9 Kasım 2022 Çarşamba

GENETİK ŞİFRE VE PROTEİN SENTEZİ








GENETİK ŞİFRE VE PROTEİN SENTEZİ 
1. PROTEİN SENTEZİ
Poliribozom (Polizom)
GENETİK ŞİFRE
Şifre: Bir bilgiyi bir formdan başka bir forma dönüştürmede kullanılan semboller sistemidir.
  • DNA'daki dört çeşit nükleotit (A, T, G, C) üçlü kombinasyonlar ile şifre oluşturur.
  • Bu nedenle DNA'da 4x3 = 64 çeşit şifre bulunur.

BİLGİ:

Eğer genetik şifrede 4 çeşit nükleotitin 2’li kombinasyonları hâlinde olsa idi, 4x2 = 16  şifre (kod) meydana gelirdi. Bu da 20 çeşit amino asit için yeterli olmazdı. Bu durumda 4 çeşit amino asit protein sentezinde hiç kullanılamazdı.


  • DNA ve  mRNA'daki üçlü nükleotit grubuna kodon adı verilir. 
  • Genetik kod, tüm kodonları kapsayan genetik şifredir.
  • Bir kodon bir amino asidi belirler. (3 nükleotit = 1kodon= 1amino asit)
  • mRNA molekülünde 64 çeşit kodon bulunur. Fakat amino asit çeşidi bildiğiniz gibi 20’dir. O halde belirli bir amino asit, birden fazla kodon tarafından belirlenebilmektedir
  • AUG kodunu başlangıç (start) kodunudur ve metionin amino asidini şifreler.

 

BİLGİ:

Protein sentezinin başlangıç kodonu aynı zamanda metionin amino asidini şifreliyorsa canlılardaki proteinlerin sentezi metionin amino asidi ile başlar. Bu nedenle proteinlerin ilk amino asidi metionin olur. Fakat daha sonra bu başlangıç amino asidi, bir enzim tarafından zincirden çıkarılabilir.

Bunun için bütün proteinler metionin ile başlar diyemeyiz. Ancak sentezleri metionin ile başlar diyebiliriz.


  • 64 kodondan 3 tanesi (UAA, UAG, UGA) amino asit şifrelemez. Bu kodonlara durdurucu (stop) kodon adı verilir. Bunlar ribozomlara protein sentezini durdurması için sinyal veren kodonlardır.
  • Stop kodonları (3 tane) amino asit şifrelemediği için mRNA'daki 61 çeşit kodon, protein yapısındaki 20 çeşit amino asit için şifre oluşturur.
  • tRNA'daki üçlü nükleotit grubuna antikodon adı verilir.
  • Bildiğiniz gibi tRNA’nın görevi sitoplazmadaki amino asitleri ribozomlara taşımaktır. Bu yüzden 61 çeşit antikodon, 61 çeşit tRNA vardır.

 

BİLGİ:

  • Protein sentezi ile ilgili olarak; DNA’da→64 şifre (Kodon) , mRNA’da→ 64 kodon, tRNA’da→61 antikodon bulunur.
  • Aminoasitlerle ilgili olarak; DNA’da → 61 şifre (Kodon),  mRNA’da → 61 kodon, tRNA’da → 61 antikodon vardır.
  • Proteinlerin yapısına katılan 20 çeşit amino asit olmasına rağmen bunları şifreleyen genetik kod veya kodon sayısı 61’dir. Böylece hemen hemen her amino asit için birden fazla sayıda kodon vardır.

BİLGİ:

Genetik kod sayısının fazla olmasının canlılara sağladığı yarar; Genlerde meydana gelen bazı mutasyonlara karşı canlıyı korumaktır. Örneğin ACU kodonu Treonin amino sidine karşılık gelir. Her hangi bir nedenle mutasyona uğrayıp ACA şekline dönüşürse, ACA kodonu yine treonine karşılık geldiği için sentezlenen proteinde bir bozulma meydana gelmeyecektir.

