YÖNETİCİ MOLEKÜLLER

Safiye Gündüz
YÖNETİCİ MOLEKÜLLER
(NÜKLEİK ASİTLER)
Hücre tarafından sentezlenen en büyük organik moleküllerdir.yapılarında C,
H, O, N ve P bulunur. İlk kez hücrenin çekirdeğinde bulundukları için
çekirdek (nükleus) asiti yani nükleik asit denilmiştir.
En
fazla
isimlerine
çekirdekte
bulunmalarına rağmen hücrenin diğer organellerine de dağılmıştır. Nükleik asitler
organizmanın genetik bilgi deposudur. Protein, karbonhidrat
ve yağ gibi diğer
organik moleküllerden farklı kalıtımla ilgili olmalarıdır. Çünkü kromozomların veya
kromotid
ipliklerinin yapısında DNA bulunur. Tüm canlılarda bulunan yönetici
moleküller denmesinin nedeni de hücre yapısında ve metabolizmasında çok önemli
rol oynayan protein ve enzim gibi moleküllerin sentezini yönetmeleridir.
NÜKLEİK ASİTLERİN GENEL YAPISI
Bütün nükleik asitler nükleotid denilen yapı birimlerinden meydana
gelmişlerdir. O halde DNA ve RNA birer polinükleotid zinciridir. Nükleotidler, azotlu
baz, beş karbonlu bir şeker, ve fosforik asitten meydana gelirler.
a.
Azotlu bazlar: Pürin ve pirimidin bazları olmak üzere iki gruba ayrılırlar.
Bunlardan pürin bazları iki halkalıdır. Bu bazlar hem DNA’nın hem de
RNA’nın yapısında bulunan Adenin(A) ve Guanin(G) bazlarıdır.
Pirimidin bazları tek halkalıdır. Bunlardan Sitozin(S) hem DNA da hem de
RNA da bulunduğu halde, Timin (T) sadece DNA da, Urasil (U) ise sadece bulunur.
b.
Beş karbonlu şekerler: Riboz ve deoksiriboz olmak üzere iki çeşittir.
Riboz şekeri RNA’nın yapısında, deoksiriboz şekeri de DNA’nın yapısında bulunur.
1
Safiye Gündüz
c. Fosforik asit: DNA ve RNA da aynı yapıda bulunur.
Nükleotidler,
yapısında
bulunan
organik
baza
ve
şekere
göre
isimlendirilirken, nükleik asitler sadece şekere göre isimlendirilir.
Nükleotidler alt alta dizilerek fosfat-şeker bağlarıyla birbirlerine bağlanırlar.
Bu şekilde DNA veya RNA zincirlerini meydana getirirler.
Her nükleotidin birbirine bağlanması sırasında bir molekül su açığa çıkar.
Oluşan yapı nükleotid zinciridir. RNA’lar bir zincirden DNA’lar ise iki zincirden oluşur.
DEOKSİRİBO NÜKLEİK ASİT (DNA)
Hücredeki hayati olayları yönetir. Genelde çekirdekte bulunan DNA’nın
kloroplast ve mitokondride
de varlığı saptanmıştır. Ancak organeller de bulunan
DNA’lar hücrenin kalıtım materyali sayılmazlar. Çekirdek DNA’sına bağlı olarak
aktivite gösterirler.
DNA’nın sarmal yapısı
2
Safiye Gündüz
DNA’NIN YAPISI
1.
DNA molekülü sarmal (=heliks) şeklinde bir moleküldür. Merdivenin
kenarlarını deoksiriboz şekeri ve fosfat molekülleri meydana getirir. İki kolun
arasındaki merdiven basamaklarında her zaman Guaninin karşısına Sitozin gelirken,
Adenin karşısına da Timin gelir. Hem Adeninle Timin, hem de Guaninle Sitozin zayıf
hidrojen bağları ile birbirine bağlanırlar. Adeninle, timin arasında iki tane hidrojen
bağı bulunurken, Guaninle, Sitozin arasında üç tane hidrojen bağı vardır.
Tüm
DNA
örneklerinde
toplam
pürin
miktarı
toplam
pirimidin
miktarına(A+G=T+S) eşittir.
2. DNA ŞİFRESİ
DNA’daki zincirler üzerinde nükleotidlerin diziliş sırası her canlı türünde, hatta
aynı türün fertleri arasında farklılık gösterir. Aynı ana babadan meydana gelen
kardeşlerde bile farklı dizilişler vardır. İşte bu farklı diziliş DNA şifresini oluşturur.
Bu şifreden dolayı farklı genler ve farklı kromozom yapıları meydana
gelir. DNA, taşımış olduğu bu şifrelerle çok geniş bir bilgi deposu oluşturur.
Bir insan kromozomundaki nükleotid sırası, sadece harflerle A,G, T, C, G,
T,…. diye yazılacak olsa 2.000 sayfalık bir kitap oluşturulabilir. İnsanın bir hücresinde
3
Safiye Gündüz
46 kromozom olduğuna göre 46 ciltlik bir ansiklopedi meydana gelir ki harflerin yan
yana dizilmesiyle oluşan anlamlar ve ona göre yapılacak işler daha farklıdır. O halde
kromozomlar canlının şifre yüklü mikro bilgisayarlarıdır denebilir.
2.
DNA’NIN GÖREVLERİ
DNA’nın görevleri iki başlık altında toplanabilir.

