Transcript yonetici_molekuller2 - Bursa Erkek Lisesi 1883

YÖNETİCİ MOLEKÜLLER
VİDEO
Ömer YANIK
Biyoloji Öğretmeni
2010 / BURSA
•Aynı cinsiyetteki iki insanın
DNA ları % 99,9 oranında birbirine
benzerdir.
•Yüzlerce hastalığın sebebi olan genler
günümüzde saptanmıştır.
Örnek:Parkinson hastalığı
Hedefler
•Nükleik asitlerin temel yapı taşlarını kavramak.
• RNA ile DNA arasındaki farkları açıklamak.
•DNA’nın hücre hayatını nasıl yönettiğini kavramak.
•Gentik şifrenin özelliklerini açıklamak.
•Genler hücrede nasıl etkinlikler gösterir açıklamak.
•Genetik bilginin nasıl protein sentezine dönüştüğünü kavramak.
•RNA çeşitleri ve görevlerini açıklamak.
•Genlerin çalışma şekillerini açıklamak.
•Hastalıklar ile protein sentezi arasındaki ilişkiyi kavramak.
Temel kavram
Kalıtsal bilgi ,DNA’nın kimyasal dilinde kodlanmıştır ve vücudumuzdaki
tüm hücrelerde tekrarlanmıştır.Yavruların ana-babasına benzemesi DNA’nın
hatasız kopyalanması ve bir nesilden diğerine aktarılması esasına dayanır.
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,S ve T bazları DNA da bulunur.RNA da ise T yerine U vardır.Ayrıca
şekerlerden DNA da Deoksiriboz RNA ise Riboz bulunur.
Animasyon
•DNA’nın baz sırası türler arası farklılıklar gösterir.
•Bir canlının farklı dokularından alınan hücrelerindeki DNA baz sırası
tamamen birbirinin aynısıdır.
•Canlının DNA organik baz(Nükleotit) sıraları yaşa , beslenme durumuna
göre değişmez tamamen genetik olarak anne ve babadan geçer.
•Vücüt hücrelerindeki DNA baz sırası değişmeleri hastalıklara neden olur.
Üreme hücrelerindeki DNA baz sırası radyoaktif ışınlar sonucu
bozulabilir.Böylece kalıtsal hastalıklar meydana gelir.
3
5
3
5
Animasyon
•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.
REPLİKASYON (DNA’nın eşlenmesi)
•Canlılardaki bütün kalıtsal moleküller DNA da dolayısıyla kromozomlarda
bulunmaktadır.
•Hücre Mitoz bölünmeyle çoğaldıkça kalıtsal madde miktarında bir değişme
olmadan oğul hücreler geçer.
•DNA’nın yeni hücreler 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.
VİDEO
Replikasyon çatalında yeni
zincirlerden biri 5’3’
yönünde kesintisiz bir
biçimde replike edilir.Diğer
oluşan yeni zincir ise
replikasyon çatılından
uzaklaşacak biçimde
kesintili olarak replike
edilir.Bu kesintili küçük
parçalara okazaki parçaları
adı verilir.Ökaryotlarda 100200 arası olan bu parçalar
DNA ligaz enzimi
yardımıyla şeker fosfat
bağlarıyla birleştirilir
Replikasyonun başlayabilmesi
için önce DNA çift zincir
sarmalının açılması gerekir bu
helikaz denen bir enzim
tarafından gerçekleştirilir.
Özgül (SSBP) proteinleri bu tek
sarmal zincirlere bağlanır.
Daha sonra RNA primerleri primaz 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 polimeraz 1 enzimi daha sonra bu primer
RNA ları DNA’ya çevirirken en sonra devreye
giren Ligaz enzimi okazaki parçalarını
birleştirerek kesintili DNA zincirini de tek bir
parça haline getirir.
GENETİK KOD VE PROTEİN SENTEZİ
•DNA’nın hücre hayatını yönetmesi protein
sentezini denetlemesi ile gerçekleşir.
•Sentezlenen proteinler enzimler olabileceği
gibi yapısal proteinlerde olabilir.
•Hücrelerde bili akış yönü
DNA  RNA  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.
