Gen Nedir? DNA, Kromozom ve Kalıtımla İlişkisi
Bilgilendirme: Bu içerik eğitim ve bilgilendirme amaçlıdır; tıbbi tavsiye yerine geçmez. Sağlığınızla ilgili durumlarda bir hekime başvurun.
Gen, kalıtsal bilgi taşıyan ve hücrede bir ürünün oluşumu için gerekli talimatları içeren DNA bölümüdür. DNA kromozomların yapısını oluşturur; genler ise kromozom üzerindeki belirli bölgelerde bulunur. Genlerin ürünleri canlıların özelliklerinin oluşmasına katkı sağlar ve genlerin farklı biçimleri olan aleller nesiller arasında aktarılabilir.
Bu yazıda (5)
Gen, canlıların özelliklerinin oluşmasında rol oynayan kalıtsal bilgi birimidir. Genin hücre içindeki yerini anlamak için onu DNA ve kromozomla birlikte düşünmek gerekir: DNA genetik materyalin molekülü, kromozom ise bu materyalin düzenlenmiş ve paketlenmiş hâlidir.
Genin tanımı ve temel yapısı
Gen, kalıtsal bilgi taşıyan ve hücrede belirli bir ürünün oluşturulmasına yönelik talimat içeren DNA bölgesidir. Bu ürün çoğu zaman bir protein, bazı durumlarda ise işlevsel bir RNA olabilir. Dolayısıyla gen yalnızca DNA üzerindeki rastgele bir parça değildir; hücrenin kullanabileceği bir biyolojik bilginin düzenlenmiş hâlidir.
Bir genin temel yapısında, bilginin bulunduğu DNA dizisinin yanı sıra bu bilginin ne zaman ve ne ölçüde kullanılacağını etkileyen bölgeler de bulunabilir. Promotor adı verilen bölge, genin okunmaya başlanmasını düzenleyen kontrol alanlarından biridir ve genin kodlama dizisinin hemen önünde yer alır. Hücredeki bazı proteinler bu bölgelere bağlanarak genin kullanılmasını başlatabilir veya düzenleyebilir. Böylece gen, yalnızca bir ürünün tarifini taşımakla kalmaz; bu tarifin hücre tarafından hangi koşullarda kullanılacağına ilişkin düzenleyici bir yapıya da sahip olur.
Örneğin hayvanlarda vücut planının oluşumunda görev alan Hox genleri, başka genlerin çalışmasını etkileyen proteinlerin oluşumuna yönelik bilgi taşır. Bu genlerden birindeki değişiklik, meyve sineğinde normalde bulunmayan ek kanatların veya vücudun yanlış bir bölümünde uzantıların oluşmasına yol açabilir. Bu örnek, bir genin ürününün doğrudan tek bir görünüş özelliği olmak yerine, başka genlerin çalışmasını düzenleyerek gelişim üzerinde etkili olabileceğini gösterir.
Gen, DNA ve kromozom ilişkisi
DNA, genetik bilgiyi taşıyan uzun bir moleküldür. Genler bu DNA molekülünün belirli bölümleridir. Kromozom ise DNA’nın hücre içinde düzenlenip sıkıştırılmasıyla oluşan yapıdır. Bu nedenle aralarındaki ilişki parça-bütün biçiminde kurulabilir: gen, DNA’nın bir parçasıdır; DNA da kromozomun temel maddesidir.
Ökaryot canlıların hücrelerinde DNA, çekirdek içinde bulunur. DNA’nın hücre çekirdeğine sığabilmesi ve gerektiğinde belirli bölümlerine erişilebilmesi için DNA, histon adı verilen proteinlerin çevresine sarılır. Bu sarılma sonucunda nükleozom adı verilen paketleme birimleri oluşur; daha ileri düzeydeki katlanma ve düzenlenme kromozom yapısına katkı sağlar. Ancak paketleme, DNA’nın gelişigüzel kapatılması anlamına gelmez. Hücre, ihtiyaç duyduğu gen bölgesini erişilebilir hâle getirerek o bölgedeki bilginin kullanılmasına izin verebilir.
