur(Gray and Parkinson 1968;Woldendorp 1978). Rizosfer asıl etkisinin uzatılması, fizyolojik olgunluk ve belirli bitkiye bağlıdır(Darbyshire ve Greaves 1967). Gram pozitif çubuklarının daha az oranı ve gram negatif çubuk-şeklinde bakterilerinin bir daha yüksek oranı vardır, pleamorfik ve koklar da az oranlıdır bunlar köksüz toprak rizosferini biçimlendirirler(Rovira and Campell 1974; Woldendorp 1978; Campell 1985). Her zaman rizosferden başka yerlerde, Pseudomonas gibi süratle çoğalan bakterileri de toprakta bulunmaktadır. Bu çoğalma birçok durumda, yüksek esas büyüme oranları ile mikroorganizmalarına yararlı olan bitki kök salgısının direkt etkisine yani toprak mikroorganizmalarını temsil eder. Köklerden organik malzemeler salınırlar, başka tanımlanamayan esaslar ve amino asitleri, keto asitleri, vitaminleri, şekerleri, tanenleri, alkoloidleri, fosfatları içerir. Kökler, steril köklerde çok organik malzeme ile olarak mikroorganizmaların sarılması ile kuşatıldı. Bu malzemelerin çok azı, mikroorganizmaları engelledikleri gibi, mikroplu büyümeyi de yüksek seviyede uyarırlar. Bitki tarafından salınan malzemelerin etkisi, gözlemler tarafından kanıtlandığı üzere rizosferde toprakta bulunmayan bakteri nüfusları, diğer bakterilerden önemli derecede farklı beslenme özelliklere sahip olur. En fazla büyüme için bir çok rizosfer bakterisi amino asitleri kullanırlar ve bu asitler o kök salgılarının da görülmektedirler. Mikroorganizmalar rizosferde, bitki, tohum filizlenmesinden olgunluğa kadar serisel değişimlere yol açabilirler. Bu kesin rizosfer serisi, bitki gelişmesi boyunca, fırsatçı mikroplu nüfuslar, büyüme faktörü uygun görüleni, süratle yetiştirmekte görevlidirler. Bu serisel değişimler bitki olgunlaşması boyunca rizosfere bitki kökleri ile malzemelerin değişimlere uymasını değiştirir. Başlangıçta karbonhidrat salgıları ve mucilaginous katmanları, kökleri kuşatanlardır. Madde ve kök yüzeyinde, karbonhidrat salınımı ve mucilaginous malzemeleri, başlangıçta, epidermik bitki hücresinin boşluklarında mikroorganizmaların büyük nüfuslarının büyümesini destekler.Bitki olgunlaşması olarak otolizis, kök malzemesinin birçoğunun normal kök gelişmesinin esas bölümünde yer alır ve basit şekerler ve amino asitleri toprağa salarlar, yüksek intricsic büyüme oranları ile başka bakteriler ve Pseudomonasın büyümesini destekler. Çoğu zaman r-s oranları bitkilerin büyümesini durdurmalarından sonra yaşlanmalarını da göstermektedir. Mikrooaerofilik bakterilerdenAzospirillum ve aerobik bakterilerden Azotobacter paspali azot fiksasyonu yapan toprak bakterileridir, genellikle Digitaria, Panicum, ve Paspulum genuslarıda tropikal bölgelerin rizosfer tabakalarında bulunmaktadır. Bu bakteriler köklerden salınan maddeleri enerji kaynağı olarak azot fiksasyonu işleminde kullanmaktadırlar. Bu alanda rizosfer azot fiksasyonu bakterileri her bir hektar alan için 40 kg azot üretimi yaparlar(Smith et al. 1976). Azospirillum bazı ılıman otlak alanlarda ve mısır(Zea mays) bitkilerinde görülmüştür(Lamm and Neyra 1981), fakat buralardaki azot fiksasyonu değerleri diğer bakteri cinslerinen göre çok eser durumdadırlar. Bununla birlikte rizosferik azot fiksasyonu pirinç toplanması sırasında artışa uğramıştır(Swaminathan 1982). Biyokimyasal azot fiksasyonunun yan etkisi olarak hidrojen gazı salınımı gösterilebilir. Sadece birkaç Rhizobium ve Bradyrhizobium bakteri suşları arasında hidrogenaz enzimini inaktive edenler bulunmaktadır; diğerleri de hidrojen gazı çıkartmaya devam ederler. Rizosferdeki Mikrobiyal Populasyonların Bitkiler Üzerindeki Etkileri Bitki kökleri direkt olarak bunları saran mikrobiyal populasyonlarla ilişkilidir, rizosferdeki mikroorganizmalar bitki büyümesi üzerinde göze çarpan şekilde etkilidirler. Mikrobiyal populasyonların rizosferdeki eksikliğinde bitki büyümesi azalmaktadır(Lynch 1976; Dommergues and Krupa 1978; Campell 1985). Rizoferdeki mikrobiyal populasyonlar bitkilere değişik şekillerde yarar sağlayabilmektedir, geri dönüşüm mekanizmaları ve mineral maddelerin çözünebilmeleridir; vitaminlerin sentezleri, amino asitler, oksinler, sytokininler, ve giberellinlerdir bunlar bitkilerin büyümeleri üzerinde etkili durumdadırlar; ve antogonistik ilişkiler ile potensiyel bitki patojenleri doğrudan amensal ilişkilerle antibiyotik üretimlerine dayandırılmaktadır(Nieto and Frankberger 1989; Alvarez et al. 1995). Bitkiler katman şeklindeki toprak tabakalarında gelişimlerini sürdürmektedir bunlar sürgünlerden köklere olan oksijen çevirimlerinde adapte olmuşlardır(Raskin and Kende 1985), fakat anaerobik kök çevrelerinde toksik hidrojen sülfit sülfat çevrimi ile indirgenir(Drew and Lynch 1980). Pirinç ve diğer aynı kök yapısındaki bitkiler Beggiota türü bakteriler ile bu toksik hidrojen sülfite karşı korumalı durumdadır(Joshi and Hollis 1977). Bu mikroaerofilik katalaz- negatif, sülfit-oksitleyici filamentli bakteriler oksijeni katalaz enzimi ile kendi yararlarına çevirirler, diğer taraftan Beggiota’ nın buradaki işlevi pirinç kökündeki toksik sülfiti zararsız sülfür ve sülfata çevirmektir, bu olay pirinç köklerinin koruyucu sitokrom sistemlerine örnek olarak verilebilir. Rizosferdeki organik madde üretimi bitki kök sistemini çok hızlı bir şekilde arttırmaktadır(Lynch 1976). Mikroorganizmalar giberellin ve oksinler gibi bileşikler üretmektedirler ve bu maddeler tohum gelişimi ve bitki kökü uzantılarının gelişimini dolayısıyla bitki büyümesini hızlandırırlar(Brown 1974). Arthobacter, Pseudomonas ve Agrobacterium populasyonları bitki gelişimi için gerekli olan organik bileşiklerin sentezlerinde bildirilen rizosfer canlılarıdır. Rizosferdeki buğday tohumlarınında belirgin bakteri grupları indoleasetik asit(IAA) üretirler. Daha yaşlı buğday bitkilerinde üretilen IAA oranı daha düşük seviyelerde kalmaktadır. Bununda köklerden salgılanan ürünlerin bitki büyümesini arttırıcı hormonlardaki azalmalara bağlı olduğu söylenebilir. Mikroorganizmalar tarafından salınan alleopatik ( antogonistik) içerikler amensal etkileşimlerle rizosferdeki bitkilerin bünyesine katılırlar. Bazı alleopatik içerikler habitat içerindeki diğer bitkilerin saldırılarından korunmak içinde kullanılırlar ve bunlar bitki ile rizosferdeki mikroorganizmalar arası sinerjitik ilişkilerle sağlanmaktadır. Buğday rizosferi içerisindeki bakteriyel populasyonların bezelye ve marul büyümesini yavaşlattığı görülmüştür. Gelişmiş buğday bitkilerinde bu bakteri sayılarında azalma yada ortadan kalkma görüldüğünde bitki büyümesini devam ettrebilmek için büyümeyi teşvik edici içeriklerden gibberellik asit üretimini başlatır. Rizosferde bulunan bakteriler bitkilerin mineral madde alımlarına da katkıda bulunmaktadırlar, bazen de limitli konsantrasyonlar içeren durumlarda da bitki kökü devreye girmeden mineral maddeleri kullanmaktadırlar, diğer taraftan da bitkinin mineral madde alımını da arttırmaktadırlar(Barber 1978). Rizosfer mikroorganizmaları bitkinin fosfat alınımı da arttırıcı etkiye sahiptirler, diğer taraftan bitkiler için kullanılamayan formlarda olabilirler. Bitkiler rizosfer mikroorganizmaları ile steril toprak karşılaştırması yapıldığında fosfat alımında çok öndedirler(Campell 1985). Fosfat alınımı artırılmasının temel mekanizması mikrobiyal asit üretimin dağılmış apatitin(yaygın kalsiyum fosfat guruplarındandır) salınımı ile çözünebilir fosfor grupları açığa çıkar. Demir ve manganez bitkiler için daha alınabilir formlardır çünkü rizosfer mikroorganizmalarının organik kataliz ajanlarıdır, bununla beraber demir ve manganez içeriklerinin alınımı artmış olur. Bu olay aynı zamanda bu mikroorganizmaların bitki köklerinde kalsiyum artırımını da yapmaktadır. Mikroorganizmalar tarafından üretilen bu yüksek konsantrasyonlu içerikler karbon dioksit üretimini de arttırır. Değişik radyolamelli organik içeriklerin yer değiştirmesi ile miselli filametlerde ağır metal değişimleri olmaktadır(Groosbard 1971;Campell 1985). Rizosferdeki mikroorganizmaların mineral üretimini arttırmaları yararlı olmasına rağmen rizosferdeki aşırı fazla mikrobiyal populasyonların bitkiler için mineral madde alınımını azalttığı görülmüştür(Agrios 1978). Örneğin hareketsiz bakterilerin çinko ve manganezin oksidasyonu meyve ağaçlarında ‘küçük yapraklılık’ yulaflarda ‘gri beneklenme’ hastalıklarına yol açmaktadır. Rizosferdeki mikroorganizmalar immobil nitrojenin bitkiler tarafından alınımı engellerler(Campell 1985). İmmobil nitrojenin mikroorganizmlar tarafından alınımı bitkilerin kullanabileceği formlara dönüştürülmesinde kullanılır. Mikrobiyal proteinlerin yapısındaki immobil haldeki nitrojen denitrifikasyon ile atmosfere salınmaktadır. Mycorrhizae(Mikorizzalar) Bazı mantarlar bitki köklerine girerek mikorizza denilen mutualistik ilişkiler kurarlar(litaratürde ‘mantar kökleri’ olarak geçmektedir)bitkilerin fiziksel yapıları ile bütünleşik olarak bulunmaktadırlar(Harley 1965; Cooke 1977; Dommergues and Krupa 1978; Powell 1982; Campell 1985; Allen 1991). Bu mantar yapıdaki oluşumlar bitki kökleri ile maddesel yarar sağlarken diğer yandan bitkiler üzerinde hastalık oluşturmazlar. Mikorizal birleşmeler diğer rizosfer birleşmelerinden farklı olarak bitki ve mantar arasında çok büyük seviyede özelleşmiş durumdadırlar. Mikorizal birleşmeler bitki kökü ile mantar misellerinin morfolojik olarak bütünleşmeleri ile oluşan yapılardır. Dünya çapında yapılan araştırmalarda mikorizal birliktelerin mantar ve bitki kökü ile olan birleşmeleri çok önemli bir yer tutmaktadır. Mikorizal birliktelikler bitki ve mantar arasındaki sağlıklı fiziksel yapılarının uzun dönemli birleşmeleri ile olmaktadır. Bitkiler ve mantarlar arasındaki mikorizal birliktelikler çeşitli yakınlaşmalar göstermektedir aynı zamanda fiziksel ve yapısal görevleri- bunlar çift taraflı olarak mineral maddeleri değişimli olarak kullanırlar. Su ve mineral maddeler, özellikle fosfor ve nitrojen alınımı bir çok mikorizal birleşimde çoğaltılmaktadır; bitkiler ile mikorizal fungus birleşimleri habitatlarda yaşmalarını sürdürürlerken diğer taraftan diğerleri yapamazlar(Smith and Daft 1978). Bilinen iki mikorizal birleşim şekli vardır; ektomikorizzalar (Marks and Kozlowski 1978) ve endomikorizzlar(Sanders et al. 1975; Hayman 1978). Ektomikorizzalarda mantarın dıştaki pseudoparanşim kılıfları 40µm kalınlıkta ve kök mantar yapısının %40 kuru ağırlığını oluşturur(Hartley 1965). Fungal hifler epidermisin intercellüler yapısını delerek kökün korteks tabakasına geçer fakat yaşayan hücreleri etkilemez. Kök yapısının morfolojisi değişime uğrar, kısa boylu ve dallardaki salkımsı kümeleşmeler olan meristamatik bölgeler indirgenirler. Karşıt olarak ektomikorizalar ölü hücrelerde bulurken endomikorizalar yaşayan kök hücrelerinde meydana gelmektedir.(Hartley 1965). Rizosferde değişik olarak kolonize olan mikroorganizmalardan mikorizal mantarlar konaklarının içinde veya dışında belirgin şekillerde yerleşme gösterirler. Kökte bulunan funguslar diğer toprak mikroorganizmları ile etkileşim içinde bulunmazlar. Yaygın endomikorizal formlarda, mikroskop görüntüsü hifli demet yapılarının oluşumuna neden olur buna da veziküler-arbusküler(VA) mikoriza yapısı denilmektedir(Hartley 1965). Bazı durumlarda da endo ve ekzo mikorizalar birleşerek ektendomikoriza denilen yapıları oluştururlar. Ectomycorrhizae(ektomikorizalar) ektomikorizzalar gymnosperm ve angiospermlerde yaygın olarak görülürler, en çok da meşe, kayın, huş ve conifer biçimli ağaçlarda(Marks and Kozlowski 1973). Ormanlık alanlardaki birçok bitki ektomikorizal etkileşimler içerisinde bulunmaktadır. Birçok fungus ektomikorizal birleşmeler içerine girebilir; ascomycetesler yer mantarlarında, basidiomycetesler Bletus ve Amanita da. Ektomikorizal mantarlar genellikle optimum 15-30 ºC ‘de ve asidiofilik ortamlarda yani pH 4.0-6.0 ve en az pH 3.0 değerlerinde gelişim göstermektedirler(Hartley 1965). Birçok ektomikorizal fungus basit karbonhidratlat olan disakkaritler ve şeker alkollerinde gelişim gösterirler. Bunlar genellikle kompleks organik moleküllerden nitrojen, amino asit ve amonyum tuzlarını kullanırlar; bunun yanında vitaminlerden thiamine ve biotinleri, oksinleri, gibberellinleri, sitokininleri, vitaminleri, antibiyotikleri ve yağ asitlerini de bitki bünyesine katmak için üretmektedirler(Frankenberger and Poth 1987). Bazı ektomikorizal mantarlarda selülaz gibi enzim üretimi işlevinden sorumludurlar yalnız bu enzim bitki yapısını sindirmek için değil sadece konukçu bitkinin aktivitelerini normale döndirmek için kullanılır. Ektomikorizal infeksiyon bölünme dallanmalarında morfolojik olarak bitki kökünün ortadan kalkmasını yani hayatta kalma durumunu büyüme hormonlarının etkisiyle ektomikorizal fungusların gelişimide etkilenmektedir(Frankberger and Poth 1987). Kökçük oluşumlarının baskılanması ile mantar hifaları bu işlevi üzerine alırlar ve buda bitki için çok büyük bir madde alımı etkisi oluşturur. Ektomikorizal kökler potasyum ve fosfat iyonlarını alarak infekte olmamış bitki köklerinin gelişiminde kullanılırlar. Alınımın mekanizması mantarın metabolik aktivitesine bağlıdır. Birincil fosfat birikimi ile fungus tabakaları içerisinde taşınarak bitki köküne aktarılır. Nitrojen içeren bileşikler ve kalsiyum da bu mantar tabakalarından alınarak bitki köküne transfer edilmektedir. Birbirine bağlı olan bitki kökü ve ektomikorizal mantarlar birbirlerinin yararına olan yapıların kaynağı olmaktadırlar Ektomikorizalı bitkiler aynı zamanda bitki köküne direk saldırılar harici patojenlere karşı korumalı durumdadırlar. Ektomikorizal fungus tarafından oluşturulan mantar kılıfları bitki kökü parazitlerinin burayı delip geçmelerine karşı olarak bir bariyer görevi görürler, birçok basidiomycetes grubu bu etkisini antibiyotik oluşturarak gösterirler. Bitki ve Ektomikorizal funguslar toprakta bulunan patojenlerin bitki köküne girmesini engelleyerek yaşamlarını sürdürürler. Örneğin bir fidanlık toprağında bulunan patojenler köknar ağacının köklerine tutunarak ektomikorizal birleşim içerisine girerler ve konak ağacın ölüm seviyesini düşürürler(Neal and Bollen 1964). Ektomikorizal kökler aynı zamanda uçucu organik asitleri üreterek diğer mantarlara karşı koruma sağlarlar. Ektomikorizal fungusların ürettiği bu yapılar ile patojen olan mantarların etkisi durdurulmuş olunur. Birçok bitkide inhibitör üretimi ile mikorizal infeksiyon patojenik infeksiyonun önüne geçtiğinden karşılaşılmaktadır. Endomycorrhizae (Endomikorizalar) Endomikorizal birleşmelerde mantar bitki kökü hücresini deler, bunlar vesiküler-arbüsküler(VA) yapıda bulunurlar, bunlar birkaç düzenli bitki gruplarında görülürler, Ericales ordosundan süpürge otu, Amerikan defne ağacı, Artubus, Azalea ve Rhododendron’ dur(Sanders et al. 1975). Endomikorizalar patojen olmayan kök korteksi yapısına girmeleri ve intrasellüler dolanmaları ile karakterize edilirler. Mantar kendi başına atmosferik nitrojeni fikse edemezken birlikteliklerinde mikorizal olmayan köklere göre endomikorizal olanlarda çok yüksek seviyelerde olmaktadır. Burada endomikorizal kökü olanlarda, mikorizal olmayanlara göre çok büyük seviyelerde fosfataz aktivitesi görülmekte, mikorizal mantar fosfatı dıştaki kaynaklardan konak bitki içerisine trasfer edebilmektedir. Endomikorizal birleşmelerde Ericales konak bitkinin büyümesi için topraktan alınan maddelerin alınımı ortaya çıkar ve endomikorizal infeksiyonlar Ericales grubu canlılar için çok iyi bir ekolojik niş oluşturur. Neredeyse bütün orkide kökleri tamamı ile fungal hifler ile infekte edilmiştir, bunlar kortikal hücrelerin yüzeylerinden geçerek mikorizal yapıları oluştururlar. Mantar dıştaki korteks yapısına dolanarak hücre içine girer, daha sonra hifalar özelliklerini kaybederek bütün içeriklerini konak hücreye geçirirler. Orkideler normal şartlarda obligat olarak endomikorizal durumdadırlar, sık sık Armillaria mellea ve Rhizoctonia solani ile birleşmeleri görülmektedir. Bu endomikorizal birleşimler orkid tohumunun çimlenmesinde görev alırlarken, mantar bitkide parazitik olarak da bulunmaktadır. Buradaki parazitizm ortak parazitlik denilen bir olayla dengede tutulmakta ve sağlam olmayan yapılara dayanmaktadır. Bu birleşme orkideye gece tozlaşma ve ışıldama etkisi vererek A.mellea ışık üretiminin yapıcısıdır. Gececil böceklerin bunları tozlaştırarak bunların seksüel yapılarının oluşmasında etkilidir. Arbusküler mikorizalar ise bir ihtimal ile Devonian yer florasından meydana gelmişlerdir(Bagyaraj and Varma 1995). Bunlar birçok angiosperm, gymnoperm, eğrelti otu ve bryophyta grubundan şekillenmiştirler. 2.6 milyon bitki türünden 240000 tanesinde potansiyel mikorizal birleşimler olduğu ve bunların 6000 mantar ile olduğu hesaplanmaktadır. Ribozamal DNA genlerinin sıralanmasında 12 türün arbusküler mikorizal fungulsların içinde olduğu görülmüş ve bunların filogenetik analizleri sonucunda üç tane familya ile eşleştikleri görülmüştür, bunlar; Glomaceae, Acaulosporaceae ve Gigasporaceae’ dir. Arbüsküler mikorizal funguların orjinlerinin 383-462 milyon yıl öncesine dayandıkları hesaplanmaktadır. Bu varsayımlar endomikorizal fungusların atasal bitkilerde bulunduğunu göstergesidir. Glomaceae ilk olarak ortaya çıkanlardır bunu Acuulosporoceae ve Gigasporoceae familyaları takip etmektedir. Bu üö form Paleozonic çağın geç kısımlarının 250 milyon yıl öncesine kadar değişimlerini sürdürmüştür. VA tipi endomikorizal birleşmeler sık sık bildirilmeden süregelmiştir çünkü bu olay kök morfolojisinde bir değişikliğe neden olmamaktadır, birçok bitkide de ekzo ve endomikorizal birleşmeler ile kendini göstermektedir(Mosse 1973; Sanders et al. 1975; Bowen 1984). VA mikorizaları buğday, mısır, fasulye, soya, domates, çilek, elma, portakal, üzüm, pamuk, tütün, çay, kahve, kakao, şekerkamışı, hanımeli, kauçuk, toz ağaçları, fındık ağacı, şeker akçaağacı gibi birçok bitkide görülmektedir. Bunlar aynı zamanda angiospermler, gymnospermler, eğreltiler, biryofitler ve daha büyük kültüre edilmiş bitkilerde bulunur. VA endomikorizal mantarları saf kültürler olarak üretilememişlerdir. Düz septa eksikliği VA mantarlarının imzası halinde olup sadece Endogone cinsinde görülmektedir fakat bu grup şimdilerde birçok genus için altbirim olarak görülmektedir. VA mikorizaların ana belirleyici özellikleri vesiküllerin ve arbusküllerin kök korteksi yapısında bulunmalarıdır(Hartley1965). İnter ve intrasellüler hifalar korteksin içerinde ve infeksiyon miselyum yapısının toprağa bakan dış yapısında bulunmaktadır. Genel olarak miselyum formları topraktaki VA mikorizal köklerinin etrafında serbest olarak yayılım gösterir. Bu mikorizal funguslar bilinen en geniş yayılmış 20-400 µm uzunluğunda sporlara sahiptirler. Arbüsküler mikorizal funguslardan Gigaspora margarita da her bir fungal spor üzerinde 250000 bakteriyel endosimbiyont bulunduğu rapor edilmiştir(Biancicotto et al. 1996; Holzman 1996). Funguların bakteriyel endosimbiyontları PCR ile analiz edilerek bunun Burkholderia türünden olduğu saptanmıştır(pseudomonadların II grubundan). Bu bakteriyel endosimbiyontlar ile ökaryotik hücrelerdeki mitokondrinin oluşumu hakkında tartışmalar halen sürmektedir. Mikorizal miselyum yapıları köke abiyotik streslerden metal toksikliği, ve toprak toksikliği durumlarımda olduğundan daha fazla seviyede dayanma gücü vermektedir. Mantar bitki büyümesini teşvik edici olarak dış hifaları, toprak dışındaki kökçükler ve fosfor alanları dışındaki yerlerden fosfor alınmasını arttırmaktadır. VA mikorizal birleşmeleri sonucu fosfor alınımı artarken diğer iyonlardan çinko, sülfat, ve amonyumlarında alınmasını arttırmaktadır(Chiariello et al. 1982). VA mikorizal birleşmeleri ektomikorizalar ile benzerlikler göstermektedir. Bu mikorizal birleşmeler verimsiz haldeki toprağın vejetasyonunu arttırarırlar(Tinker 1975; Wills and Cole 1978). Bitkiler ve mikorizal mantarlar bitki yaşamı için gerekli olan maddelerin topraktan alınmasını arttırmaktadırlar. Bu birleşimin en belirgin getirisi fosfor bakımından yetersiz olan toprağın değiştirilmesidir. Çünkü genellikle tropikal topraklarda fosfor oranı düşük iken buralarda yapılan tarımsal faaliyetler sonrası oluşan topraklarda orijinal toprağa göre daha fazla fosfor bulunduğu görülmüştür. Geleneksel tarımda sık sık ve üzücü başarısızlıklar tropikal bölgelerin tarıma açılmasından sonra meydana gelen verimsizliktir, çünkü çiftçiler buradaki yağmur ormanlarının direk olarak üzerine kurdukları limitli fosfor bulunduran bu üretim arazilerinde verim alamamaktadırlar. Tropikal yağmur ormanlarının gür ve sık yapısı onları aldatmaktadır. Bunlar genellikle yüksek çözünmeli ve eksik maddeli topraklardır(Jordan 1982). Ilıman ormanlarda çürüyen maddeler ve toprak humusu ana maddesel içeriklerdir. Yüksek sıcaklık ve nem altında biyoindirgenme süresi çok artar ve ortamda çok az humus ve çürümüş materyal yaşayan bitki topluluğu tarafından alınarak hemen kullanılır. Çünkü besinler günlük ağı yağmur fırtınaları ile yağmurormanı toprağına nüfus edemeden akar gider. Bu durumda mikorizal etkileşimler madde çevriminde döngüsel olarak yer almaktadır. Mikorizal fungusların saprofitler gibi davranarak bitki parçalarını yüksek seviyelerde ayrıştırdıkları da görülmektedir. Serbest inorganik madde tuzları toprak yapısına katılamazlar ve bunlar ayrıştırma sırasında ortadan kaybolurlar, çünkü bunlar direk olarak mikorizal funguların hifaları ile bitki köklerine taşınırlar. Bu ‘kapalı halkasal madde döngüsü’ çok yüksek seviyede etkili bir koruma mekanizmasıdır. Bu ormanların tarım arazisi olarak kullanılmaları için öncelikle doğal vejetasyonların kesilip daha sonra yakılarak bitkilerdeki mineral maddelerin toprağa geçmeleri sağlanmalıdır. Maddeler bir hasat ile arttırılır yada en iyi birkaç hasat toprağın bu maddeleri alması için buraya bırakılır. Sadece önemli girdilerden sentetik gübreler, genellikle pahalı olduklarından kullanılmaz, yenilenecek üretim için kullanır. Kısır toprak verimsiz ve genelde aşınmış durumdadır. Legümünozlar İle Rhizobialar Arasındaki Nitrojen Fikse Etme İlişkileri Legümünoz bitkiler ve rizobia arasındaki nitrojen fikse etme ilişkileri global nitrojen döngüsü ve tarım için oldukça önemli bir yere sahiptir(Evans et al. 1991; Postgate 1992; Somasegaran and Hoben 1994). Son zamanlara kadar bütün nodüllü ve nitrojen fikse eden bakterilerin tek bir genusta toplandığı düşünülüyordu, Rhizobium. Fakat artık iki ek genus daha var bunlar; Azorhizobium ve Bradyrhizobium bu yeni gruplar birçok legümen familyasında bulunan farklı nodül bakterileri yüzünden eklenmişlerdir. Rhizobium türleri çok çabuk büyüyebilme yeteneğinde iken Bradyrhizobium türleri çok yavaş büyürler (brady nin anlamı ‘yavaş’ demektir). Bradyrhizobium türleri soyalarda, inek fasulyelerinde ve çeşitli tropikal legümünozlarda nodül oluştururlar. Rhizobium türleri fasulyelerde, yoncalarda ve diğer legümünos bitkilerde yaygın olarak olarak nodül oluştururlar. Azorhizobium türleri ise tropikal ağaç gövdelerinde nodül oluşturan(Sesbania rostrata) özel bir gruptur. Azorhizobium türleri diğer gruplara karşıt olarak atmosferik nitrojeni fikse etme yeteneğindedir(Azo kavramı nitrojene karşılık gelir). Rhizobium ve Bradyrhizobium bunu yapabilme yeteneğinde değildir, buna karşın bazı nitrojen fiksasyonu serbest haldeki bakteriler tarafından oksijen gerilimi ile yapılabilmektedir. Bunun yanında bunların büyüme hızı yavaştır, Bradyrhizobium’ lar Rhizobium’ lar dan farklı özellikler göstermektedirler. Bununla beraber nodülleşme ve infeksiyon süreçleri iki cins içinde benzerdir. Rizobia da ise toprakta özgür yaşayan hetetrofların etkisi ile olur, bunlar toprak mikrobiyal kommunitelerinin baskın türleri olmadıkları için atmosferik nitrojeni fikse edemezler. Uygun koşullar altında, rizobialar kökçükleri istila ederek nodül oluşumunu başlatırlar ve azot fikse etme aktivitelerini geliştirebilirler. Bitki ve rizobia arasındaki ilişki belirgindir ve ortak tanıma işleminden sonra bu iki partner arasında uyum içinde kemotaktik olarak nodül oluşumları gözlenmektedir. Legümünoz bitkilerde rizobialar için doğru bir tanımlama içindedirler ki doğru rizobia doğru legümünoz köküne tutunarak nodül oluşturur. Rizosfer içerisinde bitki kökleri rizobialar için bir yaşama ortamı oluştururken bunların değişimleri ile infeksiyon kademeleri sonradan ortaya çıkan nodülleri oluşturmaktadır(Fahrareus abd Ljunggren 1968). Rizobiaların yeterli rizosfer populasyonları ile kurulmasından sonra gerekli olan tam infeksiyon sağlanır. Toprak şartları rizobiaların bağlanma dönemlerinde bunların hayatta kalmasını ve kökçükleri infekte edebilme özelliklerini etkiler(Dixon 1969; Alexander 1985). Rizobialar mezofiliktirler fakat bazı düşük sıcaklıklara toleranslarıda vardır 5ºC’den düşük ve 40ºC’den yüksek sıcaklıklar gibi. Bazı rizobialar düşük pH lara duyarlıdır ve asidik topraklarda kökçüklere bağlanma göstermezler; nitrit ve nitrat iyonlarıda nodül oluşumunu etkili olan diğer düşük konsantrasyon içerikleridir. Nodül oluşumu süreci bitki kökü ve rizobia arasındaki etkileşimlerin karmaşık bir sonucu olarak ortaya çıkmaktadır(Solheim 1984; Brewin 1991). Flavonoidler yada izoflavonoidler aynı kökenli bakterilerin nodülleştirme(nod) genlerinin artırımını engellemek için konak bitki tarafından salgılanırlar. Nod genleri ‘Nod faktörleri’ denilen türlere özgü biyosentez olayı ile lipopolisakkaritler tarafından üretilirler. Bu sinyal içerikleri salındıklarında rizobial hücreleri baskılayarak kıvırcık şekilde dolanarak meristamatik hücreler tarafından nodüllerin oluşturulması sırasında kullanılırlar. Rizobialar bitki kökü salgıları pozitif kemotaksis ile legümünoz köke bağlanma noktalarını belirlemektedir. Rhizobium ve bradyrhizobiumların ikiside kök salgıları olan amino asit ve dikarboksilik asitlere ve iyi bilindiği gibi çok az konsantrasyon içeren salgı bileşiklerinden olan flavonoidlerede oldukça ilgi duyarlar. Bitki proteinlerinden olan lektinler ilgili rizobial hücrelerin yüzeyinde karbonhidrat bileşiklerine çok yüksek seviyelerde ilgi gösterirler ve kök saçları ile rizobia bağlanma yerlerinde belirgin bölgelere sahiptirler(Dazzo and Hubbell 1975; Dazzo and Brill 1979; Hubbell 1981). Nodülleşme sürecinde bitki köklerinden triptofan salgılanır, rizobia tarafından indoleasetik aside çevrilir(IAA) ve IAA birlikte bilinmeyen bir kofaktör ile bitki kökünün kıvırcık ve dallanmış olmasını sağlar. Bitki kökü bakteri hücreleri arasında büyür. Poligalaturonaz denilen ve rizobia tarafından salgılanan enzim ile bitki kökü yapılarının yumuşak bir yapıya kavuşarak bakterilerin buralara girmesini sağlarlar(Hubbell 1981; Ridge and Rolfe 1985). Delme işleminden sonra birincil kök saçları duvarı, hücre duvarı ve selülozik duvar ile kaplanarak infeksiyon tüpü oluşumu başlar. Rhizobium hücreleri polisakkarit bir matriks ile bir baştan bir başa kaplanırlar. İnfeksiyon tüpü düz olarak delme işlemini kök korteks hücleri boyunca devam ettirir. İnfeksiyon tüpü büyümeye devam ettiğinde kök hücresinin büyümüş çekirdeği infeksiyon tüpü boyunca hareket eder. İlk hücrenin olşumunda nodül iki tane normal kromozom içermektedir. Bu dörtlü hücreler merkez nodül hücrelerinde artması ile rizobiadaki nitrojen fikse yapısı oluşturulur. Normal gelişen infekte olmamış hücrelerde kökün taşıma kanal sitemini oluştururlar. İnfekte yapının içerisinde rizobia çoklu haldedir, ve belirsiz şekiller ile bazen de kocaman büyümüş bakteroid denilen hücleri meydana getirirler. Nodüllerdeki bakteroidler ve infekte olmamış vakuol hücreleri bitki ile mikrop arasındaki metobolit trasferinde kullanılırlar. Değişme sırasında normal rizobial hücreleri bakteroidlere, bakteriyal kromozomlar dönüşmeye, bakteroidlerin ortadan kalkması ilede bağımsız çoğalmalar meydana gelmektedir. Bakteroid hücreleri aktif olarak nitrogenaz üretirler, fakat konak bitki yapıları nitrogenaz sentezinin kontrolünde görev alırlar. Nodül içerisindeki bakteroid atmosferik nitrojeni taşımaktadır. Normal şartlar altında hiçbir serbest yaşayan rizobia infekte olmamış bir legümünoz bitkide atmosferik nitrojenin taşınmasında görevli değildir. Nodüller leghemoglobin varlığı ile bütün nitrojen fikse eden legümünoz nodüllerinde karakteristik olarak kırmızı-kahverengi bir renk sahibidir. Leghemoglobin aynı zamanda elektron taşıyıcısı, bakteroidlerde oksijen deposunda ATP üretiminde ve aynı zamanda nitrogenaz sisteminin oksijen duyarlılığı korumasında görev alır. Leghemoglobinin hem bölümü rizobianın, bitkinin globin bölümünü kodlaması ile oluşur. Bitki aleminde leghemoglabin varlığı legümünosların eşsiz özelliği olarak tanımlanmaktadır. Bitki ve bakterial genlerin birleşimleri rizobial-bitki simbiyontlarının ifadesinde belirgindir(Long1989a, 1989b; Martinez et al. 1990; Nap and Bisseling 1990; Brewin 1991; Stacey et al. 1992; Fischer 1994; Van Rhijn and Vanderleyden 1995). Genler nodül oluşumunda ilgilidirler, genelde nodülin genleri olarak adlandırılırlar, simbiyotik nitrojen fiksayonuna izin veren nodüller Nod proteinlerini kodlayarak oluşurlar. Nodülün genleri bitki kökündeki infeksiyona özel simbiyotik nitrojen fikse eden bakterilerdeki nodülün genleri 2 sınıfa ayrılmaktadır. İlk sınıftaki genler biyokimyasal kompozisyonu belirleyen genlerdir bunlar, bakteri hücresi yüzeyi bileşikleridir. İkinci sınıftaki genler ise nodülasyon genlerinin oluşumunda görevlidir. Nodülasyon genlerinin inaktivasyonu çeşitli bitki fenotiplerinin oluşumunda etkilidir, örneğin nodülasyon geninin eksikliği, gecikmiş fakat etkili nodülasyon yada konak sınırlarının değişmesi gibi etmenlerle. Bazı nod genleri değiştirilemeyen nodül oluşumu sırasında ortaya çıkarlar ve bunların işlevleri belirlenmiş değişik türler ile etkileşimin sağlanmasıdır. Diğer nod genleri nodülasyonda belirli konaklarla meydana gelen konağa özgü nod genlerinin oluşumunda etkiledirler. Hızlı gelişen Rhizobium türlerinde birçok nodülin geni büyük Sym plasmidlerinde bulunurlar, bunun yanında Bradyrhizobium türlerinde geç nodül oluşturma genleri bakteriyal kromozomda taşınır. Gen demetlerinin içinde esas nitrojen sürecine nif ve fix adı verilir bunlar nitrogenaz enzimi için gerekli olan yapısal genleri taşırlar. Rizobial genler nodül oluşumu ve nodülün gen ifadelerini nodülasyon genlerinde bulunmaktadır, birkaç gen grubu bakteriumun dış yapısını oluşturmakta görev alır ve az sayıdaki iyi tanımlanmış genlerle olur. Konağa özgü nodül genleri konağın hangi belirgin nodül oluşturmasına karar verir. Nod geni demetleri genellikle Sym plazmidi üzerinde bulunurlar ve infeksiyon ve nodül oluşumu safhalarının kodlanmasında görevlidirler, bunlar aynı zamanda özellikleri belirleyen genleri taşırlar. Rizobial suşların Sym plazmidlerini birbirleri arasında değiştirmeleri mümkündür, legümen konak infekte olduktan sonra değişim gerçekleşebilmetedir. Sym plazmidi Agrobacterium’ lar ile diğer yakın nodül oluşturma yeteneği olan bakteriler arasında değiştirilebilir. Bununla beraber bu tarz birleşmeler ile genellikle nitrojen fiksasyonugerçekleşmez. Nif genleri biyokimyasal nitrojen fiksasyonu mekanizmasını kodlarlar ya da rizobiyal suşların plazmid birleşmlerinde görev almazlar(Postgate 1982; Sprent and Sprent 1990). Bununla birlikte Nod genlerinden Sym plazmidleri nif ve fix nitrojen fikse eden gen demetlerini taşırlar. Nif ve fix demetleri nitrogenaz yapısal genlerini taşımaktadırlar. Rhizobium loti , Bradyrhizobium ve Azorhizobium türlerinde simbiyotik ilişkileri belileyen genler bakteriyel kromozomlarda lokalize olmuşlardır. Çoğu Rhizobium nod genleri kültürel hücreleri belirtmez fakat bitkilerin görünüşlerinde bulunmaktadır. Bu etkileşim bitki tarafından salınmasını tetikler ve aynı zamanda NodD proteininin aktive edici hale gelmesini sağlar. NodD geni sadece nod geninde bulunur ve serbest yaşayan Rhizobium türlerinin simbiotik durumlarını kodlamaktadır. Flavonoidlerin bitki köklerinden salınması ile NodD proteinleri diğer nod genleri daha ileri bir nodülleşme için esas olan nodABC geni aktive edici özelliktedir. Nod genlerinin ana özellikleri simbiyotik ortaklar arasında sinyal iletimini sağlamaktır. NodD proteinleri korunmuş DNA serilerine bağlanarak nod operonları aktifleştirir buna nod kutuları adı verilmektedir. İkinci adım olarak bakteriumlar başka bir deyişle yapısal nod genleri lipoologosakkarit sinyalleri üretirler, bunlar kök yapılarını oluştururlar. Nodül içeren moleküller bitki salgılarından saflaştırılırlar ve flavonoidler olarak isimlendirilirler, fenilproponoidlerin üç zincirli aromatik yapılarının metabolizmaları sonucu oluşmuşlardır(Long 1989a). NodD proteinleri belirgin Rhizobium türlerinin homolog konaklarından elde edilmişlerdir. Rizobialar kök salgılarının varlığında gelişmektedirler yada nod geni içeren flovonoidlerin kök saçı yapılarının bozulmasına neden olan faktörleri içermektedirler. Yonca da ve alfalfa grubu bitkilerde en aktif uyarıcılar flovonlardır, luteolin gibi.(Long 1989a).Alfalfa simbiontu olan Rhizobium melioti D-glukoz amin içerisideki β-1.4-tetrasakkaritleri salgılar, bunlar üç amino grubun açillenmesi ile ve bir tanesine doyurulmamış C16 doymuş yağ asidi eklenmesiyle oluşurlar. Nod genlerine ek olarak rizobialarda nodül oluşumu için gerekli genler bulunur, bu genlere ek olarak bakterial dış yapıların üretimleri de, örneğin eksopolisakkaritler(exo genleri), lipopolisakkaritler (lps genleri) ve glukanlar(ndv genleri), bunlara da ek olarak ilaç dayanıklılığı, ototrofi, ve karbonhidrat metobolizması bulunur. R. meliloti, B. japonicum ve A. Caulinodonas’ ların nif ve fix genleri farklı şekillerdedir. Bu genlerin yapısal ve demetsel özellikleri her bir tür için özeldir(Van Rhijn and Vanderleyden 1995). Rizobianın nif ve fix gen demetleri Klebsiella pneumoniae deki kadar sıkı şekilde hiçbir grupta düzenlenmemiştir. R. meliloti iki tane çok büyük plasmid içermektedir(megaplasmid olarak adlandırılır), biri 1400kb of DNA(megaplasmid 1), diğeri 1700kb DNA(megaplasmid 2) içerir. demet I ve demet II megaplasmid 1 de bulunur. Simbiyosisde bulunan ek genlerde megaplasmid 2 ve kromozomlar içerisinde yer almaktadır. Hidrojen gazının nitrojen fiksasyonu üzerinde yan etkilerini ortadan kaldırmak için erken önlemler alınır. Hidrojen gazının evriminde fotosentez enerjisi ürünler üzerinde azalan bir şekle bürünmüştür. Bazı Sym plazmidleri hidrogenaz aktivitesini kodlayan hub adında genler kodlarlar. Hidrogenazın oksitlediği hidrojen suya ve buradan da kimyasal üretim ile ATP sentezi yapılır. Bu yararlı süreç fotosentetik enerjiyi saklayarak boşa gitmesini engeller(Albrecth et al 1979). Rizobialardaki genetik oluşumlarda legümenler ile beraber çalışarak etkili bir mekanizma ortaya çıkartırlar. Ekonomik dürtülerin etkisiyle bu yönderki araştırmalar gelişmiştir. Önemli legümünoz bitkileri arasındaki soya fasulyeleri, birçok fasulye, bezelye, mercimek çeşitleri gelmektedir. Önemli besin legümünozlarından alfalfa ve yonca sayılabilir. Legümünoz ağaçlar birçok tropikal ve subtropikal ekosistemlerinin ve yağmurormanlarının oluşumu için önemlidirler(Sprent and sprent 1990). Diğer legümenlerden ise mesquiteler çöl toprakları gibi düşük nitrojen içeren yerler için oldukça önemlidir, bu legümünozlar aynı zamanda yerel batı amerikalıllarında önemli bir besin kaynağıdır. Legümünoz Olmayan Grupların Mutualistik Nitrojen Fiksasyonu İlişkileri Rhizobiumlar ve legümünoz bitkiler arasındaki Mutalistik birleşmeler yanında diğer bakteriler ve legümen olmayan bitkiler ile simbiyotik ilişkilerde nodül oluşumu ve serbest nitrojenin atmosferden alınması ile olmaktadır(Evans and Barber 1977; Akkermans 1978). Legümen olmayan bitkilerdeki kök nodülü şeklinde meydana gelen ilişkilerde Rhizobiumlar, cyanobakteriler ve actinomycetesler görülür. Rhizobiumlara örnek vermek gerekirse, Trema ile nitrojeni fikse edebilir, Trema tropikal ve subtropikal bölgelerde görülen bir ağaç türüdür. Aynı şekilde actinomycete Frankia alni bitki köklerini infekte eder ve nodül oluşumunu gösterir(Benson and Silvester 1993). Frankia türleri actinomycetes (filamentli mantarlardan) ve septalı hifalardan oluşmuş sayısız spor içeren yapılardır.Frankia türleri çeşitli legümen olmayan bitkilerde, odunsu şuruplarda ve kısa ağaçlarda görülürler. Actinomycetes tipi azot-fikse eden simbiyotik canlılar özellikle angiospermler için oldukça önemlidir. Frankia hifalarının bir kısmı değişime uğrayarak özelleşmiş azot fiksasyonu hücrelerinde vesikül denilen yapılar oluşturular. Frankia aynı zamanda yaşayan serbest bitki hücrelerini de değişikliğe uğratarak bunların nitrojen fiksasyonu yapmasını sağlarlar. Actinomycete (Frankia) simbiyozları yaygın olarak ılıman ve circumpolar bölgelerde bulunurken cyanobakteriler ve rizobial simbiyozlar tropical ve subtropical bölgelerde bulunurlar(Benson and Silvester 1993). Actinomycete simbiyozlar ve karakteristik olarak Alnus, Myrica, Hippophae, Comptonia, Casurina ve Dryas’ ında aralarında bulunduğu angiospermlerin arasındadır. Toprak azotunun çok büyük bir kısmı serbest olarak bulunur ve Scandinavia gibi muhtemelen actinomycetelerin kök nodülü simbiyozu olan legümen olmayan, genellikle Alnus bitkilerinde ve az da olsa Dryas, Myrica, ve Hippophae yapılarda fikse edilir. Casurina’ yan subtropikal bölgelerdeki kum, kumul tepeleri ve yarıçöl alanlarında rastlanır(Morris et al. 1974; Callahan et al. 1978, Sprent and Sprent 1990). Actinomycetelerin hifaları kökü delebilecek hale geldiklerinde kortikal hücrelerinin bölünmesini uyarır(Berry 1984). Hifalar bölünen hücrelerin içine girdiklerinde gen demetlerini konağın içerisine aktarırlar ve vesüküller çevresinde şekil değiştirirler. Birincil enfekte komşu hücreler kök primordium yapısına girerek buradan cortax içinde büyümeye başlarlar. Endofitik actinomycetelerde primordiumlar meristem hücrelerine saldırıda bulunurlar ve actinomyceteler kök primordiumunun gelişimini attırıcı etki yaparlar. Dichotomous bölümünde bulunan bitkilerin meristamatik hücrelerinde demet şeklinde loblar oluşumu gerçekleşir bunlara rhizothamnion yani tipik actinomycete nodülü adı verilmektedir. Nodül içerisinde nitrogenas ve atmosferik nitrojen fiksasyonu gerçekleşir.

