NÜKLEİK ASİTLER ÜN TE 3

Transkript

1 NÜKLEİK SİTLER ÜN TE 3

2 NÜKLEİK SİTLER NÜKLE K S TLER DN (Deoksiribonükleik asit) RN (Ribonükleik asit) Bulundu u Yerler Çekirdek Bulundu u Yerler Çekirdek Mitokondri Ökaryotlarda Mitokondri Kloroplast Kloroplast Sitoplazma Prokaryotlarda Ribozom Sitoplazma Prokaryotlarda Ökaryotlarda Nükleik asitlerin yapı taşları nükleotidlerdir. Bir nükleotidin yapısında; P 2 1 ¾ 1 tane fosforik asit. (H3 4 ) 1 tane 5 lu şeker. (Pentoz) 1 tane zotlu organik baz. Nükleotidlerin yapısında, H, O, N ve P elementleri bulunur. Nükleotidler serbest halde iken 3 tane fosfat grubu içerirler. Nükleotidler nükleik asitlerin yapısına katılırken iki tane fosfat grubu bırakırlar. Nükleik asitin yapısındaki nükleotidlerin monomerleri bire bir oranında katılım gösterir. likozit ba Nükleosid Nükleotid Örnek : Nükleik asitin yapısında 500 tane nükleotid varsa; 500 tane pentoz şekeri 500 tane Organik baz 500 tane fosforik asit vardır. P DN denin () uanin () Sitozin () Timin (T) Baz RN denin () uanin () Sitozin () rasil () Nükleotidler içerdiği organik baza göre adlandırılır. 8 çeşit nükleotid vardır. (DN da 4 çeşit, RN da 4 çeşit) Nükleik asitler içerdiği şekere göre adlandırılır. P Herhangi bir adenin nükleotidin DN ya ya da RN ya ait olduğunu şekerine bakarak anlayabiliriz. Deoksiriboz (DN) Riboz (RN) Nükleotidlerin bağlanma şekli bütün canlılarda aynıdır. Nükleotidler birbirine fosfodiester bağları ile bağlanırlar. Nükleotidlerin bağlanma şekli önemli değildir. Önemli olan dizilişleridir. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 171

3 NÜKLEİK SİTLER P ,5 fosfodiester P T Bir genetik ifre 3,5 fosfodiester P S 3 2 Bir genetik şifre 3 nükleotidten oluşur. Organik Bazlar Pürin Pirimidin denin uanin Timin Sitozin rasil Çift halkal Tek halkal DN DN çift zincirden oluşur. DN da = T = S Not : Tek zincirdeki sayısal değerler farklı olabilir. DN da iki zinciri bir arada tutan bağlar (Pürin ile pirimidini karşılıklı olarak bağlayan) zayıf hidrojen bağlarıdır. DN da ile T arasında 2 hidrojen bağı vardır. DN da ile arasında 3 hidrojen bağı vardır. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 172

4 NÜKLEİK SİTLER Hidrojen bağları kurulurken ya da kırılırken su üretimi ve tüketimi olmaz. DN da hidrojen bağ sayısı arttıkça iki zincirin birbirinden ayrılması zorlaşır. Örnek: DN molekülünün I. ve II. zincirindeki bazı nükleotidlerin sayısı aşağıda verilmiştir I. zincir II. zincir Buna göre; a) DN daki toplam nükleotid sayısı nedir? Çözüm : T 150 I. zincir nükleotid T II. zincir 420 b) DN daki Pürin Pirimidin oranı nedir? Çözüm : Pürin = + = 1 Pirimidin = T + c) DN daki denin ve sitozin nükleotid toplamının toplam nükleotide oranı nedir? + Çözüm : = Toplam Nükleotid ( T) 1 2 d) DN daki Fosforik asit Deoksiriboz oranı nedir? Çözüm : DN daki fosforik asit ile deoksiriboz bire bir oranında katılım gösterdikleri için; Fosforik asit =1 Deoksiriboz e) DN daki toplam hidrojen bağ sayısı nedir? = = 360 Hidrojen ba T= 180 = = 720 Hidrojenb a = hidrojen ba f) Bir zincirdeki şifre sayısı nedir? Çözüm : 1 genetik şifre = 3 nükleotid, bir zincirdeki nükleotid sayısı = 420 olduğuna göre; = flifre 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 173

