Nükleik Asitler

Nükleik asitler her hücrede bulunan genler ve kalıtsal faktörlerle ilgili protein sentezinin anahtar maddeleridir. İlk kez hücre çekirdeğinden izole edildiği için adına “nüklein” yada “nüklein maddesi” denmiştir. Bunlar sadece hücre çekirdeğinde değil hücrenin diğer kısımlarında özellikle ribozomlarda, mitokondrilerde ve stoplazmada da bulunurlar. Nükleik asitler kalıtsal bilgileri depolar ve aktarırlar.

Proteinlerdeki polipeptid zincirleri gibi nükleik asitler de nükleotidlerden kurulur. Nükleotidler, 1:1:1 oranında azotlu baz, pentoz ve fosfat olmak üzere üç karakteristik komponente sahiptirler. Azotlu baz ve pentozun birbirine β-N-glikozit bağıyla bağlanmasıyla nükleozid oluşur, nükleozide fosfatın bağlanmasıyla nükleotid (mononükleotid, nükleozid monofosfat) oluşur.

Azotlu Bazlar

Nukleik asitlerin yapısında yer alan bazlar primidin ve purin bazlar olarak başlıca iki gruba ayrılmaktadır. Primidinler yapılarında iki azot (N) bulunan ve altıgen bir halkaya sahip bileşiklerdir. Yapıdaki numaralama sistemi halkanın altında bulunan azottan başlar ve saatin işleyiş yönüne doğru devam eder. Nukleik asit yapısında yer alan diğer bütün pirimidinler bu ana yapının türevidirler. Hatta purinler bile bazı hallerde pirimidinlerin bir türevi olarak kabul edilmektedir. Çünkü purinler pirimidin halkasına bir imidazol halkasının bağlanması ile oluşmuşlardır. Nukleik asitlerin yapısında yer alan başlıca pirimidinler, pirimidin halkasındaki 2., 4. ve 5. pozisyonlardaki hidrojen atomlarının yerine amino, hidroksil, oksijen ve metil gruplarının girmesi ile oluşmaktadırlar. Bunlar pirimidin ana yapısından meydana gelmiş pirimidin türevidirler.

Serbest pirimidinler ve pürinler, zayıf olarak bazik bileşiklerdir; bu yüzden baz olarak tanımlanırlar. Serbest pirimidin ve pürin bazları, pH’a bağlı olarak iki veya daha fazla tautomerik formda bulunabilirler. Pirimidin ve pürinler, keto-enol tautomeri göstermektedirler.

Nukleik asit yapısında sıklıkla yer alan üç pirimidin bilinmektedir ve bunlar sitozin, urasil ve timindir.

Bunlardan timin ve sitozin nükleik asitlerden DNA yapısında, urasil ve sitozin ise RNA yapısında yer almaktadır.

Purinler altıgen pirimidin halkasına beşli bir imidazol halkasının bağlanması ile purin bazlarının ana halkasal yapısı oluşur. Purin ana halkasal yapısında numaralama pirimidin altıgen halkasında bulunan yukarıdaki azottan başlar ve saatin işleyiş yönünün aksine devam eder ve imidazol halkasında ise tekrar saatin işleyiş yönünde numaralama devam eder. Nukleik asitin yapısında başlıca iki purin bazı bulunmaktadır ve bunlar adenin ve guanindir.

Daha az sıklıkla rastlanan purin bazları ise ksantin, hipoksantin ve ürik asittir. Doğal olarak meydana gelen bu purin bazları daha çok purin metabolizmasında rol oynamaktadırlar.

Her ne kadar adenin, guanin, titmin, sitozin ve urasil gibi normal bazlar çoğunlukla DNA ve RNA yapısında yer alıyorlarsa da diğer bazı bazlar da nukleik asitlerin yapısında yer almaktadır. Bu bazlara Nadir Rastlanan Bazlar-Modifiye Bazlar denilmektedir. Nadir bazlar genellikle normal bazların değişik pozisyonlarına metil, hidroksimetil, asetil, izopentenil veya değişik bir grubun bağlanması ile meydana gelmektedirler. Nadir bazlar daha sıklıkla tRNA yapısında bulunmakta olup tRNA’larda 30 kadar nadir baza rastlanmaktadır.

