Nükleik Asitler

Nükleik Asitler

► Canlıdaki yönetici moleküllerdir.

► Yapılarında C, H, O, N ve P elementleri bulunur. Polimer yapılı bileşiklerdir. (Çok sayıda nükleotitin bir araya gelmesiyle oluşurlar.)

► Canlıdaki kalıtsal bilgiyi taşıyan genler Nükleik Asitlerde depolanmıştır.

► İlk kez Friedrick Miescher tarafından irinde ve som balığı hücrlerinin çekirdeğinde görülmüştür.

► Asit özelliğinde olduğu ve çekirdekte görüldüğü için çekirdek asidi anlamına gelen Nükleik Asit adı verilmiştir.

► Daha sonraki çalışmalar hücrede çekirdek olsun ya da olmasın tüm canlılarda nükleik asitlerin varolduğunu ortaya koymuştur. (Virüsler dahil)

► Nükleik asitlere Yönetici Moleküller de denir. Çünkü;

♦ Hücredeki tüm yaşamsal olaylar (enerji üretimi, protein sentezi, hücre bölünmesi vb.) nükleik asitlerdeki bilgilerle kontrol edilir ve yönetilir.

► Canlıdaki tüm kalıtsal bilgiler nükleik asitler aracılığıyla nesilden nesile aktarılabilmektedir.

Nükleik Asitlerin Görevleri

1. Hücre ve hücrelerdeki tüm yaşamsal olayları yönetmek,

2. Kalıtsal bilgiyi depolama ve nesilden nesile aktarılmasını sağlamak.

Nükleik Asitlerin Yapısal Birimleri

► Tüm canlılarda DNA (Deoksiribonükleikasit) ve RNA (Ribonükleikasit) olmak üzere iki çeşit nükleik asit vardır.

► Bu nükleik asitlerin temel birimleri (monomerleri) Nükleotitlerdir.

► Canlılarda toplam 8 çeşit nükleotit bulunur.

► Bu nükleotitlerin 4 çeşidi DNA'da, 4 çeşidi ise RNA'da bulunur.

► Nükleotitler; yapısında bulunan azotlu organik bazlara göre adlandırılırlar.

Bir Nükleotitin Yapısı

► Bir nükleotitin yapısında üç grup bulunur. Bunlar;

1. Azotlu Organik Baz

2. Baş Karbonlu Şeker (Pentoz Grubu)

3. H₃PO₄'ten (Fosforik Asit) gelen P (Fosfat) grubu

1. Azotlu Organik Bazlar

► Nükleotitin yapısına katılan azotlu organik bazlar fotosentez ile bitkiler tarafından sentezlenirler.

► Besinler yoluyla alındıktan sonra hücrelerde nükleotit sentezinde kullanılırlar.

► Nükleotitlerin yapısına katılan azotlu organik bazlar iki çeşittir. Bunlar;

♦ Pürin ve

♦ Pirimidin bazlarıdır.

► Pürin bazları; Adenin ve Guanindir. Hem DNA hem de RNA'nın yapısına katılırlar. Bunlar; çift halkalıdır.(Biri altıgen, diğeri beşgen şekilli iki halkanın birleşmesi sonucu oluşurlar.) Büyük moleküllü bazlardır.

► Pirimidin bazları; Sitozin, timin ve urasil baz olmak üzere üç çeşittir. Sitozin DNA ve RNA'nın yapısına katılır. Timin sadece; DNA'nın yapısına katılırken, Urasil sadece RNA'nın yapısına katılır. Tek halkalı bazlardır. Küçük moleküllü bazlardır.

DNA Bazları; A, G, S ve T Bazlarıdır.

RNA Bazları; A, G, S ve U Bazlarıdır.

Beş Karbonlu Şekerler (Pentoz Grubu)

► Tüm nükleotit çeşitlerinde bir tane Beş Karbonlu Şeker (Pentoz) bulunur.

► Nükleik asitlerin (DNA ve RNA) adlandırılması yapılarındaki bu şeker çeşidine göre olur.

► Bu şekerler beş karbon içeren Deoksiriboz ve Riboz Şekerlerdir.

► Deoksiriboz; DNA'nın yapısına katılır. Riboz ise RNA'nın yapısına katılır. (Riboz ayrıca ATP Molekülünün de yapısına katılır.)

► Riboz ile deoksiriboz arasındaki fark; deoksiriboz şekerde riboza göre bir oksijen atomu eksiktir.

Nükleik Asit Çeşitleri

► Canlılarda bulunan nükleik asitler DNA ve RNA'dır.

1. DNA (Deoksiribonükleik Asit)

► Tüm canlılarda bulunan çift iplikli organik bir moleküldür.

