Nükleotit Asit Nedir - Nükleotit Asit Hakkında Bilgi

'Sayısal Dersler' forumunda HazaN tarafından 12 Mayıs 2011 tarihinde açılan konu


  1. Nükleotit asit ne demek
    Nükleotit asitin özellikleri
    Nükleotit asitin yapısı

    Nükleik asitlerin altbirimleri (yapıtaşları) nükleotitlerdir Herbir altbirim;azotlu bir baz, 5 karbonlu bir (pentoz) şeker ve fosfat grubundan oluşurBazlar, iki halkalı purin ve tek halkalı pirimidin olmak üzere iki gruba ayrılırAdenin (A) ve guanin(G), purin baz olarak hem DNA hem de RNA’nın yapısında yeralırSitozin © hem DNA hem de RNA’da, timin (T) ise yalnızca DNA’da bulunan pirimidin bazlardır

    RNA’da timinin yerini diğer bir pirimidin-urasil almıştırMolekül olarak timin ve urasil,timinin 5pozisyonunda (C5) metil grubu (CH3) içermesiyle farklılık gösterir Purin (A,G) bazlarının N9’dan ve pirimidin (C,T ve U) bazlarının N1’den pentoz şekerin N1 pozisyonuna B-N glikozid bağ ile bağlanmasından nükleozidler oluşurNükleik asitlerin DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) olarak adlandırılması, nükleozidin yapısındaki şekerin 2’ pozisyonunda OH grubunun varlığı (bu durumda riboz) veya yokluğundan (deoksiriboz) kaynaklanırŞekerde (C2’ pozisyonunda) OH’ın olmaması nedeniyle DNA’daki nükleozidler deoksiadenozin, deoksiguanozin, deoksisitidin ve deoksitimidin olarak, RNA’dakiler ise adenozin,guanozin,sitidin ve uridin olarak adlandırılır

    Ancak bir RNA olan tRNA’nın yapısında timin bulunurBu farklılık ribotimidin olarak belirtilir Nükleotitler, nükleozidlerin fosfat esterleridir Nükleik asitlerdeki herbir nükleotit birimi, biri C5’-OH,diğeri C3’-OH gruplarıyla esterleşmiş fosfat grupları içerirDeoksiribonükleotitler DNA’nın, ribonükleotitler RNA’nın yapıtaşlarıdır Nükleozid yapısında yeralan şekerler birden fazla OH grubu içerdiğinden deoksiribonükleotitler 3’ ve 5’, ribonükleotitler ise 2’,3’ ve 5’ fosfat esterleri oluşturabilirBu kimyasal özelliğe uygun olarak adenozin 5’ fosfat, 5’-ribonükleotit (adenilik asit ya da kısaca AMP) olarak tanımlanırken, deoksisitidin 3’-fosfat ise, 3’-deoksi(ribo)nükleotit (sitidilik asit veya kısaca dCMP) olarak tanımlanabilir

    Eğer nükleotidin şeker birimi üzerinde iki tane fosfat mono esteri varsa nükleozid bifosfat (örneğin, guanozin 3’-5’ bifosfat), pirofosforik asitin nükleozid mono esteri (pirofosfat bağ veya fosfoanhidrit bağ) şeklinde bulunuyorsa nükleozid difosfat (örneğin ADP) denilirTripolifosforik asit nükleozid esterleri şeklinde uzatılırsa nükleozid trifosfatlar (örneğin ATP) olarak isimlendirilirBir tek fosfat grubu hem C3’-OH hem de C5’-OH grubuyla esterleşerek halkasal nükleotit oluşur (3’-5’ halkasal nükleotit,kısaca cAMP ya da cGMP gibi)

    b NÜKLEOTİT POLİMERİZASYONU VE DNA’NIN BİRİNCİL YAPISI
    Bir nükleotit 5’- pozisyonundaki fosfatı ile diğer bir nükleotidin 3’-OH grubu arasında fosfodiester bağ oluşturarak birleşirse dinükleotit oluşurBu ikili yapının serbest 3’-OH ucuna birkaç nükleotit eklenerek oligonükleotitler, daha fazla sayıda nükleotit eklenerek polinükleotit zincirler oluşturulurBir polinükleotit zincir 5’ uçta fosfat, 3’ uçta OH ile sonlanarak DNA ve RNA’nın primer (birincil) yapısını belirlerDNA ve RNA’nın omurgasını şeker ve fosfatlar, genetik bilgi içeriğini ise özgün tip ve sayıdaki bazlar oluşturur

