Nükleotit Asit Nedir - Nükleotit Asit Hakkında Bilgi

Nükleotit asit ne çağırmak
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 edinmek üzere iki gruba ayrılırAdenin (A) ve guanin(G), purin baz olarak ayrıca DNA keza de RNA ’nın yapısında yeralırSitozin © ayrıca DNA keza de RNA ’da, timin (T) ise yalnızca DNA ’da bulunan pirimidin bazlardır

RNA ’da timinin yerini öteki bir pirimidinurasil 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 BN glikozid senet 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

Fakat bir RNA olan tRNA ’nın yapısında timin bulunurBu çeşitlilik 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 pat diye fazla OH grubu içerdiğinden deoksiribonükleotitler 3 ’ ve 5 ’, ribonükleotitler ise 2 ’,3 ’ ve 5 ’ fosfat esterleri oluşturabilirBu kimyasal özelliğe uygun bir şekilde adenozin 5 ’ fosfat, 5 ’ribonükleotit (adenilik asit ya da özetle AMP) olarak tanımlanırken, deoksisitidin 3 ’fosfat ise, 3 ’deoksi(ribo)nükleotit (sitidilik asit ya da özet olarak dCMP) olarak tanımlanabilir

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

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

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

WatsonCrick baz eşleşmesi olarak da tanımlanan bu purinpirimidin ya da tersi baz eşleşmeleri DNA ’nın ikincil yapısını oluştururİki polinükleotit zincir A ile T aralarında iki, G ile C aralarında üç hidrojen bağı oluşturarak birarada tutulur Hidrojen senet oluşumu eksik 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 ya da dizilim özelliği serbest enerji değişimini bu da sarmalın kararlılığını etkiler

Fizyolojik koşullarda çoğunlukla DNA ’daki bir baz çifti diğerine yaklaşık 34 angström (A ) ve eksene takriben 36o ’lik bir açı yaparak –fosfodiester bağ ile birleşirlerBöylece DNA ’da her 10 bazçiftini taşıyan kısım takriben 360o dönerek 34 Ao maddi uzunlukta bir sarmal oluştururSarmal genelde sağa dönümlüdürDNA ’da herbir baz çiftinin sarmalın dış yüzeyine karşın kısımlarında,özgün hidrojen bağ verici veya alıcı gruplardan ve hidrofobik ceplerden oluşan büyük ve ufak oluk biçiminde yapılar bulunurBu yapılar ve eşsiz nükleotit dizilimi,tüm çift helezoni DNA ’nın – sayesinde geometrik yapısını ve buradan işlevini etkileyebilirÖrneğin, DNA ’nın içinde bulunduğu fizyolojik şartlar değiştiğinde DNA ’ya bağlanan düzenleyici proteinlerin bağlanma özelliği de değişerek bu bölgelerde gen etkinliğinin değişmesine niçin olurlar

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

Tüm RNA ’lar RNA polimeraz enzimiyle DNA ’nın kalıp sarmalının belirtilmiş bir bölgesinden kopya çıkartılarak sentezlenirlerBirincil yapıları –ribozdaki OH sebebiyle daha eksik dayanıklıdırAncak WatsonCrick 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 veya öteki moleküllerle üç boyutlu yapılara bozdurmak üzere katlanırlarRNA moleküllerinin işlevleri DNA ’ya tarafından daha fazla yönü olan ve daha karmaşıktır Örneğin,bazı RNA molekülleri; aproteinlerin amino asit birimlerinin şifrelerini taşıyarak genetik veri akışına aracılık ederler (mRNA) b Protein sentezi için platform organeli olan ribozomların yapısına katılırlar (rRNA) cmRNA ’daki şifreyi (kodonları) okuyarak taşıdığı amino asitleri buna uygun bir şekilde dizilmesini karşılayan adaptör moleküllerdir (tRNA) d Ribonükleoprotein kompleksleri veya küçük RNA molekülleri şeklinde düzenleyici molekül olarak iş görürler

Bunlara ilave olarak,kodlayıcı özelliği olmayan ve bir diğer RNA ’ya komplementer (tamamlayıcı veya antisens RNA olarak da adlandırılan) kısa RNA molekülleri de vardırBunlar RNA:RNA eşleşmeleri yaparak niyet RNA ’nın adi işlevini baskılayan bir repressör olarak da meslek görürlerAyrıca sarmallardan biri RNA diğeri DNA olan RNADNA dubleksleri biçiminde 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 ast denatürasyonlara karşı (DNADNA eşleşleşmelerine tarafından) daha dayanaklı oldukları gösterilmiştir mRNA mRNA ’lar DNA ’daki kalıtımsal bilgiyi protein sentez organeli olan ribozomlara aktaran arabulucu moleküllerdir Uzunlukları taşıdığı genetik bilgiye göre ve kodlayıcı olmayan (intron) bölgelerine tarafından değişken olabilirProkaryotlarda daha kısa ömürlüdürler ve toplam hücreli ağırlığının çok eksik bir kısmını oluştururlarÖkaryotik mRNA ’lar daha dayanıklıdırSaatlere varan ömürleri vardır ve toplam hücreli ağırlığının %3 kadarını oluştururlar