  • Yukarıda ifade edilen genetik şifre, kodon, antikodon, “başla” ve “dur”(“start ve stop”) kodonları bütün canlılarda aynıdır. Bu durum genetik şifrenin evrenselliğini gösterir. Örneğin mRNA'daki UCU kodonunun bütün canlılarda karşılığı aynı olup serin amino asidini belirler.

 

BİLGİ:

Bir kodon sadece bir amino asidi şifreler. Fakat bazı amino asitlerin birden fazla kodonu olabilir. Örneğin UUU ve UUC kodonlarının her ikisi de fenilalanini belirlediği halde bunların hiç birisi bir başka amino asidi kodlamaz

Kalıtsal kavramların küçükten-büyüğe doğru sıralaması:


Baz < Nükleozit < Nükleotid < Kod (kodon, antikodon) < Gen < DNA <

Kromatin iplik  <  Kromozom

 

 PROTEİN SENTEZİ MEKANİZMASI

  • DNA’daki genetik şifreye göre ribozomda amino asitlerden protein molekülü yapımına protein sentezi denir.

BİLGİ:

Protein sentezi bütün canlı organizmalarında gerçekleşir. Ancak her canlı hücre protein sentezi yapmayabilir. Örneğin olgun alyuvar hücreleri çekirdek ve ribozom dahil organellerini kaybederler. Dolayısı protein sentezini gerçekleştiremezler.

 

  • Bir gen bir proteini doğrudan oluşturmaz. Önce DNA’daki bilgi RNA’ya aktarılır. RNA ise protein sentezini programlar.

 

BİLGİ:

1 gen çeşidi = 1 protein çeşidi

 

· Proteinlerin yapı taşları (monomerleri) amino asitlerdir.

· Aminoasitlerin dehidrasyonu ile oluşurlar.

· Komşu amino asitler peptid bağı ile bağlanır.

· Her bir peptid bağına karşılık bir su molekülü açığa çıkar.

 


 

BİLGİ:

Protein moleküllerinin farklı olmasında etkili olan faktörler:

  • Şifreyi veren genlerin nükleotid dizilişlerinin farklı olması
  • Şifreyi taşıyan mRNA‘daki nükleotid dizilişlerinin farklı olması
  • Protein yapısındaki amino asitlerin sayısı
  • Protein yapısına katılan amino asit çeşidi
  • Proteindeki amino asitlerin diziliş sırası
  • Protein sentezindeki aminoasitlerin çeşitlerinin sayısı
  • Protein çeşitliliğinde amino asitlerin bağlanma biçiminin (peptid bağının) hiçbir  rolü  yoktur. Çünkü; Amino asitler arasındaki peptid bağları daima birinci amino asidin karboksil grubundaki karbon ile ikinci amino asidin amino grubundaki azot arasında kurulur.
  • Ayrıca protein çeşitliliğinde proteinlerin üretildiği ribozomların ve rRNA'nın da bir etkisi yoktur.

Protein sentezinde görev alan başlıca organel ve moleküller:

DNA, mRNA, tRNA, amino asit, enzim, ATP ve ribozom organeli

 

 

 

 

Ribozomlar

  • Protein sentezinin yapıldığı, büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşan organeldir.
  • Her iki alt birim protein ve rRNA'dan oluşur.
  • Küçük alt birim mRNA için, büyük alt birim tRNA için bağlanma bölgesi içerir.

 



Protein sentezi basamakları:
protein sentezi iki ana basamakta gerçekleşmektedir.
I.Basamak:
DNA’nın bir ipliğinin üzerindeki genetik kodlara uygun olarak mRNA sentezinin gerçekleştiği transkripsiyon olayı,
II.Basamak: 
mRNA’nın, şifrenin kopyasını alıp sitoplazmaya geçmesinden sonra ribozom tarafından okunup protein sentezinin gerçekleştiği evre olan translasyon basamağıdır.
 
