PROTEİN SENTEZİ

Santral   Doğma
DNA molekülü protein sentezinde amino asitlerle  doğrudan temas etmez.Sentezde ana kalıp DNA modellik ederek oluşumunu sağladığı ikincil kalıplar ( RNA ) vasıtasıyla protein sentezine katılır.
 

DNA bu görevi şu sırayla gerçekleşir.
DNA dan protein sentezine doğru gerçekleşen olaylar tersinir değildir , yani DNA dan protein sentezlenir ancak   proteinden  DNA sentezlenmez bu nedenle bu olaya santral doğma denir
A- Replikasyon 
Hücre bölünmesi öncesi  DNA  molekülünün kendini eşlemesine denir. Bölünmede meydana gelen hücrelere eşit miktarda  DNA  verilmiş olur. Böylece kalıtsal özelliklerin nesiller boyu değişikliğe uğramadan aktarılması sağlanır.
Replikasyon  hücre döngüsünün  sentez  ( s ) evresinde gerçekleşir. Yarı korunumlu olarak gerçekleşir. Bir DNA  molekülünün bir zinciri kalıp diğer zincir ise yeni sentez DNA’ dır.
Replikasyon da  DNA  zincirlerinin görevi yeni moleküllere kalıp görevi görmektedir.
Replikasyon  eucaryotik hücrelerde nucleus ta, mitokondri ve Kloroplastta gerçekleşir.Prokaryotlarda sitoplazmada gerçekleşir.
Replikasyonun gerçekleşmesinde görülecek hata yeni hücrelerde ortaya çıkar.Yeni nesillerde görülmesi için hatanın üreme hücrelerinde (Sperm, ovum, spor,makrospor,mikrospor) veya üreme ana hücrelerinde gerçekleşmesi
gereklidir.

Replikasyonun özellikleri

• Nucleotidler deoksiriboz içerir.
• Kalıp  DNA bütün nucleotidleriyle senteze katılır.
• DNA polimeraz ve DNA az iş görür.
• Sadece hücre bölüneceği zaman İnterfazda (Sentez evresinde) gerçekleşir.
• kalıtsal bilgilerin yeni nesillere taşınımını amaçlar.
• DNA molekülünün iki zinciride kalıp ödevi görür.
• Sentezlenen yeni zincirler kalıp zincirle zayıf hidrojen bağları kurarak birlikte DNA molekülünü oluşturur.
• Kalıp DNA  3’ ucundan 5’ ucuna doğru okunur
• Yeni DNA sentezi 5’ ucundan 3’ ucuna doğru gerçekleşir

DNA
(ATP,GTP,CTP,TTP)n+n-2(H2O)  ——————– DNA +2 n-4 Pi
DNA Polimeraz

B- Transkripsiyon 
Nucleusta, mitokondri ve kloroplastlarda gerçekleşir. Prokaryotlarda sitoplazmada gerçekleşir. DNA gen birimlerinden  m-RNA nın  belirli nucleotid dizilimiyle sentezlenmesidir. İnterfaz aşamasında gerçekleşen bu olay  bölünme evresinde gerçekleşmez temel amaç hücredeki yaşamsal olayların kontrol edilmesidir. Amaç DNA daki nucleotid diziliminin şifre olarak m-RNA ya aktarılmasıdır.
Transkripsiyon gerçekleşirken görülen hata sadece o m-RNA ile sentezlenecek proteinle ilgilidir. Normal transkripsiyonlar çoğunlukla bu hatayı örter.

DNA
n(ATP,GTP,UTP,CTP)+n-1(H2O)  ———————-RNA +2n -2Pi
RNA Polimeraz

Transkripsiyonun temel özellikleri

• DNA nın anlamlı zincirinde gerçekleşir.(Kalıp ödevi görür)
• Belirli bir protein sentezi için gerçekleşir.
• DNA daki Timinin yerini sentezlenen m-RNA da Urasil alır.
• Sentezlenen m-RNA daki nucleotid sayısı anlamlı zincirdeki nucleotidle oranı 1/1 dir.
• Sentezlenen m-RNA daki nucleotid sayısı gen bölgesindeki nucleotidlere oranı 1/2 dir.
• Sadece interfazda gerçekleşen bir olaydır.
• DNA dan m-RNA ya aktarılan her anlamlı üçlü nucleotid dizisine kodon denir.
• Nucleotidlerde riboz bulunur.
• RNA polimeraz enzimi iş yapar.
• Aynı sentez hücrede defalarca gerçekleşebilir.
• DNA molekülünün tek zinciri ve gen bölgesi kalıp ödevi görevi görür.
• Sentezlenen RNA sentez bittikten sonra kalıp DNA dan ayrılarak sitoplazmaya geçer.
• m-RNA sentezinde DNA 3’ uçtan 5’ uca doğru okunur
• m-RNA 5’ uçtan 3’ uca doğru sentezlenir.

RNA’ nın DNA ya Benzer  Özellikleri

• DNA üzerinde sentezlenmesi.
• Organik baz olarak Adenin , Guanin , Sitozin in bulunması.
• Fosfodiester bağlarına sahip oluşu.
• m-RNA hariç zayıf  hidrojen bağları bulunuşu.
• İnterfazda sentezlenmesi.
• Kalıtsal özelliklerinin oluşması ve yaşamsal olayların gerçekleştirilmesi.
• Nucleus kloroplast ve mitokondri de bulunuşu.