Pentoz

Nükleotidlerdeki pentozlar, D-riboz ve 2i-deoksi-D-Ribozdur ki her iki pentoz tipi nükleotidlerde β-furanoz formunda bulunurlar. Bir purin veya pirimidin bazının riboz veya deoksiriboz şekerinin 1. karbonuna bağlanması ile nukleozitler meydana gelmektedir. O halde iki sınıf nukleozit bulunmaktadır. Bazların riboz şekerine bağlanması ile ribonukleozitler, deoksiriboz şekerine bağlanması ile de deoksiribonukleozitler ortaya çıkmaktadır. Ribonukleozitlerin yapısı aşağıda gösterilmiştir.

Nükleozidler

Yukarıda verilen biligiler ışığında anlaşılacağı üzere iki seri nükleozid mevcuttur. Şeker olarak D-riboz ihtiva eden ribonükleozidler ve 2-deoksi D-riboz içeren dezoksiribonükleosidler. Serbest nükleozidler purin ve pirimidinler gibi hücrelerin çoğunda sadece iz halde rastlanırlar. Onlar nükleotidlerin kimyasal yada enzimatik hidrolizinin sonucunda meydana gelirler. Nükleozidler suda, karşılıkları serbest bazlardan daha çok eriyebilirler. Kromatografik metodlarla kolayca izole ve idantifiye edilirler. Nükleosidler glikozidler gibi alkali ortamda itiraz edilmez bir şekilde olarak dayanıklıdırlar. . Purin ve pirimidin bazları gibi nukleozitler de hücre içerisinde nukleotitlerin fosfat grubunun enzimatik olarak hidrolize edilmesi ile çok az miktarda üretilmektedirler. Nukleozitler suda ait oldukları bazlardan daha fazla çözünmektedirler. Purin nükleosidler asit ortamda rölatif olarak kolayca hidrolize olurlar ve serbest bir baz ve bir pentoz verirler. Pirimidin nukleozitler, purin nukleozitlere nazaran asit hidrolizine karşı daha fazla dayanıklıdırlar. Her iki tip nukleozitlerde spesifik nükleozidazlarla hidrolize edilerek serbest şeker ve baza ayrılmaktadır.

Pirimidin nukleozitlerde şeker, 1. Karbonundan sitozin, timin ve urasilin 1 no.lu azotuna bir glikozidik bağ ile bağlanmıştır. Purin nukleozitlerde ise şeker 1. Karbonu ile adenin ve guaninin 9 no.lu azotuna bağlanmıştır. Şeker molekülü ve bazlar arasındaki bu bağa Beta-N-glikozidik bağ adı verilmektedir.

Örneğin, adenin nukleozite kısaaca adenozin adı verilir. Eğer bazların nukleozit yapılarındaki şeker, riboz şeker ise nukleozitlerin isimleri aşağıdaki gibidir. Adenin nukleozit -> Adenozin, Guanin nukuleozit -> Guanozin, Timin Nukleozit -> Timidin, Sitozin Nukleozit -> Sitidin, Urasil Nukleozit -> Uridin, Hipoksantin Nukleozit -> İnozin. Formülleri aşağıda gösterilmiştir.

Nükleotidler

Nukleotitleri, nukleozitlerin fosfat esterleri olarak tanımlayabiliriz. Nükleotidlerdeki fosfat, fosforik asittir (H3PO4).Fosfat grubu 5 karbonlu riboz şekerinin 2., 3. ve 5. karbonlarına bağlı hidroksil grupları ile ester bağı yaparak üç farklı nukleotid oluşturulabilir. Hatta bazen 3 ve 5 nolu karbonlara aynı anda bağlanarak halkasal fosfat veya siklik fosfat türevi meydana gelir. Örneğin, 3’, 5’-adenozin monofosfat (c-AMP) böyle halkasal fosfat grubu ihtiva eden bir yapıdadır. Buna kısaca siklik-AMP adı verilmektedir. Şayet şeker bir deoksiriboz şekeri ise 3 ve 5 nolu hidroksil gruplarına fosfat bağlandığından her nukleozit için nukleotidin meydana gelmesi söz konusudur.

