KROMOZOMUN YAPISI

Bitkilerde ve hayvanlarda her tür kendine özgü sabit sayıda kromozom içerir. Kromozomların sayısı mitoz bölünmedeki düzenli ve kesin olaylarla sabit tutulur. Bir çok hayvan ve bitkide kromozom sayısı eşittir. Fakat kromozomlardaki kalıtım faktörleri farklıdır.İlk defa 1840 yılında botanikci HOFMEISTER tarafından Tradescantia bitkisinin polen hücrelerinde görülmüş ve 1888 yılında WALDEYER tarafından da kromozom adı verilmiştir.Hiçbir zaman yeniden yapılmazlar, ya eskiden var olan kromozomların bölünmesinden ya da tamamlama sentezleri ile yapılırlar. Yaşamın sürekliliği kromozomların devamlılığına dayanır. Her canlıda kromozomların şekli farklı olmasına karşın aynı türde aynı kromozomların şekilleri birbirine benzerdir.Örneğin; 3. kromozom bir türde aynı şekle sahip olmasına karşılık, yine aynı türde 3. ile 8. kromozomların şekilleri birbirinden farklıdır. Sayıları türden türe faklı olur. Sayısı ile organizasyonu arasında herhangi bir bağlantı yoktur. Küçük bir kromozom daha fazla gen taşıyabilir. Örneğin, Ascaris megalocephala univelans'de 2n = 2 (bilinen en az sayıda kromozom taşıyan canlı), Drosophila melanogaster'de2n = 8, insanda 2n = 46, keçide 2n = 60, bir tür istakozda 2n = 200, Ophyoglossum vulgatum (bir çeşit eğrelti otu)' 2n = 500 (canlılar arasında bilinen en fazla kromozom sayılı bitki) kromozom vardır. Normal vücut hücreleri anadan ve babadan gelen birer kromozom takımına sahiptir. Ana ve babadan gelen eş kromozomların şekilleri ve büyüklükleri (eşey kromozomları hariç) birbirne eşittir. Bu çift kromozom takımı bütün vücut hücrelerinde bulunur. Böyle hücrelere somatik hücreler adı verilir. Kromozom sayısı bakımındanda diploittir denir ve 2n ile gösterilir. Fakat eşey hücrelerinde, ergin gametlerde ve bazı ilkel canlıların bütün hayat devrelerinde (yalnız zigot halinde diploid) kromozomlar eşlerinden yoksundur. Partenogenetik çoğalan bazı hayvanlarda, örneğin, erkek arılarda, vücut hücrelerinin kromozom sayısı dişilerinin somatik hücrelerindekinin yarısı kadardır. Ya erkek ya da dişi eşey kromozomunu bulunduranlara germinatif hücreler denir. Eşi olmayan kromozomlara da haploid denir ve "n" simgesiyle gösterilir. Kromozom sayısı sabit olmakla birlikte bazı özelleşmiş hücrelerde, örneğin, böceklerin, özellikle bazı sineklerin tükrük bezlerinde bu sayı 2n'nin katları şeklinde bir artış gösterir. Burada kromozomlar çekirdek zarı parçalanmaksızın çoğalırlar. Buna endomitozis ve kromozom durumuna da poliploidi denir. Çekirdek büyüklüğü kromozomların miktarına bağlı olduğundan, poliploidide çekirdek hacminde büyüme görülür.Normal bir hücrede kromozomlar gözükmez. Profazın başlangıcından başlayarak gittikçe yay şeklinde kıvrılan ve kalınlaşan ince kromatin ağı şeklindedir. Sonunda türlere özgü şeklini alıncaya kadar kıvrılma devam eder. Dinoflagellata'da kromozomlar her zaman gözükür. Çünkü bunlarda çekirdek zarı yoktur ve DNA bazik proteinlere bağlı değildir. Bu tip hücrelere mezokaryotik hücreler denir. Bir kromozomu kaba taslak dıştan incelersek şu kısımlar görülür. Aralarında genel olarak açı bulunan iki koldan oluşur. Kollar primer boğumla birbirinden ayrılmıştır, buna sentromer (=kinetokor) denir. İki kolu birbirine eşit olan kromozomlara metasentrik, eşit olmayanlara ise supmetasentrik denir. Bir kollu gibi görünenlere akrosentrik (bunların sentromerleri kromozomun ucundadır) kromozom denir. Bazı hayvan grupları bu üç tipten yalnız birine sahiptir. Örneğin amfibiler yalnız metasentrik kromozomlara sahiptir.Kromozomlar üzerinde primer (birincil) boğumlardan başka, sekonder (ikincil) boğumlarda bulunabilir. Bazen (genellikle) kromozomun uç kısmında uydu (stallit) denilen yuvarlak ya da uzunca bir yapı bulunur. Uydu, kromozoma ince bir kromatin ipliğiyle bağlıdır. Bu tip kromozomlara SAT kromozomlar denir. Sentromerler kromozomun iğ ipliğine takılmasını sağlar. Sentromeri olmayan bir kromozom bölünmeye katılamaz. ve tasfiye olur. Bu boğulma yerlerinde bulunan genler, rRNA'ları ve dolayısıyla çekirdekcikleri organize ederler. Bu genler çok defa yüzlerce kopya halinde bulunur ve buna gen amplifikasyonu ya da redunanz denir. Kromozomların uçlarına da telomer denir.

