If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Bağlandığınız bilgisayar bir web filtresi kullanıyorsa, *.kastatic.org ve *.kasandbox.org adreslerinin engellerini kaldırmayı unutmayın.

Ana içerik

Mitokondri ve Kloroplast DNA'larının Kalıtımı

Mitokondri ve kloroplast DNA'sı nedir ve bunların kalıtımı neden Mendel yasalarını takip etmez?

Giriş

Size DNA içeren organelin hangisi olduğunu sorsaydık ne cevap verirdiniz?Cevabınız eğer çekirdekse tebrikler, tam puan aldınız! Ancak çoğu hücrede çekirdeğin DNA içeren tek yapı olmadığını aklınızdan çıkarmamalısınız!
DNA, aslında mitokondri içeren çoğu bitki ve hayvan hücresinde ve bitkilerin kloroplastlarında bulunur. Bu makalede, mitokondri ve kloroplast DNA'sının nasıl aktarıldığını işleyeceğiz.

Mitokondri ve kloroplast DNA'sı

Mitokondri ve kloroplastta bulunan DNA molekülleri sıradan bir bakterininki gibi küçük ve daireseldir. Bir kloroplast ve mitokondride genelde bir DNA'nın birçok kopyası bulunur.
Görselin uyarlandığı kaynak: "Mitochondrial DNA," NIH Talking Glossary of Genetic Terms, NHGRI (genel kullanıma açık).
Mitokondri, kloroplast ve bakteri DNA'larının benzerliği endosimbiyont teoriyi destekleyen önemli kanıtlardır. Bu teori, mitokondri ve kloroplastın uzun zaman önce, tek başına yaşayan prokaryotik hücreler olduklarını öne sürmektedir.

Çekirdekte bulunmayan DNA nasıl aktarılır?

Mitokondri ve kloroplast DNAlarının çekirdek DNAsından farklılaştığı noktalar:
  • Kopya sayısının fazla olması Bir mitokondri ve kloroplast, DNAsının çok sayıda kopyasını içerir. Bir hücrenin çok sayıda mitokondri; bitki hücreleri söz konusu olduğunda ise çok sayıda kloroğplast içerdiğini söyleyebiliriz. Bunun bir sonucu olarak, bir hücrede mitokondri ve kloroplast DNAlarının binlerce kopyası bulunur.
  • Rastgele dağılma. Mitokondri ve kloroplastlar (ve taşıdıkları genler) mitoz ve mayoz aracılığıyla yeni oluşan hücrelerde rastgele dağılırlar. Hücreler bölünürken, ara lamelin veya hücre plakasının zıt taraflarında bulunan organeller, farklı hücrelere dağılırlar3.
  • Tek eşli kalıtım. Çekirdekte bulunmayan DNA genelde tek eşten, bir başka deyişle ya anneden ya da babadan gelir4. Örneğin insanlarda, çocuklar mitokondriyel DNAlarını babalarından değil, annelerinden alırlar.

Kloroplast kalıtımı: İlk deneyler

Yirminci yüzyılın başlarında Alman bir bitki bilimci olan Carl Correns, akşamsefası (Mirabilis jalapa) bitkileri üzerinde genetik deneyler yaptı. Çalışmaları, Correns zamanında bunun farkında olmasa da, kloroplastların bir ana hücreden döllere kalıtımsal olarak nasıl aktarıldığını göstermekteydi5!

Correns'in deneyleri

Correns'in çalıştığı Mirabilis bitkilerinin üç çeşidi vardı: saf yeşil, saf beyaz ve alacalı. Alacalı bitkilerde, yeşil ve beyaz dallar bulunabilirken; yeşil veya beyaz bitkilerde alacalı dallar bulunmuyordu6.
Correns bu renklenme özelliğinin sebebini merak etti ve farklı renkli bitkilerle birçok çaprazlama yaptı. Çalışmaları sonucunda aşağıdaki bulguları elde etti6:
  • Yumurta veren dişi bitkinin, döldeki renklenmeden sorumlu olduğunu anladı.
  • Dişi bitkiden gelen saf yeşil veya saf beyaz olan dallar, doğal olarak sadece saf yeşil ve saf beyaz döl oluşturuyordu.
  • Dişi bitkinin alacalı dalları her üç çeşit dölü de verebilirken, renklenmede tahmin edilebilir bir oran bulunmuyordu.
Correns, yumurta hücresinin sitoplazmasındaki bir faktörün dölün renginden sorumlu olduğunu düşündü. Sitoplazmadaki kloroplastların kalıtımsal faktörleri (genleri) taşıyor olabileceğini öne süren, farklı bir Alman bitki bilimci olan Erwin Baur'du5.
Baur, alacalı bitkilerin kloroplastlarının yeşile dönmeyi mümkün kılmayan (pigment üretimini gerçekleştiremeyen) mutasyonlara uğramış olabileceğini düşündü. Bugün bu hipotezin doğru olduğunu biliyoruz!

