RNA’nın Yapısı, Çeşitleri ve İşlevleri
RNA , tek nükleotit zincirinden oluşur.Yapısında şeker olarak riboz bulunur.Bazları adenin , guanin, sitozin ve urasildir.Çekirdek,kloroplast, mitokondri , stoplazma da bulunur.Ribonükleaz enzimi tarafından hidrolize edilir.
Hücrelerde büyüklük ve görev bakımından üç çeşit RNA vardır.RNA sentezi , RNA polimerazın DNA’nın nükleotit ipliğinin birine tutunması ile başlar.RNA polimeraz DNA molekülünün şifrelenecek ipliği boyunca hareket eder.Enzim DNA şifre serisini okudukça , tek bir RNA ipliği sentezlenir.
RNA polimeraz DNA’nın sonuna gelince enzim ve yeni sentezlenmiş olan RNA,DNA’dan ayrılır ve transkripsiyon sona erer.Bu mekanizma üç tür RNA’nın , mRNA,tRNA ve rRNA sentezi meydana gelir.
Mesajcı RNA=Elçi RNA=Messenger RNA (mRNA):
Hücrenin çekirdeğinde bulunur.Toplam RNA’nın % 5’ini oluşturur. DNA’nın anlamlı zinciri üzerinden sentezlenmesine yazılım (Transkripsiyon) denir.Burada hücrenin hangi proteine ihtiyacı varsa , o proteini şifreleyen bir DNA nükleotit dizisi , kalıp görevi yapar.mRNA,şifre için kalıp görevi yapan DNA ipliğinden genetik bilgiyi alır.Kodonlar halinde çekirdekten stopl denir.azmaya taşır.
DNA’dan alınarak mRNA ile taşınan üçlü nükleotit dizilerine kodon denir.
Bu bilgi ile ribozomlarda sentezlenen polipeptitlerin amino asit dizilerinin oluşumunu yönetir.
Ribozomal RNA (rRNA):
Hücrede ki toplam RNA’nın % 80’ini oluşturur.Çekirdekçikte bol miktarda bulunur.Proteinler ile birlikte ribozomların yapısını oluşturur.Protein sentezinde görev yapar.
Ribozomlar stoplazma da grup halinde (Poliribozom) veya bazı zarların üzerine yapışık olarak bulunur.Bir ribozom biri küçük biri büyük iki alt birimde oluşur.Eğer bir ribozom protein sentezine katılmıyorsa bu alt birimler birbirinden ayrılır.
Taşıyıcı RNA=Transfer RNA(tRNA):
Hücrede ki RNA miktarının % 15’ini oluşturur.Görevi,hücre içindeki aminoasitleri tanımak ve bunları ribozomlara taşımaktır.Molekülleri küçüktür. Bu da onlara difüzyon kolaylığı sağlar.Çözünür RNA’da denir.
Yonca yaprağı şeklinde olan bir tRNA’nın iki önemli yeri vardır.Bunlardan biri amino asitin bağlandığı kısım diğeri ise mRNA’da ki koduna denk gelen antikodon kısmıdır.
tRNA’nın mRNA’ya bağlandığı kısımlardaki 3’lü baz dizisine antikodon denir.
tRNA’nın antikodonu , mRNA kodonları ile geçici olarak birleşir ve beraberinde taşıdığı amino asitleri mRNA’daki kodon sırasına göre bağlar. Amino asitlerin tRNA ile taşınabilmesi için özel enzimler ve ATP ile aktifleştirilmesi lazımdır.Protein sentezinde kullanılabilecek yirmi çeşit amino asidin için en az bir hücrede 20 çeşit tRNA görev almaktadır.
DNA ve RNA’nın ortak yapıları;adenin,guanin,sitozi bazları,H3PO4 (fosfat Grubu) ve hidrojen bağları(tRNA’da mevcutdur)dır.
Örnek:Yapısında 4500 nükleotit bulunan bir DNA sarmalıda ,750 adenin bulunursa;
- Timin, guanin, sitozin nükleotit sayıları
- Toplam hidrojen bağı sayısı
- Adenin,timin,guanin ve sitozin nükleotit oranları ne olur ?