Nukleotit trifosfatların hücre içinde önemli fonksiyonları vardır. Bunlar :

ATP, kimyasal enerjinin transferini sağlayan muhtelif enzimatik reaksiyonlarda fosfat ve pirofosfat taşıyıcısı olarak ödev yapmaktadır. ATP defosforile edildiği zaman ADP meydana gelmekte, ADP ise solunum esnasında üretilen enerji ile tekrar fosforile edilerek ATP haline dönüşmektedir. ATP diğer NTP’lara spesifik biyosentetik yollarda kimyasal enerjiyi sağlayan ana maddelerdir.

Nukleotit di- ve trifosfatlar bazı moleküllerin biyosentezinde koenzime benzer görev yapmaktadırlar. Örneğin, uridin difosfat (UDP) polisakkaritlerin sentezinde şeker taşıyan bir molekül olarak görev yapmaktadır. UDP-glukoz, glikojenin enzimatik biyosentezinde glukoz donoru olarak hareket etmektedir. Sitidin difosfat kolin ise kolin ihtiva eden, fosfogliseritlerin biyosentezinde fosfokolin donoru olarak hareket etmektedir.

NTP’ler ve dNTP’lar, mononukleotit üniteleri halinde DNA ve RNA’ların yapısında girerken enerjice zengin öncül madde olarak hareket etmektedirler. Nukuleotit trifosfatlar monofosfat haline gelirken beta ve Gamma-fosfat gruplarında depolanan enerji bu fosfat gruplarının hidrolize edilmesi ile açığa çıkmakta ve yeni kovalent bağların yapılması için harcanmaktadır. Uridin difosfat glukoz ve sitidin difosfat kolinin yapıları aşağıdaki gibidir.

Nükleik Asitler

Şimdiye kadar anlattığımız kısımlarda DNA’nın kaltıtımı taşıyan bir molekül olduğunu RNA’ların ise DNA’nın taşıdığı genetik bilgiyi proteinlere aktarmada aracılık görevi yaptığından bahsettik. DNA ve RNA’nın yapı taşlarını basitten komplekse doğru incelemeye çalıştık. Şimdi bu bölümde basit yapısal ünitelerin yan yana gelip polimer bir molekül olan nukleik asitleri nasıl oluşturduğuna bakalım.

Deoksiribonukleotitlerin polimerize olması ile DNA ve ribonukleotitlerin polimerize olması ile de RNA meydana gelmektedir. Bir nukleotitteki şekerin 5’-karbonuna bağlı fosfat grubunun hidroksili ile diğer nukleotitteki şekerin 3’-hidroksil grubu arasında bir fosfodiester bağı oluşur. Böylece bir şeker ile bir fosfatın münavebeli bir şekilde devam etmesi ve arada fosfodiester bağının bulunması ile nukleik asitlerin ana omurgası meydana gelmektedir. Daha önce de belirtildiği gibi DNA ve RNA arasında bir şeker ve baz farklılığı bir yana bırakılacak olursa her iki molekülün pek çok özellikleri birbirine benzemektedir. Gerek DNA’da gerekse RNA’da nukleotitler fosfodiester bağı ile birbirine bağlanarak polinukleotitler meydana gelmektedir.

Her hücre içindeki DNA ve RNA’ların toplam miktarları değişiktir. Maya hücrelerinde %40, bakterilerde %15 memeli hayvanların nükleik asitlerden zengin thymus gibi dokularında %1 kadar (kuru ağırlık üzerinden) nükleik asit bulunur. DNA/RNA=20/1 ile 0,5/1 arasında değişir. Biyokimyasal yapılarından dolayı, makromolekül yapısı ile fonksiyonu nukleik asit tiplerini birbirinden farklı kılar. Bütün nükleik asitler fonksiyonel birimler teşkil ederler ve protein biyosentezinde özel bir şekilde ve belli bir sıra ile ortak hareket ederler.

