Transcript DNA

NÜKLEİK ASİTLER
Prof.Dr.H.Asuman TOKULLUGİL
1.RNA: Ribonükleik asitler
2.DNA: Deoksiribonükleik asitler
Genetik bilginin depolanmasında
Genetik bilginin transferinde
→ DNA
→ RNA
rol oynar.
2
Azotlu bir baz
+
şeker
+
fosforik asit
nükleotid
(monomer)
nükleotidler=N.A oluşturur (polinükleotid)
monomer
polimer
mononükleotid= N.A yapıtaşı,yapı birimi
3
Nükleotid Yapı Taşları

1.Azotlu baz: Pürin veya pirimidin

2.Şeker

3.Fosforik asittir
: D-riboz veya
2 deoksi D- riboz
4
I.AZOTLU BAZLAR
A-PURİNLER
a.PURİNLER
5

B.PİRİMİDİNLER
6

İnozin : (pürin)

Pseudoüridin : (pirimidin)
→ t.RNA yapısında metilli
türevlerdir.
7

TAUTOMERİZASYON
Molekülün farklı bölgeleri arasında proton
alış-verişi
oksopurin,
oksopirimidinlerde
keto → enol dengeli
C=0

C -OH
8

Keto-enol izomerizasyonu
Fizyolojik şartlarda keto formu
9



Nükleozid= baz + şeker
Nükleotid= baz + şeker+ fosforik asit
Nükleik asit= poli nükletid
10
b-N GLİKOZİD BAĞI

A) PURİNLERDE
11

B)PİRİMİDİNLERDE
12
NÜKLEOTİDLERİN FONKSİYONLARI

1.ATP: Evrensel kimyasal enerji
taşıyıcısı
ATP  ADP + Pi
enerji
→ 7.3 kcal/mol
ATP  AMP + PPi
PPi
→ 2Pi
pirofosfataz
13

2.Biosentez reaksiyonlarında
TAŞIYICI ve AKTİVATÖR
a)S-adenozil methionin: Transmetilasyon reak.da
14

b)AMP
3 fosfoadenozin 5’fosfo sülfat =PAPS
yapısında bulunur
Kondroitin sülfatın sülfatlanması
15
c)ADP : Koenzim A’nın bir parçası
16




d)UTP: Uridin trifosfat
UDP-glukoz
UDP-galaktoz
UDP-glukuronik asit
1- Glikojen sentezi
2- Galaktoz metab
3- Amino-şeker metab
4- Uronik asit yolu
5- Bilirubin metab
17
e)CTP:Sitidin trifosfat
CDP-Kolin
→ fosfolipid sentezi
CDP-digliserit → trigiserid sentezi
CDP-Kolin (=sitidin difosfat kolin)
18

3-Nükleozid trifosfatlar (nükleotid),
biyosentez reaksiyonunda gerekli fosfat ve
pirofosfatı sağlarlar:
Ör:ATP
a)Fosforilasyon Reaksiyonu
Heksokinaz
Glukokinaz
Fruktokinaz
Proteinkinaz
X +NTP
kinaz
Glukoz + ATP
Mg++
X-P + NDP
G.6.P +ADP
glukokinaz
19

B) Pirofosforilasyon Reaksiyonu
Ör: Nükleotid sentezinde kullanılan ribozun
sentezi
Riboz-1-P + ATP
PRPP + AMP
( PRPP = 1 Fosforibozil-5-pirofosfat )
20







4-Elektron transfer reaksiyonuna
katılan koenzimler
NAD
NADP
FMN
FAD
(nikotinamid adenin dinükleotid)
(nikotinamid adenin dinükleotid fosfat)
(Flavin adenin mononükleotid)
(Flavin adenin dinükleotid)
FAD
FMN
1-D-riboz yerine D-ribitol (şeker alkolü)
2-Flavin azotlu baz ama N.A yapısında
bulunmaz
21








ATP
CTP
GTP
UTP
RNA polinükleotidlerinin prekürsörü
URASİL
RİBOZ
dATP
dCTP
dGTP
dTTP
DNA polinükleotidlerinin prekürsörü
TİMİN
DEOKSİRİBOZ
22

5)İkincil haberci
=Secondary messenger= Hücre içi habercisi
Ör: c.AMP (çembersel AMP)
ATP
Adenilat
siklaz
3’5’ cAMP +PPi
23
24
DNA’nın YAPISI ve ÖZELLİKLERİ

1) 3’ 5’ fosfodiester bağı
Adenin
Urasil (DNA’da timin)
Guanin
Sitozin
25

2) Polinükleotid zincirinin
3’ ucunda : serbest OH
5’ ucunda : 5’ trifosfatlar bulunur
(öncül molekül)
5’
→
3’
26



