2025 Bağlantı ve Kromozom Haritaları PDF

Bağlantı ve Kromozom Haritaları EÇ Ekin Çelik Genetik Terimler 1 Gen 2 Genotip DNA üzerinde Bir canlının sahip olduğu nükleotitlerden yapılı en genlerin tümü. küçük ifade edilebilir kalıtsal...

Bağlantı ve Kromozom Haritaları EÇ Ekin Çelik Genetik Terimler 1 Gen 2 Genotip DNA üzerinde Bir canlının sahip olduğu nükleotitlerden yapılı en genlerin tümü. küçük ifade edilebilir kalıtsal birim. 3 Fenotip Genetik yapı ve çevrenin etkisiyle gözlenen özellikler. Karakterlerin Oluşumu Kalıtım Çevre Göz rengi, kan grubu, cinsiyet gibi karakterler genlerin Dış görünüşün belirlenmesinde çevresel koşulların da etkisi etkisiyle oluşur. vardır. Kromozom Yapısı DNA Protein Kromozom Karakterleri şifreleyen genetik materyal. DNA ile birleşerek kromozomları Hücre bölünmesi sırasında kısalıp oluşturur. kalınlaşan yapı. Homolog Kromozomlar Tanım Özellik Biri anneden biri babadan Karşılıklı parçalarında aynı gelen, şekil ve boy bakımından karakter üzerine etki eden gen benzeyen kromozom çifti. çifti taşır. Linkaj: Genlerin Birlikte Miras Kalma Şekli Tanım Oluşum Linkaj (bağlantı), aynı kromozom üzerinde yer alan genlerin Linkaj, genlerin birbirine yakın olması nedeniyle gerçekleşir. birlikte miras kalma eğilimidir. Bu genler, birlikte hareket Yakın genler, krossing over sırasında ayrılarak farklı eder ve ayrı olarak ayrılmazlar. kromozomlara geçme olasılığı daha düşüktür. Linkaj Haritaları ve Kromozomlar Kromozomlar Kromozomlar Haritalar Linkaj, kromozomların Linkaj haritaları, genlerin üzerinde genlerin kromozomlar üzerindeki düzenlenmesiyle ilgilidir. Her konumlarını gösterir. Bu kromozom, bir dizi gene haritalar, genlerin arasındaki sahiptir ve bunlar belirli bir mesafeyi ve bağlantı gücünü sırada düzenlenmiştir. gösterir. Mayoz ve Gen Aktarımı Krossing-over DNA’da gerçek bir fiziksel kırılma ve tekrar bir araya gelme durumudur, allellerin rekombinasyona sebep olur. Bir kromozom üzerindeki herhangi iki gen bölgesi arasındaki uzaklık (inter locus distance) ne kadar fazla ise genlerin krossing-over ile birbirlerinden ayrı düşme olasılıkları o kadar fazladır. Bağlantılı herhangi iki gen arasında oluşan krossing-over frekansı. iki genin kromozom boyunca yerleştikleri bölgeler arasındaki bu uzaklıkla orantılıdır. Krossing Over ve Genetik Çeşitlilik Krossing Over Genetik Çeşitlilik Meiosis sırasında homolog Krossing over, yeni gen kromozomlar arasında genetik kombinasyonlarına ve genetik materyal alışverişi gerçekleşir. çeşitliliğe yol açar. Genlerin Dağılımı 1 Bağımsız Açılım 2 Linkaj İki gen, iki farklı homolog İki gen, tek bir homolog kromozom çifti üzerindedir. kromozom üzerindedir. Krossing-over yoktur. 