5 NÜKLEİK SİTLER Replikasyon: DN nın kendini eşlemesine denir. Replikasyon bölünebilen her hücrede bölünme öncesi mutlaka olur. Replikasyon sırasında DN polimeraz enzimi görev yapar. DN polimeraz enzimi nükleotidlerin birbirine bağlanmasını sağlar. Eşlenen DN'nın iki ipliği her zaman korunur ve kalıp görevi yapar. Bu kalıba uygun tamamlayıcı nükleotit zincirleri meydana gelir. Tamamlayıcı yeni zincirler ortamdaki nükleotidlerden sentezlenir. Buna yarı korunumlu eşleme denir. Bu eşleme sonucunda birbirinin aynısı olan iki DN molekülü oluşur. DN replikasyonunda; 1. Nükleotid sentezi olur. 2. DN zicirlerini bir arada tutan hidrojen bağları baştan sona kopar yrılma sonucu uçları açıkta kalan nükleotidlerin karşısına uygun nükleotidler yerleşir. (Örn; denin karşısına timin, guanin karşısına sitozin gibi) Yerleşen nükleotidler DN polimeraz enzimiyle birbirine bağlanır ve yeni zincirler oluşur. 5. Yeni zincir ile eski zincir arasında hidrojen bağları kurularak üç boyutlu yapıya dönüşür. XY YX X Y X Y X Y Y X XY YX ¾ Watson rik Modeli; DN'nın yapısı ve kendini eşlemesine açıklık getiren bir modeldir. Bu modele göre DN çift sarmal yapıdadır. Her bir DN zinciri, nükleotidlerin birbirine fosfodiester bağlarıyla bağlanması sonucu oluşan uzun bir polinükleotid zincirdir. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 174

6 NÜKLEİK SİTLER DN nın yarı korunumlu eşlenmesinin deneysel ispatı : Normal atom ağırlığına sahip azot molekülü izotoplanarak yapılan deneysel bir çalışmadır. Normal (hafif) DN N 14 N 14 N 14 N 15 izotoplama Melez DN N 14 N 15 Bu üç DN molekülü Sezyum klorürlü deney tüpüne b rak l rsa Normal (hafif) DN Melez DN r (radyoaktif) DN N 15 N r (radyoaktif) DN Örnek : Normal azotlu DN molekülü ağır azotlu ortamda üç kez eşlenmesi aşağıdaki gibi olur. N 14 N 14 N 15 Her bölünmede DN zinciri ortamdaki Bölünecek DN Bölünme ortam nükleotidlerden yeni zincir oluşturmak zorundadır I. bölünme I. bölünme sonunda % 100 melez DN olu ur. II. bölünme II. bölünme sonunda melez DN %50 II. bölünme sonunda a r DN %50 II. bölünme sonunda a r azot ta yan DN %100 III. bölünme III. bölünme sonunda melez DN %25 III. bölünme sonunda a r DN %75 Pratik Yol : Her bölünmede melez DN sayısı 2 tane olarak sabit kalmaktadır. Melez DN nın oranı azalmaktadır. Bu nedenle bu tür soru kalıplarında; 2 n = Bölünme sayısı = k kadar DN sayısı oluşur. Oluşan DN nın 2 tanesi melez geri kalanı bölünme ortamıdır. Örnek : 2 2 = 4 DN (2 melez, 2 ağır) Örnek: Melez DN ya sahip bakteri hücresi ağır azotlu ortamda 3 kez eşleniyor. Bölünme sonundaki melez DN sayısın n melez DN ya oranı nedir. Çözüm: Bu tür sorularda melez DN sayısı daima 1 tane olur, geri kalan bölünme ortamıdır. Bu nedenle 2 n=3 = 8 DN (1 tane melez, 7 tane ağır) Sorularda bölünme ortamı melez verilemez çünkü hangi zincire göre eşlenme yapılacağı bilinemez. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 175