Protein sentezi sırasında gerçekleşen olaylar sırası ile;
1.Önce DNA’nın protein sentezine kalıplık edecek bölgede iki iplik RNA polimeraz ile açılır.
2.DNA’nın anlamlı zinciri üzerinden RNA polimeraz enzimi ile mRNA sentezlenir. Bu olaya transkripsiyon (yazılma) denir.
mRNA sentezine kalıplık eden DNA ipliğine anlamlı iplik, diğer ipliğe ise tamamlayıcı iplik denir.
 
BİLGİ:
mRNA sentezi, DNA’nın anlamlı zincirinin 3′ ucundan başlayarak gerçekleştirilir. O halde mRNA zinciri, 5’ → 3’ yönünde oluşur.
DNA üzerinden mRNA sentezlenirken DNA’nın anlamlı zincirindeki Adeninin karşısına mRNA'da Urasil gelir.
 
ÖNERİ:
DNA’daki baz dizisi tRNA'daki antikodonlara çevrilirken eğer bazlar arasında Timin varsa sadece bunu Urasile çevirmek yeterlidir. Yoksa DNA baz sırası bire bir tRNA’da da aynıdır.
Örnek: DNA’daki baz dizisi ATG GCG ise buna karşılık tRNA'daki sıra; AUG GCG şeklinde olur.
tRNA'daki baz sırası (antikodon) verilmiş DNA daki isteniyorsa sadece varsa Urasilleri Timin olarak değiştirmek
yeterlidir. Diğerleri aynı kalır.











BİLGİ:
RNA polimeraz, bir genin transkripsiyonunu, DNA üzerinde bulunan bağlanabildiği promotor olarak adlandırılan özel nükleotid dizisinden başlatır.
 
 
3.Şifreyi alan mRNA, çekirdek zarında bulunan porlardan sitoplazmaya geçer.
4.mRNA, ribozomun küçük alt birimine; bağlanması ile translasyon olayı başlar.
5.mRNA’nın başlatma kodonu (AUG), ribozom tarafından okunur. AUG kodonunun karşılığı olan UAC antikodonuna sahip tRNA, sitoplazmada metionin amino asidini kendine bağlar. Bu sırada ATP harcanır. tRNA, taşıdığı metionin amino asidini mRNA’nın başlatma kodonuna karşılık gelecek şekilde ribozoma getirir.
6.İlk amino asit ribozoma getirildikten sonra ribozomun büyük alt birimi küçük alt birimine bağlanır ve böylece protein sentezi başlar.




7.tRNA’nın antikodonu mRNA kodonuna bağlanınca protein sentezi başlar. DNA'nın genetik şifresini ribozomlara getiren mRNA'daki şifrenin okunmasına translasyon denir.
(Burada mRNA ile tRNA arasında geçici zayıf hidrojen bağları kurulur.)
8. Taşınan amino asitler arasında peptit bağı kurulur. Bu sırada her bir bağ için bir molekül su açığa çıkar.
9. Protein sentezi mRNA üzerindeki bütün kodonlar okununcaya kadar devam eder. İşlem devam ederken durdurma kodonlarından (UAA, UAG, UGA) herhangi biri geldiğinde protein sentezi sona erer.
· Protein sentezinin sona erdiği evrede yeni sentezlenen protein en sondaki tRNA'dan ayrılır ve mRNA serbest
kalır. Bu arada ribozom alt birimleri de birbirinden ayrılır. Ayrılan mRNA, tRNA ve ribozom alt birimleri yeniden protein sentezine katılabilir.







SANTRAL DOGMA
1958 yılında Francis Crick hücre içindeki genetik bilgi akışının DNA’dan RNA’ya ve 
RNA’dan da proteine doğru
olduğunu ifade etmek için santral dogma kavramını kullanmıştır.
DNA’daki genetik bilgiden RNA aracılığı ile ribozomlarda protein sentezlenmesine 
santral dogma denir.



