BAKTERİLERİN GENETİK KARAKTERLERİcdn.istanbul.edu.tr/FileHandler2.ashx?f=bakterilerin...fosfat...

BAKTERİLERİN GENETİK

KARAKTERLERİ

GENETİK MATERYALLER VE

YAPILARI

HER HÜCREDE

Genetik bilgilerin kodlandığı bir DNA genomubulunur

Bu genetik bilgiler mRNA ve ribozomlararacılığı ile proteinlere dönüştürülür

Sentezlenen bu proteinler enerji üretimi vebiyosentez için gerekli mekanizmaları kontroleder

Bir Bakterinin Nükleotidinde (çekirdeksi yapı)

•çekirdek zarı •çekirdekçik• intronbulunmaz

• Temel genetik makromolekül nükleik asitler olup, başlıca iki yapısal özellik göstermektedir

1. Deoksiribonükleik asit (DNA)

2. Ribonükleik asit (RNA)

Deoksiribonükleik asit (DNA)

• Bakterilerde çembersel, çift iplikli, dev birDNA (tek ve sirküler) molekülü bulunur

• Yaklaşık olarak bakterinin tüm hücre kuruağırlığının %2-3 kadarını oluştururlar vemikroorganizma türüne göre değişmeklebirlikte ortalama 0.01 pg ağırlığına sahiptir

• DNA’nın uzunluğu ise örnek vermek gerekirseE. coli’de 1.2-1.5 mm kadar olup 4x106 bazçiftinden oluşmaktadır. Bu uzunluk bakteriuzunluğunun yaklaşık 500 katı kadardır

• İki polinükleotid iplikçiğininbirbirine sarmal şeklinde bağlanmasıile oluşan DNA’nın yapısında3 temel komponent bulunmaktadır

1. Pürin (Adenin A; Guanin G) yada pirimidin (Sitozin C; Timin T) bazları

2. Pentoz şekeri (2-deoksi-D-riboz)5 karbonlu şekerin 2. pozisyonunda bulunan

karbon atomuna bağlı bir oksijeni bulunmamaktadır (C5H10O4)

Pürin/pirimidin + pentoz molekülü = Nükleosid

3. Fosfat molekülü (fosforik asit, H3PO4)Nükleosidlerin birbirine bağlanmasını

sağlar

Nükleosid + fosfat molekülü = Nükleotid

• Bu birleşme, pentoz şekerinin5’-pozisyonundaki karbon atomu ilefosfat molekülünün oksijeni arasındakurulan ester bağı ile sağlanır

• Yan yana bulunan nükleotidlerbirbirleri ile fosfodiester bağları ilebirleşerek polinükleotid zincirinioluşturur

• Fosfat gurubu, bitişik nükleotidinpentoz şekerinin 5’- pozisyonundakikarbon atomu ile diğer komşu şekerin3’- pozisyonundaki karbon atomuarasında fosfodiester (O-P-O) bağıkurar

• Aksi yönde uzanan diğer iplikçikteise bu yön 3’--->5’ dir

• Bu tarz bir yapı özelliği gösteren DNA’da biriplikçikte bulunan pirimidin bazları (T, C)diğer iplikçikte bulunan pürin bazları (A,G) ilekarşılıklı hidrojen bağları (kovalent bağlanma)bağları ile birleşmişlerdir

• Hidrojen bağları Adenin ile Timin ve Guaninile Sitozin arasında oluşur

• Adenin miktarı Timin miktarına, Guaninmiktarı ise Sitozin miktarına eşittir

• Ancak A+T miktarı G+C miktarına eşitdeğildir

• İplikçiklerde şeker-fosfot omurgası dış taraftabulunurken nitrojen bazları orta eksende yeralır

• DNA’nın yapısını oluşturan iki polinüklotidiplikçik birbirinden ayrıldığı zaman, her biriplikçik önceden karşısında bulunan diğeryarımı yeniden oluşturabilme yeteneğindedir

• Bu özellik sayesinde, üreme sırasındabirbirinden ayrılan iki iplikçik kendikarşılıklarını tamamlayarak aynı yapı veözellikte iki DNA molekülü oluşturur. Buolaya DNA replikasyonu denir

• DNA replikasyonunda polimeraz enzimigörev alır

• DNA ısıtılırsa iki iplikçikteki bazlar arasındabulunan hidrojen bağları çözülerek iplikçiklerayrılır (denatürasyon)

• Ortam soğutulduğunda iplikçikler yenidenbirleşir. Bu teknik sayesinde ayrı tür hatta ayrıcinslere ait canlıların birbirinden ayrılmışDNA iplikçikleri karşılıklı olarak bir arayagetirilebilmektedir (hibridizasyon)

