BİYOLOJİ

GENDEN PROTEİNE - NÜKLEİK ASİTLER VE PROTEİN SENTEZİ

• Nükleik asitlerin yapısı

❖ DNA’nın yapısı
❖ RNA’nın yapısı

• Nükleik asitlerin keşfi ve

görevleriyle ilgili deneyler

• Replikasyon (DNA eşlenmesi)

KALITIM MATERYALİNİN YAPISI

Sitoplazma

Çekirdek

Kromozom

DNA

Nükleotitler

Gen

Histon

proteinleri

H3PO4

(Fosforik asit)
FOSFAT GRUBU

Deoksiriboz veya

Riboz şekeri

5 C’LU ŞEKER

(PENTOZ)

AZOTLU

ORGANİK BAZ

Fosfoester

bağı
Glikozit bağı

Adenin

Guanin

Sitozin

Timin

Urasil

Pürin bazları
Moleküler yapıları çift halkalıdır.

Primidin bazları
Moleküler yapıları tek halkalıdır.

• Hücrenin yönetim ve kalıtım materyalleridir. C, H, O, N ve P atomlarından oluşur.
• Prokaryot canlılarda ……….………………..……… ve ………………………….. bulunurken, ökaryot canlılarda …………………..……… ,

……….………….…….….. , …………..………………… , …………….…..…..……. ve ……………...…………… yapısında bulunurlar.

• Yapısını oluşturan birimler …………..………………… lerdir.

NÜKLEİK ASİTLER

NÜKLEOZİT

NÜKLOTİT

sitoplazmada

çekirdekte

sitoplazmada

nükleotit

mitokondride

plastitlerde

ribozomun

ribozomda

DNA’NIN KEŞFİ VE ÖNEMİ

1.Canlı kapsülsüz bakteriler

fareye enjekte edildiğinde fare

zatürreye yakalanmamış ve
yaşamaya devam etmiştir.

2.Canlı kapsüllü
bakteriler fareye

enjekte edildiğinde fare

zatürreden ölmüştür.

3.Isıtılarak öldürülmüş

kapsüllü bakteriler fareye
enjekte edildiğinde fare

zatürreye yakalanmamış ve
yaşamaya devam etmiştir.

4.Isıtılmış kapsüllü bakteriler,
kapsülsüz canlı bakteriler ile

karıştırılıp fareye enjekte
edildiğinde fare zatürreden

ölmüştür.

DNA'nın genetik bilgiyi aktardığına dair ilk kanıt, 1928 yılında Frederick Griffith ve arkadaşları bakterilerle yaptıkları
çalışmalardan elde edilmiştir.
Bu araştırmada zatürre hastalığına neden olan bakteriler (Streptococcus pneumoniae) kullanılmıştır.

NOT: Oswald Avery ve Arkadaşlarının Deneyi

Hücrede bulunan hangi molekül ısıtılmış kapsüllü

bakteriden, canlı kapsülsüz bakteriye aktarılmıştı ki canlı
kapsülsüz bakteriler kapsül üretme özelliğini kazanmıştı?

Yukarıda yapılan deneylerin sonucunda Sadece

deoksiribonükleaz kullanılan deney tüpünde kapsülsüz

bakterilerin yetişip, bu bakterilerin kapsül üretme yeteneği
kazanamaması bu özelliğin DNA tarafından yeni nesillere
aktarıldığını göstermektedir. Kapsülsüz bakteriler ortamda

bulunan DNA parçalarını kendi DNA’larına eklemek
suretiyle yeni genetik özellikler kazanabilir. Bu olaya

…………………………………………….. denir.
transformasyon

Karbonhidrat

ları hidroliz

eden

ezimler

NOT: Hershey ve Chase Deneyi

• DNA’nın yapısındaki fosforun izotopu olan 32P ve

proteinlerin yapısında bulunan kükürtün izotopu
35S kullanılarak T2 virüsünün protein kılıfı ve
DNA’sı işaretlenmiştir.

• İşaretli protein kılıfına sahip T2 virüsleri ile E.

coli bakterileri aynı ortama konulmuştur. Ancak
virüsün protein kılıfı bakteri içine girmemiştir ve
bakteri içinde yeni üretilen virüslerin protein
kılıflarında işaretli kükürt atomlarına
rastlanmamıştır.

• İşaretli DNA’ya sahip T2 virüsleri ile E. Coli

bakterileri aynı ortama konulmuştur.
Bakterilerin içinde üretilen yeni virüs
DNA’larında işaretli fosfor atomlarına
rastlanmıştır.

• Bu durum T2 virüslerinin sahip oldukları DNA’yı,

bakteri içinde çoğaltabilmek için kullandıkları
sonucunu ortaya çıkarmıştır.

DNA’NIN MOLEKÜL MODELİ

•DNA'nın yapısı ve görevi hakkındaki önemli bilgiler 1947 yılında biyokimyacı Erwin Chargaff
tarafından açıklanmıştır.

