Prof.Dr.H.Asuman TOKULLUGİL

... konulu sunumlar: "Prof.Dr.H.Asuman TOKULLUGİL"— Sunum transkripti:

1 Prof.Dr.H.Asuman TOKULLUGİL
NÜKLEİK ASİTLER Prof.Dr.H.Asuman TOKULLUGİL

2 1.RNA: Ribonükleik asitler 2.DNA: Deoksiribonükleik asitler
Genetik bilginin depolanmasında → DNA Genetik bilginin transferinde → RNA rol oynar.

3 Azotlu bir baz + şeker nükleotid + (monomer) fosforik asit
nükleotidler=N.A oluşturur (polinükleotid) monomer polimer mononükleotid= N.A yapıtaşı,yapı birimi

4 Nükleotid Yapı Taşları
1.Azotlu baz: Pürin veya pirimidin 2.Şeker : D-riboz veya 2 deoksi D- riboz 3.Fosforik asittir

5 I.AZOTLU BAZLAR A-PURİNLER a.PURİNLER

6 B.PİRİMİDİNLER

7 Pseudoüridin : (pirimidin)
İnozin : (pürin) Pseudoüridin : (pirimidin) → t.RNA yapısında metilli türevlerdir.

8 Molekülün farklı bölgeleri arasında proton
TAUTOMERİZASYON Molekülün farklı bölgeleri arasında proton alış-verişi oksopurin, keto → enol dengeli oksopirimidinlerde C=0  C -OH

9 Keto-enol izomerizasyonu
Fizyolojik şartlarda keto formu

10 Nükleozid= baz + şeker Nükleotid= baz + şeker+ fosforik asit Nükleik asit= poli nükletid

11 b-N GLİKOZİD BAĞI A) PURİNLERDE

12 B)PİRİMİDİNLERDE

13 NÜKLEOTİDLERİN FONKSİYONLARI
1.ATP: Evrensel kimyasal enerji taşıyıcısı ATP  ADP + Pi → 7.3 kcal/mol enerji ATP  AMP + PPi PPi → 2Pi pirofosfataz

14 2.Biosentez reaksiyonlarında
TAŞIYICI ve AKTİVATÖR a)S-adenozil methionin: Transmetilasyon reak.da

15 b)AMP 3 fosfoadenozin 5’fosfo sülfat =PAPS yapısında bulunur Kondroitin sülfatın sülfatlanması

16 c)ADP : Koenzim A’nın bir parçası

17 d)UTP: Uridin trifosfat
1- Glikojen sentezi UDP-glukoz Galaktoz metab UDP-galaktoz Amino-şeker metab UDP-glukuronik asit Uronik asit yolu 5- Bilirubin metab

18 CDP-Kolin (=sitidin difosfat kolin)
e)CTP:Sitidin trifosfat CDP-Kolin → fosfolipid sentezi CDP-digliserit → trigiserid sentezi CDP-Kolin (=sitidin difosfat kolin)

19 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 kinaz Mg++ glukokinaz

20 B) Pirofosforilasyon Reaksiyonu
Ör: Nükleotid sentezinde kullanılan ribozun sentezi Riboz-1-P + ATP PRPP + AMP ( PRPP = 1 Fosforibozil-5-pirofosfat )

21 4-Elektron transfer reaksiyonuna katılan koenzimler
NAD (nikotinamid adenin dinükleotid) NADP (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat) FMN (Flavin adenin mononükleotid) FAD (Flavin adenin dinükleotid) FAD D-riboz yerine D-ribitol (şeker alkolü) FMN Flavin azotlu baz ama N.A yapısında bulunmaz

22 ATP CTP RNA polinükleotidlerinin prekürsörü GTP URASİL RİBOZ UTP dATP dCTP DNA polinükleotidlerinin prekürsörü dGTP TİMİN DEOKSİRİBOZ dTTP

