Temel Veteriner Genetik Dersi 4. Ünite Özet

Mendel Dışı Kalıtım

Mendel dışı kalıtım, genel bir ifadeyle özelliklerin Mendel’in kurallarıyla uyumlu olarak segregasyon göstermediği herhangi bir kalıtım kalıbı olarak düşünülür. Bu kurallar, nükleustaki kromozomlar üzerinde bulunan tekli genlerle bağlantılı özelliklerin kalıtımını açıklamaktadır. Mendeliyen kalıtımda, bir özellik için her bir ebeveyn iki muhtemel allelden birini aktarır. Bir genetik çaprazlamada, her iki ebeveynin genotipleri biliniyorsa, Mendel’in kuralları oluşacak yeni populasyon için beklenen fenotip dağılımını belirlemekte kullanılabilir.

Ekstranükleer Kalıtım

Ekstranükleer Kalıtım (stoplazmik kalıtım olarak da bilinir) ilk defa 1908’de Carl Correns tarafından keşfedilen bir Mendel dışı kalıtım formudur. Correns Mirabilis jalapa ile çalışırken yaprak renginin sadece maternal (Anne kaynaklı, anneden geçen) ebeveynin genotipine bağlı olduğunu gözlemiştir.

Ekstrasellüler (hücre dışı) kalıtım olayı, organel DNA’sının aktarımıdır. Hem kromozom hem de mitokondri sadece maternal gametlerin stoplazmalarında mevcuttur. Paternal (Baba kaynaklı, babadan gelen) gametlerin stoplazmik mitokondrisi yoktur.

Krossing-Over Gen Dönüşümü

Krossing over ökaryotlarda görülen homolog rekombinasyondur. Gamet hücrelerinde mayoz bölünme esnasında gerçekleşir. Mayoz bölünme ikiye ayrılır; mayoz I ve mayoz II. Mayoz I profazının pakiten evresinde homolog kromozomlar arasında parça değiimi gerçekleşir. Bu olaya krossing-over denir ve eşeyli üreyen canlılarda çeşitliliğin temelini oluşturur. Bu şekilde oluşan gamet hücrelerinin birleşmesiyle rekombinant bireyler oluşur.

Gen dönüşümü de Mendel dışı kalıtımın başlıca formlarından biri olabilir. Gen dönüşümü DNA rekombinasyonunda bir parça DNA sekans bilgisinin, bir DNA heliksinden (değişmeden kalır) sekansı değişen diğer DNA heliksine aktarıldığı DNA’daki onarım işlemidir. Bu, farklı ebeveynlerden alınan DNA zincirleri arasında bir mismatch (Bazlar arasındaki yanlış eşleşme ) tamiri olarak meydana gelebilir. Bu yüzden, mismatch tamiri bir alleli diğerine dönüştürebilir.

Gen Bağlılığı (Bileşiklik)

Kalıtsal materyal olan DNA’da bulunan ve organizmanın fenotipinin belirlenmesinde rol oynayan moleküllere gen adı verilmektedir. Genler canlılarda kromozom sayıları ile karşılaştırıldıklarında, sayıca yüzlerle ve binlerle ifade edilebilecek kadar fazladır. Söz konusu bu genler, Mendel kalıtımında anlatıldığı gibi yavru kuşaklara, bağımsızlık ve segregasyon ilkeleri aracılığı ile geçmektedir. Ancak genlerin tümü bağımsız olarak yavru kuşaklara geçememektedir. Bazı gen çiftleri birbirleriyle bağlanarak yavru kuşağa geçmektedir. Bağlı genler; kalıtımda aynı kromozom üzerinde taşınan genlerdir ve bağlı genlerin rol oynadığı kalıtım şekline de gen bağlılığı denilmektedir. Bileşiklik olarak da isimlendirilen gen bağlılığında, aynı kromozom üzerinde taşınan genler arasında bağlılık vardır. Eğer taşınan genler farklı kromozomlar üzerinde ise gen bağlılığından söz etmek olası değildir. Örneğin; B: Gri renkli, b: Siyah renkli, V: Normal kanatlı, v: Körelmiş kanatlı olmayı determine ettiği kabul edelim. Siyah renkli-normal kanatlı (BBVV) sirke sineği ile gri renkli-körelmiş kanatlı (bbvv) sirke sineği kendi aralarında birleştirildiğinde; heterozigot yapıda, siyah renkli-normal kanatlı (BbVv) F1 nesli elde edilmiştir. F1 nesli şekil 4.3’de (sf:58) gösterilmektedir. Renk ve kanat yapısını tayin eden genin aynı kromozom üzerinde taşınması ve aralarında gen bağlılığı olduğundan homozigot resesif bireyle yapılan test birleştirmesi sonucu F1’de iki tip gamet (BV, bv) oluşmuştur. B ile V geni ve b ile v geninin birbirinden ayrılmaması (aynı kromozom üzerinde taşınması) sonucu F2 fenotipinde %50 BbVv, %50 bbvv genotipi meydana gelmiştir. Gen bağlılığına göre dağılım oranı; 1:1 şeklindedir.