http://www.biyologlar.com/bitkiler-ve-mikroorganizmalar-arasindaki-iliskiler

BAKTERİ GENETİĞİ

Canlıların tüm özelliklerinin, kalıtsal olarak nesilden nesile aktarıldığı öteden beri bilinen bir gerçektir. Yaşamın temel maddeleri kabul edilen nükleik asitler (DNA=deoxyribonucleic acid, RNA=ribonucleic acid) üzerinde yapılan incelemeler, kromozom haritalarının çizilerek, özellikle mikroorganizmalar arasındaki ilişkilerin ortaya konmasında, tüm canlıların sayısız özellik ve biyolojik fonksiyonlarının açıklanmasında yardımcı olmuştur. Çalışmalar ökaryotik ve prokaryotik yapıya sahipolan tüm hücrelerde, genlerin replikasyonu ve fonksiyonundan sorumlu olan yapının DNA olduğunu göstermiştir. RNA genomuna sahip genuslarda ise bu görev RNA’dadır. Tüm canlılarda genlerin replikasyonu (eşleştirilmesi) ve çalışma prensipleri aynı temele dayanmakla birlikte, kromozomların biçim ve bölünme sırasında gösterdikleri birtakım değişiklikler (mitoz, mayoz) gibi aralarında bu temeli bozmayan bazı farklar bulunabilir. Nükleik Asitlerin Yapısı: 1. Deoksiribonükleik Asid (DNA): DNA molekülleri, nükleotid adı verilen yapıtaşlarından meydana gelen iki polinükleotid iplikçiğinin, sarmal biçimde birbirine bağlanması ile oluşan oldukça büyük moleküllerdir. Nükleotidlerin yapısında, - bir pürin veya pirimidin bazı, - 5 karbonlu bir şeker (pentoz) - ester bağı oluşturan fosfat molekülü üç temel eleman bulunur. Pürin bazları Adenin (A) ve Guanin (G), pirimidin bazları ise Sitozin (S) ve Timin (T)’den oluşmuştur. Pentoz molekülü DNA’da deoksiriboz, RNA’da ise riboz yapısındadır; nükleik asitler şekerlerin yapılarına göre adlandırılır. Pürin veya pirimidin bazlarının pentoz molekülleri ile yaptıkları bileşiklere nükleosid adı verilir. Nükleosidler şeker (pentoz) moleküllerinin yapısında bulunan karbon atomlarının, pürin veya pirimidin yapısındaki nitrojen atomlarına bağlanması suretiyle oluşturulurlar. Nükleosidlerin pentoz molekülleri arasında (5¢ ® 3¢ yönünde), fosforik asidin ester bağları oluşturmasıyla da nükleotidler meydana gelir. Nükleotidlerin polimerizasyonu ile oluşan DNA iplikciği bir polinükleotid olup, DNA molekülü bu özelliğe sahip iki iplikciğin yan yana gelip, hidrojen bağları ile bağlanması sonucu meydana gelen sarmal bir yapıdır. Hidrojen bağları Adenin ile Timin arasında iki (A=T), Sitozin ile Guanin arasında ise (CºG) adet olacak şekilde belli kurallara göre gerçekleşir. O halde bir DNA molekülündeki Adenin miktarı Timin miktarına, Sitozin miktarı da Guanin miktarına eşit olmaktadır. Ancak bir DNA molekülünde bulunan A+T miktarı, C+G miktarı ile eşit değildir. (A+T)/(C+G) oranı, her canlı türü için özgül olup değişmez niteliktedir. Bu nedenle bu özellikten mikroorganizmaların sınıflandırılmasında yararlanılmakta, G+C’nin tüm DNA molekülüne oranı birbirine yakınlık gösterenler aynı cins ve türe dahil edilmektedir. Bir DNA molekülündeki pürin ve pirimidin bazlarının (A, T, C, G)sayısı ve diziliş biçimi, her canlı varlık için değişmeyen ve özgüllük gösteren bir genetik yapı özelliğidir. Bunun doğal bir sonucu olarak doğada milyonlarca farklı canlı türü ve bu türlerin herbirinin birbirine benzemeyen bireyleri (fenotip) bulunmaktadır. Bir canlının fenotipini belirleyen ve sayıları binlerce olabilen biyolojik özellik ve fonksiyonlarının her biri de spesifik genetik yapısının bir ürünüdür. Yani her bir biyolojik özellik ve fonksiyondan “gen” adı verilen genetik birimler sorumludur. Genler sorumlu oldukları fonksiyonlarısentez ettirdikleri enzimlerle gerçekleştirmektedir. Belli sayı ve sıra ile yan yana gelen aminoasidlerin polimerizasyonu sonucu oluşan herbir protein molekülünün, gen üzerinde spesifik bir kodlama düzeni vardır.Protein molekülü ile ilgili kodlama, pürin ve pirimidin bazları içeren nükleotidlerin üçlü gruplar halinde dizilmesi ile sağlanmaktadır. Her biri bir aminoasidi kodlayan bu üçlü gruplara (taban üçlüsü=triplet) genetik dilinde kodon adı verilmektedir. Proteinlerin yapıtaşı olan aminoasid türlerinin sayısı yirmi olup, pürin ve pirimidin bazlarının üçlü gruplar halinde yan yana gelmeleri sonucuoluşacak olan kodon sayısı daha fazladır. Yapılan çalışmalar 64 değişik kodon oluşabileceğini göstermiştir. DNA molekülünü oluşturan iki polinükleotid iplikçiği birbirinden ayrılabilir ve herbir iplikçik, önceden karşısında bulunan ve kendisini tamamlayan diğer iplikçiği yeniden ve aynen oluşturabilme yeteneğindedir. Başka hiçbir molekülde bulunmayan bu özellik sayesinde, üreme sırasında birbirinden ayrılan iki polinükleotid zinciri (iplikçik), karşıtı olan diğer zinciri sentezleyerek aynı yapı ve özellikte iki DNA molekülü meydana getirebilmektedir. Bu olaya replikasyonyani DNA’nın kendi kendini eşletmesi adı verilir. Bakterilerde DNA’nın Replikasyonu: E. coli ve S. typhimurium ile yapılan çalışmalar, bakteri kromozomlarının çember biçiminde olduğunu göstermiştir. DNA sarmalının replikasyonu “replication origin” adı verilen bir noktadan başlamaktadır. DNA bu nokta aracılığı ile mezozoma bağlanmış olup, mezozomda replikasyon için gerekli enzimler bulunmaktadır. Replikasyonun hücrenin bölünmesi ile birlikte, düzenli bir biçimde gerçekleşmesi ise kromozomun belli bir yerinde bulunan özgül bir genin denetimi altındadır. Replikasyonda önce, mezozomdan itibaren iki DNA iplikçiği birbirinden ayrılmaya başlar ve ayrılan polinükleotid iplikçiklerinden 5¢ uçlusu, mezozomun yakınındaki ikinci bir noktaya bağlanır. Çember biçimindeki DNA (bakteri kromozomu) saatin ters yönünde dönerken, polinükleotid iplikçikler de bir yandan birbirinden ayrılıp, diğer yandan da ayrılan her bir iplikçik hemen kendi karşılığını (tamamlayıcı iplikçik) sentezlenir. DNA’nın dönüşü tamamlanıp iki polinükleotid iplikçiğin ayrılması tümüyle gerçekleştiğinde, bakteri içinde birbirinin tıpatıp benzeri olan iki DNA sarmalı oluşmuştur. Bu sırada uzayan bakteri hücresinde, ana bakteri DNA’sının iplikçiklerinin sitoplazma zarında bağlı olduğu noktalar (mezozom)da birbirinden uzaklaşmışlardır. Bunu takiben önce sitoplazmik zar, arkasından hücre duvarı içeriye doğru girinti yapar. Böylece bakteride transvers (uzayan bakteriyi enine ikiye bölen) bir membran ve duvar yapımı, dış tabakalardan içeriye doğru tamamlanarak içinde yenisentezlenen nükleer materyal bulunan iki yavru hücre oluşur. Bakterilerde her ne kadar mitoz mekiği bulunmuyorsa da, transvers membran o şekilde oluşur ki, DNA’nın replikasyonu ile meydana gelen iki yeni kromozomdan her biri yavru hücrelere gider ve bu hücreler birbirinin tıpatıp benzeri olur. DNA’nın replikasyonu sırasında bir takım enzim ve proteinler görev almaktadır. Replikasyonun başlangıcında, başlatma kompleksi (initation complex) adı verilen ve replikasyon noktası ile DNA giraz ve RNA polimeraz gibi enzimlerin de aralarında bulunduğu, çeşitli proteinler uygun yerlerde birikir. Oluşan polinükleotid zincirlerinin uzaması DNA polimeraz III, uç kısımlarından bağlanması ise DNA ligaz enzimleri aracılığı ile gerçekleşir. Bakterilerdeki kromozomal DNA’nın replikasyonu ile ilgili kurallar, ekstrakromozomal (kromozom dışı) DNA elemanları (plazmid, bakteriyofaj) için de geçerlidir. Bu şekilde, hücre içinde kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve kendi kendine replike olabilen DNA yapısındaki birimlere replikonadı verilir. DNA üzerindeki genler gelişi güzel dizilmeyip, belirli bir düzen içinde bulunurlar. Birbiri ile ilişkili olanlar genellikle “operon” adı verilen gen gruplarını oluştururlar. Operonlarda birbiri ile çok yakın ilişkili bunların bir arada uyumlu çalışmalarını sağlayan yardımcı genler de bulunur. Bir DNA molekülünün uzunluğu, bin baz çiftini tanımlayan kilobase pairs (kbp) ile ifade edilir. DNA molekülünün ikinci önemli özelliği ise, gerektiğinde üzerinde bulunan nükleotid sırasına uygun özellikte ribonükleik asid (RNA) molekülleri oluşturularak, hücrenin biyolojik fonksiyonlarını yönetmektir. 2. Ribonükleik Asid (RNA). Yapısı genel olarak DNA molekülne benzer. DNA’dan farklı olarak yapısında deoksiriboz yerine riboz, Timin (T) yerine onun gibi bir pirimidin olan Urasil (U) bulunur. Ayrıca RNA molekülü çift iplikli bir sarmal olmayıp, tek iplikli bir polinükleotid zincirinden oluşmuştur. Bununla birlikte, bu iplikçiğin kendi üzerine katlanıp, karşılıklı gelen pürin ve pirimidin bazlarının (A-U ve C-G) birleşmesi sonucu, yer yer çift katlı RNA bölgeleri meydana gelir. Hücre içinde üç tip RNA bulunur: - Mesaj ileten RNA (mRNA) - Ribozomal RNA (rRNA) - Transfer RNA (tRNA) Mesaj ileten RNA (mRNA) Her biri ayrı bir protein molekülünü yapımından sorumlu olan genlerdeki bilginin, proteinlerin yapım yeri olan ribozomlara ulaştırılması gerekir. DNA ‘da bulunan ve her biri ayrı bir amino asidin yapımından sorumlu olan üçlü pürin ve pirimidin bazlarının karşısına , uygun bazların gelmesiyle (A-U, C-G, G-C v.s.) oluşan nükleotidler, mRNA’yi meydana getirirler. DNA’nın tek iplikçiğinin kalıp olarak kullanılıp, RNA polimeraz enzimi aracılığı ile mRNA’nın oluşması işlemine transkripsiyon (kopya çıkarma) adı verilir. Genler böylece, oluşturdukları mRNA’ya kendilerinde bulunan protein yapımı ile ilgili bilgiyi aktarmış, yani yapılması istenen proteinin kalıbını vermiş olur. Ribozomal RNA (rRNA): Hücredeki tüm RNA’nın yaklaşık %80’nini oluşturan rRNA, ribozomlardaki proteinlere bağlı olarak bulunur. Yapılarında protein ve rRNA bulunan ribozomlar, biri büyük diğerii küçük iki alt birimden oluşmuşlardır. Bakterilerde büyük birim 50S, küçük birim 30S total ribozom 70S büyüklüğünde olduğu halde, ökaryotik hücrelerde büyük birim 60S, küçük birim 40S ve total ribozom ise 80S büyüklüğündedir. Transfer RNA (tRNA). Bakterilerde genetik materyalin küçük veya büyük bir bölümü bir bakteriden diğerine çeşitli mekanizmalar aracılığı ila aktarılıp, sonunda önemli genetik değişiklikler oluşabilmektedir. Verici bakteriden alıcı bakteri hücresine, bakteri genomunun aktarılması sonucu her iki bakteri hücresinin genetik özelliklerini birlikte içeren melez bakteriler meydana gelirler. Bakterilerde görülen bu olaylar sırasında, yüksek canlılarda olduğundan farklı olarak, iki hücrenin çekirdeklerinin tümü birleşmemekte, alıcı bakterinin kromozomu yalnız belli bir bölüm için diploid (benzer genlerden çift dizi taşınması) duruma geçmektedir. Kısmi bir zigot oarak da nitelendirilen melez bakteride, verici hücreden alınan genetik materyale ekzogenot, bunun alıcı hücredeki karşılığına ise endogenot denir. Alıcı bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, ekzogenot da replike olur ve aralarında meydana gelen çaprazlaşmalar sonucu, alıcının DNA’sına vericiden gelen ekzogenot eklenir. Bu bakteriden oluşacak yavru bakteriler, alıcı hücrenin genomuna taşırlar. Verici bakteriden aktarılan bir DNA segmentinin alıcının genomuna girip, alıcı bakteriye birtakım yeni özellikler kazandırması mümkündür. Böylece meydana gelen olaya rekombinasyon (yeni bileşim), oluşan melez bakteriye rekombinant (yeni bileşen) adı verilir. Bakteride rekombinasyon olayları üç ana mekanizma ile meydana gelmektedir: 1. Transformasyon 2. Transdüksiyon 3. Konjugasyon Transformasyon: Herhangi bir aracı (ikinci bir canlı hücre veya bakteriyofaj) bulunmaksızın, verici bakteri tarafından ortama bırakılmış olan DNA’nın alıcı bakteri tarafından alınarak oluşan bir rekombinasyon türüdür. Verici bakterinin DNA’sı ortama, genellikle bakterini kendiliğinden parçalanıp erimesi veya bazı kimyasal maddeler aracılığı ile ekstraksiyonu sonucu salınır. Bu genetik materyalin alıcı hücre tarafından alınabilmesi için, deoksiribonükleaz enziminin etkisinden korunmuş olması ve alıcı hücrenin DNA moleküllerini hücre içine alabilecek yeteneğinin bulunması gerekir. Transformasyon olayının mekanizması çok iyi bilinmemekle birlikte, gözlemler alıcı bakterinin ancak büyük DNA segmentlerini (4x105’den büyük) ortamdan alabildiğini, çift iplikli DNA’nın tek iplikli DNA’ya oranla daha büyük bir sıklıkla hücre içine alınabildiğini göstermiştir. Ayrıca bu olayda, alıcı bakterilerin yüzeylerinde bulunan DNA tanıma bölgelerinin de rol oynayabileceği bildirilmiştir. Bu konu ile ilgili çalışmaların çoğu pnömokoklar üzerinde yapılmış olmakla birlikte, Haemophilus influenzae, Bacillus subtilis, Neisseria gonorrhoeae, Escherichia coli gibi bakterilerde ede transformasyon gözlendiği bildirilmiştir. Transformasyon sonunda, alıcı bakterilerde kapsül, flajella oluşumu ile değişik enzimatik reaksiyonlar gözlenebilmektedir. Transdüksiyon: Bir bakteriye ait DNA segmentlerinin, bir bakteriyofaj aracılığı ile diğer bir bakteriye aktarılması olayıdır. Bakteriyofajlar, bakterilerin zorunlu parazitleri olup, ancak canlı bakteri hücreleri içinde replike olabilirler ve bu ilişki sonucu çoğunlukla içinde çoğaldıkları bakterinin parçalanıp erimesine yol açarak, bir başka bakteriyi enfekte etmek üzere serbest kalırlar. Bakteriyofajlar genellikle kendileri için spesifik olan bakteri hücrelerine kuyrukları ve kapsidleri ile yapıştıktan sonra (adsorbsiyon), faj genomu (DNA veya daha az sıklıkla RNA yapısında) bakteri içine girer. Bunu takiben, bakteri hücresinin biyolojik fonksiyonları yeni fajların yapımı doğrultusunda yönledirilir. Yani bir yandan faj DNA’sı (veya RNA genomu), diğer taraftan da fajın yapısal proteinleri bakteri hücresi tarafından, bakteriyofaj genomundaki bilgiler doğrultusunda sentezlenir. Kısa sürede bakteri hücresinin içinde, yeni sentezlenen faj birimleri birbiriyle birleşip olgun bakteriyofajları oluştururlar. Sonunda bakteri hücresinin erimesiyle, fajlar serbest hale geçerler ve yeni bakterileri enfekte ederler. Bazı bakteriyofajlar ise konak bakteri hücresini eritmeyip onunla birlikte ortak bir yaşam sürdürürler. Bu yaşam biçiminde faj DNA’sı, bakteri DNA’sı ile birleşip bütünleşmiştir (profaj). Bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, onunla bütünleşmiş olan faj DNA’sı da replike olur ve meydana gelen yavru bakterilerin genomu ana bakterilerinkine benzer. Genomlarında profaj taşıyan bakteriler hayatlarını bu şekilde sürdürebilirler. Ancak profajın bakteri DNA’sından ayrılıp, bakteri hücresi içinde bağımsız olarak replike olması sonucu, yeni oluşan faj partikülleri nedeniyle konak bakterilerin eridikleri de gösterilmiştir. Profaj ile biyolojik bir denge içinde yaşayan ancak dengenin herhangi bir nedenle bozulması halinde, sonunda kendisini de ölümüne yol açacak olan bakteriyofajları oluşturabilen böyle bakterilere lizojenik bakteri, konak bakteri ile birlikte ortak bir yaşam süren bakteriyofaja da temperate (ılımlı=iyi huylu) faj adı verilmektedir. Özetle belirtmek gerekirse, transdüksiyonda bir bakteriyofaj aracılığı ile bakteriden bakteriye genetik materyal veya bir DNA segmenti aktarılmakta böylece alıcı bakteri, verici bakteriye ait bazı özellikleri kazanmaktadır. Salmonella, Shigella, Escherichia, Pseudomonas, Vibrio, Proteus cinsleri başta olmak üzere birçok gram negatif bakteri ile bazı gram pozitif bakterilerde (Bacillus, Corynebacterium cinsleri, stafilokok ve streptokokların bazılarında) transdüksiyon sonucu rekombinasyon oluşmaktadır.Transdüksiyonun değişik iki tipi bilinmektedir: 1. Lokalize (kısıtlı) tarnsdüksiyon:Bu tipte transdüksiyon yapabilen ılımlı fajların en iyi bilinen örneği E.coli’nin l (lambda) fajıdır. Bu nedenle bu tip transdüksiyona l fajı tipi transdüksiyon da denmektedir. Bu bakteriyofaj girdiği bakterinin (E.coli) kromozomunun hep aynı bölgesine yapışıp entegre olduğu için, yeni bakteriye daima aynı DNA segmentini ve aynı özelliği aktarır. 2. Jeneralize (kısıtlanmamış) transdüksiyon: Konak bakterinin tüm genleri alıcı bakteriye aktarılma bakımından eşit şansa sahiptir. Konjugasyon: Genetik materyalin bir bakteriden diğerine bu iki bakteriningeçici teması sonucu aktarılmasıdır. Birçok enterik bakterinin konjugasyon yaptığı bilinmektedir. E. coli bakterisinin K12 suşunda yapılan ilk gözlemlerde, bu olayda bazı bakterilerin daima verici, diğerinin ise alıcı özellik gösterdiği saptanmıştır. Bakteriye verici özelliğini, ekstrakromozomal bir DNA segmenti olan F (fertilite=seks) faktörü kazandırır.F faktörünün bulunduğu F+ bakteri, bu faktörü taşımayan F- bakteri ile yan yana gelip F faktörünü aktarabilmektedir. F faktörü bir replikondur. Yani sitoplazma içinde, bakteri kromozomundan bağımsız olarak replike olmakta ve yeni oluşan yavru bakterilere geçebilmektedir. Sonraları F faktöründen başka genetik yapıların da bu çeşit aktarmalarla bakteriden bakteriye geçip, aktarıldığı bakteriye değişik birtakım özellikler kazandırdığı anlaşılmıştır. Bakterilerde kromozoma eklenmeden bulunan, replike olabilen ve aktarıldığı bakteriye birtakım biyolojik özellikler kazandıran DNA segmentlerine plazmid adı verilir. F faktörü de bir plazmid olup, çember biçiminde ve çift iplikli DNA yapısındadır. Bakteri kromozomu gibi bir ucu ile sitoplazmik zara tutunur, kromozomla eş zamanlı fakat ondan bağımsız olarak replike olur. F faktörüne sahip olan bakteri, bu faktörü taşımayan bakteri hücreleri ile yan yana gelip, aralarında köprüler oluşturarak, alıcı hücreye F faktörünü veya aynı zamanda bakterinin kromozomundan bir parçayı aktarbilme yeteneğine sahiptir.Bakteriden bakteriye genetik madde aktarılmasını yöneten tradiye ismlendirilen genler, F faktörü DNA’sında bir operon tarafından düzenlenirler. Konjugasyon bu operondaki bazı genlerin yönetimi altında, bakteride seks pilusu (F fimbriası) adı verilen bir pilusun yapılması ile başlar; yalnız F+ bakterilerde bulunan bir pilustur. İki baketrini yan yana gelip birleşmesi sırasında, F faktörü de bakteri kromozomu gibi replike olur ve DNA’nın çift iplikçikleri birbirinden ayrılır. DNA iplikçiklerinden biri F- olan alıcı bakteriye geçer, diğeri verici bakteri de kalır. Bunu takiben her iki bakteride de bu iplikçiklerin karşıtı olan iplikçikler sentezlenerek iki hücre de F+ olur. F+ bakteriden F- bakteriye, Ffaktörünün aktarılması oldukça yüksek oranda gerçekleşebilir, öyle ki bazen F- hücrelerin tümünün F+ oldukları saptanmıştır. Bununla birlikte, verici bakteriye ait kromozomal DNA segmentlerinin, alıcı bakteriye aktarılma sıklığı oldukça seyrek olmaktadır (10-4-10-5) olmaktadır. Bunun için F faktörünün verici bakteri DNA’sında uygun bir bölgeye yerleşmesi gerekmektedir; böylece F faktörü bakteri DNA’sı ile bütünleşmektedir.Yüksek sıklıkla rekombinasyon yapan (Hfr=high frequency of recombination) hücreler bu şekilde oluşmaktadır. Bu durumda bakteri kromozomunu harekete geçirerek alıcı bakteriye birçok genetik özellik kazandırabilmektedir. Plazmidler: Plazmidler, bakteri hücrelerinin sitoplazmasında, kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve replike olabilen ekstrakromozomal DNA segmentleridir. Bu genetik elemanlar, bulnudukları ve aktarıldıkları bakteriye birtakım değişik biyolojik yapı ve fonksiyon özellikleri kazandırır. Bakterilerin, plazmidler tarafından kodlandığı bilinen birtakım fenotipik özellikleri arasında, antibiyotiklere, ağır metal iyonlarına, ultraviyole ışınlarına gösterdikleri direnç, çeşitli enzim ve toksinler oluşturma, konak hücreye adherans, kolonize olma, üreaz oluşturma, çeşitli karbonhidratların fermentasyonu sayılabilir. Plazmidler bakteride kendiliğinden oluşmazlar, başka bakterilerden aktarılırlar. Bulundukları bakterilerden, spontan olarak kaybolabilecekleri gibi, plazmid replikasyonunu inihbe eden bazı maddeler aracılığı ile, deneysel olarak da ortadan kaldırılabilirler. Plazmidler bakteriden bakteriye genellikle konjugasyonla aktarılırlar. Bilinen plazmidlerin belli başlı örnekleri, F faktörleri, direnç plazmidleri, stafilokok plazmidleri ve virulans plazmidleridir.

http://www.biyologlar.com/bakteri-genetigi

Arkaean veya Arkaeon, Arkebakteriler

Arkaean, veya Arkaeon, veya Arkebakteriler, canlı organizmaların bir ana bölümüdür. Yabancı literatürde bu gruptaki canlılar Archaea veya Archaebacteria, grubun tek bir üyesi ise tekil olarak Archaeum, Archaean, veya Archaeon olarak adlandırılır Arkeler, Ökaryotlar ve Bakteriler, üç-saha sisteminin (İngilizce three domain system) temel gruplarıdır. Bakteriler gibi arkaeler de çekirdeği olmayan tek hücreli canlılardır, yani prokaryotlardır (prokaryotlar altı-alemli sınıflandırmada Monera olarak adlandırılırlar). İlk tanımlanan arkaeler aşırı ortamlarda bulunmuş olmalarına rağmen sonradan hemen her habitatta raslanmışlardır. Bu üst krallığa ait tek bir organizma "arkeli" (Arkea'ye ait anlamında; İngilizce archaean) olarak adlandırılır, bu sözcük sıfat olarak da kullanılır. 1977'de Carl Woese ve George Fox, prokaryotları 16S rRNA dizinlerine göre sınıflandırdıkları filojenetik ağaçdaki diğer bakterilerden ayrı kümelenmelerinden dolayı arkaeleri tanımlanmışlardır. Bu iki canlı grubu başlangıçta birer âlem veya alt âlem olarak görülmüş, Arkaebakteriler ve Öbakteriler olarak adlandırılmışlardır. Woese bu grupların canlıların temel düzeyde birbirinden farklı birer kolu sayılması gerektiğini savunmuştur. Daha sonra bu kavramı daha belirginleştirmek için grupları Arkeler ve Bakteriler olarak yeniden adlandırmış ve bunların, Ökarya ile beraber canlıların üç bölgesini oluşturduğunu öne sürmüştür. (Woese'nin bu gruplara İngilizce 'bölge' anlamında domain olarak adlandırmıştır; Türkçe üst-âlem olarak da adlandırılırlar.) Biyolojik bir terim olarak Arkea ile jeolojideki Arkean veya Arkeozoik dönemin bir ilişkisi yoktur. Arkeozoik dönem, Yer tarihinde Arke ve Bakterilerin gezegende yaşayan tek canlılar olduğu bir dönemin ismidir. Bu canlılara ait muhtemel fosiller 3,8 milyar yıl öncesine tarihlenmişlerdir. Moleküler biyolojide temel rolü olan genetik transkripsiyon ve translasyon mekanizmaları bakterilere pek benzemeyip, çoğu bakımdan ökaryotlara benzemektedir. Örneğin arke translasyonu ökaryotik-benzeri başlatma (initiation) ve uzatma (elongasyon) faktörleri kullanır, trankripsiyonda ökaryotlardaki gibi TATA-bağlanma proteinleri ve TFIIB rol oynar. Çoğu arke tRNA ve rRNA genlerinde arkelere has intronlar bulunur ki bunlar ve ökaryotik intronlara, ne de bakteryel intronlara benz farklı kılan çeşitli başka özellikler vardır. Bakteri ve ökaryotlarda olduğu gibi arkaelerde de gliserollu fosfolipitlere sahiptirler. Ancak arke lipitlerinin üç özelliği değişiktir: Arke lipitlerindeki gliserolun stereokimyası bakteri ve ökaryotlardakinin tersidir. Bu, farklı bir biyosentetik yol olduğuna işarettir. Çoğu bakteri ve ökaryotun hücre zarları gliserol-lipit esterlerinden oluşur, oysa arkelerin zarları gliserol-lipit eterlerinden oluşur. Bakterilerde eter bağlantılı lipitler olsa dahi bunlardaki gliserol sterokimyası bakteriyel biçimdedir. Arke lipitleri izoprenoid birimlerden. Bu beş karbonlu bileşik bakteri ve ökaryotlardaki bazı vitaminlerde yer almasına rağmen, yalnızca arkeler onu lipitlerinin inşasında kullanırlar. Çoğunlukla bu lipitler 20 karbonlu (4 monomerden oluşmuş) veya 40 karbonlu (8 monomer) olurlar. Kırk karbonlu lipitlerin uzunluğu hücre zarının kalınlığı kadar olduğu için bazı arkelerin hücre zarında bu lipit zincirinin iki ucunda gliserol fosfat grupları bağlıdır, zar başka canlı türlerinde olduğu gibi iki lipit tabakasından değil, tek bir tabakadan oluşur. Tek tabakalı zar özellikle ısısever (termofilik) arkelerde yaygındır. Arke hücre duvarları da bakteri ve ökaryotlarda ender görülen özelliklere sahiptir. Örneğin, çoğu arkenin hücre duvarı S-tabakası olarak adlandırılan yüzey proteinlerinden oluşur. S-tabakası bakterilerde de görülür, bazı canlılarda hücre duvarının tek bileşenidir (örneğin Planctomyces) veya peptidoglikanlı canlılarda bir dış tabaka oluşturur. Metanojenlerin bir grubu haricinde arkelerde peptidoglikan duvar yoktur. Metanojenlerde olan peptidoglikan dahi bakterilerdekinden çok farklıdır. Arkelerin flagellası, bakteri flagellasına yüzeysel olarak benzese de yapı ve oluşum bakımından çok farklıdır. Bakteri flagellaları değişime uğramış bir tip III salgı sistemidir, oysa arkae flagellası tip IV pilusa benzeyip, tip II salgı sistemine benzer bir salgı sistemi kullanırlar.

http://www.biyologlar.com/arkaean-veya-arkaeon-arkebakteriler

Gram boyama nedir nasıl yapılır

Gram boyama nedir nasıl yapılır

Gram boyama, bakterileri hücre duvarlarının kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre iki büyük gruba (Gram-pozitif, Gram-negatif) ayırmak için kullanılan empirik bir yöntemdir.

