Genden
Proteine
1. DNA ve Genetik Bilgi
Deoksiribonükleik asit (DNA), canlıların genetik bilgisini taşıyan biyolojik moleküldür. DNA, çift sarmal yapıya sahiptir ve nükleotitler adı verilen dört bazın (Adenin, Timin, Sitozin, Guanin) diziliminden oluşur. Genetik bilgi, bu baz dizilimleriyle kodlanır ve protein sentezi için talimatlar içerir.
DNA’nın temel yapısı şu şekilde gösterilir:
DNA C¸ift Sarmalı: 5′−ATCG−3′ile 3′−TAGC−5′\text{DNA Çift Sarmalı: } 5' - \text{ATCG} - 3' \quad \text{ile } \quad 3' - \text{TAGC} - 5'DNA C¸ift Sarmalı: 5′−ATCG−3′ile 3′−TAGC−5′
2. Genden Proteine Geçiş Süreci
Protein sentezi, iki ana aşamada gerçekleşir: transkripsiyon ve translasyon. DNA’da kodlanan genetik bilgi, RNA aracılığıyla proteine dönüştürülür.
2.1. Transkripsiyon
Transkripsiyon, DNA’daki bilginin mRNA (mesajcı RNA) molekülüne kopyalanması sürecidir. Bu süreç hücre çekirdeğinde gerçekleşir ve RNA polimeraz enzimi tarafından katalizlenir. Transkripsiyonun üç ana aşaması vardır:
-
Başlangıç: RNA polimeraz, DNA’daki promotör bölgeye bağlanır ve çift sarmalı açar.
-
Elongasyon: RNA polimeraz, DNA'nın kalıp ipliğini (şablon iplik) kullanarak komplementer RNA nükleotitlerini birleştirir.
-
Sonlanma: RNA polimeraz, sonlanma bölgesine ulaştığında mRNA sentezi tamamlanır ve mRNA molekülü çekirdekten sitoplazmaya taşınır.
Transkripsiyon formülü:
DNA→RNA PolimerazmRNA\text{DNA} \xrightarrow{\text{RNA Polimeraz}} \text{mRNA}DNARNA PolimerazmRNA
DNA’daki adenin bazına karşılık RNA’da urasil gelir (T yerine U kullanılır).
2.2. Translasyon
Translasyon, mRNA’daki bilginin ribozomlar tarafından okunarak protein sentezine dönüştürüldüğü süreçtir. Translasyon üç aşamada gerçekleşir:
-
Başlangıç: mRNA, ribozomun küçük alt birimine bağlanır. mRNA’daki ilk kodon her zaman AUG kodonudur ve bu kodon metionin amino asidini kodlar.
-
Elongasyon: tRNA (taşıyıcı RNA), mRNA’daki kodonlara uygun antikodonlarla bağlanır ve ribozoma amino asitler taşır. Ribozom, bu amino asitleri peptit bağlarıyla birbirine bağlar.
-
Sonlanma: mRNA’daki stop kodonuna (UAA, UAG, UGA) ulaşıldığında translasyon sona erer ve yeni protein serbest bırakılır.
Translasyon formülü:
mRNA+tRNA→RibozomPolipeptid Zinciri\text{mRNA} + \text{tRNA} \xrightarrow{\text{Ribozom}} \text{Polipeptid Zinciri}mRNA+tRNARibozomPolipeptid Zinciri
3. Ribozomlar ve Protein Sentezi
Ribozomlar, protein sentezinde önemli rol oynayan yapılar olup iki alt birimden (küçük ve büyük alt birim) oluşur. Ribozomlar, mRNA dizisini kodon kodon okur ve her kodon için bir amino asit ekleyerek protein sentezini gerçekleştirir.
Ribozomun A, P ve E bölgeleri:
-
A (Aminoasil-tRNA) bölgesi: tRNA’nın amino asit taşıdığı bölgedir.
-
P (Peptidil-tRNA) bölgesi: Peptit zincirinin bulunduğu bölgedir.
