Kromozom Biyolojisi

Tarihçe

Kromozom Biyolojisi ve Sitogenetik

-Son 300 yıldır önemli araştırma alanlarından

-Moleküler biyolojideki gelişmeler de kromozomlar üzerindeki araştırmaları etkiledi

-Kromozomlar bitki, insan, hayvan, mantar vb. tüm organizmalarda ortak yapılar.

Tarihçe-1900 ler öncesi-1900-1950, -1950 ler sonrası

Mikroskobun bulunması, Z. Janssen, ~1600

Mantar hücreleri Robert Hooke, 1665

Van Leeuwenhoek, 1677Giardia mikroskopta tanımlanan ilk organizma

“Tüm canlı organizmalar hücrelerde yapılmıştır”, 1839

Darwin, “ Türlerin Kökeni”, 1859

Mendel, 1866“Bitki melezlemeleri deneyleri”

Miescher, 1871, Nükleik asitlerin kimyasal yapısı

Abbe ve Helmholtz, 1873, Işık mikroskobu

Walter Flemming, 1882, Hücre bölünmesinde kromozomların hareketi

Wilhelm Waldeyer, 1888, “Kromozom” terimi

Hsu, Ford ve Levan, 1955İnsan Kromozomları 2n=46

1970’ler G, R, C ve NOR bandlama teknikleri

C- banding R- banding NOR banding

Yüksek resolüsyonlu bandlama teknikleri ve “Florescence In Situ Hybridization” (FISH)

1910, Thomas Morgan, Drosophila’ da beyaz göz rengi kalıtımı

1924, Feulgen ve Rossenback, Feulgen boyası ile DNA ve kromozomların seçilmesi

1944, Avery, DNA ile MacLeod ve McCarty, bakteri transformasyonu.

19441944, McClinctok, Transpozonların bulunması

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1933

"for his discoveries concerning the role played by the chromosome in heredity"

                        

Thomas Hunt Morgan

USACalifornia Institute of Technology (Caltech)

Pasadena, CA, USA

Hermann J. Muller

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1946 Nobel Lecture

Nobel Lecture, December 12, 1946 

The Production of Mutations

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1983

"for her discovery of mobile genetic elements"

                        

Barbara McClintock

USACold Spring Harbor Laboratory Cold Spring Harbor, NY, USAb. 1902d. 1992

1999, 2000…Steve Fodor, Gene Çip Teknolojisi;Pat Brown, cDNA mikroarray

1983, Federoff, Wessler ve Shure, mısır transpozabl elementlerinin Ac ve Ds klonlanması

1985, Saiki ve ark., PCR

1987, Burke, Carle ve Olson YAC oluşturulması

1988, HUGO başlaması

1998, EU Arabidopsis genom grubu 1.9Mb DNA

Kromozomlar neden önemli• Kalıtım maddesini taşıyorlar.• Harketleri kalıtım maddesinin hareketlerini

anlamamızı sağlıyor.• Kromozom yapı ve sayı değişimleri çeşitli

hastalıklarla ilişkilidir.• Evolüsyon çalışmaları için büyük önem

taşırlar(örn. Gen duplikasyonları vb.)• Gen anlatım çalışmaları, hücre farklılaşması

için önemliler.• Gelişimin temellerini oluşturuyor.• Epigenetik olaylar kromozom organizasyonu ile

ilişkilidir.

Büyük bir DNA molekülü,

proteinlerle çevrili,

çok sayıda gen taşır.

Kromozom nedir?

Kromozom Yapısı

Metafaz

Kromozomu

Elektron mikroskobunda kromozom

Kromozomlar DNA moleküllerinden yapılmıştır.

Prokaryotik Kromozom halkasaldır ve Tek bir DNA molekülü taşır.

E.coli kromozomu

Bakteri kromozomu

Plasmid kromozomdan bağımsız siküler DNA molekülü.

Ti plasmidi Agrobacterium tumefaciens’de bulunur ve bitki genomuna girebilir.

Episom bakteri sitoplazmasında bulunur genoma girebilir veya serbest halde kalabilir.

Ökaryotik Kromozom İki kromatidden oluşur.

Kardeş kromatidler

Telomer(heterokromatin)

Sentromer(heterokromatin)

Genler, tekrarlı diziler,Replikasyon originleri (çoğunlukla ökromatin)

P: (petit) kısa kol

q: uzun kol

Kromozom morfolojisi ve sayısı

Karyotip: Bir türdeki kromozomların sayısı, şekli ve büyüklüğü

Idiogram: Kromozomların grafik tarzda büyüklüğüne ve diğer özelliklerine göre sıralanarak gösterilmesi

İnsan karyotipi

Otozomlar

Eşem kromozomları

İnsan idiogram

Somatik hücreler diploiddir.