GENETİK (KALITSAL) HASTALIKLAR

Canlılardaki kalıtsal özelliklerin dölden döle nasıl aktarıldığını inceleyen bilim dalına genetik denir.Ayrıca "gen"in yapısını, görevini ve genlerde meydana gelen değişiklikleri de inceler.İlk genetik çalışmalarını Gregor Johann MENDEL yapmıştır. Bu yüzden genetik biliminin kurucusu ve babası sayılır. Yetiştirdiği bezelyelerdeki karakterleri inceleyen Mendel kalıtım ve de tabi ki biyoloji bilimine çok büyük katkıda bulunmuştur.Genetikle ilgili bazı kavram ve terimler:Gen: Kromozomlar üzerinde bulunan yaklaşık 1500 nukleotitten meydana gelen ve canlının her türlü özelliğinin oluşmasını sağlayan yapı birimi.Dominant (baskın, basat) gen: Fenotipte (kısaca dış görünüş denilebilir)özelliğini gösterebilen gen.Resesif (çekinik) gen: Fenotipte özelliğini gösteremeyen gen.Kromozom: Üzerlerinde genleri taşıyan DNA ve nukleoproteinden oluşan yapı.Kalıtsal hastalık: Yavrulara kalıtım yoluyla geçen hastalıklar. Genelde kromozom yapısının yada genlerin yapısının değişmesiyle ortaya çıkar, öldürücü etkisi yoksa dölden döle aktarılır.Mutasyon: Kromozomların yapısında, sayısında meydana gelen değişiklikler olabileceği gibi genlerin yapısının değişmesiyle de ortaya çıkabilir.( Mutasyon çok sık rastlanılan bir olay olmamakla birlikte radyasyon, ısı, pH ve kimyasal maddeler mutasyona sebep olabilir.