DNA ve RNA molekülleri birçok bakımdan biribirlerine benzemektedir. Genel yapı bakımından biribirinin benzeridirler. Ancak bir takım farklılıklar vardır ve bunları şu şekilde sıralayabiliriz.

DNA’nın yapısında deoksiriboz şekeri, RNA’nın yapısında riboz şekeri bulunur.

DNA’nın yapısında adenin, timin, sitozin ve guanin bulunur. Yani DNA’daki timin yerine RNA’da urasil bazı girmektedir.

DNA hemen hemen her zaman çift sarmal yapıda bulunur. İstisna olarak bazı viruslardaki DNA tek sarmaldır. RNA’lar hemen hemen her zaman tek zincir halinde bulunurlar. Nadir hallerde örneğin, tRNA yapısında kısmi çift sarmal yapı meydana getirirler.

DNA her zaman kalıtsal özelliği taşıyan molekül olarak ödev yapmaktadır. RNA’lar çoğu zaman yapısal ödev yapmakta veya protein sentezinde genetik bilginin DNA’dan proteine aktarılmasında aracı rolü oynamakta ve ancak çok nadir hallerde bazı viruslarda kalıtsal bilgiyi taşıyan bir molekül olarak hareket etmektedirler.

DNA, çift sarmal yapıdan ibarettir. Hücre çekirdeğinde kromozomlarda ve mitokondrilerde yer alır. Genetik haber birimidir. DNA’nın makromolekül modeli Watson ve Crick tarafından geliştirilmiştir. Buna göre ;

DNA molekülü, biri müşterek bir eksen etrafında sarılmış nukleik asit zincirleri ve diğeri de sabit geometrik ölçülerle meydana gelmiş çift spiral olmak üzere iki kısımlıdır. Azotlu heterosiklik bazlar bu çift sarmal içerisinde yerlerini alırlar. Bir zincirin her bir bazı diğerinin uygun bir bazına karşı gelir. Karşı karşıya bulunan bazlar alt alta H-köprüleri ile birbirine bağlanır.

DNA’nın bazları, önce düzgün olmayan bir sıra ile dizilir. Ancak sonradan bir zincirin baz sırasından dolayı, diğer zincirin baz sırası saptanır. Daima Adenin-Timin, Guanin-Sitozin karşı karşıya bulunur. Bazların çiftleşmesi kuralı çeşitli organizmaların DNA’larında A ile T in ve G ile de C in daima ekimolar oranda bulunduğu, buna karşın, A + T in G + C e oranının değiştiği gerçeğini ortaya koyar.

DNA molekülünde birbirine uyan zincirler karşılıklı yer alırlar. Yani bir zincirdeki 5’-3’ fosfodiester bağı ikinci zincirdeki 3’-5’ fosfodiester bağının karşısında yer alır.

DNA

1953 yılında Cambridge Üniversitesinden James Watson ve İngiliz Fizikçi Francis Crick’in DNA’nın üç boyutlu yapısına ait önerdikleri modele göre, çift zincirden meydana gelen DNA’nın bir eksen doğrultusunda sağa dönen çift sarmalı meydana gelmiştir.

Watson ve Crick

Önerilen DNA çift sarmalı birbirine antiparalel olarak devam etmektedir. Yani zincirlerden birinin 3’ ucu diğerinin 5’ ucu aynı tarafta bulunmaktadır. DNA’nın omurgasını oluşturan ve hidrofilik özelliğe sahip olan şeker ve negatif yüklü fosfat üniteleri çift sarmalın dışa bakan yüzünde ve kendilerini saran su moleküllerine dönüktür. Hidrofobik özelliğe sahip olan purin ve pirimidin bazları ise çift sarmalın içe bakan yüzünde ve ana eksene dikey olarak yer almışlardır. Çift sarmalın çapı 20 Angstromdur. Birbirini takip eden bazlar 36 derece dönüş göstererek dizilmekte ve 10 bazın arka arkaya gelmesi çift sarmalın bir tam dönüş yapmasına neden olmaktadır. Bir tam dönüşte çift sarmalın boyu 34 A uzanmakta ve her baz ise 3.4 A uzamakta ve her baz ise 3.4 A’luk bir boy artışı sağlamaktadır. DNA’nın iki zinciri bir eksen boyunca çift sarmal meydana getirmektedir. Ancak belirli baz çiftleri 20 A çapındaki çift sarmalın içine sığmaktadır. Eğer karşı karşıya duran bazlardan biri purin ise diğeri mutlaka pirimidin olmalıdır. İki purin bu yapı için büyük, iki pirimidin ise küçüktür. DNA yapısındaki adenin (A) daima iki hidrojen bağı ile timine (T), guanin (G) ise daima üç hidrojen bağı ile sitozine (C) bağlanmaktadır.

