KALITIMIN MOLEKÜLER TEMELİ YÖNETİCİ MOLEKÜLLER
Aynı cinsiyetteki iki insanın DNA larının benzerlik oranı, gen yapıları Yüzlerce hastalığın sebebi olan genler günümüzde saptanmıştır. Örn; Parkinson hastalığı
Kalıtsal madde?? T.H. Morgan genlerin kromozomlar üzerinde yer aldığını gösterince kromozomlerın iki bileşeni (DNA ve protein) kalıtsal madde için aday oldular. Biyokimyacılar 1940 larda; kalıtsal madde için en güçlü aday: Proteinler Mendel ve Morgan ın yaptığı gibi, kalıtsal maddenin ne olduğunun bilinmesi için deneylerde uygun organizmaların seçilmesi gerekliydi. Mikroorganizmalarla (bakteri ve virüslerle) yapılan deneyler sonucunda bu görüş çürütülerek DNA nın kalıtsal madde olduğu tespit edildi.
Frederick Griffith zatürreye karşı aşı geliştirmeye çalışırken, kalıtsal değişime şahit oldu. (Transformasyon) 1 Avery ısıyla öldürülen patojen bakterileri parçalayarak açmış ve hücre içeriklerini çıkarmıştır. Molekülün bir tipiyle inaktf hale getirilmiş ajanı içeren üç örnekten herbirini işleme tabii tuttu. Sonrasında patojen olmayan canlı bakterileri değişikliğe uğratma yeteneğini test etti. Sonuçta; DNA nın aktif kalmasına izin verdiği zaman transformasyon oluştuğunu gözlemledi.
Viral DNA nın hücreleri programlayabildiğine dair kanıt T2 fajının E.coli bakterisini enfekte etmesi Faj; E. coli hücresini T2 üreten bir fabrikaya dönüştürerek hücrelerini patlatmakta ve hücre patladığında fajlar salınmakta idi. Peki hangi viral öğe bu olaydan sorumlu idi? DNA mı? Protein mi?
Hershey ve Chase deneyi; Faj DNA sının bakteri hücresine girdiğini ancak faj proteinlerinin girmediğini tespit etmişlerdir. Dolayısıyla T2 fajının kalıtsal maddesinin DNA olduğu kanıtlanmıştır.
Chargeff kuralları Chargeff farklı organizmalardan alınan DNA ların baz bileşimlerini analiz etti. 1950 de DNA nın baz kompozisyonunun türden türe değiştiğini kaydetti. Örn; İnsanda Adenin %30.3, E. coli de %26 Böylece kalıtsal madde için DNA yı daha güvenilir aday yaptı ve bu durum türler 3. arasında moleküler çeşitliliğin olduğuna ilişkin güçlü bir kanıttı. BULGULARI; 1. Baz kompozisyonu türler arasında değişir. 2. Bir tür içerisinde A ve T; G ve C bazlarının sayısı birbirine eşittir.
DNA nın yapısı Teneke-tel DNA yapımı 1954 WATSON-CRİCK
GENEL ÖZELLİKLER Nükleik asitlerin DNA ve RNA olmak üzere iki işlevsel çeşidi vardır. DNA molekül modeli 1953 yılında Watson ve Crick tarafından ortaya çıkarılmıştır. DNA ve RNA makromoleküller olup nükleotit adı verilen birimlerden meydana gelmişlerdir. Bir nükleotitin yapısında baz, şeker ve fosfat molekülleri vardır.
A, G, C ve T bazları DNA da bulunur. RNA da ise T yerine U vardır. Ayrıca şekerlerden DNA da Deoksiriboz, RNA da ise Riboz bulunur.
DNA nın baz sırası türler arası farklılıklar gösterir. Bir canlının farklı dokularından alınan hücrelerindeki DNA baz sırası tamamen birbirinin aynısıdır. Canlının DNA baz sıraları yaşa, beslenme durumuna göre değişmez tamamen genetik olarak anne ve babadan geçer. Vücut hücrelerindeki DNA baz sırası değişmeleri hastalıklara neden olur. Üreme hücrelerindeki DNA baz sırası radyoaktif ışınlar sonucu bozulabilir. Böylece kalıtsal hastalıklar meydana gelir.
