NKLEK ASTLER Prof Dr Hlya Ylmaz Aydoan Nkleik

NÜKLEİK ASİTLER Prof. Dr. Hülya Yılmaz Aydoğan

Nükleik asitler Deoksiribonükleik asit (DNA) Ribonükleik asit (RNA) Nükleotidlerin polimerleridirler

Nükleotidlerin fonksiyonları 1) Nükleik asitlerin alt üniteleridirler 2) Hücrede kimyasal enerjiyi taşırlar 3) Birçok enzim kofaktörlerinin komponentleridirler 4) Sellüler haberleşmede aracıdırlar

Nükleik Asitler üç yapıda organize olurlar: I. YAPI § Belirli tür ve sayıdaki nükleotidler belirli diziliş sırasına göre birbirlerine bağlanarak polinükleotid zinciri meydana getirirler. Nükleotidler arası bağlar 3’-5’ fosfodiester bağlarıdır. Pirimidinlerin 3 numaralı N atomu ile ribozun veya deoksiribozun 1. karbonu, β-N glikozid bağı ile bağlanmış ve pentozların 3. veya 5. karbonu fosforik asit ile esterleşmiştir. Riboz veya deoksiribozun karbon atomu 5’ veya 3’ şeklinde ifade edilir. Purinler 9. N atomları ile riboz veya deoksiribozun 1. karbonuna β-N glikozid bağı ile bağlanmış, pentozlarda 3. veya 5. karbon atomu fosforik asit ile esterleşmiştir.

II. YAPI: Polinükleotid zincirleri arasında çok sayıda H köprüleri oluşumu ile kendini gösterir. DNA’larda pürin/ pirimidin=1 ‘dir. Yani yaklaşık purin kadar pirimidin bulunduğunda uygun çift oluşturabilen purinprimidin grupları vardır. A/T=1 G/C=1 olduğu ispatlanmıştır. Bu esasa göre A-T ile çift bağ, C-G ile üçlü oluşturabilir.

Hidrojen Bağları H H H C Timin C H H O H C C N H C N Adenin N C O C C N C H N N H H N H Sitozin H C N C N O N C H C C C H N O N H N Guanin

DNA ve RNA’daki fosfodiester bağları

En çok bilinen DNA B tipinde A tip DNA, Z DNA, › hidrofilik grup yani deoksiriboz-fosfat iskeleti molekülün dış kısmında, › hidrofobik bazlar molekülün iç kısmındadır. › Sağ el heliks yapısındadır. › Heliksin 360˚ dönümünde 10, 5 baz çifti bulunur. › B formunun dehidratasyonu ile oluşur. › Sağ el heliks yapısındadır. › Heliksin 360˚ dönümünde 11 baz çifti bulunur. › › sol el heliks yapısındadır heliksin her 360˚ dönümünde 12 baz çifti bulunur. DNA nın gen ekspresyonu düzenleyen bölgelerinde bulunur. +2 değerli katyonlar ve pozitif yüklü küçük moleküller örneğin spermin, spermidin ile stabilize olur.

Üçüncül yapı › Double heliksin protein bağları yokluğunda varsayılan üç-boyutlu düzenlenişi

Nükleozomlar Kromatinlerin Ana Organize Edici Ünitleridir v. Her nükleozom boncuğu 8 tane histon proteini içerir: H 2 A, H 2 B, H 3 ve H 4’ün ikişer kopyası. v. Tipik olarak yaklaşık 200 bp’de bir bu yapı tekrarlanır. Bunun 146 bp’i sıkı bir şekilde sekiz parça histondan oluşan yapıyı sarar ve kalan DNA parçası nükleozom boncukları arasında bir DNA bağlantısı olarak görev yapar. H 1 histonu bu DNA bağlantısına bağlanır.

Kısmen katlanmamış kromozomlarda DNA’nın düzenli aralıklarla sıkı bir şekilde protein boncuklara bağlandığı bir yapı gösterilmiştir. Bu iplik üzerinde boncuklar şeklinde düzenlenen yapıda boncuklar histonlar ve DNA kompleksleridir. Boncuklara DNA bağlanması yapıdaki boncuğun nukleozom oluşturmasına yol açar. Organizasyonun ana üniti olan nükleozom daha üst düzeyde paketlenerek kromatin inşa edilir.

Histon-DNA Etkileşimi Histon çekirdekleri DNA’ya random olarak bağlanamaz; belirli lokasyonlarda bağlanmaya eğilimlidirler. Bu pozisyon tam olarak anlaşılamamıştır fakat DNA heliksinin minör bir oluğunda A=T baz çiftlerinden bol olan bir bölgeye bağlı olduğu ortaya çıkmıştır. Burada DNA histonlarla kontakt kurmaktadır. Nükleozomun histon çekirdeği etrafında DNA’nın sıkı sarılması bu noktalarda minör oluğun kompresyonunu gerektirir. 2 veya 3 A=T baz çiftinin oluşturduğu bir klusterın bu kompresyonu oluşturması çok muhtemeldir.