 —

DNA çift sarmalını bir arada tutan iki kuvvet olup bunlardan birincisi birbirinin komplementeri olan bazlar arasındaki hidrojen bağları, ikincisi ise sarmalın içinde kalan korunmuş kısım ile sarmalın dışında ve oldukça polar özelliğe sahip kısım arasındaki hidrofobik etkileşimdir. Çift sarmalın kararlı bir durumda kalmasına hidrofobik etkileşimin büyük katkıları olmaktadır. Çift sarmalın omurgasını teşkil eden kısımda bulunan fosfat grupları pH 7.0’de negatif yüklüdür ve bu nedenle de nötr pH’da DNA molekülü kuvvetli asidiktir.

DNA’nın Değişik Formları

B DNA: DNA’ların çoğu B formundadır. Bu molekül sağa dönümlü bir sarmaldır. Hücrelerin içinde bulunduğu ortam gibi sulu ortamlarda baskındır. DNA çift sarmalı için ileri sürülen orijinal model sağ el heliks yapısı göstermektedir. DNA’daki sağ el heliks yapısı stereokimyasal konfigurasyon bakımından sol el heliks yapısından daha kararlı bir yapı şeklidir. DNA’ların büyük bir kısmının sağ el heliks yapısı göstermesi bu duruma bir kanıt olarak gösterilebilir. Çift zincirin bir tam dönüşünde yapıya 10 baz girmektedir. Baz çiftleri çift sarmal eksenine dikey olarak yer almış bulunmaktadır. Bu yapıdaki DNA ya B-DNA adı verilmektedir.

A DNA: A form da sağa dönümlüdür. Bu forma çift iplikli RNA ve DNA-RNA hibritlerinde rastlanır. Eğer sağ el çift sarmal yapı gösteren DNA molekülünün bir tam dönüş yapması için yapıya 11 baz girmiş ve baz çiftleri çift sarmal eksenine 20 derecelik bir açıyla yerleşmiş bulunuyorlarsa ve DNA molekülü su kaybetmişse bu yapıdaki DNA ya A-DNA adı verilmektedir.

Z DNA: Z-DNA sola dönümlü bir sarmaldır. Aşağıdaki gibi iki zincirde birbirinin yerine geçebilen pürin ve pirimidinlerin yer aldığı polinükleotitlerde bulunur. Z-DNA’nın bir tam dönüş yapmasında zincir yapısına 12 baz girmektedir.

5’CGCGCG3‘
3’GCGCGC5‘

Tek zincirli nükleik asitlerde birbirinin tamamlayıcısı olan ve palindrom olarak bilinen dizilerin varlığı bu bölgelerde molekül içi baz çiftlerinin oluşmasına yol açar. DNA’da da meydana gelebilmekle beraber en çok tRNAlar ve rRNAlar bu tip diziler içerirler.

H DNA: DNA ve RNA’nın üçlü sarmal şekli, H-DNA olarak adlandırılır. H-DNA’yı tercih eden dizilerde pirimidinler bir zincirde, pürinler diğer zincirde yoğunlaşmıştır. Üçlü sarmal H-DNA’da bazlar (örneğin A) hem kendi tamamlayıcılarıyla (örneğin T ile) eşleşirler. Hem de (örneğin başka bir T ile) Hoogsteen eşleşmesi olarak bilinen başka bir eşleşme oluştururlar

DNA ile ilgili Özet Bilgiler

Yapılan çok sayıda araştırmalardan aşağıdaki sonuçlar ortaya çıkmıştır:

Aynı bir türün değişik dokularından kaynaklanan DNA’lar aynı baz kompozisyonuna sahiptirler.