5 3 3 5 Adenin ile Timin ve Guanin ile Sitozin eşleşir. DNA da pürinlerin sayısı pirimidinlerin sayısına eşittir. A + G = T + C A+G / T+ C = 1 A ile T arasında 2 hidrojen bağı G ile S arasında üç hidrojen bağı bulunur. Her zincir nükleotidleri birbirlerine fosfat-şeker bağları ile bağlanır.
Watson- Crick 1953 de yayınladıkları makalede; Özgül baz eşleşmelerinin, bizi, doğrudan kalıtsal maddenin olası kopyalanma mekanizmasına götürdüğü gözümüzden kaçmadı 1954 de The complementary structure of deoxyribonucleic acid adlı makalede DNA replikasyonunu
REPLİKASYON (DNA nın eşlenmesi) Canlılardaki bütün kalıtsal moleküller, DNA da dolayısıyla kromozomlarda bulunmaktadır. Hücre Mitoz bölünmeyle çoğaldıkça kalıtsal madde miktarında bir değişme olmadan oğul hücrelere geçer. DNA nın yeni hücrelere eşit oranda geçebilmesi için Mitoz bölünme öncesi DNA nın kendini eşlemesi gerekir. Hücre bölünmesi öncesi DNA nın kendini eşlemesi olayına Replikasyon denir. Replikasyon için gerekli baz, şeker ve fosfat hücre sitoplazmasından sağlanır. Enerji ve çeşitli enzimler kullanılır.
DNA nın yarı korunumlu eşlenmesi Meselson ve Stahl DNA nın yarı korunumlu eşlendiğini ispatlamışlardır. Ağır azot Melez Ağır azot (Azot 15) içeren DNA lar, normal azot (Azot 14) içeren ortamda iki kere eşlenmeye bırakılıp, DNA ları santrifüjle incelendiğinde ağırlık dizilimleri aşağıdaki gibi gerçekleşir. Birinci nesil % 100 Melez olur. DNA nın bir zinciri ağır, bir zinciri ise normal azota sahiptir. İkinci nesilin ise % 50 si melez,% 50 si ise normal DNA lara sahiptir. Bu sonuçlar eşlenme sırasında her bir zincirin kalıp görevi görerek karşısına ortamdan alınan nükleotidlerin getirildiği görüşünü ispatlamıştır.
Ökaryotik hücrelerde replikasyon, uzun DNA nın birkaç noktasında aynı anda başlar. Bu noktalardan eşlenen DNA parçaları daha sonra birbirleriyle birleşerek replikasyonu tamamlar.
Replikasyon çatalında yeni zincirlerden biri 5 à 3 yönünde kesintisiz bir biçimde replike edilir. Diğer oluşan yeni zincir ise replikasyon çatalından uzaklaşacak biçimde kesintili olarak replike edilir. Bu kesintili küçük parçalara okazaki parçaları adı verilir. Ökaryotlarda 100-200 arası olan bu parçalar DNA ligaz enzimi yardımıyla şeker fosfat bağlarıyla birleştirilir
R e p l i k a s y o n u n başlayabilmesi için önce DNA çift zincir sarmalının açılması gerekir bu HELİKAZ denen bir enzim tarafından gerçekleştirilir. Özgül (SSBP) proteinleri bu tek sarmal zincirlere bağlanır. Daha sonra RNA primerleri PRİMAZ enzimi yardımıyla sentezlenir ve DNA polimeraz enzimi yardımıyla kısa RNA primerlerine kesintisiz zincirde devamlı olarak nükleozid trifosfatlar eklerken, kesintili zincirde birkaç tane sentezlenen primere nükleozid trifosfatları ekler. DNA POLİMERAZ 1 enzimi daha sonra bu primer RNA ları DNA ya çevirirken en sonra devreye giren LİGAZ enzimi okazaki parçalarını birleştirerek kesintili DNA zincirini de tek bir parça haline getirir.
