Protein Sentezi

30.04.2018 - 17:10

Canlıların temel bileşenlerinden biri proteindir. Proteinler hem yapıcı onarıcı hem düzenleyici hem de enerji verici moleküllerdir. Bu nedenle canlılığın en temel yapılarıdır. Bütün canlılarda çeşitli proteinler vardır. Protein sentezlemek bütün canlıların ortak özelliğidir.

Canlıların DNA'daki genetik bilgiyi kullanarak ribozom organelinde amino asitleri birleştirip protein üretmesine protein sentezi denir.

Bu yazıda protein sentezi nasıl gerçekleşir ortaya koymaya çalışacağız. Aşamalı olarak anlatacağımız bu olayı dikkatle okumanızı tavsiye ediyoruz.

Protein Sentezi Aşamaları

Protein sentezi için hücrenin yönetici molekülleri olan DNA ve RNA aktif rol oynar. Bu süreçte gerçekleşen üç ana olay şöyle sıralanabilir:

Replikasyon
Transkripsiyon
Translasyon

Bu üç olayın ana unsuru DNA'da var olan kodun kopyalanıp kullanmasıdır. DNA'daki genetik bilginin korunumlu olarak aktarılmasına santral dogma denir.

Şimdi protein sentezi için önemli olan bu aşamaları kısaca özetleyelim.

1. Replikasyon

Hücrenin temel yönetici molekülü olan DNA'nın kendini eşmelesi olayıdır. Aslında replikasyon hücre bölüneceği zaman DNA miktarını iki katına çıkarmak için yapılan bir işlemdir. Protein senteziyle alakası doğrudan değildir. Ancak yönetici moleküllerin sentezlenmesini iyi anlarsak protein sentezini de daha iyi anlarız.

Replikasyonda çift zincirli DNA açılır ve DNA'daki her şifrenin karşısına yeni bir tane gelecek şekilde yeni bir DNA üretilir. Böylece hücrenin genetik bilgisi de kopyalanmış olur.

Ökaryot hücrelerde DNA çekirdek içinde bulunduğu için replikasyon burada gerçekleşir. Prokaryot hücrelerde ise çekirdek yoktur ve DNA kendini sitoplazma içerisinde eşler.

2. Transkripsiyon

Transkripsiyon yazılım demektir. DNA'daki genetik bilginin protein sentezinde kullanılması için bu kodun bir yere yazılması ve protein sentezinden sorumlu olan ribozom organeline ulaştırması gerekmektedir. Bu amaçla DNA açılmakta ve iki zincirden bir tanesinin karşısına ona uyumlu olarak tek zincirli bir nükleik asit sentezlenmektedir. İşte bu molekülün adı RNA'dır.

DNA çift zincirli, RNA ise tek zincirlidir. RNA, DNA tarafından sentezlenmektedir.

Transkripsiyon ile DNA üzerinde yazılı olan kod protein sentezini gerçekleştirmek için RNA'ya aktarılmıştır. Canlıların DNA'sındaki kodlara göre protein üretebilme kapasiteleri ve protein çeşitlilikleri bulunmaktadır. Protein sentezi için gereken kod DNA'nın ilgili bölümünden yazdırılır.

RNA'ya yazdırılan şifreler için tıpkı DNA'daki gibi nükleotitler kullanılır. DNA nükleotitleri adenin, timin, guanin ve sitozin şeklindedir. RNA nükleotitleri ise adenin, urasil, guanin ve sitozin şeklindedir. Yani timin sadece DNA'da, urasil ise sadece RNA'da bulunmaktadır.

3. Translasyon

Translasyon okuma veya çevirme anlamındadır. Transkripsiyon ile DNA tarafından yazılan proteinin şifresinin okunması ve uygulamaya geçilmesi gerekmektedir. DNA tarafından üretilen RNA'da böylece çeşitli kodlar bulunmaktadır. Bu kodlardan her 3 nükleotit bir amino asite karşılık gelmektedir. Örneğin sırasıyla adenin urasil sitozin kodu AUS şeklindedir. Buna karşılık gelen amino asit ile RNA, anahtar kilit ilişkisi oluşturmaktadır.

Protein sentezi şifresini başlatan kod AUG kodudur. Yani art arda adenin urasil guanin koduyla başlar her protein sentezi. Bu AUG koduna karşılık gelen amino asit ise metiyonin amino asididir. Buna göre bütün protein dizilimleri bu amino asitle başlar.

Her üçlü kod bir amino asit anlamına geliyor dedik. Peki, kaç tane üçlü kod dizilimi olabilir? Olasılık ilgeleri gereği 3 harfli bir sıra ve toplamda 4 harf kullanıldığında 4³ = 64 tane genetik kod üçlüsü bulunur. Bunlardan UAA, UAG ve UGA kodları protein sentezinin sonlacağını bildirir. Bu nedenle bunlara karşılık bir amoni asit yoktur. Geriye kalan 61 tanesi amino asit şifresidir.

RNA'daki 61 kod dizilimi amino asitlere karşılık gelir. Ancak birden fazla kod aynı amino asite karşılık gelmektedir. Çünkü toplamda 20 çeşit amino asit bulunmaktadır.

Protein Sentezi Nasıl Gerçekleşir?

Protein sentezi nedir ve hangi aşamaları içerir kısaca anlattık. Şimdi bu olay nasıl gerçekleşir toparlayalım.

Protein sentezi formülü istersek şu şekilde ifade edebiliriz: DNA → RNA → Ribozom → Protein şeklinde ifade edilebilir.

Yukarıdaki görsel protein sentezi şeması ortaya konmuştur.

Protein sentezi nasıl gerçekleşir anlamak için RNA türlerini iyi bilmemiz gerekir.