    cWATSON-CRICK BAZ EŞLEŞMESİ VE DNA’NIN İKİNCİL YAPISI
    Moleküler biyoloji biliminin temeli 1953’de James Watson ve Francis Crick tarafından ilk kez DNA’nın üç boyutlu yapısının bir model olarak açıklanmasıyla atılmıştır: DNA dışta şeker-fosfat omurgası,içte bazların yeraldığı çift sarmal iki polinükleotit zincirden oluşan bir moleküldürPolinükleotid zincirler biri 3’-5’,diğeri 5’-3’ yönde antiparaleldir ve zincirler hidrojen bağlar ile birarada tutulurlarBir polinükleotit zincirin özgün nükleotit dizilimi diğerinin benzeri değil,tamamlayıcısıdırBu nedenle herbir zincir kalıp olarak diğerinin özgün nükleotit diziliminin de belirleyicisidirBu özellik, nükleik asitlerin kalıtım molekülü olarak kopyasının çıkmasını ve aktarılmasını, genetik bilginin RNA’ya ve proteine dönüştürülmesini sağlar

    Watson-Crick baz eşleşmesi olarak da tanımlanan bu purin-pirimidin ya da tersi baz eşleşmeleri DNA’nın ikincil yapısını oluştururİki polinükleotit zincir A ile T arasında iki, G ile C arasında üç hidrojen bağı oluşturarak birarada tutulur Hidrojen bağ oluşumu az da olsa enerji salınmasına neden olurBöylece baz eşleşmesiyle sağlanan küçük enerjiler ve ek olarak hidrofobik etkileşimler, çift sarmalın termodinamik kararlılığını sağlarBu nedenle polinükleotitlerin baz bileşimi veya dizilim özelliği serbest enerji değişimini bu da sarmalın kararlılığını etkiler

    Fizyolojik koşullarda genellikle DNA’daki bir baz çifti diğerine yaklaşık 34 angström (A ) ve eksene yaklaşık 36o’lik bir açı yaparak –fosfodiester bağ ile birleşirlerBöylece DNA’da her 10 baz-çiftini içeren kısım yaklaşık 360o dönerek 34 Ao fiziksel uzunlukta bir sarmal oluştururSarmal genellikle sağa dönümlüdürDNA’da herbir baz çiftinin sarmalın dış yüzeyine yönelik kısımlarında,özgün hidrojen bağ verici veya alıcı gruplardan ve hidrofobik ceplerden oluşan büyük ve küçük oluk şeklinde yapılar bulunurBu yapılar ve özgün nükleotit dizilimi,tüm çift sarmal DNA’nın – baştan sona geometrik yapısını ve buradan işlevini etkileyebilirÖrneğin, DNA’nın içinde bulunduğu fizyolojik koşullar değiştiğinde DNA’ya bağlanan düzenleyici proteinlerin bağlanma özelliği de değişerek bu bölgelerde gen etkinliğinin değişmesine neden olurlar

    dRİBONÜKLEİK ASİTLER (RNA)
    Birincil yapıları DNA’ya benzer5’-3’ şeker fosfat bağlantılı doğrusal dizilmiş nükleotitlerden (A,G,C ve U) oluşurAncak DNA’dan, şeker-fosfat omurgasında deoksiriboz yerine riboz,nükleotitlerde timin yerine urasilin yeralmasıyla farklılaşır

    Tüm RNA’lar RNA polimeraz enzimiyle DNA’nın kalıp sarmalının belirli bir bölgesinden kopya çıkartılarak sentezlenirlerBirincil yapıları –ribozdaki OH nedeniyle daha az dayanıklıdırAncak Watson-Crick baz eşleşimiyle kendi üzerine katlanarak çift sarmal ve saç tokası görünümlü, eşleşmemiş kısımlarda ise tek sarmallı ilmik şeklinde ikincil yapılara dönüşebilirlerÖrneğin,tRNA’nı n ikincil yapısı bu şekilde oluşur İkincil yapılar da kendi üzerinde katlanarak ya da diğer moleküllerle üç boyutlu yapılara dönüşmek üzere katlanırlarRNA moleküllerinin işlevleri DNA’ya göre daha çok yönlü ve daha karmaşıktır Örneğin,bazı RNA molekülleri; a-proteinlerin amino asit birimlerinin şifrelerini taşıyarak genetik bilgi akışına aracılık ederler (mRNA) b- Protein sentezi için platform organeli olan ribozomların yapısına katılırlar (rRNA) c-mRNA’daki şifreyi (kodonları) okuyarak taşıdığı amino asitleri buna uygun şekilde dizilmesini sağlayan adaptör moleküllerdir (tRNA) d- Ribonükleoprotein kompleksleri ya da küçük RNA molekülleri şeklinde düzenleyici molekül olarak iş görürler

