ÜNİTE 10:YÖNETİCİ MOLEKÜLLER

Transkript

1 ÜNİTE 10:YÖNETİCİ MOLEKÜLLER Nükleik asitler sadece kalıtsal bilgiyi taşıyan moleküller olmayıp bu bilgiyi protein senteziyle birlikte hücre yönetiminde kullanmalarıyla önem kazanmaktadırlar.gelişmiş canlıların hücrelerinde DNA yönetici moleküldür.hücrede bulunan bir nükleik asit çeşidi de RNA olup protein sentezinden sorumludur.dolayısıyla doğada DNA ve RNA olmak üzere iki çeşit nükleik asit vardır.bunlar nükleotidlerden meydana gelmiştir.bir nükleotid de azotlu baz, şeker ve fosforik asit bulunur.nükleotidlerin birbirlerine bağlanmasıyla nükleik asitler oluşur. veya metil gruplarının girmesi ile birbirlerinden ayrılmaktadırlar.sitozin ve timin DNA da bulunmaktayken Urasil ve sitozin RNA da vardır.pürinler altıgen pirimidin halkasına beşli bir imidazol halkasının bağlanması ile oluşurlar.adenin ve guanin olmak üzere iki çeşit pürin vardır. Şekerler Bunlar nükleik asitlerin ana omurgası boyunca yer alan yapılardır.dna da deoksiriboz şekeri RNA da ise riboz şekeri vardır.şekerler arasındaki fark 2 nolu karbon atomuna bağlı -OH grubundaki oksijenin deoksiriboz şekerinde eksik olmasıdır. Nükleotidler Bazlara şeker bağlanmasıyla nükleozidler meydana gelir.bir nükleozidin yapısında yer alan şekere fosfat gruplarının bağlanmasıyla nükleotidler oluşur.ribonükleotidler ve deoksiribonükleotidler hücre içinde üretilirler.üç fosfatın bağlanmasıyla nükleoitd trifosfat meydana gelir.nükleik asitlerin temel yapısını oluşturmakla birlikte örneğin adenozin trifosfat (ATP) kimyasal enerji taşıyıcı olarak görev yapar. Bazlar Pürin ve pirimidin olmak üzere iki çeşit organik baz vardır. Pirimidinler yapılarında 2 azot bulunan ve altıgen bir halkaya sahip organik maddelerdir.sitozin,timin ve Urasil olmak üzere üç çeşit pirimidin vardır.2,4, ve 5.pozisyonlardaki hidrojen atomları yerine amino, hidroksil,oksijen