Bahsedilen genler arasında bağlılık olmaması durumunda, F2 nesli test birleştirmesi sonucu şekil 4.4’de (sf:59) gösterilmektedir. Oluşacak olan 4 farklı gamet 16 birleşim meydana getirecek ve yeni kuşakta 4 farklı özellik kendini fenotipte gösterecektir. Yani gametlerin bağımsızlığının var olduğu durumda, her bir allel genin ayrı kromozomlarda bulunması halinde, F2 neslindeki dağılım oranı 1:1:1:1 şeklinde olacaktır.

Genotipinde heterozigot yapıya sahip iki gen çifti taşıyan organizmada söz konusu iki gen arasında gen bağlılığı varsa bu ancak 2 şekilde meydana gelebilmektedir. Birinci seçenekte dominant genler (örneğin; B ve C genleri) kromozomun birinde yer alırken allelleri olan resesif genler (b ve c genleri) diğer kromozom çiftinde taşınırlar. Bu şekilde yerleşmiş olan genlere coupling genler denilmektedir. Diğer seçenekte ise; bir gen çiftinin dominant karakterde olanı ile (örneğin; D geni), diğer genin resesif karakterde (e geni) olanı aynı kromozom üzerinde taşınırken, öteki kromozom çiftinde ise ilk bahsedilen genin resesif alleli (d geni) ile ikinci genin dominant alleli aynı kromozom üzerinde taşınabilirler. Böyle yerleşmiş genlere de trans genler (E geni) adı verilmektedir.

1911 yılında, Biolog Thomas Hunt Morgan kalıtımın kromozom teorisi üzerine çalışırken, büyük bir çığır açmıştır. Bir kromozom üzerindeki komşu iki gen, diğerlerine oranla daha yüksek şansla birlikte kalıtılırlarken; aynı kromozom üzerindeki birbirinden uzak genler rekombinasyon boyunca büyük olasılıkla birbirlerinden ayrılacaklardı. Böylece, Morgan “iki gen arasındaki bağlantının gücü, aynı kromozom üzerinde bulunan genler arasındaki mesafeye bağlıdır” önermesini yapmıştır. Bu önerme, ilk genom haritalarının oluşturulmasında temel olmuştur. Morgan’ın öğrencisi Alfred Henry Sturtevant, bu önermeyi kullanarak bir kromozomun üzerindeki genlerin haritasının yapılabileceğini ortaya koymuştur. Sturtevant Drosophila melanogaster’de (meyve sineği) aynı kromozom üzerinde vücut rengi, kanat büyüklüğü, göz rengi gibi 6 karakter belirleyerek haritalamaya başlamış ve bu karakterleri kullanarak çaprazlama deneyleri düzenlemiştir. Sturtevant farklı özellikler ile ilgili genler arasındaki mesafeyi belirlemek için farklı testler yapmış ve elde ettiği oranların gelişi güzel olmadığını fark etmiştir. Bundan sonra ise, harita birimi adını verdiği ve rekombinasyonların frekansından yararlanarak hesapladığı mesafe birimini oluşturmuştur. Buna göre, %1’lik rekombinasyon frekansı bir harita birimine denk gelmektedir ve bu birime hocası Thomas Hunt Morgan’dan esinlenerek centimorgan (cM) adını vermiştir.

Polimeri (Multiple Genler)

Canlıların sahip olduğu nitel (renk, biçim, boynuzluluk vb.) özellikler kesin sınırlar ile belirlenebilirken, ölçüye dayalı olan niceleyici özellikler ise kesin sınırlar ile belirlenemezler. Nitel Karakter; Renk, şekil gibi daha çok gözle görülebilir olan ve populasyondaki bireyler arasında çok farklı sınıflar oluşturmayan özelliklerdir.

Nicel özellikler birden fazla gen çifti tarafından kontrol edilirler. Ancak diğer kalıtım tiplerinden farklı olarak bu genler arasında herhangi bir dominantlık ya da resesiflik durumu bulunmamaktadır. Nicel Karakter; Boy, ağırlık, verim özellikleri gibi populasyondaki bireyler arasında oldukça farklı değerler alabilen ve ölçümlerle anlaşılabilen karakterlerdir.