RNA ve Türleri

RNA protein sentezinin kod taşıyıcısıdır. RNA'nın varlığı protein sentezi yapmak içindir. Protein sentezi için en temel üç tip RNA bulunmaktadır.

Haberci RNA (mRNA)
Taşıyıcı RNA (tRNA)
Ribozomal RNA (rRNA)

Bunlardan mRNA yukarıda anlattığımız DNA üzerindeki kodu alan RNA'dır. Bu kodu haberci olarak DNA'dan alarak sitoplazmaya getirir. mRNA üzerinde amino asitlere karşılık gelen üçlü kodlara kodon denir.

tRNA ise bir tarafında amino asitleri tutan ve bir tarafında mRNA'ya karşılık gelen bir yapıdır. tRNA'da, mRNA'daki her kodona karşılık gelen antikodon bulunmaktadır. Bu kodon ve antikodonlar anahtar kilit ilişkisi içerisindedir.

Son olarak rRNA yani ribozomal RNA ise protein sentezlemekle görevli ribozomun yapısına katılır.

Protein Sentezi Özet

Yukarıda anlatılanları anlamak protein sentezini öğrenmek açısından çok önemlidir. Şimdi protein senteziyle ilgili anlattıklarımızı basitçe birkaç adımda özetleyelim.

DNA tarafından transkripsiyon ile mRNA üretilir. mRNA üzerinde genetik kodlar amino asitlere karşılık gelmektedir.
Üretilen mRNA'lar sitoplazmada hareket eder ve tRNA'ya yaklaşır.
Büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşan ribozom organeli birleşir.
mRNA üzerindeki kodonlar ve tRNA üzerindeki antikodonlar birbirine uyumlu şekilde bağlanacak özellikterir.
tRNA'ların bir tarafına da antikodonlara uygun olarak amino asitler bağlanır.
Ribozom organeli kullanılarak amino asitler arasında peptit bağı kurulur.
Amino asit sayısının bir eksiği kadar su açığa çıkar ve protein sentezlenir.

Protein sentezi bir dehidrasyon olayıdır. Protein sentezinin basit dehidrasyon formülü n(amino asit) → protein + (n - 1).(H₂O) şeklindedir.

Protein Sentezi Soruları

Protein sentezi özellikle 9. sınıf biyoloji dersinde ilk karşımıza çıktığında bize karmaşık gelebilir. Ancak iyi kavrandığında çok zevkli ve basit bir konudur. Yukarıda protein sentezi nasıl gerçekleşir detaylı bir şekilde aşamalarıyla anlattık. Sonra da bu aşamaları kısaca özetledik. Şimdi de protein sentezi soruları ile kafamızdaki bilgileri tam oturtalım.

Soru #1: Protein sentezi neden önemlidir?

Proteinler canlılığın en temel bileşikleridir. Örneğin kaslarımız protein yapılıdır. Ancak bunun da ötesinde hücrede denetleyici ve düzenleyici görevleri vardır. DNA hücreyi protein sentezleyerek yönetir. Çünkü hücrede gerçekleşen her reaksiyon için özel bir enzim bulunmaktadır. Bu enzimler protein yapılıdır. Protein sentezlemek enzimlerin var olması için gereklidir. Yani hücre metabolizması proteinler sayesinde yürütülür. Bu da protein sentezinin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.

Soru #2: Protein sentezi her canlıda aynı mıdır?

Bütün canlılar ribozom bulundurur ve bütün canlılar protein sentezi yapar. Genel olarak protein sentezleme mekanizması da aynıdır. Sadece yapısal bazı küçük farklılıklar bulunabilir. Örneğin ökaryot canlılarda mRNA çekirdekte sentezlenirken prokaryotlarda sitoplazmada sentezlenir.

Soru #3: Sadece 20 çeşit amino asit varsa bu kadar farklı sayıda protein nasıl sentezlenmektedir?

Protein çeşitliliğini sağlayan ana faktör amino asitlerin dizilimidir. 20 tane sayı kullanarak siz sayısız şifre elde edebilirsiniz. Aynı şekilde 20 amino asitle sayısız protein çeşidi sentezlenebilir.

Soru #4: Protein sentezi hücrenin hangi kısmında gerçekleşir?

Protein senteziyle görevli organel ribozomdur. Prokaryot canlılarda sadece sitoplazmada gerçekleşir. Ancak ökaryot hücrelerdeki çift zarlı organellerde de gerçekleşir. Çünkü kloroplast ve mitokondrinin kendilerine ait DNA ve ribozomları bulunmaktadır. Ayrıca granüllü endoplazmik retikulum üzerinde de dizili ribozomlar bulunmaktadır. Bu nedenle burada da protein sentezi gerçekleşir.

Soru #5: Protein sentezi için neler gereklidir?

Protein sentezi için çeşitli enzimler, ribozom, yeteri kadar amino asit çeşidi, RNA ve ATP gereklidir.

Soru #6: Bütün canlıların DNA'ları farklıysa bu canlılar nasıl aynı proteinleri üretmektedirler?

Bütün canlıların DNA'ları arasında fark vardır. Ancak ortak kısımlar da bulunur. Örneğin aynı türün DNA'ları arasında %99 civarında kodlar aynıdır. Fark çok az bir kısımdadır. Canlıların akrabalıkları azaldıkça DNA benzerlikleri de azalır. Bütün canlılardaki temel fonksiyonları gerçekleştiren ortak enzimler bulunmaktadır. Bu da demek oluyor ki bu enzimleri salgılayan kodlar bütün canlıların DNA'larında ortak olarak bulunmaktadır.

Etiketler:

biyoloji

Yorumlar

Yorum Yap