2 Bir nükleotiddeki şekerin 5.karbonuna bağlı fosfat grubunun OH i ile diğer nükleotiddeki şekerin 3.karbon atomunun OH i arasında bir fosfodiester bağı oluşur.bu şekilde polinükleotid zincirler meydana gelir.milyonlarca nükleotid bu şekilde birleşerek nükleik asitleri meydana getirir.dna ve RNA arasında başıca farklar vardır.dna nın yapısında deoksiriboz RNA da ise şekerlerden riboz vardır.dna nın yapısında A,T,G,S bulunurken RNA da A,U,G,S bulunur.dna çift sarmal yapıdayken RNA tek zincir halindedir.dna ökaryotlarda yönetici molekülken RNA onun yardımcılığını üstlenmiştir. DNA çift sarmalının çapı 2nm dir.birbirini takip eden bazlar 36 derecelik dönüş yaparak dizilirler ve 10 bazın arka arkaya gelmesi çift sarmalın bir dönüş yapmasına neden olur.bir tam dönüşte çift sarmalın boyu 3.4 nm uzar ve her baz 0.34 nm lik bir boy arştı sağlar.pürin ile devamlı olarak bir pirimidin eşleşir.adenin iki hidrojen bağı ile timine,guanin ise 3 hidrojen bağı ile sitozine bağlanır.çift sarmalın omurgasını oluşturmada görev alan fosfat grupları ph 7.0 de negatif yüklüdür ve bu nedenle nötr ph da DNA molekülü kuvvetli asidiktir. DNA molekülünün boyu çeşitli canlılarda farklılıklar gösterir. E.colinin dairesel kromozomunda bir DNA vardır ve baz çifti ihtiva eder.dna daki baz çifti sayısı kilobaz(kb) olarak ifade edilir.kilobaz ya çift sarmallı DNA daki 1000 baz çifti veya tek zincirli nükleik asitteki 1000 bazlık uzunluk olarak kabul edilir.örneğin en küçük DNA molekülüne sahip polyoma virüsü 5.1 kb lık bir DNA molekülüne sahiptir. Bir DNA molekülü santigrad derecelere kadar ısıtılacak veya düşük ve yüksek ph derecelerine tabi tutulacak olursa yapısında bulunan Hidrojen bağları ve hidrofobik etkileşimler bozulacağından DNA molekülü açılmaya başlar.dna çift sarmalınının %50 sini tek zincir haline getiren sıcaklığa erime sıcaklığı denir ve Tm ile gösterilir.fosfodiester bağları kopmadan sadece hidrojen bağlarının kırılarak DNA çift sarmalının birbirinden ayrılmasına DNA denatürasyonu denir. Kendi haline bırakıldıktan sonra çift sarmallı DNA tekrar oluşur buna da renatürasyon adı verilir. Bir DNA molekülünde Tm derecesinin yüksek olması üç hidrojen bağına sahip G-C baz çiftinin fazla olduğunu gösterir.bazı bakteriler nüklear bölgeden başka sitoplazmalarında serbest olarak dolaşan küçük çembersel DNA molekülleri de ihtiva ederler.bu DNA lara plazmid adı verilir.rekombinant DNA teknolojisinde plazmidler kullanılır.plazmidlere eklenen gen parçaları istenen proteinlerin bakterilere yaptırılmasını sağlar. DNA nın kendini eşlemesi ve tamir mekanizması Sarmal haldeki DNA nın kendini benzerini yapmasına replikasyon adı verilir.enzimler ve proteinler yardımıyla DNA kendisini eşler.çok karmaşık süreçler içeren bu olayın temelinde çift zincir DNA nın birbirinden ayrılması sırasında kalıp görevi gören bu zincirlerin karşılarına yeni nükleotidlerin getirilmesi vardır.meselson ve Stahl adlı bilim adamları 1957 yıllarında her hücre bölünmesi sırasında DNA nın bir sarmalının atasal DNA dan geldiğini ve ikinci sarmalın ise yeniden sentezlendiğini bir deneyle ispatlamışlardır.bu tip replikasyona semikonservatif DNA(yarı korunumlu) replikasyonu adı verilir.deneyde E.Coli bakterisini nesiller boyunca ağır azot 15 N ihtiva eden amonyum klorürlü ortamda üretmişlerdir böylece DNA daki tüm bazların ağır azotla işaretlenmesi sağlanmıştır.ağır azotlu DNA lara sahip E.Coli bakterileri hafif azot 14 N içeren ortamda bir defa bölünmeye bırakıldıklarında DNA lar kendilerini eşlemişlerdir.dna lar izole edilip incelendiklerinde hibrit DNA moleküllerinin oluştuğu görülmüştür.araştırıcılar aynı E.Coli hücrelerini bir defa daha hafif azot içeren ortamda üremeye bıraktıklarında 2 hafif DNA zinciri 2 de hibrit DNA molekülünün oluştuğunu görmüşlerdir.bu da DNA nın kendini yarı korunumlu olarak eşlediğini ispatlamaktadır.

3 enzimleri tarafından meydana getirilir.dna polimeraz enzimi yardımıyla kalıp zincirin karşısına nükleotidler eşlenme kuralı içerisinde eşlenerek uzamaya başlarlar.uzama hızı bakterilerde saniyede 500 nükleotidken bir insan hücresinde ise saniyede 50 nükleotiddir.replikasyon içn gerekli enerji ATP benzeri olan nükleozid trifosfatlardan Replikasyona başlamak DNA da replikasyona başlayabilmek için önce bir replikasyon merkezi ana noktası olması gerekir.bakteri kromozomunda daireseldir ve tek bir replikasyon noktasına sahiptir oysa ökaryotik canlıların hücrelerinde yüzlerce hatta binlerce replikasyon ana başlama noktası vardır. Replikasyon bir çok noktada başlayınca kabarcıklar oluşur sonra bunlar kaynaşarak uzun bir DNA molekülünün eşlenmesi tamamlanmış olur.ökaryotlarda bir kromozom üzerinde birçok yerde başlama noktası oluşarak daha kısa zamanda replikasyonun tamamlanması tek bir noktadan replikasyona göre daha ekonomiktir. sağlanır.büyüyen DNA zincirinin şeker kısmına bağlanan nükleozid trifosfatlar yeni zincirin oluşmasını sağlarken pirofosfatlarda açığa çıkar. Replikasyonun uzaması Yeni DNA zincirinin uzaması replikasyon çatallarında DNA polimeraz

4 İki DNA zinciri birbirine antiparalel olarak uzanır.dna daki şeker 1 den 5 e kadar numaralandırılır. Nükleotidler fosfatlardan birbirlerine bağlanırken bir deoksiriboz şekerinin 3 karbon atomuna alttaki nükleotidin fosfat grubu 5 karbon atomuna da üstteki nükleotidin fosfat grubu bağlanır.bir zincir 5 3 yönündeyken diğer zincir ise 3 5 yönündedir.dna polimeraz 3 replikasyon sırasında kalıp zincirin karşısına yeni nükleotidleri şekerin 3 ucundaki OH grubuna ekler.böylece yeni zincir 5 3 yönünde büyümeye başlar.replikasyon çatalında yeni zincirlerden biri 5 3 yönünde kesintisiz bir biçimde replike edilir.diğer oluşan yeni zincir ise replikasyon çatılından uzaklaşacak biçimde kesintili olarak replike edilir.bu kesintili küçük parçalara okazaki parçaları adı verilir.ökaryotlarda arası olan bu parçalar DNA ligaz enzimi yardımıyla şeker fosfat bağlarıyla birleştirilir Primer sentezi DNA replikasyonu için sarmal açıldıktan sonra önce kalıp DNA üzerinden DNA ya eşlenik olan kısa bir RNA parçası sentezlenir.(5-10 nükleotid uzunluğunda).rna sentezi primaz adı verilen RNA polimerazın bir çeşidi tarafından gerçekleştirilir.dna polimeraz bu kısa RNA parçasının 5 -deoksiribonükleotidleri takmaya başlayarak DNA sentezi başlatılır.daha sonra RNA primeri uzaklaştırılır ve bu reaksiyon DNA polimeraz 1 tarafından yapılır.kesintisiz zincirde 1 tane primer varken kesintili zincirde birçok primer bulunmaktadır.böyle bir primere gereksinimin nedeni replikasyonun uzamasını sağlayan DNA polimeraz 3 enzimi her zaman boş bir 3-OH uca ihitiyaç duyar oysa ilk replikasyonda böyle bir uç yoktur oysa primaz enzimi serbest bir 3-OH uç olmadan da nükleotidleri birbirine bağlayabilir. Replikasyonun özeti Replikasyonun başlayabilmesi için önce DNA çift zincir sarmalının açılması gerekir bu helikaz denen bir enzim tarafından gerçekleştirilir.açılan tek zincir sarmallarının tekrar kapanmasını engellemek için tek zincir yapısına özgül (SSBP) proteinleri bu tek sarmal zincirlere bağlanır.daha sonra RNA primerleri primaz enzimi yardımıyla sentezlenir ve DNA polimeraz enzimi yardımıyla kısa RNA primerlerine kesintisiz zincirde devamlı olarak nükleozid trifosfatlar eklerken kesintili zincirde birkaç tane sentezlenen