• Ancak bu birleşme sınırlıdır, iplikçiklerarasında homologluk oranı fazla ise birleşmeoranıda yüksek olur

• DNA hibridizasyonu sayesindemikroorganizmaların birbirlerineyakınlık dereceleri saptanmakta vesınıflandırmada yararlanılmaktadır

• İnvitro çalışmalarla, içinde çok azmikroorganizma DNA’sı bulunan incelemeörneklerindeki DNA çeşitli yöntemlerleayrılarak, tüp içinde polimeraz enzimi vegerekli kimyasal maddeler ile bir aradatutularak yeni DNA moleküllerisentezlenmekte ve işlemin sonundabaşlangıçtaki DNA miktarı kat ve katartmaktadır

• Polimerez zincir reaksiyonu (Polymerase chainreaction, PCR, PZR) adı verilen bu yöntemle,pek çok infeksiyöz hastalığın tanısı güvenilirbir şekilde ve kısa sürede yapılmaktadır

• DNA gerektiği zaman üzerinde bulunannükleotid sayı ve sırasına uygun özellikte RNAmolekülü oluşturarak hücrenin yaşamsalişlevlerini yönetir

Ribonükleik asit (RNA)

• Mikrorganizmalarda DNA’dan ayrı olarak hücre içinde çok önemli fonksiyonlara sahip olan bir diğer makromolekül de ribonükleik asit (RNA)’dir

• Kompozisyonu bakımından DNA’ya benzerlik gösterse de fonksiyonel olarak farklı bir aktiviteye sahiptir

• Bazı araştırıcılar RNA’yı tam bir genetik materyal olarak kabul etmemekte, biri genetik RNA (mRNA ve RNA virüsleri) ve diğeri de nongenetik RNA (diğer RNA’lar) olmak üzere iki ayrı molekül olarak düşünmektedirler

• RNA’da deoksiriboz yerine riboz, DNA’daki primidinlerden Timin(T) yerine Urasil (U) bulunur

• Ayrıca, RNA’nın yapısı çift iplikçikli değil tek iplikçikli polinükleotid zinciri şeklindedir

• Bu nedenle DNA’ya oranla daha zayıftır ve kolay tahrip olabilir

• Ancak bazı bölgelerde bu iplikçiğin kendi üzerine katlanması ile çift katlı olabilir

• Bunlara ilave olarak, RNA’da guanin ve sitozin miktarları eşit değildir

• Bakterilerde - fonksiyonları - molekül ağırlıkları - Sedimentasyon sabitleri

birbirinden farklı 4 tür RNA bulunur

Messenger (Ulak) RNA (mRNA)

• mRNA, DNA’da bulunan genetik bilgilerin proteinlerin yapım yeri olan ribozomlara aktarılması için sentezlenen moleküllerdir

• DNA iplikçiklerinin birinden (kalıp DNA, 5’--->3’) RNA polimerazenziminin (transkriptaz) katalitik etkisi ile, genetik bilgiler mRNA’ya aktarılır

• Bu olaya transkripsiyon(kopya çıkarma) denir

Transkripsiyon

• mRNA protein sentezi için gerekli bilgileri kodlar halinde taşırlar

• Herbir amino asit için 3 bazlı bir kod vardır

• Bu üç bazlı koda kodon adı verilir • Prokaryotik mRNA çok

dayanıksız olup ortalama ömrü 1-3 dakikadır

Transfer RNA (tRNA)

• Protein sentezinde, aktive edilen amino asitlere bağlanarak bunları ribozomlar üzerinde sıraya giren uygun kodonlara taşıyan küçük adaptör bir moleküldür

Ribozomal RNA ve Ribozomlar

• Ribozomların protein sentezindeki rolü çok büyüktür

• Bakterilerin üreme döneminde sayıları oldukça artar

• Yapısında rRNA (%60) ve spesifik proteinler (%40) bulunur

• Bakterilerde ribozomlar 30 S ve 50 S olmak üzere iki alt birimden oluşurlar ve bunların birleşmesi ile 70 S’likribozom oluşur

(S= Svedberg sabiti ; ultrasantrifüjlemede çökme hızıyla ilgili katsayı)

• Hücredeki tüm RNA’nın büyük bir çoğunluğunu rRNA oluşturur ve ribozomlarda proteinlere bağlı olarak bulunur

Primer RNA (pRNA)

• DNA’nın replikasyonunda ters yöndeki iplikçiğin sentezlenmesi sırasında basamak olarak kullanılan pRNA’ lar sentezlenir ve basmak görevi görür

• pRNA’ların görevi bittikten sonra DNA polimeraz tarafından kesilerek çıkartılır