Genetik: Genler ve Enzimler Üzerine Kısa Notlar

Genetik hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun: Genler ve Enzimler Üzerine Kısa Notlar

Archibald Garrod (1902), genlerin enzimlerle işlem yaptığını ima eden ilk kişidir. Bir takım kalıtsal insan hastalıkları üzerinde çalışmış ve bunların kusurlu genlerin kalıtımı ile bağlantılı kusurlu enzimlerin oluşumu nedeniyle doğuştan metabolizma hataları olduğunu ya da organizmanın metabolik makinelerinin belirli bir işlevi yerine getirememiş olduklarını tespit etmiştir.

Resim Nezaket: ninds.nih.gov/img/genes_brain8.jpg

Garrod (1902), maruz kalan idrarın kahverengi veya siyah rengiyle karakterize genetik bir hastalık veya insan hastalığı olan alkaptonüriyi inceledi. Soy hastalığı analizi yoluyla, hastalığa bir çift resessif genin kalıtımından kaynaklandığı sonucuna varmıştır. Alkapton veya homojenik asit, tirozin metabolizması nedeniyle insanlarda üretilir. Normalde C02 ve H 2 0 üretmek için bir oksidaz enzimi ile katabolize edilir. Alkaptonüri muzdarip kişilerde, oksidaz enzimi (alkapton oksidaz) yoktur.

Sonuç olarak homo-gentisik asit veya alkapton vücutta birikir. Bir kısmı idrarla atılır. Bekletildiğinde asit, melanine benzer kahverengi siyah bir ürün oluşturmak üzere oksitlenir. Alkali veya sabun, koyulaşma etkisini yoğunlaştırır. Kahverengi siyah ürün ayrıca vücutta bağ dokusu ve kıkırdakta birikir.

Beyaz, burun ve kulakları gri veya mavi siyah olarak değiştirir. Bağ dokusunda alkaptonun sürekli birikmesi nedeniyle, sonraki yıllarda bir tür artrit gelişir. Omuz, kalça ve omurga özellikle etkilenir. Pigment ayrıca atardamarlarda ve kalp kapakçıklarında birikebilir ve bunların çalışmamasına neden olabilir.

Tek Gen Tek Enzim Hipotezi:

Beadle ve Tatum (1948) tarafından öne sürülen hipotez, bir genin, ikincisi tarafından oluşturulan spesifik bir protein veya enzimin sentezini kontrol ederek yapısal veya fonksiyonel bir özelliği kontrol ettiğini belirtir. Bu sonuca şu gözlemlerle ulaşmışlardır: (a) Beadle ve Arkadaşları, Drosophila melanogaster'ın kırmızı göz renginin iki gen tarafından kontrol edildiğini ve kahverengi ve vermillion pigmentlerinin harmanlanmasından kaynaklandığını tespit etmişlerdir. Kırmızı göze sahip olan larvaların vücut boşluğuna yerleştirilirse kırmızı göz rengini oluşturmak üzere, vermilyon gözünü oluşturmak için hedeflenen bir larva parçası yapılabilir, çünkü ikincisi, transplantın sahip olmadığı kahverengi renk için enzimini sağlar, (b) Beadle ve Tatum, Neurospora crassa'yı X ışınları ile ışınladı ve auxotroflar adı verilen bir dizi besin mutantı elde etti.

Bir yardımcı veya beslenme mutantı, kendi metabolitlerini dışarıdan elde edilen ham maddelerden hazırlayamayan mutanttır. Bu nedenle doğal ortamda yaşayamaz, ancak gerekli metabolitleri sağlayarak kültürde korunabilir. Yabani tip prototroph olarak adlandırılır. Bir prototrof veya vahşi tip, büyümesi için gereken tüm kompleks metabolitleri dışarıdan elde edilen ham maddelerden sentezleyebilen normal bireydir. Amonyak, şeker, tuz ve biyotin içeren asgari ortamda laboratuarda yetişebilir.

Beadle ve Tatum (Şekil 6.15), amino asit veya ornitin, sitrülin ve arginin gerektiren üç tip auxotrof buldu. Prototrofların vücutlarında amino asit arginininin olduğu bulundu. Açıkçası, minimal ortamın amonyak ve şekerinden sentezlendi.

Büyümesi için ornitin gerektiren Auxotroph arginin içermez ve protein eksikliği nedeniyle ölür. Ornitin ile beslendiğinde arginine sahip olduğu bulunur. Sitrullin gerektiren Auxotroph ornitine sahiptir, ancak arginin yoktur. Citrulline verildiğinde, auxotrof arginine sahip olur. Arginin gerektiren beslenme mutantı hem ornitin hem de sitrülin içerir. Argininin, her biri kendi enzimini gerektiren en az üç adımda minimal ortamın amonyak ve şekerinden sentezlendiği anlaşılmaktadır.

Beadle ve Tatum, hatalı enzimlerin, kusurlu veya mutant genlerden kaynaklandığını belirtti. Bu nedenle, genler enzimlerin sentezini kontrol ederek etkilerini ifade eder. 1948'de Beadle ve Tatum, bir genin bir enzimin sentezini kontrol ettiğini öne sürdüler. 1958'de bu eser için Nobel Ödülü'ne layık görüldü. Böylece Beadle ve Tatum yeni biyokimyasal genetik bilimini kurdu.

Tek Genli Tek Polipeptit Hipotezi:

Bir gen bir enzim hipotezinin bazı kusurları vardır:

(i) Tüm genler enzim veya bileşenlerini üretmez. Bazıları diğer genleri kontrol eder,

(ii) Enzimler genellikle doğada proteinlidir ancak tüm proteinler enzim değildir,

(iii) Bazı RNA'lar ayrıca enzim aktivitesi sergilerler,

(iv) Bir protein veya enzim molekülü, bir veya daha fazla polipeptit tipinden oluşabilir. Yanofsky ve arkadaşları (1965), Escherichia coli bakterisinin triptofan sentetaz enziminin, iki ayrı polipeptit, A ve B'den oluştuğunu, polipeptit A, a-tipidir;

İki polipeptidin sentezi, farklı genler, trp A ve trp B ile kontrol edilir. İki genin herhangi birindeki değişiklik, a veya polyp-polipeptitin sentezi olmadan triptofan sentetazın etkisizleştirilmesine neden olur. Enzimin etkisizleştirilmesi, triptofanın indol 3-gliserol fosfat ve serinden sentezini durdurur. Benzer bir durum hemoglobin molekülünün oluşması durumunda bulunur.

Hemoglobin 2α ve 2β olmak üzere dört polipeptitten oluşur. İki tip polipeptidin sentezi, farklı kromozomlar üzerine yerleştirilmiş iki farklı gen tarafından kontrol edilir. Bu nedenle, bir gen bir enzim hipotezi bir gen bir polipeptid hipotezi ile değiştirildi. Hipotez, yapısal bir genin tek bir polipeptidin sentezini belirttiğini belirtir.