http://www.biyologlar.com/gram-boyama-nedir-nasil-yapilir

Bakteri Genetiği

Canlıların tüm özelliklerinin, kalıtsal olarak nesilden nesile aktarıldığı öteden beri bilinen bir gerçektir. Yaşamın temel maddeleri kabul edilen nükleik asitler (DNA=deoxyribonucleic acid, RNA=ribonucleic acid) üzerinde yapılan incelemeler, kromozom haritalarının çizilerek, özellikle mikroorganizmalar arasındaki ilişkilerin ortaya konmasında, tüm canlıların sayısız özellik ve biyolojik fonksiyonlarının açıklanmasında yardımcı olmuştur. Çalışmalar ökaryotik ve prokaryotik yapıya sahipolan tüm hücrelerde, genlerin replikasyonu ve fonksiyonundan sorumlu olan yapının DNA olduğunu göstermiştir. RNA genomuna sahip genuslarda ise bu görev RNA’dadır. Tüm canlılarda genlerin replikasyonu (eşleştirilmesi) ve çalışma prensipleri aynı temele dayanmakla birlikte, kromozomların biçim ve bölünme sırasında gösterdikleri birtakım değişiklikler (mitoz, mayoz) gibi aralarında bu temeli bozmayan bazı farklar bulunabilir. Nükleik Asitlerin Yapısı:1.  Deoksiribonükleik Asid (DNA): DNA molekülleri, nükleotid adı verilen yapıtaşlarından meydana gelen iki polinükleotid iplikçiğinin, sarmal biçimde birbirine bağlanması ile oluşan oldukça büyük moleküllerdir. Nükleotidlerin yapısında, - bir pürin veya pirimidin bazı, - 5 karbonlu bir şeker (pentoz)- ester bağı oluşturan fosfat molekülü üç temel eleman bulunur. Pürin bazları Adenin (A) ve Guanin (G), pirimidin bazları ise Sitozin (S) ve Timin (T)’den oluşmuştur. Pentoz molekülü DNA’da deoksiriboz, RNA’da ise riboz yapısındadır; nükleik asitler şekerlerin yapılarına göre adlandırılır. Pürin veya pirimidin bazlarının pentoz molekülleri ile yaptıkları bileşiklere nükleosid adı verilir. Nükleosidler şeker (pentoz) moleküllerinin yapısında bulunan karbon atomlarının, pürin veya pirimidin yapısındaki nitrojen atomlarına bağlanması suretiyle oluşturulurlar. Nükleosidlerin pentoz molekülleri arasında (5¢ ® 3¢ yönünde), fosforik asidin ester bağları oluşturmasıyla da nükleotidler meydana gelir. Nükleotidlerin polimerizasyonu ile oluşan DNA iplikciği bir polinükleotid olup, DNA molekülü bu özelliğe sahip iki iplikciğin yan yana gelip, hidrojen bağları ile bağlanması sonucu meydana gelen sarmal bir yapıdır. Hidrojen bağları Adenin ile Timin arasında iki (A=T), Sitozin ile Guanin arasında ise (CºG) adet olacak şekilde belli kurallara göre gerçekleşir. O halde bir DNA molekülündeki Adenin miktarı Timin miktarına, Sitozin miktarı da Guanin miktarına eşit olmaktadır. Ancak bir DNA molekülünde bulunan A+T miktarı, C+G miktarı ile eşit değildir. (A+T)/(C+G) oranı, her canlı türü için özgül olup değişmez niteliktedir. Bu nedenle bu özellikten mikroorganizmaların sınıflandırılmasında yararlanılmakta, G+C’nin tüm DNA molekülüne oranı birbirine yakınlık gösterenler aynı cins ve türe dahil edilmektedir. Bir DNA molekülündeki pürin ve pirimidin bazlarının (A, T, C, G)sayısı ve diziliş biçimi, her canlı varlık için değişmeyen ve özgüllük gösteren bir genetik yapı özelliğidir. Bunun doğal bir sonucu olarak doğada milyonlarca farklı canlı türü ve bu türlerin herbirinin birbirine benzemeyen bireyleri (fenotip) bulunmaktadır. Bir canlının fenotipini belirleyen ve sayıları binlerce olabilen biyolojik özellik ve fonksiyonlarının her biri de spesifik genetik yapısının bir ürünüdür. Yani her bir biyolojik özellik ve fonksiyondan “gen” adı verilen genetik birimler sorumludur. Genler sorumlu oldukları fonksiyonlarısentez ettirdikleri enzimlerle gerçekleştirmektedir. Belli sayı ve sıra ile yan yana gelen aminoasidlerin polimerizasyonu sonucu oluşan herbir protein molekülünün, gen üzerinde spesifik bir kodlama düzeni vardır.Protein molekülü ile ilgili kodlama, pürin ve pirimidin bazları içeren nükleotidlerin üçlü gruplar halinde dizilmesi ile sağlanmaktadır. Her biri bir aminoasidi kodlayan bu üçlü gruplara (taban üçlüsü=triplet) genetik dilinde kodon adı verilmektedir. Proteinlerin yapıtaşı olan aminoasid türlerinin sayısı yirmi olup, pürin ve pirimidin bazlarının üçlü gruplar halinde yan yana gelmeleri sonucuoluşacak olan kodon sayısı daha fazladır. Yapılan çalışmalar 64 değişik kodon oluşabileceğini göstermiştir. DNA molekülünü oluşturan iki polinükleotid iplikçiği birbirinden ayrılabilir ve herbir iplikçik, önceden karşısında bulunan ve kendisini tamamlayan diğer iplikçiği yeniden ve aynen oluşturabilme yeteneğindedir. Başka hiçbir molekülde bulunmayan bu özellik sayesinde, üreme sırasında birbirinden ayrılan iki polinükleotid zinciri (iplikçik), karşıtı olan diğer zinciri sentezleyerek aynı yapı ve özellikte iki DNA molekülü meydana getirebilmektedir. Bu olaya replikasyonyani DNA’nın kendi kendini eşletmesi adı verilir. Bakterilerde DNA’nın Replikasyonu: E. coli ve S. typhimurium ile yapılan çalışmalar, bakteri kromozomlarının çember biçiminde olduğunu göstermiştir. DNA sarmalının replikasyonu “replication origin” adı verilen bir noktadan başlamaktadır. DNA bu nokta aracılığı ile mezozoma bağlanmış olup, mezozomda replikasyon için gerekli enzimler bulunmaktadır. Replikasyonun hücrenin bölünmesi ile birlikte, düzenli bir biçimde gerçekleşmesi ise kromozomun belli bir yerinde bulunan özgül bir genin denetimi altındadır. Replikasyonda önce, mezozomdan itibaren iki DNA iplikçiği birbirinden ayrılmaya başlar ve ayrılan polinükleotid iplikçiklerinden 5¢ uçlusu, mezozomun yakınındaki ikinci bir noktaya bağlanır. Çember biçimindeki DNA (bakteri kromozomu) saatin ters yönünde dönerken, polinükleotid iplikçikler de bir yandan birbirinden ayrılıp, diğer yandan da ayrılan her bir iplikçik hemen kendi karşılığını (tamamlayıcı iplikçik) sentezlenir. DNA’nın dönüşü tamamlanıp iki polinükleotid iplikçiğin ayrılması tümüyle gerçekleştiğinde, bakteri içinde birbirinin tıpatıp benzeri olan iki DNA sarmalı oluşmuştur. Bu sırada uzayan bakteri hücresinde, ana bakteri DNA’sının iplikçiklerinin sitoplazma zarında bağlı olduğu noktalar (mezozom)da birbirinden uzaklaşmışlardır. Bunu takiben önce sitoplazmik zar, arkasından hücre duvarı içeriye doğru girinti yapar. Böylece bakteride transvers (uzayan bakteriyi enine ikiye bölen) bir membran ve duvar yapımı, dış tabakalardan içeriye doğru tamamlanarak içinde yenisentezlenen nükleer materyal bulunan iki yavru hücre oluşur. Bakterilerde her ne kadar mitoz mekiği bulunmuyorsa da, transvers membran o şekilde oluşur ki, DNA’nın replikasyonu ile meydana gelen iki yeni kromozomdan her biri yavru hücrelere gider ve bu hücreler birbirinin tıpatıp benzeri olur. DNA’nın replikasyonu sırasında bir takım enzim ve proteinler görev almaktadır. Replikasyonun başlangıcında, başlatma kompleksi (initation complex) adı verilen ve replikasyon noktası ile DNA giraz ve RNA polimeraz gibi enzimlerin de aralarında bulunduğu, çeşitli proteinler uygun yerlerde birikir. Oluşan polinükleotid zincirlerinin uzaması DNA polimeraz III, uç kısımlarından bağlanması ise DNA ligaz enzimleri aracılığı ile gerçekleşir. Bakterilerdeki kromozomal DNA’nın replikasyonu ile ilgili kurallar, ekstrakromozomal (kromozom dışı) DNA elemanları (plazmid, bakteriyofaj) için de geçerlidir. Bu şekilde, hücre içinde kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve kendi kendine replike olabilen DNA yapısındaki birimlere replikonadı verilir. DNA üzerindeki genler gelişi güzel dizilmeyip, belirli bir düzen içinde bulunurlar. Birbiri ile ilişkili olanlar genellikle “operon” adı verilen gen gruplarını oluştururlar. Operonlarda birbiri ile çok yakın ilişkili bunların bir arada uyumlu çalışmalarını sağlayan yardımcı genler de bulunur. Bir DNA molekülünün uzunluğu, bin baz çiftini tanımlayan kilobase pairs (kbp) ile ifade edilir. DNA molekülünün ikinci önemli özelliği ise, gerektiğinde üzerinde bulunan nükleotid sırasına uygun özellikte ribonükleik asid (RNA) molekülleri oluşturularak, hücrenin biyolojik fonksiyonlarını yönetmektir. 2.   (RNA). Yapısı genel olarak DNA molekülne benzer. DNA’dan farklı olarak yapısında deoksiriboz yerine riboz, Timin (T) yerine onun gibi bir pirimidin olan Urasil (U) bulunur. Ayrıca RNA molekülü çift iplikli bir sarmal olmayıp, tek iplikli bir polinükleotid zincirinden oluşmuştur. Bununla birlikte, bu iplikçiğin kendi üzerine katlanıp, karşılıklı gelen pürin ve pirimidin bazlarının (A-U ve C-G) birleşmesi sonucu, yer yer çift katlı RNA bölgeleri meydana gelir. Hücre içinde üç tip RNA bulunur: - Mesaj ileten RNA (mRNA)- Ribozomal RNA (rRNA) - Transfer RNA (tRNA) Mesaj ileten RNA (mRNA) Her biri ayrı bir protein molekülünü yapımından sorumlu olan genlerdeki bilginin, proteinlerin yapım yeri olan ribozomlara ulaştırılması gerekir. DNA ‘da bulunan ve her biri ayrı bir amino asidin yapımından sorumlu olan  üçlü pürin ve pirimidin bazlarının karşısına , uygun bazların gelmesiyle (A-U, C-G, G-C v.s.) oluşan nükleotidler, mRNA’yi meydana getirirler. DNA’nın tek iplikçiğinin kalıp olarak kullanılıp, RNA polimeraz enzimi aracılığı ile mRNA’nın oluşması işlemine transkripsiyon (kopya çıkarma) adı verilir. Genler böylece, oluşturdukları mRNA’ya kendilerinde bulunan protein yapımı ile ilgili bilgiyi aktarmış, yani yapılması istenen proteinin kalıbını vermiş olur. Ribozomal RNA (rRNA): Hücredeki tüm RNA’nın yaklaşık %80’nini oluşturan rRNA, ribozomlardaki proteinlere bağlı olarak bulunur. Yapılarında protein ve rRNA bulunan ribozomlar, biri büyük diğerii küçük iki alt birimden oluşmuşlardır. Bakterilerde büyük birim 50S, küçük birim 30S total ribozom 70S büyüklüğünde olduğu halde, ökaryotik hücrelerde büyük birim 60S, küçük birim 40S ve total ribozom ise 80S büyüklüğündedir. Transfer RNA (tRNA). Bakterilerde genetik materyalin küçük veya büyük bir bölümü bir bakteriden diğerine çeşitli mekanizmalar aracılığı ila aktarılıp, sonunda önemli genetik değişiklikler oluşabilmektedir. Verici bakteriden alıcı bakteri hücresine, bakteri genomunun aktarılması sonucu her iki bakteri hücresinin genetik özelliklerini birlikte içeren melez bakteriler meydana gelirler. Bakterilerde görülen bu olaylar sırasında, yüksek canlılarda olduğundan farklı olarak, iki hücrenin çekirdeklerinin tümü birleşmemekte, alıcı bakterinin kromozomu yalnız belli bir bölüm için diploid (benzer genlerden çift dizi taşınması) duruma geçmektedir. Kısmi bir zigot oarak da nitelendirilen melez bakteride, verici hücreden alınan genetik materyale ekzogenot, bunun alıcı hücredeki karşılığına ise endogenot denir. Alıcı bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, ekzogenot da replike olur ve aralarında meydana gelen çaprazlaşmalar sonucu, alıcının DNA’sına vericiden gelen ekzogenot eklenir. Bu bakteriden oluşacak yavru bakteriler, alıcı hücrenin genomuna taşırlar. Verici bakteriden aktarılan bir DNA segmentinin alıcının genomuna girip, alıcı bakteriye birtakım yeni özellikler kazandırması mümkündür. Böylece meydana gelen olaya rekombinasyon (yeni bileşim), oluşan melez bakteriye rekombinant (yeni bileşen) adı verilir. Bakteride rekombinasyon olayları üç ana mekanizma ile meydana gelmektedir: 1.    Transformasyon2.    Transdüksiyon3.    Konjugasyon Transformasyon: Herhangi bir aracı (ikinci bir canlı hücre veya bakteriyofaj) bulunmaksızın, verici bakteri tarafından ortama bırakılmış olan DNA’nın alıcı bakteri tarafından alınarak oluşan bir rekombinasyon türüdür. Verici bakterinin DNA’sı ortama, genellikle bakterini kendiliğinden parçalanıp erimesi veya bazı kimyasal maddeler aracılığı ile ekstraksiyonu sonucu salınır. Bu genetik materyalin alıcı hücre tarafından alınabilmesi için, deoksiribonükleaz enziminin etkisinden korunmuş olması ve alıcı hücrenin DNA moleküllerini hücre içine alabilecek yeteneğinin bulunması gerekir. Transformasyon olayının mekanizması çok iyi bilinmemekle birlikte, gözlemler alıcı bakterinin ancak büyük DNA segmentlerini (4x105’den büyük) ortamdan alabildiğini, çift iplikli DNA’nın tek iplikli DNA’ya oranla daha büyük bir sıklıkla hücre içine alınabildiğini göstermiştir. Ayrıca bu olayda, alıcı bakterilerin yüzeylerinde bulunan DNA tanıma bölgelerinin de rol oynayabileceği bildirilmiştir. Bu konu ile ilgili çalışmaların çoğu pnömokoklar üzerinde yapılmış olmakla birlikte, Haemophilus influenzae, Bacillus subtilis, Neisseria gonorrhoeae, Escherichia coli gibi bakterilerde ede transformasyon gözlendiği bildirilmiştir. Transformasyon sonunda, alıcı bakterilerde kapsül, flajella oluşumu ile değişik enzimatik reaksiyonlar gözlenebilmektedir. Transdüksiyon: Bir bakteriye ait DNA segmentlerinin, bir bakteriyofaj aracılığı ile diğer bir bakteriye aktarılması olayıdır. Bakteriyofajlar, bakterilerin zorunlu parazitleri olup, ancak canlı bakteri hücreleri içinde replike olabilirler ve bu ilişki sonucu çoğunlukla içinde çoğaldıkları bakterinin parçalanıp erimesine yol açarak, bir başka bakteriyi enfekte etmek üzere serbest kalırlar. Bakteriyofajlar genellikle kendileri için spesifik olan bakteri hücrelerine kuyrukları ve kapsidleri ile yapıştıktan sonra (adsorbsiyon), faj genomu (DNA veya daha az sıklıkla RNA yapısında) bakteri içine girer. Bunu takiben, bakteri hücresinin biyolojik fonksiyonları yeni fajların yapımı doğrultusunda yönledirilir. Yani bir yandan faj DNA’sı (veya RNA genomu), diğer taraftan da fajın yapısal proteinleri bakteri hücresi tarafından, bakteriyofaj genomundaki bilgiler doğrultusunda sentezlenir. Kısa sürede bakteri hücresinin içinde, yeni sentezlenen faj birimleri birbiriyle birleşip olgun bakteriyofajları oluştururlar. Sonunda bakteri hücresinin erimesiyle, fajlar serbest hale geçerler ve yeni bakterileri enfekte ederler. Bazı bakteriyofajlar ise konak bakteri hücresini eritmeyip onunla birlikte ortak bir yaşam sürdürürler. Bu yaşam biçiminde faj DNA’sı, bakteri DNA’sı ile birleşip bütünleşmiştir (profaj). Bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, onunla bütünleşmiş olan faj DNA’sı da replike olur ve meydana gelen yavru bakterilerin genomu ana bakterilerinkine benzer. Genomlarında profaj taşıyan bakteriler hayatlarını bu şekilde sürdürebilirler. Ancak profajın bakteri DNA’sından ayrılıp, bakteri hücresi içinde bağımsız olarak replike olması sonucu, yeni oluşan faj partikülleri nedeniyle konak bakterilerin eridikleri de gösterilmiştir. Profaj ile biyolojik bir denge içinde yaşayan ancak dengenin herhangi bir nedenle bozulması halinde, sonunda kendisini de ölümüne yol açacak olan bakteriyofajları oluşturabilen böyle bakterilere lizojenik bakteri, konak bakteri ile birlikte ortak bir yaşam süren bakteriyofaja da temperate (ılımlı=iyi huylu) faj adı verilmektedir. Özetle belirtmek gerekirse, transdüksiyonda bir bakteriyofaj aracılığı ile bakteriden bakteriye genetik materyal veya bir DNA segmenti aktarılmakta böylece alıcı bakteri, verici bakteriye ait bazı özellikleri kazanmaktadır. Salmonella, Shigella, Escherichia, Pseudomonas, Vibrio, Proteus cinsleri başta olmak üzere birçok gram negatif bakteri ile bazı gram pozitif bakterilerde (Bacillus, Corynebacterium cinsleri, stafilokok ve streptokokların bazılarında) transdüksiyon sonucu rekombinasyon oluşmaktadır.Transdüksiyonun değişik iki tipi bilinmektedir: 1.  Lokalize (kısıtlı) tarnsdüksiyon:Bu tipte transdüksiyon yapabilen ılımlı fajların en iyi bilinen örneği E.coli’nin l (lambda) fajıdır. Bu nedenle bu tip transdüksiyona l fajı tipi transdüksiyon da denmektedir. Bu bakteriyofaj girdiği bakterinin (E.coli) kromozomunun hep aynı bölgesine yapışıp entegre olduğu için, yeni bakteriye daima aynı DNA segmentini ve aynı özelliği aktarır. 2.  Jeneralize (kısıtlanmamış) transdüksiyon: Konak bakterinin tüm genleri alıcı bakteriye aktarılma bakımından eşit şansa sahiptir. Konjugasyon: Genetik materyalin bir bakteriden diğerine bu iki bakteriningeçici teması sonucu aktarılmasıdır. Birçok enterik bakterinin konjugasyon yaptığı bilinmektedir. E. coli bakterisinin K12 suşunda yapılan ilk gözlemlerde, bu olayda bazı bakterilerin daima verici, diğerinin ise alıcı özellik gösterdiği saptanmıştır. Bakteriye verici özelliğini, ekstrakromozomal bir DNA segmenti olan F (fertilite=seks) faktörü kazandırır.F faktörünün bulunduğu F+ bakteri, bu faktörü taşımayan F- bakteri ile yan yana gelip F faktörünü aktarabilmektedir. F faktörü bir replikondur. Yani sitoplazma içinde, bakteri kromozomundan bağımsız olarak replike olmakta ve yeni oluşan yavru bakterilere geçebilmektedir. Sonraları F faktöründen başka genetik yapıların da bu çeşit aktarmalarla bakteriden bakteriye geçip, aktarıldığı bakteriye değişik birtakım özellikler kazandırdığı anlaşılmıştır. Bakterilerde kromozoma eklenmeden bulunan, replike olabilen ve aktarıldığı bakteriye birtakım biyolojik özellikler kazandıran DNA segmentlerine plazmid adı verilir. F faktörü de bir plazmid olup, çember biçiminde ve çift iplikli DNA yapısındadır. Bakteri kromozomu gibi bir ucu ile sitoplazmik zara tutunur, kromozomla eş zamanlı fakat ondan bağımsız olarak replike olur. F faktörüne sahip olan bakteri, bu faktörü taşımayan bakteri hücreleri ile yan yana gelip, aralarında köprüler oluşturarak, alıcı hücreye F faktörünü veya aynı zamanda bakterinin kromozomundan bir parçayı aktarbilme yeteneğine sahiptir.Bakteriden bakteriye genetik madde aktarılmasını yöneten tradiye ismlendirilen genler, F faktörü DNA’sında bir operon tarafından düzenlenirler. Konjugasyon bu operondaki bazı genlerin yönetimi altında, bakteride seks pilusu (F fimbriası) adı verilen bir pilusun yapılması ile başlar; yalnız F+ bakterilerde bulunan bir pilustur. İki baketrini yan yana gelip birleşmesi sırasında, F faktörü de bakteri kromozomu gibi replike olur ve DNA’nın çift iplikçikleri birbirinden ayrılır. DNA iplikçiklerinden biri F- olan alıcı bakteriye geçer, diğeri verici bakteri de kalır. Bunu takiben her iki bakteride de bu iplikçiklerin karşıtı olan iplikçikler sentezlenerek iki hücre de F+ olur. F+ bakteriden F- bakteriye, Ffaktörünün aktarılması oldukça yüksek oranda gerçekleşebilir, öyle ki bazen F- hücrelerin tümünün F+ oldukları saptanmıştır. Bununla birlikte, verici bakteriye ait kromozomal DNA segmentlerinin, alıcı bakteriye aktarılma sıklığı oldukça seyrek olmaktadır (10-4-10-5) olmaktadır. Bunun için F faktörünün verici bakteri DNA’sında uygun bir bölgeye yerleşmesi gerekmektedir; böylece F faktörü bakteri DNA’sı ile bütünleşmektedir.Yüksek sıklıkla rekombinasyon yapan (Hfr=high frequency of recombination) hücreler bu şekilde oluşmaktadır. Bu durumda bakteri kromozomunu harekete geçirerek alıcı bakteriye birçok genetik özellik kazandırabilmektedir. Plazmidler: Plazmidler, bakteri hücrelerinin sitoplazmasında, kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve replike olabilen ekstrakromozomal DNA segmentleridir. Bu genetik elemanlar, bulnudukları ve aktarıldıkları bakteriye birtakım değişik biyolojik yapı ve fonksiyon özellikleri kazandırır. Bakterilerin, plazmidler tarafından kodlandığı bilinen birtakım fenotipik özellikleri arasında, antibiyotiklere, ağır metal iyonlarına, ultraviyole ışınlarına gösterdikleri direnç, çeşitli enzim ve toksinler oluşturma, konak hücreye adherans, kolonize olma, üreaz oluşturma, çeşitli karbonhidratların fermentasyonu sayılabilir. Plazmidler bakteride kendiliğinden oluşmazlar, başka bakterilerden aktarılırlar. Bulundukları bakterilerden, spontan olarak kaybolabilecekleri gibi, plazmid replikasyonunu inihbe eden bazı maddeler aracılığı ile, deneysel olarak da ortadan kaldırılabilirler. Plazmidler bakteriden bakteriye genellikle konjugasyonla aktarılırlar. Bilinen plazmidlerin belli başlı örnekleri, F faktörleri, direnç plazmidleri, stafilokok plazmidleri ve virulans plazmidleridir.

http://www.biyologlar.com/bakteri-genetigi-1

Endospor

Bazı bakteri hücreleri (Clostridium, Bacillus, Desulfotomaculum, Sporosarcina cinsleri) içinde "endospor" meydana gelir. Bunlar bakterilerin canlı fakat uyuşuk (dormant) formlarıdır. Endosporlar bakterilerin vejetatif şekillerine (bakterilerin beslenen ve çoğalan şekli) göre fiziksel ve kimyasal etkenlere karşı daha dayamklıdırlar. Konserve gıdalarda problem teşkil ederler. Endosporları öldürmek için otoklavda 120 °C 'de 10-15 dakika bekletmek gerekir. Endosporların çok uzun yıllar (40 yıl) canlı kalabildiği tesbit edilmiştir. Endosporda, vejatatif hücrede bulunmayan "dipikolinik asit" vardır. Dış kısmının geçirgen olmaması, yüksek miktarda dipikolinik asit ve kalsiyum ihtiva etmesi, su oranının az olması, çok az metabolizma ve enzim faaliyeti göstermesi, sporların vejetatif sekilerinden daha dirençli olmasını sağlar. Dipkolinik asit endospora özel kimyasal yapıdır vejetatif hücrede yoktur. Bu da öz bölgesinde bulunur. Ca iyonları da dipikolinik asitle birleşir ve endospor kuru ağırlığının %10r17;unu oluşturur. Endosporun öz bölgesinde buraya özel küçük asitlerde eriyebilen spor proteinleri (SASPs) vardır. Sporlanma esnasında oluşur. Bunun da iki görevi vardır: 1. Sporun öz bölgesindeki DNAr17;ya bağlanarak DNAr17;yı ultraviyole ışınları, kuruma ve ısı gibi zararlı etkilerden korur. 2. Endospordan vejetatif hücre oluşması esnasında karbon ve enerji kaynağı olarak kullanılır. Bakterilerdeki endospor, funguslarda olduğu gibi bir çoğalma şekli değildir. Bir vejetatif hücreden bir spor meydana gelir. Daha sonra uygun şartlarda bir spordan tek bir bakteri hücresi teşekkül eder (Şekil 4.6). Endosporların şekli yuvarlak veya ovaldir. Ana hücrenin (sporangium) çeşitli yerlerinde bulunabilirler. Hücrenin tam ucunda yerleşmişse "terminal", uca yakın yerde ise "subterminal", orta kısmında bulunursa "sentral" spor olarak isimlendirilir. (Şekil Endospor). Sporun çapı bakteri hücresinin eninden büyük olabilir. Bu durumda spor bakteriye limon, raket, tokmak, mekik vb. şekilleri kazandırır. Endosporun hücre yapısı, bakterinin vejetatif şekline göre oldukça farklıdır. Tam gelişmiş bir sporda içeriden dışarıya doğru şu kısımlar yer alır. (1) Öz veya Spor protoplastı (hücre duvarı, sitoplazmik membran nukleoid bulunan yapıdır) (2) Kabuk veya korteks (gevşek olarak çarpraz bağlanmış peptidoglikan), (3) Spor örtüsü (spora özel proteinlerden yapılmış), (4) Ekzosporium (İnce proteinden yapılmış örtü). Böyle yapılar vejetatif hücrede yoktur. Endospor Oluşumu; Tüm sporlanma süresi 8-15 saat arasında değişmektedir. Çimlenme; Endospor yıllarca inaktif durumda bulunabilir. 25-40 milyon yaşında bir endospor kehribar içinde bulunmuştur. Ortam şartları uygun olduğunda tekrar vejetatif hücre haline döner. Bu işlem üç basamakta olur. 1. Aktivasyon 2. Çimlenme 3. Gelişme Aktivasyon; Yüksek ısıda (öldürücü olmayan ısı) endospor birkaç dakika ısıtılarak endospor aktive edilir. Çimlenme; Aktive edilmiş spor uygun besiyerine konursa birkaç dakika içinde çimlenir. Sporun ışığı kırma özelliği, boyalarla boyanmama özelliği, ısı ve kimyasallara karşı olan direnci ortadan kalkar. Ca-dipikolinik asit/korteks yapısı SASPs ortadan kalkar. Gelişme; Su alır, yeni RNA, DNA ve proteinler sentezlenir. Yeni hücre, spor örtüsü kırılmış yapıdan oluşur. Endospor ile vejetatif hücrenin karşılaştırılması aşağıdaki tabloda verilmiştir. Özet: Endospor genelde Gram (+) bakterinin bazı tipleri tarafından yapılan oldukça ısıya dirençli yapıdır. Endosporlarda dehidre olmuş spor örtüsü, temel makromoleküller, kalsiyum dipikolinik asit, küçük asitte eriyebilen proteinler vardır. Bu yapılar vegetatif hücrede yoktur. Sporlar uzun yıllar inaktif durumda olabilirler. Fakat ortam koşullan düzelir düzelmez yeniden vegetatif hücre oluştururlar. 1. . Dipikolinik asit nedir ve nerede bulunur? 2. SASPs nedir? ve fonksiyonunu açıklayanız. 3. Endospor çimlendiğinde ne olur? Tablo . Endospor ve Vejetatif Hücrelerin Karşılaştırılşması Karakteristik Yapı Vejetatif Hücre Gram (+) bazı Gram (-) Endospor kalın spor korteksi. spor örtüsü eksosporium Mikroskopik görünüşü ışığı kırmaz ışığı kırar Kalsiyum içeriği düşük yüksek Dipıkolinık asit yok var Enzimatik aktivite yüksek düşük Metabolizma (O2 alınımı) yüksek düşük veya yok Makromoleküler sentez var yok mRNA var düşük veya yok Isı direnci düşük yüksek Radyasyon direnci düşük yüksek Kimyasal ve asitlere direnç düşük yüksek Boyalarla boyanabilme boyanır boyanmaz, özel metod ile boyanır Lizozom aktivitesi hassas Dirençli Su içeriği %80-90 yüksek % 10-25 öz bölgesinde var SASPs yok Var Sitoplasmik pH pH=7 pH=5.5-6.0

http://www.biyologlar.com/endospor

Kromozomların Yapısı ve Replikasyon

DNA moleküllerinin hücre içerisinde en büyük makromoleküllerden olduğu anlaşıldıktan sonra bu moleküllerin hücre içerisindeki sitoplazmaya veya nukleusa nasıl sığdıkları akla gelmiştir.Örneğin en uzun insan kromozomunun 85 mm,haploid dna miktarının 2,75x109 bç(baz çifti) ve bununda yaklaşık olarak 94 cm uzunluğundadır.Mısırda 2,74x109 bç olduğundan 93 cm’ye yaklaştığı,zambak bitkisinin en büyük genoma sahip olduğu 3x1011 bç bu da yaklaşık olarak 100 m olduğu hesaplanmıştır.Bir prokaryot olan E.coli ise DNA 4,6x106 bç yaklaşık 1,4 mm uzunluğuna eş geldiği hesaplanmıştır.1 nukleotidin 3,4Ao olduğu hesaplanmıştır(0,34 nm).Bunlar sarmal yapıya,sarmal yapılarda süper sarmal halini alarak yerden kazanmayı sağlamışlardır.Histon proteinleri bu sarmal yapının oluşumunu sağlar. Bunlar aynı zamanda replikasyon ve transkripsiyon olaylarında da histon proteinleri yer alır. E.coli’de histon yoktur.Histon benzeri proteinler vardır.E.coli bakterileri üzerinde çalışma yapmak çok kolaydır.Çünkü bunların DNA’ları paketler halinde değil halkasaldır.Bunlar 7 saatte 1 tane bakteri 1.000.000’a ulaşmaktadır.Fazla yer kaplamazlar.Ekonomiktir. Replikasyonda DNA’nın kopyası yapılacaktır.Bunun yapılabilmesi mitoz ve mayoz olaylarına bağlıdır.Bu mekanizmanın gerçekleşebilmesi için Nükleotid,enzim ve DNA sentezi için bir kalıp DNA’ya ihtiyaç vardır. DNA Replikasyon Modelleri İlk olarak Watson-Crick’in sundukları DNA modeli aslında ifade edilmişti.Bu araştırmacılar DNA replikasyonunun Semikonservatif olması gerektiğini söylemiştir.Fakat farklı araştırmacılar Farklı DNA modelleri üzerinde durmuşlardır.Sonuçta 3 DNA replikasyon modeli ortaya konulmuştur. 1)Semikonservatif(Yarı Korunmuş) 2)Konservatif(Korunmuş) 3)Dispersif(Karışık) Günümüzde geçerli olan Meselson ve Stahl,1958 yılında deneysel olarak kanıtlanmış Semikonservatif DNA replikasyon modelidir.Bunlar E.coli bakterilerini tek besin maddesi 15NH4Cl içeren besi yerinde çoğalmaları sağlanıyor.Burada büyütüldükleri zaman DNA olarak ağır izotop içeren DNA’lar içeriyorlar(Bu radyogram ile tespit ediliyor).   Modellere göre ayrı ayrı yukarıdaki sonuçlar tahmin edilmiştir.Fakat her generasyonda bakteri kültürleri santrifüjden geçirilerek bakterilerdeki radyoaktiviteyi ölçmüşlerdir. İzole edilen DNA’lar santrifüjden geçiriliyor. Santrifüj tüpünden Ağır DNA molekülleri tüpün altında yer alıyor.Bir ağır bir hafif DNA içerenler ortada kalıyor.Üstte ise hafif DNA lar kalır.Sıfır generasyonda radyoakti-vite dipte,1 generasoynda tüpün orta kısmında bir kısmı ise dipte olduğu fark ediliyor.Bu çalışmada DNA’ların replikasyonda bir eski bir yeni zincir alacağı gözlemleniyor.Replikasyon enzimatik olarak yürür.DNApolimeraz enzimi tarafından yürütülür ve ilk kez Arthur Kornberg tarafından E.coli’den izole edilmiştir.Bu buluş moleküler biyolojide devrim niteliğindedir.Çünkü DNA sentezinde rol oynaya enzim elde edilmiştir.DNA sentezinde metdana gelen reaksiyonlar:             d(NMP)n + dNTP + Kalıp DNA àd(NMP)n+1 + PPi                 DNA replikasyonu gerçekleşmesi için öncelikle bir kalıp DNA’ya ihtiyaç vardır.Bu kalıp DNA’ya RNA’dan oluşan 4-6 nükleotidlik bir polinükleotide ihtiyaç vardır.DNA polimeraz enzimi ancak primer oluştuktan sonra primere bağlanarak replikasyonu devam ettirir.Primer DNA zincirine Primaz adı verilen enzimler bağlanır.Primerler oluştuktan sonra DNA polimeraz enzimi Primere bağlanarak onun 3’OH Ucundan başlayarak yeni nükleotidleri Watson-Crick modeline göre yerleştirir.DNA sentezinin bir yönü vardır(5’à3’). Bunun nedeni DNApolimerazın 3’ ucuna bağlanabilmeleridir.Arthur’un bulduğu enzim DNApolimeraz I olarak adlandırılır.Daha sonraki çalışmalarda DNApolimeraz II ve III enzimleri bulunmuştur.Bu 3 enzimde DNA sentezini 5’à3’ yönünde yaparlar ve aynı zamanda bu 3 enzim ekzonükleaz dediğimiz DNA’nın uç kısmını kesme aktivitesi gösteren enzim yapısına sahiptirler.DNApolimeraz II ve III enzimleri ekzonükleaz aktivitesini 3’à5’ yönünde gösterirler.DNApolimeraz I ise Her iki yönde ekzonükleaz aktivitesini gösterebilir.E.coli bakterisinde DNA replikasyonu gerçekleştiren esas enzimin DNApolimerazIII olduğu,DNApolimerazI ise daha çok DNA sentezi sırasındaki hataları giderici görev yaptığı anlaşılmıştır.DNApolimeraz II enziminin işlevi anlaşılamamıştır. Yapısal olarak bakıldığı zaman DNApolimeraz III enziminin oligometrik olduğu,DNA polimeraz I ise monomerik olduğu anlaşılmıştır.             Prokaryotlarda Replikasyon             Prokaryot organizmalarda DNA(Kromozomal DNA) çift zincir sarma yapılı ve çembeseldir.E.coli bakterisi üzerinde yapılan replikasyon çalışmalarında,replikasyonun DNA zincirinde her iki zincirde aynı anda başladığı ve aynı yöne ilerlediğini göstermiştir.               Okazaki,replikasyon üzerine yaptığı çalışmalarda DNA sentezinin zincirlerden birisinin üzerinde parçalı ya da kesintili olduğunu fark etmiş. “lagging” zünciri üzerindeki parçalı DNA’ya Okazaki fragmentleri adı verilmektedir.Detaylı çalışmalar sonunda replikasyonun sadece 5’ den 3’ e doğru olduğu iyice anlaşılmıştır.             DNA sentezi iki şekilde meydana gelir.5’ den 3’ e çatal yönünde,5’ den 3’ e çatalın ters yönünde.DNA replikasyonu sırasında DNA polimeraz I,II ve III enzimleri replikasyonu tek başına başlatamıyor.Bunların özelliği DNA zincirindeki bir primere bağlanarak onun uzatılmasından ibarettir.Yapılan çalışmalarda bütün canlılarda DNA replikasyonu sırasında kullanılan enzimlerin 4-6 nükletidden oluşan enzimler olduğu anlaşılmıştır.Akla gelen soru primerler DNA zincirine nasıl bağlanır?Bu görevi üstlenen bir enzim vardır ve primaz olarak adlandırılır.Bu enzim kendisi DNA zincirine yardımcı olan diğer proteinlerle birleşerek primozom adı verilen yapıları oluştururlar.Bir primozom kalıp DNA’ya bağlanır ve kalıp DNA üzerinde 5’à3’ yönünde hareket eder.Bu hareketi sırasında belli aralılarla durarak bir adet primer sentezi yapar ve daha sonra yoluna devam eder.Daha sonra DNA polimeraz enzimleri bu primerleri kullanarak DNA replikasyonunu devam ettirirler.DNApolimeraz I enzimi primerleri kaldırarak yerine DNA nükleotidlerinin yerleştirir ve daha sonra boş kalan ya da ayrı kalan nükleotidler birbirlerine DNAligaz enzimi tarafından yapıştırılırlar.Devam eden araştırmalar replikasyon işleminin sanıldığında da karmaşık olduğunu ve bu replikasyon sırasında pek çok protein veya enzimin görev aldığını göstermiştir.örneğin DNA polimeraz I,II,III,DNAligaz,primaz gibi enzimlerin yanında görevlerinin çift zincirleri birbirinden ayrı tutmak olan sarmal yapıyı giderici olan proteinlerde ve enzimlerinde görev aldığı bulunmuştur.Replikasyon sırasında görev alan enzimlerden helikaz enzimi DNA’daki sarmal yapıyı giderici ve zincirleri birbirinden ayıran enzimdir.SSB proteinleri ise ayrılmış olan DNA zincirine bağlanarak onların tekrar çift zincir oluşturmalarını engeller.DNAgiraz enzimi ise topoizomeraz enzim olup bakterilerde bulunur.Replikasyon sırasında sarmal yapının tekrar oluşmasını engeller.DNAligaz enzimi DNA zincirindeki 3’ – OH ile 5’ – PO4-2 fosfodiester bağlarıyla birbirine bağlar.

