Hücre Film - 1 Film - 2 NUKLEUS İlk kez 1831 de Robert Brown tarafından tanımlanmıştır. Canlı hücrenin tüm yaşam olaylarını yöneten ve organizmanın kalıtsal karakterlerinin dölden döle geçmesinde önemli rol oynayan bir yapıdır. Memeli alyuvarları, bakteri ve su yosunları hariç bütün canlı hücrelerde bulunurlar. Çift katlı zarla çevrilmiştir. Zarların birbiri ile birleştiği yerde por adı verilen delikler oluşur. Hücrenin farklı aktivite safhalarında çok farklı şekillerde görülebilir. Bölünme halinde olmayan hücrelerde şekli, genellikle içinde bulunduğu hücrenin şekline uyar. Bazı hücrelerde ise nukleusun şekli düzensiz olabilir. Hücrelerin çoğu 1 nukleuslu (mononuklear) ise de, bazı hücrelerde (ör. karaciğer, çizgili kas) sayısı 1 den fazla olabilir (polynuklear). Tipik bir nukleus: Nukleus zarı yada kılıfı (karyolemma), Nukleus sıvısı (karyoplazma), Nukleolus ve Kromatin den oluşur. 1
Çift veya polynuklear Nukleus Farklı konumlardaki Nukleus Düzensiz ve polynuklear Nukleus Farklı konumlardaki Nukleus NUKLEUS Hücrelerin çoğu 1 nukleuslu (mononuklear) ise de, bazı hücrelerde (ör. karaciğer, çizgili kas) sayısı 1 den fazla olabilir (polynuklear). Tipik bir nukleus: Nukleus zarı yada kılıfı (karyolemma), Nukleus sıvısı (karyoplazma), Nukleolus ve Kromatin den oluşur. 2
NUKLEUS Nucleolus Nuklear Kılıf Nuklear Porlar Kromozomlar Chromatin 3
Nuklear Kılıf (Karyolemma) Nukleus zarı ER vakuol sistemi ile bağlantılıdır. Nukleus zarı ER gelişmemiş tek hücrelilerde (örn. Bakteri) nukleus zarı da bulunmaz. Dolayısıyla ER dan oluşma olasılığı yüksektir. Nukleus kılıfı, 2 zardan oluşmuştur. Unit membran yapısındaki iç ve dış nukleus zarları arasında genişliği 15 80 nm arasında değişen bir perinuklear cisterna bulunur. ER ile irtibatlıdır. 2 zar yer yer birbiri ile birleşerek por yada annulus denilen, çapları 100 nm ye kadar varabilen delikler oluştururlar. 4
Chromatin Bölünmeler arasındaki interfaz nukleusda bazofil boyalarla koyu boyanan kromatin, ışık mikroskobu ile nukleus sıvısı içinde yumak şeklinde görülür. Kromatinin hem ışık hem de elektron mikroskobu ile 2 tipi ayrılabilmiştir. EMda yoğun granüller olarak görülen heterochromatin özel boyalarla boyandıktan sonra, nukleoproteinden bazofilik kümeler halinde ışık mikroskopunda görülürler. Euchromatin organize olmuş bir yapı olarak sadece elektron mikroskopunda görülür. Nucleolus Nukleolus 1 µm çapta, rrna ve protein bakımından zengin sferik bir yapıdır. Hematoksilin eosin ile boyandığında genellikle bazofiliktir. Özel bazı protein ve enzimlerce de zengindir. Yapısında hiçbir zaman DNA bulunmaz. EM de yoğun, granülsü ağsı bir yapıda görülür. 5
Karyoplazma (Nukleus sıvısı) Kromatin maddesine ve nukleoluslara yataklık eden, az çok gel karakterinde homojen görünümlü bir sıvıdır. Nukleusun kolloidal sistemini oluşturur. Nuklear Matriks Nukleusta kromatin ve nukleoluslar arasındaki sahayı nuklear matriks doldurur. Esas olarak proteinler, metabolitler ve iyonlardan meydana gelmiştir. Nukleik asitler ve diğer eriyebilen bileşenler uzaklaştırıldığında, geriye kalan fibriller yapı nukleo iskeleti oluşturur. Kromozom Hücre bölünmesi esnasında iplik yada çomak şeklinde görülen, preparatlarda çok koyu boyanan yapılara kromozom denir. Kimyasal bileşimlerini organizma için spesifik DNA molekülü ve histon cinsinden özel proteinler oluşturur. Kromozomlar bölünmenin metafaz evresinde en belirgin durumdadırlar ve bu evrede gösterdikleri özellik ve şekillere göre adlandırılırlar. Kromozom üzerinde belli bir yerde, kromozomun hareket etmesinde rol oynayan bir boğum bulunur. Buna 1. boğum yada centromer denir. Bu yapının genelde 2 yanında kromozom kolları yada telomer ler yer alır. 6
