DNA ve protein

advertisement
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
d e n e y l e r d e u y g u n
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.
S o n u ç t a ; D N A’ n ı n a k t i f k a l m a s ı n a i z i n v e r d i ğ i z a m a n
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.  B a z k o m p o z i s y o n u t ü r l e r
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.
• V ücut 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.
• H ücre 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
• M e s e l s o n v e S t a h l D N A ’ n ı n y a r ı
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
r e p l i k a s y o n 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 oluş̧ması
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; Nglikozilaz 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.
• S entezlenen 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.
• G e n l e r d e b u l u n a n
her üç nükleotit bir
aminoasitin şifresidir.
• K alıp DNA üzerinde
mRNA sentezlenir
mRNA üzerinde
b u l u n a n ü ç l ü
nükleoititlere kodon
denir.
• A mino 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
• T r a n s k r i p s i y o n ; R N A
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.
• m R N A s e n t e z i s o n l a n m a
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.  m R N A ’ n ı n s t o p l a z m a y a u l a ş t ı ğ ı n d a
ribozomların mRNA’nın 5’ ucuna tutunmasına
yardımcı olur.
RNA SPLAYSI
• P rotein 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 çıkararak
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.
T R A N S L A S Y O N ; m R N A’ d a k i
bilgilerin kullanılmasıyla bir
polipeptidin sentezlenmesidir.
• Protein sentezi için tRNA’lar
uygun amino asitleri enzimler
yardımıyla alırlar.
• P rotein sentezi ribozomun
kontrolüyle gerçekleştirilir.
• P rotein sentezi ilerledikçe
ribozomun üstünde polipeptid
zinciri uzamaya başlar.
• A m i n o a s i t l e r i r i b o z o m a
b ı r a k a n t R N A ’ l a r
sitoplazmadan uygun amino
asitleri tekrar alırlar.
• K odon-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.
• Ö k a r y o t i k h ü c r e l e r d e r i b o z o m l a r
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.
• A a‘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
y a p ı l m a s ı n ı s a ğ l a r. B ö y l e r i b o z o m z i n c i r l e r i
poliribozomları oluşturur.
Prokaryotlarda protein sentezi
•  P r o k a r y o t i k
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 k a r y o t l a r d a
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.
Ökaryotlarda protein sentezi
1.  TRANSKRİPSİY
ON; RNA, kalıp
DNA’dan
kopyalanır.
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. TRANSLASYON;
mRNA ribozom boyunca
hareket ederken kodonlar
üzerine ardarda dizilen
t R N A’ l a r p o l i p e p t i d
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.
• G e n b i r h ü c r e d e b i r
protein sentezinden
sorumlu bölgedir. Bir gen
içinde kodlanmayan intron
bölgeleri de bulunur.
• A yrıca bir gen içinde
protein sentezini idare
eden promotor ve regülatör
bölgeler vardır. Bu bölgeler
okunmaz sadece gen
sentezini denetler.
• D o l a y ı s ı y l a G e n ; b i r
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- yönlendirilmiş)
Spontan mutasyonlar
•  D N A r e p l i k a s y o n u
sırasında düşük oranlarda
purin veya pirimidin
bazlarında meydana gelen
değişiklerden kaynaklanır
•  Ç o ğ u D N A t a m i r
mekanizmaları ile kaldırılır.
•  T a m i r o l a m a y a n l a r
mutasyonlar olarak ortaya
çıkar.
•  M u t a s y o n D N A t a m i r
mekanizmasındaki
yetmezlik sonucudur.
İndüklenebilir mutasyonlar
•  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)
•  B a z ı n u k l e o t i d d e ğ i ş i m l e r i a n l a m s ı z k o d o n
(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
( = s t o p ) k o d o n
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
Germ hücre mutasyonları
•  Somatik hücrelerde (örn;
kemik iliği, karaciğer vs)
ortaya çıkan mutasyonlar
* hücre hasarına,
* kanser hücresi oluşumuna,
* hücre ölümüne neden
olabilir.
•  S o m a t i k m u t a s y o n l a r
oluştuğu hücre ile
sınırlıdır ve döle geçiş
yapmaz.
•  Gametlerde ortaya çıkan
mutasyonlardır.
•  Dölden döle geçiş
gösterir.
Download