Prokaryot ve Ökaryot Organizmalarda Bulunan Çeşitli Transposable Elemanları

Prokaryot ve Ökaryot Organizmalarda Bulunan Çeşitli Transposable Elemanları!

Prokaryotlarda, bir hücrenin genetik materyali, tek bir dairesel kromozomda bulunur. Ancak ökaryotlarda, birkaç lineer kromozoma dağılır. Ek olarak, bakteriler, genetik materyalin plazmitler olarak adlandırılan birkaç dairesel tipindeki küçük dairesel birimlerinden birini veya daha fazlasını içerebilir; Bu elementler normal şartlar altında bakterilerin hayatta kalması için gerekli değildir, ancak bazı ortamlarda içinde bulundukları hücrelere büyük bir seçici değer kazandırırlar.

Transkripsiyonel elementler olarak adlandırılan başka bir genetik element tipi, hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda bulunur. Ökaryotlardaki C değeri paradoksu dahil olmak üzere, bu ve çeşitli diğer hususlar, takip eden bölümlerde kısaca ele alınmıştır.

C-Değer Paradoksu:

C değeri, bir organizmanın haploid genomunda bulunan DNA miktarıdır ve genellikle baz çiftlerinde (bp) temsil edilen her canlı türü için karakteristik bir değerdir. Genel olarak, C değerinde organizmaların karmaşıklığında bir artış ile bir artış vardır.

Örneğin, maya gibi tek hücreli ökaryotlar bakteri E. coli'nin sadece beş katı kadar DNA'ya sahipken, nematod C. elegans gibi ilk gerçekten çok hücreli organizmalar E.coli DNA içeriğinin 100 katından fazlasını gösterir. Ancak, farklı filum içindeki ve içindeki C değerlerine daha yakından bakmak, birlikte C değeri paradoksunu oluşturan şu iki şaşırtıcı özelliği ortaya koymaktadır.

1. Bazı durumlarda, değerlerdeki çarpıcı değişikliklerin, ilgili organizmaların karmaşıklığı ile ilişkili olması muhtemel değildir. Örneğin, amfibilerde en küçük genomlar sadece 10 ⁹ bp'nin altında, en büyükleri ise neredeyse 1111 bp'dir.

Benzer şekilde, örneğin amfibilerdeki yakından ilişkili bazı türler morfolojik olarak çok benzerdir, ancak DNA içerikleri 10 faktöre göre değişmektedir. Bu nedenle, sadece gen sayısındaki artıştan ötürü genom büyüklüğündeki bu değişiklikleri hesaba katmak zordur.

Tablo: Bazı farklı organizma gruplarının minimum genom büyüklüğü (C değeri).

2. Ökaryotlarda, genomdaki toplam DNA miktarı, proteinleri kodlamak için gerekli olacak varsayılan miktarla karşılaştırıldığında çok büyüktür. Örneğin, eğer tüm DNA protein kodlayan genlerden oluşuyorsa, memeli genomu her biri yaklaşık 10.000 bp'lik yaklaşık 300.000 gen içerir. Bir tahmine göre, memeli genomu sadece 30.000 ila 40.000 gen fonksiyonunu içerebilir.

Bu nedenle ökaryotlardaki tüm DNA'nın kodlama proteinleri ile ilgisi olmadığı açıktır. Bu anormal durum bazı işçiler tarafından C değeri paradoksu olarak tanımlanmıştır.

Plazmidler ve Epizomlar:

Bakteriyel hücreler, genellikle hücre başına iki ila birkaç kopya halinde bulunan sadece bir tür bakteri kromozomuna sahip oldukları için haploittir. Birkaç bin gen içeren ana kromozomun yanı sıra, bakterilerdeki genetik bilgi de plazmid denilen bazı dairesel 'mini-kromozomlarda' bulunur. Plazmitlerin büyüklüğü sadece üç gen içerenlerden birkaç yüz gen içerenlere göre değişir. Bakteriyel hücreler sıfır ila birkaç farklı plazmit barındırabilir.

Bir plazmid, ekstrachromozomal bir durumda stabil bir şekilde kalıtsal olan bir replikondur (bağımsız replikasyon yapabilen DNA birimi). Çoğu plazmit, belirli çevresel koşullar haricinde bakteri hücrelerinin hayatta kalması için gerekli olmadıklarından, vazgeçilmez olarak ölür. Bazıları bakteri kromozomuna entegre olma yeteneğine sahiptir; bunlara epizom denir.

Her plazmid bakteriyel hücrede, esas olarak replikasyon kontrol sistemi nedeniyle karakteristik bir kopya numarası olarak muhafaza edilir. Bu açıdan, plazmitler aşağıdaki iki tiptedir:

(a) Tek Kopya Plazmidler:

Hücre başına bir kopya halinde tutulurlar ve replikasyon kontrolü, bakteri konak hücresi ile aynıdır.