DNA Replikasyonunun Temel Mekanizmaları: Hem prokaryotik hemde ökaryotik hücrelerde replikasyonun temel mekanizmaları aynıdır. * Replikasyon başlangıç noktalarının tayini * DNA çift ipliğinin çözünmesi * Replikasyon çatalının oluşması Ökaryotik hücrelerde DNA replikasyonu mitoz veya mayoz bölünmeye hazırlanan hücrelerin hücre siklusunun sentez fazında gerçekleşir. Replikasyonun gerçekleştiği genom birimine replikon denir. Her replikonda bir başlangıç ve bir bitiş noktası vardır. Prokaryotlarda çembersel DNA da bir başlangıç ve bir bitiş noktası, Ökaryotik hücrede ise çok sayıda başlangıç ve bitiş noktaları vardır.
Başlangıç noktaları özel nukleotid dizilerinden oluşur ( A ve T den zengin tekrarlayan nukleotid dizileri) ve diziye özel olan DNA ya bağlanan proteinler = başlatıcı proteinler tarafından tanınır. Bu proteinlerin başlangıç noktalarına bağlanması ile replikasyonun ilk adımı atılır. Ökaryotik DNA da replikasyon orijinleri, 20 ila 80 orijinlik gruplar şeklinde (bir replikon=replikasyon ünitesi) aktiflenirler. Tüm DNA replike oluncaya kadar S fazı boyunca yeni replikasyon orijinleri aktiflenmeye devam eder. Bir replikasyon ünitesi içinde, her bir başlangıç noktası birbirinden yaklaşık 30 000-300 000 nukleotidlik aralıklarla bulunur. Replikasyon orijin noktasından başlayan ve zıt yönde ilerleyen replikasyon çatalları replikasyon kabarcıkları oluşturur.
DNA, replike oldukça yeni sentezlenen histonlar ile kromatin şeklinde yeniden düzenlenir. Histonlarda hücre siklusunun S fazında sentezlenir. S fazı boyunca aynı kromozomun farklı bölgeleri farklı zamanlarda replike olur. Kondens kromatin (heterokromatin) geç S fazında replikasyona uğrar. Aktif kromatin (ökromatin) erken S fazında replikasyona uğrar. örneğin; aktif X kromozomu S fazı boyunca, inaktif X kromozomu geç S fazında replike olur.
Replikasyon çatalında görev yapan enzimler; DNA helikaz, DNA sarmalını çözen enzim Primaz, DNA sentezinin başlayabilmesi için gerekli olan RNA primerlerini (RNA öncül molekül) sentezleyen enzim DNA Polimerazlar, kalıp zincire komplamenter yeni DNA zincirini sentezleyen enzim Tek zincire bağlanan (SSB) proteinler, replikasyon çatalının sürekliliğini saglayan, tek DNA ipliğine bağlanarak katlanmayı önleyen proteinler DNA ligaz kesintili DNA zincirini tek bir parça haline getirir. DNA topoizomerazlar zincirde çentik açarak sarmal yapıyı gevşetirler ve yeniden kapatırlar.
DNA replikasyon yönü (yeni sentezlenen zincirin yönü) 5 3 ucuna doğrudur DNA molekülüb birbirine zıt yönde paralel iki zincir içerdiğinden (biri 5 3 diğeri 3 5 ) sentezin aynı anda ve devamlı olarak ilerlemesi mümkün değildir. Bu nedenle replikasyon çatalında iki farklı sentez tipi ortaya çıkar. 1- Devamlı iplik (DNA) sentezi ( 3 5 kalıbına uygun sentez) 2- Kesikli iplik (DNA) sentezi ( 5 3 kalıbına göre yapılan sentez)
Ökaryotik hücrelerde replikasyon adımları Replikasyon orijin noktalarının tayini DNA çift ipliğinin çözünmesi Replikasyon çatalının oluş ması DNA polimeraz aktivitesi, sentez ve uzama Replikasyon kabarcıklarının oluşması Yeni sentezlenen DNA parçalarının birleştirilmesi Kromatin yapısının yeniden oluşumu Ökaryotlarda DNA molekülünün prokaryotlardan daha büyük olması ve histon proteinleri ile kromatin yapı oluşturmaları nedeniyle farklı sentez aşamaları gözlenir.