Ortalama bir insan kromozomundaki DNA yarım milyar kadar nukleotid içerir, yani tek bir kromozomun içerdiği enformasyon, herbir nukleotid bir kelime olarak kabul edildiğinde ve her sayfada 500 kelime olacağı varsayıldığında, 1000 er sayfalık 1000 kitabı doldurabilir. Kromozom Bölünmenin geç anafaz ve telofaz evresindeki kromozomlar hariç, bir kromozomun kolları yada telomerleri bir çift kardeş chromatid den oluşur. Geç anafaz ve telofaz evrelerinde ise kromozom telomerleri sadece birer kromatidden ibarettir. Kromatidin duplikasyonu, 2 bölünme arasındaki interfaz nukleusta meydana gelir. Bir başka deyişle, kromozom yapısına katılan DNA ve histonların duplikasyonu interfaz nukleusta olur. Hücre bölünmesi başlarında kondense olmaya başlayarak sonuçta kromozom kollarındaki kromatidlere dönüşecek olan kromatin iplikçiği; kromozomun özgün DNA molekülünden ve histon tipi proteinlerden oluşan bir DNA ve protein kompleksidir. Çoğu zaman % 40 DNA ve % 50 protein yapısındadır. Kromatid DNA sı tüm kromozom boyunca kesintisiz devam eder. 7
Kromozom Tek bir insan kromatidinin DNA molekülü uzunluğu 5 cm kadardır. Nukleus çapı ise sadece birkaç mikrondur. İnterfaz nukleusta EM altında DNA ve destek proteinlerinin açılmış görünümü kabaca ipe dizilmiş tesbih tanelerini andırır. DNA çift zincirinin her 200 nukleotidlik kısmı, 4 ayrı tip histonun çiftler halinde 8 histondan oluşmuş ve oktomer denilen makara benzeri yapı üzerine 1 ¾turile sarılarak nukleosom birimini oluşturur. Genel bir negatif yüke sahip çoğu proteinden farklı olarak, histonlar pozitif yük taşırlar ve DNA nın negatif yüklü fosfat gruplarını kuvvetle cezbederler. Histonlardan oluşan göbek, DNA nın ileri düzeyde sarmal oluşturmasında bir kalıp ve kılavuz rolü oynar. nukleosom 200 nukleotid 4 ayrı tip histon 1 ¾ tur Kromozom Normalde çapı 2nmolan DNA çift zincirli molekülü, bu yapılanmayla yaklaşık 10 nm lik bir çapa ulaşır. Nukleosomlar dışında, ama yine DNA ile bağlantılı bir diğer tip histonun devreye girmesiyle molekülün sarmal oluşturması devam eder ve daha da kondense olan DNA Histon kompleksi çapı 30 nm ye ulaşır. Normal interfaz nukleustaki kromatin lifleri işte bu yapıdadır. Profaz esnasında DNA yı destekleyerek taşıyan bu kromatin lifleri hem kendi, hem de oluşmakta olan kromatid ekseni etrafında süper sarmallar oluşturmaya devam ederek çok daha ileri düzeyde kondense olurlar ve yaklaşık 700 nm çapındaki kromozom kromatidlerini meydana getirirler. Yani çift kromatidli tipik metafaz kromozomlarında çap 1400 nm kadardır 8
Nukleosom Kromozomun yapılanması Nukleosom 9
nucleosom Yaklaşık 10000 kıvrım 10