Cevap: a-)Adenin = 750 ise timin=750 dir
G+C=4500-(A+T)=3000 nükleotit =>G=C =3000:2=1500 nükleotit
b-)Adenin ile timin arasında iki hidrojen bağı vardır,guanin ile sitozin arasında 3 hidrojen bağı vardır.1500+4500=6000
c-)A=750/4500 T=750/4500=1/6
G=1500/4500 C=1500/4500= 1/3
Örnek:Bir DNA çiftinde 180 baz çifti vardır ve % 20’si adenindir.Bu DNA molekülünde kaç tane sitozin nükleotiti vardır?
Cevap: A=T olduğuna göre timin oranı % 20’dir.Bu durumda G+C=%60’dır.Sitozin oranı % 30’dur.Bu da 108 nükleotit eder. (360X30=180).
Örnek:Bir DNA molekülünde 10000 fosforik asit ve 1500 adenin nükleotiti varsa guanin miktarı ne olur.
Cevap:A+T=1500+1500=3000
10000 fosforik asit olan DNA’da 10000 nükleotit vardır.G=3500
4.Genetik Şifre :
DNA, hücrede kromozomlar üzerinde yerleşmiştir.DNA’nın anlamlı en küçük birimine ‘gen’ denir.Genetik madde, mitoz bölünme ile kromozomlar sayesinde miktarı korunarak yeni hücrelere geçer.
Hayatın dilini oluşturan DNA molekülünün sembolleri nükleotitlerdir.Bu nükleotitler, bir şifre sembolü olarak kabul edilirse, hayatın dili dört harfli bir alfabeye benzetilebilir.
Proteinler 20 çeşit amino asitten oluşur.Bir genetik şifre, her amino asit başına bir tane olmak üzere en az 20 çeşit farklı mesaj taşımalıdır.Birli kombinasyon yetmez ,ikili kombinasyon da yetmez(16 eder) ancak 3 lü kombinasyon (64 eder) yeterli olabilir.İnsanın bir tek hücresinde 1.850.000.000 şifre vardır.
DNA’da ki bu üçlü baz dizilerinin her birine genetik şifre veya genetik kod denir.DNA’da ki genetik şifre en az bir amino asidi temsil eder.Ançak bu genetik şifreler protein sentezinde kullanılmak üzere mRNA’ya aktarılırken DNA’da ki adenin karşısına urasil gelerek yeniden düzenlenir.
‘Stop=dur’ adı verilen üç kodon (UAG,UAA,UGA), ribozomlara protein sentezini durdurması için sinyal veren kodonlardır.AUG (Metiyonini)kodonu ise protein sentezine başlama işareti veren kodondur.
|
Amino asit
|
RNA kodonları
|
Ala
Arg
Asn
Asp
Cys
Glu
Gin
Gly
His
İso
Leu
Lys
Met
Phe
Pro
Ser
Thr
Trp
Tyr
Val
|
Alanin
Arjinin
Asparajin
Aspartik asit
Sistein
Glutamik asit
Glutamin
Glisin
Histidin
İzolösin
Lösin
Lizin
Metiyonin
Fenil alanin
Prolin
Serin
Tireonin
Triptofan
Tirozin
Valin
Durma kodonu
|
GCU
CGU
AAU
GAU
UGU
GAA
CAA
GGU
CAU
AUU
CUU
AAA
AUG
UUU
CCU
UCU
ACU
UGG
UAU
GUU
UAA
|
GCC
CGC
AAC
GAC
UGC
GAG
CAG
GGC
CAC
AUC
CUC
AAG
UUC
CCC
UCC
ACC
UAC
GUC
UAG
|
GCA
CGA
GGA
AUA
CUA
CCA
UCA
ACA
GUA
UGA
|
GCG
CGG
GGG
CUG
CCG
UCG
ACG
GUG
|
AGA
UUA
AGU
|
AGG
UUG
AGC
|
NOT:Bakteriler ve diğer organizmalarla yapılan çalışmalar , kalıtsal şifrenin tüm canlılarda aynı olduğunu göstermiştir.Yani bir UUU şifresi hangi canlıda olursa olsun fenilalanin amino asidini şifreler.
Bu durum da amino asitleri şifreleyen kodonların sayısının 61 olduğu üç tanesinin ise protein sentezinin bittiğini haber veren sinyal kodonları olduğu anlaşıldı.