3 Linkaj + Krossing-over İki gen, tek bir homolog kromozom üzerindedir. Kardeş olmayan kromatitler arasında değiş-tokuş gerçekleşir. Linkaj (Bağlantı)Tipleri Tam Linkaj (Yakın Bağlantı) Tam Olmayan Linkaj (Uzak bağlantı) Genler her zaman birlikte geçer, krossing-over olma riski çok Genler arasında krossing-over olabilir, rekombinasyon düşüktür. görülür. Aynı kromozom üzerinde bulunan genler genel anlamda bağlantılı (linked) genlerdir. Genetik çaprazlarda bağlantı genler linkaj nedeniyle bağımsız açılım konusunda özgür değildir. Bağlantı Durumları Cis-durumlu Bağlantı Trans-durumlu Bağlantı İki dominant allel bir Bir dominant ve bir resesif allel kromozomda, iki resesif allel bir kromozomda, diğerleri diğer kromozomda bulunur. öbür kromozomda bulunur. Kromozom Haritaları 1 Tanım 2 Ölçü Birimi Genlerin kromozom üzerindeki yerleşim düzenlerini ve Sentimorgan (cM): İki gen arasında %1 oranındaki aralarındaki uzaklıkları gösteren şemalar. krossing-over sıklığına eşdeğer. Haritalarda, % cinsinden KO sıklığı bağlantının d,p ve o genleri aynı bağlantı grubu içindeyse, d, p ve o derecesini gösterir ve genler arasındaki uzaklıkları genlerinin KO yüzdeleri; tanımlamada kullanılır. d-p=%3.3 d-o=%17.2 p-o=13.9 1 harita birimi, iki gen arasında % 1 oranındaki KO sıklığına eşdeğerdir ve Sentimorgan (cM) ile ifade edilir. ise genlerin kromozom üzerindeki dizilimi: Krossing-over Frekansı Uzak Genler Krossing-over ile ayrılma olasılığı yüksek. Yakın Genler Krossing-over ile ayrılma olasılığı düşük. Harita Mesafesi Krossing-over frekansı ile doğru orantılı. Rekombinasyon Sıklığı 50% 20-25 Maksimum Oran Güvenilir Aralık Birbirinden çok uzak iki gen için En güvenilir genetik haritalar 20-25 rekombinasyon sıklığı %50'ye cM uzaklıktaki genler için elde ulaşabilir. edilir. İnsan Genlerinin Haritalanması Haritalanması Kontrollü çaprazlamalar yapılamaz, çocuk sayısı az, kromozom sayısı fazla. Yaklaşık 20.000-25.000 gen Kodlamayan DNA bölgeleri İnsan Genom Projesi Amaç Sonuç İnsan kromozomlarının moleküler düzeyde 2003 yılında insan kromozomlarının haritalanması haritalanması. tamamlandı. X Kromozomu Genleri 1 Özellik 2 Neden İnsanda en kolay Rekombinasyon yalnız haritalanan genler X kadınlarda meydana gelir, kromozomunda bulunur. erkek çocuklarında hemen saptanabilir. Kromozom Bölgeleri ve Krossing-over Yüksek Krossing-over Düşük Krossing-over Bazı bölgeler krossing-over geçirmeye daha eğilimlidir. Telomerlerde ve sentromerlerin yakınında krossing-over daha az görülür. Bağlantı Grupları Tanım Sayı Bir kromozom üzerinde Bir canlının sahip olduğu yerleşmiş bulunan bütün bağlantı gruplarının sayısı genler bir bağlantı grubu onun haploid kromozom oluşturur. sayısına eşittir. Krossing-over ve Evrim 1 Genetik Çeşitlilik 2 Adaptasyon Krossing-over, yeni gen Yeni gen kombinasyonları, kombinasyonları organizmaların değişen oluşturarak genetik çevreye adaptasyonunu çeşitliliği artırır. kolaylaştırır. Kromozom Haritaları Ekin Çelik Kromozom Haritalamanın Önemi Kromozom haritalama, DNA'nın yapısını ve düzenini anlamak için kullanılan bir tekniktir. Yüksek Çözünürlük Gen İzolasyonu Alışılmış genetik haritalardan Özgü genlerin izole daha detaylı bilgi sağlar edilmesine