23 =Secondary messenger= Hücre içi habercisi Ör: c.AMP (çembersel AMP)
5)İkincil haberci =Secondary messenger= Hücre içi habercisi Ör: c.AMP (çembersel AMP) ATP ’5’ cAMP +PPi Adenilat siklaz

24

25 DNA’nın YAPISI ve ÖZELLİKLERİ
1) 3’ 5’ fosfodiester bağı Adenin Urasil (DNA’da timin) Guanin Sitozin

26 3’ ucunda : serbest OH 2) Polinükleotid zincirinin
5’ ucunda : 5’ trifosfatlar bulunur (öncül molekül) 5’ → 3’

27 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

28 HÜCRELER EUKARYOTİK PROKARYOTİK

29 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

30 II-Eukaryotik Hücrelerin Özellikleri:
Yüksek bitki, hayvan, insan hücreleri 1)Hücreler 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

31 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

32 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.

33 DNA X- Işını Kırınımı Bulguları
1953’te Watson ve Crick DNA çift sarmal yapısı

34 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

35 Hidrojen Bağları

36 5) Fosfodiester iskeleti
2 nükleotid birbirine fosfat grubu aracılığı ile 3’, 5’ grubları vasıtasıyla bağlanır. 5’ 3’ ne doğru uzar.

37 3’, 5’ fosfodiester bağı Fosfoester iskeleti

38 1-Hidrojen bağları 6)DNA Sarmalının Stabilitesi
2- Bazlar arası hidrofobik etkileşimler 7) pH= 7’ de fosfat grubları (-) yüklü. Bu nedenle asidik özellik Bu nedenle N.A denir Hidrofilik Hidrofobik

39 Denaturasyon, Renaturasyon:
İzole edilmiş DNA çözeltisi Oda sıcaklığında pH 7 de viskoz çözelti Aşırı pH viskozite ↓ Isı olunca DNA da fiziksel değişim H bağları Hidrofob etkileşimler bozulur ↓ karşıt zincirler kısmen veya tamamen açılır DNA denaturasyonu= DNA erimesi Tersinir olaydır

40 Hibrit DNA’ların Oluşumu
DNA’lar izole edilir sıçan insan Ayrı ayrı denatüre edilir İnsan sıçan Hibrid DNA 65°C birkaç saat bekletilir Karıştırılır

41 İki tür birbirine ne kadar yakınsa
-Hibridleşme  -DNA da sarmal yapı oluşturma oran olur Ör: İnsan –sıçan hibritleşmesi  İnsan – maya hibritleşmesi 

42 Hibritleşme deneyleri genetik biyokimyada;
1)Akrabalık derecesinin tayini, 2)DNA-RNA hibridleşmesi → DNA-RNA ilişkisi 3)Genlerin izolasyonu için kullanılır

43 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

44 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)

45 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

46 KROMOZOM: -nükleoprotein kümeleri
-genetik materyal kromozomlara bölünmüş -kromozom organizmanın türüne özgü sayıda -kromozomların DNA içeriği ve hacmi farklıdır

47 Her KROMOZOMDA 1) 1 DNA sarmalı 2) Proteinler (histonlar) 3) E.coli DNA’ sının katı kadar nükleotid içerir (E.coli DNA’sı= 4 milyon baz çifti) -Eukoryotik hücre DNA’ları doğrusal yapıda

48 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)

49 KROMATİN -Kromozom materyali -Dağınık, koyu boyanan, ağımsı %60 protein %35 DNA dan oluşur %5 RNA

50 NÜKLEOZOMLAR DNA sarmalı Nükleozom çekirdeği H1 histon 10 nm
Ayırıcı DNA NÜKLEOZOMLAR

51 KROMATİNDE: DNA + Histonlar = NÜKLEOZOM Histonlar:
-Bazik proteinlerdir. -Lizin,arjinin  -MA: -Prokaryot hüc.de bulunmazlar.