DNA Replikasyon özeti
Ökaryotik DNA polimerazlar (α, β, δ, γ, ve ε) γ : mitokondriumda bulunur. mtdna replikasyonunda iş görür Diğerleri nukleusta bulunur. α: kesikli ipliğin sentezi. β: DNA tamiri. δ: devamlı ipliğin sentezi. ε: DNA tamiri.
DNA Replikasyonunda Topoizomerazlar Replikasyon çatalında ortaya çıkan süper kıvrımların açılması-çözülmesinde iş görürler. Topoizomeraz l; Tip I tek iplikli DNAyı keser. Topoizomeraz ll; Tip II çift iplikli DNAyı keser.
Ökaryotik kromozom DNA sının uçları, herbir replikasyon turunda gitgide kısalır. Doğrusal DNA moleküllerinin uçlarındaki tekrarlanmış diziler olan TELOMER lerin varlığı genlerin erezyonunu önler. TELOMERAZ lar; germ hücrelerindeki telomerlerin uzamasını kataliz eder.
DNA TAMİRİ DNA molekülünün yapısında meydana gelen bir değişiklik şifrelerinde değişikliğe yol açacağından hatalı protein üretilmesine çeşitli mutasyonların, farklı fenotiplerin veya hastalıkların ortaya çıkmasına neden olur. DNA molekülünün içerdiği bilginin değişmeden aktarımı-devamlılığı için, replikasyon sırasında veya çevresel faktörler ile DNA da oluşan hatalar bir seri enzim tarafından düzeltilir. DNA da oluşan hasarlar iki şekilde olabilir 1. Replikasyon sırasında 2. Çevresel etkilerle **Fiziksel (UV ışınları veya radyasyon) **Kimyasal ajanlar Her iki etkiyle de ortaya çıkabilecek hatalar DNA nın bazyapısında bir değişim veya yapısında ortaya çıkan bir değişim şeklinde olabilir.
DNA daki Hasar Tipleri: 1-Tek baz değişimleri; Depurinasyon Deaminasyon (sitozinin urasile, adeninin hipoksantine dönüşümü, guanininde ksantine dönüşümü) Nukleotid kaybı veya kazanımı Baz analogları ile yer değişimi 2- İki baz değişimi ; Timin-timin dimeri (UV etkisi ile) 3- Zincir kırıkları (İyonizan ışınlar, X-ışını etkisi ile) 4- Zıt bağlantılar kurulması; Aynı veya zıt ipliklerdeki bazlar arasında DNA ve protein molekülleri arasında (örn:histonlar)
DNA üzerindeki hasarlı bölgeler 3 mekanizma ile düzeltilir; Problem *Kopyalama hatası (1,2 veya 5 bazlık hatalı eşleşmeden dolayı DNA daki hasar) * Spontan, kimyasal veya radyasyon etkisi ile tek bazdaki hasar * Spontan, kimyasal veya radyasyon etkisi ile bir DNA segmentindeki hasar Mekanizma 1- Hatalı eşleşmenin tamiri ile 2- Baz çıkarımı ile 3- Nukleotid çıkarılması ile
DNA tamir mekanizmasında ki ( örneğin deaminasyon için) işlem dizisi sırası ile; 1. Anormal bazın tanınması; N- glikozilaz enzimi ile 2. Apurinik veya aprimidinik endonukleaz ile kesim (hatalı bölgenin kesilip atılması) 3. DNA polimeraz beta ile DNA sentezi (boşluğun doldurulması) 4. Ligaz ile iki DNA ucunun birleştirilmesi
DNA tamir sendromları DNA tamir mekanizmasındaki yetersizlik veya eksiklikler insanda önemli kalıtsal hastalıklara yol açar. Tamir mekanizmasına katılan enzim veya proteinlerin gen defektlerine bağlı olarak insanda otosomal ressesif kalıtım gösteren DNA tamir sendromları vardır. Xeroderma pigmentosum (XP); DNA nın UV ışığa aşırı hasasiyetine bağlı olarak gelişen bir genetik temelli deri hastalığıdır. Kişilerde güneşe aşırı hassasiyet, UV den etkilenen bölgelerde çeşitli deri kanserlerinin oluşumuna yatkınlık gözlenir. Moleküler mekanizmasında, UV ile hasarlanan DNA nın onarılamaması, bozuk eksizyon (kesip- çıkarma) enzimi veya bozuk helikaz enzimi olduğu tespit edilmiştir.