İnsanda 23 çift kromozom vardır, Diploid sayı 2n=46.

Gametler haploiddir.

Kromozom sayısı, şekli ve büyüklüğü türler arasında farklılık gösterir.

Kromozom sayısı- Ploidi

Ploidi;

Hücreler 2 den fazla kromozom seti taşıyorsa ploididen bahsedilir.monoploid = 1Xtriploid = 3x tetraploid = 4x (penta, 5; hexa, 6; octo, 8;....)

- tek set (n)

*Poliploidi bitkilerde özellikle angiosperm lerde yaygındır. %30-70 poliploidi görülür. Kahve bitkisinde 22, 44, 66 ve 88 taşıyan türler vardır.

*Poliploidi hayvanlarda nadirdir. Bazı böcek, balık, amfibi ve reptillerde rastlanır. Memelilerde sadece sıçanlarda rastlanmıştır. 23 Eylül 1999 Nature (tetraploid; 4n = 102).

Species x n chr. # ploidal status

Arabidopsis thaliana 5 5 10 diploid

Haplopappus gracilis 2 2 4 diploid

Nicotiana tobacum 12 24 48 tetraploid

Hayvansal sistemde poliploidi

evolüsyon sırasında az rastlanır • Bazı böcekler, balık, amfibi ve reptillerde

rastlanır.• Poliploidi hayvansal sistemde eşem tayininde

güçlükler, gelişme engellenmesi gibi sonuçlar doğurur.

• Hayvansal sistemde malign bölünme ve kanser oluşumu ile poliploidinin ilişkisi vardır.

Politen Kromozom çok sayıda DNA’nın bir araya gelişi ile oluşur. Böceklerde Drosophila larvasında tükrük bezlerinde rastlanır.

Lamba fırçası kromozomlar :Diğer bir çeşit dev kromozomlardır.Mayozda amfibi oositlerinde

oluşur. Bivalenttirler. Luplar oluştururlar

Elektron mikroskobunda kromatin

10 nm nucleosom 30 nm nucleosom

30 nm Kondanse form

Nukleosom yapısı

X-ray crystallography. a) Space filling modeli, b) Ribbon diagramı histone kuyrukları (noktalı çizgiler)

Histonsuz kromozom yapısı

Kromozom Paketlenmesi

http://www.sanger.ac.uk/HGP/Cytogenetics/

http://en.wikipedia.org/wiki/Chromosome_1_(human)

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/map_search.cgi?taxid=9606

http://ghr.nlm.nih.gov/chromosome=1

http://www.bibilgi.com/Kromozom-1

Three-Dimensional

Visualization of a Human

Chromosome Using Coherent

X-Ray DiffractionPRL 102, 018101 (2009) PHYSICAL REVIEW LETTERS

9 JANUARY 2009

Disparity. There is a 30% difference in DNA between humans and chimps in the male-specific region of the Y chromosome.

Credit: Photos.com

• Y Chromosome Evolving Rapidly

• By Ann GibbonsScienceNOW Daily News13 January 2010

• The Y chromosome has long been thought of as a stagnant part of the genome, where genes are slowly decaying in males of all species. But the first comprehensive comparison of the Y chromosome in two species--specifically, humans and chimpanzees--shows that in fact, it is a hot spot of evolution. "It's really exciting; it's totally well-documented; it's really dramatic," says population geneticist Andrew Clark of Cornell University. As is well-known, humans and chimps share 98% of their DNA. But more than 30% of the DNA differs between chimps and humans in the region of the Y chromosome that determines sex. This suggests that the Y chromosome has undergone "extraordinary" remodeling in both species in the 6 million years or so since they split from a common ancestor, says geneticist David Page, director of the Whitehead Institute of the Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.

• For almost a century, researchers have thought that the Y chromosome, with far fewer genes than the X, was decaying. Both sex chromosomes evolved from an ordinary pair of chromosomes more than 200 million years ago (Science, 29 October, 1999, p. 964). But since then, the Y has steadily lost genes as well as its ability to recombine and swap genes with the X chromosome. This suggested that the Y has long been an isolated chromosome with little left to lose--just a couple of hundred genes, at most, whose job is to produce sperm and determine the sex of offspring. As a result, researchers predicted that the Y

chromosome should be nearly identical in humans and chimpanzees, like the rest of the genome.

 Tarihçe

DNA KatlanmasıGiriş ve Sentromer

Hücre İskeleti ve MitozTelomer

Sitogenetik ve BantlamaFish ve In situ Yöntemler

Kromozom ArrayYAC, MAC, HAC

Kromozom DeğişmeleriEşem Kromozomları

Genom DuplikasyonlarıToksisite Testleri