Kromozom Normal kromozomlar üzerinde bir daralma bölgesi olarak beliren sentromer, taşıdığı özgün bir DNA sıralanması ile her bir kromatidde kinetokor adı verilen özel birer protein diski ile bağlantılıdır. Bölünmenin profaz evresinde, ileride iki kromatidin birbirinden ayrılmasında rol oynayacak olan, mikrotübüllerden oluşan yapı aster kutuplarından kromozom sentromerlerine doğru uzayarak bu kinetokorlara bağlanırlar. Kromozom sayısı, belli bir organizmanın tüm somatik hücrelerde sabittir. Ana ve babadan gelmiş tüm kromozomların oluşturduğu bu sayı daima çifttir ve diploid kromozom sayısı (2n) olarak bilinir. Örn., insanda 46. Bir organizmanın gametlerinde yada eşem hücrelerinde ise haploid sayıda (n) kromozom vardır. Örn., İnsanda 23. Kromozom Belli bir organizmanın belli bir kromozomunun belli bir hücre bölünmesi evresindeki boyu da sabittir. Kromozomlar metafaz evresinde gösterdikleri şekillere göre genelde 4 farklı tipe ayrılırlar: a) Metasentrik Kromozomlar: Sentromerlerinin 2 yanında eşit boyda telomerleri olan ve genellikle V harfi görünümündeki kromozomlardır. b) Submetasentrik Kromozomlar: Telomer boyları birbirinden biraz farklı olan ve L harfi görünümündeki kromozomlardır. c) Telosentrik Kromozomlar: Bir uzunca telomeri olan, ve çubuk yada sopa görünümündeki kromozomlardır. d) Akrosentrik Kromozomlar: Bir uzunca, bir de çok kısa telomeri olan, ve çubuk yada sopa görünümündeki kromozomlardır. 11
Dev Kromozomlar Bazı sinek larvalarında tükrük bezi ve Malpighi tüpçükleri gibi organlarda görülen polythene kromozomlar ve omurgalı yada omurgasızların oositlerinde görülen lamba şişesi fırçası kromozomları böyle kromozomlardır. Polythene Kromozomlar: Drosophila (Meyve sineği) nın tükrük bezi hücresi kromozomları yaklaşık 2000 µm uzunluğundadır. Meydana gelişleri, normal bir kromozomda sayıları 4 olan kromonemaların ardardaboyuna bölünmeleri ile çok sayıda birbirine paralel ve spiral teşkil etmeyen bir kromonema demeti oluşması ile olur. Bu olaya endomitosis denir. Kromozomun olağanüstü boyutları, kromonemalarınspiral teşkil etmemesindendir. Kardeş kromonemalar üzerinde yer alan DNA ve histonlarca zengin kromomerler ile DNA ca fakir interkromomerlerin ard arda gelişleri, polythene kromozomlara koyulu açıklı enine bandlı bir görünüş kazandırır 12
Dev Kromozomlar Lamba Şişesi Fırçası Kromozomları: Şekilleri şişe fırçasına benzediğinden bu adı almışlardır. Kuyruklu kurbağa oositlerinde boyları 6000 µm ye ulaşabilir. Kromonema spirallerinin açılması ve boylarının uzaması ile meydana gelirler. Şişe fırçası görünümünü ise ana kromozom ekseninden yanlara doğru olan kısa uzantılar oluşturur 13
HÜCRE BÖLÜNMESİ Hücreler bölünme ile sayılarını arttırırlar. Bir amip yada bakteri gibi tek hücreli hayvanlarda bölünme sonucu popülasyondaki bireylerin sayısı artar. İnsan gibi çok hücreli formlarda ise bölünme sonucu bireyi oluşturan hücrelerin sayısı artar, yani büyüme olayı meydana gelir. Bazı dokulardaki yaşlanarak yıpranan hücreler ise hücre bölünmelerinden sağlanan genç hücrelerce yenilenirler. 1. Amitoz Bölünme 2. Mitoz Bölünme 3. Meiosis (Redüksyon) Bölünme 14
HÜCRE BÖLÜNMESİ Amitoz Bölünme Amitoz olarak adlandırılan nukleusun doğrudan doğruya bölünmesi genellikle bazı bir hücrelilerde görülür. Çok hücrelilerde hızlı hücre çoğalması gözlenen durumlarda amitoz görülürse de daha ziyade patolojik şartlar altında ortaya çıkar. Amitoz bölünme esnasında: sitoplazma içinde iğ iplikleri ve aster kompleksleri oluşturulmaz. Nukleus içinde kromatin materyali kromozom şeklinde belirmeden nukleus 2 parçaya ayrılır. Nukleus zarında bir parçalanma görülmez. Nukleusun ikiye ayrılmasını sitoplazmanın bölünmesi izler. 15