52 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 nükleotidlik AYIRICI DNA SARMALI -H1 prot. = Ayırıcı bölgede

53 ll ll ll DNA REPLİKASYONU Watson-Crick Hipotezi
- Yeni sentezlenen DNA zincirleri - Ebeveyn DNA’lar kalıp rolü oynar Ebeveyn Yavru sarmallar

54 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)

55 14N 15N 2)15N içeren E.coli ler 14N LÜ ortama alınıyor 1 nesil sonra
Orta noktaya çöker Hibrit DNA

56 DNA replikasyonunda ; yavru DNA’ nın bir zinciri
3) 2 nesil sonra 14N N 14N 15N Hafif DNA(14N) Hibrit DNA (14N 15N) DNA replikasyonunda ; yavru DNA’ nın bir zinciri ebeveynden diğer zinciri yeni sentezleniyor

57 Semikonservatif replikasyon

58 Halkasal DNA’ nın Replikasyonu

59 Halkasal DNA’nın replikasyonu:
- Replikasyon yönünde DNA’nın açılması - Çift yönlü - Origin:Başlangıç noktası nükleotidlik bir bölge, özel bir protein tarafından tanınır

60 E.Coli’de DNA replikasyon çatalı oluştuktan sonra ;
→ 37 C de 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)

61 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 )

62 Çift yönlü replikasyon sonucu
Kabarcıklar Çift yönlü replikasyon sonucu oluşur REPLİKASYON

63 DNA POLİMERAZ I ENZİMİ

64 Deoksiribonükleozid 5’trifosfat = NTP (dNMP)n + dNTP DNA 
(dNMP) n+1 + PPi Uzamış DNA

65 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

66 Uzayan DNA zinciri Zincire yeni girecek dNTP dGTP

67

68 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)

69 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) M.a ‘da -Zn++ iyonları mevcut, aktivite için Mg++ gerekli

70 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

71 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

72

73 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

74 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

75 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) Topoizomeraz Helikaz

76

77 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.

78 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.

79 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)

80 Özetle; Replikasyon esnasında
ebeveynden gelen histonlar konservatif olarak ayrılır (veya tek bir yavru DNA sarmalında toplanır)

81 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

82 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.

83 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

84 TRANSKRİPSİYON → -DNA’ daki baz dizilişine göre genetik
şifrenin RNA’ya aktarılması -Komplementer olay

85 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

86 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

87 5’ 3’ Protein kodlamaz Protein kodlar
Prokaryot mRNA ları gen.la kodladıkları polipeptid zinciri için gerekenden daha uzun →5’ ucunda :LİDER bölge ( baz) polipeptid kodlamaz Poligenik mRNA’larda, INTERGENİK BÖLGE polipeptid kodlamaz Protein kodlamaz Protein kodlar -Bir metabolik yol enzimleri için poligenik mRNA kullanılır İntergenik bölge Gen II Lider bölge Gen I 5’ 3’

88 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

89 RNA polimeraz reaksiyonu:
n(NMP)n + NTP  (NMP) n+1 + PPi Ribonükleosid uzamış RNA ( ve  5’ trifosfat fosfat grubları) ( fosfat grupları)

90 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

91 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

92 RNA polimeraz : -Kompleks, holoenzim
Prokaryotlarda: -M:A -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

93

94 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

95 Posttranskripsiyonel İşlem
Enzimatik olarak RNA’ya bazı grubların takılması ve çıkarılması → RNA’nın AKTİFLEŞMESİ DNA RNA zinciri AKTİF RNA transkrip Posttranskripsiyonel işlem

96 Heterojen nükleer RNA =hnRNA
Eukaryotik hücrelerde önce nükleer RNA’lar sentezlenir Heterojen nükleer RNA mRNA + sRNA(small RNA)

97 Eukaryotik mRNA’ların, Prokaryotik mRNA’lardan Farkları:
1) Eukaryotik mRNA’lar :MONOGENİK 2) Eukaryotik mRNA 3’ ucunda POLİ-A KUYRUĞU ( 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

