18 Kasım 2012 Pazar

Yönetici Moleküller ve Protein Sentezi Konusu Anlatimi


Biyoloji dersleri nde sizlere daha önce videolu anlatımını da yaptığımız 9.sınıf lise 1 ve ygs biyoloji yönetici moleküller ve protein sentezi konu anlatımını yapmaya çalışacağız.
Nükleik Asitler
DNA ve RNA yapılarına nükleik asit denir. DNA hücrede çekirdek, mitokondri ve kloroplastlarda; RNA ribozomun yapısında, sitoplazma ve çekirdekte bulunur.
Nükleik asit yapısıNükleik asitler genel olarak fosfat(H3PO4), riboz(şeker) -ki bu iki molekül fosfodiester bağıyla- ve azotlu organik baz -şeker ve baz arasında da glikozit bağıyla bağlı- birimlerden oluşmuştur.
i)Azotlu Organik Baz: Genel olarak bulundurduğu halka sayısına göre pürin ve pirimidin olarak ayrılır. İki halkaya sahip olan pürin, hem DNA hem RNA'nın ortak bazları Adenin ve Guanin'dir.
Pirimidin ise tek halkalıdır. Bu bazlardan DNA ve RNA'nın ikisinde de bulunması sebebiyle ortak özellik de sayılan Sitozin(C); farklı yönleri olan sadece DNA'da Timin ve sadece RNA'da Urasil'dir. Ekol hoca kimyaya devam ediyoruz..
ii)5C'li Şekerler: Riboz(C5H10O5) ve deoksiriboz(C5H10O4) beş karbona sahiptirler. Adlandırmalarındaki fark DNA'nın bir eksik oksijen atomuna sahip olmasından ileri gelir.
Fosforik Asitiii)Fosforik Asit: Fosforik asit(H3PO4) veya fosfat denilen bu yapı nükleotitlerin hepsinin yapısında bulunur; ortak özellik de denilebilir.
1.DNA(Deoksi-Bir Oksijen Eksik-ribonükleik asit)
a.Yapısı ve Özellikleri: DNA helezonik(yangın merdiveni gibi kıvrımlı) şekildedir. DNA'yı yangın merdiveni gibi düşünmeye deam edersek merdivenin kenar kısımları deoksiriboz organik şekeri ve fosforikasit; merdivenin ortası da Adenin'in karşısına her zaman Timin(aynı şekilde tam tersi de geçerli) ve ikili hidrojen bağıyla bağlanarak; Guanin 'in karşısına her zaman üçlü hidrojen bağıyla Sitozin(tersi de geçerli) bağlanır. Ekol hoca derslerinde bunlardan yola çıkarak bulabileceğimiz bazı denklemler şunlardır:
Baz Çeşitleri


