NÜKLEİK ASİTLER ve PROTEİN SENTEZİ

NÜKLEİK ASİTLER ve PROTEİN SENTEZİ

Çekirdek hücrenin yönetim merkezidir. Çekirdeği olmayan hücre yaşayamaz. Çekirdek yönetim görevini içerisinde taşımış olduğu yönetici moleküller sayesinde gerçekleştirir.

İki önemli yönetici molekül vardır. Bunlar DNA ve RNA dir. Bunlara ilk kez çekirdekte rastlandıklarından dolayı nükleik asit yani çekirdek asidi denmiştir. Asıl yönetici molekül DNA dır RNA ise yardımcı olarak görev alır.

DNA prokaryotlarda sitoplâzmada dağınık yani serbest halde ökaryotlarda ise çekirdek, mitokondri, kloroplast ve sentrozomda bulunur. RNA ise prokaryotlarda sitoplâzma ve ribozomlarda; ökaryotlarda ise çekirdek, mitokondri, kloroplast, ribozomlar ve sitoplâzmada bulunur.

Nükleik asitler virüsler ve bütün canlı hücrelerde bulunurlar. Virüsler hariç diğer bütün canlılarda DNA ve RNA birlikte bulunur. Virüslerde ise DNA ve RNA ikisi birden bir virüste bulunmaz.

Nükleik asitler C,H,O,N,P elementlerinden oluşur. Nükleik asitlerin yapıtaşı ise nükleotidlerdir. Çok sayıda nükleotid bir araya gelerek Nükleik asitleri oluşturur. Yani DNA ve RNA birer polinükleotiddir. Bir nükleotid ise 3 kısımdan oluşur.

1. Azotlu Organik Baz: Pürin ve primidin olmak üzere iki grupturlar.

a) Pürinler: Pürin bazlar iki halkalıdır. Bunlar Adenin ve Guanindir. Hem DNA nın hem de RNA nın yapısında bulunurlar.

b) Primidinler: Tek halkalıdırlar. Bunlar Timin, Sitozin ve Urasildir. Timin sadece DNA da Urasil ise sadece RNA nükleotidlerinde bulunur. Sitozin ise her ikisinde de bulunur.

2) Beş Karbonlu Şeker: Riboz ve Deoksiriboz olmak üzere iki pentoz şeker bulunur. Riboz RNA nükleotidlerinde Deoksiriboz ise DNA nükleotidlerinde bulunur.

Riboz ve Deoksiriboz arasındaki fark oksijen atomu sayısındadır. Ribozdaki oksijen sayısı deoksiriboza göre bir fazladır. Nükleik asitler taşıdığı şeker çeşidine göre isim alır.

3) Fosforik Asit ( H₃PO₄ ) : Her nükleotidin yapısında bulunan fosforik asit aynıdır. Hem DNA hem de RNA nükleotidlerinde bulunur. DNA ve RNA nın asidik karakterde olmasını sağlar.

5C lu şeker ile azotlu organik bazın oluşturduğu moleküle nükleozit denir. Nükleozite fosforik asit bağlanması ile de nükleotid oluşur. Nükleotidlerin de birbirine fosfodiester bağları ile bağlanması sonucu polinükleotidler yani nükleik asitler oluşur.

Ponükleotid oluşumu sırasında ATP harcanır ve su açığa çıkar.

DeoksiriboNükleik Asit = DNA

Yapısında A, G, C ve T olmak üzere 4 çeşit nükleotid bulunur. Bu nükleotidlerin hepsinde de Deoksiriboz şekeri bulunur. Polinükleotid oluşumu sırasında DNA polimeraz görev alır. Fosfodiester bağları ile nükleotidlerin birleştirilmesi sırasında enerji harcanır ve su açığa çıkar.

DNA çift sarmaldır yani iki polinükleotid zincirden oluşur. Zincirler birbirine zayıf H bağları ile bağlanır. Her bir zinciri oluşturan nükleotidler Deoksiriboz ve fosfat grupları arasında kurulan fosfodiester bağları ile birbirine bağlanır.

DNA molekülü sarmal yani heliks şeklinde kıvrılmış iki zincirli yangın veya minare merdiveni şeklinde bir moleküldür. Merdivenin kenarlarını deoksiriboz ve fosfat molekülleri basamaklarını ise azotlu organik bazlar meydana getirir.

DNA sarmalındaki organik bazlar karşı karşıya gelir. DNA sarmalında bulunan organik bazların kimyasal ve moleküler yapılarından dolayı Adenin karşısına daima Timin, Guanin karşısına ise daima Sitozin gelir. DNA zincirleri bu organik bazlar arasında kurulan H bağları ile bir arada tutulur. A ile T arsında 2 tane H bağı G ile C arasında 3 tane H bağı bulunur.

A ve T her zaman karşı karşıya geldiği için; bütün DNA larda toplam Adenin sayısı toplam Timin sayısına eşittir. Aynı durum G ve C için de geçerlidir.