http://www.biyologlar.com/kromozomlarin-yapisi-ve-replikasyon

Ökaryotlarda Homolog rekombinasyon

Homolog rekombinasyonun olması çoğu ökaryotik hücrede mitoz ve mayoz için esastır. Mitoz sırasında homolog rekombinasyon, iyonlaştırıcı radyasyon veya DNA'ya hasar verici kimyasalların neden olduğu çift iplikli kırıkları tamir etmeye yarar.[21] Bunların tamir edilmemesi durumda somatik hücrelerde kromozom parçaları arasında büyük ölçekli yer değişimlerine (rearrangement) yol açar,[22] bu da kansere neden olabilir. Mayozda homolog rekombinasyon, profaz I evresindeki kromozom krosoverini kolaylaştırır.[23] Mayotik homolog rekombinasyon Spo11 proteininin programlanmış olarak DNA'da çift iplikli bir kırık yapması ile başlar.[24] Bu kesilme yerleri öoğunlukla rekombinasyon "hotspotlarında" meydana gelir, bunlar kromozom üzerinde rekombinasyon sıklığını yüksek olduğu 1000-2000 baz çiftlik bölgelerdir. Aynı kromozomdaki iki gen arasında rekombinasyon hotspotunun olmazsa bu demektir ki bu iki gen gelecek kuşaklarda eşit oranda kalıtılacaktır, yani bu iki gen, bağımsız assorti olan genlerden beklenecek bağlantıdan daha yüksek bir bağlantıya sahip olacaktır.[25] Ebeveyn kromozomlarındaki genetik malzemenin karışması (karılması?) sonraki kuşaklardaki genetik çeşitliliğin önemli bir kaynağıdır. Çift iplikli kırık tamiri HR ve NHEJ arasında seşim Çift iplikli kırıklar homolog rekombinasyon veya homolog olmayan (non-homolog) uç birleştirme (NHUB) ile tamir edilebilir. NHUB, homolog rekombinasyondan farklı olarak, onarıma kılavuzluk yapmak için uzun homolog bir diziye gerek göstermez. çift iplik kırıklarının tamiri için homolog rekombinasyon mu, NHUB mu kullanılacağı hücre döngüsünün evresine bağlıdır. Kardeş kromatitlere kolayca erişilebildiği hücre döngüsünün S ve G2 evrelerinde ve homolog rekombinasyon yukarı ayarlanır. Kardeş kromatitler birbirlerinin tam bir kopyası olduklarından homolog rekombinasyon için ideal birer substrattır, buna karşın homolog kromozomlar birbirlerine benzer olmakla beraber tıpatıp aynı değildirler. NHUB G1 evresinde hakimdir, ondan sonra aşağıa ayarlanır ama tüm hücre döngüsü boyunca bir miktar etkinliğini sürdürür. Homolog rekombinasyon ve NHUB'nin hücre döngüsüne dayalı düzenlenmeleri türlere göre çarklılık gösterir. Siklin-bağımlı kinazlar (CDK) tomurcuklanan mayalarda ve memelilerde homolog rekombinasyonun özellikle önemli düzenlenyicileridir, ama çalışma mekanizmaları bu iki taksada farklıdır.[26] Tomurcuklanan mayalarda, S evresine girince, Cdc28 adlı CDK, Sae2 proteinini fosforile ederek homolog rekombinasyonu başlatır.[27] Modeller Homolog rekombinasyonun çift iplikli kırık tamirine nasıl yardım ettiği hakkında iki ana model, çift iplikli kırık tamir yolağı (çifte Holliday bağlantı modeli olarak da değinilir) ve sentez-bağımlı iplik tavlama (SBİT) yolağıdır.[28] Bu iki yolak ilk birkaç adımlarında benzerdirler. Çift iplikli bir kırık meydana geldikten sonra, MRX kompleks (insanlarda MRN kompleksi) olarak adlandırılan bir heterotrimerik potein, kırığın iki tarafındaki DNA'lara bağlanır. Sonra bir çift iplikli kırığın bir "rezeksiyon"u olur, yani her iki zincirde de kırığın hemen akış yukarısındaki (yani 5' ucu tarafındaki) DNA çıkartılır. Resekziyonun ilk adımında MRX kompleksi Sae2'yi seferber eder, bunlar beraberce kırığın iki tarafındaki 5' uçları kırparak tek iplikli kısa 3' çıkıntılar yaratırlar. İkinci adımda, üç diğer enzim ile 5'→3' rezeksiyon devam eder: Sgs1 helikaz (bakteriyel RecQ helikazın bir homoloğu, bkz. yukarıdaki bölüm), Exo1 ve Dna2 nükleazları.[27]. İkileşme proteini A (İng. Replication protein A veya RPA), tek iplikli DNA'ya yüksek afiniteli bir proteindir, ilk aşamada 3' çıkıntılara bağlanır.[29] Sonra, birkaç aracı proteinin de yardımıyla, Rad51 (ve mayoz sirasinda Dmc1) RPA ile kaplanmış tek iplikli DNA üzerinde bir nükleoprotein filaman oluşturur ve 3' çıkıntıya benzer diziye sahip DNA dizileri aramaya başlarlar. Böyle bir dizi bulunca, iplik işgali denen bir süreç başlar, tek iplikli nükleoprotein filaman, homolog kromozomun içine girer, onu "işgal" eder. İplik işgali sırasında, işgalci 3' çıkıntı ipliği ile homolog kromozom arasında bir deplasman (yerinden çıkma) ilmiği (İng. displacement loop veya D-ilmiği) oluşur. İplik işgalininin ardından, bir DNA polimeraz işgalci 3' ipliği uzatır ve D-ilmiğini, Holliday bağlantısı olarak adlandırılan, haç şekilli bir yapıya dönüştürür. Bunun ardından, işgalci iplik (yani orijinal 3' çıkıntılardan biri) üzerinde DNA sentezi olur, böylece iplik işgali sırasında yerinden çıkarılan iplik yerine yenisi getirilmiş olur.[28] Çift ipliklikçikli kırık tamir yolağı Rezeksiyon, iplik işgali ve DNA sentez aşamalarının ardından, ÇİKT ve SBİT yolakları ayrışırlar.[28] ÇİKT yolağının farklı olan yönü, ikinci 3' çıkıntının (iplik işgaline rol oynamayan çıkıntının) da homolog kromozom ile bir Holliday bağlantısı oluşturmasıdır. Çifte Holliday bağlantıları sonra kertici endonükleazlar (İng. nicking endonükleaz; DNA'nın tek ipliğini kesen (kerten) bir restriksiyon endonükleaz tipi) tarafından rekombinasyon ürünlerine dönüştürülür. ÇİKT yolağında rekombinasyon ürünü kromozomda krosover olma olasılığı olmama olasılığından çok daha yüksek olduğu bulunmuştur.[30] ÇİKT yolağı çoğu zaman kromozom krosoveri ile sonuçlandığı için, mayozda homolog rekombinasyonun nasıl olduğunun esas modelidir. ÇİKT yolağında rekombinasyonun kromozomal krosoverine yol açması çifte Holliday bağlantısının nasıl çözüldüğüne bağlıdır. Eğer iki Holliday bağlantısı kesişen ipliklerde kesilirse (yandaki şekildeki siyah ok uçlarında), krosoversiz kromozomlar meydana gelir. Alternatif olarak, eğer bir Holliday bağlantısı kesişen iplikte kesilir, öbür bağlantı ise kesişmeyen iplikte kesilirse (yani şekilde görülen bir Holiday bağlantısındaki siyah okta, ve öbüründeki turuncu okta), kromozomal krosover meydana gelir.[31] SBİT yolağı sentez-bağımlı iplik tavlama (SBİT) yolağı üzerinden homolog rekombinasyon mitozda olur ve krosoversiz ürünlerle ile sonuçlanır. Bu modelde, Holliday bağlantısının DNA ipliği üzerindeki hareketi (dal ilerlemesi, branch migration olarak adlandırılan bir süreç ile), uzatılmış işgalci ipliğin serbest bırakılması ile son bulur. İşgalci ipliğin yeni sentezlenmiş 3' ucu, zarar görmüş kromozomdaki öbür orijinal 3' ile komplementer baz eşleşmesi ile tavlanır. Tavlanmadan sonra 3' uçta kalan fazlalıklar çıkarılır, tek iplikli bölgeler tamir edilir ve SBİT tamamlanır.[32] Tek iplik tavlama yolağı TİT yolağı üzerinden rekombinasyon iki tekrar elemanı (mor) arasında olur, bunun sonucunda aradaki genetik malzeme kaybolur. (Eğer kullandığınız Web tarayıcısı Safari, Opera veya Chrome ise resmi tıklayarak animasyonu izleyebilirsiniz.)Homolog rekombinasyonun tek iplik tavlama (TİT) yolağı, iki tekrar dizisi arasındaki çift iplikli kırıklar tamir edilir.[32][33] Kavram olarak bu yolak görece basittir: DNA ikilisinin iki ipliğinin 5'→3' rezeksiyonunun ardından, meydana gelen iki 3' çıkıntı hizalanır ve Rad50'nin yardımıyla birbirlerine tavlanırlar. Tavlanma tamamlanınca, 3' çıkıntıların homolog olmayan, artık uçları (Slx4 ve Saw1'in eşliğindeki) Rad1/10 nükleaz tarafından sindirilip yok edilir.[34] Kalan boşluklar yeni DNA sentezi ile doldurulur, ligasyon ile DNA ikilisindeki iplikler birleşir.[35] Tekrar dizileri arasındaki DNA dizisi ve tekrar dizilerinden biri bu süreç sonunda kaybolur. Genetik mazlemede delesyonlara neden olmasından dolayı TİT yolağı mutajenik sayılır.[32] Kİİ yolağı DNA ikileşmesi sırasında, DNA helikaz DNA'yı açarken bazen ikileşme çatalında çift iplikli kırıklara rastlanabilir. Bu bozukluklar homolog rekombinasyonun "kırık-indüklenmiş ikileşme" (İng. break-induced replication) (Kİİ) yolağı ile tamir edilir. Bu konuda önerilmiş üç model, iplik işgali ile başlar ama D-ilmiğinin ilerlemesi ve onu takip eden, post-sinaptik (Holliday bağlantısının ayrışması sonrası) evrelerde farklılık gösterirler. [36] Kİİ yolağı, telomerazların yokluğunda (veya onların eşliğinde) telomerlerin uzunluğunu muhafaza etmeye yarayabilir (telomerler ökaryotik kromozomların uçlarındaki DNA bölgeleridir). Telomeraz enzimleri olmayınca telomerle her mitoz bölünmesinin ardından biraz kısalırlar, bu da nihayet hücre bölünmesini engeller ve yaşlanmaya neden olur. Mutasyonlar sonucu telomerazın etkinsizleştirildiği tomurcuklanan maya hücrelerinde, Kİİ yolağını kullanarak telomerlerini uzatan ve beklenenden daha geç yaşlanan iki tip hücre tipi bulunmuştur. Her iki tip hücre Rad52 proteinine gerek duyar, Tip I hücreler ayrıca Rad51'e gerek duyar, Tip II hücreler ise duymaz. Bu iki tip hücrenin spontan mutasyonlar ile ortaya çıkarlar, Tip I hücreler Tip II ücrelere kıyasla daha sık oluşurlar ama daha yavaş büyürler.[36] Telomer uzunluğunun korunması, kanserin anahtar özelliklerinden biri olan hücre ölümsüzleşmesinde kritik bir öneme sahiptir. Çoğu kanser, telomerlerini korumak için telomerazları yukarı ayarlar. Ancak, bazı insan kanser tiplerinde, Kİİ-benzeri bir yolak, telomer muhafazası için alternatif bir mekanizma olarak çalışarak tümörlerin varlıklarını sürdürmelerini sağlar.[37] Rekombinasyona dayalı bir telomer muhafaza mekanizması yüzünden telomeraz inhibitörlerine dayanıklılık oluşabileceği hâlen araştırılmaktadır.[38] İşlevsizliğin etkileri Homolog rekombinasyonda yetersizlik insanlarda kanser oluşumu ile bağlantılı olduğu görülmüştür. Örneğin kanserle ilişikli Bloom sendromu, Werner sendromu ve Rothmund-Thomson sendromu, RecQ helikaz genlerinden birinin (sırasıyla BLM, WRN ve RECQ4) hatalı çalışmasından kaynaklanır.[39] BLM proteinin eksik olduğu Bloom sendrom hastalarında homolog rekombinasyon sıklığında bir artma vardır.[40] BLM'siz farelerde yapılan deneylerde, bu mutasyonun neden olduğu homolog rekombinasyon sonucu meydana gelen heterozigotluk kaybı kansere yol açmaktadır.[41] Homolog rekombinasyon sıklığının azalması da kansere yol açabilir.[42] BRCA1 bunun bir örneğidir. Bir tümör baskılayıcı gen olan BRCA1'nın kötü çalışmasının göğüs ve yumurtalık kanserine yatkınlığını artırdığı gösterilmiştir. BRCA1 geni olmayan hücrelerde homolog rekombinasyon vakaları 5 kat daha azdır; iyonlaştırıcı radyasyona daha duyarlı olmaları DNA'da daha çok sayıda çift iplikli kırık hasarının meydana geldiğini gösteri.[42] BRCA1 ile yakın ilişkili bir gen olan BRCA2'nin tek bilinen işlevi homologrekombinasyonu kolaylaştırmaktır. Bu genin ürünü olan 3418 amino asit uzunluğundaki büyük protein, tek iplikli DNA'ya bağlanarak ve RAD51 uzamasi için bir platform sağlayarak homolog rekombinasyonu kolaylaştırır. Bu filaman homolog rekombinasyonun başlamasında önemli bir adımdır ve BRCA2 mutasyonları yüzünden bu süreci eksik olak hücrelerde BRCA1 mutanlarındakine benzer bir fenotip görülmüştür: azalmış homolog rekombinasyon ve radyasyona karşı artmış bir duyarlılık. [42] Evrimsel köken Homolog rekombinasyonla ilişkili proteinleri canlıların üç üst-aleminde (arkeler, bakteriler ve ökaryotlar) korunmuştur.Amino asit dizilerindeki benzerliklere dayanarak homolog rekombinasyon (HR) ile ilişkili proteinlerin ortak evrimsel kökenlere sahip olduğu düşünülmektedir.[43] HR-ilişkili protein gruplarından biri RecA/Rad51 protein ailesidir, bunun içinde bakterilerdeki RecA proteini, arkelerdeki benzer proteinler (RadA ve RadB) ve ökaryotlardaki proteinler (Rad51, Rad51B, Rad51C, Rad51D, Dmc1, XRCC2 and XRCC3). Tüm bu proteinler, RecA/RAD51 olarak adlandırılan yaklaşık 230 amino asit uzunluğunda korunmuş bölgeye sahiptir. Bu protein bölgesi içinde iki dizi motifi vardır, Walker A ve Walker B, bunlar bu gen ailesinin protein ürünlerine ATP hidroliz etkinliği sağlar.[43] Filogenetik ağaçlarda RadA, Rad51 ve Dmc1'in aynı monofiletik gruba ait olması, bu proteinlerin ortak bir ataya ait olduğunu ima eder. Bu protein ailesinde Rad51 ve Dmc1 beraberce gruplandırılır, RadA'dan ayrı bir klad olarak. Okaryotik bir RecA geninde kadim bir gen ikileşme olayının modern RAD51 ve DMC1 genlerinin kökeni olduğu öne sürülmüştür.[43] Bu üç proteinin beraberce gruplandırılma kıstaslarından biri, herbirinin N-uçlarında bir sarmal-kıvrım-sarmal (helix-turn-helix) motifine sahip olmalarıdır, bu motif DNA'ya bağlanma özelliği sağlar. Ökaryotlardan en erken ayrılan protistalardan biri olan Giardia 'da Dmc1'in keşfedilmesi, mayotik homolog rekombinasyonun (ve mayozun kendisinin) ökaryotik evrimde erken ortaya çıkmış olabileceğini göstermektedir.[44] Dmc1 üzerine yapılan araştırmalara ek olarak, Spo11 protein ve homologlarının moleküler ve filogenetik analizi de mayotik rekombinasyonun orijini hakkında bilgi vermektedir.[45] Spo11, mayozda homolog rekombinasyonu başlatmak için çift iplikli kırıkları katalizleyen bir tip II topoizomerazdır.[24] Hayvan, mantar, bazı bitkiler, protistalar ve arkelerde Spo11 protein dizilerine dayanarak inşa edilen filogenetik ağaçlar, ökaryotik Spo11'in ökaryot ve arkebakterilerin en osn ortak atasında ortaya çıktığını ine sürmektedir.[45] Teknolojik uygulamalar Gen hedeflemesi Gelişiminin ambiryo aşamasında bu kimerik farenin DNA'sına gen hedefleme tekniği ile aguti renk kürk rengi geni dahil edilmiştir. Yavruları aguti geni için homozigottur.Ana madde: gen hedeflenmesi Canlıların içine DNA dizileri sokup rekombinant DNA ve genetik değişime uğramış canlı üretmekte kullanılan pekçok yöntem homolog rekombinasyon sürecini kullanır.[46] Gen hedeflemesi olarak da adlandırılan bu yöntemler maya ve fare genetiğinde özellikle yaygın kullanılır. Nakavt farelerde kullanılan gen hedefleme tekniği, yapay genetik malzemenin aktarılması için fare embriyonik kök hücreleri kullanır. Homolog rekombinasyon yoluyla hedef genin yerine dışardan eklenen gen gelir. Dolayısıyla fare, belli bir memeli genin etkilerini anlamak için bir model olarak kullanılır. Homolog rekombinasyon kullanarak embriyonik kök hücreler farelerde nasıl genetik değişim yaratılabileceğini keşfettikleri için Mario Capecchi, Martin Evans ve Oliver Smithies 2007 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü kazanmışlardır.[47] Protein mühendisliği Homolog rekombinasyon ile protein mühendisliğinde iki proteindeki parçalar yer değiştirerek kimera protein meydana getirir. Bu tekniklerde rekombinasyon kullanarak proteinin birincil dizisinde yüksek düzeyde çeşitlilik yaratılsa da proteinin katlanarak üçüncül yapısını oluşturma yeteneği korunur.[48] Buna karşın diğie rprotein mühendislik tekniklerinde, örneğin rassal noktasal mutagenezde, proteinin işlevinin muhafaz olasılığı, artan amino asit substitusyonlarında artmayla üssel olarak olarak azalır.[49] Rekombinasyon teknikleri ile üretilen kimeralar katlanma yeteneklerini muhafaza ederler çünkü yer değiştiren parçaları yapısal ve evrimsel olarak korunmuştur. Rekombinasyon yapabilen yapısal "bloklarda" amino asit kalıntıları arasındaki etkileşimler korunmuştur. SCHEMA gibi yöntemler ve istatistik bağlaşım analizi (statistical coupling analysis) rekombinasyona uygun yapısal birimlerin tespitini mümkün kılar.[50][51][52] Homolog rekombinasyona dayana teknikler protein mühendisliğinde kullanılmıştır.[50] 2007'de yayımlanan bir çalışmada, isoprenoid bileşiklerin biyosenteziyle ilişkili iki enzimin kimeraları üretilmiştir. Ebeveyn proteinler isoprenoid biyosentezindeki gerekli bir adımı sentezleme yetneğine sahip değilken, kimerada bu yetenek bulunmuştur.[53] Recombinasyonlu protein mühendisliği ile üretilen sitokrom P450 proteinleri de ebeveyn proteinlerin kullanamadığı substratları kabul ettiği bulunmuş böylece tasarımlı kimeralarda önemli derecede işlevsel çeşitlilik olabildiği gösterilmiştir.[54] Kaynakçalar Bu maddenin 30 Ekim 2009 tarihli bu sürümü tamamen, İngilizce Vikipedi'deki Homologous recombination maddesinin 22 Ekim 2009 tarihli bu sürümünden çevrilmiştir. 1.^ Alberts, B et al (2002). “Chapter 5: DNA Replication, Repair, and Recombination”, Molecular Biology of the Cell. New York: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1. OCLC 145080076 48122761 57023651 69932405. 2.^ Kowalczykowski, SC et al. (September 1994). "Biochemistry of homologous recombination in Escherichia coli". Microbiology and Molecular Biology Reviews 58 (3): 401–465. PMID 7968921. 3.^ Rocha, EPC et al. (August 2005). "Comparative and evolutionary analysis of the bacterial homologous recombination systems". PLoS Genetics 1 (2): e15. doi:10.1371/journal.pgen.0010015. PMID 16132081. 4.^ Singleton, MR et al (11 November 2004). "Crystal structure of RecBCD enzyme reveals a machine for processing DNA breaks". Nature 432: 187-193. doi:10.1038/nature02988. PMID 15538360. www2.biochemtech.uni-halle.de/xray/seminars/8_3.pdf. 5.^ a b Dillingham, MS; Kowalczykowski, SC (December 2008). "RecBCD enzyme and the repair of double-stranded DNA breaks". Microbiology and Molecular Biology Reviews 72 (4): 642-671. doi:10.1128/MMBR.00020-08. PMID 19052323. 6.^ Spies, M et al (5 September 2003). "A molecular throttle: the recombination hotspot chi controls DNA translocation by the RecBCD helicase". Cell 114 (5): 647-654. doi:10.1016/S0092-8674(03)00681-0. PMID 13678587. 7.^ Donaldson, JR et al (2006). "RuvABC is required to resolve Holliday junctions that accumulate following replication on damaged templates in Escherichia coli". Journal of Biological Chemistry 281 (39): 28811-28821. doi:10.1074/jbc.M603933200. PMID 16895921. www.jbc.org/cgi/content/full/281/39/28811. 8.^ Gumbiner-Russo, LM; Rosenberg, SM (2007). "Physical analyses of E. coli heteroduplex recombination products in vivo: on the prevalence of 5′ and 3′ patches". PLoS One 2 (11): e1242. doi:10.1371/journal.pone.0001242. PMID 18043749. 9.^ Hiom, K (July 2009). "DNA Repair: Common Approaches to Fixing Double-Strand Breaks". Current Biology 19 (13): R523-R525. doi:doi:10.1016/j.cub.2009.06.009. 10.^ a b Handa, N et al (2009). "Reconstitution of initial steps of dsDNA break repair by the RecF pathway of E. coli". Genes and Development 23: 1234-1245. doi:10.1101/gad.1780709. PMID 19451222. 11.^ Kowalczykowski, SC et al (1987). "Effects of the Escherichia coli SSB protein on the binding of Escherichia coli RecA protein to single-stranded DNA. Demonstration of competitive binding and the lack of a specific protein-protein interaction". Journal of Biological Chemistry 193 (1): 81-95. doi:10.1016/0022-2836(87)90629-2. PMID 3295259. 12.^ a b c Sakai, A; Cox, MM (2009). "RecFOR and RecOR as distinct RecA loading pathways". Journal of Biological Chemistry 284 (5): 3264-3272. doi:10.1074/jbc.M807220200. PMID 18986990. PMC: PMC2631980. www.biochem.wisc.edu/faculty/cox/lab/publications/pdfs/118.pdf. 13.^ Inoue, H et al (January 2008). "The process of displacing the single-stranded DNA-binding protein from single-stranded DNA by RecO and RecR proteins". Nucleic Acids Research 36 (1): 94–109. doi:10.1093/nar/gkm1004. PMID 18000001. 14.^ a b West, SC (July 2003). "Molecular views of recombination proteins and their control". Nature Reviews Molecular Cell Biology 4: 435-437. doi:doi:10.1038/nrm1127. PMID 12778123. 15.^ a b c Watson, JD et al (2003). Molecular Biology of the Gene, 259-291, Pearson/Benjamin Cummings. ISBN 978-0805346350. 16.^ Gumbiner-Russo, LM; Rosenberg, SM (28 November 2007). "Physical analyses of E. coli heteroduplex recombination products in vivo: on the prevalence of 5′ and 3′ patches". PLoS One 2 (11): e1242. doi:10.1371/journal.pone.0001242. PMID 18043749. 17.^ Thomas, CM; Nielson, KM (September 2005). "Mechanisms of, and barriers to, horizontal gene transfer between bacteria". Nature Reviews Microbiology 3 (9): 711-721. doi:10.1038/nrmicro1234. PMID 16138099. molecular.biosciences.wsu.edu/academics/...%20and%20Nielsen.pdf. 18.^ Vulic, M et al (2 September 1997). "Molecular keys to speciation: DNA polymorphism and the control of genetic exchange in enterobacteria". Proceedings of the National Academy of Sciences USA 94 (18): 9763–9767. PMID 9275198. 19.^ Majewski, J; Cohan, FM (January 1998). "The effect of mismatch repair and heteroduplex formation on sexual isolation in Bacillus". Genetics 48 (1): 13–18. PMID 9475717. 20.^ Majewski, J et al (February 2000). "Barriers to genetic exchange between bacterial species: Streptococcus pneumoniae transformation". Journal of Bacteriology 182: 1016–1023. PMID 10648528. 21.^ Lodish H et al. (2000). “12.5: Recombination between Homologous DNA Sites: Double-Strand Breaks in DNA Initiate Recombination”, Molecular Cell Biology. W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-3136-3. 22.^ Griffiths, Anthony J.F. et al. (1999). “8: Chromosome Mutations: Chromosomal Rearrangements”, Modern Genetic Analysis. W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-3118-5. 23.^ Marcon, E; Moens, PB (August 2005). "The evolution of meiosis: recruitment and modification of somatic DNA-repair proteins". Bioessays 27 (8): 795–808. doi:10.1002/bies.20264. PMID 16015600. 24.^ a b Keeney, S et al (7 February 1997). "Meiosis-specific DNA double-strand breaks are catalyzed by Spo11, a member of a widely conserved protein family". Cell 88 (3): 375–384. doi:10.1016/S0092-8674(00)81876-0. PMID 9039264. 25.^ "A DNA recombination “hotspot” in humans is missing in chimps". PLoS Biology 2 (6): e192. June 2004. doi:10.1371/journal.pbio.0020192. 26.^ Shrivastav, M et al (January 2008). "Regulation of DNA double-strand break repair pathway choice". Cell Research 18: 134–147. doi:10.1038/cr.2007.111. PMID 18157161. www.nature.com/cr/journal/v18/n1/full/cr2007111a.html. 27.^ a b Mimitou, EP; Symington, LS (May 2009). "Nucleases and helicases take center stage in homologous recombination". Trends in Biochemical Science 34 (5): 264-272. doi:10.1016/j.tibs.2009.01.010. PMID 19375328. 28.^ a b c Sung, P; Klein, H (October 2006). "Mechanism of homologous recombination: mediators and helicases take on regulatory functions". Nature Reviews Molecular Cell Biology 7 (10): 739–750. doi:10.1038/nrm2008. PMID 16926856. 29.^ Wold, MS (1997). "Replication protein A: heterotrimeric, single-stranded DNA-binding protein required for eukaryotic DNA metabolism". Annual Review of Biochemistry 66: 61–92. doi:10.1146/annurev.biochem.66.1.61. PMID 9242902. 30.^ McMahill, MS et al (November 2007). "Synthesis-dependent strand annealing in meiosis". PLoS Biology 5 (11): e299. doi:10.1371/journal.pbio.0050299. PMID 17988174. 31.^ Alberts B et al. (2008). Molecular Biology of the Cell, 5., 312–313, Garland Science. ISBN 978-0-8153-4105-5. 32.^ a b c Helleday, T et al (1 July 2007). "DNA double-strand break repair: from mechanistic understanding to cancer treatment". DNA Repair (Amst.) 6 (7): 923–935. doi:10.1016/j.dnarep.2007.02.006. PMID 17363343. 33.^ Şablon:Cite web kullanımında hata: Parametreler url ve başlık tanımlanmalı. 34.^ Mimitou, EP; Symington, LS (September 2009). "DNA end resection: Many nucleases make light work". DNA repair 8 (9): 983-995. doi:10.1016/j.dnarep.2009.04.017. 35.^ Pâques, F; Haber, JE (June 1999). Multiple pathways of recombination induced by double-strand breaks in Saccharomyces cerevisiae. 63. pp. 349–404. PMID 10357855. 36.^ a b McEachern, MJ; Haber, JE (2006). "Break-induced replication and recombinational telomere elongation in yeast". Annual Review of Biochemistry 75: 111–135. doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133234. PMID 16756487. 37.^ Morrish, TA; Greider, CW (January 2009). "Short telomeres initiate telomere recombination in primary and tumor cells". PLoS Genetics 5 (1): e1000357. doi:10.1371/journal.pgen.1000357. PMID 19180191. 38.^ Muntoni, RR; Reddel (October 2005). "The first molecular details of ALT in human tumor cells". Human Molecular Genetics 14 (Review Issue 2): R191-R196. doi:10.1093/hmg/ddi266. PMID 16244317. 39.^ Cold Spring Harbor Laboratory (2007). "Human RecQ Helicases, Homologous Recombination And Genomic Instability". ScienceDaily. 18 Aralık 2008 tarihinde erişilmiştir. 40.^ Modesti, M; Kanaar, R (2001). "Homologous recombination: from model organisms to human disease". Genome Biology 2 (5): REVIEWS1014. doi:10.1186/gb-2001-2-5-reviews1014. PMID 11387040. 41.^ Luo, G et al (December 2000). "Cancer predisposition caused by elevated mitotic recombination in Bloom mice". Nature Genetics 26 (4): 424–429. doi:10.1038/82548. PMID 11101838. 42.^ a b c Powell, SN; Kachnic, LA (September 2003). "Roles of BRCA1 and BRCA2 in homologous recombination, DNA replication fidelity and the cellular response to ionizing radiation". Oncogene 22 (37): 5784–5791. doi:10.1038/sj.onc.1206678. PMID 12947386. 43.^ a b c Lin, Z et al (2006). "Origins and evolution of the recA/Rad51 gene family: evidence for ancient gene duplication and endosymbiotic gene transfer". Proceedings of the National Academy of Sciences USA 103 (27): 10328–10333. doi:10.1073/pnas.0604232103. PMID 16798872. 44.^ Ramesh, MA et al (26 January 2005). "A phylogenomic inventory of meiotic genes; evidence for sex in Giardia and an early eukaryotic origin of meiosis". Current Biology 15 (2): 185–191. doi:10.1016/j.cub.2005.01.003. PMID 15668177. 45.^ a b Malik, SB et al (December 2007). "Protist homologs of the meiotic Spo11 gene and topoisomerase VI reveal an evolutionary history of gene duplication and lineage-specific loss". Molecular Biology and Evolution 24 (12): 2827–2841. doi:10.1093/molbev/msm217. PMID 17921483. 46.^ Lodish H et al. (2000). “8.5:Gene Replacement and Transgenic Animals: DNA Is Transferred into Eukaryotic Cells in Various Ways”, Molecular Cell Biology. W. H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-3136-3. 47.^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2007". The Nobel Foundation. 15 Aralık 2008 tarihinde erişilmiştir. 48.^ Drummond, DA et al (12 April 2005). "On the conservative nature of intragenic recombination". Proceedings of the National Academy of Sciences USA 102 (15): 5380-5385. doi:10.1073/pnas.0500729102. PMID 15809422. 49.^ Bloom, JD et al (15 January 2005). "Thermodynamic prediction of protein neutrality". Proceedings of the National Academy of Sciences USA 102 (3): 606-611. doi:10.1073/pnas.0406744102. PMID 15644440. 50.^ a b Carbone, MN; Arnold, FH (August 2007). "Engineering by homologous recombination: exploring sequence and function within a conserved fold". Current Opinion in Structural Biology 17 (4): 454-459. doi:10.1016/j.sbi.2007.08.005. PMID 17884462. 51.^ Otey, CR et al (May 2006). "Structure-guided recombination creates an artificial family of cytochromes P450". PLoS Biology 4 (5): e112. doi:10.1371/journal.pbio.0040112. PMID 16594730. 52.^ Socolich, M et al (22 September 2005). "Evolutionary information for specifying a protein fold". Nature 437: 512–518. doi:10.1038/nature03991. PMID 16177782. 53.^ Thulasiram, HV et al (6 April 2007). "Chimeras of two isoprenoid synthases catalyze all four coupling reactions in isoprenoid biosynthesis". Science 316 (5821): 73-76. doi:10.1126/science.1137786. PMID 17412950. 54.^ Landwehr, M (March 2007). "Diversification of catalytic function in a synthetic family of chimeric cytochrome P450s". Chemistry and Biology 14 (3): 269-278. doi:10.1016/j.chembiol.2007.01.009. PMID 17379142.

http://www.biyologlar.com/okaryotlarda-homolog-rekombinasyon

DNA’nın FONKSİYONLARI

Hücre içinde meydana gelen bütün biyolojik olayların tek yöneticisi DNA’dır. DNA bu temel görevleri, kendisinde kodlanan ve türe özgü spesifik genetik (Bilgiler) yardımıyla gerçekleştirir. Diğer bir ifadeyle esas fonksiyonlarını tam ve eksiksiz olarak yürütebilmesi, birçok özel yardımcı moleküller ve proteinlerin(enzim) aracılığıyla olur. Özellikle, olayların gelişmesi, hızlanması ve doğru yönde ilerlemesi için enzimlerin rolleri oldukça önemlidir. Hücre içinde DNA’nın 5 tip temel görevi vardır. Bunlar: 1-) DNA Replikasyonu 2-) Transkripsiyon (mRNA sentezi) 3-) Revers transkripsiyon 4-) DNA tamir mekanizması 5-) DNA rekombinasyonları REVERS TRANSKRİPSİYON Transkripsiyonda RNA polimeraz-I, DNA ipliklerinden birini kalıp olarak kullanarak, buradaki genetik bilgileri aynen mRNA’ya aktarır. Bu işlemi ise DNA’ya bağımlı olarak sürdürür (DNA - mRNA). Hücrelerde diğer bir mekanizma daha vardır ki, o da RNA veya mRNA kalıp olarak kullanılarak buna komplementeri olan DNA yani cDNA sentezlenmesidir. Tersine bir transkripsiyon (RNA - DNA) olduğu için buna REVERS TRANSKRİPSİYON denir. Bu tür transkripsiyonda, mRNA önemli bir kalıp fonksiyon yapar. cDNA sentezinde Revers transkriptaz enzimi etkin rol oynar. Revers transkripsiyona genellikle, RNA’ya sahip virüslerin(retrovirüs) genetik materyali, mRNA olarak kalıp ödevi görür. Revers transkriptaz yardımıyla cDNA sentezlenir. Burada bir RNA-DNA hibriti oluşur. Sonra bu cDNA’da kalıp olarak görev yaparak DNA Polimeraz III yardımıyla ikinci DNA iplikciği sentezlenir. Oluşan bu çift iplikcikli DNA hücre DNA’sına integre olur. Bu şekil transkripsiyonda, RNA özelliğinde genom taşıyan virüslerde rekombinant aşılar yapmak ve yabancı genleri hücre DNA’sına integre etmek mümkün olabilmektedir. DNA TAMİR MEKANİZMASI DNA’da meydana gelen değişik tür ve düzeydeki bozukluklar ve hatalar, çeşitli mekanizmalar tarafından düzeltilir ve DNA’nın fonksiyonlarının aksamasına engel olunur. Ancak bu nadir de olsa(10-9 -10 -10 ) DNA spontan mutasyonlar sonu veya replikasyon sırasında bazı değişiklikler meydana gelmekte veya yanlış bazlar sıraya girmektedir. Bazı mutajenik ve karsinojenik maddeler de DNA’da değişik derecede bozukluklar oluşturabilmektedir. Replikasyon sırasında oluşan ve sıraya giren yanlış bazlar, hücredeki düzeltme mekanizmaları tamir edilebilir. Diğer şekilde meydana gelen bozuklukların düzeltilmesi, oluşan zedelenmelerin derecesine göre değişir. Zarar büyük ise, bozukluk düzeltilemez ve hücre ölebilir. Buna karşılık küçük bozukluklar bazı özel mekanizmalarca hemen tamir edilir. GENETİK MADDE AKTARIMI Mikroorganizmalarda doğal olarak başlıca üç şekilde genetik materyal (gen) aktarılmaktadır. Bunlar:   -Transformasyon  -Konjugasyon  -Transdüksiyon Bu üç aktarım mekanizması, genetik maddenin aktarım yolundan başka, aktarılan DNA segmentlerinin büyüklüğü ve yapısı bakımından da farklılık gösterirler. Yüksek canlılardaki cinsel çoğalmaya benzedikleri için bazen Paraseksüel Üreme adı ile de anılan bu olaylarda DNA segmenti alıcı bakterinin içine girdikten sonra oluşan olaylar dizisi hemen hemen aynı sırayı izlemekte ve aktarılan DNA segmentinin alıcı kromozomunun yapısına girerek ona yeni bazı özellikleri kazandırması ile sonuçlanmaktadır. 1- TRANSFORMASYON: Alıcı bakterilerin ortamdan çözülmüş DNA moleküllerini içlerine almalardır. Bir bakterinin genetik maddelerini bir başka bakteriye geçerek ona yeni özellikler kazandırabileceğini düşündüren ilk bulgular Griffith’in 1928’de yaptığı ilginç deneylerden elde edilmiştir. Griffith deneylerinde canlı, kapsülsüz, farelerde hastalık oluşturmayan (avirülan), R formunda Tip II pneumokoklar ile, ısıyla öldürülmüş kapsüllü, canlı iken hastalık oluşturabilen (virulan) S formundaki Tip I pneumokokları kullanılmıştır. Bu iki bakteri suşu ayrı ayrı olarak farelere deri altı yoluyla enjekte edilmeleri halinde hayvanlarda hastalık ve ölüm görülmez. Çünkü virülan olan bakteriler öldürürler. Canlı olanlar ise avirülan olanlardır. Bu iki suşun (ırk) birbirleriyle karıştırılarak farelere şırınga edilmesi halinde de hayvanların hastalanmaması ve canlı kalmaları beklenirken Griffith yaptığı deneylerde bu halde farelerin tipik septisemi belirtiler ile öldüklerini görmüştür. Üstelik ölen farelerin kanlarında canlı, virulan, kapsüllü (S formunda) Tip II pneumokoklar izole edilebilmekteydi. Bu deneyler şu şekilde özetlenebilir. 1-) Canlı (avirulan) - Farelere - Hastalık ve ölüm pneumokoklar Şırınga görülmez. 2-) Ölü virulan - Farelere - Hastalık ve ölüm pneumokoklar şırınga görülmez. 3-) Canlı avirulan + ölü - Farelere - Hastalık ve ölüm. virulan pneumokok Şırınga karışımı Bu olayın en akla yakın açıklaması, ölü virulan suşlarda bulunan bir maddenin canlı virulan maddelere geçerek bu dönüşümü yani transformasyonu sağladığı şeklinde olabilirdi. Griffith, bu transformasyonu yapan maddenin ya kapsül polisakkaridinin kendisi ya da kapsül sentezini aktive edebilen bir protein olabileceğini düşünmüştü. 1931’de Dawson ve Sia, aynı transformasyonun tüp içinde de yapılabileceğini gösterdiler. 1932’de Alloway sadece virülan bakterilerin değil bunlardan elde edilen ekstrelerin de transformasyon yapabildiğini ispatladı. Nihayet 1944’te Avery, McLeod ve McCarty transformasyondan sorumlu maddenin DNA olduğunu ve virulan pneumokoklardan elde edilip saflaştırılan DNA moleküllerinin aynı dönüşümü meydana getirebildiğini ispatlamışlardır . . Transformasyondan sorumlu olan kimyasal maddenin DNA olduğunu ispatlayan en önemli deliller şunlardır. 1-)Transformaston yapabilen bakteri ekstrelerinin bu yetenekleri ortama DNA’se enzimi eklenmesi halinde tamamen kaybolur. Bu enzim DNA’yı hidrolize ederken protein ve RNA moleküllerine hiçbir etkisi yoktur. 2-) Aynı ekstrelere proteinleri etkileyen enzimlerle ya da sadece RNA’yı etkileyen RNA’se enzimi ile muamele edilmesi transformasyon olayına hiçbir etki yapmaz. Bakterilerde görülen transaformasyon olayının yüksek canlıların hücrelelerinde de araştırılmıştır.Yapılan araştırmalarda bazı virüslerin normal hücreleri kanser hücreleri haline transforme edişleri dışında bugüne kadar olumlu bir sonuç alınamamıştır. Kaynak: ForumPaylas.net [Üye Olmadan Linkleri Göremezsiniz. Üye Olmak için TIKLAYIN...] TRANSFEKSİYON Transformasyonda alıcı bakterilere verici bakterilerden elde edilen DNA segmentlerinin girişi söz konusudur.Bir bakteri hücresi o bakteriye özgü fajlardan ve bazı virüslerden elde edilen DNA preparatlarıyla enfekte edilebilir.ve bu gibi bakteriler DNA replikasyonu ve faj olgunlaşması sonucu olgun fajları salgılayabilirler.Transformasyonla Trandüksiyon olaylarının karışımı olan bu olaylara TRANSFEKSİYON denir. 2-) KONJUGASYON Bakteriler arasında direk temas ve köprü oluşması suretiyle verici DNA segmentlerinin alıcı hücrelere geçmesine Konjugasyon denir. Bakterilerdeki konjugasyon,yüksek canlılardaki cinsel birleşmeye çok benzer. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer bakteriye geçmektedir.Diğer bir tanımla konjugasyon: Bir Bakteriye ait genetik madde (DNA), aynı cins içinde bulunan veya aynı türden diğer mikroorganizmaya direk temas veya sex pilusları aracılığı ile transfer edilmesidir. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer balteriye geçmektedir. Bu olayın keşfinde Beadle ve Tatum’un 1941’ de Neurospora crassa ve N.sitophila dan röntgen ışınlarıyla elde ettikleri biyokimyasal mutantlarla yaptıkları çalışmalar ve Gray ile Tatum’un 1946’ da bu tip deneylerde kullanılabilecek bakteri mutantlarını elde edişlerinin büyük katkısı olmuştur. 1946’da Lederberg ve Tatum E.coli Kız olarak işaretlemiş oldukları bir suştan elde ettikleri Oksotrofik mutantlarla (üreyip çoğalabilmesi için gerekli olanmaddeleri çevreden alma zorunluluğu olan ) ilk kez konjugasyon olayının varlığını ispatladılar.Bu araştırıcılar,şu düşüncelerden hareket etmişlerdi: a-) Eğer bakterilerde genetik yeni bileşim oluşuyorsa herhalde bu seyrek bir olaydır.Oluşan seyrek yeni bileşen hücreleri saptayabilmek için bir özek seçme işlemi uygulaması gerekecektir. b-) Genetik yeni bileşenlerin seçilmelerinde,iki ya da daha fazla özellik bakımından birbirinden farklı olan atasal bakteri hücrelerinin kullanılması özellikle uygundur.Bakterilerde aynı hücrede iki ayrı geni birden ilgilendiren kendiliğinden ikili mutasyonlar olağanüstü seyrek, yaklaşık 10 -14 olguda bir oluşabilir.Halbuki röntgen ışını gibi mutajenlerle tekli, ikili yada üçlü mutantlar laboratuvarda kolayca elde edilebilirler. E.coli Kız suşu prototrof (Sentez işlemleri için bütün işlemleri içeren ) bir bakteridir.Üremesi için hiçbir üreme faktörüne ihtiyaç duymaz. Sadece su,mineraller ve bir KH içeren besiyerlerinde (Minimal besiyeri) bütün enzimlerini,vitaminlerinive proteinlerini sentezleyerek üreyebilir. Lederberg ve Tatum deneylerinde bu bakterilerden elde ettikleri çift mutant bakteri kulandılar. Bu oksotrafik (üreyebilmesi için gerekli enzimleri içermeyen ) mutantlardan birisi Treonin ve Lözih’i sentezlyemeyen ve üremesi için aa’lere kesinlikle ihtiyaç duyan bir mutanttı. Genomunda iki ayrı bölgede mutasyon vardı. Bu aa’ler içermeyen minimal besiyerlerinde üreyemiyordu. Diğer ikili mutant ise Biotin ve metionin’i sentezleyemiyordu. Bu iki mutant suş , diğerinin mutant olduğu özellik bakımından Her iki mutant suş farklı üreme faktörlerine ihtiyaç duyduklarından bu maddeleri içermeyen minimal ayar plaslarına ayrı ayrı ekildiklerinde üreyemezler. Lederberg ve Tatum her iki mutanttan yaklaşık olarak 108 bakteriyi birbirine karıştırdıktan sonra bu üreme faktöründen hiçbirisini içermeyen minimal ağar plaklarına ektikleri zaman, enkübasyon süresinin sonunda plaklarda bir kaç yüz koloninin oluştuğunu gördüler.Bu kolonilerden alınan bakterilerin fenotiplerinin thr+-Leu+-bio+-met+ olduğu bu dört üreme faktörünü sentezleyebildiklerini ve yapılan pasajlarda (ekim,geçme)bu özelliklerin bunlardan oluşan yeni kuşak bireylerinde de devam ettiği gösterildi. PROTOTROF: Normal bakteriler su, KH kaynağı, değişik yapıda N, S ve P kaynağı bulunan besiyerlerinde, kendileri için gerekli olan bütün maddeleri sentezleyerek üreyebilirler.Sentez işlemleri için bütün enzim sistemleri kusursuz olarak çalışan böyle bakterilere PROTOTROF bu duruma ise PROTOTROFLUK denir. OKSOTROF: Eğer bir mutasyon, hücrenin canlılığı için kesinlikle gerekli olmayan, son ürünü çevreden alınabilecek olan bir biyosentez yolunda iş gören bir enzimin kaybedilmesi ya da fonksiyonunun bozulması sonucunu vermişse, mutant birey bu maddeyi(veya maddeleri) çevresinden sağlamak zorunda kalır. Böyle bir madde artık o madde için bir üreme faktörü haline gelmiş demektir. Mutant birey, bir veya birkaç madde bakımından çevresine bağımlı duruma gelmiş olur. Bu maddeleri ortamda bulamazsa üreyip çoğalmaz. İşte bu fenotipik duruma OKSOTROF’luk denir bu gibi mutantlara ise Oksotrof mutant denir. 3-)TRANSDÜKSİYON Bir bakterinin DNA segmentlerinin ılımlı bir faj tarafından diğer bir bakteri hücresine taşınmasına TRANSDÜKSİYON denir. Gram negatif (Salmonella, E.coli, shigella, proteus) ve gram pozitif mikroorganizmalarda (stafilokok, basiller) bu şekilde gen aktarımı olmaktadır. İkiye ayrılır: a-) Genaralize Transdüksiyon Bir bakteri hücresi içinde faj gelişirken, parçalanan konakçı DNA’sının herhangi bir segmentinin, aynı yerde sentezlenen faj başlığı içinde kalabilir. Böyle faj olgunlaştığında faj başlığı içinde, kendi genomu yanısıra içinde ürediği bakterinin de genetik materyaline sahip olmuş ve bunu diğer bir bakteriyi infekte ettiğinde de ona aktarmış olur. b-) Özel Transdüksiyon Transdüksiyon yapan faj, içinde bulunduğu konakçı DNA’sının belli bir yerine yerleşir. Örneğin Lambda fajı E.coli’de galaktoz geni ile Biotin geni arasındaki bölgeye girer ve profaj haline gelir. Böyle bakteriler UV ışınlarına maruz bırakılırsa faj buradan ayrılır, bağlandığı yerden E.coli’ye ait bazı DNA sekanslarını da (bölme) beraber olarak dışarıya çıkar ve başka bir hücreyi infekte ettiğinde bu DNA sekanslarını alıcı bakteriye aktarabilir.

http://www.biyologlar.com/dnanin-fonksiyonlari

Transpozonlar

Transpozonlar bİr hücrenin genomunda farklı yerlere, transpozisyon olarak adlandırılan bir süreçle hareket edebilen DNA dizileridir. Bu süreç ile mutasyonlara ve genomdaki DNA miktarının değişmesine neden olurlar. Çeşitli hareketli genetik elemanlar mevcuttur, bunlar transpozisyon mekanizmalarına göre sınıflandırılırlar. Retrotranspozonlar (veya Sınıf I transpozonlar) bir RNA ara ürün aracılığıyla kendilerini kopyalayarak hareket ederler. DNA transpozonları (veya Sınıf II transpozonlar) bir RNA ara ürün kullanmaz. Tranpozonların kimi kendini kopyalayarak, kimi kendini çevreleyen DNA'dan kesip çıkarıp başka bir yere taşıyarak hareket eder. Bu özelliklerinden dolayı, bilim adamları transpozonları canlılardaki DNA'yı değiştirmek için bir araç olarak kullanırlar. Barbara McClintock 1940'ta transpozonları ilk olarak mısır bitkisinde keşfetmesinden dolayı 1983'te Nobel ödülü almıştır.Transpozonlar, insan dahil, ökaryotik canlıların genomunun önemli bir bölümünü oluştururlar. Transpozonların hareket tipleri Transposonlar transpozisyon mekanizmalarına göre iki sınıfa ayrılırlar: 1.Sakınımlı transpozonlar (ing. conservative transposons) hareket edince eski yerde tranpozon kalmaz, yani transpozon sayısı sabit kalır. "Kes-yapıştır" tipi bir mekanizmayla hareket ederler. 2.İkilenmeli transpozonlar (ing. replicative transposons) genomda her hareket edişlerinde kendilerinin yeni bir kopyasını oluştururlar. "Kopyala-yapıştır" tipi bir mekanizmayla hareket ederler. Çoğalmalı transpozonların bir alt grubu retrotranspozonlardır, bunların çoğalmasında bir RNA ara adımı vardır. DNA transpozonlarında çoğalma mekanizmasında RNA bulunmaz. Transpozonların hareket mekanizmaları Tranpozonlar kullandıkları enzimler bakımından iki ana gruba ayrılabilirler. a)RNA ara ürün aracılığıyla hareket eden retrotranspozonlar RNA'nın DNA'ya çevriyazan ters transkriptaz enzimini kullanırlar. b)DNA transpozonlarının hareketi ise transpozaz enzimi ile gerçekleşir. --Retrotransposonlar (Sınıf I transpozonlar) Retrotransposonlar kendilerini kopyalayıp sonra bu kopyalarını genomda çeşitli yerlere yerleştirirler. Retrotranspozonlar önce transkripsiyon yoluyla kendilerini bir RNA molekülü olarak kopyalarlar, sonra bu RNA (çoğu zaman transpozon tarafından kodlanan) bir ters transkriptaz tarafından tekrar DNA'ya dönüştürülür ve genoma geri sokulur. Retrotransposonlar uzun uç tekrar dizilerine (ing. Long Terminal Sequence; LTR) sahip olup olmadıklarına göre iki gruba ayrılırlar : LTR'li retrotranspozonlar LTR dizilerinde promotörler ve retrotranspozisyon için gerekli olan en az iki enzimin genleri bulunur. LTR'siz retrotranspozonlar da promotör içerirler ve RNA polimeraz II tarafından çevriyazılabilirler (transkripsiyonları yapılabilir). LTR'siz retrotranspozonlara örnek olarak LINE ve SINE dizileri gösterilebilir: LTR'li retrotranspozonlar retrovirüslere çok benzerler ama virüs olarak paketlenmelerini sağlayan env genine sahip değildirler. Env genini edinmek veya kaybetmek yoluyla birbirlerine dönüşebilirler. Virüs benzeri retrotranspozonlar paketlenemedikleri için başka hücrelere bulaşmazlar. LTR'li retrotranspozonlar insan genomunun %8'ini oluştururlar. LINE dizileri (ing. Long interspersed nucleotide elements kısaltması), yaklaşık 6500 bç uzunluğundadır. Bunlar iki gen şifreler: ters transkriptaz ve entegraz (transpozaz). LINE'ler RNA polimeraz II tarafından çevriyazılır. Virüs benzeri retrotranspozonlardan farklı olarak uzun uç tekrarları (LTR) yoktur. İnsan genomunda bulunan 900.000 LINE dizisi, genomun %21'ini oluşturur. SINE dizileri (ing. Short interspersed nucleotide elements kısaltması) kısa (100-400 bç) DNA dizileridir, RNA polymeraz III tarafından çevriyazılmış bazı hücresel RNA'ların ters transkripsyonu sonucunda genoma dahil olmuşlardır. Bunların en iyi bilinen örnekleri Alu elemanlarıdır. Kendileri ters transkriptaz geni içermeseler de LINE'lerin ters transkriptazları onların da çoğalmasını sağlar. İnsan genomunda bulunan yaklaşık bir milyon SINE dizisi, genomun %13'ünü oluşturur. --DNA transpozonları (Sınıf II transpozonlar) DNA transpozonlarının transpoziyon mekanizmasında, retrotransposonlardan farklı olarak, RNA yer almaz. Bu mekanizma ile hareket eden transpozonlarda bulunan bir transpozaz, bir de rezolvaz enzimi bulunur (bazılarında bu iki fonksiyon bir proteinde bütünleşmiştir). DNA transpozonlarının iki ucundaki ters yönlü dizi tekrarları transpozaz enziminin rekombinasyon işlemi için gereklidir. Bir DNA parçası transpozaz enzimini şifrelemese (veya mutasyonla kaybetmiş olsa) dahi bu bu ters yönlü tekrarlara sahip olursa yardımcı bir transpozonun tranpozaz enzimi aracılığıyla genomda hareket etmeye devam edebilir. Transpozaz, transpozonun iki ucundaki DNA'yı ve hedef noktasındaki DNA'yı keserek genomdan transpozonu çıkarır ve yeni konumuyla bütünleştirir (entegre eder). Rezolvaz enzimi entegrasyon aşamasında gereklidir, tek zincirli kesikler yaratarak transpozon DNA'sının onu çevreleyen DNA ile düzgün bir şekilde bütünleşmesini sağlar. DNA transpozonlarının bazıları "kes yapıştır" yoluyla, bazıları ise "kopyala yapıştır" yoluyla hareket eder. Hangisinin olduğu transpozon enziminin verici transpozon uçlarındaki DNA'nın bir mi iki mi zincirinden kestiğine bağlıdır. Transpozazlar hedef yerdeki DNA'yı yapışkan uçlar yaratacak şekilde kaymalı (ing. staggered) keser, transpozon DNA'sını da (bir veya iki zincirden) keser ve onu hedef yerindeki DNA zincirlerine bağlar. Konak hücreye ait olan DNA polimeraz açık kalmış tek zincirli yerleri doldurur, DNA ligaz da şeker-fosfat zincirini kapayınca transpozisyon tamamlanmış olur. Kimi transpozon DNA molekülünün herhangi bir yerine bağlanabilir, dolayısıyla traspozonun hedefi genomda herhangi bir yerde olabilir, kimi transpozaz ise kendine özgün dizilere bağlanır. Bir bakteriyel birleşik transpozon. DNA transpozonları yapılarına bağlı olarak iki ana gruba ayrılabilir: Birleşik tranpozonların (örneğin bakterilerdeki Tn5, 9, 10, 903 ve 1681) iki ucunda biribirine çok benzer ama ters yönlü (evrik) diziler, "insersiyon dizileri" (ing., insertion sequence; IS) bulunur.Bu IS dizileri oldukça uzundurlar, transpozisyon için gerekli olan tranpozaz ve entegraz enzimlerinin genlerini kodlarlar. İki IS dizisi arasında ayrıca bir veya birkaç antibiyotik direnç geni bulunur. Her bir IS dizisi hem tek başına hem de yakınındaki öbür IS dizisi ile birlikte hareket etme yeteneğine sahiptir; beraber hareket ettiklerinde aralarında bulunan DNA bölgesini de taşırlar. Ortamda antibiyotik bulunması halinde aradaki antibiyotik direnç geninin taşınabildiği gözlemlenebilir, çünkü bu taşınma olayları konak bakteriye bir selektif avantaj sağlar. Bazı durumlarda, eğer genomda pek çok transpozon varsa, hareket eden bir IS, antibiyotik direnç geninin öbür yanindaki IS ile birlikte hareket etmek yerine, öbür tarafındaki bir IS ile hareket edebilir; bu durumda ikisi arasında yer alan bazı genler genomda başka bir yere taşınabilir. Birleşik transpozonlar hareket ettiklerinde ikilenmezler. Karmaşık tranzpozonların (örneğin bakterilerdeki Tn1, 3, 4, 7, 501 ve 551 ve bakteriyofaj Mu'nun) iki ucunda da tekrar eden diziler vardır ama bunlar kısadır (30-40 baz çifti), bu diziler arasında transpozaz ve antibiyotik direnç geni yer alır. Transpozonun hareketinde bu genlerin hepsi beraber hareket ederler. Bu sınıfta yer alan transpozonlar ikilenerek hareket ederler, yani hareketlerinin sonucunda genomdaki kopya sayıları artar. Sınıf III transpozonlar Minyatür Evrik Tekrarlı Traspozabl Elemanlar (ing. Miniature Inverted-repeats Transposable Elements; MITE), Sınıf II (DNA) transpozonlarına benzerler ama çok küçüklerdir (100-500 bç), transpozisyonları için gerekli olan genleri bulundurmazlar. Genomda bulunan başka transpozonların transpozazları aracılığıyla hareket ettikleri sanılmaktadır. İlk bitkilerde keşfedilmişler,sonra insan dahil çeşitli başka canlı gruplarında da bulundukları görülmüştür. Pirinç genomunun %6'sı MITE'lerden oluşur. İnsan genomunda bulunan 100.000 MITE, genomun yaklaşık %1'ini oluşturur. Örnekler McClintock bu tranpozonların neden olduğu insersiyon, delesyon ve translokasyonları farketmiştir. Genomda meydana gelen bu değişiklikler, örneğin mısır tanelerinin renginin değişmesine yol açabilir. Mısır genomunun %50'si transpozonlardan oluşmaktadır. McClintock'un tasvir etmiş olduğu Ac/Ds systemi retrotranspozonlardır. Sirke sineği Drosophila melanogaster 'de bulunan bir transpozon ailesi P elemanları olarak adlandırılır. Bu transpozonun bu böcek türünde ilk defa 20. yy ortalarında belirmiş oldukları sanılmaktadır. Yapay P elemanları kullanarak Drosphila genomuna gen sokma teknolojisi geliştirilmiştir. Bakterilerdeki transpozonlar, transpozisyon işlevini sağlayan transpozaz genine ek olarak çoğu zaman bir de antibiyotik direnç geni taşırlar. Bakterilerde transpozonlar kromozomdan plazmitler arasında gidip gelebilirler. Antibiyotik dirençli bakterilerin oluşmasına transpozonlar önemli rol oynar. Antibiyotik direnci gibi ek bir gen taşıyan bakteriyel transpozonlar Tn ailesine aittir. Ek geni olmayanlara insersiyon dizisi denir. insanlarda en yaygın transpozon Alu dizisidir. Yaklaşık 300 nükleotit uzunluğunda olan Alu dizisinden insan genomunda yaklaşık bir milyon adet bulunur. Bazı virüsler transpoziyon yolu ile konak hücrenin DNA'sının içine girerler. Mu fajı transpozisyonu DNA yollu replikatif transpozisyonun en iyi bilinen örneğidir. Onun transpozisyon mekanizması homolog rekombinasyona benzer. AIDS hastalığının etmeni olan HIV ise RNA yollu replikatif transpozisyonun bir örneğini oluşturur. Hastalığa neden olan transpozonlar Transpozonlar mutajendir, konak hücrenin genomuna çeşitli yollardan zarar verirler: İşlevsel bir genin içine giren bir traspozon büyük olasılıkla o geni çalışmaz kılar. Bir transpozon bir geni terk ettiği zaman geride kalan boşluk muhtemelen doğru tamir edilmeyecektir. Aynı dizinin pekçok kopyasının olması (Alu dizilerinde olduğu gibi) mitoz sırasında kromozomların doğru eşleşmesini engelleyebilir, bunun sonucunda eşitsiz çaprazlama meydana gelir, bu kromozom ikilenmesinin başlıca nedenidir.Transpozonlar tarafından sıkça meydana gelen hastalıklar arasında hemofili A ve B, porfiri, kanser yatkınlığı ve Duchenne muskuler distrofi sayılabilir. Ayrıca, çoğu transpozonda tranzpozaz geninin ifadesini sağlayan promotör, yakında bulunan konak hücre genlerinin uygunsuz ifadesine neden olur, bu da hastalıklara yol açabilir. Transpozonlar canlıların her dalında bulunur ancak kökenleri bilinmemektedir. En son ortak atada ortaya çıkmış olabilecekleri gibi bağımsız olarak pek çok kere oluşmuş olabilirler, veya bir kere oluşup sonra yatay gen transferi ile diğer biyolojik alemlere yayılmış olabilirler. Transpozonlar bazen konaklarına fayda sağlayabilseler de genel olarak bencil DNA olarak, yani konak hücrenin DNA'sında yaşayana parazitler olarak değerlendirilirler. Bu bakımdan virüslere benzerler. Nitekim, retrotranspozon ve retrovirüslerin kopyalanmasındaki benzerlikler ortak bir atadan evrimleşmiş olduklarına dair spekülasyonlara yol açmıştır. Aşırı transpozisyon bir genomu çalışmaz hale getirebileceğinden çoğu organizma transpozisyonu dayanılır bir seviyede tutmak için mekanizmalar geliştirmiştir. Örneğin, nematod Caenorhabditis elegans 'da RNA enterferans (RNAi) için gerekli olan bazı genler tranpozisyona da engel olurlar. Aşırı transpozisyondan dolayı konak organizmanın ölmesi transpozonun da varlığına son vereceği için transpozonlar da kendi hareketliliklerini kontrol altında tutarlar. Örneğin bakteriyel transpozonlar genelde yalnızca metillenmemiş DNA'ya kendilerini kopyalarlar. DNA kopyalandıktan kısa bir süre sonra metillendiği için transpozisyon çoğalan hücrelerde ve ancak bu kısa zaman aralığında mümkün olur. -Uygulama Moleküler biyolojide transpozonlar bir mutasyon aracı olarak kullanılır. Transpozon içine girdiği geni hem çalışmaz hale getirir, hem de çalışmaz hale gelmiş genin kolayca bulunmasını sağlar. Bazen bir transpozon bir genin içine girmesi onu tersinir bir şekilde inaktive eder; transpozaz aracılığıyla tranpozon genden çıkartılması genin fonksiyonunun geri gelmesini sağlar. Bitkilerde böylece birbirine komşu hücrelerin farklı genotipleri olabilir. Bu özellik sayesinde araştırmacılar bir hücrenin işlevini yerine getirmesi için bir genin o hücrenin içinde mi, yoksa başka bir hücrede mi çalışıyor olmasının yeterli olduğunu ayıredebilirler.