DNA tamir genleri ilk kez mayalarda radyasyona hassasiyet genleri olarak bulunmuş ve RAD genleri olarak isimlendirilmiştir. İnsanda da DNA tamir genleri olarak bilinen ve hasarlandığı zaman yukarıda verilen sendromlara neden olan genlerden bazıları ve ürünleri şunlardır. Gen XPA XPB XPC XPD XPF XPG Ürün Hasarı tanıma enzimi Helikaz DNA ya bağlanan proteinler Helikaz 5 nukleaz 3 nukleaz
Bilginin DNA dan proteine aktarılması; 1. TRANSKRİPSİYON; DNA nın yönetimi altında gerçekleşen RNA sentezidir. 2. TRANSLASYON; mrna daki bilgilerin kullanılmasıyla bir polipeptidin sentezlenmesidir. RIBOZOMLAR; aa leri sırasıyla birbirlerine bağlayarak polipeptid zincirleri haline gelmesini kolaylaştıran kompleks partiküllerdir. Santral dogma; DNA à RNA à Protein
GENETİK KOD VE PROTEİN SENTEZİ DNA nın hücre hayatını yönetmesi protein sentezini denetlemesi ile gerçekleşir. Sentezlenen proteinler enzimler olabileceği gibi yapısal proteinlerde olabilir. Hücrelerde bilginin akış yönü DNA à RNA à Protein biçimindedir. Prokaryotlarda mrna sentezlendikten sonra hiçbir işlemden geçmez. Ökaryotlarda ise mrna çekirdekte sentezlenir ve sitoplazmaya geçmeden evvel RNA işlemi gerçekleşir.
DNA üzerinde yer alan belli nükleoititlik birimlere gen denir. Genlerde bulunan her üç nükleotit bir aminoasitin şifresidir. Kalıp DNA üzerinde mrna sentezlenir mrna üzerinde bulunan üçlü nükleoititlere kodon denir. Amino asit kodları mrna şifrelerine göre yazılmıştır.
GENETİK KOD Bir amino asitin birden çok şifresi vardır. Aynı amino asiti tanımlayan kodonların ilk iki harfi aynıdır yalnız üçüncü harfi farklıdır. Genetik kod bütün canlılarda aynıdır yani evrenseldir. Bakterilerde 30-40 kadar trna bulunurken hayvan ve bitki hücrelerinden ise 50 kadar trna çeşidi bulunmaktadır.
300 nükleotid uzunluğunda mrna zinciri kaç aminoasit uzunluğuna sahip bir polipeptiddeki a.a leri kodlar? 30 nükleotid uzunluğuna sahip poli-g mrna dan hangi polipeptid sentezlenir? Bir genin kalıp zinciri 3 -TTCAGTCGT-5. Bu dizinin kalıp olmayan zinciri ile mrna nın nükleotid dizisi ne olur?
TRANSKRİPSİYON; DNA nın yönetimi altında gerçekleşen RNA sentezidir. mrna SENTEZİ Transkripsiyon; RNA Polimeraz enzimi tarafından 5 den 3 doğru gerçekleşir. DNA üzerinde promotor adı verilen bir başlangıç noktası bulunur. Bu bölge ökaryotlarda TATA kutusu olarak bilinir. Okunan kalıp DNA tekrar eski durumuna geçer. Saniyede 40 nükleotit okunur. mrna sentezi sonlanma sinyalini veren DNA dizisine ulaştıktan sonra (terminatör) durur.