VİDEO
mRNA SENTEZİ
•Transkripsiyon RNA Polimeraz
enzimi tarafından 5’ den 3’ doğru
gerçekleşir.
•DNA üzerinde promotor adı verilen
bir başlangıç noktası bulunur.Bu
bölge TATA kutusu olarak bilinir.
•Okunan kalıp DNA tekrar eski
durumuna geçer.Saniyede 60
nükleotit okunur.
•mRNA sentezi sonlanma sırasına
ulaştıktan sonra durur.
VİDEO
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 50-120 arası adeninden oluşmuş bir
poly A kuyruk takılır.
•mRNA ya takılan ek yapılar protein sentezi sırasında okunmaz okunacak kısım
eksonlardır ,çekirdekten çıkmadan evvel intronların mRNA dan çıkarılması
gerekir.
•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
çıkararak ekzonlardan oluşan
mRNA sentezini tamamlar.
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’ 5’ yönündedir.
•Amino asitler tRNA ‘ların uygun
bölgelerine bağlanır.
•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 arsında 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.
•Ribozom mRNA
üzerinde 5’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.
•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.
VİDEO
•Aynı zaman diliminde birçok ribozomun tek bir mRNA’yı okuması aynı
proteinden çok miktarda yapılmasını sağlar.Böyle ribozom zincirleri
poliribozomları oluşturur.
•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.
Prokaryotlarda protein sentezi
•Prokaryotik hücrelerde
transkripsiyon (mRNA
sentezi) ile translasyon
aynı anda gerçekleşir.
Çünkü çekirdek zarı
bulunmaz.
•Ökaryotlarda organellerin
gelişmiş olması hedef
proteinleri meydana
getiren sinyallerin
gelişmesine yol açmıştır.
Bu sistemler prokaryot
hücrelerde bulunmaz.
Nokta Mutasyonları
•Kodonların yanlış okunmasına çerçeve kayması denir.Üçüncü bazda değilde
diğer bazlarda eklenme ,çıkma ya da yerdeğiştirme yanlış aa lerin protein
sentezine katılmasına yol açar.UV ve X ışınları , kimyasal maddeler bu tür
nokta mutasyonlara neden olabilir.
•Gen bir hücrede bir protein
sentezinden sorumlu bölgedir.
Bir gen içinde kodlanmayan
intron bölgeleride 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.
Genlerin kontrolü
•DNA’nın bölümlerine yapısal genler denir. Bu genlerin çalışması , bunlara yakın
olarak bulunan bir ana genin kontrolü altındadır. Bu gene operatör gen kontrol
altındaki genler topluluğuna da operon denir.Operatör genlerde regülatör gen
kontrolü altında çalışır.Bir regülatör gen , kendi emrine verilmiş operonları ve
operatör genleri etki altında tutar.Regülatör gen repressör adı verilen bir baskılayıcı
çıkarır.Baskılayıcı maddeler operatör genlerle birleşerek onun çalışmasını engeller.
•Lac Operon: Laktoz şekerini parçalayabilmek için b-Galaktosidaz,b-Galaktosidaz
permeaz , ve transasetilaz enzimleri gerkelidir.Bu üç enzim laktozu , glukoz ve
galaktoza yıktıktan sonra galaktozuda glukoza çevirerek toplamda iki molekül
glukoz elde edilmiş olur.
•Laktoz yokluğunda regülatör gen tarafından sentezlenen represör protein operatör
gene bağlanarak RNA polimerazın buraya bağlanmasını engeller.
•Ortamda laktoz varsa regülatör etkisiyle sentezlenen repressör laktoza bağlanır
ve repressörün yapısı değişerek operatöre bağlanması engellenir.RNA polimeraz
laktozu parçalayacak enzimlerin üretilmesini sağlar.
•Triptofan operatörün de
ise çalışma şekli
lac operondan farklıdır.
Ortamda tirptofan
molekülü varsa
repressöre bağlanır
ve operatöre bağlana
rak RNA polimerazın,
promotora bağlanması
engellenir.
•İki sistem arasındaki fark
birisi madde varlığında
açılırken(Lac operon)
diğeri madde yokluğunda
(Triptofan operon)
devreye girer.
E-Mail : [email protected]