Nükleik asitler prof. Dr. H. Asuman tokullugiL

NÜKLEİK ASİTLER

• Prof.Dr.H.Asuman TOKULLUGİL

• 1.RNA: Ribonükleik asitler

• 2.DNA: Deoksiribonükleik asitler

• Genetik bilginin depolanmasında → DNA

• Genetik bilginin transferinde → RNA

• rol oynar.

• Azotlu bir baz

• +

• şeker nükleotid

• + (monomer)

• fosforik asit

• nükleotidler=N.A oluşturur (polinükleotid)

• monomer polimer

• mononükleotid= N.A yapıtaşı,yapı birimi

Nükleotid Yapı Taşları

• 1.Azotlu baz: Pürin veya pirimidin

• 2.Şeker : D-riboz veya

• 2 deoksi D- riboz

• 3.Fosforik asittir

I.AZOTLU BAZLAR

• a.PURİNLER

• B.PİRİMİDİNLER

• İnozin : (pürin)

• Pseudoüridin : (pirimidin)

• → t.RNA yapısında metilli

• türevlerdir.

• TAUTOMERİZASYON

• Molekülün farklı bölgeleri arasında proton

• alış-verişi

• oksopurin, keto → enol dengeli

• oksopirimidinlerde

• C=0

• 

• C -OH

• Keto-enol izomerizasyonu

• Fizyolojik şartlarda keto formu

• Nükleozid= baz + şeker

• Nükleotid= baz + şeker+ fosforik asit

• Nükleik asit= poli nükletid

N GLİKOZİD BAĞI

• A) PURİNLERDE

• B)PİRİMİDİNLERDE

NÜKLEOTİDLERİN FONKSİYONLARI

• 1.ATP: Evrensel kimyasal enerji taşıyıcısı

• ATP  ADP + Pi → 7.3 kcal/mol enerji

• ATP  AMP + PPi

• PPi → 2Pi

• pirofosfataz

• 2.Biosentez reaksiyonlarında

• TAŞIYICI ve AKTİVATÖR

• a)S-adenozil methionin: Transmetilasyon reak.da

• b)AMP

• 3 fosfoadenozin 5’fosfo sülfat =PAPS

• yapısında bulunur

• Kondroitin sülfatın sülfatlanması

• c)ADP : Koenzim A’nın bir parçası

• d)UTP: Uridin trifosfat

• 1- Glikojen sentezi

• UDP-glukoz 2- Galaktoz metab

• UDP-galaktoz 3- Amino-şeker metab

• UDP-glukuronik asit 4- Uronik asit yolu

• 5- Bilirubin metab

• e)CTP:Sitidin trifosfat

• CDP-Kolin → fosfolipid sentezi

• CDP-digliserit → trigiserid sentezi

• 3-Nükleozid trifosfatlar (nükleotid), biyosentez reaksiyonunda gerekli fosfat ve pirofosfatı sağlarlar:

• Ör:ATP

• a)Fosforilasyon Reaksiyonu

• Heksokinaz X +NTP X-P + NDP

• Glukokinaz

• Fruktokinaz Glukoz + ATP G.6.P +ADP

• Proteinkinaz

• B) Pirofosforilasyon Reaksiyonu

• Ör: Nükleotid sentezinde kullanılan ribozun

• sentezi

• Riboz-1-P + ATP PRPP + AMP

• ( PRPP = 1 Fosforibozil-5-pirofosfat )

• 4-Elektron transfer reaksiyonuna katılan koenzimler

• NAD (nikotinamid adenin dinükleotid)

• NADP (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat)

• FMN (Flavin adenin mononükleotid)

• FAD (Flavin adenin dinükleotid)

• FAD 1-D-riboz yerine D-ribitol (şeker alkolü)

• FMN 2-Flavin azotlu baz ama N.A yapısında

• bulunmaz

• ATP

• CTP RNA polinükleotidlerinin prekürsörü

• GTP URASİL RİBOZ

• UTP

• dATP

• dCTP DNA polinükleotidlerinin prekürsörü

• dGTP TİMİN DEOKSİRİBOZ

• dTTP

• 5)İkincil haberci

• =Secondary messenger= Hücre içi habercisi

• Ör: c.AMP (çembersel AMP)

DNA’nın YAPISI ve ÖZELLİKLERİ

• 1) 3’ 5’ fosfodiester bağı

• 2) Polinükleotid zincirinin

• 3’ ucunda : serbest OH

• 5’ ucunda : 5’ trifosfatlar bulunur

• (öncül molekül)

• 5’ → 3’