► Prokaryot hücreli canlıların (bakteri ve arkeler) sitoplazmalarında bulunur.

► Ökaryot hücreli canlıların ise (protistler, mantarlar, bitkiler ve hayvanlar) çekirdek, mitokondri ve plastitlerde (kloroplast, kromoplast, lökoplast) bulunur.

► Ökaryot bir hücrenin sitoplazmasında serbest olarak DNA bulunmaz.

DNA'nın Görevleri

♦ Canlıların kalıtsal bilgisini taşımak ve bu bilgileri sonraki nesillere aktarmaktır. (Hücre bölünmesinden önce eşlenerek)

♦ Canlıdaki tüm yaşamsal olayları yönetmek ve kontrol etmek (Protein sentezi ve diğer metabolik olaylar)

► Polinükleotit yapısında bir moleküldür.

► Bir hücrede DNA Eşlenmesi (Replikasyon) oluyorsa hücre kesin bölünecektir.

► DNA protein sentezi sırasında bölünmez. Sentez için gerekli bilgiyi aktarır.

► DNA sentezinde; DNA Polimeraz Enzimi, yıkımında ise DNAaz enzimi görev yapar.

► Ökaryot bir hücre bölüneceği zaman çekirdeğindeki tüm DNA molekülleri hatasız eşlenerek birer kopyasını çıkarır. Bu olaya Replikasyon (Eşleme) denir.    

DNA Molekülünün Yapısı

► DNA'nın üç boyutlu yapısını açıklayan modele Çift Sarmal Modeli denir.

► Bu modeli 1953 yılında James Watson ve Francis Crick açıkladılar.

► Bu modele göre DNA; sarmal oluşturacak şekilde aynı eksen etrafında sağa dönen iki iplikten oluşur.

► Artarda gelen şeker ve fosfat gruplarının oluşturduğu omurga ikili sarmalın dış tarafında yer alır.

► Her iki zincire ait olan pürin ve pirimidin bazları karşılıklı gelecvek şekilde sarmalın iç tarafında dizilirler.

► Bu dizilim sırasında Adenin karşısına Timin (Timin karşısına Adenin), Guanin karşısında Sitozin (Sitozin karşısına Guanin) gelecek şekilde eşlenirler.

► Bu eşlenmede karşılıklı bazlar zayıf hidrojen bağları ile bağlanır.

♦ Adenin ile Timin arasında; ikili

♦ Guanin ile sitozin arasında üçlü zayıf hidrojen bağları kurulu.

► Hidrojen bağları zayıf fiziksel bağlar olduğu için oluşumları sırasında su açığa çıkmaz.

► Zayıf hidrojen bağları DNA Çift Sarmalını birarada tutar. Çift sarmalda bir iplikteki nükleotitlerin birbirine bağlanma yönü diğer ipliklerin yönünün tersidir. Yani iplikler birbirine Antiparaleldir.

► DNA ipliklerinin antiparalel olan uçları; 5' (Beş Üssü) ve 3' (Üç Üssü) olarak adlandırılır.

► DNA eşleneceği zaman iki iplik tamamen açılır. İpliklerden biri 3'den 5'ne doğru, diğeri ise 5'den 3'ne doğrudur. (İplikler birbirine antiparalel olduğu için) Daha sonr her bir iplik ortamdaki nükleotitleri kullanarak karşılarına yeni ipliklerini sentezler. Yeni ipliklerin sentezlenme yönü daima; 5' uçtan 3' uça doğru gerçekleşir.

► Bir DNA Molekülünün Yapısındaki Guanin ve Sitozin nükleotitlerinin oranı arttıkça, 3'lü hidrojen bağ sayısı da artacağından DNA'nın iki ipliğini birbirinden ayırmak için daha fazla yüksek sıcaklık gerekir.

Bir Nükleotitin Sentezinde Oluşan Su Moleküllerinin Sayısı

1. Eğer en küçük bileşenler (Baz, şeker ve fosfat) kullanılarak nükleotit sentezlenecekse;

♦ Tek zincir için; 3n-1 Su,

♦ Çift zincir için; 3n-2 Su oluşur. (n = kullanılan küçük bileşenlerinsayısıdır.)

2. Eğer nükleotitler hazır kullanılır ve DNA sentezi yapılırsa;

♦ Tek zincir için; n-1 Su

♦ Çift zincir için; n-2 Su oluşur. (n = kullanılan nükleotit sayısıdır.)

3. Nükleotitler arasında kurulan Fosfodiester Bağ sayısı;

♦ Bir zincir için n-1 Fosfodiester Bağı

♦ İki zincir için n-2 Fosfodiester Bağı kullanılır. (n = kullanılan nükleotit sayısıdır.)