Kromozomların üzerinde çok sayıda gen, doğrusal bir sıra içinde yer alır. Aynı genin karşılığı, eş kromozom çiftinin her ikisinde de aynı konumda bulunur; fakat bu genin DNA dizisi iki kromozomda tamamen aynı olmak zorunda değildir. Örneğin bir kromozomdaki belirli bölgede çiçek rengiyle ilişkili bir gen bulunuyorsa, eş kromozomdaki aynı konumda da bu genin bir biçimi yer alır. Böylece genin hücre içindeki yerini, DNA üzerindeki belirli bir bölüm ve kromozom üzerindeki düzenli konum birlikte belirler.
Genlerin oluşturduğu ürünler ve özelliklerle ilişkisi
Genler, hücrede kullanılacak ürünlerin oluşturulmasına yönelik bilgiyi taşır. Bu ürünler protein olabilir; proteinler hücrede yapı oluşturabilir, kimyasal tepkimeleri kolaylaştırabilir veya başka genlerin çalışmasını düzenleyebilir. Bazı genler ise işlevsel RNA’ların oluşumuna yönelik bilgi içerir. Bu nedenle bir genin etkisi, yalnızca DNA üzerinde bulunmasıyla değil, ürününün hücrede hangi görevi üstlendiğiyle ortaya çıkar.
Genin taşıdığı bilgi önce ilgili RNA’nın oluşumunda kullanılır; protein oluşturulacaksa bu RNA, ribozomların proteini üretmesinde kullanılacak bilgiyi taşır. Ökaryot hücrelerde DNA çekirdekte bulunduğu için RNA’nın oluşturulması çekirdekte, RNA’dan protein yapılması ise sitoplazmada gerçekleşir. Hücre her geni aynı anda ve aynı miktarda kullanmaz. DNA’nın ilgili bölgesinin erişilebilir olması, düzenleyici proteinlerin bağlanması ve RNA’nın işlenmesi gibi aşamalar genin ürününün ne zaman ve ne kadar üretileceğini etkileyebilir. Gen ifadesi, bir genin taşıdığı bilginin hücre tarafından kullanılarak RNA veya protein gibi bir ürüne dönüştürülmesi sürecinin genel adıdır.
Bir ürünün miktarı ya da etkinliği, hücrenin ve dolayısıyla canlının özelliğine katkıda bulunabilir. Örneğin Hox genlerinin ürettiği düzenleyici proteinler, hayvanlarda vücut bölümlerinin sayısı ve konumu ile ilgili başka genlerin çalışmasını etkiler. Böylece tek bir genin ürünü, çok sayıda genin etkinliğini yönlendirerek gelişimsel bir özelliğin oluşmasına katkı sağlayabilir. Bu ilişki, genlerin özellikleri tek başına ve değişmez biçimde belirlediği anlamına gelmez; gen ürünü, hücredeki süreçler aracılığıyla özelliğin ortaya çıkmasına katkı verir.
Genlerin kalıtımdaki rolü
Genler, kalıtsal bilginin anne ve babadan yavrulara aktarılmasını sağlayan DNA bölümleridir. Kromozomlar gametler oluşurken ayrıldığında, kromozomlar üzerindeki genlerin biçimleri de yeni hücrelere aktarılır. Döllenme sırasında iki gametin genetik materyali bir araya geldiği için yavru, her gen için anne ve babadan gelen iki kopyaya sahip olabilir. Bu kopyalar aynı genin aynı veya farklı alelleri olabilir.
Aynı kromozom üzerinde birbirine yakın bulunan genler, gamet oluşumu sırasında çoğu zaman birlikte aktarılmaya eğilimlidir. Bununla birlikte eş kromozomlar arasında genetik materyal parçalarının değiş tokuş edilmesi, bu birlikteliği değiştirebilir. Böylece ebeveynlerdeki alel kombinasyonlarından farklı yeni kombinasyonlar oluşabilir. Kalıtım, bu nedenle genlerin yalnızca kopyalanıp aktarılmasından değil, kromozomların ayrılması ve alellerin farklı kombinasyonlarda bir araya gelmesinden de etkilenir.
Örneğin çiçek rengi ve bitki boyuyla ilişkili iki gen aynı kromozomda birbirine yakınsa, uzun boyla ilişkili alel ile kırmızı çiçekle ilişkili alelin birlikte aktarılma olasılığı artabilir. Bu genler arasındaki uzaklık arttıkça aralarında parça değişimi gerçekleşme olasılığı da artar ve farklı alel birliktelikleri ortaya çıkabilir. DNA dizisindeki değişiklikler mutasyon olarak adlandırılır; bu değişiklikler, alellerin farklılaşmasına ve genetik çeşitliliğe katkı sağlayabilir.