• 3)RNA ile DNA’nın farkları

• Baz :RNA ‘da Urasil

• DNA’ da Timin

• Şeker : RNA’ da riboz 2’de OH grubu

• DNA’da deoksiriboz 2’de H

• grubu

• HÜCRELER

• EUKARYOTİK PROKARYOTİK

I-Prokaryotik Hücrelerin Özellikleri

• E.koli gibi bakteriler

• Riketsiya Küçük ilkel

• Spiroket canlılar

• 1) Hücreler küçük

• 2) Sitoplazma: -depo granülleri

• -nükleer zon (çekirdeğimsi bölge)

• -sitoplazma zarı (tek zar)

• 3)Ribozomlar: Protein sentez yeri

• Ultrasantrifüjde 70 s çökme hızı 30 s , 50 s’lik iki alt birim

• 4)DNA : - Tek bir dev makromolekül

• - DNA-protein ilişkisi yok

• - Küçük sitoplazmik - DNA

• plazmid,epizom denir

II-Eukaryotik Hücrelerin Özellikleri:

• Yüksek bitki, hayvan, insan hücreleri

• 1)Hücreler 1000-10000 kat büyük

• 2)Sitoplazma: Zarla çevrili, sınırlı, şekilli organeller

• -mitokondri, kloroplast

• -Golgi cisimcikleri

• -Düz ve kaba EPR

• -lizozom

• -çekirdek

• 3)Ribozomlar: daha büyük

• 80 s de çöker :

• 40 s ve 60 s lik 2 alt birim

• 4)DNA:Kromozomlar halinde dağılmış durumda

• Drosofilia 8 kromozom

• İnsan 46 kromozom

• Tavuk 78 kromozom

• Kromozom = 1 veya daha fazla sayıda DNA molekülü içerir

• Kromatin= DNA + bazik protein(histonlar)

• = (nükleoprotein)

• NÜKLEOLUS= Çekirdekçik:Ribozom sentez

• bölgesi

• -% 0.1, 0.2 DNA mitokondri veya kloroplastlar içinde yer alır

DNA’nın Kimyasal Analiz Sonuçları

• 1)Adenin = Timin A=T A/T= 1

• Guanin= Sitozin G=C G/C=1

• 2)Pürin nükleotid sayısı=Pirimidin nükleotid sayısı

• (A+G=T+C)

• 3) 4 ve 6. C da (NH2) grubu içeren bazların toplamı =

• 4 ve 6. C da (=O) grubu içeren bazların toplamı

• (A+C=G+T)

• (NH2) (=O)

• 4)Dissimetri oranı = A+T/G+C

• Belirli bir tür için sabit ve karakteristik, türler arası değişim gösterir.

DNA X- Işını Kırınımı Bulguları

• 1953’te Watson ve Crick

• DNA çift sarmal yapısı

Watson-Crick DNA Modeli

• 1)Bazlar sarmal eksenine dik

• düzlem yapar

• 2)İki baz düzlemi arası arası

• =0.34 nm

• 3)Sarmalın bir tam dönüşü=

• 10 nükleotid=3.4 nm

• 4) Her 2 zincir birbirine

• komplementer

• A=T G=C

Hidrojen Bağları

• 5) Fosfodiester iskeleti

• 2 nükleotid birbirine fosfat grubu aracılığı ile 3’, 5’ grubları vasıtasıyla bağlanır.

• 5’ 3’ ne doğru uzar.

• 3’, 5’ fosfodiester bağı

• 6)DNA Sarmalının Stabilitesi

• 1-Hidrojen bağları

• 2- Bazlar arası hidrofobik etkileşimler

• 7) pH= 7’ de fosfat grubları (-) yüklü.

• Bu nedenle asidik özellik

• Bu nedenle N.A denir

Denaturasyon, Renaturasyon:

• İzole edilmiş DNA çözeltisi

• Oda sıcaklığında pH 7 de viskoz çözelti

• Aşırı pH viskozite ↓

• Isı 80-90 olunca DNA da fiziksel değişim

• H bağları

• Hidrofob etkileşimler bozulur

• ↓

• karşıt zincirler kısmen veya

• tamamen açılır

• DNA denaturasyonu= DNA erimesi

• Tersinir olaydır

Hibrit DNA’ların Oluşumu

• İki tür birbirine ne kadar yakınsa

• -Hibridleşme 

• -DNA da sarmal yapı oluşturma oran olur

• Ör: İnsan –sıçan hibritleşmesi 

• İnsan – maya hibritleşmesi 

• Hibritleşme deneyleri genetik biyokimyada;

• 1)Akrabalık derecesinin tayini,

• 2)DNA-RNA hibridleşmesi → DNA-RNA ilişkisi

• 3)Genlerin izolasyonu için kullanılır

Prokaryotik Hücrelerin DNA’ları

• Prokaryotik hücre → E.coli (bakteri)

• 200 misli DNA

• DNA virusu → Lamda faj.(bakteri virusu)

• E.coli’de DNA

• -Tek ve çok büyük molekül

• -Çift sarmal yapısında , halkasal

• -4 milyon baz çiftinden m.g.