5 primere nükleozid trifosfatları ekler.dna polimeraz 1 enzimi daha sonra bu primer RNA ları DNA ya çevirirken en sonra devreye giren Ligaz enzimi okazaki parçalarını birleştirerek kesintili DNA zincirini de tek bir parça haline getirir. kesintili sentez sırasında oluşan 3 -OH grubuna nükleotid ilavesi yapılarak yeni oluşan boşluklar doldurulmalıdır. Ancak burası kromozom ucu olduğu için 3 -OH grubunu sağlayacak kalıp zincir yoktur.dolayısıyla her sentez sonrası kromozom teorik olarak RNA primerinin boyu kadar kısalacaktır.bu sorunu çözmek için moleküler bir çözüm evrimleşmiştir.bir silyatlı protozoa olan Tetarhymena da Telomeraz adlı enzim her replikasyon sonrası telomerin kısalmasını önlemek için telomerlerin TTGGGG şeklinde sonlanan uçlarına gene aynı diziler eklenir.bu enzim bu altı dizilik nükleotid kopyasını kesintili zincirin 3 ucuna ilave eder.ilave edilen bu diziler saç tokası gibi kıvrılır ve karşı karşıya gelen guanozinler arasında hidrojen bağları oluşur.artık burada RNA primeri uzaklaştırıldığında DNA polimeraz 1 in boşluğu doldurması için substrat olarak iş görecek bir 3 -OH ucu oluşturulmuş olur.bundan sonra saç DNA Eşleme hataları ve tamiri Farklı onarım sistemleri DNA daki hata çeşitlerini düzeltmek için evrimleşmiştir.dna polimeraz 3 bir hata okuma işlevine sahiptir.polimerizasyon esnasında hatalı bir nükleotid yerleştiğinde enzim kompleksinin hatayı tanıma ve hatalı nükleotidi keserek değiştirme ve onu geri döndürme potansiyeli vardır.ayrıca yanlış eşleşme onarımı da DNA da meydana gelmektedir. Kimyasal ve fiziksel etkenler sonucunda DNA da çeşitli hatalar oluşabilmektedir. Ökaryotik replikasyonda kromozomların uçlarında özel bir sorunla karşılaşılır.kesintisiz zincirdeki sentez normal olarak kromozom ucuna kadar devam ederken,kesintili zincirdeki,rna primeri uzaklaştığında sorun ortaya çıkar.normal olarak tokası yapısı kırılır ve replikasyon sonrası DNA kaybı engellenmiş olur. mrna sentezi ve Genetik Kod DNA nın hücre hayatını yönetmesi protein sentezini denetlemesi ile gerçekleşir.proteinler yapısal proteinleri oluşturmakla birlikte reaksiyonları gerçekleştiren enzimlerin de ana yapısıdır.dna da belli proteinlerin sentezinden sorumlu yapılara gen denir.genler binlerce nükleotidden oluşmuştur.buna bir gen bir polipeptid ifadesi adı verilir.hücrelerde protein sentezi için gerekli olan amino asitler hücre sitoplazmasında bulunur. Gen ifadesinin birinci basamağı DNA nın iki zincirinden birindeki bilgi transkripsiyon işlemi ile eşlenik

6 mrna ya aktarılmaktadır.bu mrna lar daha sonra ribozomla ilişki kurar ve burada şifre yardımıyla protein sentezi gerçekleşir buna translasyon adı verilir. Bu amino asitlerin uygun bir şekilde ve dizide birleştirilmeleri yani protein sentezi ribozomda gerçekleştirilir. Amino asitlerin hangi sırada birleşecekleri bilgisi ise DNA tarafından mrna aracılığıyla ribozoma aktarılır.o halde DNA da amino asitlerin kodları bulunmalıdır.bu kod mrna ya çekirdekte aktarıldıktan sonra mrna sitoplazmaya geçer ribozoma tutunur ve genetik şifre okunmaya başlar şifreye uygun amino asitler trna vasıtasıyla enerji harcanarak ribozoma getirilip protein sentezi gerçekleşmiş olur.mrna nın DNA üzerinden sentezlenen ilk formuna öncü mrna adı verilir birkaç işlemden sonra olgun mrna yı oluşturur. Prokaryotlarda hücre çekirdeği yoktur.mrna ayrıca sentezlendikten sonra herhangi bir işlemden geçmeden doğrudan sitoplazmaya gider.oysa ökaryotik hücrede mrna sentezi çekirdekte gerçekleşir ve öncü-mrna adını alır bir seri işlemden geçtikten sonra çekirdeği normal mrna şeklide terk ederek sitoplazmaya geçer ve ribozoma ulaşır.burada polipeptid sentezi gerçekleşir. Hücrede kalıtım bilgi akış yönü DNA RNA Protein biçimindedir. Genetik Kod DNA üzerinde bulunan nükleotidler amino asitlerin kodlarıdır.dört çeşit nükleotid den her biri bir amino asitin kodu olsaydı dört çeşit amino asit kodlanabilirdir.20 çeşit amino asit DNA üzerinde üçlü nükleotidler halinde kodlanır yani alt alta gelen üç nükleotid bir amino asitin kodudur.64 değişik DNA üzerinde kod yazılabilir.bir amino asidin birden çok kodu da olabilir.dna çift zincirinden ikisi de kalıplık görevi yapmaz her zaman bir zincir kalıp görevi görürken diğeri onun tamamlayıcısıdır. DNA üzerinden kod RNA ya aktarılırken eşleşme kuralı geçerlidir yani ATC şeklinde olan bir kod mrna ya UAG şeklinde aktarılır daha önce söylendiği gibi RNA da timin yerine Urasil bulunur.mrna üzerinde yer alan üçlü