olanak tanır DNA Sekanslama Büyük çaplı sekanslama projeleri için taslak görevi görür Genetik Linkaj Haritalama Avantajlar Sınırlamalar Düzenlenmiş markırların sırasını sağlar İnsanlarda sınırlı kontrol nedeniyle kısıtlıdır Deneysel organizmalarda yoğun olabilir Mayotik rekombinasyon olaylarının düzensiz dağılımı Drosophila'daki Politen Kromozomlar Yüksek Çözünürlük Politen kromozomların devasa boyutu, mikroskop altında DNA'nın replikasyon sırasında detaylı olarak incelenmelerini ayrılmadan birleşik halde mümkün kılar. Bu sayede gen kalmasıyla oluşur. Bu, bölgeleri, aktif transkripsiyon kromozomların boyutunun ve bölgeleri ve diğer yapısal detaylarının çok büyümesini özellikler daha net görülür. sağlar.50 kb'da olan bantların dahi görünmesine izin verir. Bu detaylı görüntüleme, genetik araştırmalarda gen düzenlenmeleri, kromozom anomalileri ve gen ifadesinin incelenmesi gibi konularda politen kromozomları güçlü bir araç haline getirir. Radyasyon Hibritleme Prensip DNA’nın farklı parçalarının birbirine olan uzaklıklarını belirlemek için radyasyonla parçalanmış DNA parçaları kullanılır. Genetik markörlerin (DNA’daki tanımlanabilir noktalar) bir kromozom üzerindeki yerlerini ve aralarındaki mesafeleri belirlemek için tasarlanmıştır. Uygulamada sorunlu! Radyasyon hibrit haritalarındaki "bağlı uzaklıklar" (markörler arası mesafeler) genelde bozulmuş (yanıltıcı) görünebilir. Bu yöntemle eksiksiz bir harita veya yüksek çözünürlükte DNA çözünürlükte DNA dizilemesi yapmak henüz mümkün mümkün değildir. Yani, bu yöntem fiziksel haritalama için tek için tek başına yeterli değildir. Kromozom Haritalamanın Amaçları DNA Sırası Bir kromozomun veya tüm genomun (organizmanın genetik materyali) DNA’sının sırayla 1 dizilimini doğru şekilde belirlemek Doğru Mesafeler 2 DNA markörlerinin (belirli referans noktalarının) yoğun ve doğru şekilde sıralanması gerekir. DNA Örnekleri Kromozomal haritalamanın DNA dizilemesiyle entegre edilmesi 3 gerekir. Bu, bir kromozomun veya genomun DNA örneklerinin doğru sırasını doğrudan DNA dizisinden elde etmeyi içerir. Kromozomal Harita Çeşitleri Restriksiyon Haritaları Düzenlenmiş Klon Bankaları (Kütüphaneler) Restriksiyon enzimlerle kesilerek oluşturulan DNA DNA parçalarının klonlanmış ve düzenlenmiş fragmentlerinin düzenlenmiş sırasını içerir. kütüphanelerini içerir. Restriksiyon Haritalar DNA, belirli yerlerden kesilir Elektroforez ve ortaya çıkan DNA Fragmentler elektroforez ile parçalarının uzunlukları ölçülür. analiz edilir. Bu, DNA Kesim noktaları arasındaki üzerindeki restriksiyon mesafeler kullanılarak bir enzimlerinin kesim harita oluşturulur. noktalarının konumlarını belirlemeye olanak tanır. Restriksiyon Haritalamanın Avantajları Tam Uzunluk Top-down Tekniği Referans noktalar arasındaki sıranın Top-down tekniği kullanılarak tam uzunluğu bilinir bitirilir Genomik DNA Büyük genomlar için bu yöntem yöntem zor ve karmaşık olabilir, DNA dizisi hakkında ön