• -DNA’ nın uzunluğu, hücrenin uzunluğundan 700 kat

• -Süpercoiling ( DNA fonks. için gerekli)

• -Nükleer zon (=Çekirdeğimsi bölge)

• -Topoizomeraz(DNA giraz): Supercoiling yapan ya da

• açan enzimler

• -Halkasal DNA :plazmid- sitoplazmada

• Nükleer DNA: Bir kaç bin gen

• Küçük halkasal DNA: Bir kaç gen

• GEN: Tek bir protein veya enzim kodlamak için gerekli DNA parçası (nükleotid dizisi)

Eukaryotik Hücre DNA’ları

• -E.coli’ ye göre :

• Drosofilia ‘da 25 misli

• İnsanda 600 misli  DNA

• -E.coli DNA sı=1.4 mm

• -İnsan hücre DNA sı = 2m

KROMOZOM:

• -nükleoprotein kümeleri

• -genetik materyal kromozomlara bölünmüş

• -kromozom organizmanın türüne özgü sayıda

• -kromozomların DNA içeriği ve hacmi farklıdır

• Her KROMOZOMDA

• 1) 1 DNA sarmalı

• 2) Proteinler (histonlar)

• 3) E.coli DNA’ sının 4-100 katı kadar

• nükleotid içerir

• (E.coli DNA’sı= 4 milyon baz çifti)

• -Eukoryotik hücre DNA’ları doğrusal yapıda

• GENOM: Bir hücredeki genlerin hepsi

• İnsan KC hücresi

• Hücre çapı = 25 μmetre

• Çekirdek çapı= 5 μmetre

• 46 kromozom

• DNA’ların toplam uzunluğu = 2 metre

• (=2.106 μ m)

• KROMATİN

• -Kromozom materyali

• -Dağınık, koyu boyanan, ağımsı

• %60 protein

• %35 DNA dan oluşur

• %5 RNA

KROMATİNDE:

• DNA + Histonlar = NÜKLEOZOM

• Histonlar:

• -Bazik proteinlerdir.

• -Lizin,arjinin 

• -MA:11000-21000

• -Prokaryot hüc.de

• bulunmazlar.

NÜKLEOZOM:

• -10-11 nm çapında

• -Her nükleozomda 2’şer tane H2A, H2B, H3 ,H4

• proteinleri bulunur (toplam 8 histon prot.)

• -DNA sarmalı nükleozomun çevresine 2 kez sarılır

• -Bir nükleozomda 200 baz çifti bulunur

• -20-120 nükleotidlik AYIRICI DNA SARMALI

• -H1 prot. = Ayırıcı bölgede

DNA REPLİKASYONU

• Watson-Crick Hipotezi

• ll ll ll

• - Yeni sentezlenen DNA zincirleri

• - Ebeveyn DNA’lar kalıp rolü oynar

Messelson ve Stahl Deneyi(1957)

• 1) E.Coli NH4Cl, (15N)’li besi yerinde üretiliyor

• Cecium Cl içinde ultrasantrifüj

• i)Normal E.coli -14N

• içeren

• ii)15N ‘li besi yerinde

• üretilen E.coli

• 2)15N içeren E.coli ler 14N LÜ ortama alınıyor

• 1 nesil sonra

• 3) 2 nesil sonra

Semikonservatif replikasyon

Halkasal DNA’ nın Replikasyonu

Halkasal DNA’nın replikasyonu:

• - Replikasyon yönünde

• DNA’nın açılması

• - Çift yönlü

• - Origin:Başlangıç noktası

• 100-200 nükleotidlik bir bölge, özel bir protein tarafından tanınır

E.Coli’de DNA replikasyon çatalı oluştuktan sonra ;

• → 37 C de 45000 nükleotid/dakikada

• ilerler (replike olur)

• → 1 DNA sarmalı = 10 nükleotidde tam dönüş

• Bu nedenle ters yönde dönmesi gerekir

• 4500 devir / dk ters yönde döner ve

• DNA sarmalı açılır

• (Bu hız = 70 mil/saat)

Eukaryotik DNA’ların Replikasyonu

• -Birçok origin mevcut

• -Çift yönlü

• -Hızı prokaryotların 10 da biri kadar

• Tek origin olsa → 2 ayda replikasyon

• (Binlerce origin → binlerce replikasyon çatalı

• Bu nedenle → replikasyon hızlı olur )