http://www.biyologlar.com/transpozonlar

DNA Replikasyonunda Rol Alan Enzimler

DNA molekülünün replikasyonunda, DNA zincirinin uzatılmasını DNA polimerazlar katalizlemekle birlikte, replikasyonda rol alan başka enzimler de bulunmaktadır. Bu enzimler ve özellikleri ise: i. DNA Primaz: Replikasyon sırasında, DNA polimerazın DNA zinciri sentezini başlatabilmesi için kullandığı RNA primerleri, DNA primaz adı verilen özel RNA polimerazlar tarafından sentezlenir (bkz. kısım 4.3). Bu enzim çoğunlukla DNA’ya bağlanır, fakat kalıp olmaksızın da primer sentezini başlatabilir. İn vitro substrat olarak, NTP veya dNTP’ları kullanabilir ve DNA kalıbının tamamlayıcısı olan 10-15 nükleotid uzunluğundaki primerleri sentezler. ii. DNA ligaz: DNA ligaz veya kısaca ligaz adı ile bilinen bu enzimler, bütün hücrelerde bulunmaktadır ve replikasyonda kritik bir role sahiptirler. DNA ligazlar, nükleik asitlerin onarım ve rekombinasyonlarında önemli bir rol oynarlar. Bilinen bütün DNA ligazlar, DNA’da bulunan bir kırıktaki komşu deoksiribonükleotidlerin 5' P ve 3' OH grupları arasında fosfodiester bağının oluşumunu katalizlerler. Bütün ligazların gereksinimi, ligasyon için yan yana gelen iki DNA molekülünün uçlarında en az bir fosfat kalıntısına gereksinim duymasıdır. Bu enzimler, serbest durumdaki tek zincirli iki DNA parçacığını birbirine bağlayamazlar, bu DNA zincirlerinin çift sarmal yapıdaki bir DNA molekülünün parçaları olması gerekir (ligazlar hakkında daha detaylı bilgi için bkz. kısım 13.1.2). iii. DNA Helikaz: Replikasyon çatalına yakın yerden DNA molekülüne bağlanarak repilasyonu yapılacak olan DNA zincirlerini birbirinden ayırır. iv. Deoksiribonükleazlar (DNaz’lar): DNA zincirlerinde nükleotidler arsındaki fosfodiester bağlarını kırarak DNA’nın hidrolizine yol açarlar. Endonükleaz ve eksonüklez aktivitesi gösteren DNaz’lar ise daha detaylı olarak sırasıyla kısım 13.1.1. ve 13.1.7’de daha detaylı olarak ele alınmıştır. v. DNA giraz (topoizomeraz II): Lineer DNA moleküllerinde ikili sarmalın çözülmesi, molekülün kendi ekseni etrafında dönmesiyle teşvik edilir ve kolaylaşır. Fakat kapalı, dairesel DNA moleküllerinin çözülmesi esnasında moleküldeki negatif dönümler azalırken, pozitif süper dönümlerin de sayıları artmaya başlar. Pozitif süper dönümlerin artması ise replikasyon çatalının ilerlemesine engel teşkil eder. Bu sorunun giderilmesi, yani pozitif süper dönümlerin yok edilmesi ise DNA giraz tarafından sağlanır (bkz. kısım 2.3.1.2.1.). DNA giraz, DNA omurgasındaki fosfodiester bağlarını önce kesip sonra kapatarak pozitif süper dönümleri yok eder ve reaksiyon sırasında ATP’ye gereksinim göstermez. DNA giraz bu aktivitesine ek olarak, ATP’nin hidrolizi yardımı ile kapalı halka şeklindeki DNA’da negatif süper dönümler de meydana getirebilir. Bu dönümler ise ana molekülün replikasyon çatalındaki çözülmesini teşvik eder. DNA replikasyonu esnasında görev alan enzim ve proteinlerin adları ve fonksiyonları ise Tablo 4.2’de özetlenmiş olarak verilmektedir. Enzim-protein Aktivite Hücredeki fonksiyon Restriksiyon endonukleaz DNA ligaz DNA polimeraz I DNA polimeraz III DNA giraz (topoizomeraz II) DNA helikaz DNaz DNA metilaz Primaz (RNA polimeraz) Topoizomeraz I DnaA DnaB (rep protein) DnaC SSBP DNA’yı spesifik baz sekanslarından keser. DNA moleküllerini ekler. Büyümekte olan DNA nükleotidlerine bağlanır, primer RNA’yı uzaklaştırır. Büyümekte olan DNA nükleotidlerine bağlanır, her eklenen nukleotidin doğruluğunu kontrol eder. DNA katlanmasını artırır, süper katlanmayı sağlar. Replikasyon çatalına yakın yerden DNA’ya bağlanır. DNA’yı nükleotidlerine parçalar. DNA bazlarını metiller, böylece endonukleaz aktivitesini inhibe eder. DNA kalıbını kullanarak kısa RNA zincirlerini sentezler. Katlanmış olan DNA’yı açar. DNA’da tekrarlanan dizilere bağlanarak açık kompleks oluşturur. Helikaz aktivitesi gösterir DnaB ile kompleks oluşturur Tek zincirli yapıyı sabitleştirir. Yabancı DNA’yı parçalar. Replikasyonu tamamlar. DNA tamiri esnasında DNA’daki boşlukları doldurur, primerleri uzaklaştırır. DNA’yı replike eder. DNA’nın kompakt yapısını korur. DNA zincirlerini ayırır. DNA’yı parçalar. Hücresel DNA’yı metilleyerek hücrenin kendi nukleazlarından korur. DNA polimerazların gereksinimi olan RNA primerlerini oluşturur. DNA katlanmasının doğru olarak korunmasına yardım eder. Replikasyonun başlamasında görev alır. Replikasyon çatalının oluşumunu sağlar. Replikasyonun başlamasında görev alır. DNA zincirinin açılan bölgelerinin stabilizasyonunu sağlar 4.3. Prokaryotik DNA Replikasyonunun Temel İlkeleri DNA molekülünün replikasyonu ile ilgili problemlerin en basit ifadesi: DNA ikili sarmalının her bir zincirinde yan yana yer alan baz sekanslarının doğru olarak duplikasyonu sonucunda yeni DNA moleküllerinin oluşumu sağlanmalıdır. Hücre, çok kompleks görünen bu problemi çözmek için mükemmel bir sistem olan komplementer baz eşleşmesi sistemini geliştirmişitr. Daha önceki kısımlarda da ele alındığı gibi, adenin bazı spesifik olarak timin ile, sitozin ise guanin ile komplementer oluşturmaktadır (bkz. kısım 1.4.1.1). Şayet, DNA ikili sarmalı açılırsa, her bir diziye komplementer olan yeni dizi sentezlenecektir. Kısım 1.7.1.1’de incelendiği gibi replikasyon, senikonservatif replikasyon mekanizması ile gerçekleştirilmektedir. 1956’lı yıllardan günümüze kadar yapılan replikasyon çalışmalarının moleküler seviyede nasıl gerçekleştiği ve olaya katılan moleküller hakkındaki bilgilerin hemen hemen tamamı prokaryotlardaki araştırmaların sonuçlarına dayanmaktadır. Bu nedenle, günümüzde konuya ilişkin bilgilerin çoğu prokaryotik DNA replikasyonuna aittir. Bundan dolayı, çift sarmallı DNA molekülünün replikasyonunun anlaşılabilmesi için en kolay yol ise gerçek bir örneğin seçilmesi olacaktır. E. coli ile yapılan replikasyon çalışmaları, replikasyonun temel ilkelerinin aşağıdaki gibi olduğunu ortaya koymuştur: i. DNA replikasyonu, kromozom üzerinde belirli ve spesifik nükleotid dizilerinin bulunduğu orijin noktalarından başlar ve yine belirli bitiş-tamamlama noktalarında tamamlanır. Bakteri ve virüs kromozomlarında, genellikle bir orijin (başlama) bir tane de bitiş noktası bulunmaktadır. E. coli’nin dairesel olan kromozomunun replikasyon orijininde ise yaklaşık olarak 300 baz çifti bulunmaktadır ve bu orijin noktası, replikasyonu başlatan proteinler tarafından spesifik olarak tanınmaktadır. Son yıllardaki araştırma sonuçlarına göre, E. coli’de oriE olarak adlandırılan başlangıç bölgesinde, replikasyonun başlatılabilmesi için en az 6 proteinden oluşan bir kompleksin görev aldığı anlaşılmıştır. Tek bir ökaryotik kromozomda ise, çok sayıda orijin noktası vardır ve bunlar birbirlerine 30-40 kbp uzaklıktadırlar. Ökaryotik kromozomlarda çok sayıda orijin noktalarının bulunmasının tek nedeni ise sadece ökaryotik DNA moleküllerinin prokaryotlarınkine oranla çok daha uzun olması değildir. Bunun nedenlerinden birisi, belki de ökaryotik DNA polimerazlarının prokaryotlardaki DNA polimerazlar kadar hızlı sentez yapamamalarıdır. Orijin bölgelerindeki çözülmeler ise temelde, bu bölgeya bağlanan protein kompleksi içerisinde yer alan DNA helikaz enzimleri tarafından sağlanır. Bu proteinler, DNA molekülünün çözülmesi için gerekli olan enerjiyi ATP’nin hidrolizinden sağlarlar. Çözülmenin oluşumunda ilk aşama, DnaA proteininin orijin noktasındaki yaklaşık 300 bp’lik bir bölgede yer alan AT’ce zengin ve tekrarlanma gösteren iki ayrı diziye bağlanmasıdır. Bu bağlanma sonucunda DNA, bu noktalarda açık bir kompleks oluşturur. Daha sonra ise DnaB ve DnaC proteinleri, bu açık kompleks ile etkileşime girerek DnaB’nin helikaz aktivitesi ile DNA molekülünün tam olarak çözülmesi sağlanır. DnaB, büyük bir olasılıkla potansiyel replikasyon çatalının tek zincirli yapısını tanıyarak DnaA’nın yerini almakta ve DNA molekülünün esas çözülmesini gerçekleştirmektedir. ii. Replikasyonun bir yönü vardır. Replikasyon, kromozom üzerinde belirli bir yerden (orijin) başlar ve her iki yönde birbirine zıt olarak ilerler (Şekil 4.5 ve 4.6). Dairesel DNA moleküllerinde iki yölü devam eden replikasyon ise teta yapısı olarak adlandırılan karakteristik yapının oluşmasına yol açar (Şekil 4.5). İç kısımda bir ilmeği kapsayan bu yapı, bakterilerdeki DNA molekülünün replikasyon sırasında dairesel yapısını koruduğunu göstermektedir. Aynı zamanda, yeni DNA zincirleri sentezinin ana moleküldeki bölgesel çözülmelerle sıkı ilişki gösterdiğini de kanıtlamaktadır. Replikasyonun bizzat devam ettiği bölgelerde, atasal DNA zincirleri birbirlerinden ayrılıp, yeni zincirlerin sentezi için kalıplık ederler. Replikasyon çatalı (Şekil 4.7) adını alan bu bölgelerin sayısı ve başlama noktasına olan uzaklıkları, replike edilen DNA’nın uzunluğuna göre değişir. Replikasyon çatalında DNA ikili sarmalı helikaz adı verilen özel bir enzim ile açılarak DNA molekülünün kısa, tek zincirli bölgeler oluşturması sağlanır. Helikaz, ATP’ye bağlı bir enzim olup, ATP moleküllerini hidroliz ederek replikasyon çatalının ilerlemesini sağlamaktadır. Kapalı halka şeklindeki DNA moleküllerinin çözülmesi esnasında, negatif dönümlerin azalarak pozitif süper dönümlerin sayısının giderek artmasıyla ortaya çıkan ve çatalın ilerlemesini engelleyen topolojik sorun ise DNA giraz (topoizomeraz II) tarafından giderilir. DNA giraz ise çatalın ilerlemesi esnasında ortaya çıkan pozitif süper dönümleri giderir (bkz. kısım 4.2.3). Replikasyon çatalında açılmış olan tek zincirli DNA bölgeleri ise tek zincir bağlama proteinleri (SSBP = Single Strand Binding Protein) ile kaplanarak, molekül içi H bağlarının oluşması önlenmektedir. Bu proteinlerin, DNA zincirinin şeker-fosfat omurgasına bağlandığı ve tutunma noktalarındaki bazların çeşidiyle ilişkili olmadığı düşünülmektedir. Şekil 4.5: Dairesel DNA moleküllerinin orijin noktalarından başlayarak iki yönlü ilerleyen replikasyonu Yunan alfabesindeki teta () harfine benzer bir ara ürün oluşturduğu için bu ara ürün teta formu olarak adlandırılmaktadır (Madigan ve ark.’dan). Şekil 4.6: Orijin noktasından itibaren DNA replikasyonunun iki yönlü olarak ilerlemesi (Alberts ve ark.’dan modifiye edilerek çizilmiştir). Şekil 4.7: E. coli’de replikasyon çatalının şeması (Alberts ve ark.’dan). iii. DNA molekülünün sentezini, yani nukleotidlerin birbirine eklenmesini katalizleyen enzimler DNA polimerazlar olarak adlandırılırlar. Bütün DNA polimeraz enzimleri, yeni DNA molekülünün sentezini 5' 3' yönünde gerçekleştirmektedirler. E. coli’de üç tip DNA polimeraz enzimi bulunmakta olup bunlar, DNA polimeraz I, II ve III olarak adlandırılırlar (bkz. kısım 4.2.1). Replikasyon çatallarında kalıp DNA zincirlerine komplementer olarak sentezlenecek yeni DNA zincirinin sentezi, primer RNA’lar ile başlatılır. Bilinen hiçbir DNA polimeraz enzimi, kalıp DNA zincirlerinin karşısında yeni bir DNA zincirinin sentezini başlatamamaktadır. Çünkü, tüm DNA polimeraz enzimleri, bir kalıp DNA’dan başka serbest 3' OH grubu taşıyan bir primer (başlatıcı) moleküle de gereksinim duyarlar. Halbuki, RNA polimeraz enzimleri bir başlatıcı moleküle ve serbest 3' OH grubuna gerek duymadan RNA sentezini başlatabilmektedirler (bkz. kısım 5.1). Onun için, orijin noktalarında DNA zincirleri birbirlerinden ayrılır (Şekil 4.5 ve 4.6) ve ayrılan her bir DNA zincirinin karşısında, RNA polimeraz (primaz) enzimi küçük bir RNA ipliğinin (yaklaşık 10-15 nükleotid uzunluğunda) sentezini başlatır. Primer sentezini katalizleyen primaz, tek zincirli DNA’daki özel dizileri tanıyan bir RNA polimerazdır. Primazın fonksiyonunu etkin bir şekilde yapabilmesi için 6-7 kadar proteinle bir kompleks oluşturması gerekmektedir. Primer sentezi için gerekli reaksiyonlara katılan bu protein kompleksine primozom adı verilir. Primozom, DNA boyunca hareket ederek tek zincir bağlama proteinlerinin yerini alır ve bu şekilde primaz için uygun başlangıç noktası tanınır. Primaz, kalıp DNA’yı kullanarak yaklaşık 10-15 bazlık kısa bir RNA primeri sentezlemeye başlar. RNA primerinin sentezi sırasında, hangi ribonükleotidlerin hangi sırada yer alacakları, kalıp DNA’da Okazaki başlangıç noktalarında bulunan nükleotidler tarafından belirlenir. Ribonükleotidlerin sayısı 10-15 nükleotide ulaşınca, primer RNA’nın 5' 3' yönündeki sentezi de tamamlanmış olur (Şekil 4.6 ve 4.7). Daha sonra, bu primer RNA’nın 3' OH ucuna, DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde deoksiribonükleotid monomerleri eklenmeye başlar ve bu sentez replikasyon çatalının sonundaki bitiş noktasına kadar devam eder. iv. DNA nükleotidleri, büyüyen yeni DNA zincirinin 3' OH ucuna DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde tek tek eklenerek zincirin yapısına katılırlar. Böylece, DNA sentezi 5' 3' yönünde devam eder. DNA sarmalında iki zincirin birbirine zıt yönde parelel olması nedeni ile (3'5' veya 5'3') bu zincirleri kalıp olarak kullanan bir replikasyon kompleksi, yeni zincirlerin sentezini de birbirlerine zıt yönde yürütmek zorundadır. Teorik olarak, 3' 5' yönündeki kalıp DNA zincirinin üzerinden yeni DNA zincirinin sentezi, RNA primerleri yardımı ile başlatılıp 5'3' yönünde ve kesintisiz bir şekilde devam ettirilebilir. Fakat, DNA’nın 5' 3' yönlü öteki zinciri kalıp olarak kullanılırken, yeni sentezlenecek zincirin yönü 5'  3' yönünde, buna karşılık genel büyüme 3' 5' yönünde gerçekleştirilmek zorundadır. Acaba bu nasıl başarılmaktadır? Bu sorunun cevabı, bakteri ve faj kromozomları üzerine yaptığı otoradyografik çalışmalar sonucu, Okazaki ve arkadaşları (1968) tarafından verilmiştir. Okazaki’ye göre, yeni sentezlenen DNA, 1000-2000 (7-11S) baz uzunluğundaki kısa iplikçikler (Okazaki parçacıkları) halinde sentezlenmektedir ve bu DNA parçacıkları daha sonra birbirlerine eklenerek uzun zincirleri meydana getirmektedir. Okazaki parçacıkları, replikasyon çatalı bölgesinde çok kısa bir süre bulunurlar. Replikasyon devam ettikçe, DNA ligaz tarafından kovalent olarak birbirine bağlanan Okazaki parçacıkları yavru zincirlerden birisini oluştururlar. Diğer zincir ise kesintisiz olarak sentezlenir. Böylece, 5' 3' yönlü kalıp DNA zinciri üzerinden yine 5'3' yönlü yeni DNA sentezi sağlanmaktadır (Şekil 4.6 ve 4.7). Kesik kesik yapılan bu DNA sentezi işlemi için de, yine 3' OH uçlu primer RNA’lara gereksinme vardır. Gerçekten de Okazaki kendi adı ile anılan bu parçacıkların 5' uçlarında 10-15 nükleotid uzunluğunda RNA primerlerinin varlığını göstermiştir. Bu primer RNA’nın 3' OH ucuna, DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde deoksiribonükleotid monomerleri eklenmeye başlar. DNA polimeraz III, daha önce sentezlenen Okazaki parçasının başlangıç kısmına yaklaşınca yerini DNA polimeraz I enzimine bırakır. DNA polimeraz I enzimi, bir taraftan önündeki primer RNA iplikçiğini monomerlerine parçalarken (3'  5' eksonukleaz aktivitesi göstererek) bir taraftan da boşalan yerlere deoksiribonükleotidlerin bağlanmasını kataliz eder. RNA primerinin yok edilmesi ile DNA parçaları arasında meydana gelen boşluklar yine DNA polimeraz I tarafından onun zincir uzatma ve nick translation* aktivitesi ile doldurur. Buna göre DNA polimeraz I, nükleotidleri DNA parçalarının 3' ucuna eklerken aynı anda da RNA primerini 5' 3' eksonukleaz aktivitesiyle parçalar. DNA polimeraz I, en son primer RNA nükleotidini de kırdıktan sonra yerini DNA ligaz enzimine bırakır. Böylece, parça parça sentezlenmiş olan yeni DNA parçalarının 3' ve 5' uçlarının birbirlerine fosfodiester bağları ile bağlanması, DNA ligaz enzimi tarafından katalizlenir. Bu ekleme, kalıplık eden DNA zincirindeki baz sırasının komplementeri olacak şekilde, aradaki boşluklara yeni deoksiribonükleotidlerin doldurulması ile yapılmaktadır. Buradan da anlaşılmaktadır ki, DNA yapısından çıkarılan RNA primerlerinin replikasyondaki görevi, DNA sentezini başlatmaktan ileri gitmemektedir. v. Tek ve dairesel bir kromozoma sahip olan bakterilerde replikasyon, aynı anda zıt yönde ve yaklaşık olarak aynı hızda devam eder. Zıt yönde ilerleyen replikasyon çatalları bir yerde karşılaşırlar. Örneğin, E. coli’de bu karşılaşma yeri trp geni (E. coli genom haritasının 25. dakikasında) yakınında olmaktadır. Bu nokta ise replikasyon başlangıç yerinin (oriE) hemen hemen tam karşısına gelmektedir. Buna göre, replikasyonun sona ermesi için özel tamamlanma işaretleri gerekli olmayabilir. Bununla beraber, yeni sentezlenmiş olan DNA moleküllerinin ayrılması kendiliğnden gerçekleşmez. Çünkü, bu moleküller birbirlerine yaklaşık olarak 20-30 kadar dönümle bağlı kalırlar. Bu iç içe geçmiş olan halkaların birbirinden ayrılması, topoizomeraz II benzeri enzimlerin (bkz. kısım) çift zincir kırıkları oluşturması ve sonra da çift sarmalları birbirinin içinden geçirip kırıkları kapatmalarıyla mümkün olmaktadır. Bunun dışında, replikasyonun başlama ve uzama reaksiyonları için gerekli proteinler oldukça iyi bilindiği halde, tamamlamayla ilişkili proteinler ve şayet varsa, terminus bölgedeki dizi spesifikliği hakkında henüz hiç bir bilgi bulunmamaktadır. Sürekli ve kesikli sentez özellikleri, zincirlerin ilerleme hızlarını bir ölçüde etkileyeceği için, 5'  3' yönünde ve kesintisiz olarak sentezlenen zincire önde giden zincir, Okazaki parçacıklarından oluşan 3' 5' yönündeki zincire ise arkadan gelen zincir denmektedir. Semikonservatif replikasyon mekanizması, replikasyon sırasında DNA zincirlerinin birbirlerinden ayrılıp, her birisinin sentezlenecek yeni zincirler için kalıplık ettiğini açıklamakta, fakat DNA sentezinin gerek fiziksel olarak ve gerekse moleküler düzeyde nasıl yürütüldüğü konusunda pek bir açıklık getirmemektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalar, bu olayın yalnızca karmaşık olduğunu göstermekle kalmayıp, aynı zamanda mutasyon ve DNA onarımı gibi önemli hücresel olaylarla olan ilişkisini de ortaya koymaktadır (bkz. mutasyonlar ve DNA onarımı). Replikasyon çatalında açılan atasal DNA zincirlerinin kalıp olarak kullanılmasıyla, biri sürekli olarak (3'5' zincirine komplementer olanı) diğeri parça parça, (5'3' zincirine komplementer olanı) iki yeni DNA zinciri sentezlenir. Sentezlenen biri yeni ve biri eski DNA zincirinde A ile T ve G ile C karşı karşıya gelerek aralarında hidrojen bağları kurulur (bkz. kısım 1.4.1.1). Böylece, çift sarmallı bir atasal DNA molekülünden yine çift sarmallı iki DNA molekülü sentezlenmiş olur. Tüm bu olaylar Şekil 4.5; 4.6 ve 4.7’de görülmektedir. E. coli polimeraz II enziminin DNA replikasyonuna katılmadığı bilinmektedir. Buna rağmen, bu enzim Arkebakteriler ve Ökaryotlardaki temel kromozomal DNA polimeraz enzimine oldukça benzemektedir. Replikasyon çatallarında DNA sentezi gerçekleştirilirken DNA molekülünün heliks yapısı da değişmekte ve kıvrım açıcı ve topoizomeraz enzimleri aracılığı ile DNA molekülü modifiye edilmektedir (bkz. kısım 1.4.1.2). DNA, replikasyonla kendisinin kopyasını meydana getirebildiği gibi transkripsiyon ile de taşıdığı bilgiyi m-RNA’ya aktarabilir. m-RNA daki bilgi ise translasyon ile protein sentezine dönüştürülür. DNA’nın tüm bu işlevlerine ise sentral dogma denir (bkz. Şekil 1.2). 4.4. Lineer Genetik Elementlerin Replikasyonu DNA replikasyonunun aşamaları incelenirken, dairesel DNA molekülleri ele alınmış bulunmaktadır. Prokaryotik organizmalar arasında dairesel DNA molekülleri oldukça yaygın olup, plazmidlerin çoğu ve bazı viral genomlar da dairesel olarak bulunmaktadır. Kromozomal DNA’lar ister dairesel ister lineer olsun, neredeyse bütün replikasyon basamakları birbirinin aynıdır. Buna rağmen, lineer kromozomların replikasyonunda dairesel kromozomların replikasyonunda rastlanmayan bir problem bulunmaktadır. Bu problem ise, her DNA molekülünün iki ucunda yer alan 5' uçlarıdır. Problemin daha iyi anlaşılabilmesi için Şekil 4.9’a bakmak yararlı olacaktır. Şekil 4.9’daki diyagramın sol ucunun lineer bir DNA molekülünün gerçekten bir ucu olduğunu düşünelim. Bu uçta yer alan 5' ucu ile başlayan dizinin komplementer zincirinin sentezini başlatan primer RNA molekülü, çok kısa dahi olsa ve bu primeri uzaklaştıran spesifik enzimler bulunsa dahi bütün DNA polimeraz enzimlerinin aktivite gösterebilmesi için serbest 3' OH ucuna, yani bir primere gereksinim duyması nedeni ile hiçbir DNA polimeraz enzimi bu primer RNA molekülünü buradan uzaklaştırarak bunun yerine deoksiribonükleotidleri ekleyemeyecektir. Bu nedenle, bu primer RNA’nın yeni sentezlenen DNA zincirinden uzaklaştırılması için hiçbir şey yapılmayacak olursa, DNA molekülü her replikasyon sonunda bir miktar kısalacaktır. Oysa ki lineer olan genetik elementler bu problemi çok net bir şekilde çözmüşlerdir. Şekil 4.8: DNA sentezinin başlangıcı esnasında oluşan RNA-DNA kombinasyonu (Madigan ve ark.’dan). Gerçekte bu problemin çözümü çok farklı şekillerde gerçekleştirilmektedir. Lineer kromozoma sahip olan bazı virüsler, kromozom uçlarında yer alan yapışkan uçlar aracılığı ile kromozomlarını replikasyondan önce dairesel duruma getirebilmektedirler (bkz. Şekil 1.13). Bazı virüsler ise kromozomlarının uçlarında tekrarlamalı dizilere sahiptirler. Bu virüslerde, farklı DNA moleküllerinin uçlarında yer alan tekrarlamalı dizilerin birbirine eklenmesini sağlayan bir rekombinasyon prosesi gerçekleştirilmektedir. Böylece, uç uca eklenen ve çok uzun olan bu bileşik DNA molekülünden kopyalanan DNA’lar endonukleazlar tarafından kesilerek yeni genomik DNA’lar oluşturulmaktadır. Lineer DNA molekülüne sahip olan birkaç virüs ile çok sayıdaki plazmid ise replikasyon problemini RNA primerleri yerine protein primerler kullanarak çözmüşlerdir. Bütün DNA polimeraz enzimleri, nükleotidleri sadece serbest 3' OH ucuna ekleyebildikleri halde bazı DNA polimerazlar ilk nukleotidi lineer kromozomların uçlarında bağlı bulunan spesifik proteinlerin uçlarında yer alan –OH gruplarına ekleyebilmektedirler (Şekil 4.10). Lineer kromozomların uçlarına bağlanan proteinler ise virüsler veya plazmidler tarafından kodlanmaktadırlar ve bu proteinler, kromozomların uçlarına bağlanma fonksiyonuna sahiptirler. Lineer kromozomların uçlarında yer alan bu primer proteinler ise primer RNA’larda olduğu gibi uzaklaştırılmazlar. Bu nedenle, lineer kromozom taşıyan bu virüs ve plazmidlerin DNA molekülleri, 5' uçlarında kovalent olarak bağlanmış olan bu spesifik proteinleri sürekli olarak taşımaktadırlar. Bu olay Streptomyces lividans gibi bazı bakterilerde de kromozomal DNA’nın replikasyonu sırasında kullanılmaktadır. Lineer DNA replikasyonunda kullanılan bu metotların hiç birisi, ökaryotik kromozomların uçlarında yer alan baz dizilerini (telomerler) tamamlamak için kullanılmamaktadır. Ökaryotik kromozomların telomerleri ise tekrarlamalı DNA dizileri içermektedir. Bu diziler ise genellikle 6 bp’den meydana gelen kısa diziler olup, birbiri arkasına 20 ila birkaç yüz defa tekrarlar oluşturacak şekilde yer almaktadırlar (Şekil 4.11, a). Farklı ökaryotların telomerlerinde yer alan sekanslar ise birbirine oldukça benzemekte olup, DNA molekülünün zincirlerinde birisi her zaman birkaç guanin taşımaktadır. Guanin bakınından zengin olan bu sekanslar ise telomeraz enzimi aracılığı ile DNA molekülünün 3' OH ucuna eklenebilmektedirler (Şekil 4.11). Telomerazlar lineer DNA molekülünün 3' uçlarına ekleme yapan enzimler olup, ko-faktör olarak küçük bir RNA kalıbına sahip oldukları için DNA kalıbına gerek duymazlar. Bu enzimler, daha uzun uzantıların oluşturulması için tekrar tekrar çalışabilirler. Uzantılar yeterli uzunluğa eriştiğinde, diğer diziye ise normal replikasyonda olduğu gibi bir RNA primeri eklenebilir. Telomerlerde yer alan tekrarlamalı dizilerin uzunlukları için tam bir sınır bulunmamaktadır. DNA replikasyonu esnasında genetik bilginin eksilmesine neden olmayacak kadar uzunluktaki bir tekrarlamalı dizi genellikle yeterli olmaktadır. Şekil 4.9: Protein primerleri kullanılarak DNA replikasyonunun gerçekleştirilmesi. Yeni sentezlenecek olan DNA dizisi kalıp zincirin 5' ucuna kovalnet olarak bağlana proteini primer olarak kullanır (Madigan ve ark.’dan). Şekil 4.10: Telomeraz enziminin, ökaryotik kromozomların bir ucundaki aktivitesini gösteren model. (a) Bir DNA telomerinde 4 G bakımından zengin olan tekrarlamalı sekans ve kısa bir RNA kalıbı içeren telomeraz enzimi. (b) G bakımından zengin olan dizinin telomeraz enzimi tarafından uzatılması (Madigan ve ark.’dan). 4.5. Ökaryotlarda DNA Replikasyonu Ökaryotlarda DNA moleküllerinin replikasyonu, prokaryotik hücre DNA’sının replikasyonundan daha kompleks bir olay olmakla beraber, büyük ölçüde ona benzer şekilde cereyan eder. En azından ökaryotik organizmaların DNA’larının da semikonservatif replikasyon mekanizmasına göre replike olduğu yapılan deneysel çalışmalar ile gösterilmiştir. Ökaryotlarda DNA replikasyonu, hücrenin hayat döngüsünün S (sentez) fazında gerçekleşir ve bu evre, gelişmiş yapılı bir ökaryotik hücrede genellikle en az birkaç saat sürer. S fazının sonunda hücre tetraploid (4C*) durumundadır ve bu şekilde G2 fazına başlar. Daha sonra da mitoz bölünmeyle (M fazı) kromozomlar, dolayısı ile genetik materyal yavru hücrelere diploid sayıyı (2C) koruyacak şekilde paylaştırılır. Ayrıca, ökaryotik hücreler prokaryotlara oranla çok fazla miktarda DNA içerirler. Bu nedenle, ökaryotik hücrelerin DNA molekülleri, E. coli’deki gibi tek bir orijin (oriE) noktasından başlayarak replikasyonlarını gerçekleştirseler idi, S fazının oldukça uzun sürmesi gerekirdi. Oysa ki, ökaryotik hücreler bu sorunu her bir DNA molekülü üzerinde çok sayıda replikasyon başlangıç noktasına sahip olarak çözmüşlerdir. Bu nedenle, ökaryotik hücrelerin DNA molekülleri üzerinde prokaryotların DNA’larında olduğu gibi bir tane değil de çok sayıda replikasyon orijini bulunmaktadır. İlk kez 1968 yılında Huberman ve Riggs, ökaryotik DNA moleküllerinin arkası arkasına dizilmiş çok sayıda replikasyon çatallarına sahip olduğunu göstermişlerdir. Gerek elektron mikroskobu ve gerekse otoradyografik araştırmalar örneğin, Drosophila’nın yumurta hücrelerindeki DNA replikasyonunun prokaryotlarda olduğu gibi iki yönlü ve birbirine zıt olarak gerçekleştiğini göstermektedir. Bu nedenle, ökaryotik DNA moleküllerindeki her bir replikasyon çatalında gerçekleşen DNA sentezi, yarı kesikli biçimde yürütülmektedir. Bu kesikli sentez mekanizmasında oluşan Okazaki parçacıklarının uzunlukları ise prokaryotlardakilerine oranla daha kısa olup, 100-200 nükleotid uzunluğundadırlar. Replikasyonun tamamlanma noktalarında ise komşu replikasyon çatalları birleşir. Buna göre, tamamlanma noktaları (terminus) büyük bir olasılıkla sabit değildir. Ayrıca, ökaryotik DNA moleküllerindeki replikasyon orijinleri arasındaki mesafe, oldukça kısa olup replikasyon hızları da prokaryotlarınkinden tamamen farklıdır (Tablo 4.2 Temizkan 6.4). Prokaryotik DNA moleküllerinde bir tane replikasyon orijini bulunurken, ökaryotik kromozomların her birinde organizmanın genom yapısına bağlı olarak değişen ve yaklaşık olarak birkaç bin kadar olan replikasyon başlangıç noktaları bulunmaktadır. Ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyon hızı ise prokaryotlardaki DNA moleküllerinin replikasyon hızına oranla çok daha yavaştır. Örneğin, bakterilerde 50 000 bp dak-1 olan replikasyon hızı memelilerde 1000-3000 bp dak-1’ya düşmektedir. Bitkilerdeki replikasyon hızı ise hem prokaryotlardaki hem de memelilerdeki replikasyon hızına oranla çok daha düşüktür. Ökaryotlardaki replikasyon hızının prokaryotlara oranla çok daha yavaş olmasına rağmen, ökaryotik DNA molekülleri üzerinde çok sayıda replikasyon orijinlerinin bulunması ve bu orijinlerin hepsinde de replikasyonun aynı anda devam etmesi nedeni ile ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyonu da uygun bir sürede tamamlanabilmektedir. Ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyonu ile ilgili olarak bu özelliklerinden de anlaşıldığına göre, kromozomlardaki DNA replikasyonunun süresi, replikasyon başlangıç noktalarının sayı ve replikasyon çatallarının kapladığı alan tarafından kontrol edilmektedir. Ayrıca, ökaryotik hücrelerdeki DNA moleküllerinin kromatin yapısında oluşu, çözülme ve replikasyonun başlaması için gereksinimleri daha da karmaşıklaştırmaktadır. Bu durumda, kromatindeki yoğun histon-DNA komplekslerinin ortadan kaldırılması, daha sonra ise replikasyon devam ederken oluşan yeni DNA moleküllerinin ise eş zamanlı olarak kromatin yapısını kazanmaları gerekmektedir (Şekil 4.8). Bütün bu sorunlara ilave olarak, ökaryotik DNA moleküllerinin lineer yapıda olması, replikasyonun tamamlanmasına ilişkin bazı sorunları da ortaya çıkarmaktadır. Oysa ki lineer yapıda olan prokaryotik DNA moleküllerinin replikasyonunda ortaya çıkabiliecek olan bu sorunlar çeşitli mekanizmalar ile çözülmüş bulunmaktadır (bkz. kısım 4.7). Ökaryotların lineer olan DNA moleküllerinin replikasyonunda ortaya çıkan sonlandırma problemi ise kromozom uçlarında (telomerlerde) replikasyonun tamamlanabilmesi için bazı özel mekanizmaların geliştirilmesinin zorunluluğunu ortaya çıkarmaktadır. Son zamanlarda elde edilen bulgulara göre, ökaryotik kromozomların uçları farklı bir mekanizma ile replike edilmektedir. Mayalar, omurgasızlar, omurgalılar ve bitkilerde kromozoların uçlarında biribirne benzeyen ve değişik özellikte bir yapının bulunduğu anlaşılmıştır. Bu bulguların ilki ise bir protozoon olan Tetrahymena ile yapılan çalışmalardan elde edilmiş olup, bu protozoonun kromozomlarının telomerlerinde DNA çift sarmalının 3' ve 5' uçlarını bir arada tutan saç tokası biçiminde bir ilmeğin ve çok sayıda (30-70 defa) arkası arkasına tekrarlanan kısa bir dizinin (5'-TTGGGG-3') varlığı tesbit edilmiştir. DNA zincirlerinden birinde, saç tokası ilmeğinin yakınındaki tekrarlanan dizi kümesi içinde, çok sayıda zincir kırılmaları da vardır (bkz. kısım 2.3.1.3). Telomerlerde, replikasyonun tamamlanmasına ve sonuçta bu yapısal özelliklerin meydana gelmesine ise bir terminal deoksinükleotidil transferaz olan (bkz. kısım 4.7) telomeraz enziminin yol açtığı anlaşılmıştır. Buna göre, ribonükleoprotein yapıdaki telomeraz, replikasyondan sonra 3' ucu kullanarak ve bu uca tekrarlanan 5'-TTGGGG-3' dizileri ekleyerek zinciri uzatır. Daha sonra, primaz ve DNA polimeraz bu kalıptan yararlanarak yeni 5'-CCCCAA-3' dizileri sentezler. Ligasyonun tamamlanmaması, C bakımından zengin olan zincirde kırıklara yola açar. Ayrıca, 5'-TTGGGG-3' dizili zincirin 3' ucundaki ilmek, G-C eşleşmesiyle oluşur. Tek hücreli ökaryotlarda açıklanan ve doğrulanan bu mekanizmanın büyük olasılıkla tüm ökaryotlar için geçerli olduğu düşünülmektedir.