BAZI KALITSAL HASTALIKLAR VE BELİRTİLERİKROMOZOMLARA BAĞLI HASTALIKLAR

Süper dişi (XXX kromozomlu): Kadınlarda normalde cinsiyeti belirleyen kromozomlar olarak iki XX kromozomu bulunur. Fakat bazı durumlarda ayrılmamadan dolayı iki tane X kromozomu taşıyan yumurta hücresi X kromozomu taşıyan sperm hücresi ile döllenebilir. Bu durumda üç tane X taşıyan 47 kromozomlu bireyler oluşur. Bunlar normal görünümlüdür ve genelde doğurgan değillerdir. Zeka geriliği XX taşıyan bireylere göre iki defa daha fazladır. Bir çok kadın fazladan X taşıdığının farkında olmadan yaşar. Canlı doğan her 1200 kız çocuğunda bu özelliğe rastlanır.Turner: X taşımayan bir yumurta hücresinin X taşıyan sperm hücresi ile döllenmesinden X0 (45 kromozomlu) zigot oluşur. Geliştiklerinde bu dişilerin boyunlarının iki yanında kalın deri kıvrımları vardır, fakat normal bir dişi gibi görünürler. Normal dişilerden biraz daha kısa boylu, parmakları kısa ve küttür. Eşeysel olgunluğa erişemezler, kısırdırlar.X kromozomsuz düşük: X kromozomu taşımaya bir yumurta hücresinin Y kromozomu taşıyan bir spermle döllenmesi sonucu oluşacak bireylerin yaşama şansları yoktur. Çünkü hiçbir embriyo X kromozomu olmadan gelişemez. Bunun nedeni X kromozomunun bazı yaşamsal öneme sahip genleri üzerinde taşımasıdır.Kleinfelter: Spermlerin oluşması sırasında XY kromozomlarının aynı gamette bulunması ve X taşıyan bir yumurta hücresi ile döllenmesinden oluşur. Bu tip erkekler uzun boylu, uzun kollara ve bacaklara sahiptirler. Eşeysel organları normal görünümde fakat testisleri küçüktür. Üreme yetenekleri yoktur.Mongolizm: Vücut özelliklerini belirleyen genleri taşıyan otozomoal kromozomlardan 21. çiftin ayrılmayarak aynı gamette bulunması ve bu gametin döllenmesiyle olşur. Erkeklerde ve dişilerde ortaya çıkabilir. Kısa boylu, çekik gözlü, basık burunlu ve ileri derecede geri zekalı bireylerdir. Üreme yetenekleri yoktur.

GENLERE BAĞLI HASTALIKLAR

Renk körlüğü: X kromozomu üzerinde taşınan çekinik bir gen tarafından meydana getirilir. Dişilerde eğer bir çekinik birde baskın karakterde renk körlüğü geni var ise; bunlar hastalık yönünden taşıyıcı olurlar. Hasta olabilmeleri için her iki X kromozomlarında da çekinik renk körlüğü genini taşımaları gerekir. Erkeklerin X genlerinde çekinik gen var ise hasta olurlar. Çünkü bu X kromozomunun homoloğu olan Y kromozomunda çekinik geni bastıracak gen bulunmaz. Böyle insanlar kırmızı ve yeşil renkleri birbirine karıştırırlar.Hemofili (kanın pıhtılaşmaması) hastalığı: Bu hastalık geni de tıpkı renk körlüğü geni gibi X kromozomunda çekinik olarak taşınır. Hastalığın meydana gelme mekanizması aynıdır. Bu hastalığı taşıyan insanların kanları pıhtılaşmaz, dolayısıyla kanamalar bunlar için büyük problem oluşturur. Dışarıdan eksik olan moleküller verilerk normal yaşamlarını sürdürmeleri sağlanabilir.Kas erimesi: Yukarıdaki hastalıklar gibi X kromozomunda çekinik olarak taşınır. Bu geni bulunduran hasta erkekler eşysel üreme olgunluğuna erişemeden öldükleri için kadınlar hiç bir zaman hasta olmaz, en fazla taşıyıcıdırlar. Normal bir doğumla meydana gelen erkek bebekler 4-5 yaş civarında hastalığın etkisini hissetmeye başlarlar. Kasların aşırı şekilde erimesi büyük kilo kaybına ve nihayetinde 13-15 yaş civarında ölümlerine neden olur.Balık pulluluk: Y kromozomunda taşınan bir gen tarafından meydana getirilir. Bu yüzden sadece erkeklerde görülür. Hasta olan babanın bütün erkek çocukları bu geni taşıyacaklarından hepsi hasta olur. Bu hastalıkta erkeklerin özellikle kol ve bacakları olmak üzere vücutları tıpkı bir balık gibi pullarla kaplıdır.

DNA'NIN SENTEZİ (REPLİKASYONU)

Dikkatli ölçmeler sonucu elde edilen değerlerden aynı tip hücrelerde DNA'nın hem kimyasal özelliğinin hem de toplam miktarının, dölden döle sabit kaldığım biliyoruz. Demek ki DNA'nın hem niceliği ve hem de niteliği,aynı ana hücreden meydana gelen benzer hücrelerde aynı kalmak zorundadır. Bu nedenle hücre mitoz bölünmeye hazırlanırken DNA bütün uzunluğu boyunca, bütün kromozomlarda bir uçundan diğer ucuna doğru kendini ikiler. Bir DNA molekülü replikasyon (ikileşme) yapacağı zaman DNA molekülünün ikili sarmal dizilerim birbirine bağlayan zayıf hidrojen bağları bir fermuar gibi açılır. Eğer molekülün bir uçundan baslarsak teker teker her pürini, pirimidin esinden fermuarı açar gibi ayırabiliriz. Bu açılma her iki dizide eşlerinden ayrılan pürin ve pirimidinin uçlarını açıkta bırakır.Hücrenin hammadde deposunda çeşitli nükleotidler vardır. Bu nükleotidler yüksek enerjili fosfat bağları taşırlar DNA replikasyonu.