b.Biyolojik Şifre Taşıma Özelliği:DNA'daki zincirler üzerinde nükleotitlerin diziliş sırası bütün bireylerde kendine özeldir, farklıdır. Bundan dolayı farklı gen ve kromozom yapıları meydana gelir. 1999 Öss Biyoloji Sınavı'nda bununla ilgili bir soru çıkmıştır. Ekol hoca kimyanın incelediği soruda genlerin birbirinden farklı olmasını sağlayan özellikler soruluyor. Doğru cevaptaki bilgilerden yola çıkarak: dört farklı nükleotiti farklı miktarlarda bulundurmak, nükleotitlerin zincirdeki konumlarının farklı olması ve nükleotitlerin oluşturduğu zincirlerin uzunluğu bu durumu sağlar. DNA nükleotit (A,T,G ve C) diziliminin farklı kombinasyonlarından dolayı çok geniş bir bilgi deposudur.
c.Görevleri: İki ana görevi: ilk olarak kendini eşleyerek(replikasyon) üremeyi ve kalıtsal bilginin aktarılması; ikincisi protein sentezini gerçekleştirerek metabolik(yapım ve yıkım) faaliyetleri koordine etmektir.
I)DNA eşlenmesi(replikasyon veya duplikasyon) ve kalıtım: Bir hücrenin bölünmesi ve yeni hücre oluşumunun temelinde dnanın kendisini kopyalaması yatar. Dna kendini çoğaltırsa orada bölünme olacak demektir.
Watson-Crick'e göre Dna eşlenmeden önce yeterince A,T,G ve C oluşturur. Dna madde miktarı iki katına ulaşınca hidrojen bağlar açılarak esas Dna'nın nükleotitleri ile sayısı eşit olan yeni nükleotitler Dna polimeraz enzimleri sayesinde birbirlerine bağlanır. Bu olaya da yarı korunumlu eşlenme denir. Deneylerle de bu yöntem sağlanmıştır.
Bir ipliğin korunduğu ve diğer ipliğin yeni yapılmış nükleotitlerden oluştuğunu gösteren DNA'nın yarı korunumlu eşlendiğini ispatlayan deney şeması:
Normal azota sahip Dna'yı ağır azot barındıran ortama bırakıyoruz. Ekol hoca resimlerimize tıklayarak resmi büyetebilirsiniz.
Sonuçlar: 
Normal azotlu DNA, ağır azot ortamında n kez bölünsün. Oluşacak DNA sayısı 2n(ikiüzeri n)'dir. Bunların içindeki melez Dna sayısı (n kaç olursa olsun) 2'(ikiüzeri bir)'dir. Ağır azotlu Dna sayısı ise 2n-2(ikiüzeri n eksi iki)'dir.
Melez bir dna: ağır azot ortamında kaç kez bölünürse bölünsün bir tane melez, diğer dnalar ağır azotlu olur; normal azot ortamında kaç kez bölünürse bölünsün bir tane melez, diğerleri normal azotlu olur.
Bütün bu oranların doğruluğu bakteri kültürünün santrifüj edilmesi ile anlaşılmıştır.
II)DNA'nın yöneticilik görevi: Canlı hücrelerde her an binlerce değişik tepkimeler olmaktadır. Tepkimelerin hepsi çok hızlı ve belirli bir sıcaklıkta (vücut sıcaklığında) gerçekleşmektedir. Bunu da biyolojik katalizör olan enzimler sağlar.
Enzimler protein yapıda olup Dna kodlarına göre üretilir. Dna her çeşit enzim ve protein birleşimi için kodlama yapmakla hücredeki faaliyetleri de dolaylı olarak yönetmiş olur.
d.Dna ile ilgili deneyler: Deoksiribonükleikasit(Dna) yönetici bir moleküldür ve aktarıldığı diğer hücrelerde kalıtsal değişiklik oluşturabilir. O.T.Avery diplococus pnemonia denilen, kapsüllü ve kapsülsüz çeşitleri bulunan bakteri türleri ile çeşitli deneyler yapmıştır. Deneyler sonucunda çıkarılabilecek özet sonuç şudur ve 1992'deki Öss sınav sorusunda da bu sorulmuş: bakteri türleri arasında konjugasyon(sitoplazmik köprü sayesinde parça aktarımı) ile eşeyli üreme gerçekleşir ve yeni nesile aktarılabilir.
d.Gen(nokta) mutasyonu: Dna eşlenmesi sırasında yanlış baz eşlenmesi, nükleotit çiftinin yer değiştirmesi, yeni nükleotit çifti eklenmesi-eksilmesi gibi çeşitli şekillerde görülebilir.
Orak hücreli anemi hastalığı tek bir baz çeşitindeki farklılaşma sonucunda oluşur. Bu hastalık yüzünden alyuvarlar yeterince oksijen bağlayamaz ve alyuvar hızlı parçalandığından hastalar ölebilir.
2.RNA(Ribonükleikasit): Kendini eşleme özelliği yoktur. Tek zincir barındırır. DNA üzerinden ve onun oluşturduğu şifrelere göre sentezlenir. mRNA, tRNA ve rRNA çeşitlerinin hepsi protein sentezinde rol alırlar.
I)Elçi(Mesajcı)RNA: Dna'nın anlamlı zincirinden oluşan ve protein sentezine kalıplık yapan 3'lü nükleotitlerden(A,U,G) yani kodonlardan meydana gelen Rna çeşitidir.
TranskripsiyonDna'nın anlamlı kısmından Rna polimeraz enzimlerinin de yardımıyla mRNA sentezinetranskripsiyon(yazılma) denir.





II)Taşımacı RNA(tRNA): tRNA'lar aminoasitleri sitoplazmadan alıp ribozomlara taşımakla görevli; üç yapraklı yonca görünümüne sahip RNA çeşitidir. tRNA tür sayısını hesaplamak için matematikteki fonksiyonabenzetirsek, üç nükleotit bir antikodon(tanım kümesi), dört çeşit nükleotit(değer kümesi) ve üç kodonun durdurucu olduğu ekol hoca matematik hesabıyla:

III)Ribozomal RNA(rRNA): Ribozom iki alt birimden oluşur. rRNA ve proteinden yapılmış bu iki birimde rRNA %40'lık protein %60'lık kısmı oluşturur. Protein sentezi yapılacağı zaman 5s rRNA kısmı f1 ve f3 faktörlerini kullanarak birimleri bağlar.

