DNA Metabolizması

Dosya boyutu büyük oldugundan dolayı dosyayı sadece bilgisayarınıza indirerek görüntüleyebilirsiniz


GoogleDocs üzerinden indirmek için : İndir–Açılan sayfadan indirebilirsiniz–

 

DNA Metabolizması
Genler polipeptid zincirlerini ve RNA ları kodlayan DNA kesimleridir.
Tek gen-tek enzim
Tek gen-tek protein
Genlerin tümü polipeptid zincir yapısında ifade edilmez.
DNA’ nın tersiyer yapısı
Ökaryotik organizma hücrelerinin çekirdeklerinden özütlenen kromozomal malzeme kromatindir.
Kromatin, çok az miktarda RNA ile birlikte, yaklaşık eşit ağırlıkta protein ve DNA içeren ipliklerden oluşur.
Kromatindeki DNA, histon denilen proteinlerle çok sıkı bağlanarak, nükleozom denilen yapısal birimlere paketlenmiş ve dizilmiştir.
Kromatindeki histon dışı proteinler?
Histonların özellikleri
Histonlar en bol bulunan küçük, bazik proteinlerdir.
Ökaryotik hücrelerde molekül ağırlıkları ve amino asit bileşimleri farklı beş temel histon sınıfı bulunmaktadır.
H1, H2A, H2B, H3 ve H4 dür.
Kromatine en gevşek bağlanan ve bundan dolayı bir tuz çözeltisiyle kolaylıkla uzaklaştırılarak kromatinin suda çözünür hale geçmesine neden olan H1 histonlarıdır.
Histonlar birbiriyle çok özgül şekilde etkileşir: H3 ve H4 tetramer, H2A ve H2B dimerler oluşturur.
Nükleozomlar kromatinin asıl düzenleyici birimidir.
Nükleozom, üzerinde kromatinin daha yüksek düzende paketlenmesini sağlayan temel birimdir.
Her bir nükleozom boncuğu 8 histon molekülü içerir: H2A, H2B, H3 ve H4’ ün her birinden iki kopya bulunmaktadır.
Nükleozom zincirinin arasındaki boşluklar 200 baz çiftlik tekrarlayan birimler bağlaç DNA olarak rol alır.
Histone H1 helps condense fiber
Histonların yoğun olarak korunması, fonksiyonunun bütün ökaryotlarda aynı olduğunu ve bu fonksiyonun yürütülmesine molekülün tamamının oldukça özgül şekilde katıldığını işaret eder.
Histonların heri biri 5 tip kovalen değişime uğrar: asetilleme, metillenme, fosforillenme, ADP-ribozillenme ve nükleer protein olana ubikitine kovalen bağlanma
Kromatinin yapı ve fonksiyonunda
Histone code”
H3 ve H4 asetillenme:gen transkripsiyonunun etkinleşmesi x
Öz histonların asetillenmesi: DNA replikasyonu sırasında kromozomun bir araya gelmesi ile birliktedir.
ADP-ribozillenme:DNA onarımı
DNA’ nın 1.75 süperzemberek sarımları histon oktamerinin yüzeyine sarılmış olup DNA’ nın 146 baz çiftini korumakta ve nükleozomun öz taneciğini oluşturmaktadır.
Nükleoplazmin: nükleozomların bir arada toplanmasına aracılık eder.
Nükleoplazmin, çekirdek içinde histonlar ve DNA’ nın özgül olarak etkileşimine ve nükleozomların bir arada tutulmasına neden olan iyonik bir ortamı sürdürür.
Nükleozomlar özgül DNA molekülleri üzerinde bazı bölgeleri tercih eder?
Nükleozomların çekirdekler içinde en üst düzeyde paketlenmesi, H1 histonlarının kendilerine bitişik nükleozomlarla karşılıklı etkileşimine bağımlıdır.
Daha üst düzeydeki yapılar kromatinin sıkıştırılmasını sağlar.
DNA’ nın bir nükleozom çekirdeğine sarılması DNA’ nın uzunluğunu yaklaşık yedi kat azaltır.
Nükleozom çekirdeğinin 30 nm lik fibril denilen bir yapıda düzenlendiği ortaya çıkmıştır.bu paketleme, her bir nükleozomda bir H1 histon molekülüne gereksinir.
30 nm lik fibril tüm kromozomu kapsamaz
Packaging of DNA
30-nm fiber is heterogenous
Level of organization of DNA
30 nm lik fibril, ikinci bir kromatin düzenlenmesiyle DNA’ da yaklaşık 100 kat sıkılaşma sağlar.
Nükleozom boncuklarının solenoid yapılar adı verilen sarmal, tübüler zemberekler halinde bükülmesi ile kromatinde daha ileri sıkılaştırma görülür.
İnterfaz kromozomlarında kromatin lifleri sanki, çekirdek içinde yer alan bir iskeleye tespit edilmiş, 30.000-100.000 baz çiftlik ilmekler halinde örgütlenmiştir.
İskelenin kendi, H1 histonu ve topoizomeraz gibi protein içerir.
Bakteri DNA yapısı