a) DNA replikasyonunda zincirin eski kolu açık, yeni kolu koyu renkli; şekerfosforasidi zinciri bant şeklinde gösterilmiş.

A. Adenin, T. Timin, C. Sitozin, G. Guanin; serbest nükleotidler oklarla gösterilmiştir, b) Replikasyonun moleküler açıklanması: DNA'nın iki kolu birbirinden ayrılıyor. Sol taraftaki 5' fosfattan 3'-OH’ ya doğru uzanan) kol, alt taraftan yukarıya doğru kopya edilmeye başlanıyor. Yeni zincirde, eskisinde olduğu gibi, adenin timin ile; sitozin guanin ile baz çiftleri oluşturur. Yan yana duran nükleotidler arasında, deoksiribozun 3' -OH grubunun çekmesi ile, nukleotid (nukleozit)' lerin dıştaki 2 fosfat grubu serbest hale geçer .DNA'nın ilk iki dizişi ayrılmış olur. Ayrılan dizilerin her biri kaybettiği nükleotid eşlerinin yerine tamamen aynı çeşitten eşler alıp, yeni birer ikili dizi oluştururlar (Şekil 11.9). Böylece meydana gelen ikinci dizi birincinin komplementeri (tamamlayıcısı) olur. Bunun sonucu olarak DNA şeridi hiçbir bilgi kaybetmeden ikileşir. Bu şekilde DNA'nın kendini yenilemesi semikoaservatif mekanizma ile olur. Bu tip çoğalmaya (ikileşmeye) semikoaservatif çoğalma denir. DNA replikasyon mekanizması konusunda daha başka görüşler de ileri sürülmüştür. Bu görüşlerden konservatif mekanizmaya göre eski heliksin aynı kalması şartıyla yepyeni bir çift sarmal yapılmakta, dispersif mekanizmada ise, yeni sarmalda hem eski zincirden parçalar, hem de bunları bütüne tamamlayan yeni sentez edilmiş kısımlar bulunmaktadır.Çeşitli replikasyon (ikileşme) mekanizmalarım gösteren şematik DNA sarmalları. Konservatif (DNA'nın her iki kolu da yeniden oluşmuştur); semikoaservatif (DNA'nın bir kolu eski, bir kolu yeni oluşmuştur), dispersif (DNA'nın her iki kolunda da bazı bölgeleri eski bazı bölgeleri yenidir). Sarmalların eski parçaları düz, yeni parçaları noktalı olarak gösterilmiştir.Şimdiye kadar yapılan araştırmalar, semikoaservatif çoğalma mekanizmasın! kesin denecek şekilde doğrular niteliktedir.Replikasyon (ikileşme) konusundaki çalışmalarda hala tam açıklanamayan bir nokta, sarmalın iki zincirinin çözülme şeklidir. Sarmalın iki dizişi birbirinden iki ipliğin ayrılması biçiminde ayrılsalar, burada bir dönme olayı ortaya çıkar. Oysa çok uzun olan makro molekülün mitozun oldukça kısa süresi içinde tamamen birbirinden ayrılması için büyük devirle dönmesi gerekecektir. Yoğunluğu az olmayan bir ortamda (plazma) bu hızla bir dönme, proteinleri denatüre etmeye yetecek kadar sürtünme ısısının ortaya çıkmasına neden olacağından bu açılmanın (dönmenin) nasıl yapılabileceği henüz bilinmemektedir. Bununla beraber bazı proteinlerin replikasyonu başlattığı, bazılarının DNA iplikçiklerinin çözünmesini ve dönmesini teşvik ettiği ve hücrede DNA sentezinin tamamlanmasını takiben iki yavru DNA molekülünün ayrılmasını kolaylaştırdığı bilinmektedir.