7 nükleotidlere antikodon adı verilir.mrna DNA üzerinde transkripsiyona başlama ve uzaması 5 3 yönünde gerçekleşir.mrna uzarken nükleotidler mrna nın 3 ucuna eklenir. DNA bulunmaktadır ve onlarda da protein sentezi gerçekleşmektedir RNA Sentezi (Transkripsiyon) DNA üzerinden sentezlenen mrna da yer alan üçlü nükleotidlere kodon adı verilir ve her bir kodon bir amino asitin şifresidir.hangi kodon un hangi amino asiti şifre ettiğini anlamak için yapay kodonlar kullanılmıştır.örneğin UUU şeklinde hazırlanan bir yapay mrna zinciri protein sentezine katıldığı an hep Fenilalanin adlı amino asitten olşan bir protein sentezi olmuştur.bu yöntemle 20 çeşit amino asiti hangi kodonların şifre ettiği anlaşılmıştır. Bütün kodonlar amino asiti şifre etmez örneğin AUG şeklindeki mrna kodu Metionin amino asitini şifre ettiği halde protein sentezine başla komutu anlamına da gelir. mrna sentezinin sonunda yer alacak olan UUA, UGA, UAG kodonlarının protein sentezini sonlandırma anlamı vardır. Aynı amino asiti tanımlayan kodonların ilk iki harfi aynıdır yalnız üçüncü harfi farklıdır.genetik kod bütün canlılarda aynıdır yani evrenseldir.yapay şekilde hazırlanan mrna lar bakterilere verildiği zaman istenen proteinler bakterilere yaptılarak tıbbi çalışmalarda kullanılmaktadır. Genetik kod evrimsel gelişmenin başlangıcında ortaya çıkmış daha sonra bütün canlılara aktarılmıştır.son tahminlere göre bakterilerde kadar trna hayvan ve bitki hücrelerinde ise 50 kadar trna çeşidi bulunmaktadır. Ayrıca daha evvel bahsedildiği gibi kloroplast ve mitokondrilerde de Burada görev alan enzim RNA Polimerazdır.DNA nın kalıp zinciri üzerinden mrna sentezini gerçekleştirir.bu olaya transkripsiyon adı verilir.polimerlerin 3 ucuna eşleşme kuralına göre(a=u,g=c) nükleotidler ekler ve uzama yönü 5 3 şeklindedir.rna sentezinin DNA üzeinde bir başlama noktası bulunur.buna promotor denir.rna sentezinin sonlanacağı bölgeye de sonlandırıcı adı verilir.dna nın mesaj taşıyan ve şifresinin RNA ya aktarıldığı bölge ise transkripsiyon birimi kısaca gen olarak adlandırılır.transkripsiyon başlama,uzama ve sonlanma olarak üç aşamada gerçekleşir. Başlama RNA polimeraz DNA ya bağlanır ve transkripsiyon başlar.bunun için promotor adı verilen bir DNA üzerinde başlangıç bölgesi vardır.promotor bölgesinin başında TATA kutusu (yaklaşık 25 nükleotidden oluşmuş) transkripsiyon faktörleri adı verilen proteinler transkripsiyon başlama bölgesini tayin ederler. Daha sonra DNA çift zinciri açılır ve kalıp üzerinde uzama mrna sentezlenmesi yani uzama başlar. mrna zincirinin uzaması RNA Polimeraz DNA üzerinde hareket eder.bu sırada DNA çift zincirinin nükleotid arası