bilgi olabilir, çünkü çok sayıda olmadan bile, genom üzerindeki enzimle çalışma gerektirir. farklı restriksiyon bölgelerini tanımlamak mümkündür. Makrorestriksiyon Haritası DNA kesilmesi Makrorestriksiyon haritalama, DNA'yı çok seyrek tanıma bölgelerine sahip restriksiyon enzimleri ile keserek büyük DNA fragmanları oluşturma yöntemidir. Büyük DNA fragmanları, genellikle ortalama 1 Mb (megabaz, yani 1 milyon baz çifti) boyutundadır. Boyuta Göre Ayrılma Fragmentler büyüklüğe göre ayrılır. Hibridizasyon Genetik veya sitogenetik olarak haritalanmış DNA probları ile hibridize edilir. Problar, fragmanların hangi bölgeye ait olduğunu belirler. Harita Bu süreç sonunda, genomun büyük DNA parçalarına ayrılmış bir haritası oluşturulur. Bu haritaya makrorestriksiyon haritası denir. Makrorestriksiyon Haritasının Özellikleri 1Mb 25Mb Ortalama Fragment Boyutu ise, bir genom için ise, 25 fragment düzenlenmiştir. 3600 — İnsan Genomu Fragmentleri Eğer bu fragmanlar, hangi İnsan genomu yaklaşık 3.6 Gb = 3600 kromozoma ait olduklarına göre Mb. doğru şekilde sınıflandırılmazsa, bu karmaşık bir iş haline gelir. Düzenlenmiş Kütüphaneler Kısmi Kesim Klonlama Genom, genellikle restriksiyon Bu DNA parçaları, vektörler enzimleri veya mekanik (plazmitler, bakteriyofajlar yöntemlerle küçük parçalara veya yapay kromozomlar) ayrılır. aracılığıyla bakteri gibi hücrelere klonlanır. Haritalama Klonlar, genetik ve fiziksel yöntemlerle analiz edilerek genomun belirli bir düzenle sıralanmış haritası çıkarılır. Kütüphane Özellikleri Büyük genomların Parçalar arasındaki haritalanmasında çok örtüşmeleri belirleyerek yararlıdır. genomun eksiksiz bir haritasını oluşturmak mümkündür. Klonlama süreci zaman alıcı ve maliyetlidir. Düzenlenmiş klon kütüphanelerinin hazırlanması karmaşıktır. Bottom-up Düzenleme "Bottom-up" yaklaşım, kütüphanedeki bireysel DNA klonlarıyla çalışmaya tabandan (küçük parçalardan) başlayarak daha büyük yapıların oluşturulması anlamına gelir. Klon Seçimi 1 Özgü klonlar başlangıç olarak kütüphaneden rastgele seçilir 2 Fingerprinting Fingerprintleme, bir klonun karakteristik özelliklerini tanımlamak için yapılan analizdir. Analiz Bu özellikler, klonların benzersiz "parmak izi" paternlerini oluşturur ve 3 tanımlanmasını sağlar. Hibridizasyon: DNA klonlarının belirli problarla eşleşip eşleşmediği incelenir. Restriksiyon Haritalama: Klonlar, restriksiyon enzimleriyle kesilir ve ortaya çıkan DNA parçalarının uzunluklarına göre analiz edilir. Klonların bazıları, tamamen aynı ya da benzer fingerprint paternlerine sahip olabilir. 