• REPLİKASYON

DNA POLİMERAZ I ENZİMİ

• Deoksiribonükleozid 5’trifosfat = NTP

• (dNMP)n + dNTP

• DNA

• 

• (dNMP) n+1 + PPi

• Uzamış DNA

DNA POLİMERAZ I ENZİMİ

• Substratları : dATP, dTTP, dCTP, dGTP, bir DNA çifti sarmalı

• Kofaktörleri : Mg++ ve Zn++ iyonları

• DNA çift sarmalı = başlangıç ve kalıp

• Mevcut DNA zinciri kalıp kabul edilir

• Buna KOMPLEMENTER= KARŞIT zincir sentezlenir

• Sentez (zincirin uzaması) 5’ → 3’ yönünde olur

REPLİKASYON OLAYI

• 1)Başlama noktasının tanınması(origin)

• 2)Ebeveyn sarmalın dönerek açılması

• 3)Yavru komplementer zincirlerin oluşumu

• 4)Zincirin uzaması

• 5)Zincirin sarmal şeklini alması

• 6)Replikasyonun sonlanması

• 20 veya  enzim = DNA replikaz sisitemi

• (REPLİZOM)

• E.coli bakterisinde :

• DNA polimeraz I : Hücre içinde en fazla

• DNA poimeraz II : İşlevi ?

• DNA polimeraz III: DNA sarmalının uzamasından esas

• sorumlu enzim

• DNA polimeraz III holoenzim

• (subuniteleri)

• -550.000 M.a ‘da

• -Zn++ iyonları mevcut,

• aktivite için Mg++ gerekli

DNA polimeraz I ve III

• a)Endonükleaz aktivitesi: 5’ → 3’ ucuna doğru yeni nükleotidler takarak ilerler

• b)Her iki enzimde - DNA kalıp zincirine ve buna sarmal olarak sarılmış PRIMER zincire gerek duyar

•  alt birimi = Ebeveyn DNA ‘daki primer zinciri tanıyarak ona bağlanır

• c) Ekzonükleaz aktivitesi

• Hem 3’ → 5’, hemde

• 5’ → 3’ yönünde

• zincirden nükleotid koparma aktivitesidir

OKAZAKİ PARÇALARI:

• -Normalde DNA replikasyonu 5’ → 3’ yönünde

• Replikasyonda karşıt zincir oluşturulur

• A zinciri : 5’ → 3’ yönünde normal replikasyon

• B zinciri : 3’ → 5’ yönünde replike olmaz.Bu nedenle 5’ → 3’ yönünde okazaki parçaları ile replike olur

Replikasyondaki enzimler ve işlevleri

• 1)PRİMAZ Enzimi

• -Okazaki parçalarınn oluşumu için gerekli

• -Açılan replikasyon çatalının ucuna birkaç tane

• ribonükleotid takarak → primer sarmal m.g

• (öncül)

• 2)DNA polimeraz III : Primer sarmala →

• deoksiribonükleotidleri takar, zincir uzar

• 3)DNA polimeraz I : a) Ekzonükleotidaz aktivitesi ile

• ribonükleotidleri çıkarır sonra

• b) Aynı yere : kalıba uyan

• deoksiribonükleotidleri takar

• -Okazaki parçaları meydana gelmiş olur

• 4)DNA ligaz

• Okazaki parçalarını birleştirir

• 5)Helikaz enzimi

• -DNA sarmalını ters yönde döndürerek, zinciri

• DÜZLEŞTİREN ve AÇAN enzim

• -Çatalın hemen önünde bulunur

• 6)DNA bağlayıcı protein(DBP)

• -Düzleşip açılan DNA’nın tekrar kapanmasını önler

• 7)Topoizomerazlar

• -Sarmal 4500 devir/dak hızla düzelir

• -Dengeleyici oynak nokta olmasa → bu hızda replikasyon çatalının önündeki kromozom ters yönde dönebilirdi

Topoizomerazlar

• a)Dengeleyici oynak nokta:

• Helikazın önüne oturur.

• Helikazla aynı hızda, helikazla

• kendi arasındaki DNA segmentini

• 180ºlik dönmelere tabi tutar.

• DNA düzleşmesine yardımcı olur

• b)Superkoling olayı:

• Topoizomeraz sarmalın düzleştirilmesine yardımcı olur

• Helikaz sarmalı açar

• (Prokaryotlarda :Topoizomeraz=DNA giraz)

HİSTONLARIN REPLİKASYONU

• Kesikli DNA zincirinin bulunduğu yavru sarmalda yeni histonlar yeni nükleozomları oluştururlar.