8 açılması gerçekleşir.rna polimeraz nükleotidlerinin 3 ucuna yeni nükleotidleri eklemesiyle DNA zincirinin açılması bir eş güdüm şeklinde gerçekleşir.okunan bölge tekrar eski durumuna geçip gene çift sarmalı meydana getiri.saniyede ökaryotik bir hücrede yaklaşık 60 nüklotid okunur Sonlanma Transkripsiyon kalıp DNA üzerinde sonlanma sıralarına ulaştık dan sonra durur. Ökaryotik hücrelerde AAUAAA şeklinde 3 uca nükleotidler eklendikten sonra ilerideki bir noktadan enzimatik kırılma meydana gelir ve öncü mrna sentezi tamamlanır. nükleotid sıralarıdır.gerçek kodları taşıyan parçalar ise ekzon adını alır.mrna nın son düzenlenmeleri sırasında öncü mrna nın aralarında yer alan kod taşımayan bölgeler çıkarıldıktan sonra ribozomlara ulaşacak mrna sentezi yapılmış olur.öncü mrna bazı çekirdek ribonükleoproteinler(snrnps) ve diğer proteinlerle birleşerel splaysozomları oluştururlar.bu protein kompleksi intronları çıkartarak ekzonlardan oluşan mrna sentezini tamamlar. mrna nın düzenlenmesi mrna nın (öncü mrna) uçlarının düzeltilmesi sentezlendikten sonra yapılan bir işlemdir.mrna nın ilk meydana gelen 5 ucuna Guanozin trifosfatdan (7-metil guanozin) oluşmuş bir başlık takılır.bu başlığın iki önemli görevi vardır.birincisi enzimlerin parçalayıcı etkisinden korumak ikincisi sitoplazmaya ulaştıktan sonra ribozoma bağlanmasını sağlamaktır.öncü mrna 3 ucuna ise çekirdekten ayrılmadan önce arası adenin nükleotidlerden oluşmuş bir Poly(A) kuyruk takılır.bu yapılar protein sentezinde okunmaz başlayıcı ve bitiş sinyallerinin arasında kalan gerçek kodlanan kısım yani gen protein sentezinde esas okunan ve protein sentezi yapılan kısımdır. Öncü mrna transkripte uğradıktan sonra protein sentezinde görev almayacak nükleotidlerden oluşmuş bölgelerin çıkarılması gerekir.bu küçük kısımlara intron adı verilir.kod taşımayan bu kısımlar amino asit kodlarının arasında bulunan kısa

9 Proteinlerin genel görevlerini belirleyen yüzeyleri oluşturan amino asitlik dizilere protein bölgeleri=kısım(domain) adı verilir.bu bölgeler proteinin geri kalan kısmından bağımsız katlanan,kararlı ve özgül konformasyona sahip modüllerdir.walter Gilbert adlı bilim adamına göre ekzonların her biri tek bir protein kısmını kodlayan modüllerdir.evrim süreci içinde birçok ekzon karışarak ve birleşerek ökaryotlardaki özgül genleri oluşturmuştur

10 Protein sentezi Genetik bilgi akışında sıra protein sentezine geldiğinde mrna dan başka trna da devreye girerek ribozomlarda protein sentezi gerçekleşir.mrna da yer alan kodonların taşıdığı genetik mesaj ribozomlarda adım adım deşifre edilerek uygun amino asitler trna vasıtasıyla ribozoma getirilir.hücre sitoplazmasında 20 çeşit aminoasit bulunmaktadır.ribozomlarda trna ların bağlanabilecekleri çeşitli bölgeler bulunur ve amino asitlerini bırakan trna lar ribozomlardan ayrılırken polipeptid zinciride sentezlenmiş olur.trna lar üzerinde yer alan nükleotitlere antikodon adı verilir.örneğin UUU şeklinde olan bir mrna zincirine uyan trna antikodonunun nükleotid sırası AAA şeklindedir. UUU şeklinde bir kodon da Fenilalanin adlı aminoasitin şifresidir. mrna da ise kodonlar 5 3 yönündedir.örneğin antikodon baz sırası 3 -AAG- 5 is mrna daki kodon 5 -UUC-3 biçimindedir.mrna daki her bir amino asit kodonuna özgü bir trna olsaydı 61 çeşit trna olması gerekirdi oysa trna çeşidi yaklaşık 45 dir.sebebi de aynı antikodon bölgesine sahip olarak hazırlanan trna ların,verilen amino asitlere uyumlu olarak birden çok kodonu tanıma yeteneğinde oldukları gösterilmiştir. trna yapısı ve fonksiyonu mrna da olduğu gibi trna da çekirdekte sentezlenir ve sitoplazmaya taşınır.yaklaşık 80 nükleotit uzunluğunda tek zincir bir yapıdadır.farklı trna bölgeleri hidrojen bağlarıyla birbirleriyle bağlanmış haldedirler.trna nın 3 ucu ACC nükleotid dizisine sahiptir ve amino asidlerin bağlandığı bölgedir.antikodonlar 3 5 yönündedir ve Kodonların 3.pozisyonundaki baz ile onun antikodonundaki eşi olan 1.baz arasında standart olmayan baz eşleşmesi veya wobble özelliği nedeniyle bir trna çok sayıda kodonu tanıyabilir.bu konuda en değişken trna Wobble pozisyonunda inosin (I) bulunduran trna lardır.inosin bir guanin analoğu olup 2.karbon atomunda amino grubu taşımaz.trna antikodonu nun wobble pozisyonundaki inosin başarılı bir şekilde adenin,sitozin veya urasil ile eşleşebilir.örneğin trna antikodonu CCI olan bir trna,ggu,ggc ve GGA şeklindeki mrna kodonlarına uyup glisin amino asidini protein sentezine katabilir. Aminoaçil-tRNA Sentetaz