4 DNA Sekanslama: Klonların DNA dizileri belirlenir ve bu diziler karşılaştırılır. Bu, klonların aynı DNA bölgesinden geldiğini veya örtüştüğünü gösterir. Örtüşen klonlar birleştirilerek daha büyük DNA yapılarını temsil eden haritalar oluşturulabilir. Harita Çözünürlüğü ve Klon Sayısı Çözünürlük Restriksiyon Düzenlenmiş Haritası Kütüphane 1 Mb 150 fragment 150 klon 0.1 Mb 1500 fragment 1500 klon 0.01 Mb 15,000 fragment 15.000 klon Klon Çeşitleri ve Insert Boyutları Klon Tipi Insert Boyutu Bacteriophage lambda 10 kb inserts Cosmids 40 kb inserts Pl clones 80 to 100 kb inserts Bacterial artificial 100 to 400 kb inserts chromosomes (BACs) Yeast artificial chromosomes 100 to 1300 kb inserts (YACs) Restriksiyon Nükleaz Genetik Kesimleri Enzim Seçimi Fragment Uzunluğu İstenilen büyüklükte DNA fragmentlerinin oluşumu için Eğer bir DNA dizisinde her bir bazın (A, T, G, C) eşit oranda kritiktir bulunduğu varsayılırsa, n uzunluğunda spesifik bir dizinin ortalama fragman uzunluğu ise 4n olur. Enzim Kesim Bölgeleri ve Fragment Uzunlukları Enzim restriksiyon bölgesi Ortalama Fragment Uzunluğu Boyutu (n) (bp) 4bp 256 (yani her 256 bazda bir kesim yapacak) 6 4096 8 65536 10 1048576 HTF Adaları CpG adaları Hpa II enzimi CpG adaları, memeli Hpa II, CCGG sekansını tanır genomlarında genellikle ve keser. Fakat DNA metillenmiş halde bulunur ve metilasyonu ile inhibe olur ve bu durum, DNA’nın CmCGG sekansını kesemez. biyokimyasal özelliklerini etkileyebilir. HTF Tanımı Hpa II enzimi ile yapılan DNA kesimlerinde oluşan küçük DNA parçalarına HTF adı verilir. HTF’ler genellikle CpG metillenmesinin olmadığı bölgelerden oluşur. HTF Adalarının Özellikleri Gen Yakınlığı G+C Zenginliği HTF adaları, genellikle genlerin 5’ G+C bakımından çok zengindir uçlarına yakın konumlanır (bu bölgeler genlerin promotör veya düzenleyici bölgeleri olabilir). HTF adalarında CpG dizileri CpG metilasyonu olmadığında, genellikle metillenmemiştir. olmadığında, bu bölgeler daha daha az mutasyon geçirir ve ve CpG dizileri korunur. Genetik Hastalıklar ve Haritalama Duchenne Kas Erimesi Kistik Fibrozis Huntington Hastalığı X kromozomu üzerinde haritalanmıştır. 7. kromozom üzerinde haritalanmıştır. 4. kromozom üzerinde haritalanmıştır. Somatik Hücre Melezlemesi Hücre Kaynaştırma İnsan ve fare hücreleri kültürde kaynaştırılır. Kromozom Kaybı İnsana ait kromozomlar seçici olarak kaybolur. Analiz Hangi kromozom kaybının hangi karakterleri etkilediği incelenir. Genetik Mühendisliği Teknikleri Teknikleri 1 DNA Sekanslama 2 PCR Genlerin nükleotid dizilimini Belirli DNA bölgelerini belirleme. çoğaltma. 3 FISH Floresan işaretli problarla kromozom bölgelerini tespit etme. Kromozom Anomalileri ve Haritalama Delesyon Duplikasyon Translokasyon Kromozom parçasının kaybı. Kromozom parçasının tekrarı. Kromozom parçalarının yer değiştirmesi. Gelecekteki Haritalama Teknikleri Nanoteknoloji Yapay Zeka CRISPR Tek molekül düzeyinde DNA analizi. Karmaşık genetik verilerin analizi. Hassas gen düzenleme ve haritalama. Özet ve Sonuç 1 Bağlantı Önemi 2 Haritalama Teknikleri Genlerin kromozomlar Genetik ve moleküler üzerindeki yerleşimi, yöntemler, gen haritalarının kalıtımın anlaşılması için oluşturulmasını sağlar. kritiktir. 3 Gelecek Araştırmalar Daha hassas haritalama teknikleri, genetik hastalıkların anlaşılmasını geliştirecektir.