Mitoz Bölünme HÜCRE BÖLÜNMESİ Mitoz ışık mikroskobu ile gözlenebilir. Bu olay esnasında, ebeveyn hücre bölünür, ve kardeş hücrelerin her biri ebeveyn hücreninkine benzer bir kromozomal karyotip taşır. Esas olarak, kromozomların uzunlamasına duplikasyonu gerçekleşir, ve bu kromozomlar kardeş hücrelere paylaştırılır. Bir hücrelilerden memelilere kadar tüm hayvanlarda görülen nuklear kromatin materyalinin çeşit ve miktarca eşit bir şekilde 2 yavru hücreye paylaştırılmasını sağlayan temel hücre bölünmesi tipidir. Profaz, metafaz, anafaz ve telofaz olarak adlandırılan evrelerde meydana gelir. 2 mitoz arasında hücre interfazdadır. HÜCRE BÖLÜNMESİ Profaz: Sentrozomdaki sentriollerin duplikasyonu sonucu oluşan 2 çift sentriol birbirlerinden uzaklaşarak hücrenin 2 ayrı kutbuna göçe başlarlar. Sentriol çiftleri etrafında radier dağılımgösterenveaster denilen fibriller yapılar, ve 2 aster kompleksi arasında da iğ iplikleri organize olmaya başlar. Nukleusun kromatin materyali de kromozomlar halinde belirmeye ve giderek kısalıpkalınlaşmaya başlarlar. Her bir kromozom, birbirine paralel 2 kromatidden ve bir sentromerden ibarettir. Profazınsonlarına doğru nuklear membran parçalanır, nukleolus belirsizleşir ve kromozomlar sentromerleri ile iğ ipliklerine bağlanmaya başlarlar. 16
HÜCRE BÖLÜNMESİ Metafaz Metafaz esnasında, Nuklear zar ve nukleolus kaybolur. Kromozomlar hücrenin ekvator düzleminde dizilirler. Kromatidler sentromer yada kinetokor bölgesinde mitotik iğ ipliklerinin mikrotübüllerine bağlanırlar. Kromozomlar en kısa ve en kalınevrelerinde olup çift kromatidler belirgin. HÜCRE BÖLÜNMESİ Anafaz Anafazda, kardeş kromatidler birbirinden ayrılıp mikrotübüllerin iğ iplikleri boyunca hücrenin zıt kutuplarına doğru göç ederler. İmmünofluoresans iğ ipliği bölgesinde mikrotübüler (tubulin), aktin ve myosin protein göstermektedir. Bu proteinler hücre kutuplarına kromozom göçü sürecinde mikrotübüllere katılabilirler, fakat bu sürecin mekanizması halatartışma konusudur. 17
HÜCRE BÖLÜNMESİ Telofaz Bire kromatidden oluşan kardeş kromozom gruplarının centriol kutuplarına yaklaşması ile telofaz başlar. Telofaz kardeş hücrelerde nukleuslarıntekrarortaya çıkmasıyla karakterize edilir. Kromozomlar giderek belirgin şekillerini kaybederek kromatine dönüşürler, nukleoluslar ve nuklear membran tekrar oluşmaya başlar. İğ iplikleri kaybolur. Eski ekvator düzlemi boyunca iki kardeş hücreyi sınırlayacak şekilde hücre membranlarının oluşumu ile sitokinesis, yani sitoplazmanınbölünmeside tamamlanıp mitoz sona erer ve yeni hücreler interfaza geçerler Film 18
19
Mitoz Bölünme HÜCRE BÖLÜNMESİ 20
HÜCRE SİKLUSU Hücre siklusu 4 evreden (profaz, metafaz, anafaz, telofaz) oluşan mitoz ve interfaz olmak üzere 2 safhaya ayrılmaktadır. İnterfaz 3 faza ayrılır: G1 (sentez öncesi), S (DNA sentezi), ve G2 (DNA çoğalması sonrası). DNA ile sentriollerin sentezi ve çoğalması S fazında gerçekleşir. G1 fazı esnasında, RNA ve protein sentezi gerçekleşir, ve hücre volümü normal büyüklüğüne getirilir. G2 esnasında, iğ ipliğiveaster proteinleri sentezlenir. Hücre siklusunun tamamlanması için gereken zaman