11 Kodon-Antikodon eşleşmesin den önce trna nın doğru amino asidi taşıması gerekmektedir.her bir amino asiti trna ya bağlayan 20 çeşit aminoaçiltrna sentetaz enzimi vardır.bu enzimin aktif yüzeylerin den birine önce amino asitin bağlanması gerekir ATP,AMP ye dönüşerek amino asite bağlanır ve aktive edilmiş amino asit özgün enzime bağlanır daha sonra bu enzime ve amino asite özgü trna enzime bağlanır ve amino asitle trna arasında bir bağ oluşur bu sırada AMP de açığa çıkar trna ile birleşen amino asit enzimden serbest bırakılarak sitoplazmaya geçer. Ribozomlar Ribozomlar protein sentezinin yapıldığı mrna ile trna lar arasındaki bağlantının kurulduğu organellerdir. Büyük ve küçük alt birim olmak üzere sadece protein sentezinde birleşen iki kısımdan oluşur. Protein ve ribosomalrna lardan meydana gelmiştir.ökaryotlarda alt birimler çekirdekçikte sentezlenir.her bir ribozomda üç bağlanma bölgesi vardır.polipeptide eklenmek için bekleyen aminoaçil-trna A yüzeyinde beklerken sentezlenen polipeptid P yüzeyinde durur.yükünü boşaltan trna ise ribozomdan çıkmak için E yüzeyine geçer.bu işlemlerin olabilmesi için mrna nın kodonları ise trna ların antikodonları arasındaki eşleşmelerin kurallara uygun olarak gerçekleşmesi gerekir.prokaryot ve ökaryot ribozomları arasında benzerliklerle birlikte bazı farklılıklarda vardır.prokaryot ribozomları antibiyotiklerden büyük ölçüde etkilenirler ve protein sentezi bu sayede durmuş olur.

12 Polipeptid yapımı Protein yapımını (Translasyon) üç aşamaya ayırabiliriz.başlama, uzama ve sonlanma.bazı protein faktörleriyle birlikte mrna, trna ve ribozomlar translasyon için gereklidir.enerji ise GTP (Guanosin trifosfat) den sağlanır. Protein sentezinin başlaması Protein sentezinin başında küçük alt birim mrna ile birleşir ve başlatıcı trna ile sentez başlar.mrna 5 ucundan okunmaya başlar AUG kodonu protein sentezini başlatıcı kodondur.daha sonra büyük alt birim le küçük alt birim birleşir ve protein sentezi ilerler.gerekli olan enerji GTP den sağlanır.başlatıcı kodona uyan trna ribozomun P bölgesine yerleşerek A bölgesine kodona uygun yeni bir aminoaçi-trna gelmesi beklenir Ribozomun A yüzeyine uygun antikodona sahip trna gelir ve zayıf hidrojen bağlarıyla kodona bağlanır.bu sırada 2 molekül GTP harcanır.ikinci basamakta P yüzeyde bulunan polipeptid A yüzeyine gelen aa ile birleşecek biçimde oraya aktarılır.ribozom mrna üzerinde 3 yönüne doğru hareket ederek A yüzeyinde bulunan trna ile birlikte polipeptidi P yüzeyine aktarır P yüzeyinde bulunan trna ise E yüzeyine geçerek Ribozomdan uzaklaştırılır.enerji GTP den sağlanır.ribozom mrna üzerinde 5 3 yönünde hareket eder.okuma ise kodon seviyesinde gerçekleşir. Sonlanma Uzama mrna üzerinde durma kodonlarına kadar devam eder.a yüzeyine serbest bırakıcı faktörler geldiğinde okuma sonlanır.bu faktörlerin A yüzeyine gelebilmesi için mrna daki kodonun UAG,UAA veya UGA şeklinde olması gerekir.hidroliz enzimleri yardımıyla P yüzeyinde bulunan polipeptid serbes bırakılır.böylece protein sentezi sonlanmış olur. Uzama