Prokaryotik hücrelerde DNA, sitoplazmada özgür olarak bulunduğundan (çekirdek zarı bulunmadığından) mRNA sentezi devam ederken mRNA 5 ’ uçtan ribozoma bağlanır ve benzer anda protein sentezi yapılabilirÖkaryotik hücrelerde ise tüm RNA ’lar çekirdekte sentezlenir Protein birleşim 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 veri,böylece eşsiz bir proteinin milyonlarca kopyasının sentezini sağlayabilirÖrneğin,ipek böceğinin herbir ipekli salgı hücresi göre ipeğin yapısında yer alan fibroin protein geninden 10 000 kadar mRNA kopyası çıkartılırHerbir fibroin mRNA ’sından 100 000 fibroin protein molekülü sentezlendiğinden 4 jurnal sürede yaklaşık bir milyar fibroin proteini oluşturulur Kalıtımsal kod kurallarına ökaryotik mRNA ’sı,proteinin amino asit dizilimine yerinde 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 (aktarma RNA) Proteinlerin yapısında yer alan amino asitleri ribozomlara taşıyan ve mRNA ’daki üçlü şifreyi (kodonları) tanıyan uyarlayıcı moleküllerdirÖkaryotik hücrelerin çoğunda 6070 öbür tRNA bulunurken,prokaryotik hücrelerde, mesela Ecoli ’de 20 bambaşka amino için ~40 dek bambaşka tRNA meslek görmektedirTüm tRNA ’ların 3 ’OH (akseptör) ucunda CCA evrensel müşterek nükleotit dizisi bulunur

Ama CCA nükleotidleri tRNA genleri tarafından kodlanmazTranskripsiyon sonrası tRNA nükleotidil transferaz enzimiyle tRNA ’ya eklenirAmino asitler,herbir amino asite eşsiz olan amino açil tRNA sentetaz enzimiyle CCA ’nın adenozin biriminin riboz şekerine ester bağıyla kovalent olarak bağlanırtRNA ’nın öteki 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 cömertlik farklılıkları,D(dihidroksi uridin) kolu ve akışkan “ kollardaki nükleotid farklılıklarından kaynaklanırtRNA ’lar olağan bazlara ek olarak değişime uğramış bazlar da içerirÖrneğin ribotimidin (T,5metiluridin) ve pseudouridin (U,uridinin C5 ’ –C2 ’glikozid bağla bağlanmış bir izomeridir),bütün tRNA ’larda “TUC kolunda yer lan değişik bazlardandır

TRNA antikodonu ile mRNA kodonlarının eşleşmesi AU,GC standart baz eşleşmesidirAncak “Wobblebaz 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 dışarıda diğer amino asitlerin herbiri birden artı tRNA göre (isoaccepting tRNA) protein sentezine sokulabilmektedirrRNA (ribozomal RNA)Hücrelerde en fazla bulunan RNA ’dırrRNA ’lar eşsiz müşteri ve sayıda ribozomal proteinlerle (rprotein) birleşerek ribozomları oluştururlarRibozomlar,hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerin protein sentez organelleridir

Ecoli ’de 20000 kadar ribozom,hücresel kuru ağırlığının %25 kadarını oluştururHızla çoğalan bir memeli hücresi ise ~10 milyon ribozom içerebilirTüm hücrelerdeki ribozom sayısı,hücrenin protein sentez aktivitesine tarafından değişken Ribozomlar biri diğerinin yaklaşık iki katı olan iki daha alçak birimden oluşurAlt birimler ve içerdiği rRNA tipleri,ultrasantrifüj çökme sabit sayıları (S) ile tanımlanırBir tüm prokaryotik ribozomu 70S,ökaryotik ribozomu ise 80S büyüklüğe sahiptirProkaryotik ribozomun ufak 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 ufak daha aşağı birimi 40S büyüklüktedir ve 18S rRNA ’dan ve takriben 30 ribozomal proteinden oluşurken,büyük altbirim 60S büyüklükte ve 5S,58S ve 28S rRNA ve takriben 45 ribozomal proteinden oluşmaktadır

Ribozomların manâlı bir özelliği, birbirlerinden ayrılmış da olsa ribozomal proteinlerin ve rRNA ’ların uygun (in vitro) koşullarda baştan işlevsel yapıya sahip olabilmeleridirRibozomlar protein sentezi için sadece elastik bir platform yok, proteinprotein ya da proteinrRNA etkileşimleriyle kataliz olaylarına da karışan faal yapılardırÖrneğin büyük ribozomal altbirim,peptidil transferaz reaksiyonuyla peptid tahvil oluşumunu katalizlerken, RNA az uygulanmasıyla peptid bağın oluşmamış olması bu reaksiyonun RNA katalizli bir tepkime olduğu hipotezini desteklemektedirAyrıca bakteri 23S RNA ’sının tRNA molekülünün 3 ’CCA ucuyla etkileşerek peptidil transferaz aktivitesinde ilk elden 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 birincil oluşturulan premRNA ’lar,keza ökaryotik keza prokaryotik pretRNA ve prerRNA molekülleri başlangıçta daha büyük ve işlevsizdirler *