Alel ve genin kromozomdaki konumu
Alel, aynı genin farklı biçimlerinden her biridir. Örneğin çiçek rengiyle ilişkili bir genin kırmızı veya sarı çiçek oluşumuyla ilişkili farklı alelleri bulunabilir. Aleller, aynı özelliğe ilişkin genetik bilginin farklı sürümleridir; DNA dizilerindeki farklılıklar, gen ürününün yapısını, miktarını veya işlevini etkileyerek özelliklerde farklılıklara katkıda bulunabilir.
Bir genin kromozom üzerindeki belirli konumuna lokus denir. Eş kromozomlar aynı genleri aynı doğrusal sırada taşır; bu yüzden bir genin lokusu, eş kromozomların her ikisinde de karşılıklı olarak aynıdır. Buna karşılık bu lokuslarda bulunan aleller farklı olabilir. Böylece bir bireyde aynı gene ait iki farklı alel bulunması, genin iki farklı yerde bulunduğu anlamına gelmez; aynı kromozom konumunda iki farklı biçimin bulunduğu anlamına gelir.
Örneğin bir eş kromozomdaki belirli lokusta uzun bitkiyle ilişkili alel, diğer eş kromozomdaki aynı lokusta kısa bitkiyle ilişkili alel bulunabilir. Bu alellerin hangi gametlere geçtiği ve başka alellerle nasıl birleştiği, yavrularda gözlenen özelliklerin çeşitlenmesine katkı sağlar. Gen, alel ve lokus kavramlarını ayırmak, DNA üzerindeki bilginin hem konumunu hem de farklı biçimlerini doğru anlamayı sağlar.
Aynı tür bitkilerin çiçek rengi veya boy bakımından farklı görünmesi, aynı genlerin farklı alellerinin bulunması ve bu alellerin farklı kombinasyonlarda aktarılmasıyla ilişkilendirilebilir. Hücrelerin yalnızca ihtiyaç duyduğu genleri kullanması da aynı canlıdaki farklı hücrelerin farklı görevler üstlenmesinin temel açıklamalarından biridir.
Gen, DNA ve kromozom aynı kavram değildir: Gen, DNA’nın işlevsel bir bölümü; DNA, genetik materyal; kromozom ise DNA’nın proteinlerle düzenlenmiş hâlidir. Alel genin farklı biçimi, lokus ise genin kromozom üzerindeki konumudur.
Sık sorulan sorular
Gen DNA ile aynı şey midir?
Hayır. Gen, DNA molekülünün belirli bir işlevsel bölümüdür. DNA çok sayıda genin yanı sıra genlerin kullanılmasını düzenleyen bölgeleri de içerir.
Kromozom ile gen arasındaki fark nedir?
Kromozom, DNA’nın hücre içinde paketlenip düzenlenmiş hâlidir. Genler ise kromozom üzerindeki belirli DNA bölümleridir.
Alel ne demektir?
Alel, aynı genin farklı biçimlerinden biridir. Aynı genin alelleri, bir özellikteki farklılıklara katkı sağlayabilir.
Genler özellikleri nasıl etkiler?
Genler protein veya işlevsel RNA gibi ürünlerin oluşturulmasına yönelik bilgi taşır. Bu ürünlerin hücredeki görevleri, canlıda gözlenen özelliklerin oluşmasına katkıda bulunur.
Gen ifadesi nedir?
Gen ifadesi, bir gende bulunan bilginin hücre tarafından kullanılarak RNA veya protein gibi bir ürüne dönüştürülmesidir.
- •Biology — Eukaryotic Transcription Gene Regulation / The Promoter and the Transcription Machineryopenstax.org
- •Biology — Features of the Animal Kingdom / The Role of Homeobox ( Hox ) Genes in Animal Developmentopenstax.org
- •Biology — Laws of Inheritance / Linked Genes Violate the Law of Independent Assortmentopenstax.org
- •Biology — Eukaryotic Epigenetic Gene Regulation / Epigenetic Control: Regulating Access to Genes within the Chromosomeopenstax.org
- •Biology — Regulation of Gene Expression / Prokaryotic versus Eukaryotic Gene Expressionopenstax.org
- •Biology — Biotechnology / Gene Targetingopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
- •openstax.orgopenstax.org
Bu konu şu silolarda da geçer: biyoloji