DNA’ların baz kompozisyonu türden türe değişir.

Bir türün DNA’larının baz kompozisyonu ne yaşla ne beslenmeyle ve nede yaşadığı ortamın değişmesiyle değişmez.

İncelenen hemen tüm DNA’larda adenin artığının sayısı timin artığının sayısına (A=T), Guanininki de sitozininkine (G=C) eşittir. Buradan hareketle purin artıklarının toplamı pirimidin artıklarının toplamına eşittir denebilir. (A+G)=(C+T)

Yakın türlerine DNA’ları benzer baz kompozisyonuna sahiptirler. Halbuki birbirinden çok uzak türlerinkiler ise çok farklı baz kompozisyonu sergilerler. Türlerin taxonomik bir sınıflandırmasında bazların kompozisyonundan yararlanılabilir.

DNA ve RNA’ların Fonksiyonları

DNA’lar oldukça uzun moleküller olup dört farklı deoksinukleotidin her organizma için karakteristik olan belli bir sırada birbirine bağlanarak dizilmesi ile meydana gelmişlerdir. DNA’lar genellikle çift sarmallı yapıya sahiptirler. Prokaryotik hücreler dairesel şekilde DNA’dan meydana gelmiş bir romozoma sahiptirler. Bu DNA molekülü luplar ve super sarmallar meydana getirerek “Nuklear Zon” adı verilen bölgede toplanmış ve paketlenmiştir. Prokaryotik hücrelerin, nukleik asitleri etrafında bir membran bulunmaz. Bu hücreler bariz birnukleusa sahip değillerdir.

Eukaryotik hücreler, prokaryotik hücrelere nazaran dah abüyük ve pek çok dNA molekülüne sahiptirler. Eukaryotik hücrelerin DNA’ları proteinlerle birleşerek kromatin iplikçiklerini oluşturmuş ve iki katlı nukleus membranı tarafından sarılmıştır. Bu nedenle eukaryotik hücreler iki katlı membran ile sarılmış bariz bir nukleusa sahiptirler. Bir canlıda bulunan DNA molekülleri, o canlının hayatı boyunca hangi proteinleri ve RNA’ları, organizmanın hangi vücut bölgesinde ve ne zaman sentez edeceğini, hangi doku ve organları oluşturacağını ve o canlının ne tip bir kişiliğe sahip olacağını tayin edebilecek bilgileri yapısında saklı olarak bulundurmaktır. DNA Molekülleri genellikle nukleusta bulunmaktadır. Fakat bazı nadir hallerde sitoplazmada ekstrakromozomal genetik materyal olarak ta yer almaktadır.

Genetik materyal olarak viruslar DNA ve RNA ihtiva ederler. Doğada bakteri, hayvan ve bitki viruslarına rastlanmaktadır. Viral nukleik asitler bakteri DNA’ları ile kıyaslandığı zaman oldukça küçük boyda kalmaktadır. Viral genetik materyal ancak virus partikülünün yapısında bulunması lazım gelen karakteristik proteinleri sentez edecek ve konakçı hücre içinde virus nukleik asitinin sentezini sağlayabilecek genlere sahiptir. Bu nedenle viral nukleik asitlerin boyları kısadır.

RNA’lar ribonukleotitlerin birbirine bağlanması ile meydana gelen tek zincirli nukleik asitlerdir. DNA molekülleri ile kıyaslandığı zaman boyları daha kısadır. Hemen hemen bütün hücrelerde bol olarak bulunmaktadırlar. Gerek prokaryotik gerek eukaryotik hücrelerde genellikle üç ana sınıf RNA’ya rastlanmaktadır. Bunlar mesencır RNA (mRNA), ribozomal RNA (rRNA) ve transfer RNA (tRNA) dır. Bütün RNA’lar tek zincirli özel bir baz dizisine karakteristik bir molekül ağırlığına sahip ve belirli bir biyolojik fonksiyonu yerine getirmektedir.