Bakteri DNA’ sı da yüksek organizasyon düzeyindedir.
Hücre hacminin büyük bir kesimini dolduran ve nükleoit olarak tanımlanan bir yapı içinde yoğunlaşmıştır.
Bakteri DNA’ sında ökaryotlardaki nükleozomlarla sağlanan bölgesel düzenlemeyle kıyaslanabilecek herhangi bir yapı görülmemektedir.
 E.Coli de histon benzeri proteinler mevcuttur. HU
Düzenli ve kararlı yapıda değil
Bakteri kromozomu dinamik yapı
Hücre bölünmesi 15 dak.
Bakterilerde hücre metabolizması hızının yüksek olmasının anlamı………
Kromatinde bazı bölgeler etkin iken diğerleri etkin değildir.
Bir organizmadaki farklı hücre tipleri arasındaki farklılıkları ortak kalıtım bilgisinin farklı ifadesi ile açıklamak zorunludur.
Etkin kromatinde DNA, DNaz I gibi bir nükleazla sindirilmeye duyarlı geniş bölgeler içerir.
Etkin kromatin bölgeleri içinde, DNaz I’ e, hatta daha da büyük bir duyarlılık gösteren, 100-300 nükleotid boyda daha kısa parçalar vardır.
Bir gen transkripsiyona uğratılma yeteneğine sahipse……..
Transkripsiyon yönünden etkin olmayan kromatin, interfaz sırasında yoğun biçimde paketlenmiştir ve heterokromatin adını alır.
Transkripsiyon yönünden etkin kromatin daha az yoğun boyanır ve ökromatin adını alır.
Yapısal heterokromatin: etkin olmayan haldedir.kromozom sentromerine yakın ve kromozom uçlarında (telomerler) yer alır.
Different types of chromatin
Euchromatin
Active
Less condensed
Heterochromatin
Silenced
Highly condensed
DNA kromozomlar halinde yapılandırılmıştır.
Ökaryotik kromozomun belirgin özelliği sentromeridir.
Sentromer, hücre bölünmesi sırasında, kromozomu mitotik iğciğe bağlayan proteinler için bir bağlantı alanı olarak iş gören DNA dizisidir.
Fakültatif heterokromatin herhangi bir anda kondanse halde iken bir diğer zamanda etkin olarak transkripsiyona uğratılır.
Memeli dişilerindeki X kromozomu
Bu bağlantı, kromozomlarınkardeş hücrelere eşit ve düzenli dağılımı için şarttır.
Sentromer, 130 bp kadar olan bir A-T bölgesidir. Birçok proteini yüksek afinite ile bağlar.
Telomerler, kromozomun sabitlenmesine yardımcı olan ökaryotik kromozom uçlarıdır.
Telomerler, kısa, yinelenen TG den zengin dizilerden oluşur.
İnsan telomerleri 5’TTAGGG3’ dizgisinin değişik sayıda yinelenmelerine sahip olup bu yinelenmeler epeyce bir kilobaz uzayabilir.
Telomeraz telomer sentezinden sorumludur.
Telomerin kısalması : yaşlanma
Kanser hücreleri telomeraz aktivitesine sahiptir.
Her kardeş kromatid çift iplikli bir DNA molekülü içerir.
İnsan haploid genomundaki 23 kromatidin her biri, tek bir çift iplikli DNA molekülünde ortalama 1.3×108 nükleotid içerir.
Yaklaşık 8000 kez sıkıştırılma
Ökaryotik genlerin çoğu transkripsiyona uğramayan diziler (intronlar) içerir.
Bunların nükleotid dizileri polipeptidin aa dizilimini kodlamayan, bir ya da daha fazla sayıda DNA bölümleri içermektedir.
Translasyona uğramayan bu bölümler genin nükleotid dizisiyle kodladığı polipeptidin aa dizisi arasındaki bağlantıyı bozmaktadır.
Translasyona uğramayan DNA kesimleri intronlar ve kodlayan kesimler eksonlar olarak tanımlanır.
Çoğu örnekte intronlar, birleştirilmiş kodlayıcı bölgelerden daha uzundur.
Memeli genomunun büyük kısmı gereğinden fazladır ve büyük kısmı transkripsiyona uğramaz.
Her insan hücresinin haploid genomu, 23 kromozoma bölünmüş 3×109 baz çiftinden oluşur
Haploid genomun tamamı, yaklaşık 1.5 milyon gen çiftini kodlamaya yeterli miktarda DNA içerir.
İnsanda 100.000 kadar protein bulunur.
Ökaryotik genomdaki DNA, farklı dizgi sınıflarına bölünebilir:
Özgün dizgi
Yinelenen DNA dizisidir.
Ökaryotiklerde DNA’ nın yarıdan fazlası özgün veya yinelenmeyen dizgilerdir.
Yüksek bir ökaryotun tipik dokularında ( memeli KC ve böbreği) 10.000-15.000 arasında gen ifade edilir.
İnsan DNA sın da genomun %20-30 tekrarlayan dizilerden oluşur.
Tekrarlayan diziler: orta ve ileri derecede