2. RNA (Ribonükleik Asit)

► Tüm RNA'lar DNA tarafından sentezlenirler.

► DNA'dan aldığı genetik bilgi ile protein sentezini gerçekleştirirler.

► Yapılarında Riboz Şeker bulunur.

► Özel organik bazı Urasil'dir. Timin bazı bulunmaz.

► Tek nükleotit zincirinden oluşur.

► DNA'ya göre daha kısadır.

► DNA tarafından sentezlendiği için kendini eşleyemez ve onaramaz.

► Adenin, Timin ya da Guanin Sitozin eşitliği yoktur. (Tek iplikli olduğu için)

► Polimer yapılı bir moleküldür. Çok sayıda nükleotitin bir araya gelmesiyle oluşur. (A, G, S, U nükleotitleri)

► Sentezlenirken DNA üzerindeki Adenin karşısına RNA'da Urasil gelir.

► Nükleotitleri Fosfodiester Bağı ile bağlanarak RNA'nın tek zincirli molekülünü oluşturur.

► RNA sentezini sağlayan enzim RNA Polimeraz, yıkımını (hidrolizini) sağlayan enzim ise Ribonükleaz (RNAaz) Enzimidir.

Görevleri;

♦ DNA ile birlikte protein sentezini gerçekleştirmek.

♦ Ribozomların yapısına katılmak

Hücrede Bulunduğu Yerler

♦ Prokaryot hücrelerde; sitoplazma ve ribozomlarda bulunur.

♦ Ökaryot hücrelerde ise;

≈ Çekirdek (Nucleus)

≈ Çekirdekçik

≈ Sitoplazma

≈ Ribozom

≈ Mitokondri ve plastitlerde (kloroplast, kromoplast, lökoplast) bulunur.

RNA Çeşitleri

► Prokaryot ve ökaryot hücrelerde genellikle üç çeşit RNA bulunur. Bu RNA çeşitlerinin hepsi protein sentezinde görev alarak hücredeki yaşamsal olayların yönetiminde DNA'ya yardımcı olurlar.

► Tüm RNA çeşitleri DNA'daki kalıp iplikteki genetik bilgiye göre sentezlenirler.

► Prokaryotlarda sitoplazmada, ökaryotlarda çekirdekte sentezleri gerçekleşir.

► RNA çeşitlerinden Ribozomal RNA ve Taşıyıcı RNA kendi üzerinde katlandığı için Hidrojen Bağı taşırlar. Ancak Mesajcı RNA Hidrojen Bağı taşımaz.

Mesajcı RNA (mRNA)

► Protein sentezi sırasında DNA tarafından sentezlenir. DNA'daki bilgiyi alarak ribozomlara taşır.

► Hücrede her protein çeşidi için bir mRNA çeşidi sentezlenir.

► Ökaryot hücrelerde DNA çekirdekte bulunur. Sadece hücre bölünmesi sırasında çekirdek zarı kaybolduğu için çekirdek dışına çıkmış olur.

► Bölünme dışında DNA asla çekirdek dışına çıkamaz.

► Protein sentezi; çekirdek dışındaki ribozomlarda gerçekleşir. Dolayısıyla DNA'daki bilginin ribozomlara taşınması gerekir.

► mRNA'lar; protein sentezi için gerekli olan genetik bilgiyi DNA'dan alarak sitoplazmadaki ribozomlara taşıyan aracı moleküllerdir.

► Hücrede en az bulunan (toplam RNA'nın %5'ini oluşturur.) RNA çeşididir.

Taşıyıcı RNA (tRNA)

► Protein sentezi için gerekli olan amino asitleri (20 çeşit amino asit bulunur.) ribozomlara taşır.

► Diğer RNA'lar gibi tek zincirden oluşur.

► DNA üzerinden sentezlendikten sonra kendi üzerinde katlanıp, zayıf hidrojen bağı ile bağlanarak üç boyutlu özel bir şekil alır. (Üç yapraklı yonca gibi)

► Her bir tRNA molekülü kendine özgü bir amino asidi bağlayarak protein sentezine katılması için ribozoma taşır. (Doğada 20 çeşit amino asit vardır. O halde en az 20 çeşit tRNA bulunur.)

Ribozomal RNA (rRNA)

► Hücrede en fazla bulunan RNA çeşididir. (Toplam RNA'nın %80'ini oluşturur.

► Proteinlerle birlikte ribozomların yapısına katılır.

► Protein sentezi sırasında ribozomlarda peptit bağlarının kurulmasında görev alır.

► Ribozomun yapısına katılırken zayıf hidrojen bağları ile kendi üzerinde katlanarak üç boyutlu bir yapı kazanır.

► Hücrede; çekirdekte bulunan çekirdekçikte sentezlenir.