Birincisi, kendini eşleyerek üremeyi ve kalıtsal bilginin aktarılmasını
sağlamak.

İkincisi, protein sentezlenmesini sağlayarak hücredeki metabolik
olayları yönetmek.
DNA’NIN EŞLENMESİ VE KALITIM GÖREVİ
Bir hücrenin bölünerek yeni hücreler meydana getirebilmesi için DNA’nın
kendini eşlemesi gerekir. Hücrede DNA’ların eşlenmiş olması hücrenin bölüneceğini
gösterir. Bunun için eşlenecek bir DNA ‘da sarmal yapı bir ucundan açılmaya başlar.
Açılan zincirlerin karşılarına ortamdaki nükleotidler uygun olarak bağlanırlar. Bu
bağlanmalarda DNA polimeraz enzimi görev yapar. Bu şekilde sarmal yapının
çözülmesi ve eş zincirlerinin oluşması DNA’nın tamamı eşleninceye kadar devam
eder. Sonuçta aynı genetik şifreleri taşıyan iki DNA oluşur.
DNA’lar eşlenirken ana iki zincir her zaman korunur. Yeni zincirler ortamdaki
nükleotidlerden
sentezlenir. Bu olaya DNA’nın ‘yarı korunumlu’ olarak eşlenmesi
denir. Ortamdaki moleküller izotop ise yeni
zincirlerde izotop olur. İzotop molekül taşıma, şifreyi etkilemez. DNA’nın
kendini yarı korunumlu ve doğru olarak eşlediği izotop tekniğiyle anlaşılmıştır. Bunun
için DNA’nın eşleneceği ortamdaki Deoksiriboz, Fosfat, Azot ve Bazlar izotop hale
getirilerek deney yapılmaktadır.
4
Safiye Gündüz
DNA’NIN YÖNETİCİLİK GÖREVİ
Canlı
hücrelerde
hayatın
devamı
binlerce
farklı
reaksiyonun
gerçekleşmesiyle sağlanmaktadır. Farklı farklı olan bu reaksiyonların hepsi canlının
vücut sıcaklığında gerçekleşebilmektedir.
Hem de canlının yaşaması için bu
reaksiyonların çok hızlı olması gerekmektedir.
Bu kadar hızlı reaksiyonun belli sıcaklıkta çok hızlı gerçekleşmesini sağlayan
biyolojik katalizörler olan enzimlerdir.
Enzimler ise protein yapıda olup DNA şifrelerine göre sentezlenirler. İşte
DNA, her türlü enzim ve protein sentezi için şifre vermekle, hücredeki olayları da
dolaylı yönden kontrol etmiş olur. Hücrede çekirdeğin yani DNA’ların yönetici yapı
olduğu çeşitli deneylerle ispatlanmıştır.
RİBO NÜKLEİK ASİT
DNA’da olduğu gibi nükleotidlerin birbirine bağlanmasından meydana gelmiş
polinükleotid yapıda bir moleküldür. DNA’dan farklı olarak tek zincirden oluşur ve
yapısında Riboz şekeri ile Urasil bazı bulundururlar.
Hem çekirdek hem de sitoplazmada bulunurlar. Kendilerini eşleyemezler.
Bütün çeşitleri DNA üzerinde, onun şifrelerine göre sentezlenir. Üç çeşidi vardır.
Hepsi de protein sentezinde görev alarak hücre yönetiminde rol oynarlar..
1. MESAJCI (mRNA)
haberci RNA dır. Sentezlenecek proteinle ilgili bilgiyi DNA’dan alarak
sitoplazmadaki ribozomlara götürür. Ribozomlarda protein sentezine kalıplık yapar.
Proteinlerin yapısını oluşturacak amino asitler mRNA şifresine göre bağlanırlar. DNA
her protein çeşidi için farklı kısımlarından farklı mRNA’lar sentezletir. Bir mRNA aynı
tür proteinin sentezinde tekrar tekrar kullanılır. DNA’dan mRNA sentezlenmesine,
5
Safiye Gündüz
transkripsiyon denir. mRNA üzerindeki nükleotidler üçlü baz grupları halinde bulunur.
Bu gruplara kodon denir. Her kodon bir amimoasit şifreler.
2. TAŞIYICI RNA (tRNA)
Protein sentezinde kullanılacak olan amino asitleri sitoplazmadan alarak
ribozomlara taşımakla görevlidirler. tRNA’ların şekli üç yapraklı yoncaya benzer.
