Bakteri Genetiği Notları

Bir organizmanın genetik materyalinin toplamı genom olarak tanımlanır.
Bakteri genomu:
- Tüm esansiyel genleri taşıyan bir tek kromozom,
- Genellikle non-esansiyel genleri taşıyan bir veya daha fazla farklı plazmid içerir.

Sadece bakterilere ait olan uzun ve çembersel çift zincirli DNA üzerinde tüm esansiyel ve birçok non-esansiyel genler taşınır.
Bakteri kromozomu, plazmid adı verilen ve kromozomun 1/10’undan daha küçük DNA halkaları taşır.
- Plazmidler: Bakteri kromozomundan bağımsız olarak replike olurlar ve hücrede birden fazla bulunabilirler.
- Replikasyon özelliği: Plazmidler, toksin ve antibiyotiklere direnç genlerini taşıyabilirler.
- Üremek ve replike olmak için gerekli değiller.

Bakteriler, plazmidler arasında ya da plazmid ile kromozom arasında yer değiştirebilen hareketli DNA dizileri taşır.
Transpozonlar, antibiyotik direnç genlerini taşıyabilirler.

Bakteri virüsü anlamına gelir.
- Bakteri hücresinde çoğalırlar ve koruyucu protein bir kılıfla çevrilmiş bir parça nükleik asit içerirler.
- Genomları DNA veya RNA olabilir.

Fajın hücre yüzeyindeki reseptöre bağlanması ile başlar.
Nükleik asit bakteriye enjekte edilirken, protein kılıfı hücre dışında kalır.
Faj DNA’sı hücrenin biyosentetik araçlarını ele geçirir ve kendi genetik materyalinin replikasyonunu sağlar.
Yeterli kılıf proteini ve faj DNA’sı biriktiğinde, DNA faj kılıfı ile çevrilir ve olgun faj partikülleri ortaya çıkar.
Bakteri hücre duvarı, fajın lizozimi ile yıkılır ve fajlar dışarı salınır.

Fajın konak bakteri ile olan ilişkisine göre virülan veya ılımlı (tempere, lizojenik) olarak sınıflanır.
- Virülan faj enfeksiyonu: Bakteri hücresinin erimesine ve ölümüne neden olur.
- Tempere faj: Enfekte olduğu bakteride faj DNA’sı, konak hücrenin kromozomuna entegre olur (profa) ve faja ait proteinler sentezlenmez.
- Profaj taşıyan bakterilere lizojenik bakteri denir, profaj tekrar virülan özelliği kazanabilir.

Genler bir bakteri hücresinden diğerine üç ayrı mekanizma ile aktarılabilir:
- Konjugasyon: Bakteri hücreleri arasında fiziksel temas ile genlerin nakledilmesidir.
- Transdüksiyon: Faj aracılığı ile gen aktarımıdır, doğrudan hücresel temas olmaksızın gerçekleşir.
- Transformasyon: Çıplak DNA aracılığı ile gen aktarımını ifade eder.

Verici (erkek) ve alıcı (dişi) hücreler arasında genlerin nakledilmesi işlemi.
- Uygun genetik yapıya ve hücreler arasında DNA’nın geçebileceği bir sitoplazmik köprü oluşturma yeteneğine sahip olmalıdırlar.

Bakteri hücreleri arasında temas olmaksızın, bir fajın aracılığı ile gerçekleşen gen aktarımı.
- Tempere faj ile olur yani fajı alan hücre canlılığını sürdürür.

DNA’nın hücre zarından geçebilme yeteneğine bağlıdır.
- Serbest çift zincirli DNA, alıcı hücrede homolog dizinin bulunduğu bölgeyi arar.
- Deneysel klonlama süreçlerinde kullanılır.

Protein sentezinde 3 tür RNA görev yapar: mRNA, tRNA ve rRNA.
Mesenger RNA (mRNA): DNA iplikçiklerinden RNA polimerase enzimi tarafından sentezlenir ve protein sentezi için gerekli bilgileri taşır.
- Prokaryotik mRNA çok dayanıksızdır ve ömrü 1-3 dakikadır.
- Birden fazla genin kodlarına sahiptir (polisistronik mRNA).

Protein sentezinde, sentetase enzimi tarafından aktive edilen amino asitleri ribosomlarda sıralanan kodonlara taşır.
Her amino asit için bir veya daha fazla tRNA çeşidi bulunur.
Üç boyutlu yapıya sahiptir ve 5 kola sahiptir.

Başlama: RNA polimerase, DNA'nın 5'-ucuna yakın promotor bölgesine bağlanır.
- mRNA sentezi başlangıç kodonu (AUG) ile başlar.
Zincir Uzaması: RNA polimerase enzim DNA'yı açarak ilerlerken mRNA sentezlenir.
Terminasyon: RNA polimerase, terminatör sekansa geldiğinde durur ve zincir serbest kalır.
- İki tür terminasyon mekanizması vardır:
  - Rho faktörü bağımsız sonlanma.
  - Rho faktörü bağımlı sonlanma.

Mesenger RNA üzerindeki kodlar ribozomlarda deşifre edilerek amino asit sıraları polipeptid haline dönüştürülür.
Protein sentezi dört basamağa ayrılır:
1. Aktivasyon
2. Başlama
3. Zincir uzaması
4. Bitiş (terminasyon)

Formil metionini taşıyan fmet tRNA ile başlar.
Tüm sürecin başlatılmasında önemli faktörler bulunmaktadır:
- Başlatma faktörleri (IF-1, IF-2, IF-3) mRNA ve ribozom üzerinde bağlanmak üzere görev alır.

Kodon tanıma, translokasyon ve transpeptidasyon olmak üzere 3 kısımda gerçekleşir:
- Kodon tanıma: mRNA kodonu ile tRNA antikodonu arasında bağ kurulmasıdır.
- Translokasyon: Ribozomun mRNA üzerinde bir kodon boyu kaymasıdır.
- Transpeptidasyon: Peptid bağının kurulmasıdır.

Prokaryotlarda ekspresyon (transkripsiyon ve translasyon) sitoplazmada gerçekleşir.
Ribozomlar mRNA üzerinde 5' → 3' yönünde hareket eder.
Birçok ribosom aynı anda mRNA'yı okuyabilir.
Prokaryotlarda mRNA genellikle polisistroniktir.
Protein sentezi bakterilerde hızlıdır; 37°C'de saniyede yaklaşık 15 amino asit eklenebilir.
Translasyon inhibitörleri: Kloramfenikol, Eritromisin, Streptomisin gibi bazı antibiyotikler bakteri protein sentezine etki eder.