DNA’nın kimyasal özellikleri Çift heliks yapılı DNA, denatüre edilebilir ve denatüre olan DNA renatüre olabilir Farklı türlere ait DNA’lar hibridler (melezler) oluşturabilirler DNA, nonenzimatik transformasyona uğrayabilir. DNA moleküllerindeki belirli nükleotid bazları, sıklıkla enzimatik olarak metillenirler.

DNA’nın denatürasyonu ve renatürasyonu

DNA’nın hibrid oluşturması

RNA (ribonükleik asit) DNA’daki genetik bilgiyi bir fonksiyonel proteine dönüştürmekte aracı rol oynayan nükleik asittir RNA molekülü çift sarmallı değil tek zincir şeklindedir; bazen firkete modeli gibi çeşitli modeller oluşturabilir

RNA çeşitleri haberci RNA (messenger RNA, m. RNA) taşıyıcı RNA (transfer RNA, t. RNA) ribozomal RNA (r. RNA)

Haberci RNA (messenger RNA, m. RNA) Protein sentezi için gerekli genetik mesajı nükleustaki DNA’dan sitoplazmadaki ribozomlara taşıyan RNA’lardır. Protein sentezi için kalıp görevi görür. m. RNA üzerindeki, her biri bir amino aside uyan üçlü baz gruplarına kodon denir.

t. RNA (transfer RNA) sekonder yapıları yonca yaprağı şeklinde olan RNA’dır protein sentezine girecek amino asitleri sentez yerine taşır.

Bir antikodondaki bazlar, protein sentezi için kalıp görevi gören m. RNA’nın üzerinde bulunan, t. RNA ile taşınan amino aside uyan kodondaki bazların tamamlayıcısıdırlar

r. RNA (Ribozomal RNA) Ribozomların yapısındaki RNA’dır; Svedberg ünitesi (S) olarak belli sedimantasyon katsayılarına sahip olan çeşitli r. RNA’lar kombine olarak ribozomları oluştururlar

Nükleotid metabolizması • Hücre içeren besinlerle nükleik asitler alınır. • Pankreas ribonükleazı, RNA’yı hidroliz eder. • Deoksiribonükleaz, Mg 2+ ile Mn 2+ iyonları varlığında etki gösterir ve spesifik olarak DNA’yı hidroliz eder. • Mononükleotidler, bağırsak fosfatazları veya nükleotidazları tarafından nükleozid ve fosfat’a ayrılırlar. • Vücutta serbest bazlar ve nükleozidlerden yeniden nükleotid oluşturulabilir. Ayrıca • prekürsör amino asitler, • riboz-5 -fosfat, • CO 2 ve NH 3 • birleşimiyle de novo olarak pürin ve pirimidin nükleotidleri sentezlenebilir

Pürin nükleotidlerinin yıkılımı 5 -nükleotidaz etkisiyle fosfat grubunun ayrılmasıyla başlar; pürin nükleozid fosforilaz etkisiyle sürdürülür; son olarak ksantin oksidaz etkisiyle ürik asit oluşur

Pirimidinlerin yıkılımı -alanin, CO 2, NH 3 ve -aminoizobutirat, pirimidin katabolizmasının son ürünleridir

Nükleik asitlerin reaksiyonları DNA’nın nükleotid dizisi, organizmanın protein moleküllerinin tümünün sentezinde bilgi kaynağıdır DNA molekülü, sakladığı genetik bilgilerin sonraki nesillere aktarılması için kendi kopyasını oluşturur (replikasyon). Bir protein molekülüne ait olarak DNA’da saklanan genetik bilgiler, önce bir RNA molekülünün sentezi suretiyle kopyalanır veya yazılır (transkripsiyon). Transkripsiyonla RNA’ya kopyalanmış olan genetik bilgiler daha sonra okunarak bir protein molekülü haline çevrilir (translasyon). Transkripsiyon ve translasyon olaylarının toplamı gen ifadesi (gen ekspresyonu) olarak adlandırılır.

Pürin metabolizması bozuklukları Gut hastalığı Lesch-Nyhan sendromu Anormal pürin metabolizması ile ilgili immün yetmezlik hastalıkları * Adenozin deaminaz eksikliği * Pürin nükleozid fosforilaz eksikliği Hipoürisemi

Pirimidin metabolizması bozuklukları Orotik asidüri