-
E (Çıkış) bölgesi: tRNA’nın ribozomdan çıktığı bölgedir.
4. Peptit Bağları ve Protein Yapısı
Amino asitler arasındaki bağlar, peptit bağlarıdır. Her bir amino asit, tRNA tarafından ribozoma taşınır ve ribozom bu amino asitleri birleştirerek protein yapısını oluşturur.
Peptit bağı formülü:
Amino Asit 1+Amino Asit 2→DehidrasyonDipeptit+H2O\text{Amino Asit 1} + \text{Amino Asit 2} \xrightarrow{\text{Dehidrasyon}} \text{Dipeptit} + H_2OAmino Asit 1+Amino Asit 2DehidrasyonDipeptit+H2O
Proteinler, dört düzeyde bir yapıya sahiptir:
-
Birincil yapı: Amino asitlerin lineer dizilimidir.
-
İkincil yapı: Alfa heliks ve beta yapraklar gibi düzenli yapılardır.
-
Üçüncül yapı: Polipeptit zincirinin üç boyutlu katlanmasıdır.
-
Dördüncül yapı: Birden fazla polipeptit zincirinin birleşmesiyle oluşan yapıdır.
5. Genetik Kod ve Kodonlar
Genetik kod, DNA veya RNA diziliminde üçlü nükleotit dizileri olan kodonlar tarafından belirlenir. Her kodon, bir amino asidi kodlar. Genetik kod, 64 farklı kodon içerir, ancak bunların bazıları aynı amino asidi kodlayabilir (dejenere yapıda). Örneğin:
-
AUG: Metionin (başlangıç kodonu)
-
UAA, UAG, UGA: Stop kodonları (protein sentezini sonlandırır)
6. Genetik Mutasyonlar
Mutasyon, DNA dizisinde meydana gelen kalıcı değişikliklerdir ve protein sentezini etkileyebilir. Mutasyonlar genellikle şu şekilde sınıflandırılır:
-
Nokta mutasyonu: Tek bir nükleotidin değişmesidir.
-
Sessiz mutasyon: DNA dizisinde değişiklik olsa da kodlanan amino asit değişmez.
-
Yanlış anlam mutasyonu: Farklı bir amino asit kodlayan mutasyondur.
-
Anlamsız mutasyon: Stop kodonu oluşturan mutasyondur, bu durumda protein erken sonlanır.
Mutasyonlar, protein yapısını ve fonksiyonunu etkileyerek hastalıklara yol açabilir.
7. Protein Sentezinin Düzenlenmesi
Protein sentezi, hücrede farklı seviyelerde düzenlenir:
-
Transkripsiyonel düzeyde düzenleme: DNA’nın mRNA’ya kopyalanması, hücrede protein üretiminin ilk adımıdır ve çeşitli transkripsiyon faktörleri tarafından kontrol edilir.
-
Translasyonel düzeyde düzenleme: mRNA’nın ribozomlar tarafından ne kadar hızlı veya yavaş okunacağı düzenlenir.
-
Post-translasyonel modifikasyonlar: Proteinin sentezinden sonra çeşitli modifikasyonlar (fosforilasyon, glikozilasyon vb.) protein aktivitesini etkileyebilir.
Hap Bilgi:
-
Genden proteine geçiş, iki ana aşamada gerçekleşir: transkripsiyon (DNA’dan mRNA’ya bilgi aktarımı) ve translasyon (mRNA’dan proteine bilgi aktarımı).
-
Transkripsiyon, DNA’dan mRNA’ya geçişi sağlayan süreçtir.
-
Translasyon, ribozomlar tarafından mRNA’nın okunarak protein sentezlenmesini sağlar.
-
Genetik kod, üçlü baz dizilimlerinden oluşan kodonlar tarafından belirlenir.
-
Mutasyonlar, DNA dizisinde meydana gelen değişikliklerdir ve protein yapısını etkileyebilir.