    Bunlara ek olarak,kodlayıcı özelliği olmayan ve bir başka RNA’ya komplementer (tamamlayıcı ya da antisens RNA olarak da adlandırılan) kısa RNA molekülleri de vardırBunlar RNA:RNA eşleşmeleri yaparak hedef RNA’nın normal işlevini baskılayan bir repressör olarak da iş görürlerAyrıca sarmallardan biri RNA diğeri DNA olan RNADNA dubleksleri şeklinde çift sarmallar da oluşabilmektedirBunlar; 1RNA polimerazın DNA’dan kopya çıkartması (transkripsiyon) sırasında,2DNA sentezi öncesi Okazaki parçacıkları şeklinde kısa RNA primer (başlangıç) dizilerinin oluşumu sırasında, 3Revers transkriptaz enziminin viral RNA’dan DNA sentezlemesi sırasında ortaya çıkmaktadır

    Bu tip melez sarmallar in vitro koşullarda da oluşturulmuş ve ısıya bağlı denatürasyonlara karşı (DNADNA eşleşleşmelerine göre) daha dayanaklı oldukları gösterilmiştir mRNA mRNA’lar DNA’daki genetik bilgiyi protein sentez organeli olan ribozomlara aktaran aracı moleküllerdir Uzunlukları taşıdığı genetik bilgiye göre ve kodlayıcı olmayan (intron) bölgelerine göre değişken olabilirProkaryotlarda daha kısa ömürlüdürler ve toplam hücre ağırlığının çok az bir kısmını oluştururlarÖkaryotik mRNA’lar daha dayanıklıdırSaatlere varan ömürleri vardır ve toplam hücre ağırlığının %3 kadarını oluştururlar

    Prokaryotik hücrelerde DNA, sitoplazmada serbest olarak bulunduğundan (çekirdek zarı bulunmadığından) mRNA sentezi devam ederken mRNA 5’ uçtan ribozoma bağlanır ve aynı anda protein sentezi yapılabilirÖkaryotik hücrelerde ise tüm RNA’lar çekirdekte sentezlenir Protein sentez öncesi bazı değişiklikler geçirerek olgunlaşır ve daha sonra sitoplazmaya aktarılırlar Aktif bir genden binlerce RNA kopyası oluşturulabilir

    Herbir mRNA molekülü de binlerce polipeptide dönüştürüldüğünden küçük bir DNA bölgesinde bulunan genetik bilgi,böylece özgün bir proteinin milyonlarca kopyasının sentezini sağlayabilirÖrneğin,ipek böceğinin herbir ipek salgı hücresi tarafından ipeğin yapısında bulunan fibroin protein geninden 10 000 kadar mRNA kopyası çıkartılırHerbir fibroin mRNA’sından 100 000 fibroin protein molekülü sentezlendiğinden 4 günlük sürede yaklaşık bir milyar fibroin proteini oluşturulur Genetik kod kurallarına ökaryotik mRNA’sı,proteinin amino asit dizilimine uygun bir nükleotit dizilimi ya da ekson (kodlayıcı bölge) içermesine karşın gen, daha uzun nükleotit bileşimi içermektedirKodlayıcı olmayan nükleotit dizileri (intronlar) ilk oluşturulan mRNA’da yer alırken, daha sonraki işleme sırasında kesilerek çıkartıldıklarından olgun mRNA’da bulunmazlartRNA (transfer RNA) Proteinlerin yapısında bulunan amino asitleri ribozomlara taşıyan ve mRNA’daki üçlü şifreyi (kodonları) tanıyan adaptör moleküllerdirÖkaryotik hücrelerin çoğunda 60-70 farklı tRNA bulunurken,prokaryotik hücrelerde, örneğin Ecoli’de 20 farklı amino için ~40 kadar farklı tRNA iş görmektedirTüm tRNA’ların 3’OH (akseptör) ucunda CCA evrensel ortak nükleotit dizisi bulunur