  • Santral dogma tek yönlü gerçekleşir.  DNA’dan protein sentezlenir. Ancak proteinden RNA, RNA’dan da DNA sentezi olmaz.(İstisnalar hariç)
  • Buna göre santral dogma DNA’dan DNA’ya ya da RNA’ya ve oradan proteine bilgi aktarımıdır. Replikasyon, transkripsiyon ve translasyon olaylarını kapsar.
  • Prokaryot hücrelerde replikasyon ve transkripsiyon olayları sitoplazmada, translasyon olayı ise ribozomda gerçekleşir.
  • Ökaryot hücrelerde replikasyon ve transkripsiyon olayları çekirdekte, midokondri ve kloroplastlarda, translasyon olayı ise ribozomda gerçekleşir.
  • Replikasyon olayı hücrenin bölüneceğini kanıtlar.
  • Transkripsiyon ve translasyon olayları ise protein sentezi sırasında meydana gelir. (Protein sentezinde replikasyona gerek yoktur.)

 
BİLGİ:
  • Replikasyon olayında A, G, C ve T nükleotitleri;
  • Transkripsiyon olayında A, G, C ve U nükleotitleri;
  • Translasyon olayında ise amino asitler kullanılır.
  • Replikasyon olayı bölünemeyen hücrelerde (örneğin sinir hücrelerinde) gerçekleşmez. Transkripsiyon ve translasyon olayları protein sentezi yapan tüm hücrelerde gerçekleşir.
  • Replikasyon sırasında oluşabilecek bir hata kalıtsal olabilir.
  • Transkipsiyon ve translasyon olaylarındaki hatalar kalıtsal olmaz, fakat farklı bir proteinin üretimine neden olabilir.
 
POLİRİBOZOM (POLİZOM)
  • Bir mRNA‘nın birden fazla ribozoma tutunması ile oluşan çoklu yapıya denir.
  • Ribozomlardan biri başlama kodonunu geçince, başka bir ribozom mRNA'ya bağlanarak oluşur.
  • Bu yapılar hücrenin aynı proteinin çok sayıda kopyasını kısa bir süre içinde üretmesine yardımcı olur.




BİR GEN BİR POLİPEPTİT HİPOTEZİ
  • Hücredeki yaşamsal olaylarda görev alan enzimler protein yapısındaki moleküllerdir. Bu moleküllerin sentezinden sorumlu DNA parçasına gen adı verilir.
  • Genler protein sentezinden sorumlu olduklarından enzim sentezinden de sorumludur. Enzimler, canlılardaki yaşamsal olaylarda görevli moleküllerdir. Bu nedenle enzimlerin sentezinden sorumlu genlerin yapısının bozulması, canlının yaşamını önemli ölçüde etkiler.
  • Canlılardaki her bir polipeptit zincirinin dolayısıyla her bir enzimin bir gen tarafından şifrelenmesine bir gen bir polipeptit hipotezi denir.
 
BİLGİ:
Polipeptid ve protein terimleri tam olarak eş anlamlı değildirler.
Proteinler 20 çeşit amino asitten oluşturulan polimerlerdir. Amino asit polimerleri polipeptidler olarak
adlandırılırlar.
Bir protein bir ya da birden fazla polipeptidden oluşmuş kendine özgü üç boyutlu yapıya sahip polimerlerdir.
Polipeptidi bir ip yumağına benzetirsek protein, bu ip yumağı ile örülmüş hırka gibidir diyebiliriz.
 
  • Canlılardaki her bir enzimin, bir gen tarafından şifrelendiği 1940’lı yıllarda George Beadle (Corc Bidıl) ve Edward Tatum’un (Edvırt) ekmek küfüne neden olan Neurospora crassa (Nörospora krassa) adlı mantar türü ile yaptıkları deneylerle ispatlanmıştır.
 