http://www.biyologlar.com/dna-replikasyonunda-rol-alan-enzimler

DNA’nın FONKSİYONLARI

Hücre içinde meydana gelen bütün biyolojik olayların tek yöneticisi DNA’dır. DNA bu temel görevleri, kendisinde kodlanan ve türe özgü spesifik genetik (Bilgiler) yardımıyla gerçekleştirir. Diğer bir ifadeyle esas fonksiyonlarını tam ve eksiksiz olarak yürütebilmesi, birçok özel yardımcı moleküller ve proteinlerin(enzim) aracılığıyla olur. Özellikle, olayların gelişmesi, hızlanması ve doğru yönde ilerlemesi için enzimlerin rolleri oldukça önemlidir. Hücre içinde DNA’nın 5 tip temel görevi vardır. Bunlar: 1-) DNA Replikasyonu 2-) Transkripsiyon (mRNA sentezi) 3-) Revers transkripsiyon 4-) DNA tamir mekanizması 5-) DNA rekombinasyonları REVERS TRANSKRİPSİYON Transkripsiyonda RNA polimeraz-I, DNA ipliklerinden birini kalıp olarak kullanarak, buradaki genetik bilgileri aynen mRNA’ya aktarır. Bu işlemi ise DNA’ya bağımlı olarak sürdürür (DNAmRNA). Hücrelerde diğer bir mekanizma daha vardır ki, o da RNA veya mRNA kalıp olarak kullanılarak buna komplementeri olan DNA yani cDNA sentezlenmesidir. Tersine bir transkripsiyon (RNADNA) olduğu için buna REVERS TRANSKRİPSİYON denir. Bu tür transkripsiyonda, mRNA önemli bir kalıp fonksiyon yapar. cDNA sentezinde Revers transkriptaz enzimi etkin rol oynar. Revers transkripsiyona genellikle, RNA’ya sahip virüslerin(retrovirüs) genetik materyali, mRNA olarak kalıp ödevi görür. Revers transkriptaz yardımıyla cDNA sentezlenir. Burada bir RNA-DNA hibriti oluşur. Sonra bu cDNA’da kalıp olarak görev yaparak DNA Polimeraz III yardımıyla ikinci DNA iplikciği sentezlenir. Oluşan bu çift iplikcikli DNA hücre DNA’sına integre olur. Bu şekil transkripsiyonda, RNA özelliğinde genom taşıyan virüslerde rekombinant aşılar yapmak ve yabancı genleri hücre DNA’sına integre etmek mümkün olabilmektedir. DNA TAMİR MEKANİZMASI DNA’da meydana gelen değişik tür ve düzeydeki bozukluklar ve hatalar, çeşitli mekanizmalar tarafından düzeltilir ve DNA’nın fonksiyonlarının aksamasına engel olunur. Ancak bu nadir de olsa(10-9 -10 -10 ) DNA spontan mutasyonlar sonu veya replikasyon sırasında bazı değişiklikler meydana gelmekte veya yanlış bazlar sıraya girmektedir. Bazı mutajenik ve karsinojenik maddeler de DNA’da değişik derecede bozukluklar oluşturabilmektedir. Replikasyon sırasında oluşan ve sıraya giren yanlış bazlar, hücredeki düzeltme mekanizmaları tamir edilebilir. Diğer şekilde meydana gelen bozuklukların düzeltilmesi, oluşan zedelenmelerin derecesine göre değişir. Zarar büyük ise, bozukluk düzeltilemez ve hücre ölebilir. Buna karşılık küçük bozukluklar bazı özel mekanizmalarca hemen tamir edilir. GENETİK MADDE AKTARIMI Mikroorganizmalarda doğal olarak başlıca üç şekilde genetik materyal (gen) aktarılmaktadır. Bunlar:  Transformasyon  Konjugasyon  Transdüksiyon Bu üç aktarım mekanizması, genetik maddenin aktarım yolundan başka, aktarılan DNA segmentlerinin büyüklüğü ve yapısı bakımından da farklılık gösterirler. Yüksek canlılardaki cinsel çoğalmaya benzedikleri için bazen Paraseksüel Üreme adı ile de anılan bu olaylarda DNA segmenti alıcı bakterinin içine girdikten sonra oluşan olaylar dizisi hemen hemen aynı sırayı izlemekte ve aktarılan DNA segmentinin alıcı kromozomunun yapısına girerek ona yeni bazı özellikleri kazandırması ile sonuçlanmaktadır. 1- TRANSFORMASYON: Alıcı bakterilerin ortamdan çözülmüş DNA moleküllerini içlerine almalardır. Bir bakterinin genetik maddelerini bir başka bakteriye geçerek ona yeni özellikler kazandırabileceğini düşündüren ilk bulgular Griffith’in 1928’de yaptığı ilginç deneylerden elde edilmiştir. Griffith deneylerinde canlı, kapsülsüz, farelerde hastalık oluşturmayan (avirülan), R formunda Tip II pneumokoklar ile, ısıyla öldürülmüş kapsüllü, canlı iken hastalık oluşturabilen (virulan) S formundaki Tip I pneumokokları kullanılmıştır. Bu iki bakteri suşu ayrı ayrı olarak farelere deri altı yoluyla enjekte edilmeleri halinde hayvanlarda hastalık ve ölüm görülmez. Çünkü virülan olan bakteriler öldürürler. Canlı olanlar ise avirülan olanlardır. Bu iki suşun (ırk) birbirleriyle karıştırılarak farelere şırınga edilmesi halinde de hayvanların hastalanmaması ve canlı kalmaları beklenirken Griffith yaptığı deneylerde bu halde farelerin tipik septisemi belirtiler ile öldüklerini görmüştür. Üstelik ölen farelerin kanlarında canlı, virulan, kapsüllü (S formunda) Tip II pneumokoklar izole edilebilmekteydi. Bu deneyler şu şekilde özetlenebilir. 1-) Canlı (avirulan)  Farelere  Hastalık ve ölüm pneumokoklar Şırınga görülmez. 2-) Ölü virulan  Farelere  Hastalık ve ölüm pneumokoklar şırınga görülmez. 3-) Canlı avirulan + ölü  Farelere  Hastalık ve ölüm. virulan pneumokok Şırınga karışımı Bu olayın en akla yakın açıklaması, ölü virulan suşlarda bulunan bir maddenin canlı virulan maddelere geçerek bu dönüşümü yani transformasyonu sağladığı şeklinde olabilirdi. Griffith, bu transformasyonu yapan maddenin ya kapsül polisakkaridinin kendisi ya da kapsül sentezini aktive edebilen bir protein olabileceğini düşünmüştü. 1931’de Dawson ve Sia, aynı transformasyonun tüp içinde de yapılabileceğini gösterdiler. 1932’de Alloway sadece virülan bakterilerin değil bunlardan elde edilen ekstrelerin de transformasyon yapabildiğini ispatladı. Nihayet 1944’te Avery, McLeod ve McCarty transformasyondan sorumlu maddenin DNA olduğunu ve virulan pneumokoklardan elde edilip saflaştırılan DNA moleküllerinin aynı dönüşümü meydana getirebildiğini ispatlamışlardır . . Transformasyondan sorumlu olan kimyasal maddenin DNA olduğunu ispatlayan en önemli deliller şunlardır. 1-)Transformaston yapabilen bakteri ekstrelerinin bu yetenekleri ortama DNA’se enzimi eklenmesi halinde tamamen kaybolur. Bu enzim DNA’yı hidrolize ederken protein ve RNA moleküllerine hiçbir etkisi yoktur. 2-) Aynı ekstrelere proteinleri etkileyen enzimlerle ya da sadece RNA’yı etkileyen RNA’se enzimi ile muamele edilmesi transformasyon olayına hiçbir etki yapmaz. Bakterilerde görülen transaformasyon olayının yüksek canlıların hücrelelerinde de araştırılmıştır.Yapılan araştırmalarda bazı virüslerin normal hücreleri kanser hücreleri haline transforme edişleri dışında bugüne kadar olumlu bir sonuç alınamamıştır. TRANSFEKSİYON Transformasyonda alıcı bakterilere verici bakterilerden elde edilen DNA segmentlerinin girişi söz konusudur.Bir bakteri hücresi o bakteriye özgü fajlardan ve bazı virüslerden elde edilen DNA preparatlarıyla enfekte edilebilir.ve bu gibi bakteriler DNA replikasyonu ve faj olgunlaşması sonucu olgun fajları salgılayabilirler.Transformasyonla Trandüksiyon olaylarının karışımı olan bu olaylara TRANSFEKSİYON denir. 2-) KONJUGASYON Bakteriler arasında direk temas ve köprü oluşması suretiyle verici DNA segmentlerinin alıcı hücrelere geçmesine Konjugasyon denir. Bakterilerdeki konjugasyon,yüksek canlılardaki cinsel birleşmeye çok benzer. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer bakteriye geçmektedir.Diğer bir tanımla konjugasyon: Bir Bakteriye ait genetik madde (DNA), aynı cins içinde bulunan veya aynı türden diğer mikroorganizmaya direk temas veya *** pilusları aracılığı ile transfer edilmesidir. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer balteriye geçmektedir. Bu olayın keşfinde Beadle ve Tatum’un 1941’ de Neurospora crassa ve N.sitophila dan röntgen ışınlarıyla elde ettikleri biyokimyasal mutantlarla yaptıkları çalışmalar ve Gray ile Tatum’un 1946’ da bu tip deneylerde kullanılabilecek bakteri mutantlarını elde edişlerinin büyük katkısı olmuştur. 1946’da Lederberg ve Tatum E.coli Kız olarak işaretlemiş oldukları bir suştan elde ettikleri Oksotrofik mutantlarla (üreyip çoğalabilmesi için gerekli olanmaddeleri çevreden alma zorunluluğu olan ) ilk kez konjugasyon olayının varlığını ispatladılar.Bu araştırıcılar,şu düşüncelerden hareket etmişlerdi: a-) Eğer bakterilerde genetik yeni bileşim oluşuyorsa herhalde bu seyrek bir olaydır.Oluşan seyrek yeni bileşen hücreleri saptayabilmek için bir özek seçme işlemi uygulaması gerekecektir. b-) Genetik yeni bileşenlerin seçilmelerinde,iki ya da daha fazla özellik bakımından birbirinden farklı olan atasal bakteri hücrelerinin kullanılması özellikle uygundur.Bakterilerde aynı hücrede iki ayrı geni birden ilgilendiren kendiliğinden ikili mutasyonlar olağanüstü seyrek, yaklaşık 10 -14 olguda bir oluşabilir.Halbuki röntgen ışını gibi mutajenlerle tekli, ikili yada üçlü mutantlar laboratuvarda kolayca elde edilebilirler. E.coli Kız suşu prototrof (Sentez işlemleri için bütün işlemleri içeren ) bir bakteridir.Üremesi için hiçbir üreme faktörüne ihtiyaç duymaz. Sadece su,mineraller ve bir KH içeren besiyerlerinde (Minimal besiyeri) bütün enzimlerini,vitaminlerinive proteinlerini sentezleyerek üreyebilir. Lederberg ve Tatum deneylerinde bu bakterilerden elde ettikleri çift mutant bakteri kulandılar. Bu oksotrafik (üreyebilmesi için gerekli enzimleri içermeyen ) mutantlardan birisi Treonin ve Lözih’i sentezlyemeyen ve üremesi için aa’lere kesinlikle ihtiyaç duyan bir mutanttı. Genomunda iki ayrı bölgede mutasyon vardı. Bu aa’ler içermeyen minimal besiyerlerinde üreyemiyordu. Diğer ikili mutant ise Biotin ve metionin’i sentezleyemiyordu. Bu iki mutant suş , diğerinin mutant olduğu özellik bakımından Her iki mutant suş farklı üreme faktörlerine ihtiyaç duyduklarından bu maddeleri içermeyen minimal ayar plaslarına ayrı ayrı ekildiklerinde üreyemezler. Lederberg ve Tatum her iki mutanttan yaklaşık olarak 108 bakteriyi birbirine karıştırdıktan sonra bu üreme faktöründen hiçbirisini içermeyen minimal ağar plaklarına ektikleri zaman, enkübasyon süresinin sonunda plaklarda bir kaç yüz koloninin oluştuğunu gördüler.Bu kolonilerden alınan bakterilerin fenotiplerinin thr+-Leu+-bio+-met+ olduğu bu dört üreme faktörünü sentezleyebildiklerini ve yapılan pasajlarda (ekim,geçme)bu özelliklerin bunlardan oluşan yeni kuşak bireylerinde de devam ettiği gösterildi. PROTOTROF: Normal bakteriler su, KH kaynağı, değişik yapıda N, S ve P kaynağı bulunan besiyerlerinde, kendileri için gerekli olan bütün maddeleri sentezleyerek üreyebilirler.Sentez işlemleri için bütün enzim sistemleri kusursuz olarak çalışan böyle bakterilere PROTOTROF bu duruma ise PROTOTROFLUK denir. OKSOTROF: Eğer bir mutasyon, hücrenin canlılığı için kesinlikle gerekli olmayan, son ürünü çevreden alınabilecek olan bir biyosentez yolunda iş gören bir enzimin kaybedilmesi ya da fonksiyonunun bozulması sonucunu vermişse, mutant birey bu maddeyi(veya maddeleri) çevresinden sağlamak zorunda kalır. Böyle bir madde artık o madde için bir üreme faktörü haline gelmiş demektir. Mutant birey, bir veya birkaç madde bakımından çevresine bağımlı duruma gelmiş olur. Bu maddeleri ortamda bulamazsa üreyip çoğalmaz. İşte bu fenotipik duruma OKSOTROF’luk denir bu gibi mutantlara ise Oksotrof mutant denir. 3-)TRANSDÜKSİYON Bir bakterinin DNA segmentlerinin ılımlı bir faj tarafından diğer bir bakteri hücresine taşınmasına TRANSDÜKSİYON denir. Gram negatif (Salmonella, E.coli, shigella, proteus) ve gram pozitif mikroorganizmalarda (stafilokok, basiller) bu şekilde gen aktarımı olmaktadır. İkiye ayrılır: a-) Genaralize Transdüksiyon Bir bakteri hücresi içinde faj gelişirken, parçalanan konakçı DNA’sının herhangi bir segmentinin, aynı yerde sentezlenen faj başlığı içinde kalabilir. Böyle faj olgunlaştığında faj başlığı içinde, kendi genomu yanısıra içinde ürediği bakterinin de genetik materyaline sahip olmuş ve bunu diğer bir bakteriyi infekte ettiğinde de ona aktarmış olur. b-) Özel Transdüksiyon Transdüksiyon yapan faj, içinde bulunduğu konakçı DNA’sının belli bir yerine yerleşir. Örneğin Lambda fajı E.coli’de galaktoz geni ile Biotin geni arasındaki bölgeye girer ve profaj haline gelir. Böyle bakteriler UV ışınlarına maruz bırakılırsa faj buradan ayrılır, bağlandığı yerden E.coli’ye ait bazı DNA sekanslarını da (bölme) beraber olarak dışarıya çıkar ve başka bir hücreyi infekte ettiğinde bu DNA sekanslarını alıcı bakteriye aktarabilir.

http://www.biyologlar.com/dnanin-fonksiyonlari-1

KİNONLARIN KARŞILAŞTIRMALI BİYOKİMYASI

Doğal kinonlar en yaygın olarak fungus ve yüksek bitkilerde bulunan pigmentler olup, algler, bakteriler ve hayvanlarda da bulunur. Kinonlar grubundaki maddelerin çoğunun yayılımı dardır ve ancak birkaç kinon tipi bütün bu canlı gruplarında birden bulunur. Bu nedenle de kemotaksonomik karakter özelliği taşıyanlar vardır. Difenollerin yükseltgenmiş türevleri yapısında, doymamış halkalı ve aromatik özellikleri olmayan diketonlardır. Nükleofilik tepkime ile çift bağlı karbonları olan aromatik halkalı bileşiklere dönüşebilirler. Elektron çekicidirler ve aromatik anyonlar oluºtururlar, bu anyonik özellikleri nedeniyle de fotosentez ve solunum gibi biyolojik red-oks tepkime zincirlerinde önemli rol oynarlar. Tümü her zaman renkli bileşiklerdir ve doğal boya maddesi olarak da kullanılırlar. DOĞAL KINONLARIN YAPI ve DAĞILIMLARI Doğal kinonlar genelde kinonların para - sübstütisyon türevleridir, mamafih canlılardan bazı orto - kinonlar da izole edilmişlerdir. Kinon çekirdeğine bir veya daha çok aromatik halkanın füzyonu ile benzokinonlar, naftokinonlar ve antrakinonlar ile naftasenkinonlar gibi bileºikler oluºur. Canlılardaki elektron taşıma sistemlerinde çok önemli rol oynayan ubikinonların zincir uzunluğu tipik olarak bakterilerde 6, hayvanlarda ise 10’dur. HAYVANLAR ALEMINDE KINONLAR Kuºlar, memeliler gibi birçok grubun çeşitli dokularında bulunan ubikinonlar solunumdaki rolleri nedeniyle Q koenzimleri olarak da adlandırılırlar. BAKTERILERDEKI KINONLAR Tümü naftokinonlar olan K vitaminlerinin kaynağı çeşitli bakteri ve alg grupları olduğu gibi bakterilerde naftasenkinonlar, izorhodomikinonlar gibi türevleri de bulunur. Bu tür türevler özellikle toprakta yaºayan Streptomycetes grubunda görülür ve aktinorodinler ve dinaftokinonlar gibi grupları ile kemotaksonomik karakter olarak önemlidirler. BİTKİLERDEKİ KİNONLAR Algler Yaygın olarak bulunan kinonlar ubikinonlar, K vitaminleri ve plastokinonlardır ve kemotaksonomik önemleri çok az veya yoktur. Fungi ve Likenler Yüksek bitkilerle beraber kimyasal yapıları geniş açılım gösteren çeşitli benzo-, nafto-, antra- ve diantra- kinonlar içerirlerse de bu iki büyük grupta birden bulunan kinonlar krizofanol, emodin ve fision gibi birkaç kinondur. Likenlerden izole edilen kinonlar genelde üç gruba dahildir: Euascomycetes’den özellikle Aspergillaceae ve Spheriaceae, Moniales ve Sphaeropsidales, Basidiomycetes’den özellikle geniº bir familya olan Agaricaceae. Bu kinonların sistematik açıdan saçılma gösteren dağılımı yanında fungilerin klasik yöntemlerle teşhisi ve sınıflandırılmasındaki zorluklar kesin sonuçlara varılmasına pek izin vermemektedir. Ancak volukrisporin ve bilinen tüm terfenilkinonların Basidiomycetes’te ve diğer bazı kinonlarla beraber bulunduğu bilinmektedir. Aynı kinonun Basidiomycetes ile beraber basit funguslarda bulunduğuna rastlanmamakta, fakat benzerinin görülebilir oluşu ilginçtir. Skirinler denen antra- ve diantrakinonlar ise sıklıkla aynı türlerde bulunmaktadır. Boletol ise hem ilksel fungi hem de likenlerde bulunan tek kinondur. Yüksek Bitkiler Yüksek bitkilerin tümü değilse bile büyük kısmı bir plastokinon içerdiğinden plastokinonlar genellikle kemotaksonomik değerlendirmede kullanılamamaktadır. Fakat funguslarda olduğu gibi bir familya veya taksona, hatta cinse has olan çeşitli kinonların varlığından yararlanılabilmektedir. DOĞAL KINONLARIN BIYOJENEZI Sentez yollarından biri şikimik asittendir ve Volucrospora aurantiaca fungusunun 14C ile etiketlenmiş besiyerinde etiketli volukrisporin terfenilkinonunu sentezlediği gösterilmiştir. Bu mekanizma diğer kinon gruplarının sentezi ile ilişkilendirilememiºtir. Ikinci yol ise poliasetat yolu olup, tüm kinon grubu maddelerin sentezi ile ilişkilendirilebilmiştir. Bu devrenin ilk aşamaları yağ asitlerinin sentez devresine paralel olup karbonil grubu redüklenmesinin olmayışı veya çok düşük oranlı oluşu sonucu poliketo asit oluşumu ile sonuçlanmaktadır. Bu yolla sentezin geçerliliği fungide 6-metil salisilik asit biyosentezi gibi örneklerle desteklenmiştir. Oluşan ilk ürünler ikincil dönüşümlere de uğrayabilir. Örneğin hidroksi grupları bağlanabilir ve bu durumda flaviyolin sentezlenir. C-metil grupları oluşumu halinde de aurantiyogliyokladinin sentezlendiği ise 14C etiketli asetat ve malonatla gösterilmiºtir. Üçüncü bir yol ise izopren yolu olup perezon ve tanşinon sentezi gibi bazı istisnalar dışındaki gruplar ın sentezi için kesin açıklamalar getirememektedir: Örneğin lapaşolun aynı bitkide halkasal tektokinona veya b-lapaºona dönüºmesinin yolu belirlenememektedir. Bazı naftodiantronların emodin antrondan oluştuğu Hypericum türlerinde hiperisin biyojenezi örneği ile gösterilmiş ve di- (emodin-antron) dışındaki tüm aramaddeler belirlenmiştir. KINONLARIN KEMOTAKSONOMIK ÖNEMI GYMNOSPERMLER ve MONOKOTILEDONLAR Gymnospermeaede seyrek rastlandıklarından kemotaksonomik karakter olarak değerlidirler. Monocotyledonae’den Eleuthera cinsinde eleuterin , Dianella’ da diyanellinon ve Stypanthus’da stipanton gibi istisnalar dışında kemotaksonomik değerleri azdır. Liliaceae’de ise antrakinon türevlerinin dağılımı kemotaksonomik değer taşır. Aloin hücrelerindeki aloinin, yani 1,8-dihidroksi-3-hidroksimetil-antronun C-glikozidinin dağılımı iyi bir örnektir. Aloinae’de ve Asphodelae’nin bir kısmında 1,8-dihidroksiantrokinonlar ile kalsiyum oksalat rafitlerinin bulunup, steroid saponinlerinin bulunmayışı, fakat saponinlerin diğer Asphodelae üyelerinde bulunması taksonomik değerlendirmelere yardımcı olabilmektedir. DIKOTILEDONLAR Kinonların dağılımı ordo düzeyinde değerlendirilebilmektedir: Asterales’te bulunan perezon bir seskiterpenoid türevidir ve Trixis türlerinde bulunmuş olup diğer Compositae seskiterpenleri ile yakınlık göstermektedir. Celastrales ordosunun Celastraceae fam.ının Celastrus, Evonymus, Maytenus, Denhamia, Tripterygium gibi çeºitli cinslerinde bulunan kassiamin, kassiyanin, siameanin gibi triterpen kinonlar önemli kemotaksonomik kriterlerdir. Ericales’te benzokinon, kimafilin, naftokinon, pirolatin arasında açık bir filojenetik ilişki kurulabilmiştir. Buna karşılık kimafilin ve pirolatinin Pyrolaceae fam.ında da bulunması, arbutinin Pyrolaceae, Ericaceae başta olmak üzere diğer fam.larında da görülmesi inceleme gerektirmektedir. Guttiferales’ten Hypericum için yapısal olarak fagopirinle ilişkili olan hiperisin ve psödohiperisin karakteristiktir ve 300 türünde de bu maddeler anatomik yapısı karakteristik ve yerleşimleri organlara göre değişik olan bezlerde bulunmaktadır. Juglandales’ten Juglandaceae’nin 3 cinsinde 5-hidroksinaftokinon bileºimindeki yuglon ile dihidroyuglon glikozidi bulunur. Leguminosales içinde bir tek Cassia cinsinin antrakinon türevleri bu cinsi karakterize etmektedir. Gene bu cinste bulunmuş ve daha spesifik olan kassiamin, kassianin, siameanin ile obstusinler gibi pentahidroksiantrokinonlardan obstuzinler gibi bileşiklerin dağılımlarının da incelenmesi gerekmektedir. Plumbaginales’ten Plumbaginaceae’de bulunan plumbajin naftokinonunun Ericales’teki kimafilin ile çok benzer kimyasal yapıya sahip olması yanında Ebenales içinde yuglon tipi dört naftokinonun bulunması taksonlar aralasındaki ilişkiyi göstermektedir. Polygonales’ten Polygonaceae’nin Polygonum cinsinde poligonakinon benzokinonu, Fagopyrum’da fagopirin naftodiantronu, Rumex’te dentikulatol fenantrakinonu, ve genelde de 1,8-dihidroksiantrakinonlar ağırlıklı olmak üzere antrakinonlar bulunur. Antrakinonların çoğu çoğunlukla Polygonoidae alt familyasında ve özellikle Polygonoidae alt familyasından Rumex, Rheum ve Polygonum’ da görülür. Antrakinonların kimyasal farklılıkları da bu cinsler ve türlerinin ayırt edilmesini sağlayabilmektedir, örneğin yanlızca Rheum’da aloe-emodin ve rein bulunmaktadır. Primulales’ten Myrsinaceae’nin 4 cinsinde embelin, raponon, mezakinon gibi benzokinonların varlığı bu fam.ın akrabası olan Primulaceae’den ayrılmasını sağlamakta ise de cinsleri arasındaki ayırım açısından bilgi verememektedir. Proteales’te Lomatia’nın 5 türünün tohumlarında lomatiol renkli bir tabaka oluşturursa da diğer türlerinde yoktur. Rubiales’ten Rubiaceae’nin antrakinonları karakteristiğe sahiptir: Coelospermum’dan izole edilen koelulatin dışında hiçbir 1,8-dihidroksiantrokinon türevi bu fam.da bulunmamaktadır. Genellikle hidroksil gruplarınırı çoğu benzen halkalarından yanlızca birine sübstütiye olmuştur. Fam.yı karakterize etmekle birlikte cins ve tür ayırımında kullanılamamaktadırlar. Rubiae’de ise ksantopurpurin ile purpurin ve psödopurpurin türevlerinin bulunuºu karakteristiktir. Tubiflorales ordosu türlerinde çok çeşitli ve birbiri ile pek yakından ilgili olmayan kinonlar bulunur. Kemotaksonomik açıdan değerli olanlar özellikle Borraginaceae ve Bignoniaceae-Verbenaceae grubundadır. Borraginaceae ile özellikle alt fam.sı olan Borraginoideae alkannin naftakinonu ile redükte formu olan alkannanın varlığı ile karakterize olur. 20 cinsin yüzlerce türü alkannin içerirken diğerlerinde renksiz lökotürevleri vardır. Verbenaceae ile Bignoniaceae lakafol ve tektokinon içerirler, Gesneriaceae’de ise pedisinin grubu benzokinonlar vardır. Bu iki kinon grubunun yapılarının farklılığı nedeniyle kimyasal ilişkileri düşük olduğundan öte kinonların Gesneriaceae’nin yaprak ve çiçeklerinde depozit olarak bulunması ve diğer iki fam.da kabuk ve floem hücrelerinde görülmesi kemotaksonomik ayırt edicilik özelliği sağlamaktadır.

http://www.biyologlar.com/kinonlarin-karsilastirmali-biyokimyasi

MONERA ALEMİ

Canlı organizmaların en küçükleri ve yapısal organizasyon bakımından en basit olanları bu alemde yer alır. Virüsler, bu alemde incelenen ve hücresel yapıda olmayan organizmalardır. Bakteriler ve mavi-yeşil algler ise en küçük hücreler olup, prokaryot (basit çekirdekli) özellikte olmalarından dolayı bu aleme konulmuştur. 1. Bakteriler Çekirdekleri ve zarla çevrili organelleri bulunmadığı için “prokaryot” hücre yapısındadırlar. Klorofil ve oksijenli solunum enzimleri gibi moleküller hücre zarından sitoplazmaya uzanan kıvrımlar üzerinde veya sitoplazmada serbest olarak bulunur. DNA molekülü bir tane olup, etrafında zar yoktur. Bazı bakterilerde normal DNA dan çok daha küçük yapılarda vardır. Üremeyle ilgisi olmayan bu yapılara plazmitler denir. Plazmitler antibiyotik ve diğer bazı kimyasal maddelere karşı kazanılan direncin diğer hücrelere taşınmasını sağlar. Bütün bakteri hücrelerinde, zar, çeper, ribozom, DNA, RNA ve çeşitli enzim sistemleri bulunur. Bazı türlerde bu yapılara ek olarak bazı özel görevli oluşumlar bulunabilir. Hücre zarının sitoplazmaya doğru kıvrımlaşmasıyla oluşan mezozomlar, oksijenli solunum enzimlerini bulundurur. Mitokondrinin işlevini gerçekleştirir. Aynı şekilde oluşmuş tilakoit zarı üzerinde ise klorofil molekülleri bulunur ve kloroplastın işlevini üstlenir. Hücre zarından dışarıya doğru uzanan sil ve kamçı şeklindeki tüpçükler ise, hareketi ve korunmayı sağlar. Çok az türde, üçüncü bir hücre örtüsü vardır. Kapsül denilen bu yapı olumsuz şartlara dayanma gücünü artırır. Bunun için, kapsüllü bakteriler genellikle patojen (hastalık yapıcı) özelliktedir. Bakterilerdeki hücre çeperi, protein, yağ ve karbonhidrattan yapılmış olup, selüloz içermez. Bakteriye şekil verir ve onu korur. Ribozomları çok sayıda olup, ökaryot hücrelerdekinden daha küçüktür. a. Bakterilerin GruplandırılmasıMikroskoplarla incelenen bakteriler, değişik özellikleri bakımından araştırılmış ve dört özelliğe göre gruplandırılmıştır. Gram boyasıyla boyanarak, mikroskopta mavi-mor renkli görünenlere gram pozitif bakteriler denir. Gram negatifler ise, bu boyayla boyanmazlar. Bu farklılık çeper yapılarının özelliğinden kaynaklanır. b. Bakterilerin SolunumlarıBazı bakteriler sadece fermantasyon (anaerobik solunum) yapabilirler, ancak oksijenli ortamlarda gelişemezler. Bunlara zorunlu anaerob denir. Bazı bakteriler ise sadece oksijenli ortamlarda gelişebilirler. Bunlara zorunlu aerob denir. Bakterilerin bir kısmı ise geçici aerob veya geçici anaerob olup, gerektiğinde her iki solunumu da yapabilirler. Böyle bakterilere “fakültatif” bakteriler denir. c. Bakterilerin Beslenmesi Bakterilerin az sayıda türü ototrof olarak beslenir. Kendileri için gerekli organik besinleri inorganik bileşiklerden sentezlerler. Bunların bir kısmı klorofilli olup ışık enerjisini kullanırlar. (Fotosentetik bakteriler). Bir kısmı ise klorofilsiz olup, inorganik bileşikleri oksitlemekle kazandıkları kimyasal enerjiyi kullanır (kemosentetik bakteriler). Bakterilerin çoğunluğu heterotrof olarak beslenir. Gerekli olan glikoz, amino asit, vitamin gibi organik maddeleri dışarıdan hazır almak zorundadırlar. Bunların çoğu çürükçül(saprofit) olup, organik artıkları ayrıştırarak beslenir. Bu olay sayesinde doğadaki madde döngüsüne katkı yaparlar. Bir kısım bakteri ise, diğer canlılar üzerinde parazit yaşayarak beslenir. d. Bakterilerde Üreme Bütün bakteriler bölünerek çok hızlı çoğalabilirler. Bakterilerde, zarlı bir çekirdek olmadığından ve kromozom sadece bir tane olduğundan bölünme tam bir mitoz değildir. Bu tür hücre bölünmesine gizli mitoz denir. Bazı bakteri türleri, bölünerek (eşeysiz) üremenin yanında eşeyli üremeyi de gerçekleştirebilirler. Bu üremede gamet oluşumu ve döllenme görülmez. Kalıtsal yapısı farklı iki hücre aralarında bir köprü oluşturarak gen aktarımı yaparlar. Sonuçta her iki atadan da farklı bir hücre (rekombinant bakteri) oluşur. Bu çeşit üremeye konjugasyon (kavuşma) denir. Konjugasyon sonucunda kalıtsal çeşitlilik sağlanır. Bazı bakteriler olumsuz ortam şartlarını endospor oluşturarak atlatırlar. Bakteri parçalansa ve ölse bile, endospor ortam şartlarına dayanır. Şartlar normalleştiğinde gelişen endospor normal bakteriyi oluşturur. Endosporlar bakteriye göre, daha küçük, az sitoplazmalı, kalın çeperli ve metabolizması çok yavaştır. Bazı sporlar 120 °C de 15 dakika kalırsa ancak ölebilmektedir. 2. Mavi – Yeşil Algler Hücre yapısı bakımından bakterilere çok benzerler. Zarlı çekirdekleri ve zarlı organelleri yoktur. Hepsinde sitoplazmaya dağılmış klorofil pigmentleri vardır. Fotosentetik bakterilerden farkları, sitoplazmalarında fikosiyanin denilen mavi renk maddesi içermeleridir. Genellikle denizlerde, tatlı sularda verimli topraklarda yaşarlar. Hepsi fotosentetik olup, suyu ayrıştırdıkları için ortama oksijen verirler. Çoğu, havanın serbest azotunu bağlayarak toprakta azotlu bileşiklerin artmasını sağlarlar. Bunun için bitki gelişmesine yardımcı olurlar. Bölünerek ve sporlarla çoğalırlar. Tek tek veya koloni halinde yaşarlar. 3. Hücresel Olmayan Canlılar Virüsler Canlı olarak kabul edildiklerinden, “en küçük oranizmalar ” olarak adlandırılabilirler. Ancak elektron mikroskobuyla görülebilirler. Virüsler; çoğalabilirler, kendilerine özgü nükleik asit içerirler, özel bir protein kılıfa sahiptirler ve içine girecekleri hücrenin zarını eritecek enzimlere sahiptirler. Bu özellikleri onları cansızlardan ayırır. Hücresel yapıda olmamaları, enzim sistemlerinin bulunmaması, sitoplazmalarının olmaması, organellerinin yokluğu ve dış ortamda kristal halde bulunmaları ise virüsleri diğer canlılardan ayıran özelliklerdendir. Özellikle kristal halde bulunmak cansızların özelliğidir. Virüsler ancak konak hücre içinde aktivite gösterebilirler. Bunun için “zorunlu hücre içi parazitleri” denir. Kendilerini çoğaltmak için konak hücrenin maddelerini harcarlar ve onun enzimlerini kullanırlar. Virüsler DNA veya RNA dan yalnız birisine sahiptirler. Bu kalıtsal yapıya genom denir. Bazıları bitki hücrelerinde, bazıları hayvansal hücrelerde, bazıları ise bakterilerde çoğalabilirler. Bakteriyofajlar ve hayvansal virüslerin çoğu “DNA virüsleri” adını alır. Bitkisel virüsler ve bazı hayvansal virüslere ise, “RNA virüsleri” denir. Virüsler, hacim olarak büyümezler ve bölünerek çoğalmazlar. Enzim sistemleri olmadığı için solunum, protein sentezi, beslenme, boşaltım gibi hayatsal olayların hiçbirini gerçekleştiremezler. Virüsler girdikleri hücrede yönetimi ele geçirirler ve hücrenin materyallerini kullanarak kendilerini çoğaltırlar. Sonuçta hücrenin parçalanmasına (lizis) neden olurlar. Bazı virüsler girdiği hücreyi öldürmez, ancak onun hızlı ve düzensiz olarak bölünmesine neden olur. Böylece kanserleşme ortaya çıkar. Bir virüs tarafından enfekte olmuş hücre ve doku bazı savunma meddeleri üretir. İnterferon denilen bu maddeler yeni bir virüs enfeksiyonunu engeller.