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
27
HÜCRELER
EUKARYOTİK
PROKARYOTİK
28
I-Prokaryotik Hücrelerin Özellikleri
E.koli gibi bakteriler
Riketsiya
Spiroket
Küçük ilkel
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
29
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
30



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
31
DNA’nın Kimyasal Analiz Sonuçları



1)Adenin = Timin
Guanin= Sitozin
A/T= 1
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)

A=T
G=C
(=O)
4)Dissimetri oranı = A+T/G+C
Belirli bir tür için sabit ve karakteristik, türler arası değişim
gösterir.
32
DNA X- Işını Kırınımı Bulguları


1953’te Watson ve Crick
DNA çift sarmal yapısı
33
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
34
Hidrojen Bağları
35



5) Fosfodiester iskeleti
2 nükleotid birbirine fosfat grubu aracılığı ile 3’, 5’
grubları vasıtasıyla bağlanır.
5’ 3’ ne doğru uzar.
36
3’, 5’ fosfodiester bağı
Fosfoester
iskeleti
37

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
Hidrofilik
Hidrofobik
38
Denaturasyon, Renaturasyon:


İzole edilmiş DNA çözeltisi
Oda sıcaklığında pH 7 de
Aşırı pH
Isı 80-90 olunca
viskoz çözelti
viskozite ↓
DNA da fiziksel değişim
H bağları
Hidrofob etkileşimler bozulur
↓
karşıt zincirler kısmen veya
tamamen açılır
DNA denaturasyonu= DNA erimesi
Tersinir olaydır
39
Hibrit DNA’ların Oluşumu
DNA’lar izole edilir
insan
Karıştırılır
sıçan
Ayrı ayrı denatüre edilir
65°C birkaç saat
bekletilir
İnsan
sıçan
Hibrid
DNA
40

İki tür birbirine ne kadar yakınsa
-Hibridleşme 
-DNA da sarmal yapı oluşturma oran olur
Ör: İnsan –sıçan hibritleşmesi 
İnsan – maya hibritleşmesi 
41
Hibritleşme deneyleri genetik
biyokimyada;

1)Akrabalık derecesinin tayini,

2)DNA-RNA hibridleşmesi → DNA-RNA
ilişkisi

3)Genlerin izolasyonu için kullanılır
42
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
43

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)
44
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
45
KROMOZOM:
-nükleoprotein kümeleri
-genetik materyal kromozomlara bölünmüş
-kromozom organizmanın türüne özgü
sayıda
-kromozomların DNA içeriği ve hacmi
farklıdır
46

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
47

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)
48

KROMATİN
-Kromozom materyali
-Dağınık, koyu boyanan, ağımsı
%60 protein
%35 DNA
%5 RNA
dan oluşur
49
DNA sarmalı
Nükleozom
çekirdeği
H1 histon
10 nm
Ayırıcı DNA
NÜKLEOZOMLAR
50
KROMATİNDE:

DNA + Histonlar = NÜKLEOZOM
Histonlar:
-Bazik proteinlerdir.
-Lizin,arjinin 
-MA:11000-21000
-Prokaryot hüc.de
bulunmazlar.
51
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
52
DNA REPLİKASYONU

Watson-Crick Hipotezi
ll
Ebeveyn
ll ll
Yavru sarmallar
- Yeni sentezlenen DNA zincirleri
- Ebeveyn DNA’lar kalıp rolü oynar
53
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
Hafif DNA(14N)
Ağır DNA(15N)
54

2)15N içeren E.coli ler
1 nesil sonra
14N
LÜ ortama alınıyor
14N
Hibrit DNA
15N
Orta noktaya çöker
55

3) 2 nesil sonra
14N
14N
14N
15N
Hafif DNA(14N)
Hibrit DNA
(14N 15N)
DNA replikasyonunda ; yavru DNA’ nın bir zinciri
ebeveynden diğer zinciri yeni sentezleniyor
56
Semikonservatif replikasyon
57
Halkasal DNA’ nın Replikasyonu
58
Halkasal DNA’nın replikasyonu:
- Replikasyon yönünde
DNA’nın açılması
- Çift yönlü
- Origin:Başlangıç noktası
100-200 nükleotidlik bir bölge,
özel bir protein tarafından tanınır
59
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)
60
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 )
61
Kabarcıklar
Çift yönlü replikasyon sonucu
oluşur
REPLİKASYON
62
DNA POLİMERAZ I ENZİMİ
63
Deoksiribonükleozid 5’trifosfat = NTP
(dNMP)n + dNTP
DNA

(dNMP) n+1 + PPi
Uzamış DNA
64
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
65
Uzayan
DNA zinciri
Zincire yeni
girecek
dNTP
dGTP
66
67
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)
68




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
69
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
b alt birimi = Ebeveyn DNA ‘daki primer zinciri
tanıyarak ona bağlanır
c) Ekzonükleaz aktivitesi
Hem 3’ → 5’, hemde
5’ → 3’ yönünde
zincirden nükleotid koparma aktivitesidir
70
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
71
72
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
73




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
74
Topoizomerazlar

a)Dengeleyici oynak nokta:
Helikazın önüne oturur.
Helikazla aynı hızda, helikazla
kendi arasındaki DNA segmentini
180ºlik dönmelere tabi tutar.
DNA düzleşmesine yardımcı olur
Topoizomeraz
Helikaz
b)Superkoling olayı:
Topoizomeraz sarmalın düzleştirilmesine yardımcı olur
Helikaz sarmalı açar
(Prokaryotlarda :Topoizomeraz=DNA giraz)

75
76
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.
77
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.
78
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)
79
Özetle;

Replikasyon esnasında
ebeveynden gelen histonlar
konservatif olarak ayrılır
(veya tek bir yavru DNA sarmalında
toplanır)
80
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
81
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.
82
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
83
TRANSKRİPSİYON →
-DNA’ daki baz dizilişine göre genetik
şifrenin RNA’ya aktarılması
-Komplementer olay
84
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
85
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
86


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
Lider
bölge
Gen I
İntergenik
bölge
Gen II
5’
Protein kodlamaz
3’
Protein kodlar
-Bir metabolik yol enzimleri için poligenik mRNA kullanılır
87
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
88
RNA polimeraz reaksiyonu:
n(NMP)n + NTP
grubları)
 (NMP) n+1 + PPi
Ribonükleosid
5’ trifosfat
uzamış RNA
(b ve 
fosfat
( fosfat grupları)
89

DNA kalıp görevi görür
DNA’da :
A
T
G
C
RNA’da :
U
A
C
G
(deoksiribonükleotid)
(ribonükleotidler)
- Primer zincire gerek yok, ama ÖZGÜL BİR
BAŞLAMA noktası gerekli
-RNA polimeraz bu noktaya oturduktan sonra→
TRANSKRİPSİYON başlar
90
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
91
RNA polimeraz :
Prokaryotlarda: -M:A 500.000
-Kompleks, holoenzim
-5 polipeptid subuniti var (2, b, b’, )
-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
92
93
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
94
Posttranskripsiyonel İşlem


Enzimatik olarak RNA’ya bazı grubların
takılması ve çıkarılması →
RNA’nın AKTİFLEŞMESİ
DNA
AKTİF RNA
RNA zinciri
transkrip.
Posttranskripsiyonel
işlem
95
Heterojen nükleer RNA =hnRNA
Eukaryotik hücrelerde önce nükleer RNA’lar sentezlenir
Heterojen nükleer RNA
mRNA + sRNA(small RNA)
96
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
97
98
Reverse Transkriptaz (Ters transkripsiyon
yapıcı) ve Kanser Oluşumu
Viral RNA
Reverse
transkriptaz
Komplementer
DNA (cDNA)
Kuşlarda Rous sarkomu etkeni :RNA virusu
Bunda ;
RNA’ ya bağımlı DNA polimeraz
(reverse transkriptaz)
99
100
Hormon Üretimi

Reverse transkriptaz
E.coli’ye verilir
Hızla çoğalır
sentetik gen sentezi
Plazmid oluşturma
(cDNA)
Translasyon
Sonuçta istenen protein,Ör:İNSULİN
101
TRANSLASYON

Replikasyon
DNA
Transkripsiyon
Reverse Transkripsiyon
(R.Transkriptaz)
RNA
Translasyon
PROTEİN
102
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
103
Translasyonu Evreleri
1- AA’lerin aktivasyonu
2- Polipeptid zincirinin başlaması
3- Uzama
4- Sonlanma ve ribozomdan ayrılma
5- Kıvrılma ve işlenme
104
I.evre :AA’lerin aktivasyonu
aa + tRNA + ATP
Mg 2+
aminoasil-tRNA +AMP + PPi
a.asil-tRNA
sentetaz
Tersinmez reak.
Gº’ = -7.0
kcal/mol
105
Ör: isolösil-tRNA sentetaz =E
a)
isolösin
+ ATP
+ E

E-İsölösil-AMP + PPi
a)
E-[isolosil- AMP] +tRNA ile → İsolosil-tRNA
ile
+ E + AMP
Gº’ = -7
kcal/mol
106
107
T=ribotimidin
=Pseudoüridin
DHU=Dihidrouridin
tRNA
108
Polipeptid zincirinin başlaması
109
II.evre:

Polipeptid zincirinin başlaması
1) RİBOZOMLAR:
110
21 tane polipeptid
34 tane polipeptid
Prokaryot
Eukaryot
111
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
grubu
l
S
l
CH3
112
Bu aa 2 reaksiyonla oluşur
ATP
a) Methionin + tRNA fmet
AMP + PP

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
113
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
114
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
115

Başlama kopmleksinin oluşumu
3 safhada gerçekleşir.
116
1.safha


30 s ribozom üniti + BF-3 → Bağlanır
(30 s ve 50 s‘ın birleşmeleri engellenir)
mRNA + 30 s subünitine → Bağlanır
6-8 tane
A ve G
A
5’
Başlangıç sinyali
30 s deki 16 s rRNA
İle koplementer baz
oluşturur
U
G
3’
Başlangıç kodunu
N-fmet-tRNAfmet deki UAC ile karşıttır
117
İşte başlangıç sinyali sayesinde;
a) mRNA 30 s’te doğru yere oturur
b) Başlangıçtaki
Zincir içindeki
bağlar
AUG kodonu= N fmet tRNAfmet
AUG kodonu= met-tRNAmet
118
2. safha
30 s subüniti
BF-3
mRNA
GTP-BF-2
+
Nfmet-tRNAfmet
BÜYÜK BAŞLANGIÇ
KOMPLEKSi
119
3.safha
120
1- mRNA ‘da AUG kodonu
fmet-tRNAfmet’de UAC’nin
anti kodonu
başlangıç aasil-tRNA
doğru yere oturmasını
sağlar
2- Ribozomal P noktası
121
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 fmettRNAfmet bağlanırken A bölgesine ise diğer
yeni gelen aminoasil-tRNA’ lar bağlanır
122
123
İkinci kodon
124
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)
125


3- Uzama Faktörleri
Tu
Ts
G
4- GTP
126
Uzamanın Safhaları
1. safha
Bir sonraki aasil-tRNA + Tu- GTP
aasil-tRNA-Tu-GTP
+
70s başlangıç kompleksi
→
aasil-tRNA –Tu-GTP
Tu-GDP+Pi
Yeni aasil-tRNA
70 s
(kompleks)
127
Rejenerasyon Reaksiyonu
Ts
Tu-GDP
GTP
Tu-GTP
GDP
128
Bir sonraki kodon
129
2. Safha:


P ve A bölgelerinde oturan aa’ler arasında
peptid bağı m.g
50 s subunitindeki; peptidil transferaz enzimi
130
3. safha: TRANSLOKASYON
Ribozomun mRNA üzerinde 3’ ucuna doğru
bir kodon kaymasıdır
Böylece → A bölgesindeki dipeptidil-tRNA

P bölgesine
P bölgesindeki- boş tRNA → sitoplazmaya
131
Translokasyonda

1)G= Translokaz (uzama faktörü)

2) GTP GDP + Pi (enerji) gerekir
132
Dipeptidil t-RNA2
Translokasyon
kademesi
A kısmı bir sonraki
Aasil t-RNA için hazır
133
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
134
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)
135
mRNA
Başlama
sinyali
Aa kodlayan kodonlar
Başlama
kodonu
Sonlanma
kodonları
136
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
137
PROTEİN SENTEZİNİN DÜZENLENMESİ
1- Transkripsiyonel Kontrol → Bakterilerde
2-Translasyonel Kontrol
→ Eukaryotlarda
(karmaşık, ?)
138
TRANSKRİPSİYONEL KONTROL
Bir hücredeki enzimler;
A) YAPISAL enzimler:
Her hücrenin tipine göre sabit miktarda
B) UYARILABİLİR enzimler:
Yapımı şartlara göre  veya 
(uyarılabilen- baskılanabilen enzimler)
139
A) BASKILANABİLEN enzim
E.coli
→ tek N kaynağı NH4+ tuzları
→ tüm aa’leri sentezler
*Ortama histidin ilavesiyle,
histidin sentezleyen enzimler baskılanır
(son ürün inhibisyonu)
140
B)UYARILABİLEN enzim

Normalde mikterı az, ama bazı şartlarda yapım
miktarı artan enzimler
Ör: b-Galaktozidaz
Laktoz
→ D-Glukoz + D-Galaktoz
E.coli’de
- b-Galaktozidaz normalde 5-6 tane.
- Ortamda glukoz varsa bu enzim hiç kullanılmaz
- Tek C kaynağı laktozlu besi yerinde
-1-2 dk’da 1000 tane b - Galaktozidaz sentezi
141
OPERON: Birbiriyle fonksiyonel olarak ilişkili ve şartlara göre
açılıp, kapatılabilen genler grubudur
142
LAC OPERONU
Yapısal genler
:
z → b-Galaktozidaz
y → permeaz
a → A proteini
Düzenleyici gen :
i → represör protein
Kontrol genleri :
p → promoter
0 → operator
İndükleyici
allolaktose (Laktozun
izomeri)
:
143
DNA’ da Lak operon’unun genetik yapısı
144