• Replikasyon çatalında DNA sentez yönü bir zincirde :5’→3’ ,

• diğer zincirde ise 3’→5’ dir.

• 3’→5’ yönünde sentez kesikli zincir

• şeklindedir.

• 5’→3’ yönünde lider zincir sentezlenir.

Eski ve yeni histonlar nasıl dağılım gösterir ?

• In vitro DNA sentezi yapılıyor

• Bir protein sentez inhibitörü olan sikloheksimid ortama ekleniyor

• (Böylece yeni histon sentezi engelleniyor)

• Bu şartlar altında DNA sentezi 15 dk devam ediyor

• Yeni sentezlenen DNA’ nın yarısı

• DNAaz I’le tamamen yıkılıyor

• Diğer yarısı ise 200 baz çifti içeren parçalara ayrılıyor.

Bu deney ve density-labeling çalışmaları şunu düşündürmüştür;

• Ebeveynden gelen histonlar yeni DNA sarmallarından sadece birisinde bulunur

• Diğer yavru sarmalda ise önce histon yoktur ve çıplaktır

• E/M da da replikasyon çatalında bir tarafta histonlar bulunurken diğer tarafta bulunmadığı görülüyor

• Özellikle replikasyon esnasında ebeveynden gelen histonlar konservatif olarak ayrılı (veya tek bir yavru DNA sarmalında toplanır)

Özetle;

• Replikasyon esnasında

• ebeveynden gelen histonlar konservatif olarak ayrılır

• (veya tek bir yavru DNA sarmalında toplanır)

Bu bulgular;

• Histonların replikasyon esnasında DNA’ dan ayrışmadığını gösterir

• Gerçekte, eski histonlar lider zincirin olduğu yavru sarmalda durur

• Buna karşın yeni sentezlenen histonlar kesikli DNA zincirinin olduğu yavru DNA sarmalında toplanır

Bu farkın bir olası nedeni şu olabilir :

• Histonlar, tek sarmallı DNA’ya kıyasla, çift sarmallı DNA’ya çok daha kuvvetle bağlanırlar

• Eski histonlar olasılıkla kesikli sarmalı bırakırlar

• Çünkü bunda okazaki parçalarının birleşmesinden önce tek sarmallı bölgeler vardır.

• Bu nedenle öbür zincire geçerler.

TRANSKRİPSİYON

• DNA’ daki baz dizilişi= genetik bilgi içerir

• Bazların özel dizilişi= genetik şifre

• DNA nın ufak bir kısmının açılması

• (=gen= Bir protein kodlayacak baz dizesi)

• Transkripsiyon

• RNA sentezi

• Translasyon

• Protein sentezi

TRANSKRİPSİYON →

• -DNA’ daki baz dizilişine göre genetik

• şifrenin RNA’ya aktarılması

• -Komplementer olay

RNA’lar

• 1)Habercil (messenger RNA= mRNA)

• DNA Ribozomlara gider

• Transkripsiyon

• 2)Taşıyıcı RNA(transfer RNA= tRNA)

• Her aa’e özgü bir tRNA vardır

• 3)Ribozomal RNA (rRNA)

• Hepsi nükleusta DNA’dan transkripsiyonla

• sentezlenirler

mRNA

• Uzunluğu değişik, tek zincir halinde molekül

• MONOGENİK (MONOSİSTRONİK): Tek genin bilgisini

• POLİGENİK (POLİSİSTRONİK): Çok genin bilgisini

• taşıyorsa denir

• -Prokaryotlardaki mRNA’lar poligenik

• -Eukaryotlardaki mRNA’lar monogenik

• mRNA mol. uzunluğu kodladığı polipeptid zincirinin uzunluğu

• ile sınırlı.

• 3 baz → 1 aa kodlar

• Bu nedenle 100 aalik bir polipeptid zinciri için en az

• 300 bazlık RNA gereklidir

• Prokaryot mRNA ları gen.la kodladıkları polipeptid zinciri için gerekenden daha uzun

• →5’ ucunda :LİDER bölge (25-150 baz) polipeptid

• kodlamaz

• Poligenik mRNA’larda, INTERGENİK BÖLGE polipeptid kodlamaz

• Protein kodlamaz Protein kodlar

• -Bir metabolik yol enzimleri için poligenik mRNA kullanılır

mRNA Sentezi:

• DNA’ya bağımlı RNA polimeraz enzimi

• -DNA ‘nın bir zincirini kalıp gibi kullanır

• -Buna komplementer RNA zinciri oluşturur

• -Aktif merkezinde Zn++

• -Mg++ ‘a gerek duyar

• -Substratları: ATP, GTP, UTP, CTP

• -5’ → 3’ yönünde zincir uzaması

• -3’ ucuna ribonükleotid birimlerini takar

RNA polimeraz reaksiyonu:

• n(NMP)n + NTP  (NMP) n+1 + PPi

• Ribonükleosid uzamış RNA ( ve 

• 5’ trifosfat fosfat grubları)

• ( fosfat grupları)

• DNA kalıp görevi görür

• DNA’da : A T G C (deoksiribonükleotid)

• RNA’da : U A C G (ribonükleotidler)

• - Primer zincire gerek yok, ama ÖZGÜL BİR BAŞLAMA noktası gerekli

• -RNA polimeraz bu noktaya oturduktan sonra→ TRANSKRİPSİYON başlar

TRANSKRİPSİYON’un Safhaları

• RNA polimerazın→

• 1- Başlama noktasına oturması

• 2- Birkaç fosfodiester bağı yapması

• 3- Sigma birimi (enzimin bir alt birimi, holoenzimden ayrılması

• 4- Zincirin uzaması

• 5- Genin transkripsiyonunun bitme sinyali= DNA kalıbı

• üzerindeki DURMA DİZİSİ

• 6- RNA ve RNA polimerazın DNA’dan ayrılması.

• (Rho) P proteini

RNA polimeraz :

• Prokaryotlarda: -M:A 500.000

• -Kompleks, holoenzim

• -5 polipeptid subuniti var (2, , ’, )

• -mRNA, tRNA; rRNA sentezler

• Eukaryotik hücrelerde:

• RNA polimeraz I : Nukleolusta lokalize rRNA sentezler

• RNA polimeraz II : Kromatin içinde lokalize mRNA

• sentezler

• RNA polimeraz III :Kromatin içinde lokalize tRNA ve

• 5s’lik rRNA sentezler

Transkripsiyonun İnhibisyonu

• Aktinomisin D:

• Prokaryot ve eukaryotlarda ; DNA sarmalında G-C arasına oturur, transkripsiyonu kitler ve zincir uzayamaz

• Akridin D:

• Aktinomisin D gibi aktivite

• Rifampicin D:

• Prokaryotlarda RNA polimerazın bir alt birimine bağlanarak enzimi bloke eder

Posttranskripsiyonel İşlem

• Enzimatik olarak RNA’ya bazı grubların takılması ve çıkarılması →

• RNA’nın AKTİFLEŞMESİ

• DNA RNA zinciri AKTİF RNA

• transkrip. Posttranskripsiyonel

• işlem

Heterojen nükleer RNA =hnRNA

• Eukaryotik hücrelerde önce nükleer RNA’lar sentezlenir

• Heterojen nükleer RNA

• mRNA + sRNA(small RNA)

Eukaryotik mRNA’ların, Prokaryotik mRNA’lardan Farkları:

• 1) Eukaryotik mRNA’lar :MONOGENİK

• 2) Eukaryotik mRNA 3’ ucunda POLİ-A KUYRUĞU

• (100-200 tane –A-A-A-)

• (Poliadenilat polimeraz, substrat ATP)

• 3) Eukaryotik mRNA 5’ ucunda → 7-METİL GUANOSİN

• şapkası

• Şapka → Translasyonu başlatmak üzere ribozoma bağlanmada yardımcı

• Şapka ve kuyruk → mRNA’ yı enzimatik yıkımdan korur

Reverse Transkriptaz (Ters transkripsiyon yapıcı) ve Kanser Oluşumu

• Viral RNA Komplementer

• Reverse DNA (cDNA)

• transkriptaz

• Kuşlarda Rous sarkomu etkeni :RNA virusu

• Bunda ;

• RNA’ ya bağımlı DNA polimeraz

• (reverse transkriptaz)

Hormon Üretimi

• Reverse transkriptaz sentetik gen sentezi

• E.coli’ye verilir Plazmid oluşturma

• (cDNA)

• Hızla çoğalır Translasyon

• Sonuçta istenen protein,Ör:İNSULİN

TRANSLASYON

• Replikasyon

• DNA

• Transkripsiyon Reverse Transkripsiyon

• (R.Transkriptaz)

• RNA

• Translasyon

• PROTEİN

PROTEİN SENTEZİ (Translasyon)

• a) Protein sentezi çok karmaşık bir olaydır

• Eukaryotik hücrelerde :

• 70 tane ribozomal protein

• 20 tane protein: aa aktivasyonu için

• 12 tane protein: translasyonda enzim

• 100 tane protein: posttranslasyonel işlemlerde

• 100 tane rRNA, mRNA, tRNA

• -Yaklaşık 300 tane makromolekül → 1 polipeptid

• zincirinin sentezi için gerekir

• b) Protein sentezi çok hızlı gerçekleşir.