TRANSKRİPSİYON Ökaryotik hücrelerde AAUAAA şeklinde 3 uca nükleotitler eklendikten sonra ilerideki bir noktadan enzimatik kırılma meydana gelir ve öncü mrna sentezi tamamlanır.
mrna nın düzenlenmesi Öncü mrna sentezi yapıldıktan sonra baş kısmına 7-metil guanozinden oluşmuş bir başlık takılır. Bu yapı onu sitoplazmada enzimlerden korur ve ribozoma bağlanmasını sağlar. 3 ucuna ise 50-250 arası adeninden oluşmuş bir poly A kuyruk takılır. mrna ya takılan ek yapılar protein sentezi sırasında okunmaz, okunacak kısım ekzonlardır, çekirdekten çıkmadan evvel intronların mrna dan çıkarılması gerekir.
5 başlık ve poly A kuyruğu 1. Olgun mrna nın çekirdekten dışarıya çıkmasını kolaylaştırır. 2. RNA nın hidrolitik enzimler tarafından parçalanmasını engeller. 3. mrna nın stoplazmaya ulaştığında ribozomların mrna nın 5 ucuna tutunmasına yardımcı olur.
RNA SPLAYSI Protein sentezinde görev almayacak bölgeler mrna dan çıkarılır. Bu küçük kısımlara intron denir. Öncü mrna bazı çekirdek ribonükleoproteinleri ( snrnps) ve diğer proteinlerle birleşerek splaysozomları oluştururlar. Bu protein kompleksi intronları ç ı k a r a r a k ekzonlardan oluşan mrna sentezini tamamlar. Bazı organizmalardaki RNA splaysı, proteinler olmaksızın yada ilave RNA molekülleri olmadan bile meydana gelebilir. İntron RNA ribozim olarak işlev görerek kendisinin kesip çıkarma işlemini katalizler.
PROTEİN SENTEZİ Protein sentezi sırasında mrna dan başka trna da devreye girer. mrna daki nükleotitlere uygun trna lar ribozoma getirilir. UUU şeklindeki mrna ya uyan trna antikodon ucu AAA şeklindedir. Antikodonlar 3 à 5 yönündedir. Amino asitler trna ların uygun bölgelerine bağlanır. TRANSLASYON; mrna daki bilgilerin kullanılmasıyla bir polipeptidin sentezlenmesidir.
Protein sentezi için trna lar uygun amino asitleri enzimler yardımıyla alırlar. Protein sentezi ribozomun kontrolüyle gerçekleştirilir. Protein sentezi ilerledikçe ribozomun üstünde polipeptid zinciri uzamaya başlar. Amino asitleri ribozoma bırakan trna lar sitoplazmadan uygun amino asitleri tekrar alırlar.
Kodon-Antikodon eşleşmesinden önce trna nın doğru amino asiti taşıması gerekmektedir. Her bir amino asiti trna ya bağlayan 20 çeşit aminoaçil trna sentetaz enzimi vardır. Enzim önce amino asiti daha sonra da uygun trna yı bağlar. Amino asitle trna nın birbirine bağlanması ATP harcanarak gerçekleşir.
RİBOZOMLAR Ribozomlar protein sentezinin yapıldığı mrna ile trna lar arasındaki bağlantının kurulduğu organellerdir. Ökaryotik hücrelerde ribozomlar çekirdekçikte sentezlenir ayrıca protein ve ribozomal RNA dan oluşmuşlardır. Aminoasitleri taşıyan trna lar ribozomun büyük alt biriminde olan A yüzeyine bağlanır sentezlenen polipeptid P yüzeyinde dururken amino asitini bırakan trna E yüzeyine geçer ve ribozomdan ayrılır. Protein sentezinin olabilmesi için trna ile mrna arasında eşleşme kurallarının olması gerekir.
PROTEİN SENTEZİ Protein sentezinin başlayabilmesi için mrna önce küçük alt birime bağlanır. AUG kodonu başlatıcı kodondur. Bu kodona uygun trna Methionin amino asitini taşır. Daha sonra büyük alt birimde bağlanır ve protein sentezi başlar. Protein sentezinin ilerleyebilmesi için gerekli enerji GTP den sağlanır. Başlatıcı kodona uygun trna P bölgesine bağlanır ve A bölgesine kodona uygun yeni bir aminoaçil-trna gelmesi beklenir.
