Genetik ya da kalıtım bilimi, biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve genetik varyasyonu inceleyen bir dalıdır. Türkçeye Almancadan geçen genetik sözcüğü 1831 yılında Yunanca γενετικός - genetikos ("genitif") sözcüğünden türetildi. Bu sözcüğün kökeni ise γένεσις - genesis ("köken") sözcüğüne dayanmaktadır.
Bakteri (İngilizce telaffuz: [bækˈtɪəriə] (
dinle); tekil isim: bacterium), tek hücreli mikroorganizma grubudur. Tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğunda olan bakterilerin çeşitli şekilleri vardır, kimi küresel, kimi spiral şekilli, kimi çubuksu, kimi virgül şeklinde olabilir. Yeryüzündeki her ortamda bakteriler mevcuttur. Toprakta, deniz suyunda, okyanusun derinliklerinde, yer kabuğunda, deride, hayvanların bağırsaklarında, asitli sıcak su kaynaklarında, radyoaktif atıklarda büyüyebilen tipleri vardır. Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, bir mililitre tatlı suda ise bir milyondur; toplu olarak dünyada beş nonilyon (5×1030) bakteri bulunmaktadır, bunlar dünyadaki biyokütlenin çoğunu oluşturur. Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım, atmosferden azot fiksasyonu gibi, bakterilere bağlıdır. Ancak bu bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır ve bakteri şubelerinin sadece yaklaşık yarısı laboratuvarda kültürlenebilen türlere sahiptir. Bakterilerin araştırıldığı bilim bakteriyolojidir, bu, mikrobiyolojinin bir dalıdır.
Genetik mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerini değiştirerek, onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapan bilim alanıdır. Bu uygulamalarla uğraşan bilim insanlarına "genetik mühendisi" denir. Genetik mühendisleri, genlerin yalıtılması, çoğaltılması, farklı canlıların genlerinin birleştirilmesi ya da genlerin bir canlıdan başka bir canlıya aktarılması gibi çalışmalarla uğraşırlar. Genetik mühendisliği için, rekombinant DNA teknolojisi, gen klonlaması, DNA klonlaması, genetik maniplasyon/modifikasyon veya gen ekleme (splays) birçok bilim insanınca eş anlamlı olarak kullanılabilmektedir.
Mutasyon ya da değişinim, bir canlının genomu içindeki DNA ya da RNA diziliminde meydana gelen kalıcı değişmelerdir. Mutasyona sahip bir organizma ise mutant olarak adlandırılır.
Plazmidler; bakteriler, arkeler ve ökaryotlar arasında birçok mikroorganizmada bulunan dairesel veya çizgisel ekstrakromozomal replikonlardır. Bakterilerin genetik bilgiyi aktarması, hızlı evrimleşmelerini ve adaptasyonlarını kolaylaştırması için önemli araçlardır. Hedeflenen genleri ekleyerek, değiştirerek veya silerek mikroorganizmaları manipüle etmek ve analiz etmek için önemli araçlar olarak hizmet eder. Prokaryotik hücrelerde bulunurlar ve kromozomlardan bağımsız olarak çoğalırlar. Ek olarak, plazmidler hücreler arasında aktarılabilir, bu da onları prokaryotik evrimde önemli itici güçler olarak kabul eder ve onları yanal gen aktarımına aracılık eden güçlü ajanlar yapar. Antibiyotik direnci gibi yeni işlevler sağlayarak konakçı evrimini hızlandırmakla kalmazlar, aynı zamanda artan gen ifade seviyeleri ve kopya sayısı değişiklikleri yoluyla mutasyonların edinim oranlarına da yol açabilirler. Plazmid genomları genellikle, aynı aileden ilgili plazmidler arasında korunan ve replikasyon ve hareketlilik gibi önemli plazmide özgü işlevlerle ilişkili çekirdek lokusların bir omurgasını içerir. Etkili yatay gen transfer (HGT) vektörleri olarak görev yapar.
Virüs, sadece canlı hücreleri enfekte edebilen ve böylece replike olabilen mikroskobik enfeksiyon etkenleri. Virüsler; hayvanlardan ve bitkilerden, bakterilerin ve arkelerin de içinde bulunduğu mikroorganizmalara kadar her türlü canlı şekillerine bulaşabilirler.
Bakteriyel konjugasyon hücre teması yoluyla bakteriler arasında genetik malzeme aktarımıdır. Transformasyon ve transdüksiyon gibi bu da bir yatay gen transferi mekanizmasıdır.
Popülasyon genetiği, popülasyonlardaki fertlerin benzerlik ve farklılıklarının kaynaklarını, bunun yanında popülasyonlardaki alel frekansının dağılımlarını ve değişimlerini araştıran bir genetik altdalıdır.
Ti plazmit Agrobacterium tumefaciens bakterisinin genetik materyalini bitki hücrelerini enfekte edip bir tümör oluşturmasını ve genetik materyalini bitki hücrelerine aktarmasını sağlayan dairesel bir plazmittir.
Gen aktarımı, bir canlının hücrelerine, başka bir canlının DNA'sının belli bölümlerinin yerleştirilmesi işlemine denir. Rekombinant DNA teknolojisinin uygulamalarından biridir. Her canlı grubu için farklı bir aracı canlı (taşıyıcı) kullanılarak gerçekleştirilir. Önceleri sadece bakteriler aktarımda kullanılmaktaysa da, günümüzde maya, bitki ve hayvan hücreleri de bu işlem için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Moleküler biyolojide transformasyon, bir hücrenin içine dışarıdan bir DNA parçasının girmesi ve hücrenin genomuyla bütünleşmesi sonucu hücrede gerçekleşen genetik değişikliğe denir. Hücre dışında bulunan serbest DNA parçaları ancak uygun haldeki bakteri, mantar, alg, maya ya da bitki hücrelerine girebilir. Doku kültüründeki ökaryotik hayvan hücrelerinde gerçekleşen transformasyona ise özel olarak transfeksiyon denir. Sıfat hali olarak, yani "transformasyona uğramış" anlamında, 'transforme' kelimesi kullanılır.