mRNA : Tek şerit halinde olup toplam RNA’nın %1-3’ünü teşkil eder. Nükleolusta ve stoplazmada bulunur. Yarı ömrü DNA’dan kısadır. Nükleusdaki DNA’dan proteine genetik haberin tışıyıcısıdır. DNA’da saklı bulunan genetik bilginin, protein yapısına aktarılmasında kalıplık görevi yapan aracı bir moleküldür. MRNA ribozomlara tutunur ve DNA’dan aldığı genetik şifreye göre sentezlenecek proteinin amino asit sırasını tayin etmektedir. Her mRNA molekülü, DNA üzerinde bulunan ve gen adı verilen belirli bir bölge ile komplementerlik göstermektedir. Tek bir eukaryotik hücre yaklaşık 10.000 farklı mrNA molekülü ihtiva etmekte ve bunların her birinden bir veya daha fazla polipeptid zinciri sentezlenmektedir. Eukaryotik mRNA7nın 5’ ucunda 7-metilguanin 37 ucunda ise poli AAAA …….. uzantısı bulunmaktadır.

tRNA : Kıvrılmış yaprak şeklinde olup toplam RNA’nın %15-20’sini teşkil eder. Sitoplazmada bulunur. Protein biyosentezi için gerekli amino asitleri taşır. tRNA’lar da ribonukleotitlerin polimerize olması ile meydana gelmiş çok kıvrılmalar gösteren ve tek zincirli yapıya sahip bir RNA çeşididir. TRNA’lar yonca yaprağına benzeyen üç boyutlu yapılarında yer yer çift sarmallı bir durum göstermektedir. Zincirde yer alan ribonukleotit sayısı 70 ile 99 arasında, molekül ağırlığı ise 23.000 ile 30.000 dalton arasında değişmektedir. Doğada yer alan 20 amino asitin her biri için en az bir tRNA molekülü bulunmaktadır. TRNA’lar adaptörlük görevi yaparak bir uçlarına bağladıkları amino asiti, ribozoma tutunmuş mRNA’nın taşıdığı kodona göre polipeptit zincirine dizerler. TRNA’lar üzerinde bulunan ve üçlü bazdan meydana gelen ve kodon adı verilen bölgeye geçici bağlanarak amino asitlerin mRNA üzerindeki şifreye göre doğru bir şekilde dizilmelerini temin etmektedirler.

rRNA : Toplam RNA’nın %80’ini teşkil eder. Endoplazmik retikulum üzerinde yer alan ribozomlarda bulunur. Protein biyosentezinde tRNA ile mRNA’larla ortak hareket eder. rRNA’lar ribozomların ana yapısal elementi olup yaklaşık olarak ribozom ağırlığının % 65’ini teşkil ederler. Prokaryotik hücrelerde 3 çeşit ve eukaryotik hücrelerde ise 4 çeşit rRNA bulunmaktadır. Ribozomal rNA’lar ribozomların yapı ve fonksiyonlarında önemli roller oynamaktadır.

Bunlara ilave olarak eukaryotik hücrelerde iki çeşit RNA daha bulunmaktadır. Bunlardan birincisi heterojen nuklear RNA (hnRNA)’lardır. Bunlar eukaryotik hücrede sentezlenen ve prosese uğramamış öncül mRNA moleküllerdir. İkincisi ise küçük nukleak (snRNA)’dır ve yine öncül mRNA moleküllerinin metabolzmasında oluşmaktadır.