PROTEİN SENTEZİ Ribozom mrna üzerinde 5 à 3 yönünde hareket eder. Yeni trna lar A yüzeyine bağlanır. 2 GTP harcanarak aa ile protein arasında peptid bağı kurulur. Aa ti bırakan trna E yüzeyine geçer gerekli enerji GTP dan sağlanır. Döngü bu şekilde tekrarlanır. P bölgesinde son getirilen trna ya bağlı polipeptid bulunurken A bölgesine uygun trna getirilir.
PROTEİN SENTEZİ Protein sentezi mrna üzerinde durma kodonlarına kadar devam eder. A yüzeyine serbest bıraktırıcı faktörler geldiğinde (Bunun için mrna kodonları UAG, UAA, UGA den herhangi biri olmalıdır) hidroliz enzimleri yardımıyla P yüzeyinde bulunan polipeptid serbest bırakılır. Böylece protein sentezi sonlanmış olur.
PROTEİN SENTEZİ Aynı zaman diliminde birçok ribozomun tek bir mrna yı okuması aynı proteinden çok miktarda yapılmasını sağlar. Böyle ribozom zincirleri poliribozomları oluşturur.
Prokaryotlarda protein sentezi Prokaryotik h ü c r e l e r d e transkripsiyon (mrna s e n t e z i ) i l e translasyon aynı anda gerçekleşir. Çünkü çekirdek zarı bulunmaz. Ö karyotlarda organellerin gelişmiş o l m a s ı h e d e f proteinleri meydana getiren sinyallerin gelişmesine yol açmıştır. Bu sistemler prokaryot hücrelerde bulunmaz.
1. TRANSKRİPSİY ON; RNA, kalıp DNA dan kopyalanır. Ökaryotlarda protein sentezi 2. RNA NIN İŞLENMESİ; öncül mrna ayıklanır, mrna yı oluştrmak için değişikliğe uğratılır ve stoplazmaya salınır. 4. AMİNOASİT AKTİVASYONU; her aa özgül bir enzim ve ATP ayrdımıyla uygun t R N A y a bağlanır. 3. mrna nın RİBOZOMA BAĞLANMASI 5. T R A N S L A S Y O N ; mrna ribozom boyunca hareket ederken kodonlar üzerine ardarda dizilen trna lar polipeptid zincirine aa. leri ekler. Ve polipeptid ribozomdan salınır.
PROTEİN SENTEZİ Ribozomların hepsinde protein sentezi sitoplazmada serbest haldeyken başlar. Sentez ilerlerken ER ye bağlanma gerçekleşir. Ribozomda sentezlenen proteine sinyal peptid kısmı eklenir, sitoplazmada bulunan SRP (Sinyal tanıma tanecikleri) ile birleşir. Bu yapı sayesinde ribozom ER ye bağlanır. ER yardımıyla protein uygun organele gider.
Gen bir hücrede bir protein sentezinden sorumlu bölgedir. Bir gen içinde kodlanmayan intron bölgeleri de bulunur. Ayrıca bir gen içinde protein sentezini idare eden promotor ve regülatör bölgeler vardır. Bu bölgeler okunmaz sadece gen sentezini denetler. Dolayısıyla Gen; bir polipeptid ya da RNA çeşidi sentezinden sorumlu bölge olarak tanımlanabilir.