98

99 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)

100

101 Hormon Üretimi Reverse transkriptaz sentetik gen sentezi
E.coli’ye verilir Plazmid oluşturma (cDNA) Hızla çoğalır Translasyon Sonuçta istenen protein,Ör:İNSULİN

102 TRANSLASYON Replikasyon DNA Transkripsiyon Reverse Transkripsiyon
(R.Transkriptaz) RNA Translasyon PROTEİN

103 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

104 Translasyonu Evreleri
1- AA’lerin aktivasyonu 2- Polipeptid zincirinin başlaması 3- Uzama 4- Sonlanma ve ribozomdan ayrılma 5- Kıvrılma ve işlenme

105 I.evre :AA’lerin aktivasyonu
aa + tRNA + ATP aminoasil-tRNA +AMP + PPi a.asil-tRNA sentetaz Tersinmez reak Gº’ = -7.0 kcal/mol Mg 2+

106 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

107

108 T=ribotimidin =Pseudoüridin DHU=Dihidrouridin tRNA

109 Polipeptid zincirinin başlaması

110 II.evre: Polipeptid zincirinin başlaması 1) RİBOZOMLAR:

111 21 tane polipeptid 34 tane polipeptid Prokaryot Eukaryot

112 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 S CH3

113 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

114 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

115 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 (IF-1) BF (IF-2) BF (IF-3) 5) GTP

116 Başlama kopmleksinin oluşumu
3 safhada gerçekleşir.

117 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 6-8 tane A ve G A U G 3’ 5’

118 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

119 2. safha 30 s subüniti GTP-BF-2 BF-3 + mRNA Nfmet-tRNAfmet
BÜYÜK BAŞLANGIÇ KOMPLEKSi

120 3.safha

121 1- mRNA ‘da AUG kodonu fmet-tRNAfmet’de UAC’nin anti kodonu 2- Ribozomal P noktası başlangıç aasil-tRNA doğru yere oturmasını sağlar

122 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

123

124 İkinci kodon

125 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)

126 3- Uzama Faktörleri Tu Ts G 4- GTP

127 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)

128 Rejenerasyon Reaksiyonu
Tu-GDP Tu-GTP GTP GDP Ts

129 Bir sonraki kodon

130 2. Safha: P ve A bölgelerinde oturan aa’ler arasında peptid bağı m.g
50 s subunitindeki; peptidil transferaz enzimi

131 3. safha: TRANSLOKASYON Ribozomun mRNA üzerinde 3’ ucuna doğru
bir kodon kaymasıdır Böylece → A bölgesindeki dipeptidil-tRNA  P bölgesine P bölgesindeki- boş tRNA → sitoplazmaya

132 Translokasyonda 1)G= Translokaz (uzama faktörü)
2) GTP GDP + Pi (enerji) gerekir

133 Dipeptidil t-RNA2 Translokasyon kademesi A kısmı bir sonraki Aasil t-RNA için hazır

134 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

135 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)

136 mRNA Aa kodlayan kodonlar
Sonlanma kodonları Başlama kodonu Başlama sinyali

137 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

138 PROTEİN SENTEZİNİN DÜZENLENMESİ
1- Transkripsiyonel Kontrol → Bakterilerde 2-Translasyonel Kontrol → Eukaryotlarda (karmaşık, ?)

139 TRANSKRİPSİYONEL KONTROL
Bir hücredeki enzimler; A) YAPISAL enzimler: Her hücrenin tipine göre sabit miktarda B) UYARILABİLİR enzimler: Yapımı şartlara göre  veya  (uyarılabilen- baskılanabilen enzimler)

140 A) BASKILANABİLEN enzim
E.coli → tek N kaynağı NH4+ tuzları → tüm aa’leri sentezler *Ortama histidin ilavesiyle, histidin sentezleyen enzimler baskılanır (son ürün inhibisyonu)

141 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

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

143 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)

144 DNA’ da Lak operon’unun genetik yapısı