• 100 aa’lik polipeptid  5 sn’de

• c) Hücre içi protein sentezi çok sıkı kontroldedir.Gerektiği

• kadar protein sentezlenir

Translasyonu Evreleri

• 1- AA’lerin aktivasyonu

• 2- Polipeptid zincirinin başlaması

• 3- Uzama

• 4- Sonlanma ve ribozomdan ayrılma

• 5- Kıvrılma ve işlenme

I.evre :AA’lerin aktivasyonu

• aa + tRNA + ATP aminoasil-tRNA +AMP + PPi

• a.asil-tRNA

• sentetaz

• Tersinmez reak. Gº’ = -7.0 kcal/mol

Ör: isolösil-tRNA sentetaz =E

• isolösin + ATP + E 

• E-İsölösil-AMP + PPi

• E-[isolosil- AMP] +tRNA ile → İsolosil-tRNA ile

• + E + AMP

• Gº’ = -7 kcal/mol

II.evre:

• Polipeptid zincirinin başlaması

• 1) RİBOZOMLAR:

2) Başlangıç amino asiti

• Prokaryotlarda:

• Peptid zincirinin aminoterminalinde :

• N-FORMİL METHİONİN bulunur

• H COO-

• ı l

• H-C-N-C-H

• ll l

• O CH2

• l

• N-formil CH2

• l

• grubu S

• l

• CH3

Bu aa 2 reaksiyonla oluşur

• ATP AMP + PP

• a) Methionin + tRNA fmet  methionil- tRNAfmet

• Mg ++

• Methionil –tRNA sentetaz

• b)Formil grubunun methionil’in amino grubuna transferi

• N10- Formil tetrahidrofolat + Met-tRNAfmet tetrahidrofolat +fmet-tRNAfmet

• N10- FH4 transformilaz

• -Transformilaz serbest methionine formil bağlayamaz.Özgül substratı Met-tRNAfmet

• tRNAmet :Peptid zinciri içindeki methionine özgü

• tRNAfmet :Başlangıçtaki formillenmiş methionine özgü.Bu tRNA sadece formil

• grubu alabilir

EUKARYOTLARDA:

• -Ekstramitokondrial ribozomlarda, methioninle sentez başlar. t-RNAmet

• -Mitokondri ve kloroplastlardaki ribozomlarda,

• N-formil Met-tRNAfmet ile başlar

• *Mitokondrilerin bakteriden oluşumu;

• simbiotik yaşam teorisini destekler

B)Polipeptid sentezinin Başlaması

• Prokaryotlarda gerekli yapılar;

• 1) 30 S subuniti (16 s rRNA içerir)

• 2) Sentezlenilecek polipeptidi kodlayacak mRNA

• 3) Başlangıç aa-tRNA=N-formil methionil-tRNA fmet

• 4) Başlama faktörleri BF-1 (IF-1)

• BF-2 (IF-2)

• BF-3 (IF-3)

• 5) GTP

• Başlama kopmleksinin oluşumu

• 3 safhada gerçekleşir.

1.safha

• 30 s ribozom üniti + BF-3 → Bağlanır

• (30 s ve 50 s‘ın birleşmeleri engellenir)

• mRNA + 30 s subünitine → Bağlanır

• Başlangıç sinyali Başlangıç kodunu

• 30 s deki 16 s rRNA N-fmet-tRNAfmet deki UAC ile karşıttır

• İle koplementer baz

• oluşturur

İşte başlangıç sinyali sayesinde;

• a) mRNA 30 s’te doğru yere oturur

• b) Başlangıçtaki AUG kodonu= N fmet tRNAfmet

• Zincir içindeki AUG kodonu= met-tRNAmet bağlar

2. safha

• 30 s subüniti GTP-BF-2

• BF-3 +

• mRNA Nfmet-tRNAfmet

• BÜYÜK BAŞLANGIÇ

• KOMPLEKSi

3.safha

• 1- mRNA ‘da AUG kodonu

• fmet-tRNAfmet’de UAC’nin

• anti kodonu

• 2- Ribozomal P noktası

Ribozomlarda aminoasil-tRNA’ları bağlamak için 2 bölge vardır

• A Bölgesi : Aminoasil kısmı

• P Bölgesi : Peptidil kısmı

• - Bu bölgeler 50 s ve 30 s subunitelerinin spesifik kısımlarından m.g

• -P bölgesine sadece başlangıç fmet-tRNAfmet bağlanırken A bölgesine ise diğer yeni gelen aminoasil-tRNA’ lar bağlanır