Ribozomun görünümü:


Ribozomun görünümü:



3.Genetik Şifre ve Protein Sentezi:Proteinler ve enzimler bireye özgü yapılar olduğundan hazır alınamaz; canlı kendi vücudunda üretmek zorundadır. Protein sentezi ribozomda gerçekleştirilir. Proteinlerin yapısında 20 çeşit aminoasit vardır. Dolayısıyla en az 20 şifre olması gerekli ve bunu da 3'lü dizilişle(triplet) 64 şifre sağlamaktadır. Bu üçlü baz dizilişine genetik şifre denir. Genetik şifreye göre sentezlenen mRNA'nın üçlü baz grupları kodonları oluşturur.
Hücrede sentezlenen proteinlerine yapısına katılan amino asitlerin sayısı, çeşiti ve nasıl sıralanacağı çekirdekte bulunan DNA'daki şifreler tarafından belirlenir.
I)Protein Sentezinin Safhaları: Bütün canlı hücrelerdeki protein sentezinin özeti şöyledir:
Protein Sentezi







i)mRNA sentezlenmesi(Transkripsiyon):Protein sentezinde gerçekleşen ilk iş, DNA'dan ilgili proteinin şifresinin mRNA'ya aktarımıdır. DNA bu iş için nükleotit zincirlerinden birisinin belirli bir kısmını kullanır. Ekol hoca Transkripsiyon(yazılma veya çevirim) görseli şu şekildedir:
Transkripsiyon






ii)mRNA'ların çekirdekten sitoplazmaya aktarımı: Şifre taşıyan mRNA, çekirdek zarındaki porlardan sitoplazmaya geçer ve ribozomun küçük alt birimine tutunur.
iii)Ribozomun aktifleştirilmesi: mRNA küçük alt birime bağlandıktan sonra iki ribozom birimi birleşip protein sentezine hazır hale getirilir. mRNA'nın çok sayıda ribozomla kilitlenmesi polizom olarak adlandırılır.
iiii)tRNA'ların aktifleştirilmesi: mRNA ribozoma yerleşince, sitoplazmadaki aminoasitleri bağlamış tRNA'lar aktifleşir.
iiiii)amino asitlerin ribozoma taşınması: Kendi amino asit moleküllerine sahip ve yüksek enerji bağıyla tRNA'ya bağlı amino asitler mRNA koduna göre ribozama gelir.
iiiiii)mRNA-tRNA eşleşmesi: Sentez sırasında ilk tRNA antikodonu ile mRNA kodonları arasında geçici hidrojen bağı kurulur.
iiiiiii)şifrelerin okunması(translasyon): Birinci tRNA'nın amino asiti AUG metionin amino asiti(başlatma kodonu) sayesinde tRNA'dan koparak yanındaki tRNA'nın aminoasitleri ile durdurucu 3 kodon çeşidi okunana değin protein sentezler. Protein sentezi tamamlanınca metionin koparılarak atılır ve her protein kendine özgü yapısını kazanmış olur.
II)Santral Dogma ve Protein Çeşitliliği: DNA'dan RNA oluşturulmasına çevirim ya da yazılma(transkripsiyon) denir.
Ekol hoca konu anlatımlarımızda yazılma sonucunda oluşturulmuş mRNA'nın protein sentezinde kullanılmasına ise okunma(translasyon) demiştik. Bütün bu yönetim olayları ise santral dogma(merkezden yönetim) olayını anlatır.
Protein sentezi bir dehidrasyon(su açığa çıkarma) tepkimesidir. Protein sentezinde katalizör olarak enzimler; aktive edici olarak ATP görev alır.
Protein molekülünün her bireyde kendine özgü olmasında: amino asit sayısı,çeşiti,protein yeri ve çeşitlerin kullanım sayısı etkilidir.
III)Proteinlerin Görevleri ve Yapıları: Sentezlenen polipeptid yapılı proteinler hücrede: enzimlerin, zar sistemlerinin, hormonları; kromozom, ribozom, sentrozom gibi organellerin yapısında; antijen, antikor, hemoglobin, pıhtılaştırıcı-kan proteinleri olarak kullanılırlar.
Proteinler yüksek sıcaklığa maruz kalırsa kompleks yapıları indirgenebilir; peptid bağları bile kopabilir. Bu da denatürasyondur.
DNA,RNA ve ATP'nin ortak ve farklı özellik incelemesi: