Nükleik Asitler Yrd. Doç. Dr. Ahmet GENÇ Adıyaman Üniversitesi Sağlık Hizmetleri Meslek Yüksekokulu

Nükleik Asitlerin İşlevi Metabolik işlemlerde kullanılan enerji (ATP: Adenozintrifosfat) Hücrelerin hormonlara ve diğer hücre dışı uyarılara karşı yanıtında ana bağlantı bileşeni olması (cAMP: siklik Adenozin monofosfat) Metabolik araürünlerin ve enzim kofaktörlerin yapısal bileşeni (NAD: Nikotinamid adenin dinükleotid) Genetik bilginin depo edildiği moleküller olan deosinükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA) gibi nükleik asitlerin yapı taşı olması Her protein nükleik asit dizisinde şifrelenmiş olması ve genetik bilginin nesiller boyu geçişi hayati önem taşımaktadır

Nükleik Asitlerin İşlevi Protein veya RNA gibi işlevsel biyolojik ürünlerinin sentezi için gerekli olan bilgiyi taşıyan DNA dizisi gen olarak tanımlanmaktadır. DNA’nın en önemli işlevi genetik bilginin depolanması ve aktarılmasıdır. RNA’nın işlevi geniştir ve birçok sınıfa ayrılır: Protein sentezinin yapıldığı ribozomal RNA (rRNA) nın bileşenidir Proteinin sentez edildiği ribozomlara genetik bilginin taşınmasına aracılık eden haberci RNA (mRNA) mRNA’daki bilgileri özgül amino asit dizilerine tranfer eden moleküller olan transfer RNA (tRNA)

Nükleotidlerin bileşeni Azot içeren baz Şeker (Pentoz) Fosfat Fosfat grubu olmayan molekül nükleozit olarak isimlendirilir Azot içeren bazlar; Pirimidin Pürin türevleridir

DNA RNA Pürinler Pirimidin Pirimidin Şeker Şeker Pürinler Adenin Guanin Pirimidin Sitozin Timin Şeker 2’-deoksi-D-riboz Pürinler Adenin Guanin Pirimidin Sitozin Urasil Şeker D-riboz DNA ve RNA moleküllerinin yapısını oluşturan ard arda dizilmiş nükleotidler birbirine fosfat grubu köprüleriyle kovalent olarak bağlanırlar. Bağlanma sırasında fosfat grubu, nükleotidlerin birinin 5’-hidroksil grubuyla bunu izleyen nükleotidin 3’-hidroksil grubu arasında fosfodiester bağı oluşturur.

Nükleik asitlerin kovalent yapıdaki omurgası, birbirini izleyen fosfat ve pentoz gruplarından oluşurken, azot içeren baz grupları ise omurgaya düzenli aralıklarla bağlanmış yan grup görünümündedir. DNA ve RNA moleküllerinin omurgaları hidrofilik yapıdadır Genelde 50 veya daha az sayıda nükleotid içeren polimerler oligonükleotid, daha uzun polimerler polinükleotid olarak isimlendirilir

Zincir boyunca bütün fosfodiester bağları aynı yönelime sahip olup, sonuçta doğrusal yapıdaki nükleik asit zincirine 5’ ve 3’ uçları oluşur. Serbest pürin ve pirimidinler zayıf bazik bileşikler olup, bu özelliklerinden ötürü baz diye isimlendirilir. James D. Watson ve Francis C

Chargaff Kuralları DNA’yım meydana getiren baz bileşimi genelde türden türe değişiklik gösterir Aynı türün değişik dokularından saflaştırılan örnekler aynı baz bileşimine sahiptir. Türe ait baz bileşimi organizmanın yaşı, beslenme durumu veya çevre değişimiyle değişmez. Tüm hücre DNA’larında adenozin baz sayısı, timidin baz sayısına (A=T), guanozin baz sayısı da sitidin baz sayısına eşittir (G=C). Dolayısıyla A+G=T+C’dir

DNA Çifte Sarmal Yapıdadır DNA molekülü heliks yapıda olup, uzun ekseni boyunca düzenli tekrarlayan iki yapı (biri 3,4 Å ve diğeri 34 Å uzunluğunda) gösterir. DNA çifte sarmal yapıda olup, birbirini izleyen deoksiriboz ve fosfat gruplarının hidrofilik omurgası dış yüzeydedir. Her bir iplikçiğin pürin ve pirimidin bazları çift sarmalın iç tarafına yığışmıştır. DNA’daki iki ipliğin karşılığıyla (komplementeriyle) eşleşerek dengelenmesi sonucu sarmalın yüzeyinde majör ve minör oluk oluşur.

Polipeptid Zincirini Haberci RNAlar Kodlar RNA, DNA’da kodlanmış bilginin işlevsel bir proteinin amino asit dizilimi oluşturmasında bir ara bileşik gibi davranır. Ökaryotlarda DNA genel olarak çekirdek içerisinde bulunurken, protein sentezi sitoplazma içinde bulunan ribozomlarda yer alır. RNA hem çekirdek, hem de sitoplazma içinde bulunur ve sitoplazmada protein sentezi artışıyla RNA’nın sitoplazmada miktarı artar. Genetik bilgiyi DNA’dan ribozomlara taşıyan molekül haberci (messenger) RNA (mRNA)dır. mRNA polipeptid zincirindeki aminoasit dizisinin belirlenmesi için şablon (kalıp) oluşturur. DNA şablon olarak kullanılarak mRNA oluşmasına transkripsiyon denir

RNA Kompleks Üç Boyutlu Yapıya Sahiptir Transfer RNA (tRNA) protein sentezinde adaptör olarak işlev görür. tRNA bir uçlarından bir amino aside kovalent olarak bağlanmış olup mRNA ile eşleşir ve üzerinde bulunan amin asidi büyümekte olan polipeptid zincirine doğru dizilimle aktarır. Ribozomal RNA (rRNA) ise ribozomun yapısal bileşenidir. Bunların dışında özgül işlev gösteren ribozimler enzimatik aktiviteye sahiptir.

DNA transkripsiyonunun ürünü daima tek iplikçikli RNA’dır; baz yığılması etkileşimiyle tek iplikçili sağ-el dönüşümlü sarmal yapı oluşturma eğilimindedir. Çift sarmal DNA’da olduğu gibi RNA’nın standart ve referans oluşturabilecek basit ve düzenli iki-boyutlu yapısı yoktur. Saç tokası halkası birbirine yakın tümleyici dizilimler sonucunda oluşur ve bu yapı RNA’nın ikincil yapının en yaygın tipidir

Maya fenilalanin tRNA’sı Protozoan mRNA parçacığı

Çift Sarmal DNA ve RNA Denatüre Edilebilir DNA ve RNA uç pH’ta veya sıcaklık 80oC’nin üzerine çekilecek olursa denatürasyona veya çift sarmal birbirinden ayrılması meydana gelecektir. Eşleşmiş baz çiftleri ve hidrojen bağlarının bozulması çift sarmalın bozulmasına, tek iplikçik oluşturmasına, iplikçiklerin DNA boyunca denatürasyonuna yol açacaktır. Denatürasyonda DNA’nın kovalent bağları kırılmaz. Sıcaklık ve pH’nın organizmanın yaşaması için geçerli bir sınıra getirilmesiyle birbirinden ayrılmış iki iplikçik kendiliğinden eski haline gelir ve sarılır. Bu olaya renatürasyon denir.

Nükleik Asitler Değişime Uğrayabilir Pürin ve pirimidinler kovalent yapıları içinde kendi kendine oluşan birçok değişikliğe uğrarlar. Genetik bilginin şifrelendiği DNA yapısında değişik nedenlerle oluşan kalıcı değişiklikler mutasyon olarak tanımlanır. Bazı nükleotid bazları dış halka amino gruplarını kendiliğinden kaybeder (deaminasyon). Sitozin deaminasyonu sonucunda ortaya çıkan urasil onarım sistemiyle uzaklaştırılabilmektedir. Sitozin deaminasyonu G≡C baz eşleşmesinda azalmaya, A=U baz eşleşmesinde fazlalaşmaya neden olacaktır. U.V, X-ışınları, nitröz asit, nitrit ve nitrat tuzları DNA hasarına yol açtıkları kanıtlanmıştır

Diyetle alınan nükleotidlerin dokuların nükleik asit sentezi için kullanılmazlar (~%5) Diyette bulunan nükleik asitlerin yıkımı ince barsakta gerçekleşir. Pankreatik enzimler nükleotidleri hidroliz ederek nükleozidlere ve serbest bazlara parçalanır. Hücrelerin içinde, pürin nükleotidleri spesifik enzimlerle ardaşık reaksiyonlar sonucu yıkılır ve son ürün olarak ürik asit oluşur. Pürinler ürik asite metabolize edildikten sonra idrarla atılır.