Polimerik Kalıtımın Özellikleri;

• Polimerik kalıtımda yer alan genler toplamalı etkiye sahip olduklarından, bir polimer serisine dahil olan genlerin yaptıkları etkiler eşittir.
• Polimerik genler arasında dominant-resesif ilişkisi bulunmamaktadır.
• Polimeride yer alan genler toplamalı etki gösterdiklerinden bu genlerin genotipteki sayıları ne kadar fazla ise fenotip o kadar belirgin olarak görülmektedir.

Multiple Allelizm (Çoklu Allellik) ve Polimorfizm

Polimorfizm çok şekillilik demektir. Polimorfizm çoklu allelliğe bağlı olarak ortaya çıkan bir durumdur. Eğer bir karakterin belirlenmesinde çoklu allellik sözkonusu ise, o karekter açısından fenotipik olarak çok şekillilik yani polimorfizm görülür. Bir karakterin belirlenmesindeki allel gen sayısı ne kadar fazla ise polimorfizm de dolaylı olarak çok fazla olarak ortaya çıkacaktır. Yani varyasyon bu allel gen sayılarına bağlı olarak artacaktır.

Multiple allelizmin en iyi örneklerinden birisi de hayvan ve insanlardaki kan gruplarının farklılığıdır. Genel olarak bir hayvanın ya da insanın kan dolaşımı sistemine dışarıdan yabancı bir protein verildiğinde hayvanın hücreleri yabancı proteine karşı savaş durumuna geçer ve yabancı proteine karşı bir takım özellikli maddeler sentezler. Hücreler tarafından üretilen bu özellikli maddeye antikor adı verilir. Antikor oluşumuna neden olan yabancı proteine ise antijen denir. Eğer vücuda giren antijen hücre formunda ise organizmada meydana gelen antikor antijen hücrelerini çevreler ve yığınlar halinde biraraya getirir. Bu duruma aglutinasyon adı verilmektedir. Aglutinasyon olayındaki antijene aglutinojen, antikora ise aglütinin adı verilmektedir.

Farklı kan gruplarına sahip olan tay ve yavruda anne kanında oluşan antikorun tay tarafından anne sütü ile alınması ve yavruda bulunan karşı antijenler ile reaksiyona girip sarılık oluşturmasına hemolitik sarılık denir.

Genomik Damgalama

Genomda kodlanan genetik bilginin dış faktörlerle fenotipe farklı yansımasına epigenetik denir. gende çeşitli bölgelere metil (CH3) eklenerek ifade edilmesinin engellenmesi örnek olarak verilebilir. Bu durum Mendelin birinci kanunun dağılma kuralı ile çelişmektedir.

Uniparental Dizomi

Uniparental dizomi ise bir çift kromozomun iki üyesinin tümünün veya bir parçasının sadece bir ebeveynden kalıtılmasıdır. Eğer gamet oluşumu sırasında sadece bir ebeveyne ait homolog kromozomlardan biri (ve onun kopyası) yavruya aktarılmışsa izodizomi ; homolog kromozomların ikisi de aktarılmışsa heterodizomi adı verilmektedir.

Mozaisizm

Vücutlarında diğer hücrelerden genetik olarak farklı hücrelere sahip bireylere mozaik denir. Bu farklılıklar gelişmenin farklı dönemlerinde, farklı dokularda oluşan mutasyonlardan kaynaklanabilirler. Eğer bir mutasyon gamet oluşturmayan dokularda oluşursa, somatik olarak adlandırılır. Germline mutasyonlar, yumurta veya sperm hücresinde oluşur ve yavruya aktarılabilirler. Bir canlının gelişmesi sırasında büyüme ve hücre farklılaşması ile özel şeklini alması olayına morfogenez denir. Embriyonik gelişim sırasında ortaya çıkan ve morfogenezi etkileyen bir mutasyon, mutasyonun oluştuğu evreye ve kaynaklandığı somatik hücre dizisine bağlı olarak segmental bir anomali olarak karşımıza çıkabilir.

Mozaisizm X-inaktivasyonu olarak bilinen bir olaydan da kaynaklanır. Tüm memeli dişileri iki X kromozomuna sahiptir. Letal gen dozaj problemlerini engellemek için, bu kromozomlardan birisi fertilizasyonu takiben inaktive edilmiştir. Bu işlem organizmanın tüm hücreleri için rastgele yapılır. Bir dişinin iki X kromozomu özellikli allel kalıplarında neredeyse tam olarak farklılık gösterecekleri için, hangi kromozomun sessizleştiğine bağlı olarak farklı hücre fenotipleriyle sonuçlanacaktır.