13 Poliribozomlar Aynı zaman diliminde birçok ribozomun tek bir mrna yı okuması aynı proteinden birçok örneğin yapılmasını sağlar.bir ribozom mrna üzerinde ilerlerken diğer ribozomda mrna nın 5 ucuna eklenip ilerlemeye devam eder.böyle ribozom zincirleri poliribozomları oluştururlar.prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde bulunabilirler.böylece kısa zamanda aynı proteinden çok sayıda yapılmış olur.proteinler sentez edildikten sonra görevlerine göre değişik işlemlerden geçerek görevli oldukları yerlere giderler Hücrede ribozomların bir kısmı sitoplazmada serbest halde bulunup yaptıkları proteini sitoplazmaya verirken bazı ribozomlar (ER, Golgi, lizozom) zar sistemlerine bağlı halde bulunurlar.ribozomların hepsinde protein sentezi sitoplazmada serbest haldeyken başlar.sentez ilerlerken ER ye bağlanma gerçekleşir.büyüyen polipeptidte sinyal peptid kısmıda(20 aa) sentezlenince sitoplazmada bulunan SRP (sinyal tanıma tanecikleri) ile birleşir.protein sentezi ilerler ve polipeptid ER ye bağlı kanallardan organelin boşluğuna serbest bırakılır.böylece sinyal peptidler yardımıyla hedef proteinler istenen organele iletilmiş olur.

14 Prokaryotik ve Ökaryotik protein sentezi farkları Aralarında birçok benzerlik olmasına rağmen bazı farklılıklarda vardır.prokaryotik ve ökaryotik polimerazlar birbirlerinden farklı olduğu gibi ribozomlar arasında da farklar vardır.prokaryotlarda çekirdek zarının olmaması transkripsiyon ve taranslasyonun aynı anda olmasını sağlar.ökaryotlarda organellerin gelişmiş olması hedef proteinleri meydana getiren sinyallerin gelişmesine yol açmıştır.bu sistemler prokaryotlarda bulunmaz. Çeşitli mutasyon tipleri vardır.dna ya baz ilavesi(insersiyon) yada çıkarılması(delesyon) en zararlı iki mutasyon tipidir. Kodonların kayma sonucu yanlış okunmasına çerçeve kayması mutasyonu (frameshift) denir. Baz çifti eklenmesinde eğer üçüncü bazda bir değişme meydana meydana gelirse çoğunlukla bir değişme olmaz örneğin GGC yerine GGU olursa gene Glycine amino asiti polipepti de eklenmiş olur. Diğer yer değiştirmeler ise değişik biçimlerde sonuçlanabilir.baz eklenmesi yada çıkması ise değişik amino asitlerin eklenmesini sağladığı gibi durma kodlarının da okunmasına neden olur. Ültraviyole ışınları,x ışınları gibi iyonize radyasyon,kozmik ışınlar radyoaktif materyallerin emisyonları gibi yüksek enerjili radyasyon mutasyonlara neden olur.iyonize radyasyon basit tek baz değişmesine neden olabilir.bazı mutajenik kimyasallar etkilerini doğrudan bir bazı başka bir baza değiştirerek yaparlar.örneğin nitröz asidi sitozindeki amino grubunu deamine ederek Urasil oluşturur. Nokta mutasyonları DNA baz diziliminde nükleotidler de oluşan değişiklikler nokta mutasyonlarını oluşturur. Üreme hücrelerinde oluşan nokta mutasyonları döllere aktarılır. Örneğin orak hücre anemisinde hemoglobinin bir polipeptid zincirini sentezleyen gende nokta mutasyonu oluşmuştur.tek bir nükleotidde değişme(kalıp DNA zincirinde) anormal bir proteinin üretilmesine neden olur.timin yerine adenin girmesi mrna da A yerine urasilin olmasına ve bu da translasyonda valin adlı amino asidin yanlışlıkla proteinin yapısına girmesi bu hastalığın temelini oluşturur.

15 Bir ökaryotik hücrede transkripsiyon ve translasyonun genel gösterimi. Gen bir hücrede bir polipeptidin sentezinden sorumlu olan nükleotidlerden oluşmuş DNA parçasıdır.bir gen içinde kodlamayan intron bölgeleride bulunur.ayrıca bir gen içinde polipeptid sentezini idare ve kontrol eden promotor ayrıca regülatör bölgeler vardır.bu bölgeler okunmaz sadece gen sentezini denetler.ayrıca genler rrna,trna ve diğer RNA çeşitlerinin de sentezinden sorumludur. O zaman gen bir polipeptid ya da RNA çeşidi sentezinden sorumlu bölge olarak tanımlanabilir.