(b) Multicopy plazmitleri:

Birçoğunda bulunurlar, ancak hücre başına karakteristik kopya sayısıdır. Onların çoğaltma kontrolü, konak hücre kromozomu bir kez çoğalırken birden fazla çoğaltmanın gerçekleşmesine izin verir.

Aşağıdaki üçünün kapsamlı olarak çalışıldığı çeşitli bakteriyel plazmid türleri vardır:

a. F plazmitleri:

F pili'nin gelişimi için genleri taşırlar ve konjugasyondan sorumludurlar.

b. R plazmitleri:

Antibiyotiklere veya diğer antibakteriyel ilaçlara direnç için genler taşırlar.

c. Kol plazmidleri:

Hassas E. coli hücrelerini öldüren proteinler olan kolikinleri kodlarlar.

Plazmidler, konjugatif veya konjugatif olmayabilir;

(a) Konjugatif veya aktarılabilir plazmitler, konjugasyon yoluyla DNA transferine aracılık eder. örneğin, tüm F plazmidleri, birçok R plazmidleri ve bazı Col plazmidleri.

(b) Konjuge olmayan veya bulaşıcı olmayan plazmitler konjugasyon yoluyla DNA aktarımına aracılık etmez; örneğin, birçok R ve Col plazmidi.

Eşsiz ve Tekrarlayan DNA'lar:

Ökaryotların DNA'sı, bir genomda bulunan DNA dizilerinin kopyalarının sayısına dayanan iki farklı tiptedir: (1) Eşsiz DNA ve (2) Tekrarlayan DNA.

1. Eşsiz DNA, genom başına tek bir kopya halinde bulunan dizilimlerden oluşur, çavdar içindeki toplam genomik DNA'nın sadece% 8'i ile insanlarda yaklaşık% 70'i arasındadır. Eşsiz DNA, doğrudan veya dolaylı olarak fenotipik özellikleri kontrol eden yapısal genler formundaki genetik bilginin çoğunu içerir.

2. Tekrarlayan DNA. Birkaç ila birkaç yüz baz çifti (bp) uzunluğunda olan ve genom başına birkaç ila bir milyon kopya halinde bulunan DNA nükleotit veya baz sekanslarından oluşur. Genomdaki tekrarlayan DNA'nın oranı, bir türden diğerine değişir; Çavdar% 90 tekrarlayan DNA'ya sahipken, insan genomunda genomun yaklaşık% 30'unu oluşturur. Tekrarlayan DNA dizileri, esas olarak genom başına mevcut kopya sayısına göre aşağıdaki iki sınıfa ayrılır.

(a) Çok Tekrarlayan DNA:

Bu diziler, 10'dan fazla ve genom başına birkaç milyon kopyaya kadar mevcuttur. Genomun% 10'una kadarını oluşturabilir ve genellikle çok kısa nükleotid dizilerinden oluşur. Ökaryotlardaki en yüksek oranda tekrarlayan DNA'lara uydu DNA da denir, çünkü bunlar sezyum klorürde denge santrifüjü ile DNA kütlesinden sıklıkla ayrılabilir.

Uydu DNA miktarının toplam DNA'nın genellikle% 75'i olduğu ve merkeze yakın bölgelere yakın bulunan heterokromatik bölgelerin bu DNA'yı çeşitli organizmalarda içerdiği gösterilmiştir. Sat-DNA, art arda tekrarlanan kısa dizilerden oluşur. Bu tür DNA'ların olası fonksiyonlarından bazıları kromozomal organizasyona katılımdır; mayoz sırasında kromozom eşleşmesine katılım, rekombinasyona katılım ve histonlar, ribozmal RNA, ribozomal proteinler vb. gibi önemli genlerin korunması

(b) Orta derecede Tekrarlayan DNA:

Bu diziler genom başına iki ila 10 ⁵ kopya halinde bulunur ve genellikle genomun% 20-80'ini oluşturur. Örneğin; İnsanda orta derecede tekrarlayan DNA fraksiyonu genomun yaklaşık% 13'üdür. Orta derecede tekrarlayan DNA'nın büyük bir fraksiyonunda, dizilerin kopyalarının hepsi birbiriyle aynı değildir, fakat daha yakından ilişkili dizilerin bir ailesini içerir.

Orta derecede tekrarlayan kesir, bu tür ailelerin değişken bir sayısından oluşur; bunlar histonlar için genler, ribozomal RNA ve ribozomal proteinler ve çeşitli transpoze edilebilir elemanlar içerir. Bu tekrarlayan DNA sınıfı, genom boyunca değişken aralıklarla dağılır.

İnsan genomunda, her 800-1200 bp benzersiz DNA'dan sonra ortalama olarak 300 bp orta derecede tekrarlayan DNA bulunur. Bununla birlikte Drosophila'da, hem benzersiz (ortalama 13.000 bp) hem de orta derecede tekrarlayan DNA (ortalama 5.600 bp) segmentlerinin uzunlukları birkaç kat daha uzundur.