7 NÜKLEİK SİTLER RN Tek zincirlidir. Kendini eşleyemez. Mutasyonlar kalıtsal değildir. (RN içerikli virüsler hariç) DN ya göre fark bazının rasil olması İçerdiği fleker Riboz RN sentezinde görevli enzim RN polimeraz. ¾ RN sindiriminde görevli enzim RNaz ¾ DN kontrolünde sentezlenirler. RN mrn (Mesajc, Elçi, Haberci) trn (Transfer, Ta y c ) rrn (Ribozomal) 1. mrn ( Mesajcı = Elçi = Haberci) : DN nın anlamlı zincirine göre sentezlenir. DN'nın şifre veren zincirine anlamlı, karşısındaki zincirine ise tamamlayıcı zincir adı verilir. örevi: Protein sentezine kalıplık etmektir. (minoasitler mrn deki şifreye göre dizilim gösterir) en 1 en 2 en 3 en 4 T T RNpolim er az enzim i Transkripsiyon mrn kodon kodon DN + mrn eçici olarak hidrojen ba lar kopar. eçici olarak hidrojen ba lar kurulur DN şifre aktarırken açılan bölgede geçici hidrojen bağının kopması gerçekleşir. DN'nın açılan bölgesi ile sentezlenen RN arasında geçici hidrojen bağı kurulur. (Transkripsiyon olayı) DN protein için şifre verirken aynı zamanda kendini eşleyemez. mrn daki üçlü nükleotidlere kodon denir. mrn nın tekrar tekrar kullanılma özeliği vardır. (Fakat ömür boyu kullanılmaz) mrn nın yapısındaki üçlü nükleotidlere kodon denir. Şifre aktarımı (Transkripsiyon) trn ve rrn için de geçerlidir. Bir mrn en az üç kodondan oluşabilir. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 176

8 NÜKLEİK SİTLER 2. trn (Taşıyıcı = Transfer) : DN nın tamamlay c zincirine göre sentezlenir. ¾ örevi: mrn daki şifreye uygun aminoasitleri ribozoma taşımaktır. Bir çeşit trn farklı protein sentezlerinde kullanılabilir. trn daki üçlü nükleotidlere antikodon denir. Tekrar tekrar kullanılır. (Ömür boyu değil) a Hidrojen ba lar ntikodon 3. rrn (Ribozomal RN): DN kontrolünde sentezlenir. Ribozomun yapısına katılır. Tekrar tekrar kullanılır. (Ömür boyu değil) Örnek : DN dan Y zincirine göre mrn sentezi. X Y T T T Kodon Kodon Kodon Kodon Yukarıdaki örnekte Y zincirine göre mrn sentezlenirken bazı bölgelerde Y zincirinin X zincirindeki karşılığı verilmiştir. Bu durumda tersinin tersi alınır. Şifrede Timin varsa yerine rasil, gerisi aynı yazılır. T T T T T DN mrn trn 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 177

9 NÜKLEİK SİTLER SNTRL DOĞM MEKNİZMSI I-Replikasyon II-Transkripsiyon III-Translasyon DN mrn Ribozom Protein Replikasyon: DN nın kendini eşlemesine denir. Replikasyondaki mutasyon hücre tipine bağlı olarak kalıtsal olabilir. Replikasyon bölünebilen her hücrede bölünme öncesi mutlaka görülür. Protein sentezi için şifre verilirken, replikasyon gerçekleşmez. DN DN Bazı virüslerde ve bütün canlılarda gerçekleşir. Her hücrede gerçekleşmez. (Bölünme olmayan hücreleri dikkate alınız.) Transkripsiyon: DN daki şifreye göre RN sentezlenmesine denir. Transkripsiyon memeli olgun alyuvarı hariç her hücrede olur. Transkripsiyondaki mutasyon kalıtsal değildir. Transkripsiyon her protein sentezinde olmak zorunda değildir. Nedeni; RN nın tekrar tekrar kullanılma özelliği DN RN RN } Bütün canlılarda ve bazı virüslerde görülür. DN } Sadece bazı virüslerde görülür Translasyon: mrn daki şifreye göre aminoasitlerin anlamlı şekilde dizilmesidir. Translasyon canlı her hücrede olur. (Yaşlı memeli olgun alyuvarlar ihmal ediliyor) Translasyondaki mutasyon kalıtsal değildir. Translasyon her protein sentezinde olmak zorundadır. RN Protein Protein } Virüsler dahil bütün canlı hücrelerde görülür. RN } Deli dana hastalığına neden olan proteinde görülmektedir. Eski araştırmalarda santral doğma mekanizmasının tek yönlü olduğu kabul edilirdi. Fakat 1990 lı yıllarda yapılan çalışmalarda santral doğma mekanizmasın n özel örnekler dikkate alındığında çift yönlü oldu u görülmüfltür. enel olarak tek yönlü çalışmaktadır. Replikasyon Transkripsiyon Prokaryot Sitoplazma Sitoplazma Ökaryot Çekirdek Mitokondri Kloroplast Çekirdek Mitokondri Kloroplast Translasyon Ribozom Ribozom 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 178