    Ancak CCA nükleotidleri tRNA genleri tarafından kodlanmazTranskripsiyon sonrası tRNA nükleotidil transferaz enzimiyle tRNA’ya eklenirAmino asitler,herbir amino asite özgün olan amino açil tRNA sentetaz enzimiyle CCA’nın adenozin biriminin riboz şekerine ester bağıyla kovalent olarak bağlanırtRNA’nın diğer önemli bir bölgesi antikodon ucudurBu bölge,mRNA (üçlü) kodonlarıyla baz eşleşmesi yaparak şifrenin tanınmasını sağlar Birincil yapıdaki tRNA, nonkovalent etkileşimlerle yonca yaprağını andıran ikincil yapıya dönüştürülürtRNA’nın işlevi için kendi üzerine katlanarak hidrojen bağlarla oluşturduğu “L” harfi şeklindeki karakteristik üçüncül yapıya geçmesi gereklidirtRNA molekülleri arasındaki büyüklük farklılıkları,”D”(dihidroksi uridin) kolu ve ”değişken “ kollardaki nükleotid farklılıklarından kaynaklanırtRNA’lar normal bazlara ek olarak değişime uğramış bazlar da içerirÖrneğin ribotimidin (T,5-metiluridin) ve pseudouridin (U,uridinin C5’ –C2’glikozid bağla bağlanmış bir izomeridir),tüm tRNA’larda “TUC” kolunda yer lan değişik bazlardandır

    TRNA antikodonu ile mRNA kodonlarının eşleşmesi A-U,G-C standart baz eşleşmesidirAncak “Wobble”baz eşleşmesi olarak da tanımlanan G ile U’nun ve inozin (I) bazı ile kodonun 3pozisyonundaki C,U ya da A ile eşleşmesi de oluşabilmektedirMetionin ve triptofan dışında diğer amino asitlerin herbiri birden fazla tRNA tarafından (isoaccepting tRNA) protein sentezine sokulabilmektedirrRNA (ribozomal RNA)Hücrelerde en fazla bulunan RNA’dırrRNA’lar özgün tip ve sayıda ribozomal proteinlerle (r-protein) birleşerek ribozomları oluştururlarRibozomlar,hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerin protein sentez organelleridir

    Ecoli’de 20000 kadar ribozom,hücre kuru ağırlığının %25 kadarını oluştururHızla büyüyen bir memeli hücresi ise ~10 milyon ribozom içerebilirTüm hücrelerdeki ribozom sayısı,hücrenin protein sentez aktivitesine göre değişebilir Ribozomlar biri diğerinin yaklaşık iki katı olan iki alt birimden oluşurAlt birimler ve içerdiği rRNA tipleri,ultrasantrifüj çökme sabit sayıları (S) ile tanımlanırBir bütün prokaryotik ribozomu 70S,ökaryotik ribozomu ise 80S büyüklüğe sahiptirProkaryotik ribozomun küçük altbirimi 30S büyüklükte ve 16S rRNA ve 21 proteinden oluşurBüyük altbirim ise 50S büyüklüktedir;23S ve 5S rRNA’dan ve 34 ribozomal proteinden oluşurRibozomlar herbir rRNAdan ve proteinden birer kopya içerir (Sadece 50S altbirimde bir proteinin 4 kopyası bulunur)Ökaryotik ribozomların küçük alt birimi 40S büyüklüktedir ve 18S rRNA’dan ve yaklaşık 30 ribozomal proteinden oluşurken,büyük altbirim 60S büyüklükte ve 5S,58S ve 28S rRNA ve yaklaşık 45 ribozomal proteinden oluşmaktadır

    Ribozomların önemli bir özelliği, birbirlerinden ayrılmış da olsa ribozomal proteinlerin ve rRNA’ların uygun (in vitro) koşullarda yeniden işlevsel yapıya sahip olabilmeleridirRibozomlar protein sentezi için yalnızca esnek bir platform değil, protein-protein ya da protein-rRNA etkileşimleriyle kataliz olaylarına da karışan aktif yapılardırÖrneğin büyük ribozomal altbirim,peptidil transferaz reaksiyonuyla peptid bağ oluşumunu katalizlerken, RNA az uygulanmasıyla peptid bağın oluşmamış olması bu reaksiyonun RNA katalizli bir reaksiyon olduğu hipotezini desteklemektedirAyrıca bakteri 23S RNA’sının tRNA molekülünün 3’CCA ucuyla etkileşerek peptidil transferaz aktivitesinde doğrudan rol oynadığı da gösterilmiştirRNA’ların kendilerini replike eden,parçalayan makromoleküller (ribozimler) olduğu da göz önüne alınırsa bu moleküllerin protein sentez reaksiyonlarını katalizlediğinin gösterilmesi hücrelerin evrimsel gelişmesinin anlaşılmasını kolaylaştırmıştırKüçük RNA molekülleri ve spliceosome: Ökaryotik hücrelerde transkripsiyonla ilk oluşturulan pre-mRNA’lar,hem ökaryotik hem prokaryotik pre-tRNA ve pre-rRNA molekülleri başlangıçta daha büyük ve işlevsizdirler