Correns'in sonuçlarını açıklayalım

Kloroplast kalıtımı, alacalı bitkileri nasıl alacalı yapar? Haydi bir yumurtadan aldığı kloroplastları içeren zigotu (1 hücreli embriyo) takip edelim. Bazı kloroplastlar yeşil, bazılarıysa beyaz. Zigot, bir embriyoyu sonra da bitkiyi oluşturmak için birçok kez mitoz geçirirken kloroplastlar da her bölünme sırasında bölünür ve her bölünmede rastgele, bölünen hücrelere dağılırlar.
Griffiths et al7 deki benzer bir şemayı baz alır.7.
Bir sürü hücre bölünmesinin ardından bazı hücreler tamamen normal kloroplastlara sahip olurken (yeşil dal oluşturacak), bir kısmı da tamamen fonksiyonel olmayan kloroplastlara (beyaz dal oluşturan) sahip olacak. Geriye kalanlar ise hem normal hem de fonksiyonel olmayan kloroplastlardan oluşan bir karışıma sahip olacak, bu kloroplastlar yeşil dallar oluşturacak ancak bir sonraki nesilde saf beyaz veya saf yeşil dallara sahip bitkiler olabilecek7.
Peki ya maternal kalıtım? Bitkiler döl verme yeteneğine sahip hücreleri gelişimin sonraki evrelerinde, dalların uçlarındaki hücreleri, gamet üreten hücrelere çevirerek oluşturuyorlar. Yeşil olan bir dal, yeşil kloroplast içeren yumurtayı oluşturacak ve bunun sonucunda yeşil dölleri elde edilecek. Benzer bir şekilde, sadece saf beyaz içeren bir dal, sadece beyaz kloroplast içeren yumurtayı, o da saf beyaz kloroplast içeren dölleri oluşturacak.
Eğer bir dal alacalı ise, bazıları fonksiyonel kloroplastlı, bazıları fonksiyonel olmayan kloroplastlı, bazıları da her iki tür de kloroplast içeren hücrelerin bir karışımından oluşur. Bu üç tip hücre sabit bir orana bağlı kalmaksızın yeşil, beyaz veya alacalı döl oluşturan yumurta hücrelerini oluşturabilirler6,7.
Griffiths et al7 deki benzer bir şemayı baz alır.7.

Mitokondriyel kalıtım

Mitokondriler de, kloroplastlar gibi, sadece tek bir ebevynden gelirler4. İnsanlardaysa anne, zigotun veya tek hücreli embriyonun, mitokondrisinin oluşumundan, yumurtanın sitoplazması aracılığıyla, sorumludur. Spermlerde de mitokondri vardır ancak bu mitokondriler genelde zigota geçemezler. Paternal mitokondriyel kalıtımın olduğu durumlar olmuş olsa da bu olay çok nadir görülür8.

İnsanlarda mitokondrinin maternal kalıtımı

İnsanlarda mitokondri anneden aktarıldığı için, anne tarafının soy ağacınının (bozulmayan zincirden oluşan kadın ataların soyu) oluşturulmasında kullanılır.
Mitokondrinin anneni, annenin annesini, onun annesini ve bu şekilde devam eden soyunuzu sana nasıl bağladığını anlamak için kendi mitokondrinin nereden geldiğini düşün. Sen kendininkileri annenin yumurtasından aldın. Peki ya annen kendilerinkini kimden aldı? Kendi annesinden yani senin anneannenden!9.
Bu soruyu sormaya devam edersen aile ağacından geri giderek, annenin atalarını ve mitokondriyel DNA'nın aktarımını takip edebilirsin.
_Görsel hakları: "Mitochondrial DNA vs. nuclear DNA," California Üniversitesi Paleontoloji Müzesi (CC BY-SA 3,0)._
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, mitokondriyel DNA'nın kalıtımı çekirdek DNAsının kalıtımından farklıdır. Bir kişinin DNAsı, atalarının çekirdek DNAlarının farklı oranlardaki karışımıdır. Mitokondriyel DNA ise tek bir soyun, bozulmayan bir zincir halindeki kadın atalarından aktarılıyor9,10.

Mitokondriyel mutasyonlar ve insanlarda görülen hastalıklar

Mitokondriyel DNA'daki mutasyonlar insanlarda genetik hastalıklara yol açabilir. Mitokondriyel DNAdaki büyük silinmeler, Kearns-Sayre sendromuna sebep oluyor. Bu silinmeler mitokondrinin görevi olan enerji üretimini yapmasını engelliyor. Kearns-Sayre sendromu göz kapağı ve göz kasları dahil farklı kaslarda güçsüzlüğe, aynı zamanda göz retinasının zarar görmesine ve kalp rahatsızlığına sebep olabiliyor11,12.
Mitokondriyel DNA'daki mutasyonların sbeep olduğu genetik hastalıklar, mitokondriler anneden aktarıldığı için babadan oğula aktarılmaz. Hastalıklar, annelerden çocuklarına şu şekillerde geçebilir13:
  • Mitokondriyel mutasyon sonucu hasta olan bir insanda normal mitokondri bulunmayabilir (ve sadece anormal, mutasyonlu olanlar var olabilir). Bu durumda hasta bir anne her zaman mutasyon geçirmiş mitokondrileri çocuklarına aktaracaktır.
  • Mitokondriyel bir hastalık bir insanda hem anormal hem de normal mitokondrilerin varlığında oluşabilir. Bu durumda, mayoz sırasında, mutasyon geçirenler ve normal mitokondriler rastgele yumurta hücrelerine dağılabilirler. Mutant mitokondrinin çoğunlukta olduğu çocuklarda hastalık ağır seyrederken, az miktarda mutant mitokondriye sahip çocuklarda hastalık hafif seyredebilir veya hiç görülmeyebilir13.
Görselin uyarlandığı kaynak: "Mitochondrial," National Institutes of Health (genel kullanıma açık).

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Henüz gönderi yok.
İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.