•Chargaff'ın çalışmasına kadar tetranükleotit teorisi geçerliydi. Bu teoriye göre DNA dört
farklı bazın tekrar eden bileşimlerinden oluşmaktaydı. Ancak Chargaff, DNA nükleotitlerini
kağıt kromatografisi ile ayrıştırıp nükleotitlerin miktarlarını ölçtü. Eğer dört baz da birbirini
sürekli tekrar etseydi hepsinin oranlarının eşit olması gerekirdi. Oysa ölçümler bunu
doğrulamadı.

•Chargaff, farklı organizmaların DNA'larının baz bileşimlerini analiz etmiş ve DNA'daki baz
dizisinin türden türe değiştiğini keşfetmiştir.

•Chargaff, aynı türün değişik dokularından saflaştırılan DNA'ların ise aynı baz bileşimine
sahip olduğunu açıklamıştır.

•Yapılan çalışmalar sonucu adenin miktarının yaklaşık olarak timine, guanin miktarının da
yaklaşık olarak sitozine eşit olduğu, pürin bazlarının miktarının primidinlere eşit olduğu,
Bazı canlıların DNA'larında A+T, bazılarının ise DNA'larında G+C miktarı daha fazla olduğu
ve G+C miktarı fazla olan DNA’ların daha geç denatüre olduğu ile ilgili çıkarımlarda
bulunuldu.

•1952 yılında Rosalind Franklin tarafından X ışınları kullanılarak DNA’nın üstten fotoğrafı
çekildi.

A/T = C/G = A+G/C+T = PÜRİN/PiRİMİDİN = NÜKLEOTİT/FOSFAT = NÜKLEOTİT/ŞEKER =

ŞEKER/FOSFAT =1

Pürinler veya Primidinler / Toplam nükleotit sayısı = 1 / 2

•DNA'nın yapısıyla ilgili ilk model 1953 yılında, Amerikalı biyolog Watson ve İngiliz biyofizikçi
Crick tarafından ortaya konuldu. 1962 yılında bu çalışmayla Nobel ödülü kazandılar.

P

P

G

G

T

T

A

A

C

C

P

P

P

P

3'

5'
3'

5'

P

Fosfoester

bağı

Glikozit

bağı

Üçlü Hidrojen

bağı

• Watson ve Crick, DNA molekülünün

.................................................................. bir yapıya
sahip olduğunu saptadılar.

• Bir kule merdivenine benzetilen DNA molekül

modelinin; merdivenin her iki kenarı nükleotidlerin
fosfat ve deoksiriboz kısımlarından, basamaklarının
ise bazlardan yapıldığını açıkladılar.

• DNA'nın zincirleri birbirine anti paraleldir. Bir

zincirin 5' 3' yönü diğer zincirin 5' 3' yönüne zıttır.

çift zincirli ve sarmal (helix)

DNA’NIN MOLEKÜL MODELİ

Fosfoester

bağı
3'
5'

Fosfodiester bağı

O

1

2

4

3'

İkili Hidrojen

bağı

5'

3'

5'

3'

5'

5'

3'

5'

3'

DNA molekülü fosfat, şeker ve baza kadar hidroliz edilirse,

DNA + (3n-2) su
(n) fosfat + (n) şeker + (n) baz

Dehidrasyon

Hidroliz

n (nükleotit)
Dehidrasyon
DNA + (n-2) su

Harcanan ya da açığa çıkan su sayısı

(n-2), fosfodiester bağı sayısına

eşittir

Hidroliz

n = İki zincirdeki toplam

nükleotit sayısı

Hazır nükleotitlerden çift zincirli DNA sentezlenirse;

DNA’nın Dehidrasyon ve Hidrolizi

Harcanan ya da açığa çıkan su sayısı
(3n-2), fosfodiester bağı, fosfoester

ve glikozit bağı sayısına eşittir

(n/2)-1

(n/2)-1+

= n-2

(n-2) +n+n=3n-2

DNA’NIN REPLİKASYONU

• Genellikle hücre bölünmeye hazırlanacağı zaman gerçekleşir.
• Helikaz enzimi iki zincir arasındaki hidrojen bağlarını koparmaya başlar.
• DNA polimeraz enzimi ata zincirleri kalıp olarak kullanır ve ortamdaki nükleozit trifosfatları kullanarak elde ettiği enerji ile

nükleotitlerden oluşan yeni zinciri 5’3’ yönünde üretmeye başlar.

• DNA ligaz kesikli parçaları (Okazaki fragmentleri) birbirine yapıştırır.
• Birbirinin kopyası iki DNA üretilmiş olur.
• Bu şekilde DNA eşlenmesine yarı korunumlu (semi-konservatif) eşleme denir.