Mutasyonlar DNA dizilerinde (genotipte), meydana gelen kalıtsal değişiklerdir. Mutasyon, gen ürünü olan protein yapısında değişikliğe yada o proteinin hiç yapılmamasına neden olabilir. Mutasyon, hücre veya organizmada kısmi bozukluklara neden olabilir. Mutasyona uğramış organizma yada hücreye MUTANT denir. Görünüş, fizyolojik işlemler veya davranışlardaki farklılıklar ile yabani= mutasyona uğramamış organizmalardan ayırt edilirler. 2 çeşit mutasyon vardır. 1. Spontan (kendiliğinden ) 2. İndüklenebilir (yapay- yönlendirilmis )
Spontan mutasyonlar İndüklenebilir mutasyonlar DNA replikasyonu sırasında düşük oranlarda purin veya pirimidin bazlarında meydana gelen değişiklerden kaynaklanır Çoğu D N A tamir mekanizmaları ile kaldırılır. Tamir olamayanlar mutasyonlar olarak ortaya çıkar. Mutasyon DNA tamir mekanizmasındaki yetmezlik sonucudur. Hücre veya organizmanın çevresel koşullardan etkilenmesi sonucu DNA da ortaya çıkan yapısal değişiklerdir Mutajenler *Fiziksel (U.V ışınlar, İyonizan ışınlar, Manyetik alan, Sıcaklık) *Kimyasal (kanserojen ajanlar örn; aflotoksin-b1, nitröz asidi, Alkilleyici ajanlar)
MUTASYONLAR 1. Gen Mutasyonları Tek baz değişimleri ** Sessiz mutasyon ** Yanlış eşleşme ** Anlamsız mutasyon Kırpılma-yeri mutasyonları 2. Kromozom Yapı-Sayı Değişikliği Mutasyonları ** Nukleotid Katılım veya Çıkarım mutasyonları ** Duplikasyonlar ** Translokasyonlar
Tek baz değişimli gen mutasyonları Sessiz mutasyon Yanlış eşleşme Anlamsız mutasyon
Sessiz mutasyon Bazı a.a ler birden fazla kodona sahiptirler. örn: Serin TCT TCA TCC TCG Üçüncü baz değişiminde yine serin a.a. i polipeptitde yer alır.
Tek-Baz değişimleri (Nokta Mutasyonları) Bir bazın, bir diğeri ile yer değiştirmesidir Eğer bir purin ( A veya G) veya bir pirimidin (C veya T) bir diğeri ile yer değiştirirse buna transisyon adı verilir. Eğer bir purin, bir pirimidin ile yer değiştirirse veya tersi olursa buna transversiyon adı verilir GAG -------- Glutamik asit GTG -------- Valin Örneğin Orak hücre anemisi 17. Nukleotitte A yerine T geldiğinde hemoglobinin beta zincirindeki gende GAG ( glutamik asit) ile GTG (valine) yer değiştirir
Tek-Baz değişimleri (Nokta Mutasyonları) Bazı nukleotid değişimleri anlamsız kodon (sonlandırıcı=stop kodonlar) ortaya çıkmasına neden olur TAA, TAG, veya TGA Bu kodonlar mrna nın o noktalarda translasyonu durdurmasına neden olur ve kısa proteinler (disfonksiyonel proteinler) oluşur. Örn; Kistik fibroziste 1609. Nukleotitte oluşan baz değişimi CAG ---------- TAG Glutamin -------- sonlandırıcı kodon oluşan protein 1480 amino asid (a.a) yerine 493 a.a lik bir proteindir ve fonksiyonsuzdur.
Kırpılma yeri mutasyon
İnsersiyon Delesyon Bir genin DNA sından ekstra bir baz çiftinin veya nukleotid dizisinin eklenmesi İnsersiyon - çikarılması ise Delesyon adını alır. Sayı değişikliği birden - binlerce nukleotide kadar değişir. İnsersiyon ve delesyon translasyon sırasında kodon kaymasına ve farklı okumaya neden olan Çerçeve Kaymasına neden olur. Çerçeve kayması bazen yeni bir sonlandırıcı (=stop) kodon oluşmasına neden olarak yeni bir anlamsız mutasyon oluşur ve fonksiyonel olmayan kısa proteinler üretilir.
Nokta Mutasyonları Kodonların yanlış okunmasına çerçeve kayması denir. Üçüncü bazda değilde diğer bazlarda eklenme, çıkma ya da yer değiştirme yanlış aa lerin protein sentezine katılmasına yol açar. UV ve X ışınları, kimyasal maddeler bu tür nokta mutasyonlara neden olabilir.
Mutasyonlar Somatik mutasyonlar Somatik hücrelerde (örn; kemik iliği, karaciğer vs) ortaya çıkan mutasyonlar * hücre hasarına, * kanser hücresi oluşumuna, * hücre ölümüne neden olabilir. Somatik mutasyonlar oluştuğu hücre ile sınırlıdır ve döle geçis yapmaz. Germ hücre mutasyonları Gametlerde ortaya çıkan mutasyonlardır. Dölden döle geçiş gösterir.