Plazmidler

Bazı bakteriler nuklear zon bölgesinde paketlenmiş kendi DNA’larından başka sitoplazmalarında serbest olarak dolaşan küçük dairesel plasmidler adı verilmektedir. Bakterilerin binlerce gen ihtiva etmelerine karşılık pek çok plasmid ancak birkaç gen bulundurmaktadır. Bununla beraber bazı hücrelerdeki plasmidler oldukça büyüktür. Bakterilerin çoğalması esnasında plasmidler de kendi benzerlerini sentez ederler ve oğul bakterilere geçerler. Plasmidler çoğu kez sitoplazmada serbest dolaşırken bazen bakterilere rezistanlık kazandırmaktadır. Örneğin kromozomuna plasmit DNA’s’ yapışmış olan bakteri veya sitoplazmasında serbest plasmid dolaşan bakteri tetrasiklin ve streptomisin antibiyotiklerine karşı, rezistanlık kazanmış olabilir. Bu durumlarda bu tip bakteriler ancak hassas oldukları antibiyotikler tarafından öldürülür. Aksi taktirde yaşamaya devam ederler ve hastalık etkeni iseler hastalıkda tedavi edilmemiş olur. Bu nedenle antibiyotikler antibiyogram yapılmadan ve hastalık etkeni bakterinin hassas olduğu antibiyotik tayin edilmeden rastgele kullanılmamalıdır. Ayrıca antibiyotik kullanırken 5-7 gün kanda devamlı bir konsantrasyonda bulunması sağlanarak ara verilmeden kullanılmalıdır. Plasmidler bugün gen mühendisliğinde de kullanılmaktadır. Bakteriler içinde çoğalan plasmidlerin izole edilmeleri mümkündür. İzole edilen plasmid DNA’ları bir yerinden kırılarak başka bir hücreden alınan veya mRNA’dan sentezlenen gen bu bölgeye yerleştirilerek tekrar ait oldukları bakteriye nakledilirler. Bu geni alan bakteri yeni bir protein sentezlemektedir.

Viruslar

Hayatın başlangıcında yer alan struktürlerdeki gibi değerlendirilen viruslar başlıca nükleik asit bileşikleri ve çeşitli sayıda spesifik protein alt ünitelerinden oluşmuş partiküllerdir. Bunlar spesifik konakçı hücrelerine penetre olduklarında replikasyon özelliklerini yönetme yeteneğine sahiptirler. Viruslar hayvanları, bitkileri ve bakteri hücrelerini enfekte edebilirler. Bakteri virusları bakteriyofajlar olarak da adlandırılır. İnsanda poliyomyelit, grip, AIDS ve basit nezle gibi bir kısım hastalıklar viruslarla bulaşır. Bazı kansen tiplerine neden oldukları yada en azından bazı hayvan türlerinde viruslarla bulaştığını düşünmede haklı nedenler mevcuttur.

Viruslar oldukça yüksek partikuler ağırlık gösterdikleri halde homojen olarak büyük kısmı kristalize halde izole edilebilirler. Virul partiküller yada viriyonlar spesifik konakçı hücrelerin yüzeyine bağlanmaya ve viriyonun enfeksiyöz kısmı olan nükleik asitlerini stoplazmaya enjekte etmeye yeteneklidirler. Viral nükleik asit daha sonra konakçı hücrenin biyosenteziyle ilgili sistemlerin tümünü tekeline alır ve onu konakçı hücrenin normal proteinlerinin ve nükleik asitlerinin aleyhine virusların moleküler bileşiklerini üretmeye zorlar. DNA’lı virusların DNA’sı, konakçı hücreye penetrasyondan sonra matrisin komplemanter bir mRNA’nın transkripsiyonuna neden olur. Bu mRNA daha sonra konakçı ribozomal aygıtın yararına işe el koyar ve böylece viral proteinleri ve viral DNA’nın sentezinde gerekli enzimleri sentezler. RNA’lı virusların RNA’sı konakçı hücrelerin ribozomlarına bu hücrelerin mRNA’larından daha etkili bir şekilde bağlanır. Peşinden viral kapsülün proteinlerinin sentezi için ve viral RNA’nın replikasyonunda gerekli enzimler için ana kalıp gibi etkir. Bazı olaylarda, viral RNA çeşitli viral proteinlerin sentez sırasını kodlayan DNA sentezletmeye yarar.

 

14.04.2009

http://80.251.40.59/veterinary.ankara.edu.tr/fidanci/Ders_Notlari/Ders_Notlari/Nukleik_Asitler.html

Prof. Dr. Arif Altıntaş, Ders Notları