Beadle ve Tatum’un yaptığı çalışma:
Neurospora ( tip); karbonhidrat, mineral ve biyotin (B7 vitamini) içeren basit besi ortamlarında yaşamını devam ettirip çoğalabilen bir mantardır. Yani hiç amino asit bulunmayan bir ortamda bile diğer organik besinleri amino asitlere çevirebilen enzimlere sahiptir.
Neurospora sporlarını X ışınlarına maruz bıraktıktan sonra gelişen mutantların bir bölümünün basit kültür ortamında yaşayamadıklarını tespit etmişlerdir.
Fakat bu mutantları, 20 amino asidin de bulunduğu ortama koyduklarında mutantların yaşamlarını devam ettirebildiklerini gözlemlemişlerdir. Böylece mutasyonun, amino asit sentezinde bir soruna yol açtığı sonucuna ulaşmışlardır.
Beadle ve Tatum, tam besin ortamında (tüm amino asitlerin bulunduğu ortam) yaşayabilen mutant türlerden örnekler alıp bu türleri basit kültür ortamının bulunduğu deney tüplerine aktarmışlar ve her tüpe tek bir amino asit çeşidi ilave etmişlerdir. Bu sayede mutasyonun hangi enzim üzerinde etki gösterdiğini tespit etmişlerdir. Örneğin; mutasyona uğramış sporlar, basit kültür ortamında üreyemezken arjinin amino asidinin bulunduğu ortamda üreyebilirlerse arjinin sentezinden sorumlu genlerinde bir mutasyon olduğu anlaşılır.
 
SONUÇ:
Araştırmacılar, arjinin amino asidinin; öncü bir organik molekülün ornitine, ornitinin sitrüline, sitrülinin ise arjinine dönüştüğü basamaklar şeklinde sentezlendiğini belirlemişlerdir


Deneyleri sonucunda bu basamaklardaki reaksiyonları gerçekleştiren farklı enzimleri sentezleyemeyen üç tip
mutant elde etmişlerdir:
Birinci tip mutantlar: Ornitin, sitrülin ve arjininin ayrı ayrı verildiği ortamlarda yaşayabilirken sadece öncü molekül, verilen ortamda yaşayamamaktadır
Sonuç:
A geni mutasyona uğramıştır. Öncü molekülü, ornitine dönüştüren A enzimi sentezlenememiştir.


İkinci tip mutantlar: Ayrı ayrı sitrülin ve arjinin verilen ortamlarda yaşayabilirken sadece öncü molekül ya da ornitin verilen ortamlarda yaşayamamaktadır
 
Sonuç:
B geni mutasyona uğramıştır. Ornitini sitrüline dönüştüren B enzimi sentezlenememiştir.


Üçüncü tip mutantlar: Arjinin verilen ortamlarda yaşayabilirken öncü molekül, ornitin ya da sitrülin verilen ortamlarda yaşayamamaktadır.
Sonuç:
C geni mutasyona uğramıştır. Sitrülini, arjinine dönüştüren C enzimi sentezlenememiştir.

 


SORULAR


SORU 1



SORU 2



SORU 3




SORU 4




SORU 5



SORU 6




SORU 7



SORU 8



SORU 9



SORU 10



SORU 11




SORU 12



SORU 13



SORU 14



SORU 15



SORU 16



SORU 17




SORU 18




SORU 19




SORU 20



SORU 21




SORU 22




SORU 23




SORU 24




SORU 25



SORU 26



SORU 27



SORU 28



SORU 29

SORU 30



SORU 31



SORU 32




SORU 33



SORU 34


SORU 35


SORU 36



SORU 37



SORU 38



SORU 39




SORU 40



SORU 41


SORU 42


SORU 43




SORU 44



SORU 45



SORU 46




SORU 47





SORU 48



SORU 49



SORU 50




SORU 51



SORU 52



SORU 53



SORU 54



SORU 55



SORU 56



SORU 57


SORU 58



SORU 59



SORU 60




SORU 61




SORU 62



SORU 63





SORU 64




SORU 65




SORU 66



SORU 67



SORU 68



SORU 69



SORU 70



SORU 71



SORU 72



SORU 73




SORU 74



SORU 75




SORU





















Hiç yorum yok:

Yorum Gönder

BİYOLOJİ HABERLERİ

POPÜLER YAYINLAR


FİZİK DERSİ