III. Evre:Uzama

• Gerekli yapılar

• 1-Başlangıç kompleksi : 70 s ribozom

• mRNA

• fmet-tRNAfmet

• 2- Bağlanılacak bir sonraki aminoasil-tRNA

• (mRNA’ da AUG’den sonraki kodona uyan antikodonlu aasil-tRNA)

• 3- Uzama Faktörleri

• Tu

• Ts

• G

• 4- GTP

Uzamanın Safhaları 1. safha

• Bir sonraki aasil-tRNA + Tu- GTP → aasil-tRNA –Tu-GTP

• aasil-tRNA-Tu-GTP Tu-GDP+Pi

• + Yeni aasil-tRNA

• 70 s

• 70s başlangıç kompleksi (kompleks)

Rejenerasyon Reaksiyonu

• Tu-GDP Tu-GTP

• GTP GDP

2. Safha:

• P ve A bölgelerinde oturan aa’ler arasında

• peptid bağı m.g

• 50 s subunitindeki; peptidil transferaz enzimi

3. safha: TRANSLOKASYON

• Ribozomun mRNA üzerinde 3’ ucuna doğru
• bir kodon kaymasıdır
• Böylece → A bölgesindeki dipeptidil-tRNA
• 
• P bölgesine
• P bölgesindeki- boş tRNA → sitoplazmaya

Translokasyonda

• 1)G= Translokaz (uzama faktörü)

• 2) GTP GDP + Pi (enerji) gerekir

IV-Sonlanma ve Ribozomdan Salınma

• mRNA’daki şifreye göre son aa takıldıktan sonra SONLANMA KODONLARI; UAA, UAG, UGA ‘dır. Bunlar hiçbir aa kodlamaz

• Bu kodonlara gelinince 3 tane SONLANMA veya SALINIM FAKTÖRÜ işe karışır

• R1, R2, S → Sonlanma proteinleridir

SONLANMA veya SALINIM FAKTÖR’lerinin işlevleri :

• 1- Polipeptid zincirini son tRNA’dan ayırma ve polipeptid zincirini sitoplazmaya salma

• 2- P kısmında boş kalan tRNA’ yı → sitoplazmaya

• 3- 70 s ribozomu 30s + 50 s’li subunitelere

• ayırma

• (Böylece yeni bir polipeptid zinciri sentezlenebilir)

V.Kıvrılma ve İşlenme

• Posttranslasyonel Modifikasyonlar

• -Polipeptid zincirinin biolojik aktif hale gelmesi için geçirdiği değişimler;

•  Sekonder, tersiyer, kuarterner

• yapıların oluşumu

•  Bazı grupların takılması

•  Bazı grupların çıkarılması

PROTEİN SENTEZİNİN DÜZENLENMESİ

• 1- Transkripsiyonel Kontrol → Bakterilerde

• 2-Translasyonel Kontrol → Eukaryotlarda

• (karmaşık, ?)

TRANSKRİPSİYONEL KONTROL

• Bir hücredeki enzimler;

• A) YAPISAL enzimler:

• Her hücrenin tipine göre sabit miktarda

• B) UYARILABİLİR enzimler:

• Yapımı şartlara göre  veya 

• (uyarılabilen- baskılanabilen enzimler)

A) BASKILANABİLEN enzim

• E.coli → tek N kaynağı NH4+ tuzları

• → tüm aa’leri sentezler

• *Ortama histidin ilavesiyle,

• histidin sentezleyen enzimler baskılanır

• (son ürün inhibisyonu)

B)UYARILABİLEN enzim

• Normalde mikterı az, ama bazı şartlarda yapım miktarı artan enzimler

• Ör: -Galaktozidaz

• Laktoz → D-Glukoz + D-Galaktoz

• E.coli’de

• - -Galaktozidaz normalde 5-6 tane.

• - Ortamda glukoz varsa bu enzim hiç kullanılmaz

• - Tek C kaynağı laktozlu besi yerinde

• -1-2 dk’da 1000 tane  - Galaktozidaz sentezi

OPERON: Birbiriyle fonksiyonel olarak ilişkili ve şartlara göre açılıp, kapatılabilen genler grubudur

LAC OPERONU

• Yapısal genler : z → -Galaktozidaz

• y → permeaz

• a → A proteini

• Düzenleyici gen : i → represör protein

• Kontrol genleri : p → promoter

• 0 → operator

• İndükleyici : allolaktose (Laktozun

• izomeri)

DNA’ da Lak operon’unun genetik yapısı