RNA’ nın DNA dan farklı Yönleri

• Tek zincir oluşu.
• Timin yerine urasil bulundurması.
• Sitoplazma ve ribozomlarda bulunması.
• İşlevi bitirdikten sonra yıkılması. (Hidrolizle)
• Daha küçük molekül yapıda olması.
• Kendini eşleyememesi.
• Yapı ve görev olarak 3 çeşit olması.
• Bölünme hariç her zaman sentezlenirler.

C- Translasyon 
Hücre sitoplazmasında (Mitokondri matriksinde ve Kloroplast stomasında ribozomlarda gerçekleştirilir. m-RNA ile taşınan şifre kodonlarlara uygun amino asit dizilimine sahip proteinlerin sentezlenmesidir. Hücre döngüsünün bütün evrelerinde gerçekleşen bu olaylarda amaç hücrenin ihtiyacı olan yapısal ve enzimatik proteinlerin kontrolü şeklinde sentezlenmesidir.    Translasyon için gerekli koşullar : m-RNA , aktifleşmiş t-RNA , Ribozom , yeterli sayı ve çeşitte amino asit , ATP , Enzim

Translasyon un temel özellikleri

• 4 çeşit nucleotid 64 çeşit triple (üçlü nucleotid dizisi) oluşturur.
• DNA’nın anlamlı triplelerine kod, m-RNA daki tripleye kodon, t-RNA daki tripleye antikodon denir.
• 64 şifreden 61 tanesi amino asitlere karşılık gelir. 3 tanesi ise boş şifre olarak adlandırılır.
• Boş olan 3 şifre UAA-UAG-UGA dır. Protein sentezinin bitişini belirler.
• Canlılarda protein sentezi AUG şifresi ile başlar.
• Başlatıcı kodondan önceki ve sonlandırıcı kodonlar ve  sonraki kodonlar okunmaz.
• Protein sentezinde rol alan 20 çeşit amino asit  61.çeşit şifre ile şifrelenmiştir
• 9-m-RNA nın okunması 5’ uçtan 3’ uca doğru gerçekleşir
• 10-Amino asitlerin polipeptid dizisi oluşturmaları amino (–NH2) uçtan, karboksil (-COOH) uca doğru gerçekleşir
• Bazı amino asitleri şifreleyen triple (kodon) sayısı farklıdır

Örnek:

• MetioninveTriptofan:1  Triozin,Sistein,Histidin,Lizin,Glutamin:İzolösin:3
• Valin,Prolin,Alanin,Glisin:4         Lösin,Serin,Arjinin:6

Kısaca: Genetik  şifrenin (kalıtsal bilginin)aktarım yönü
DNA……………> m-RNA…………>Protein    şeklinde gerçekleşir

Not: Bir proteinde aynı veya farklı birden çok polipeptid bulunur. Translasyon  sonucu oluşan bu polipeptidler birleşerek proteinleri oluşturur

Protein sentezinde etkileşim
A- Nucleolus ta sentezlenen r-RNA nucleoplazma da özel proteinlerle birleşerek ribozom alt birimlerini oluşturur. Bu alt birimler porlardan sitoplazmaya geçerler ve ayrı birimler olarak bulunurlar(!)

B- DNA nın ilgili bölgelerinde (!) sentezlenen tRNA lar düz zincirler halinde sitoplazmaya geçerler. Sitoplazmada  özel nucleotidler arasında kurulan zayıf hidrojen bağları ile boyut kazanır ve yonca yaprağına benzerler. Kendi anti kodonlarına uygun amino asitlerle Enzimler ve ATP nin varlığında birleşerek aktifleşirler

C-m-RNA lar DNA nın  gen bölgelerinde anlamlı zincirlerinde sentezlenerek  sitoplazmaya geçerler

Protein sentezinde anlamlı etkileşim sırası

• DNA  daki ilgili gen bölgesinde m-RNA sentezlenir
• m-RNA sitoplazmaya geçer
• Ribozom küçük alt birimi ile birleşir
• Büyük alt birim küçük alt birim ile birleşir
• Amino asit bağlayarak aktifleşen t-RNA  ribozom büyük alt birimdeki 1. bölgeye bağlanır.t-RNA nın anti kodonu ile m-RNA nın kodonları arasında zayıf hidrojen bağları kurulur
• m-RNA 5’ ucuna doğru t-RNA ile beraber 2. bölgeye doğru bir kademe  kayar
• Boş kalan 1. bölgeye uygun anti kodona sahip aktifleşmiş        2. t-RNA yerleşir
• m-RNA 5’ ucuna doğru bir kademe daha kayar boşta kalan 1. t-RNA nın amino asidinin COOH ucu ile 2. t-RNA nın taşıdığı amino asidin NH2 grubu arasında peptid bağı kurulur.Bağ kurulurken 1. t-RNA serbest kalır.

Nucleolus ta r-RNA sentezlendikten sonra özel proteinlerle birleşerek ribozom alt birimlerini meydana getirirler.Alt birimler porlardan sitoplazmaya geçerler. Küçük alt birimde m-RNA nın bağlanmasını sağlayan bir aktif bölge bulunur.Büyük alt birimde ise iki tane t-RNA bağlanacağı aktif bölge bulunur.

DNA nın ilgili bölgelerinde (!) t-RNA lar sentezlendikten sonra düz zincir olarak sitoplazmaya geçer. Burada aktif t-RNA haline gelir. t-RNA larda m-RNA lardaki kodonları tanıyan anti kodonlar bulunur. Sitoplazmadaki amino asitlerin protein sentezinde uygun yerlerine yerleşmesine yardımcı olur.

Başlatıcı ve durdurucu kodonlar