10 NÜKLEİK SİTLER ENETİK ŞİFRE DN da 4 çeşit nükleotid vardır. ( T ) DN da 4 çeşit nükleotid içerme bütün canlılar için ortaktır. 1 genetik şifre = 3 nükleotid ¾ Nükleotidler üçlü şekilde yazılırsa 43 = 64 farklı şifre oluşturulur. 64 farklı şifre oluşturma bütün canlılar için ortak özelliktir. 64 farklı şifre = mrn da 64 farklı kodon. Protein sentezini başlatan kodon = Methionin aminoasiti Bütün proteinler methionin aminoasiti ile başlar. Triptofan aminoasiti ile başlayan proteinlerde var. Fakat ortaöğretim düzeyinde dikkate alınmamaktadır. Protein sentezini durduran kodonlar dır. 20 çeşit aminoasit vardır. Durdurucu kodonlara karşılık gelen aminoasit yoktur. 20 çeşit aminoasit = 61 farklı şifre Bir çeşit şifre = 1 çeşit aminoasit Bir çeflit aminoasit birden farklı şifre ile sembolize edilebilir. Bu nedenle 1 çeşit trn, 1 çeşit aminoasit taşır. 1 çeşit aminoasiti farklı trn lar taşıyabilir. ¾ 20 çeşit aminoasit oldu u için; en az 20 çeşit trn olmal d r. En fazla 32 ile 45 arasında trn olduğu düşünülmektedir. Wobble Hipotezi : rick'in hipotezine göre, do ru trn'n n seçiminde üçlü kodonun ilk iki ribonükleotidi üçünçüye göre daha kararl d r. rick'e göre, kodon antikodon etkilefliminde üçüncü pozisyondaki hidrojen ba n n kurulmas nda esneklik vard r ve baz eflleflmesi kurallar na s k ca uyma zorunlulu u yoktur. Wobble hipotezine göre, bir çeflit trn'daki antikodon mrn'daki birden fazla kodonla eflleflebilir. Buna göre, trn'daki antikodonun birinci pozisyondaki, mrn'n n üçüncü pozusyonundaki ya da ile eflleflebilir. Benzer flekilde trn'daki mrn'daki ya da ile eflleflebilir. trn'da bulunan modifiye bazlardan biri olan inozin, ya da ile efllenebilir. Birinci pozisyon (5 ucu) kinci pozisyon phe try cys ser leu Dur Dur Dur trp his leu pro arg gln ile met val thr ala asn lys asp glu : Ba lang ç : Bitirme ser arg gly Üçüncü pozisyon (3 ucu) Bir aminoasite birden farklı şifrenin karşılık gelmesi mutasyonla aminoasit diziliminin değişme ihtimalini azalt r. minoasit dizilimi aynı, şifresi farklı olabilir. Bunun nedeni; Birçok aminoasite birden farklı şifrenin karşılık gelmesidir. ¾ Mutasyon, farklı bir protein sentezine neden olabilir. ¾ Mutasyon sonucu flifre değişmesine rağmen aminoasit dizilimi değişmeyebilir. ¾ Mutasyon, protein sentezini istenmeyen bir noktada durdurabilir. Protein sentezi başladıktan kısa bir süre sonra başlangıç aminoasiti parçalanır. Bunun nedeni farklı proteinler arası çeşitliliği artırmaktır. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 179

11 NÜKLEİK SİTLER PROTEİN SENTEZİ E P E : Ç k bölgesi P : Peptit trn ba lanan yüzey : minoaçil trn ba lanan yüzey mrn DN ifre aktar m mrn ribozomun küçük alt birimine ba lan r. 3 ucu mrn ucu Küçük alt birim Özgül trn mrn ya ba lan r. Methionin 3 E P 4 Methionin Kodon antikodon aras nda geçici hidrojen ba lar kurulur. Ribozomun büyük alt birimi küçük alt birimle birle ir. Küçük alt birim kinci trn aminoasiti bölgesine getirir. minoasitler aras nda peptit ba kurulur. 5 E P Peptit ba Üçüncü trn geldi inde birinci trn sistemden ayr l r. E P 6 yr lma faktörü proteini E P 8 E P 9 Önce ayr lma faktörü sonra mrn daha sonra da büyük ve küçük alt birimler ayr l r. E P yr lma faktörü adl protein trn ile polipeptit aras ndaki ba kopart r. Dördüncü trn geldi inde ikinci trn ayr l r. Be inci trn geldi inde üçüncü trn ayr l r. durdurucu kodonla kar la ld zaman ribozomun bölgesi trn yerine ayr lma faktörü olan bir proteini kabul eder S n f Biyoloji Konu nlat m