http://www.biyologlar.com/monera-alemi

Antibiyotik Duyarlılık Testlerinin Yorumu ile Reçete yazılır

In vitro antibiyotik duyarlılık testleri, bir bakteriyel patojenin bir antibiyotiğin tedavi sırasında ulaşılan in vivo düzeylerine duyarlı olup olmadığının değerlendirilmesi amacıyla uygulanmaktadır. Rutin duyarlılık testleri, doğru antibiyotik seçiminde yardımcı olmasına karşın, yüksek düzeyde dirence yol açmayan, sessiz direnç mekanizmalarını gözden kaçırabilmektedir. Bu durumda, bazı özel testlerin de katkısıyla antibiyotik duyarlılık test sonuçlarının yorumu, bu mekanizmaların ve bunlardan etkilenen diğer antibiyotiklerin ortaya konulmasında yardımcı olmaktadır. Antibiyotik duyarlılık testlerinin yorumlanması, belirli antimikrobiklere direnç veya duyarlılığa göre direnç mekanizmasının ve bu direnç mekanizmasından etkilenecek diğer antibiyotiklerin tahmin edilmesidir. Bu yaklaşım doğal direnç özellikleri ile birleştiğinde bakterinin tanınmasına yardımcı olduğu gibi, duyarlılık test sonuçlarının doğruluğunun denetlenmesinde de bir kalite kontrolü işlevi görmektedir. Duyarlılık testlerinin yorumlanması ve antibiyogram sonuçlarının buna göre değiştirilmesi mikrobiyologların görevi olmasına rağmen, doğru tedavi seçimi için, bu sonuçlarla sık karşılaşan ve antibiyotik tedavisi uygulayan kliniklerde görevli hekimlerin de direnç mekanizmalarının epidemiyolojik ve terapötik önemi ile duyarlılık testlerinin kısıtlılıkları konusunda fikir sahibi olmaları gerekmektedir. Antibiyotik direnci gerek toplum gerekse hastane kökenli infeksiyonların tedavisinde sorun oluşturan ve giderek büyüyen bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Yeni antibakteriyel ilaçların klinik tedaviye girmesi kaçınılmaz olarak bunlara dirençli mikroorganizmaların ortaya çıkması ile sonlanmaktadır. Direnç nedeniyle tedavi başarısızlıklarının en aza indirgenmesi, ancak duyarlılık testlerinin standart bir yöntem ile uygulanması ve sonuçlarının doğru yorumlanması ile mümkündür. Antibiyotik duyarlılık sonuçlarının yorumu, uygulamayı yapan Klinik Mikrobiyoloji laboratuvarının görevidir. Ancak, sık antibiyotik tedavisi uygulayan bir klinikte çalışan hekimlerin de fazla ayrıntılı olmasa bile, antibiyogram yorumuna ilişkin genel bilgilerinin olması doğru tedavi seçeneklerinin uygulanması açısından yararlı olacaktır. Son 10-15 yıl içinde klinik açıdan önemli bakteri türlerinin çoğu, infeksiyonlarının tedavisinde ilk seçenek olarak kullanılan antibiyotiklere direnç geliştirmiştir (Tablo I) 1,2. Örneğin, Staphylococcus aureus suşları vankomisin dışında hemen tüm antiyotiklere direnç kazanmış, stafilokok ve streptokok türlerinin makrolid direnci dikkat çekici boyutlara ulaşmıştır. Yine antibiyotiklerin en yaygın olarak kullanıldığı infeksiyonlar olan solunum yolu infeksiyonlarının önde gelen etkenlerinden Streptococcus pneumoniae’de penisilin direncinin bazı ülkelerde %50’ye ulaştığı, Haemophilus influenzae izolatlarının yaklaşık üçte biri ile Moraxella catarrhalis izolatlarının %90’ının ise b-laktamaz üretimi nedeniyle aminopenisilinlere direnç kazandığı gözlenmektedir 3-6. Antibiyotik duyarlılık testleri Bir infeksiyonun sağaltımı ile ilgili uygun antimikrobik ajanın seçiminde; olası infeksiyon etkeni, infeksiyon etkeninin antibiyotik duyarlılığı, ilacın in vivo aktivitesini etkileyebilecek konak faktörleri, infeksiyonun yeri, ilacın farmakodinamik ve farmakokinetik özellikleri gibi bir dizi faktörün değerlendirilmesi gereklidir 7-10. Antimikrobik ajanın etken mikroorganizma üzerinde in vitro aktivitesi tedavide göz önüne alınması gereken faktörlerden biridir. Bir antibiyotiğin antimikrobik aktivitesinin saptanması için uygulanan in vitro işlemlere genel olarak duyarlılık testleri adı verilmektedir 11,12. Duyarlılık testleri, klinik açıdan önemli, hızlı üreyen aerop ve fakültatif anaerop bakterilerin tedavide uygulanacak antibakteriyel ajana duyarlılığının öngörülemediği durumlarda yapılır. Başka bir deyişle, mikroorganizmanın sağaltımında ilk seçenek olan antibiyotiğe duyarlılığı biliniyorsa test uygulanmamaktadır. Örneğin Streptococcus pyogenes suşlarının tümü penisiline duyarlı olduğu için, bu antibiyotiğe karşı duyarlılığın in vitro testlerle değerlendirilmesine gerek yoktur. Ancak, aşırı duyarlılık gibi bir nedenle penisilin kullanılamıyorsa, direnç bulunabilmesi nedeniyle ikinci seçenek olan eritromisine karşı duyarlılığın saptanması uygun olur. Antimikrobik ilaçlara karşı duyarlılık birçok yöntem ile saptanabilmektedir. Rutin laboratuvarlarda uygulanan testlerle genellikle ilaçların inhibitör (bakteriyostatik) aktivitesi değerlendirilir. Bu amaçla uygulanan yöntemler: 1. Katı veya sıvı besiyerlerinde seyreltme (dilüsyon) yöntemleri 2. Disk difüzyon yöntemi 3. Gradiyent difüzyon (Etest®) yöntemi 4. Antimikrobik ajanları inaktive eden enzimlerin saptanması olarak sıralanabilir 11,12. Seyreltme yöntemlerinde standart sayıda bakteri topluluğu (inokulum), iki katlı dilüsyonlar şeklinde değişen yoğunluklarda antimikrobik ajan ile karşılaştırılır. İnkübasyon süresi sonunda gözle görünür üremeyi engelleyen en düşük antimikrobik ilaç yoğunluğu saptanır. Buna Minimum İnhibitör Konsantrasyon (MİK) denir ve (mg/L) şeklinde ifade edilir. MİK değerinin duyarlılığı mı yoksa direnci mi temsil ettiğini belirlemek için, bulunan konsantrasyon duyarlılık sınırı adı verilen bir değer ile karşılaştırılır. MİK, bu sınırdan düşük ise mikroorganizma söz konusu ajana “duyarlı” olarak değerlendirilir. Bunun dışında “orta” ve “dirençli” kategorileri de saptanır. Duyarlılık sınırları, sağaltım sırasında ulaşılan serum ve doku düzeyleri ile, duyarlılık özelliği kesin olarak bilinen bakterilerin MİK değerleri göz önüne alınarak belirlenmektedir. Her antimikrobik ajan için bakteri türüne göre de değişen ayrı bir sınır değer söz konusudur. Genel olarak sağaltımın başarısı için MİK değerinin serum düzeyine (Cmax) kıyasla 4-16 kez düşük olması istenmektedir 10. Seyreltme temeline dayanan testler kantitatif sonuç verdiği için yeğlenmektedir. Sıvı besiyerindeki seyreltme yöntemleri, tüpte uygulanılıyorsa makro (tüp) dilüsyon, mikrodilüsyon plaklarında uygulanıyorsa mikrodilüsyon olarak adlandırılır 11-13. Disk difüzyon yönteminde belirli bir miktar antibiyotik emdirilmiş kağıt diskler, test mikroorganizmasından hazırlanan standart süspansiyonun yayıldığı agar plakları yüzeyine yerleştirilir. Böylelikle, diskteki antibiyotik agar içerisine yayılır ve bakteriye etkili olduğu düzeylerde üremeyi engeller. Bunun sonucunda, disk çevresinde bakterilerin üremediği dairesel bir inhibisyon alanı oluşur. Bu alanın çapı ölçülerek “duyarlı”, “orta” ve “dirençli” olacak şekilde duyarlılık kategorileri belirlenir. Bu kategoriler ile ilgili sınır değerleri, her antimikrobik ajan için MİK ile korele edilerek ve erişilebilir serum düzeyleri göz önüne alınarak saptanır 11,12,14. Etest: Difüzyon temeline dayanan ancak diskler yerine belirli ve sürekli bir konsantrasyon değişimi olacak şekilde antibiyotik içeren plastik striplerin kullanıldığı bir yöntemdir. İnkübasyon süresi sonunda, elips şeklindeki inhibisyon alanının stripi kestiği konsantrasyon MİK olarak belirlenir. Bu yöntem özellikle Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Neisseria gonorrhoeae gibi güç üreyen bakteri türlerinin MİK değerlerinin saptanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır 11,15. Enzim üretiminin saptanması: Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, N. gonorrhoeae gibi türlerde nitrosefin ile b-laktamaz aktivitesinin saptanması ya da H. influenzae izolatlarında kloramfenikol asetil transferaz enzimi aktivitesinin biyokimyasal yöntemlerle gösterilmesi, antibiyotik direncinin klasik yöntemlere kıyasla daha hızlı saptanabilmesini sağlamaktadır 11. Bakteriyostatik aktiviteyi gösteren testler dışında bakterisidal aktiviteyi gösteren testler de bulunmaktadır. Antibiyotik duyarlılık testi sonuçlarının tekrarlanabilir olması, yani aynı koşullarda tekrarlandığında sonuçların aynı veya birbirine yakın olması gereklidir. Antibiyotik duyarlılık testi sonuçları birçok faktörden etkilenebilmektedir. Bu nedenle testlerin uygun koşullarda yapılıp yapılmadığı kalite kontrol suşları ile denetlenir. Kalite kontrol suşları, sonuçlarının tekrarlanabilirliği %95’in üzerinde olan suşlardır. Bu suşlarla beklenen sonuçlar elde edilemezse antibiyotik duyarlılık testlerinin tekrarlanması gerekir 13,14,16. Bazı direnç mekanizmaları ise rutin duyarlılık testleri ile saptanamayabilir. Bunlar için özel ölçütler ve testler uygulanması gerekir. Örneğin, enterik bakterilerin 3.-4. kuşak sefalosporinler ve monobaktamlara dirençli olmasına yol açan GSBL’ler, özel duyarlılık kategorileri ve enzimin klavulanik asit ile inhibisyonuna dayanan özel yöntemlerle saptanabilmektedir 17,18. Antibiyotik duyarlılık testi sonuçlarının yorumlanması Yeni antibakteriyellerin ve bunlara karşı direnç oranlarının gelişimine paralel olarak, son 10 yıl içerisinde bakterilerin direnç mekanizmaları ile ilgili bilgilerin de çok arttığı görülmektedir. Direnç mekanizmalarının daha iyi anlaşılması, standart antibiyotik duyarlılık testlerinin yorumlanmasına ve dolayısıyla akılcı tedavi seçimine katkıda bulunmaktadır. Sürekli yeni antibiyotikler geliştirilmesine rağmen, genel olarak, bir antibiyotik ailesindeki üyelerden birine karşı duyarlılık veya direnç bulunması, diğerleri ile ilgili yorum yapılabilmesini sağlamaktadır (Tablo II). Örneğin, başta streptokoklar olmak üzere Gram pozitif koklarda eritromisin direnci, klaritromisin, azitromisin gibi yeni makrolidlere karşı da direnç bulunduğunu göstermektedir 19. Benzer şekilde antibiyotiğin hedefini değiştiren bir direnç mekanizması yapı olarak farklı, ancak aynı hedefe etkili tüm antibiyotiklere direnç gelişimine neden olmaktadır. Yine Gram pozitif koklarda eritromisin ve klindamisin direncinin birlikte saptanması, rRNA’daki hedef bölgesinin metilasyonunu ve bunun sonucunda, yapı olarak makrolidlerle ilişkisiz, ancak aynı hedefe etkili linkozamidler ve streptogramin B’ye karşı da direnç varlığını göstermektedir 20. Bunlardan başka, Gram pozitif koklarda gentamisin direnci bulunması, 2ıı fosfotransferaz/6ı asetil transferaz enzimi varlığını gösterir ki, in vitro olarak duyarlı bulunsa da bu suş tüm aminoglikozidlere dirençli olarak yorumlanmalıdır. Gram pozitif koklarda amikasin ve netilmisin ile alınan in vitro sonuçlar klinik sonuçlarla uyumsuz olduğu için duyarlılık testlerinde kullanılması anlamsızdır. Bu tip mikroorganizmalarda kanamisin direnci, amikasin için de değerlendirilebilir 19. Duyarlılık test sonuçları mutlaka identifikasyon sonuçları ile birlikte değerlendirilmelidir. Bazı bakteri türleri genetik özellikleri açısından bir antibiyotiğin hedefi olan yapıyı hiç içermediği ya da antibiyotiğin hedefe ulaşmasını engelleyecek bir yapıyı veya antibiyotiği inaktive edecek enzimleri taşıdığı için o antibiyotiğe dirençlidir. Buna doğal direnç adı verilmektedir 12. Örneğin Gram negatif bakteriler hücre duvarındaki dış membran yapıları nedeniyle vankomisin gibi glikopeptidlere doğal olarak dirençlidir. Benzer şekilde, stafilokokların hücre duvar sentezinde görevli enzimleri (PBP) aztreonamı bağlamadığı için, stafilokoklar bu antibiyotiğe doğal olarak dirençlidir. Aminoglikozidlerin hücre içine alınması oksijene bağımlı aktif transport sistemi aracılığıyla olduğu için bu antibiyotikler anaerop bakterilere karşı etkisizdir. Çeşitli bakteri türlerinin doğal direnç özellikleri Tablo III’te özetlenmiştir. National Committee for Clinical Laboratory Standarts (NCCLS) önerileri Ülkemiz Klinik Mikrobiyoloji laboratuvarlarında antibiyotik duyarlılıklarının saptanmasında yaygın olarak National Committee for Clinical Laboratory Standarts (NCCLS) önerileri uygulanmaktadır. Bu nedenle, bu yazıda antibakteriyel duyarlılık değerlendirilmesinde NCCLS yönteminin uygulanması ve yorumlanması üzerinde durulacaktır. Gram pozitif bakterilerin duyarlılık testleri için antibiyotik seçimi Tedavide kullanılabilecek antibakteriyel ajanların sayısının her geçen gün artması, rutin duyarlılık testleri için denenecek antibiyotikler arasında bir seçim yapılmasını gerekli kılmıştır. Bu seçimde, klinik etkinliğinin kanıtlanmış olması, teste uygulanabilir formunun bulunması, rutin test ve saklama koşullarında dayanıklılık, değerlendirme ölçütlerinin ve alınan sonuçların aynı aileden diğer ajanlara uygulanabilirliğinin bilinmesi gibi antibakteriyel ajana ait özelliklerin yanı sıra, hastanın yaşı, infeksiyon bölgesi, hastane formüleri gibi bilgiler etkili olmaktadır 7. NCCLS listelerinde etki spek- trumları açısından eşdeğer ajanlar “veya” bağlacı ile ve genellikle aynı bölümde yer alır. Bu şekilde belirtilen ajanlar için duyarlılık test sonuçları ortak değerlendirilmelidir. Sonuçlar duyarlı (S), orta düzeyde (intermediate; I) veya dirençli (R) olarak belirtilir. Duyarlı kategorisi, başka bir kontrendikasyon yoksa belirtilen etkene bağlı olan infeksiyonun denenen ilacın uygun dozları ile tedavi edilebileceğini gösterir. I kategorisi, MİK değerlerinin ilacın doku veya kan düzeylerine yakın olduğunu belirtir. Bu tip ilaçlar fizyolojik olarak konsan-tre edildikleri vücut bölgelerindeki infeksiyonların tedavisinde kullanılabilir (ör., kinolonlar ve b-laktamlar için idrar yolu infeksiyonlarında olduğu gibi). R kategorisi ise, bu izolatların ilacın normal sistemik düzeyleri ile inhibe edilemeyeceğini gösterir 13,14,22. S. aureus ve koagülaz negatif stafilokoklarda (KNS) antibiyotik duyarlılık testleri ve yorumu A. S. aureus için disk difüzyon ve dilüsyon testleri 1880’li yıllarda bir yara akıntısından izole edildiğinden beri önemli bir insan patojeni olarak bilinen S. aureus, içerdiği virulans faktörleri nedeniyle, tüm organ sistemlerinde infeksiyona neden olabilmektedir 23. Bu mikroorganizmanın nozokomiyal patojenler arasında da ön sıralarda bulunması ve antibakteriyel ajanlara direnç özelliğinin giderek artması, hastane kökenli infeksiyonların tedavisinde önemli bir sorun oluşturmaktadır. Günümüzde S. aureus suşlarındaki direnç sorununun odağını metisilin direnci oluşturmaktadır 1,2,23-25. Metisilin, nafsilin, oksasilin gibi penisilinazlara dirençli penisilinlere duyarlılığı azalmış olan S. aureus suşları 3 gruba ayrılabilir 24-26: a. Metisiline dirençli S. aureus (MRSA): Bu suşlar mecA genince kodlanan yeni ve düşük afiniteli bir penisilin bağlayan protein (PBP2a) yapan suşlardır. b. PBP’lerinde nokta mutasyonu veya aşırı üretim gibi bir değişiklik olan suşlar. c. Aşırı b-laktamaz üretimi sonucunda metisilin duyarlılığı sınırda olan suşlar (Borderline methicilline susceptible [BSSA] veya borderline oxacilline resistant S.aureus [BORSA]. Metisilin (oksasilin) direncinin saptanması NCCLS önerilerine göre 22, stafilokok suşlarının penisilin ve oksasilin duyarlılıklarının saptanması ile tüm b-laktam ajanlar için yorum yapılabilmesi sağlanmaktadır. Bu nedenle bunlar dışındaki b-laktam ajanların, duyarlılık testlerinde yer almasına gerek yoktur: 1. Eğer izolat penisiline duyarlı ise, tüm penisilin türevleri, sefemler, karbapenemlere duyarlıdır. 2. İzolat penisiline dirençli, oksasiline duyarlı ise, b-laktamaz varlığı düşünülür. Bu tip suşlar, penisilin G, ampisilin, amoksisilin, azlosilin, karbenisilin, mezlosilin, piperasilin, tikarsiline dirençli, penisilinazlara dirençli penisilinler, b-laktamaz inhibitörlü b-laktam kombinasyonları, sefemler ve karbapenemlere duyarlıdır. Nitrosefin hidrolizi gibi direkt b-laktamaz testi uygulaması ile de b-laktamaz üretimi ve yukarıda sayılan ajanlara direnç saptanabilir. 3. İzolat oksasiline dirençli ise tüm b-laktam ajanlara dirençlidir. Bu tip suşlar, in vitro olarak sefemlere, b-laktam/b-laktamaz inhibitör kombinasyonlarına, imipeneme duyarlı olarak görünebilir. Ancak bu ajanlarla klinik tedavi sonuçları başarısız olduğu için tüm b-laktam ajanlara dirençli olarak rapor edilmelidir. Stafilokoklarda disk difüzyon ve dilüsyon testleri ile ilgili uygulama koşulları ve oksasilin duyarlılık sınırları Çizelge 1’de yer almaktadır. Şekil 1: Çizelge 1: Stafilokoklarda metisilin direncinin saptanması için disk difüzyon ve mikrodilüsyon testlerinin uygulanımı ve değerlendirilme ölçütleri • Disk difüzyonda direnç değerlendirilirken disk etrafındaki silik veya tek koloni şeklindeki üremeler de dikkate alınır. • Test sonucu ‘orta düzeyde’ ise sadece S. aureus suşları için oksasilin-tuz agar tarama testi (Çizelge 1) uygulanır. Bu test KNS için önerilmemektedir 22. • Metisiline dirençli suşların birçoğu diğer b-laktamlar, aminoglikozidler, makrolidler, klindamisin, tetrasiklin gibi ajanlara da dirençlidir. Bu nedenle, stafilokoklarda çoğul dirençlilik saptanması metisilin direncini düşündürmelidir. • mecA geni içermeyen, ancak oksasilin MİK değeri 2-8 mg/L olan suşlar BORSA olarak değerlendirilmektedir. BORSA suşlarının daha çok laboratuvar şartlarına bağlı olarak gözlenen bir fenotip olduğuna ilişkin bulgular mevcuttur ve bu fenotipin klinik tedavi açısından önemi de kesin değildir 27. Glikopeptidlere duyarlılığı azalmış S. aureus (GISA) suşlarının saptanması Glikopeptid grubu antibakteriyel ajanlar, çoğul dirençli Gram pozitif bakteriler ile gelişen ciddi infeksiyonların tedavisinde en güvenilir seçenekler olmalarına rağmen, 1997 yılında ilk kez Japonya’da daha sonra da Avrupa ve ABD’de vankomisine duyarlılığı azalmış (MİK 8 mg/L) S. aureus suşları bildirilmiştir 28-30. GISA saptanması için: 1. Vankomisinli (6 mg/L) beyin-kalp infüzyon agarda tarama testi 22 2. Vankomisinli (5 mg/L) Mueller Hinton agarda tarama testi yapılması, bunlarda üreme olursa MİK değerlerinin saptanması önerilmektedir 37. B. Koagülaz negatif stafilokoklarda (KNS) duyarlılık testleri Koagülaz negatif stafilokoklar, özellikle yabancı cisimlerle ilişkili bakteriyemi etkeni olan geniş bir grubun ortak adıdır 24. KNS türleri arasında S. epidermidis, S. hominis, S. simulans, S. warneri, S. haemolyticus’da mecA geni varlığı bildirilmiştir. Bu türler için önerilen duyarlılık testleri S. aureus ile benzer olmakla birlikte, 1999 yılında metisilin direnci ile ilgili duyarlılık sınırları değiştirilmiştir (bkz. Çizelge 1). Enterokoklarda antibiyotik duyarlılık testleri ve yorumu Enterokoklar özellikle hastane kökenli kan, yara ve idrar yolu infeksiyonlarının önde gelen etkenlerindendir. Son yıllarda enterokok türlerinde penisilinler, aminoglikozidler ve vankomisine dirençli suşların çıkması ve giderek artan oranlarda bildirilmesi, infeksiyonlarının tedavisi açısından sorun yaratmaktadır 32-34. Ayrıca, bu bakterilerin S. aureus’a laboratuvar koşullarında bile olsa, vankomisin direncini aktarabilmesi, tehlikenin bir başka boyutunu oluşturmaktadır. Bu nedenle, özellikle vankomisine dirençli enterokokların (VRE) hastane ortamlarında gelişmesinin ve yayılmasının önlenmesi için sürekli olarak duyarlılık paternlerinin izlenmesi gereklidir. Ülkemizde VRE infeksiyonlarının oranı düşük olmakla birlikte, bu konudaki bildirimler yayılma açısından düşündürücüdür 35. Enterokokların duyarlılık testlerinin yorumunda genel ilkeler: 1. Sefalosporinler, aminoglikozidler (yüksek düzeyde direnç taraması hariç), klindamisin, trimetoprim-sülfametoksazol in vitro olarak etkin görünseler de klinik olarak enterokoklara etkisizdir. Bu nedenle enterokoklar bu ajanlara duyarlı olarak rapor edilmemelidir. 2. b-laktamaz üretmeyen enterokok suşları için penisilin duyarlılığı ampisilin, amoksisilin, sulbaktam/ampisilin, amoksisilin/klavulanik asit, piperasilin ve piperasilin/tazobaktam için genelleştirilebilir. 3. Beyin omurilik sıvısı ve kan izolatları için mutlaka nitrosefin hidrolizi ile b-laktamaz üretimi değerlendirilmelidir. b-laktamazı pozitif bulunan suşlar, açilamino, karboksi ve üreidopenisilinlere dirençlidir. 4. İzolat, penisiline veya ampisiline duyarlı bile olsa endokardit gibi ciddi bir infeksiyon söz konusu ise tedavide mutlaka bir hücre duvarı sentez inhibitörü ile bir aminoglikozid birarada kullanılmalıdır. Aminoglikozid kombinasyonunun etkin olup olmayacağının anlaşılması için yüksek düzey gentamisin veya streptomisin direnci belirlenir. Bu amaçla, 120 µg’lık gentamisin ve 300 µg’lık streptomisin diskleri kullanılarak difüzyon testi ya da gentamisin (500 mg/L) veya streptomisin (1000 mg/L) içeren beyin-kalp infüzyon (BKİ) besiyeri kullanılarak mikrodilüsyon testi uygulanır. Bu ajanlara karşı yüksek düzeyde direnç sözkonusu ise sinerjik etki ortadan kalkar. 5. Vankomisin duyarlılığı 24 saat inkübasyondan sonra değerlendirilir. Disk difüzyonda plak ışığa tutularak inhibisyon zonu içerisindeki ince üreme de değerlendirilmelidir. Ayrıca vankomisine direnç araştırılmasında vankomisin-agar tarama testi de uygulanabilir. Bu amaçla 6 mg/L vankomisin içeren BKİ agarı kullanılmaktadır. Bazı enterokok türleri (E. gallinarum, E. casseliflavus, E. flavescens) vankomisine doğal olarak dirençlidir (Van C1-C3 tipi direnç) 12,36. Bu türler in vitro testlerde vankomisine duyarlı da olsa ‘orta düzeyde’ kategoride kabul edilmelidir. Vankomisine dirençli bulunan enterokoklarda doğru tür tanımının yapılması infeksiyon kontrolü açısından önem taşımaktadır. Van C tipi direnç elemanlarını taşıyan türler, ancak kısıtlı olarak yayılmakta, hastane salgınları açısından tehlike oluşturmamaktadır. Buna karşın, tür identifikasyonunun kazanılmış ve hareketli direnç elemanları içeren E. faecalis veya E. faecium olması, infeksiyon kontrolü için hızla önlem alınmasını gerektirmektedir. Enterokoklarda yüksek düzey aminoglikozid direnci ve vankomisin direncinin saptanması için NCCLS tarama testi önerileri Tablo VI’da gösterilmiştir 22. Tablo 6: Enterokoklarda yüksek düzey aminoglikozid direnci ve vankomisin direnci saptanmasında önerilen tarama testleri Pnömokoklarda antibiyotik duyarlılık testleri ve yorumu Başta penisilin grubu olmak üzere b-laktam ajanlara dirençli Streptococcus pneumoniae kökenleri tüm dünyada giderek artan oranlarda bildirilmektedir 37. Bu türde b-laktam direncinin rutin testlerle ve erken olarak tanınabilmesi klinik tedavi açısından çok önemlidir. Çünkü pnömokok infeksiyonlarının tedavisinde ilk seçenek penisilindir ve penisiline duyarlılık azalmışsa, özellikle menenjit gibi infeksiyonlarda, tedavi başarısızlıklarının oranı çok artmaktadır 38,39. Pnömokoklarda penisilin direncinin taranması amacıyla oksasilin (1 µg) ile disk difüzyon testi uygulanmaktadır. Ancak sefalosporin duyarlılığının taranması için kullanılabilecek yöntem arayışları sürmektedir. Oksasilin disk tarama testinde inhibisyon zon çapı ³20 mm olan suşlar, penisiline duyarlıdır (MİK £0.06 mg/L); buna karşın inhibisyon zon çapı £19 mm olan suşlar, penisiline dirençli (MİK ³2 mg/L), orta (düşük düzeyde dirençli) (MİK 0.12-1 mg/L) veya duyarlı olabilmektedir. Bu nedenle inhibisyon zonu çapı 19 mm ve daha küçük olan suşlarda penisilin ve ayrıca seftriakson veya sefotaksim MİK değerleri güvenilir bir seyreltme yöntemi ile ölçülmelidir. Kanada’da yapılan bir çalışmada, ancak disk etrafında hiç inhibisyon zonunun bulunmadığı durumlarda suşların yüksek ya da düşük düzeyde dirençli olduğu, bu nedenle de böyle bir durumla karşılaşıldığında sonucun “penisiline dirençli” olarak kabul edilebileceği öne sürülmektedir 14. ABD’de yapılan bir çalışmada ise, penisilin MİK değerlerinin amoksisilin, amoksisilin /klavulanik asit ve seftriakson MİK değerlerini de yansıttığı belirtilmektedir. Pnömokoklar için NCCLS’ce önerilen duyarlılık test yöntemleri Tablo VII’de gösterilmiştir. Tablo 7: NCCLS’ye göre pnömokoklar için önerilen disk difüzyon ve seyreltme test koşulları Pnömokoklarda antibiyogram sonuçlarının yorumunda genel ilkeler 1. Pnömokok infeksiyonlarının tedavisinde amoksisilin, ampisilin, sefepim, seftriakson, sefotaksim, sefuroksim, imipenem/meropenem kullanılabilir. Ancak bunlar için henüz güvenilir bir disk difüzyon testi bulunmamaktadır. Oksasilin diski ile tarama yapılır. İnhibisyon zon çapı 19 mm ve daha darsa penisilin MİK değerleri saptanır. Buna karşın zon çapı 20 mm ve üzerinde olanlar penisilin G ve amoksisilin, ampisilin, sefepim, seftriakson, sefotaksim, sefuroksim, imipenem/meropenem, seftibuten, sefaklor, sefdinir, seftizoksim, lorakarbefe duyarlı kabul edilir. Bu ajanlar ayrıca test edilmemelidir. 2. Kan ve BOS izolatları için penisilin, seftriakson/sefotaksim, meropenem/imipenem ve vankomisin MİK değerleri rutin olarak bildirilmelidir. 3. Penisiline düşük veya yüksek düzeyde direnç saptandığında sefotaksim ve seftriakson MİK değerleri belirlenmelidir. 4. Pnömokoklarda eritromisin duyarlılığı diğer makrolidlere duyarlılık veya direncin yorumlanması için kullanılabilir. 5. Ofloksasin duyarlılığı, levofloksasin duyarlılığını da göstermektedir. Penisilin MİK değerleri ile ilgili olarak solunum yolu izolatları için duyarlılık sınırlarının S £1 µg/ml; I 2 µg/ml; R³ 4 µg/ml olarak değiştirilmesi önerilmektedir 42. S. pneumoniae dışı streptokok türlerinde antibiyotik duyarlılık testleri S. pneumoniae dışındaki streptokok türleri için önerilen duyarlılık testi uygulama koşulları, agar seyreltme yöntemi dışında S. pneumoniae için bildirilenlerle genel olarak aynıdır 22. b-hemolitik streptokoklar içerisindeki en önemli tür olan S. pyogenes’in penisilin duyarlılığına bakılması gerekmez. Çünkü S. pyogenes suşları halen penisiline duyarlıdır. Buna karşın S. agalactiae suşlarında penisilinlere azalmış duyarlılık söz konusudur. Streptokok suşları penisiline duyarlı ise, diğer b-laktamlara da duyarlı kabul edilir. Eğer penisilin veya ampisilin duyarlılığı “orta düzeyde” çıkarsa, tedavide bakterisidal etkinliğin gerektiği durumlarda bir aminoglikozid ile kombinasyon uygulanması önerilir. Steril boşluklardan üretilen viridans streptokokların penisilin duyarlılığı seyreltme yöntemleriyle saptanmalıdır. Pnömokoklarda olduğu gibi diğer streptokoklarda da eritromisin duyarlılığı ile ilgili sonuçlar tüm makrolidler için genelleştirilebilir. Ayrıca son yıllarda gerek pnömokoklar gerekse diğer streptokok türlerinde makrolid direncinin dikkate değer boyutlara ulaştığı gözlenmektedir. Bu nedenle S. pyogenes ve diğer b-hemolitik streptokoklarla S. pneumoniae izolatlarında eritromisin için duyarlılık testi yapılmalıdır. Bilindiği gibi streptokok türlerinde makrolid direnci ribozomal hedefin değişiminden kaynaklanıyorsa, makrolidlerle aynı hedefe bağlanan linkozamidleri ve streptograminleri (B) de etkilemektedir. Seppala ve arkadaşları tarafından önerilen basit bir disk difüzyon testi streptokok türlerinde makrolid direncinin hedef değişiminden mi (erm metilazlarına bağlı MLSB tipi direnç) yoksa aktif pompa sistemlerinden mi (mef genlerine bağlı M tipi direnç) kaynaklandığını anlamak için kullanılabilmektedir 43. Testte eritromisin (15 µg) ve klindamisin (2 µg) diskleri, duyarlılığı incelenecek suşun yayıldığı koyun kanlı agar yüzeyine, diskler arası mesafe 15-20 mm olacak şekilde yerleştirilir. Her iki disk etrafında inhibisyon zonunun bulunmaması erm metilazlarının sürekli olarak yapıldığını gösterir (cMLS) 44. Bu tip suşlar 14, 15, 16 üyeli makrolidlere, ketolidlere, linkozamidlere ve streptogramin B’ye dirençlidir. Eritromisin diski etrafında inhibisyon alanı bulunmaması ve klindamisin zonunun eritromisine bakan tarafta düzleşmesi indüklenebilir tipte MLS direncini göstermektedir. Bu suşlar da yukarıda sayılan antibiyotiklere dirençli olarak bildirilmelidir. Buna karşın, eritromisine direnç olduğu halde klindamisin zonunda herhangi bir daralma görünmüyorsa makrolid direncinin aktif pompa sistemlerine bağlı olduğu düşünülür (M tipi). Bu direnç mekanizmasından sadece makrolidler etkilenmektedir 45. Gram negatif bakterilerin duyarlılık testleri için antibiyotik seçimi Gram negatif bakterilerdeki güncel direnç mekanizmaları ve NCCLS’nin bunlar için önerdiği liste Tablo VIII’de özetlenmiştir. Tablo 8: Gram negatif bakteriler için duyarlılıklarının değerlendirilmesi gereken antibiyotikler Haemophilus türleri için genel öneriler: 1. Duyarlılık testi Haemophilus Test Medium (HTM) kullanılarak uygulanmalıdır. İnokulum direkt koloni süspansiyonu ile hazırlanmalıdır. İnkübasyon koşulları, %5 CO2’li ortamda, 35°C’de, 16-18 saat şeklinde düzenlenmelidir. 2. Menenjit, bakteriyemi, epiglotit gibi yaşamı tehdit edici nitelikteki infeksiyonlarda elde edilen H. influenzae kan ve BOS izolatları için sadece ampisilin, 3. kuşak sefalosporinlerden biri ve kloramfenikol duyarlılık sonuçları rutin olarak bildirilmelidir. 3. Amoksisilin/klavulanat, azitromisin, klaritromisin, sefaklor, sefprozil, sefuroksim aksetil gibi oral ajanlar solunum yolu infeksiyonlarının sağaltımında ampirik olarak uygulanmaktadır. Genellikle bu ajanlarla duyarlılık test uygulamasının hasta açısından bir yararı yoktur ama epidemiyolojik açıdan yapılabilir. 4. Ampisilin testi sonuçları amoksisilin için de göstergedir. Ayrıca, direkt b-laktamaz testi uygulanarak bu ajanlara karşı direnç saptanabilir. 5. Nadir olmakla birlikte b-laktamaz negatif, ancak ampisiline dirençli suşlar (BLNAR) amoksisilin/klavulanat, ampisilin/sulbaktam, sefaklor, sefuroksim, lorakarbefe dirençli olarak rapor edilmelidir. Bush grup I b-laktamaz üreten Gram negatif bakteriler Kromozomal Bush Grup I b-laktamazları (Amp C tipi enzimler) yüksek oranda üreten bazı Gram negatif bakterilerde geniş spektrumlu penisilinlere ve sefalosporinlere direnç görülmektedir. Bu durum en sık Enterobacter türleri, Citrobacter freundii, Serratia marcescens, Morganella morganii, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa’da görülmektedir 17,46. Grup I b-laktamazlar indüklenebilir özelliktedir 47. Yani normalde bakteri tarafından az miktarda sentezlenen enzim, ortamda bulunan bir indükleyicinin etkisi ile yüksek miktarlarda sentezlenmeye başlar. Farklı b-laktam ajanların bu b-laktamazları indükleme yeteneği ve indükledikleri enzimlere dayanıklılıkları farklıdır. Normalde indüksiyon etkisi geçici olup indükleyicinin etkisi kalkınca tekrar bazal düzeye dönülür. Ancak bu tip b-laktamazları üreten türlerde esas sorun, indüksiyona gerek olmaksızın yüksek oranda b-laktamaz üreten (dereprese) mutantların bulunmasıdır. Bu mutantlar bakteri topluluğunda 10-5-10-8 sıklığında bulunur. 2. kuşak, 3. kuşak sefalosporinler, aztreonam ve üreidopenisilinler bu tip b-laktamazlar için zayıf indükleyiciler olmalarına karşın, üretilen enzim tarafından parçalanır. Dolayısıyla, bu ajanlar, tedavide tek başlarına kullanılmaları halinde dereprese mutantları seçme özelliğindedir. Bunun sonucunda tedavi başarısızlıkları ortaya çıkmaktadır. Üçüncü kuşak sefalosporinlerle bakteriyemi tedavisi sırasında dereprese mutantların seçilme sıklığı %20-40 olarak bildirilmektedir 47. İndüklenebilir b-laktamaz (İBL) varlığı disk indüksiyon testi ile gösterilebilir 48. Bu testte kuvvetli indükleyiciler olan imipenem veya sefoksitin diskleri 3. kuşak sefalosporin diskleri ile aralarındaki mesafe 1.5-2 cm olacak şekilde yan yana agar yüzeyine yerleştirilir. Sefalosporin diskinin zonunda indükleyiciye bakan tarafta bir düzleşme olması İBL varlığı açısından pozitif olarak değerlendirilir. • Laboratuvardan İBL varlığı bildirilmese bile yukarıdaki türlerin bu özellikte olduğu bilinmelidir. • Bu türlerle gelişen infeksiyonlarda 2.-3. kuşak sefalosporinlerin ve aztreonamın tek başına kullanılmasından kaçınılmalıdır. • Uzun süreli tedavi söz konusu ise bu türlerin antibiyotik duyarlılık testleri 3-4 günde bir tekrarlanmalıdır. Genişlemiş spektrumlu b-laktamaz üreten Enterobacteriaceae üyeleri Genişlemiş spektrumlu b-laktamazlar, TEM-1, TEM-2, SHV-1 gibi enzimlerden birkaç nokta mutasyonu ile gelişmiş ve penisilinler, 3. ve 4. kuşak sefalosporinlerle monobaktamları inaktive edebilme özelliğinde enzimlerdir 46,49-51. Günümüzde TEM 3-69, SHV 2-24 olmak üzere 90 civarında GSBL bulunmaktadır. GSBL üreten suşlarla gelişen infeksiyonların sağaltımında genişlemiş spektrumlu b-laktamların kullanılması halinde tedavi başarısızlıkları görülmektedir 42. Bu nedenle GSBL’lerin saptanabilmesi önemlidir. • GSBL üretimi normal duyarlılık testleri ile saptanamayabilir. Bu nedenle etkilenen antibiyotiklere azalmış duyarlılık GSBL göstergesi olarak kabul edilir. • GSBL üreten suşlar bazı genişlemiş spektrumlu b-laktam ajanlara duyarlı gibi görünseler de MİK değerlerinde inokulum etkisi görülür. İnokulum etkisi, GSBL üreten mikroorganizmaların bakteri sayısının yüksek olduğu durumlarda, direnç düzeylerinin de yükseldiğini açıklayan bir tanımdır. Önerilen inokulum düzeylerinde (5x105 bakteri/ml) MİK değerleri düşüktür, ancak inokulum bir infeksiyon bölgesinde olduğu gibi 107’ye çıkarıldığında MİK değerleri 100-500 kat yükselmektedir. Bu durum, neden in vitro testlerde duyarlı gibi görünseler de GSBL yapan bakterilerin etken olduğu infeksiyonlarda genişlemiş spektrumlu b-laktam kullanımından kaçınılması gerektiğini gösterir. • Enzimin substrat profili değişik olabildiği için tutarsız veya mantıksız sonuçlar görülebilir. Bu nedenle antibiyogramlarda indikatör antibiyotiklerin hemen hemen tümünün yer alması önerilmektedir 17. • 3. kuşak sefalosporinlerden herhangi birinin MİK değeri ³2 mg/L olarak saptandığında ya da seftazidim ve sefpodoksim inhibisyon zon çaplarının £22 mm; aztreonam ve sefotaksim zon çaplarının £27 mm; seftriakson zon çapının £25 mm olduğu durumlarda GSBL varlığı için doğrulama testi yapılmaktadır 22. • Doğrulama testlerinde söz konusu enzimlerin klavulanik asit ile inhibisyonu temeline dayanan yöntemler uygulanır 17,22,53: 1. Çift disk sinerji testi: GSBL varlığı araştırılan mikroorganizmanın yayıldığı Mueller-Hinton besiyeri yüzeyine bir amoksisilin/klavulanik asit diski ile bundan 2 cm uzaklıkta olacak şekilde sefotaksim, seftazidim, aztreonam ve sefepim diskleri yerleştirilir. 35°C’de 18 saat inkübasyondan sonra genişlemiş spektrumlu b-laktam disklerinden herhangi birinin inhibisyon zonunun AMC diskine doğru genişlemesi, 2. Mikrodilüsyon testinde 4 mg/L klavulanik asit eklenmesiyle genişlemiş spektrumlu b-laktam ajanların MİK değerlerinde ³8 kat azalma saptanması, 3. Bir tarafında seftazidim diğer tarafında seftazidim ve klavulanik asit bulunan E-Test striplerinde klavulanik asit etkisiyle MİK değerinde ³8 kat azalma saptanması, 4. Üzerine klavulanik asit (10 µg) damlatılan genişlemiş spektrumlu b-laktam disklerinin zon çaplarında ³5 mm genişleme saptanması GSBL üretimi açısından pozitif kabul edilir. • Doğrulama testleri bu suşların Amp C tipi üreten suşlardan ayırımı için önemlidir. Amp C tipi b-laktamazlar b-laktamaz inhibitörlerinden etkilenmez. Ayrıca daha önce de belirtildiği gibi Amp C tipi b-laktamazlar 3. kuşak sefalosporinlerin yanı sıra, sefoksitin direncine de yol açar. • GSBL üreten suşlar genellikle gentamisin ve SXT’ye de dirençlidir. Çoğul direnç özelliği de bu tip enzimler için bir diğer ipucu olabilir. • Bir izolatın GSBL ürettiği saptandığında in vitro duyarlılık sonucu ne olursa olsun, tüm sefalosporinler, penisilin türevleri ve monobaktamlara dirençli olarak rapor edilmelidir 22. Ancak b-laktamaz inhibitör kombinasyonları ve sefamisinler bu enzimlerden etkilenmedikleri için duyarlılık sınırlarına göre değerlendirilirler 17. Metalloenzim üreten Gram negatif bakteriler Metalloenzimler karbapenemler dahil olmak üzere tüm b-laktam ajanları parçalayabilen enzimlerdir 44. Sadece aztreonam üzerinde etkileri daha azdır. Karbapenemlerin yaygın olarak kullanılması bu tip enzimleri üreten mutantların seçilmesi ile sonlanmıştır. Metalloenzimler Stenotrophomonas maltophilia’da intrinsik olarak bulunmaktadır. Bunun dışında P. aeruginosa, A. baumannii ve S. marcescens suşlarında da bildirilmiştir. Metalloenzimler aktif bölgelerinde bir Zn iyonu taşıdığından tanımlanmalarında bu çinko iyonuna bağlanarak enzimi inaktive eden EDTA, 2-merkaptopropionik asit gibi bileşikler kullanılır 45,56. Hastane salgınları açısından önemli bakteri türlerinde bulundukları için tanımlanmaları infeksiyon kontrolü açısından önemlidir. Sonuç olarak; sık karşılaşılan, klinik açıdan önemli bakteri türlerinin antibakteriyellere direnç mekanizmaları ile ilgili bilgilerimiz ışığında, doğru uygulanan ve doğru yorumlanan antibiyotik duyarlılık test sonuçlarının klinik tedavi açısından en akılcı seçimin yapılmasına olanak sağlayacağı görülmektedir. Kaynaklar 1) Bassetti D, Bassetti M, Montero E. Strategies for antibiotic selection in empirical therapy. Clin Microbiol Infect 2000; 6 (suppl 3):98-100. 2) Moellering RC Jr. Problems with antimicrobial resistance in Gram positive cocci, Clin Infect Dis 1998; 26: 1177- 8. 3) Lister PD. Emerging resistance problems among respiratory tract pathogens. Am J Manag Care 2000; 6 (suppl 8):S409-18. 4) Blondeau JM, TilloranGS. Antimicrobial susceptibility patterns of respiratory pathogens; a global perspective. Semin Respir Infect 2000; 15:195-207. 5) Hsueh PR, Liu YC, Shyr M et al. Multicenter surveillance of antimicrobial resistance of Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis in Taiwan during 1998-1999 respiratory season. Antimicrob Agents Chemother 2000;44:1342-5. 6) Gür D, Özalp M, Sümerkan B, et al. Prevalance of antimicrobial resistance in respiratory tract pathogens from five centers in Turkey. 8th International Congress of Infectious Diseases, Boston, 1998; Abst.no. 82011. 7) Arman D. Etkene göre antibiyotik seçimi. Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Antibiyotik Duyarlılık Testlerinin Standardizasyonu (ADTS) Çalışma Grubu, Antibiyotik Duyarlılık Testlerinin Standardizasyonu Toplantısı kitabında, Türk Mikrobiyoloji Cemiyeti Yayını No. 33, İstanbul, 1998, s: 9. 8) Moellering RC. Principles of antinfective therapy. In: Mandell GL, Bennett JG, Dolin R (eds). Principles and Practice of Infectious Diseases, 4th ed, New York, Churchill Livingstone, 1995, pp:199-212. 9) Kaygusuz A. Antibiyotik seçimini etkileyen faktörler ANKEM Derg 2000;14: 497-581. 10) Craig WA. Pharmocokinetic/pharmacodynamic parameters: rationale for antibacterial dosing of mice and men. Clin Infect Dis 1998;26:1 11) JorgensenJH. Laboratory issues in the detection and reporting of antibacterial resistance. Infect Dis Clin North Am 1997; 11:785-802. 12) Gülay Z. Antimikrobiyal ilaçlara direnç. In: Mutlu G, İmir T, Cengiz T, Ustaçelebi Ş, Tümbay E, Mete Ö (editörler). Temel ve Klinik Mikrobiyoloji. Ankara. Güneş Kitabevi. 1999, 91-108. 13) National Committee for Clinical Laboratory Standarts. Methods for dilution antimicrobial susceptibility testing for bacteria that grow aerobically. Approved standart M7-A4, Wayne Pa, National Committee for Clinical Laboratory Standarts, 1997 14) National Committee for Clinical Laboratory Standarts. Performance standarts for antimicrobial disk susceptibility tests. Approved standart M2-A5, Wayne Pa, National Committee for Clinical Laboratory Standarts, 1997 15) Baker CN, Stocker SA, Culver DM et al. Comparison of E-test to agar dilution, broth microdilution and agar difusion susceptibity testing techniques by using a special challenge set of bacteria. J Clin Microbiol 1991;29:533-8. 16) Kaygusuz A. Hastanede sık rastlanılan antibiyogram örnekleri. ANKEM Derg 2000; 14:512-7. 17) Jorgensen JH, Ferraro MJ. Antimicrobial susceptibility testing: special needs for fastidious organisms and difficult-to-detect resistance mechanisms. Clin Infect Dis 2000;30:799-808. 18) Tenover FC, Mohammed MJ, Gorton TS, Dembek ZF. Detection and reporting of organisms producing extended spectrum b-lactamases: survey of laboratories in Connecticut. J Clin Microbiol 1999;37:4065-70. 19) Courvalin P. Interpretive reading of in vitro antibiotic susceptibility tests (the antibiogramme). Clin Microbiol Infect 1996; 2(suppl 1): S26-34. 20) Seppala H, Skurnik M, Soini H, Roberts MC, Huovinen P. A novel erythromycin resistance methylase gene (ermTR) in Streptococcus pyogenes. Antimicrob Agents Chemother 1998; 42: 257-62. 21) Kaygusuz A. Antibiyogram duyarlılık sonuçlarının doğru yorumu. Flora 2000;5:13-23. 22) National Committee for Clinical Laboratory Standarts. Performance standarts for antimicrobial susceptibility testing; 11th informational supplement M 100- S11, Villanova, PA, National Committee for Clinical Laboratory Standarts, 2001. 23) Archer GL. Staphylococcus aureus; a well armed pathogen. Clin Infect Dis 1998; 26: 1179-81. 24) Hackbarth CJ, Kocagöz T, Kocagöz S, Chambers HF. Point mutations in Staphylococcus aureus PBP 2 gene affect penicillin-binding kinetics and are associated with resistance. Antimicrob Agents Chemother 1995;39: 103-6. 25) HenzeUU, Berger-Bachi B. Penicillin binding protein 4 overproduction increases b-lactam resistance in Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemother 1996;40: 2121-5. 26) Song M, Wachi M, Doi M, Ishimo F, Matsuhashi M. Evolution of an inducible penicillin-target protein in methicillin resistant Staphylococcus aureus by gene fusion. FEMS Lett 1987;221: 167 -70. 27) Petersson AC, Kamme C, Miörner H. Disk with high oxacillin content discriminates between methicillin-resistant and borderline methicillin –susceptible Staphylococcus aureus strains in disk diffusion assays using a low salt concentration. J Clin Microbiol 1999;37: 2047-50. 28) Centers for Disease Control and Prevention. Update: Staphylococcus aureus with reduced susceptibility to vancomycin- United States, 1997. Morbid Mortal Weekly Rep 1997;46: 813. 29) Hiramatsu K, Hanaki T, Ino T, Yabuta K, Oguri T, Tenover FC. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus strain with reduced vancomycin susceptibility. J Antimicrob Chemother 1997;40: 135 –136. 30) Howe RA, Bowker KE; Walsh TR, Feest TG, MacGowan AP. Vancomycin-resistant Staphylococcus aureus. Lancet 1998; 351: 602. 31) Hubert SK, Mohammed JM, Fridkin SK, Gaynes RP, Gowan JE, Tenover FC. Glycopeptide-intermediate Staphylococcus aureus, evaluation of a novel screening method and results of a survey of selected US hospitals. J Clin Microbiol 1999;37: 3590-3. 32) Handwerger S, Raucher B, Altarac D et al. Nosocomial outbreak due to Enterococcus faecium highly resistant to vancomycin, penicillin and gentamicin. Clin Infect Dis 1993; 16: 750-5. 33) Montecalvo MA, Horowitz H, Gedris C et al. Outbreak of vancomycin, ampicillin, and aminoglycoside resistant Enterococcus faecium bacteremia in an adult oncology unit. Antimicrob Agents Chemother 1994; 38: 1363-7. 34) National Nosocomial Infections Surveillance System. National Nosocomial Infections Surveillance System report, data summary fro October 1986-April 1996. Am J Infect Control 1996; 24: 380. 35) Gültekin M, Günseren F. Vankomisin dirençli enterokoklar. Hastane İnfeksiyon Derg 2000;4:195-204. 36) Kaye KS, Fraimow HS, Abrutyn E. Pathogens resistant to antimicrobial agents; epidemiology, molecular mechanisms, and clinical management. Infect Dis Clin North Am 2000; 14: 293-319. 37) Campbell GC, Silberman R. Drug-resistant Streptococcus pneumoniae. Clin Infect Dis 1998; 26: 1188-95. 38) Klugman KP, Madhi SA. Emergence of drug resistance; impact on bacterial meningitis. Infect Dis Clin North Am 1999;637-46. 39) Kaplan SL, Mason EO. Management of infections due to antibiotic resistant Streptococcus pneumoniae. Clin Microbiol Rev 1998;11: 628-44. 40) Jette LP, Sınave C. Use of an oxacillin disk screening test for detection of penicillin and ceftriaxone-resistant pneumococci. J Clin Microbiol 1999; 37: 1178-7. 41) Brueggemann AB, Pfaller MA, Doern GV. Use of penicillin MICs to predict in vitro activity of other b-lactam antimicrobial agents against Streptococcus pneumoniae. J Clin Microbiol 2001;39:367-9. 42) Heffelfinger JD, Dowell SF, Jorgensen JH, et al. Management of community acquired pneumonia in the era of pneumococcal resistance; a report from the Drug Resistant Streptococcus pneumoniae Therapeutic Working Group. Arch Intern Med 2000; 160:1399-1408. 43) Seppala H, Nissinen A,Yu Q, Huovinen P. Two different phenotypes of erythromycin resistant Streptococcus pneumoniae in Finland. J Antimicrob Chemother 1993;32:885-91. 44) Weisblum B. Erythromycin resistance by ribosome modification. Antimicrob Agents Chemother 1995; 39:577-81. 45) Sutcliffe J, Tait-Kamradt D, Wondurack L. Streptococcus pneumoniae and Streptococcus pyogenes resistant to macrolides but sensitive to clindamycin a common resistance pattern mediated by an efflux system. Antimicrob Agents Chemother 1995;40:1817-24. 46) Bush K. New b-lactamases in Gram negative bacteria, diversity and impact on selection of antimicrobial therapy. Clin Infect Dis 2001; 32:1085-9. 47) Livermore DM. b-lactamases: quantity and resistance. Clin Microbiol Infect 1997; 3(suppl 4): 4S10-19. 48) Sanders CC, Sanders W Jr. b-lactam resistance in Gram negative bacteria global trends and clinical impact. Clin Infect Dis 1992; 15: 824-39. 49) Bush K, Jacoby GA, Medeiros AA. A functional classification scheme for b-lactamases and its correlation with molecular structure. Antimicrob Agents Chemother 1995; 39:1211-33. 50) Rahal JJ. Extended spectrum b-lactamases; how big is the problem. Clin Microbiol Infect 2000; 6 (suppl 2): 2-6. 51) Rice L. Evolution and clinical importance of extended spectrum b-lactamases. Chest 2001; 119: 391S-396S. 52) Paterson DL, Kow C, Gottberg A, et al. Outcome of cehalosporin treatment for serious infections due to apparently susceptible organisms producing extended spectrum b-lactamases; implications for the clinical microbiology laboratory. J Clin Microbiol 2001; 39: 2206-12. 53) Jarlier V, Nicoles MM, Fornier G, Philippon A. Extended broad spectrum b-lactamases conferring resistance to newer b-lactam agents in Enterobacteriaceae; hospital prevalance and susceptibility patterns. Rev Infect Dis 1988; 10: 867-71. 54) Bush K. Metallo b-lactamases; a class apart. Clin Infect Dis 1998; 27 (suppl 1): S49-53. 55) Lee K, Chong Y, Shin HB, Kim YA, Yong D, Yun JH. Modified Hodge and EDTA synergy tests to screen metallo b-lactamase producing strains of Pseudomonas and Acinetobacter species. Clin Microb Infect 2001; 7: 88-102. 56) Arakawa Y, Shibata N, Shibayama K et al. Convenient test for screening b-lactamase producing Gram-negative bacteria by using thiol compounds. J Clin Microbiol 2000;38:40-43. toraks.dergisi.org

http://www.biyologlar.com/antibiyotik-duyarlilik-testlerinin-yorumu-ile-recete-yazilir