Helikaz

DNA polimeraz

DNA polimeraz

DNA ligaz

3’

5’

5’

3’

3’
5’

3’

3’

5’

5’

Okazaki fragmentleri

Replikasyon çatalı

Replikasyon orjini
Repklikasyonun başlandığı DNA
bölgelerine replikasyon orjini

denir.

Prokaryotlarda bir tane

replikasyon orjini bulunur.

Prokaryot ve Ökaryot DNA Replikasyonu Karşılaştırması

Ökayotlarda çok sayıda replikasyon orjini bulunur.

Replikasyon

orjini

Replikasyon

orjini

Replikasyon

orjini

NOT

N15

N15

N15N14

%50 normal azotlu (Hafif) DNA

%50 melez DNA

Santrifüj makinesi

N14

N14

N14N14N14N14

N14

N15

N15

N15

Normal azotlu besiyerinde ikinci kere

bölünmeye bırakılır.

Bakteriler ağır azot (N15) içeren besiyerinde yetiştirilerek sahip

oldukları DNA'ların ağır azotlu olması sağlanır.

Normal azotlu (N14) bir besiyerinde bir

kere bölünmeye bırakılır.

DNA'nın yarı korunumlu olarak eşlendiği MESELSON ve STAHL tarafından Escherichia coli bakterileri üzerinde yapılan deneyle
kanıtlanmıştır. Yapılan deneyin ayrıntıları şöyledir;

%100 ağır DNA

%100 melez DNA

RNA’NIN YAPISI

Tek zincirlidir.

DNA üzerinden şifre alınarak sentezlenir. Bu
olaya transkripisyon denir. Bu olayı
katalizleyen enzimler RNA polimerazlardır.

Protein sentezinde görev alır.

3 çeşit RNA vardır. Bunlar,

• mRNA (mesajcı RNA)

• rRNA (ribozomal RNA)

• tRNA (taşıyıcı RNA)

DNA’da bulunan T yerine urasil (U) vardır.

Riboz şekeri taşır.

RNA ÇEŞİTLERİ

• DNA’dan aldığı protein sentezi ile ilgili

bilgiyi ribozomun küçük alt birimine iletir.

• Hücrede RNA’lar arasında %5 oranında

bulunurlar.

• Tekrar tekrar kullanılabilirler.
• Görevi bitince hidroliz edilirler.
• Belli bir polipeptide özgüdür.

• Sitoplazmadan aldığı amino asitleri ribozomun

büyük alt birimine taşır.

• Hücrede RNA’lar arasında %15 oranında

bulunurlar.

• Yapısında hidrojen bağları vardır.
• Tekrar tekrar kullanılırlar.
• Belli bir amino asit çeşidine özgüdür.
• Görevi bitince sitoplazmada çözünmüş halde

bulunur. (Çözünebilir RNA)

mRNA

rRNA

• Çekirdekçik tarafından sentezlenen rRNA, bazı

proteinlerle birleşerek ribozomların yapısını
oluşturur.

• mRNA ve tRNA’nın ribozoma bağlanabilmesi için

yüzey oluşturur.

• Peptit bağlarının oluşumunu katalizler.
• Hücrede RNA’lar arasında %80 oranında bulunurlar.
• Yapısında hidrojen bağları vardır.
• Tekrar tekrar kullanılırlar.

tRNA

• Tek zincirlidir.

• Hücrede protein sentezinde görev alır.

• Riboz şekeri ile A, G, C ve U bazlarını taşır.

• Yapı birimleri deoksiribonükleotitdir

• Yapı birimleri ribonükleotitlerdir

• Üç çeşit RNA vardır. (mRNA, tRNA, rRNA)

•Kendini eşleyemez.

•DNA’dan şifre alınarak sentezlenir.

•Ökaryotlarda çekirdek, mitokondri,
plastitlerde, prokaryotlarda sitoplazmada
bulunur.

•Ökaryotlarda çekirdek, mitokondri, plastit,
ribozom ve sitoplazmada, prokaryotlarda
sitoplazma ve ribozomda bulunur

•Fosfodiester, ve glikozit bağı bulunur. Bazı
durumlar hariç olgun mRNA da H bağı
bulunmaz. Ancak tRNA ve rRNA da üç
boyutlu moleküler yapılarını korumak için H
bağı bulunur.

•Sentezinde RNA polimeraz, hidrolizinde
RNAaz enzimleri etkilidir.

DNA

RNA

• Çift zincirlidir.

• Hücrenin yönetim ve kalıtım materyalidir.

• Karakterlerimizi kontrol eden genleri vardır.

• Deoksiriboz şekeri ile A, G, C ve T bazlarını

taşır.

•Kendini eşleyebilir.

•Fosfodiester, glikozit ve hidrojen bağı taşır.

•Sentezinde DNA polimeraz, DNA ligaz
ve helikaz enzimleri, hidrolizinde
DNAaz enzimleri etkilidir.

DNA VE RNA KARŞILAŞTIRMASI