hücreden hücreye ve organizmadan organizmaya çok değişkendir. Bakterilerde genellikle 15 20 dakika yeterli olurken örn. insanda 37o C de siklus ortalama 18 24 saat gerektirir. Ancak bu süre içinde, mitoz için gereken zaman yaklaşıksadece1 saattir. Geriye kalan süre ise interfazda, bölünme hazırlığı ile geçer HÜCRE SİKLUSU İğ ipliğiveaster proteinleri sentezlenir. Mitoz (profaz, metafaz, Anafaz, telofaz) DNA ile sentriollerin sentezi ve çoğalması RNA ve protein sentezi gerçekleşir, ve hücre volümü normal büyüklüğüne getirilir 21
HÜCRE SİKLUSU HÜCRE BÖLÜNMESİ Meiosis (Redüksyon) Bölünme Çok hücreli hayvanların gametlerinin yada eşey hücrelerinin olgunlaşması esnasında görülen ve diploid (2n) olan kromozom sayısını yarıya, yani haploide (n) indiren özel bir hücre bölünmesidir. Ard arda gelen 2 hücre bölünmesidir. 22
Meiosis (Redüksyon) Bölünme HÜCRE BÖLÜNMESİ Profaz I: Mayoz bölünmenin en uzun evresidir. Kromozomlar nuklear membran içinde ince iplikçikler halinde belirir, sentrozomun sentriolleri duplike olur ve iğ iplikleri belirir. Evre ilerledikçe daha belirginleşen çift kromatidli kromozomlar homologları ile bir araya gelerek eşleşir, yani bivalent yada tetrad homolog kromozom çiftleri oluştururlar. Sentromerlerinden birbirine bağlı kromozom çiftlerinin kromatidleri arasındaki chiasma denilen yakın temaslar sonucunda kromatid parçacığı alış verişi olur. Bu olaya crossing over denir. Evrenin sonunda kromozomlar belirgin, nuklear membran parçalanmaya başlamış, nukleolus kaybolmuştur. Evre kendi içinde 5 ayrı alt evreye ayrılır Leptonema, zygonema, pachynema, diplonema ve diakinesis 23
24
Meiosis (Redüksyon) Bölünme HÜCRE BÖLÜNMESİ Metafaz I: Nuklear membran tamamen kaybolur. Bivalentler, iğ iplikleri kompleksinin ekvator düzlemine dizilirler. Her bivalentteki 2 homolog kromozomun sentromerleri ekvator düzleminin iki yanında yer alırlar. Anafaz I: Evre, homolog kromozomların birbirinden ayrılarak hücrenin zıt kutuplarına çekilme hareketleri ile başlar. Kutuplara yönelen kromozomlar tek sentromerle birbirlerine bağlı çift kromatidler halindedir ve her kromozom grubunda habloid (n) sayıda kromozom vardır. Telofaz I: Kutuplara göç eden ve belirgin şekillerini kaybetmeye başlayan kromozomlar etrafında nukleus zarlarının oluşmaya başlaması ile karakterize edilir. Yavru nukleuslar içinde nukleoluslar belirir. Çok kısa bir interfaz evresinden sonra II. meiosis bölünme başlar. 25
HÜCRE BÖLÜNMESİ Meiosis (Redüksyon) Bölünme Profaz II: Belirsizleşmeye başlayan kromozomlar, anafaz I de gözlenen kromozomlarla aynı yapıdadırlar. Yani interfazda herhangi bir kromozom duplikasyonu olmamıştır. Kromozomların çift kromatidleri tek sentromere bağlı durumdadır. Nukleus zarı parçalanırken iğ iplikleri belirir. Metafaz II: Kromozomlar iğ ipliklerinin ekvator düzlemine dizilirler. Anafaz II: Her kromozomun kardeş kromatidleri iğ iplikleri boyunca zıt kutuplara doğru çekilmeye başlarlar. Bu evredeki kardeş kromozomlar birer kromatidden ibarettir. Telofaz II: Kutuplara çekilip belirsizleşmeye başlayan kromozomlar etrafında nukleus zarları oluşur, nukleoluslar belirir ve sitokinesis ile evre son bulur. Böylece, meiosis başlangıcında diploid (2n) kromozom sayılı tek ana hücreden meiosis sonunda habloid (n) kromozom sayılı 4 yavru hücre oluşmuş olur 26