5.Protein sentezi:
Hücre içinde meydana gelen en önemli olaylardan biri protein sentezi dir.Bir hücrenin kendisi için hangi özel proteinleri sentezleyebileceğine ait bilgi çekirdekteki DNA’da saklıdır.Amino asitlerin nasıl bir dizilişle ve ne kadar sayıda bir araya geleceğini tayin eden DNA’dır.
DNA kendisindeki bilgiyi yeni bir şifre halinde mRNA’ya aktarır.Bu olaya genetik şifrenin yazılması ( transkripsiyon) denir.Şifreye göre amino asitlerin birbirine bağlanarak uygun şifrenin okunmasına (translasyon) denir.
Protein sentezinde görev alan başlıca moleküller ve organeller şunlardır: DNA,mRNA,tRNA,amino asitler,enzimler ve ribozmlardır.
Protein sentezini aşağıdaki gibi özetleyebiliriz.
1.Hücrenin hangi tip proteine ihtiyacı varsa, o protein için gerekli bilgi çekirdekte DNA moleküllerinde şifrelenir.
2.DNA molekülünün kalıp görevini yapan ipliğinden mRNA sentezlenir (Transkripsiyon).
3.mRNA, bu bilgiyi kodonlar halinde sitoplazmada ki ribozomlara götürür. mRNA küçük alt birimine tutunur.Hemen sonra büyük parçasında bu yapıya katılarak mRNA-Ribozom birleşmesi olur.Protein sentezinde ilk adım ribozomun iki alt biriminin mRNA ile birleşmesidir.mRNA, protein sentezinin yapılacağı, ribozomda kalıp görevi yapar.
4.Protein sentezini başlatan sinyal mRNA’da ki AUG kodonudur.AUG metiyonin amino asidini temsil eden bir şifredir.Ribozom bu kodonu tanır ve protein sentezine buradan başlar.mRNA’da AUG ‘den önce gelen kodonlar protein sentezini başlatma sinyali değildir.
5.Daha sonra sitoplazmada ki amino asitleri mRNA-Ribozom yapısına taşımakla görevli tRNA’lar çalışmaya başlar.ATP ve enzimler ile aktive edilmiş tRNA’lar kendilerine uygun amino asitlerle birleşir.mRNA kodonu ve tRNA antikodonu arasında zayıf hidrojen bağları oluşur.
6.Protein sentezi,tRNA’ların başka amino asitleri peptid zincirine takmasıyla devam eder.Bu arada görevi biten tRNA’lar ‘mRNA-ribozom’ birliğinden ayrılır.
7.Protein sentezi mRNA üzerinde durdurucu kodonlar gelinceye kadar devam eder.UAG,UAA,UGA kodonları protein sentezini durduran kodonlardır.
8.Durdurucu kodonlar gelince yeni sentezlenen protein en son tRNA’dan ayrılır ve mRNA serbest kalır.Aynı zaman içerisinde ribozomun alt birimleri de birbirinden ayrılır.Ayrılan mRNA,tRNA ve ribozomun alt birimleri yeniden protein sentezinde kullanılabilir.
NOT:Bir genden ortalama her dakika 1 mRNA yapılır.1 mRNA transkripsiyonu molekülü ise ,240 dakika yaşar ve ribozomlarda görev yapar.Bu sürenin sonunda aşınır,bozulur ve artık çalışamaz.
Protein sentezi sırasında bilgi akışının DNA’dan proteine doğru olmasına santral dogma denir.Santral dogma olayı geri dönüşümsüzdür.Yani proteinden DNA sentezlenemez
Hücrenin protein sentezleme hızı,hücre tipine ve proteinin büyüklüğüne bağlıdır.
Bir Gen Bir Enzim Hipotezi
Bu hipoteze göre her enzimin sentezinden bir gen sorumludur.O gen de bir amino asitin sentezini sağlar.Örneğin:Gen2,enzim2’nin sentezinden sorumludur.Enzim2’de sitrülin oluşumunu sağlar.Eğer Gen2,X ışınlarına tutularak mutasyona uğrarsa enzim2 üretilemez.Sitrülin oluşmaz.Canlı sütrülinini veya arjinini dışardan almak zorundadır.
|