İleri derecede diziler:10 bp den daha az uzunlukta peş peşe  birçok kez yinelenmiş dizilerdir.1-10 milyon kopya halinde
Sentromer ve telomerde kümelenip yapısal rol oynar.
Orta sıklıkta tekrarlayan diziler 10-105 kopya içerir. Birkaç yüz baz çifti uzunluğundadır.
Kümelenmemiş olup özgün diziler halinde saçılmışlardır. Bunlar RNA polimeraz II tarafından transkripsiyona uğratılır.
Orta derecede tekrarlayan diziler, uzunluklarına bağımlı olarak:
Uzun saçılmış tekrarlayan diziler=LINE
Kısa saçılmış tekrarlayan diziler=SINE
Bir RNA kalıbını DNA halinde kaydeden ters transkriptazın etkisiyle bir RNA ara maddesinin bir yerden diğer bir yere gitmesinden (transpozisyon) doğar.
İnsan genomunda, bir SINE ailesi olan Alu ailesi
Alu alesi, her haploid genom başına yaklaşık 500.000 kopya halinde bulunur. İnsan genomunun %5-6 sından sorumludur.
İşlevi?????
Mikrosatellit yinelenen diziler: hem saçılmış hem de birbirini izleyen gruplanmış düzenlemeler halinde bulunur..
Diziler 50 kereye kadar tekrarlayan 2-5 bp den oluşur.
En çok, bir iplikte AC ve karşı iplikte TG dinükleotidlerinin tekrarıyla mg.
Bu tekrarların herhangi bir lokustaki sayısı iki kromozom arasında farklılık gösterebilir ve böylece bir kişide….
AC yinelenmesi sayısal olması ve PCR ile kolayca saptanabilmesi nedeniyle genetik bağlantı haritalarının hazırlanmasında çok faydalıdır.
Hastalıkların saptanmasında mikrosatellit polimorfizmi kullanılabilir.
Fragil X sendromu karasız p(CCG)n
Huntigton koreası (CAG)
Kalıtım malzemesi değişebilir ve tekrar düzenlenebilir.
Kromozomal rekombinasyon
Kalıtım bilgisi benzer veya eş kromozomlar arasında değiş tokuşa=rekombinasyon
Delesyon, duplikasyon
Homolog genetik rekombinasyon
Hemen hemen aynı dizilerin oluşturduğu ortak bölgeyi içeren iki DNA molekülü arasındaki genetik değişikliklerdir.
Mayoz bölünme
Genetik çeşitlilik
DNA hasarlarının onarımında
Bölgeye özgü rekombinasyon
Değişim yalnızca belirlenmiş DNA
  serileri arasında gerçekleşmektedir.
Immunglobulin genleri
DNA transpozisyonu
Kısa bir DNA parçasının kromozomun bir bölgesinden diğerine yerdeğiştirmesidir.
Antibiyotiğe direnç
Eşit olmayan çapraz değişim sonucunda
Viral DNA molekülleri göreceli küçüktür.
Çok daha az genetik bilgi içerir.
Enfeksiyon yapan bir virus partikülü, bir protein kılıfla çevrili (genellikle tek bir RNA veya DNA) çok küçük bir genomdan oluşur.
Bazı viruslarla kromozomal tümleşme görülür.
Pekçok viral DNA, yaşam döngüsünün en azından bir bölümünde daireseldir bir konakçı hücre içinde viral raplikasyon sırasında , replikatif form denilen özgül viral DNA tipleri ortaya çıkabilir.
Homolog olan ve olmayan replikasyon
Birçok hayvan virusu ve özellikle onkogenik viruslar, ya doğrudan doğruya veya RNA viruslarında olduğu gibi bunların DNA transkriptleri üzerinden tümleşebilir.
Bakteriler kromozomları ve kromozom dışı DNA ları içerir.
DNA viruslarından daha fazla DNA içerirler.
Viral DNA dan çok daha sıkı yoğunlukta bir üçüncül yapıya sahip olmalıdır.
Bakteriler nükleoitteki büyük, dairesel DNA kromozoma ek olarak sitozolde bir ya da daha fazla küçük dairesel DNA molekülleri içermektedir.
Bu kromozom dışı unsurlara plazmitler denir.
Geçici olarak DNA ya katılabilirler.
Birkaç bin baz çifti uzunluğunda.
Genetik bilgi taşır ve hücre bölünmesiyle kardeş hücrelere geçecek kardeş plazmid oluşturmak üzere replikasyona uğrar.
Konakçı bakteriyi antibakteri ajanlarına dirençli kılan genleri taşımaktadırlar.
İzolasyonu kolay
DNA metabolizmasının çalışılması için yararlı modeller
Ökaryotik hücreler bakteri h.lerinden daha fazla DNA içermesine karşın, ökaryotik genomda daha büyük oranda kodlamayan DNA bulunur.
İnsanın bir tek hücresindeki DNA nın kontur uzunluğu yaklaşık 2 m kadardır. E.Coli DANA sı 1.7 mm dir.
Ökaryotik hücrelerin organelleri de DNA içerir.

Bir Cevap Yazın