Film 27
Film HÜCRE BÖLÜNMESİ Meiosis ile mitozun genel farkları: 1 Mitoz sonunda 2n kromozom sayılı hücre, mayoz sonunda n kromozom sayılı hücre meydana gelir. 2 Mayozda kromozomlar parça değişimi (crossing over) yapmıştır. 3 Mitoz büyümeye, mayoz çoğalmaya yönelik gerçekleşir 28
GAMETOGENESIS Dişi yada erkek bireyde gametlerin oluşması olayına gametogenesis denir. Olay, iki ayrı eşeyde birbirinden biraz farklı cereyan eder. Erkek gonadda görülene spermatogenesis, dişi gonadda görülene ise oogenesis denir. Spermatogenesisde ilk evre, 2n kromozom sayılı primer üreme hücrelerinin mitoz bölünmelerle sayıca artmalarıdır. Meydana gelen çok sayıda diploid kromozom sayılı hücreler spermatogonium lardır. II. evre, her bir spermatogoniumun meiosis öncesi biraz büyüyerek gelişmesi ve primer spermatosit leri oluşturmasıdır. III. Evrede, I. meiosis bölünme sonucu kromozom sayısı 2n den n e düşer, yani sekonder spermatosit ler oluşur. Bunu hemen II. meiosis izler ve 4 adet habloid spermatid meydana gelir. Bunların değişimi ve kamçı kazanmaları ile, IV. evrede spermatozoon lar oluşur 29
GAMETOGENESIS Oogenesisde I. evre, ard arda gelen mitoz bölünmelerle diploid kromozom sayılı oogonium larınoluşumudur. II. evrede, oogoniumlar büyürler ve organizma cinsine bağlı olarak, sitoplazmalarında az veya çok besin maddesi yada vitellüs toplayarak 2n yapılı primer oosit leri meydana getirirler. III. evrede ilk meiosisi geçiren primer oosit, haploid yapıda bir sekonder oosit ve bir küçük kutup hücresi oluşturur. Hemen takibeden II. meiosis sonunda, sekonder oositten sitoplazmasının çoğunu içeren bir ootid ve küçük bir II. kutup hücresi meydana gelir. Bu arada ilk kutup hücresi de 2 yavru kutup hücresi vermiştir. IV. evrede ootid nuklear pozisyonunu biraz değiştirerek olgun bir yumurta hücresi yada ovum u oluşturur. Diğer 3 kutup hücresi ise, zamanla çevre dokularca absorbe edilir. Yani her oogoniumdan sonuçta işe yarar bir ovum meydana gelir 30
31
32
HÜCRE DE PROTEİN SENTEZİ Hücrede protein sentezi DNA tarafından yönlendirilir. DNA molekülündeki belli programlara göre amino asitler polipeptid yada protein molekülleri haline getirilir. Protein sentez bölgeleri ise sitoplazmada bulunan ribozomlardır. Bu durumda şu sorular akla gelebilir: 1. Protein sentezi için gerekli bilgi DNA molekülünde nasıl şifrelenir, yada kodlanır? 2. Kod, DNA molekülünden ribozomlara nasıl aktarılır? 3. Ribosomlarda kodlara uygun protein sentezi nasıl gerçekleşir? HÜCRE DE PROTEİN SENTEZİ Protein sentezi için gerekli bilgi DNA molekülünde nasıl şifrelenir, yada kodlanır? Şifre, DNA molekülündeki azotlu bazların belli bir düzende sıralanmaları ile oluşur. Protein sentezinde kullanılacak amino asitlerin seçimi, birbirini izleyen üçlü baz grupları halinde DNA tarafından belirlenir. Bu üçlü baz gruplarına triplet veya codon denir. DNA moleküllerinde birbirinden farklı 64 tipi olabilir (43 = 64). Bunlardan üç tanesi (UAA, UAG, UGA) anlamsız codon lardır. Bunlara stop codon adı da verilir. Stop codonlar polipeptid zincirinin bitiş yerini belirler. Her farklı amino asit tipi genellikle birden fazla codon ile, en çok 6 farklı codon ile şifrelenebilir. Örn., valin i şifreleyebilecek codonlar: CAA, CAG, CAT ve CAC dir. 33