12 NÜKLEİK SİTLER Yeni bir Ribozom protein sentezi olmayacaksa mrn parçalanır. X Ribozom Y Ribozom Z Protein sentezi s ras nda hareket eden ribozomdur. Poliribozom: mrn 1 kiden fazla ribozomun mrn bir 1 arada bulunmasıyla oluşan mrnyapıya 2 denir. Ribozom 1 Ribozom 2 Ribozom 3 mrn X mrn X mrn X Yukarıdaki örnekte aynı proteinden üç tane elde edilir. Proteinin büyüklüğü ve çeşiti değişmez. Ribozom X Ribozom Y Ribozom Z mrn 1 mrn 1 mrn 2 Yukarıdaki Ribozom örnekte 1 iki farklı mrn kullanıldığı Ribozom için 2 iki çeşit protein sentezlenir. Ribozom 3 mrn X mrn X mrn X Örnek: 200 aminoasitin kullanıldığı protein sentezinde aminoasitlere karşılık gelen kodon sayısı kaç olmalıdır? Çözüm: 1 aminoasit = 1 kodon 200 aminoasit = 200 kodon Örnek: 200 aminoasitin kullanıldığı protein sentezinde görev alan mrn da en az kaç kodon ve nükleotid vardır? Çözüm: 1 aminoasit = 1 kodon 200 aminoasit = 200 kodon 1 tane de durdurucu kodon oldu u için, 201 kodon görev almaktadır. 1 kodon = 3 nükleotid 201 kodon = 603 nükleotid Örnek: 49 aminoasitin kullanıldığı protein sentezinde görev alan gendeki nükleotid sayısı en az kaç olmalıdır? Çözüm: minoasitlere kar l k gelen Durdurucu kodon = 50kodon 49 kodon 1 kodon mrn bir zincir, DN daki gen ise iki zincirden oluşur. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 181

13 NÜKLEİK SİTLER Bu nedenle; )) 1 kodon = 3 nükleotid ) 50 kodon = 150 nükleotid 150 x 2 = 300 nükleotid Not: Bu soruda gendeki nükleotidin en az kaç olması gerekir şeklinde ifade kullanılmasının nedeni, protein sentezi için mrn ilk önce pasif halde sentezlenir, gerekli olmayan nükleotidler çıkartılarak aktif mrn belirlenir. Bilimsel bakışta, mrn daki nükleotid sayısına bakarak gendeki toplam nükleotid sayısı belirlenemeyebilir. Örnek: 150 tane aminoasitin kullanıldığı protein sentezinde; örev alan trn sayısı örev alan en az trn çeşiti örev alan mrn çeşiti örev alan en fazla aminoasit çeşiti örev alan en az aminoasit çeşiti ¾ mrn daki en az kodon sayısı Çözüm: 1 tane aminoasiti, 1 tane trn taşıdığı için. 150 aminoasiti, 150 tane trn taşır. Varsayımda bütün aminoasitlerin ve karşılık gelen şifrelerin aynı olduğunu düşünürsek en az 1 çeşit trn görev alabilir. 1 çeşit protein sentezinde, 1 çeşit mrn görev alır. Yirmi ve yirmiden fazla aminoasit kullanıldığı zaman, 20 çeşit aminoasitin kullanılma ihtimalini düşünürsek, en fazla 20 çeşit aminoasit kullanıldığını görürüz. Kullanılan bütün aminoasitlerin aynı olma ihtimalini düşünürsek, en az bir çeşit aminoasit kullanılabilir. 150 aminoasite karşılık gelen kodonların dışında en azından 1 tane de durdurucu kodon kullanılır. Bu nedenle en az 151 tane kodon görev alabilir. 11. S n f Biyoloji Konu nlat m 182