Yatay gen transferi, bir organizmanın, ikinci bir organizmadan türemeden, o ikinci organizmaya ait genetik malzeme edinmesini sağlayan herhangi bir süreçtir. Buna karşın, dikey transfer bir organizmanın kendi atalarından genetik malzeme edinmesidir. Genetik bilimi bu iki transfer biçiminden daha yaygını olan dikey transfere odaklanmış olmakla beraber, yakın zamanda yatay transferin de anlamlı bir olgu olduğu bilincine varılmıştır. Yatay gen transferinin yapay biçimi bir genetik mühendislik şeklidir.
Gen akışı veya gen göçü, popülasyon genetiğinde, gen alellerin bir popülasyondan diğerine aktarılmasıdır.
Yapay seçilim, insanların bilinçli ve amaçlı olarak bir organizmanın belli özelliklerini seçmesi ve kontrollü olarak yetiştirmesi sürecini anlatan tanım. Bu terim, Charles Darwin tarafından belirli özelliklere sahip canlıların farklılaşarak çoğalmalarının gelişmiş hayatta kalma veya üreme yeteneklerine dayandığı doğal seçilime karşılık olarak kullanılmıştır. İnsan eliyle hangi hayvan ya da bitkinin üretileceğine karar verildiği yapay seçilimin aksine, doğal seçilimde ne tür varyasyonların ve genlerin gelecek nesillere aktarılacağını çevre veya doğa şartları belirler.
Agrobacterium, H. J. Conn tarafından keşfedilmiş, yatay gen transferini kullanarak bitkilerde tümörlere sebep olan bir Gram- negatif bakteri cinsidir. Geçerli 11 türü bulunmaktadır ve bunlar arasında üzerinde en çok çalışma yapılanı ve bilineni A. radiobacter 'dir. Agrobacterium türleri aynı zamanda kendi DNA'larını bitkilerin DNA'sına aktarma yeteneği ile de iyi bilinirler ve bu sebepten dolayı genetik mühendisliğinde önemli bir araç haline gelmişlerdir.
Transfer DNA Agrobacterium tumefaciens ve Agrobakteriyum rizogen gibi bazı bakterilerin Ti (tumor-inducing) plazmidinden çevrilmiş DNA. T-DNA bakteriden bitkinin çekirdek DNA genomuna transfer edilir. T-DNA her ucundan 25 adet tekrar eden baz çifti ile sınırlandırılır. Çevirim sağ sınırdan başlar, sol sınırda sonlandırılır ve Ti plazmidin vir genlerine ihtiyaç duyulur.
{{Kimya bilgi kutusu |BoxWidth= |Ad=Nopalin |ResimDosyası=Nopaline.svg |ResimAdı=Stereo, Nopalinin iskelet formülü ((2R)-2-{[(1S)-1-Karboksibütil]amino}) |IUPACAdı=N-{1-Karboksi-4-[(diaminometilen)amino]bütil}glutamick asit |DiğerAdlar=N2-(D-1,3-dikarboksipropil)-L-arjinin }} Nopalin glutamik asit ve arjinin amino asitlerinden türevi kimyasal bileşik. Opin olarak sınıflandırılır. Ti plazmidler ürettikleri farklı çeşitlerdeki opinler temel alınarak sınıflandırılırlar. Plazmid nopalin plazmid, oktopin plazmid veya agropin plazmid olabilir. Bahsi geçen opinler amino asit ve keto asitlerin veya şekerlerin yoğunlaşma ürünleridir. Opinler Agrobakteri tarafından karbon ve enerji kaynağı olarak kullanılır ve metabolize edilir.
VirA belirli şekerleri ve fenolikleri algılayabilen bir protein histidin kinaz. Bu bileşikler genelde yaralı bitkileride bulunur ve Agrobacterium tumefaciens tarafından, enfeksiyon için, potansiyel konak organizmanın konumunu bulmak için kullanılır. Bu bileşiklerin algılanması Ti plazmid transferinin ilk aşamasıdır.
Alphaproteobacteria, Proteobacteria şubesinde bir bakteri sınıfıdır. Üyeleri son derece çeşitlidir ve çok az benzerliğe sahiptir ancak yine de ortak bir atadandırlar. Tüm Proteobakteriler gibi, üyeleri gram-negatiftir fakat bazı hücre içi parazit üyeleri peptidoglikandan yoksundur ve bu nedenle gram değişkendir.
Moleküler klonlamada vektör, yabancı bir nükleik diziyi yapay olarak çoğaltılabileceği ve/veya ifade edilebileceği başka bir hücreye taşımak için bir araç olarak kullanılan herhangi bir parçacıktır. Yabancı DNA içeren bir vektör rekombinant DNA olarak adlandırılır. Dört ana vektör türü plazmidler, viral vektörler, kozmidler ve yapay kromozomlardır. Bunlar arasında en yaygın kullanılan vektörler plazmidlerdir. Tüm tasarlanmış vektörlerde ortak olan bir replikasyon orijini, bir çoklu klonlama bölgesi ve seçilebilir bir işaretleyicidir.