Transpozonlar ve Hareket Mekanizmaları

Transpozonlar bİr hücrenin genomunda farklı yerlere, transpozisyon olarak adlandırılan bir süreçle hareket edebilen DNA dizileridir. Bu süreç ile mutasyonlara ve genomdaki DNA miktarının değişmesine neden olurlar. Çeşitli hareketli genetik elemanlar mevcuttur, bunlar transpozisyon mekanizmalarına göre sınıflandırılırlar. Retrotranspozonlar (veya Sınıf I transpozonlar) bir RNA ara ürün aracılığıyla kendilerini kopyalayarak hareket ederler. DNA transpozonları (veya Sınıf II transpozonlar) bir RNA ara ürün kullanmaz. Tranpozonların kimi kendini kopyalayarak, kimi kendini çevreleyen DNA'dan kesip çıkarıp başka bir yere taşıyarak hareket eder. Bu özelliklerinden dolayı, bilim insanları transpozonları canlılardaki DNA'yı değiştirmek için bir araç olarak kullanırlar.Barbara McClintock 1940'ta transpozonları ilk olarak mısır bitkisinde keşfetmesinden dolayı 1983'te Nobel Ödülü almıştır.. Transpozonlar, insan dahil, ökaryotik canlıların genomunun önemli bir bölümünü oluştururlar.Transpozonların hareket tipleriTransposonlar transpozisyon mekanizmalarına göre iki sınıfa ayrılırlar:    Sakınımlı transpozonlar (ing. conservative transposons) hareket edince eski yerde tranpozon kalmaz, yani transpozon sayısı sabit kalır. "Kes-yapıştır" tipi bir mekanizmayla hareket ederler; örn. piggyBac ve Uyuyan Güzel transpozonları.    İkilenmeli transpozonlar (ing. replicative transposons) genomda her hareket edişlerinde kendilerinin yeni bir kopyasını oluştururlar. "Kopyala-yapıştır" tipi bir mekanizmayla hareket ederler. Çoğalmalı transpozonların bir alt grubu retrotranspozonlardır, bunların çoğalmasında bir RNA ara adımı vardır. DNA transpozonlarında çoğalma mekanizmasında RNA bulunmaz.Transpozonların hareket mekanizmalarıTranpozonlar kullandıkları enzimler bakımından iki ana gruba ayrılabilirler. RNA ara ürün aracılığıyla hareket eden retrotranspozonlar RNA'nın DNA'ya çevriyazan ters transkriptaz enzimini kullanırlar. DNA transpozonlarının hareketi ise transpozaz enzimi ile gerçekleşir.Retrotransposonlar (Sınıf I transpozonlar)Retrotransposonlar kendilerini kopyalayıp sonra bu kopyalarını genomda çeşitli yerlere yerleştirirler. Retrotranspozonlar önce transkripsiyon yoluyla kendilerini bir RNA molekülü olarak kopyalarlar, sonra bu RNA (çoğu zaman transpozon tarafından kodlanan) bir ters transkriptaz tarafından tekrar DNA'ya dönüştürülür ve genoma geri sokulur.Retrotransposonlar uzun uç tekrar dizilerine (ing. Long Terminal Sequence; LTR) sahip olup olmadıklarına göre iki gruba ayrılırlar .: LTR'li retrotranspozonlar LTR dizilerinde promotörler ve retrotranspozisyon için gerekli olan en az iki enzimin genleri bulunur. LTR'siz retrotranspozonlar da promotör içerirler ve RNA polimeraz II tarafından çevriyazılabilirler (transkripsiyonları yapılabilir). LTR'siz retrotranspozonlara örnek olarak LINE ve SINE dizileri gösterilebilir:    LTR'li retrotranspozonlar retrovirüslere çok benzerler ama virüs olarak paketlenmelerini sağlayan env genine sahip değildirler. Env genini edinmek veya kaybetmek yoluyla birbirlerine dönüşebilirler. Virüs benzeri retrotranspozonlar paketlenemedikleri için başka hücrelere bulaşmazlar. LTR'li retrotranspozonlar insan genomunun %8'ini oluştururlar.    LINE dizileri (ing. Long interspersed nucleotide elements kısaltması), yaklaşık 6500 bç uzunluğundadır. Bunlar iki gen şifreler: ters transkriptaz ve entegraz (transpozaz). LINE'ler RNA polimeraz II tarafından çevriyazılır. Virüs benzeri retrotranspozonlardan farklı olarak uzun uç tekrarları (LTR) yoktur. İnsan genomunda bulunan 900.000 LINE dizisi, genomun %21'ini oluşturur.    SINE dizileri (ing. Short interspersed nucleotide elements kısaltması) kısa (100-400 bç) DNA dizileridir, RNA polymeraz III tarafından çevriyazılmış bazı hücresel RNA'ların ters transkripsyonu sonucunda genoma dahil olmuşlardır. Bunların en iyi bilinen örnekleri Alu elemanlarıdır. Kendileri ters transkriptaz geni içermeseler de LINE'lerin ters transkriptazları onların da çoğalmasını sağlar. İnsan genomunda bulunan yaklaşık bir milyon SINE dizisi, genomun %13'ünü oluşturur.DNA transpozonları (Sınıf II transpozonlar)DNA transpozonlarının transpoziyon mekanizmasında, retrotransposonlardan farklı olarak, RNA yer almaz. Bu mekanizma ile hareket eden transpozonlarda bulunan bir transpozaz, bir de rezolvaz enzimi bulunur (bazılarında bu iki fonksiyon bir proteinde bütünleşmiştir). DNA transpozonlarının iki ucundaki ters yönlü dizi tekrarları transpozaz enziminin rekombinasyon işlemi için gereklidir. Bir DNA parçası transpozaz enzimini şifrelemese (veya mutasyonla kaybetmiş olsa) dahi bu bu ters yönlü tekrarlara sahip olursa yardımcı bir transpozonun tranpozaz enzimi aracılığıyla genomda hareket etmeye devam edebilir. Transpozaz, transpozonun iki ucundaki DNA'yı ve hedef noktasındaki DNA'yı keserek genomdan transpozonu çıkarır ve yeni konumuyla bütünleştirir (entegre eder). Rezolvaz enzimi entegrasyon aşamasında gereklidir, tek zincirli kesikler yaratarak transpozon DNA'sının onu çevreleyen DNA ile düzgün bir şekilde bütünleşmesini sağlar.DNA transpozonlarının bazıları "kes yapıştır" yoluyla, bazıları ise "kopyala yapıştır" yoluyla hareket eder. Hangisinin olduğu transpozon enziminin verici transpozon uçlarındaki DNA'nın bir mi iki mi zincirinden kestiğine bağlıdır. Transpozazlar hedef yerdeki DNA'yı yapışkan uçlar yaratacak şekilde kaymalı (ing. staggered) keser, transpozon DNA'sını da (bir veya iki zincirden) keser ve onu hedef yerindeki DNA zincirlerine bağlar. Konak hücreye ait olan DNA polimeraz açık kalmış tek zincirli yerleri doldurur, DNA ligaz da şeker-fosfat zincirini kapayınca transpozisyon tamamlanmış olur.Kimi transpozon DNA molekülünün herhangi bir yerine bağlanabilir, dolayısıyla traspozonun hedefi genomda herhangi bir yerde olabilir, kimi transpozaz ise kendine özgün dizilere bağlanır.Bir bakteriyel birleşik transpozon.DNA transpozonları yapılarına bağlı olarak iki ana gruba ayrılabilir: Birleşik tranpozonların (örneğin bakterilerdeki Tn5, 9, 10, 903 ve 1681) iki ucunda biribirine çok benzer ama ters yönlü (evrik) diziler, "insersiyon dizileri" (ing., insertion sequence; IS) bulunur.[5] Bu IS dizileri oldukça uzundurlar, transpozisyon için gerekli olan tranpozaz ve entegraz enzimlerinin genlerini kodlarlar. İki IS dizisi arasında ayrıca bir veya birkaç antibiyotik direnç geni bulunur. Her bir IS dizisi hem tek başına hem de yakınındaki öbür IS dizisi ile birlikte hareket etme yeteneğine sahiptir; beraber hareket ettiklerinde aralarında bulunan DNA bölgesini de taşırlar. Ortamda antibiyotik bulunması halinde aradaki antibiyotik direnç geninin taşınabildiği gözlemlenebilir, çünkü bu taşınma olayları konak bakteriye bir selektif avantaj sağlar. Bazı durumlarda, eğer genomda pek çok transpozon varsa, hareket eden bir IS, antibiyotik direnç geninin öbür yanindaki IS ile birlikte hareket etmek yerine, öbür tarafındaki bir IS ile hareket edebilir; bu durumda ikisi arasında yer alan bazı genler genomda başka bir yere taşınabilir.Birleşik transpozonlar hareket ettiklerinde ikilenmezler.Karmaşık tranzpozonların (örneğin bakterilerdeki Tn1, 3, 4, 7, 501 ve 551 ve bakteriyofaj Mu'nun) iki ucunda da tekrar eden diziler vardır ama bunlar kısadır (30-40 baz çifti), bu diziler arasında transpozaz ve antibiyotik direnç geni yer alır. Transpozonun hareketinde bu genlerin hepsi beraber hareket ederler. Bu sınıfta yer alan transpozonlar ikilenerek hareket ederler, yani hareketlerinin sonucunda genomdaki kopya sayıları artar.Sınıf III transpozonlarMinyatür Evrik Tekrarlı Traspozabl Elemanlar (ing. Miniature Inverted-repeats Transposable Elements; MITE), Sınıf II (DNA) transpozonlarına benzerler ama çok küçüklerdir (100-500 bç), transpozisyonları için gerekli olan genleri bulundurmazlar. Genomda bulunan başka transpozonların transpozazları aracılığıyla hareket ettikleri sanılmaktadır. İlk bitkilerde keşfedilmişler,[8] sonra insan dahil çeşitli başka canlı gruplarında da bulundukları görülmüştür. Pirinç genomunun %6'sı MITE'lerden oluşur. İnsan genomunda bulunan 100.000 MITE, genomun yaklaşık %1'ini oluşturur. Örnekler    Transpozonlar ilk defa mısır bitkisinde Barbara McClintock tarafından 1948'de keşfedilmiştir, bu keşfinden dolayı ona 1983'te Nobel Ödülü verilmiştir. McClintock bu tranpozonların neden olduğu insersiyon, delesyon ve translokasyonları farketmiştir. Genomda meydana gelen bu değişiklikler, örneğin mısır tanelerinin renginin değişmesine yol açabilir. Mısır genomunun %50'si transpozonlardan oluşmaktadır. McClintock'un tasvir etmiş olduğu Ac/Ds systemi retrotranspozonlardır.    Sirke sineği Drosophila melanogaster 'de bulunan bir transpozon ailesi P elemanları olarak adlandırılır. Bu transpozonun bu böcek türünde ilk defa 20. yy ortalarında belirmiş oldukları sanılmaktadır. Yapay P elemanları kullanarak Drosphila genomuna gen sokma teknolojisi geliştirilmiştir.    Bakterilerdeki transpozonlar, transpozisyon işlevini sağlayan transpozaz genine ek olarak çoğu zaman bir de antibiyotik direnç geni taşırlar. Bakterilerde transpozonlar kromozomdan plazmitler arasında gidip gelebilirler. Antibiyotik dirençli bakterilerin oluşmasına transpozonlar önemli rol oynar. Antibiyotik direnci gibi ek bir gen taşıyan bakteriyel transpozonlar Tn ailesine aittir. Ek geni olmayanlara insersiyon dizisi denir.    insanlarda en yaygın transpozon Alu dizisidir. Yaklaşık 300 nükleotit uzunluğunda olan Alu dizisinden insan genomunda yaklaşık bir milyon adet bulunur.    Bazı virüsler transpoziyon yolu ile konak hücrenin DNA'sının içine girerler. Mu fajı transpozisyonu DNA yollu replikatif transpozisyonun en iyi bilinen örneğidir. Onun transpozisyon mekanizması homolog rekombinasyona benzer. AIDS hastalığının etmeni olan HIV ise RNA yollu replikatif transpozisyonun bir örneğini oluşturur.Hastalığa neden olan transpozonlarTranspozonlar mutajendir, konak hücrenin genomuna çeşitli yollardan zarar verirler:    İşlevsel bir genin içine giren bir traspozon büyük olasılıkla o geni çalışmaz kılar.    Bir transpozon bir geni terk ettiği zaman geride kalan boşluk muhtemelen doğru tamir edilmeyecektir.    Aynı dizinin pek çok kopyasının olması (Alu dizilerinde olduğu gibi) mitoz sırasındakromozomların doğru eşleşmesini engelleyebilir, bunun sonucunda eşitsiz çaprazlama meydana gelir, bu kromozom ikilenmesinin başlıca nedenidir.Transpozonlar tarafından sıkça meydana gelen hastalıklar arasında hemofili A ve B, porfiri, kanser yatkınlığı ve Duchenne muskuler distrofi sayılabilir.Ayrıca, çoğu transpozonda tranzpozaz geninin ifadesini sağlayan promotör, yakında bulunan konak hücre genlerinin uygunsuz ifadesine neden olur, bu da hastalıklara yol açabilir.Transpozonlarin evrimiTranspozonların evrimi ve genom evrimine olan etkileri halen etkin bir araştırma konusudur. Transpozonlar canlıların her dalında bulunur ancak kökenleri bilinmemektedir. En son ortak atada ortaya çıkmış olabilecekleri gibi bağımsız olarak pek çok kere oluşmuş olabilirler, veya bir kere oluşup sonra yatay gen transferi ile diğer biyolojik alemlere yayılmış olabilirler. Transpozonlar bazen konaklarına fayda sağlayabilseler de genel olarak bencil DNA olarak, yani konak hücrenin DNA'sında yaşayana parazitler olarak değerlendirilirler. Bu bakımdan virüslere benzerler. Nitekim, retrotranspozon ve retrovirüslerin kopyalanmasındaki benzerlikler ortak bir atadan evrimleşmiş olduklarına dair spekülasyonlara yol açmıştır.Aşırı transpozisyon bir genomu çalışmaz hale getirebileceğinden çoğu organizma transpozisyonu dayanılır bir seviyede tutmak için mekanizmalar geliştirmiştir. Örneğin, nematod Caenorhabditis elegans 'da RNA enterferans (RNAi) için gerekli olan bazı genler tranpozisyona da engel olurlar. Aşırı transpozisyondan dolayı konak organizmanın ölmesi transpozonun da varlığına son vereceği için transpozonlar da kendi hareketliliklerini kontrol altında tutarlar. Örneğin bakteriyel transpozonlar genelde yalnızca metillenmemiş DNA'ya kendilerini kopyalarlar. DNA kopyalandıktan kısa bir süre sonra metillendiği için transpozisyon çoğalan hücrelerde ve ancak bu kısa zaman aralığında mümkün olur. UygulamaMoleküler biyolojide transpozonlar bir mutasyon aracı olarak kullanılır. Transpozon içine girdiği geni hem çalışmaz hale getirir, hem de çalışmaz hale gelmiş genin kolayca bulunmasını sağlar.Bazen bir transpozon bir genin içine girmesi onu tersinir bir şekilde inaktive eder; transpozaz aracılığıyla tranpozon genden çıkartılması genin fonksiyonunun geri gelmesini sağlar. Bitkilerde böylece birbirine komşu hücrelerin farklı genotipleri olabilir. Bu özellik sayesinde araştırmacılar bir hücrenin işlevini yerine getirmesi için bir genin o hücrenin içinde mi, yoksa başka bir hücrede mi çalışıyor olmasının yeterli olduğunu ayıredebilirler.

http://www.biyologlar.com/transpozonlar-ve-hareket-mekanizmalari

RNA polimeraz nedir

RNA polimerazlar (kısaca RNAP veya RNApol), bir DNA veya RNA molekülündeki bilgiyi RNA molekülü olarak kopyalayan bir enzimler ailesidir. Bir gende yer alan bilginin RNA molekülü olarak kopyalanma işlemi transkripsiyon olarak adlandırılır. Hücrelerde RNAP genlerin RNA zincirleri halinde okunmasını sağlar. RNA polimeraz enzimleri, tüm canlılarda ve çoğu virüste bulunur. Kimyasal bir deyişle, RNAP, bir nükleotidil transferaz enzimidir, bir RNA molekülünün 3' ucunda ribonükleotitlerin polimerleşmesini sağlar.RNA polimerazlar iki ana kategoride gruplandırılırlar. Bakteri, ökaryot ve arkelerde bu enzim en az beş altbirimden oluşur. Bakteriyofaj, mitokondri ve kloroplastlardaki enzim ise tek altbirimden oluşur. Her gruptaki enzimlerin ortak özellikleri o gruptakilerin evrimsel olarak ilişkili olduklarına işaret eder.TarihçeRNAP, Sam Weiss ve Jerard Hurwitz tarafından, birbirlerinden bağımsız olarak, 1960'da keşfedilmiştir. Oysa, 1959 Nobel Tıp veya Fizyoloji Ödülü Severo Ochoa ve Arthur Kornberg'e RNA polimeraz zannettikleri enzimin keşfi için verilmiş, sonrasında bunun ribonükleaz olduğu ortaya çıkmıştır. Bakteriyel RNA polimerazın üç boyutlu yapısı 1999'da [1], maya RNA polimeraz II enzimininki ise 2000'de çözülmüştür.2006 Nobel Kimya ödülü Roger Kornberg'e, transkripsiyon sırasında RNA polimerazın ayrıntılı görüntülerini elde etmiş olmasından dolayı verilmiştir.Transkripsiyon kontrolüGen transkripsiyonunun kontrolü gen ifadesini etki ederek hücrenin ortamına uyum sağlamasını, organizma içinde özelleşmiş işlevlerini yerine getirmesinin ve canlı kalmak için gerekli olan temel metabolik süreçleri sürdürmesini sağlar. Dolayısıyla, RNA polimerazın etkinliğinin hem karmaşık olması hem de sıkı bir sekilde düzenlenmesi gereklidir. Escherichia coli bakterisinde RNA polimeraza etki edebilen 100'den fazla faktör tanımlanmıştır.RNA polimeraz, DNA üzerinde promotör olarak adlandırılan özel bölgelerden başlayarak transkripsiyonu başlatır. Kendisine şablon olarak kullandığı DNA zincirini tümleyici bir RNA zinciri meydana getirir. RNA zincirine nükleotidler eklenme sürecine uzama (elongasyon) denir; ökaryotlarda RNA polimeraz 2,4 milyon nükleotit uzunluğunda (distrofin geninin uzunluğu) zincirler oluşturabilir. Genin sonunda bulunan ve sonlayıcı (terminatör) olarak adlandırılan özel DNA dizgelerine gelince RNA polimeraz oluşturmuş olduğu RNA'yı salar.RNA polimerazın ürünleri arasında aşağıdakiler bulunur:    mesajcı RNA (mRNA)- ribozomlar tarafından protein sentezlenmesi için bir şablon işlevi görür.    Kodlamayan RNA - Protein kodlamayan genlerin ürünleridir. Bunların en belirgin örneği taşıyıcı RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA)'dır, bunlar protein sentezinde görev alırlar. Ancak, 1990 sonlarında pek çok yeni tür RNA geni keşfedilmiştir. RNA genlerinin hücre biyolojisinde çok daha fazla rolleri olduğu artık bilinmektedir.        Taşıyıcı RNA (tRNA), spesifik amino asitleri protein sentezi sırasında büyümekte olan polipeptide eklenmek üzere ribozoma getirirler.        Ribozomal RNA (rRNA), ribozomların bir parçasıdır, peptid bağların oluşmasına katalizörlük yapar.        Mikro RNA (miRNA), gen ifadesini düzenler.        Katalitik RNA (ribozim), katalizör özellikli RNA molekülleridir.Transkripsiyon kofaktörleriRNAP'ye bağlanıp onun davranışı değiştirebilen, transkripsiyon faktörü (veya kofaktörü) olarak adlandırılan çeşitli proteinler vardır. Örneğin E.coli 'de greA ve greB proteinleri, RNA polimerazın büyümekte olan RNA zincirini koparma yeteneğini artırırlar. Bu sayede, hatalı bir baz eklenmesi yüzünden duraklamış olan bir RNA polimeraz kurtarılıp yeniden çalışır hale gelir. Bir diğer kofaktör olan Mfd, transkripsiyon eşlikli tamirde görev alır, bu süreç sırasında RNAP, DNA'daki bozuklukları farkedip DNA tamiri için gerekli olan enzimleri seferber eder. Diğer kofaktörlerin düzenleyici rolleri vardır, yani RNAP'nin bir geni ifade edip etmeyeceğini belirlerler.Çalışma mekanizmasının ana hatlarıAşağıda ana hatlarıyla verilen bakteri RNA polimerazının çalışma mekanizması genel olarak RNA polimerazların nasıl çalıştığı hakkında fikir vermek amacıyla özetlenmiştir. Diğer RNA polimerazlarda bulunan ek yardımcı proteinler bu mekanizmanın bazı ayrıntılarının farklı olmasına neden olabilir. Dolayısıyla belli bir enzim hakkında spesifik bilgi edinmek için onun maddesine bakınız. Bağlanma ve uzamaRNA polimerazın DNA'ya bağlanması için α altbiriminin RNA başlama noktasının yukarısında, -40 ila -70 konumları arasında bir DNA dizgesini tanıması, ayrıca sigma (σ) faktörünün de -10 ile -35 arasındaki bölgeye bağlanması gerekmektedir. Gen ifadesini düzenleyen çeşitli σ faktörleri vardır, bunlar belli gen sınıfları için özelleşmişlerdir. Örneğin σ70 normal şartlarda bulunur ve hücrenin normal çalışması için gerekli genlere RNA polimerazın bağlanmasını sağlar, buna karşın σ32 ısı şokuyla ilişkili genlere bağlanmayı sağlar.RNA polimeraz DNA'ya bağlandıktan sonra bu protein-DNA kompleksi "kapalı"dan "açık" hale dönüşür. Bu değişim sonucunda yaklaşık 13 bazlık bir bölümde DNA iplikleri birbirlerinden ayrılırlar. Ribonükleotitler şablon DNA zinciriyle baz çiftleri oluştururlar, Watson-Crick baz eşleşmeleriyle.Yanlış nükleotidin zincire katılması durumunda RNA polimeraz geri gidip hatalı nükleotit (ve ondan bir evvelkini) çıkarıp uzatmayı yeniden dener T. aquaticus RNA polimerazı RNA zincirini uzatması sırasındaki şematik görüntüsü. RNA ve DNA'nın aldığı şekiller daha belli olsun diye protein belli kısımları saydamlaştırılmıştır. Sarı renkli gözterilen magnezyum iyonu enzimin aktif bölgesinde yer almaktadır.UzamaTranskripsiyon uzaması sırasında açık kompleks bir transkripsiyon kompleksine dönüşür ve yeni ribonükleotitler eklenir. RNA transkript oluşurken polimerazın önündeki DNA daha çok açılır ve 13 çift bazlık açık kompleks 17 çift bazlık bir transkripsiyon kompleksine dönüşür. Bu aşamada promotörün -10 ile -35 arasındaki bölgesinin şekli bozulur, ve σ faktör RNA polimerazdan ayrışır. Bu sayede RNAP'nin kalan kısmı DNA üzerinde ilerleyebilir, çünkü daha evvel σ faktör polimerazı yerinde tutmaktaydı.17 çb'lik transkripsiyon kompleksinin içinde 8 çb'lik bir DNA-RNA hibridi vardır, yani RNA transkriptinin 8 bazı DNA ipliğindeki bazlarlar eşlenmiştir. Transkripsiyon devam ettikçe RNA transkriptinin 3' ucuna ribonükleotitler eklenir ve RNAP kompleksi DNA üzerinde ilerler.RNA'ya ribonükleotitlerin eklenme mekanziması DNA polimerizasyon mekanizmasına çok benzer, bu yüzden DNA ve RNA polimeraz enzimlerinin evrimsel olarak birbiriyle ilişkili olduğu tahmin edilir. RNAP'de aspartik asit kalıntıları Mg2+ iyonlarına bağlanırlar, bunlar da ribonükleotitlerin fosfatlarını koordine ederler. İlk Mg2+, eklenecek NTP'nin α-fosfatına bağlanır. Bu sayede RNA zincirindeki 3' OH grubundan nükleofilik bir saldırı mümkün olur ve zincire bir NTP daha eklenir. İkinci Mg2+ NTP'nin pirofosfatına bağlanır. Toplam reaksiyon denklemi şöyledir: (NMP)n + NTP --> (NMP)n+1 + PPiSonlanmaE. coli RNA polimerazında transkripsiyonun sonlanması rho'ya bağımlı veya rho'dan bağımsız olmak üzere iki türlü olabilir. Rho'dan bağımsız sonlanmada DNA'daki palindromik bir bölgenin okunması sonucunda oluşan RNA kendi kendisiyle baz eşlemesi yaparak firkete gibi bir şekil alır. Bu firkete yapı G-C zenginidir, DNA-RNA hibridinden daha kararlıdır. Bunun sonucundan Transkripsiyon kompleksi içinde yer alan 8 çb'lık DNA-RNA hibridi 4 bazlık bir hibride dönüşür. Bu 4 baz-çift de zayıf bağlı A-U baz çiftleridir ve bu yüzden tüm RNA transkripti polimerazdan kopar.RNA polimeraz türleriBakterilerde RNA polimerazBakterilerde aynı enzim hem mRNA, hem rRNA hem de tRNA'yı sentezler.RNA polimeraz göreli olarak büyük bir moleküldür. Toplam 400 kDA büyüklüğünde olan çekirdek enzim 5 altbirimden oluşur:    α2: İki α altbirimi enzimi bir araya getirirler ve düzenleyici faktörlerle etkileşirler. Bu altbirimlerin karboksil uç bölgesi, promotöre bağlanır, amino uç bölgesi polimerazın geri kalan kısmına bağlanır.    β: Polimeraz etkinliğine sahiptir, zincir başlatma ve uzatma dahil, RNA sentezini katalizler.    β': DNA'ya özgül olmayan şekilde (non-spesifik olarak) bağlanır.    ω: RNA polimerazın altbirimlerinin bir araya gelmesini sağlar. Denatüre olmuş RNA polimerazı tekrar çalışır hale getirir, koruyucu ve şaperon işlevine sahiptir.Promotörlere bağlanabilmek için çekirdek enzimin sigma (σ) adında bir altbirime daha gereği vardır. Sigma faktörü RNA polimerazın (non-spesifik) DNA'ya affinitesini iyice azaltıp bazı promotör bölgelere olan spesifiteyi artırır. Tüm holoenzim dolayısıyla 6 altbirimden oluşur: α2ββ'σω (~480 kDa). RNAP'nin bir kenarında, β ve β' arasında, 55 Å (5.5 nm) uzunluğunda ve 25 Å (2.5 nm) çapında bir oluk vardır, bunun içine 20 Å (2 nm) çapındaki DNA rahatça oturur. 55 Å (5.5 nm) uzunluk, 16 nükleotide karşılık gelir.RNA polimeraz çalışmadığı zamanlar DNA üzerinde düşük affiniteli yerlere bağlı olur, yani hücre içinde serbestçe dolaşmaz.Ökaryotlarda RNA PolimerazÖkaryotlarda birkaç tip RNAP vardır, bunlar farklı RNA tipleri sentezler.    RNA polimeraz I 45S pre-rRNAyı sentezlerler, bu olgunlaşıp ribozomda yer alan 28S, 18S ve 5,8S rRNA moleküllerini oluşturur.    RNA polimeraz II, mRNA'ların öncüllerini ve çoğu snRNA ve mikroRNA'yı sentezler. Bu polimeraz üzerinde en fazla araştırmanın yapılmış olanıdır. Pek çok transkripsiyon faktörü onun promotörlere bağlanmasına etki eder.    RNA polimeraz III, tRNA, 5S rRNA ve diğer bazı küçük RNA'ları sentezler.Arkelerde RNA polimerazArkelerde tek bir RNAP vardır, ökaryotlardaki üç polimeraza çok benzer. Bu yüzden arke polimerazının ökaryotlardaki özelleşmiş polimerazların atasına benzediği öne sürülmüştür.Virüslerde RNA polimerazÇoğu virüs kendi RNA polimearazını kodlar. En çok çalışılmış viral RNAP, bakteriofaj T7'de bulunan T7 RNA polimerazdır. Çoğu viral polimerazın DNA polimerazdan evrimleşmiş olduğu ve yukarıda tarif edilen çok alt birimli ökaryotik polimerazlarla doğrudan ilişkilerinin olmadığı düşünülmektedir. Buna rağmen RNA zincirinin oluşmasının mekanizmasını ayrıntıları temelde yukarıda anlatılan çok altbirimli RNA polimerazlarınki gibidir.GruplandırmaRNA polimeraz etkinliğine sahip olan çeşitli enzimler yapısal olarak iki ana grup oluştururlar.    Birinci grup RNA polimerazlar çok altbirimli olup, bakteri RNA polimerazı, ökaryotlardaki RNA polimeraz I, II ve III'ü, arke RNA polimerazı, ve plastit DNA'sında geni bulunan kloroplast RNA polimerazını kapsar.    İkinci gruptakiler ise tek bir altbirimden oluşurlar, bu grupta SP6, T3, T7 fajlarının RNA polimerazları ve çekirdek DNA'sında geni bulunan mitokondri ve kloroplast RNA polimerazları bulunur. Birinci gruba ait olan bakteri RNA polimerazının büyüklüğü 380 kDA iken, ikinci gruptaki polimerazların büyüklüğü 100 kDA civarındadır. Bu yüzden bu RNA polimerazların ortak bir atadan evrimleşmiş oldukları muhtemel sayılmaktadır.Burada RNA polimeraz enzimleri hakkında genel bilgiler verilmektedir, belli RNA polimerazlar hakkında daha fazla bilgi edinmek için ilgili maddelere bakınız.Çok altbirimli RNA polimerazlarBakterilerdeki RNA polimeraz ile ökaryotların RNA polimeraz II'si çeşitli benzerlikler gösterirler:bakteri RNA polimerazı     β'     β     αI     αII     ωarke RNA polimerazı     A'/A     B     D     L     K     +6 diğerökaryotik RNA polimeraz I     RPA1     RPA2     RPC5     RPC9     RPB6     +9 diğerökaryotik RNA polimeraz II     RPB1     RPB2     RPB3     RPB11     RPB6     +7 diğerökaryotik RNA polimeraz III     RPC1     RPC2     RPC5     RPC9     RPB6     +11 diğerBu RNA polimerazların üç boyutlu yapıları karşılaştırıldığında bir yengeç kıskacına benzerler. Kıskacın ortasında DNA için uygun boyutta yaklaşık 25 A'lık bir aralık bulunur. Enzimin aktif merkezinde bulunan Mg iyonu kıskacın tabınındadır, bakteri polimerazında β ve β' olarak adlandırılan altbirimler kıskaçları ve tabanın bir kısmını oluşturur. Birbirinin aynı olan αI ve αII altbirimleri kıskaçların dış kısımlarındadır, biri β, öbürü β' ile temas eder. ω altbirimi β' altbiriminin oluşturduğu kıskacın tabanında, DNA bağlanma aralıpından uzaktadır. Prokaryotik altbirimlerin her birinin üç boyutlu yapısı ile yukarıdaki tabloda ona karşılık gelen ökaryotik altbirimin üç boyutlu yapısı pek az bir farkla çakışır. Bu alt birimlerin birbirlerine göre olan konumları da prokaryotik ve ökaryotik enzimde ufak açı farklılıkları ile çakışır. Bu benzerliklerin yanı sıra aşağıdaki benzerlikler de vardır:    Her iki enzimin aktif merkezi aynı yerde (kıskacı tabanında) yer alır ve içinde bir Mg2+ barındırır.    Her iki enzimde de RNA'nın çıkması için benzer boyutlarda, konumda ve yapıda bir kanal vardır.    Her iki enzimde de RNA'ya eklenecek nükleotidin içeri girmesi için benzer boyutlarda, konumda ve yapıda bir kanal vardır.    Her iki enzimin de aktivasyon faktörleri tarafından etkinleştirildiği eşdeğer konumlu bir bölge vardır.    Transkripsiyon mekanzimasında da benzerlikler vardır. Her iki polimeraz da DNA'ya bağlanınca 14 baz çiftlik bir bölgenin açılmasına neden olur. Uzayan RNA 9-11 baz uzunluğa varınca RNA polimeraz promotörden ve başlama fakt,rlerinden kopup DNA üzerinde ilerlemeye başlar.Tek altbirimli RNA polimerazlarDNA'yı (kırmızı ve mavi zincirler) okuyarak bir mRNA (yeşil) oluşturmukta olan T7 RNA polymeraz (şematik olarak, mor renkli). Resim PDB 1MSW'den elde edilmiştir.Tek altbirimli RNA polimerazları DNA polimerazlarina ve ters trasnkriptaz enzimlerine benzerler. Tek altbirimli RNA polimerazların mekanizmaları faklılık gösterir. Başlama kompleksinde RNA-DNA hibiridinin uzunluğu sadece iki-üç nükleotittir, bu çok altbirimli RNA polimerazlardan oldukça farklıdır. Ancak uzama aşamasındaRNA-DNA hibridinin boyu E. coli polimerazındaki gibi 8-9 nükleotit uzunluktadır. Mitokondri RNA polimeraz, T3 ve T7 RNA polimerazdan farklı olarak, bakteriyel sigma faktörüne benzer bir yardımcı proteinle kompleksleşip sonra DNA'ya bağlanır.Tek protein birimli RNA polimerazlar DNA polimeraz ile aynı yapısal özelliklere sahip oldukları için "DNA/RNA polimerazları" adlı protein familyasında yer alırlar. Bu familyadaki diğer proteinler 1) DNA polimeraz I, 2) hata baypas DNA polimeraz katalitik bölgesi, 3) ters transkriptaz, 4) T7 RNA polimeraz, 5) RNA-bağımlı RNA polimeraz ve 6) çift iplikli RNA faj RNA-bağımlı RNA polimeraz.Mitokondri ve kloroplastların RNA polimerazları da bu familyaya aittir.

http://www.biyologlar.com/rna-polimeraz-nedir

Genetik Vize Soruları

1.dATP ve UTP'nin yapısını çiziniz?(10p.) 2.DNA'nın denaturasyon ve renatürayondan pratikte yaralanılmasını açıklayınız? (10p.) 3.Bakterilerdeki DNA polimeraz enzimlerini yazınız ve kısaca açıklayınız? 4.Primozom, helikaz, saç tokası, rho faktörü ve promotor terimlerini açıklayınız? 5.Dna molekülünde gen bölgelerinin belirmesini açıklayınız? 6.Replikasyon moleküler mekanizması anlatınız ve replikasyon çatalını çiziniz? 7.Okaryotik RNA polimerazlar nelerdir açıklayınız? 8.Okaryotlardaki mRNA'nın modifikasyonlarınız açıklayınız? 9.tRNA'nın modifikasyonunu açıklayınız? 10.Üc nobel ödulu alan araştırıcıları yazınız? 11.Nukleozan nedir? nasıl olusur ? 12.Mitoz ve mayoz bölünmenin önemini yazınız ? 13.Prokaryotlarda gen ve gen regülasyonunu açıklayınız? 15.Mendel kanunlarından izotipi kanununu ve alellerin ayrılması kanununu açıklayınız? 16.Bakterilerdeki rekombinasyonları açıklayınız?(konjugasyon vs.) 17.Genetik kitabı (şu büyük olan fotokopi kitabı) sayfa 29'da 6.soru. 18.Tekar genetik kitabı sayfa 28'de 2.soru ? 19.Virüslerde ve okaryotlarda bulunan kalıtsal madde tiplerini yazınız? 20.Rna polimeraz enzimi transkiripsyonu nasıl tanıyor ve nasıl başlıyor?

http://www.biyologlar.com/genetik-vize-sorulari

Mikrobiyoloji 1 Vize Soruları

1.domain kavramı nedir, 3 alt alem? 2.bakterilerin sınıflandırılmasında kullanılan karakterler? kaça ayrılır? 3. bakteri hücrelerinde replikasyon? 4.bakterilerde bulunan ekstra kromozomal yapılar nedlerdir? 5. plazmidlerin virüslerden farkı? 6. hemolizin, enterotoksin, lizozim nedir? 7. gram + ve gram - bakterilerin hücre duvarını karşılaştır? 8. bakterilere antijenik özellik kazandıran yapılar? 9.hücre duvarındaki peptidoglikan tabaka? 10.antibiyotik hangi hücrelere etki eder?   1-Hastalığın germ teorisinde pastör ün Koch ve arkadaşlarına göre başarısız olma nedenleri nelerdir? 2-Gr(-) ve Gr(+) bakterilerdeki hücre duvar yapısının şeklini çiziniz ve kısaca açıklayınız? 3-Mikrobiyal ajanlar kaça ayrılı nelerdir? 4-Bütün bakterilerde ortak olan yapı ......dır.Bu bakterileri...... dan geldiğini gösterir? 5-a)Archea domaini yaşam ağacının neresinde bulunur? Diğer domainlerle ilişkisi nasıldır? 6-Bir mikroorganizmayı saf halde nasıl izole ederiz? 7-Gr(-)te peptidoglikan ve dış zar arasındaki yapıya..... denir? 8-a)Günümüzdeki mikrobiyal dönem nasıldır anlatınız? Hangi teknolojik buluş ökaryotla prokaryotu birbirinden ayırır? 9-Mikrobiyal gelişmede görülen 4 faz?

http://www.biyologlar.com/mikrobiyoloji-1-vize-sorulari

Genom üzerindeki patent savaşları

Genom üzerindeki patent savaşları

Yakın gelecekte marketlerdeki ürünlerin üzerinde GDOsuz etiketi yerine CRISPRsız etiketiyle karşılaşabiliriz.

http://www.biyologlar.com/genom-uzerindeki-patent-savaslari

Bitkiler Bizi Görüyor Olabilir

Bitkiler Bizi Görüyor Olabilir

Geçtiğimiz günlerde Trends in Plant Science dergisinde yayımlanan bir makalede, bitkilerin görme duyusu aracılığı ile çevrelerini algılayabildiklerine ilişkin yeni kanıtlar sunuldu. Fooğraf : Thomas Fuchs

http://www.biyologlar.com/bitkiler-bizi-goruyor-olabilir

  DNA'yı Yaşam Molekülü Olarak Ortaya Çıkarmak

DNA'yı Yaşam Molekülü Olarak Ortaya Çıkarmak

DNA genetik bilginin taşıyıcısı olarak nasıl keşfedildi? Öğrenmek için okumaya devam edin...

http://www.biyologlar.com/dnayi-yasam-molekulu-olarak-ortaya-cikarmak

Programlanmış Hücre Ölümü Nedir?

Programlanmış Hücre Ölümü Nedir?

Çok hücreli canlılarda hücrenin hasar görerek ölmesi (nekroz) dışında, gereksiz veya canlıya zarar vermesi olası durumlarda programlanmış hücre ölümleri(PHÖ) gerçekleşebilir.

http://www.biyologlar.com/programlanmis-hucre-olumu-nedir

Virüsler Ve Besin Ağı Süreçleri

Virüsler Ve Besin Ağı Süreçleri

Besin ağı yapılandırılması virüslerle yapılan çalışmalarla değerlendirilmiş. Burada virüslerin doğal ortamlardaki bolluğu ve zenginliği prokaryotik ve fitoplanktonları etkilemeleri deneysel olarak ta tespit edilmiştir.

http://www.biyologlar.com/virusler-ve-besin-agi-surecleri

Arkeler, Arkea - Arkebakteriler ve Özellikleri

Arkeler, Arkea - Arkebakteriler ve Özellikleri

Yabancı literatürde bu gruptaki canlılar Archaea veya Archaebacteria olarak adlandırılırlar. Bu grubun tek bir üyesi ise tekil olarak Archaeum, Archaean, veya Archaeon olarak adlandırılmaktadır.

http://www.biyologlar.com/arkeler-arkea-arkebakteriler-ve-ozellikleri

Yaşamın Kitabı DNA Nedir? DNA Hakkındaki Her Şey

Yaşamın Kitabı DNA Nedir? DNA Hakkındaki Her Şey

Deoksiribo-Nükleik-Asit yani DNA bir canlının bütün genetik bilgisini, materyalini içinde barındıran bir moleküldür.

http://www.biyologlar.com/yasamin-kitabi-dna-nedir-dna-hakkindaki-her-sey

Aşırı Antibiyotik Kullanımı ve Riski Faktörleri

Aşırı Antibiyotik Kullanımı ve Riski Faktörleri

Antibiyotikler, genellikle idrar yolu ve boğaz enfeksiyonu , Pnömoni, Bronşit, Akne, kulak enfeksiyonu gibi spesifik bir bakteriyel enfeksiyonu tedavi etmek için reçete edilirler.

http://www.biyologlar.com/asiri-antibiyotik-kullanimi-ve-riski-faktorleri

<b class=red>Bakterilerdeki</b> Alışılmışın Dışında Gen Evrimi

Bakterilerdeki Alışılmışın Dışında Gen Evrimi

Montana Üniversitesi araştırmacıları hücre seviyesinde yeni bir keşif gerçekleştirerek gezegenimizdeki hayatın en temel süreçlerini anlamlandırmamıza yardım edecek bilgilere ulaştı.

http://www.biyologlar.com/bakterilerdeki-alisilmisin-disinda-gen-evrimi

 
3WTURK CMS v6.03WTURK CMS v6.0