HÜCRE DE PROTEİN SENTEZİ Kod, DNA molekülünden ribozomlara nasılaktarılır. DNA kodu, yani genetik enformasyon, DNA tarafından mrna moleküllerine aktarılır. Bu olaya transcription adı verilir. DNA molekülünün taşıdığı enformasyonun bir kopyasını çıkarmak ve hücrenin protein sentez bölgeleri olan ribozomlara ulaştırmaktır. DNA çift zinciri açılır ve biri enformasyon naklinde kullanılacak mrna molekülünü sentezler. Bu transcription olayı esnasında DNA zincirindeki Adenin, mrna zincirinde Uracyl ile eşleşir. Bu mekanizmaya göre; mrna molekülünde örn. Valin amino asidini şifreleyecek kodonlar sırasıyla GUU, GUC, GUA ve GUG olabilecektir. mrna, DNA zincirinden ayrılıp sitoplazmaya geçerek bir ribozomun 40 S parçasına yerleşir ve bu bölgeyi ribozomun 60 S kısmına bağlar. Ribozomda protein sentezi sona erdikten sonra mrna çözülür. HÜCRE DE PROTEİN SENTEZİ Ribosomlarda kodlara uygun protein sentezi nasıl gerçekleşir. Tek bir mrna molekülü protein sentezi esnasında birçok ribozomu birbirine bağlar. Bu şekilde oluşturulan yapılara poliribozom yada polysom adı verilir. Amino asitlerin bu tip ribozomlarda genetik enformasyona göre birbirlerine bağlanmalarından önce, ATP enzimlerinin aracılığı ile hücredeki kimyasal enerji devreye sokulur ve bu enerji amino asitleri aktive eder. Aktif hale geçen amino asitler sitoplazmada bulunan özel trna molekülleri tarafından ribozomlara taşınırlar. Amino asitleri trna moleküllerine bağlayan enzimlere aminoasit trna sentetaz adı verilir. Amino asitlerin çoğunluğu için birden fazla trna mevcuttur. Tipik bir trna molekülünde 3 bölge ayırdedilir: 1. Amino asidin tanınma bölgesi, 2. Amino asidin bağlanma bölgesi, 3. Mesajın tanınma bölgesi ki bu bölgede anticodon grubu. trna molekülü uygun bir aktif amino asit bulduğunda, bu amino asit trna molekülündeki amino asit bağlanma bölgesine daima sitozin sitozin adenin azotlu baz grupta ve daima adenine bağlanır. 34
HÜCRE DE PROTEİN SENTEZİ trna, bağladığı amino asidi ribozomlara götürür ve antikodon tripleti ribozom üzerindeki mrna nınuygun bir kodon tripleti ile eşleşecek şekilde ribozoma bağlanır. 60 S lik ribozom ünitesi üzerinde trna nın bağlanması için iki bölge vardır. Bunlardan birisi A Bölgesi, yani Aminoasit trna bağlanma bölgesi, diğeri P Bölgesi, yani peptidil trna bağlanma bölgesidir. Yeni gelen bir amino asit A Bölgesine bırakılır ve P Bölgesine gelen bir diğer amino asit ile peptidil enzim aracılığı ile bağlanır. Bu şekilde giderek uzayan bir amino asit zinciri oluşur. Bu işlem, mrna üzerinde bir anlamsız yada Stop Codon gelinceye kadar devam eder. Bu mekanizmaya göre ribosomlarda amino asitlerin proteinlere dönüştürülmesinden sonra ribosomlar yine alt ünitelerine ayrılırlar HÜCRE DE PROTEİN SENTEZİ 35
Transcription mrna sentezi trna Polipetit zinciri Translation Ribosom mrna Başlama Uzama Sonlanma 36
37
HÜCRE DE PROTEİN SENTEZİ Protein sentezinde işlem basamaklarının özeti: 1 Nukleusta DNA nın bir kolu mrna yı sentezler (transkripsiyon). 2 mrna nukleustan çıkıp sitoplazmadaki ribozomlara gider, kalıp oluşturur. AUG, 5' ucuna en yakın olan ve sentezi başlatan kodondur. 3 trna kodu çözer (translasyon) ve uygun aminoasitleri ribozoma taşır. 4 Aminoasitler peptid bağları ile bağlanır, polimerizasyon ile polipeptid oluşur ve ribozomdan ayrılır. 38