Bir ucuna amino asit bağlanır.diğer ucunda ise mRNA ile uyum sağlayacak
üçlü nükleotid dizisi antikodon vardır. Her tRNA çeşidi ancak bir çeşit amimoasidi
bağlayabilir. Bir hücrenin tRNA çeşidi o hücrenin DNA’larındaki kodon çeşidi kadardır.
Çünkü tRNA’lar DNA üzerinde sentezlenir.
3.
RİBOZOMAL RNA (rRNA)
Aktif bir görevi olmayıp %40 oranında ribozomların yapısına katılırlar.
Ribozomların %60’lık yapısını ise proteinler oluşturur.
Hücredeki RNA’ların %80’ini rRNA, %15’ini tRNA ve %5’ini mRNA oluşturur. Bu
oranlara bakarak mRNA’nın hücrede sürekli bulunmadığını sadece protein sentezi
öncesi sentezlenip, sentezinden sonra tekrar yıkıldığını söyleyebiliriz. tRNA’ların
sentezi de protein sentezi sırasında artar.
6
Safiye Gündüz
DNA Ve RNA’nın Karşılaştırılması
DNA
RNA
Çekirdek, mitokondri ve kloroplastta bulunur.
Çekirdek, çekrdekçik, sitoplazmada , ribozom,
mitokondri ve kloroplastta bulunur.
Yapısında deoksiriboz şekeri bulunur.
Yapısında riboz şekeri bulunur.
A, G, S, T nükleotidleri bulunur.
A, G, S, U nükleotidleri bulunur.
Kendine özgü bazı Timin’dir.
Kendine özgü bazı Urasildir.
Kalıtımı sağlar. Protein sentezinde emir verir.
Protein sentezinde görevi vardır.
Çift sarmallı yapıya sahiptir.
Tek sarmallı yapıya sahiptir.
Kendini eşler.
Kendini eşleyemez.DNA tarafından yapılır.
Hidroliz enzimi DNA azdır.
Hidroliz enzimi RNA azdır.
GENETİK ŞİFRE – PROTEİN SENTEZİ
Nükleik
asitler,
proteinlerle
DNA’dakişifreyi kopya edip sitolazmaya
ilgili
biyolojik bilgileri taşıyan moleküllerdir.
geçerek
Bir hücrede sentezlenecek proteinin
molekülleri
sentezleyebilecek
yapısına katılacak amino asit sayısı,
moleküllere
ihtiyaç
yeri ve çeşidi ile ilgili bilgiler, o
görülyordu.
Bu
hücredeki DNA’da bulunmaktadır. Her
RNA’dan başkası olamazdı.
türün genetik bilgisinin farklı olması
Bir hücre bölüneceği zaman DNA
bundan kaynaklanmaktadır. Öncelerin
kendini eşler ve hücredeki miktarı iki
proteinlerin
katına çıkar(replikasyon). DNA’da depo
çekirdekte
sentezlendiği
biliniyordu.
Ancak
sitoplazmada
bulunan
sentezlendiği
anlaşılınca,
RNA’ya
çevrildi.
edilmiş
proteinlerin
şifreyi
olan
bilgi
uygun
olduğu
aracı
protein
aracı
açıkça
moleküller,
genetik
şifreler
halinde mRNA’ya aktarılır. Bu olaya
ribozomlarda
dikkatler
Çünkü
bu
Transkripsiyon denir. Protein sentezi
sırasında
DNA,
mRNA’nın
ribozomlara
kromozomlarda
getirdiği şifreye uygun protein sentezi
bulunduğuna göre, protein sentezini
yapılır. Buna da Translasyon denir.
bizzat
Görüldüğü gibi bilgi akımı DNA’dan
çekirdekteki
düzenlemesi
imkansızdı.
7
Safiye Gündüz
mRNA’ya
ve
protein
sentezine
doğrudur. Bu olayların tümüne santral
doğma denir. DNA’nın kendini eşlemesi
sırasında oluşacak olan mutasyonlar
kalıtsalıdır ve hücrelere aktarılır. Ancak
transkripsiyon
ve
translasyon
sırasındaki hatalar kalıtsal değildir.
PROTEİN SENTEZİNİN KADEMELERİ
1. mRNA’nın sentezlenmesi:
2. Bilginin
sitoplazmaya
aktarılması
3. Ribozomun aktifleştirilmesi
4. tRNA’ların aktifleşmesi
5. Aminoasitlerin aktifleşmesi
6. mRNA – tRNA eşleşmesi
7. Şifrelerin okunması
PROTEİNLERİN ÇEŞİTLİLİĞİ
Proteinlerin molekül yapılarının
farklı olmasında şu faktörler rol
oynar.

Proteindeki
amino
asit
sayısı

Proteinde yer alan amino
asit çeşidi

Amino asitlerin proteindeki
yeri
8