DNA nın bu özelliklerinden dolayı zincirlerden birinin baz dizilimi biliniyorsa tamamlayıcı diğer zincirin baz dizilimi bulunabilir.

NOT: Bir DNA molekülünde;

Toplam nükleotid sayısı = Toplam fosfat sayısı = Toplam şeker sayısı = Toplam baz sayısı

DNA nın Özellikleri ve Görevleri

1) DNA kendini eşleyebilir. DNA nın kendini eşlemesine replikasyon denir.Bu özellik sayesinde mitoz ve mayoz bölünme gerçekleşir. Kloroplast, mitokondri ve sentrozom gibi DNA taşıyan organeller bölünüp çoğalabilir.

2) Her canlının DNA sı kendine özgüdür. DNA nın çeşitli olmasını yapısındaki nükleotidlerin sayısı ve dizilişi sağlar. Farklı türlerde nükleotid sayısı farklıdır. Aynı türün bireylerinde ise nükleotid sayısı aynıdır fakat nükleotid dizilim farklılığı vardır. Böylece aynı ana- babadan gelen kardeşlerde bile kalıtsal farklılıklar oluşur.

Nükleotid diziliş farklılığı DNA şifresini oluşturur. Bu şifreden dolayı faklı genler ve kromozom yapıları oluşur. DNA taşımış olduğu bu şifrelerle çok geniş bir bilgi deposudur. Canlının yaşamı ile ilgili tüm kalıtsal bilgiler hücrenin hafızası ve kalıtım materyali olarak görev yapan DNA sında depolanmıştır.

Hücreler; canlılıkları boyunca bu bilgileri kullanırlar ve hücre bölünmesi sırasında DNA larını eşleyerek yeni oluşan hücrelere bu bilgileri eşit şekilde aktarırlar.

3) Protein, enzim, hormon ve RNA sentezini kontrol eder. Protein yapısındaki bileşiklerde kaç tane - hangi çeşit ve hangi sırada aminoasitlerin bulunacağının şifreleri DNA da yazar. Bir hücredeki metabolik ve hayatsal faaliyetlerin gerçekleşmesi ve düzenli bir şekilde yürümesi enzimler, hormonlar sayesinde olur. DNA enzim ve hormon sentezinin şifrelerini vererek hücrenin hayatsal ve metabolik faaliyetlerini yönetir.

DNA nın kalıtsal ve yönetici molekül olduğuna dair birçok araştırma yapılmıştır. ÖR:

Deneyde canlı kapsüllü ( X ) ve kapsülsüz ( Y ) pnömoklar kullanılmıştır. Bu bakterilerden polisakkarit yapılı kapsül taşıyanlar zatürre hastalığına neden olurken kapsülsüz olanlar ise akyuvarlar tarafından etkisiz hale getirilebildiklerinden hastalık yapmazlar. Deney sırasında;

Ι) X tipi canlı bakteriler farelere enjekte edildiğinde fareler zatürreden ölmüştür.

ΙΙ) Y tipi canlı bakteriler farelere enjekte edildiğinde fareler ölmemiştir.

ΙΙΙ) Isıtılarak öldürülmüş X tipi bakteriler farelere enjekte edildiğinde fareler ölmemiştir.

ΙV) Isıtılarak öldürülmüş X tipi bakterilerden elde edilen özüt ile canlı Y tipi bakteriler birbirleriyle karıştırılarak bu karışım farelere enjekte edildiğinde fareler ölmüştür.

Ölen farelerden örnekler alınıp incelendiğinde ortamda kapsül taşıyan canlı X tipi bakterilere rastlanmıştır. Bu deney sonucunda Y tipi bakterilerin ölü X tipi bakteri DNA parçalarını kendi DNA larına entegre ettikleri ve kapsül sentezleyerek X tipi hastalık yapan bakterilere dönüştüğü görülmüştür. Bakteriler dış ortamdan DNA parçası alarak kendi genetik yapılarına ekleyebilirler ki bu olaya Transformasyon denir ve sadece bakterilerde görülen bir olaydır.

Transformasyon sayesinde Y tipi kapsülsüz bakteriler kapsül sentezini sağlayan enzimin genetik şifresini elde etmişlerdir. Bu sayede kapsül sentezleyerek X tipi kapsüllü bakteri haline dönüşmüşlerdir. Bu olay ve deney DNA nın hücredeki yönetici molekül olduğunu ispatlamaktadır.

DNA nın Replikasyonu ( Duplikasyonu )

DNA dan DNA sentezine yada DNA nın kendini eşlemesine replikasyon = duplikasyon denir. DNA eşlenmesi sayesinde bir organizmanın sahip olduğu genetik bilgi dölden döle aktarılır. Replikasyon hücre bölünmesine girecek hücrelerde meydana gelmektedir.

Hücrede DNA nın eşlenmiş olması hücrenin bölüneceğini gösterir. Bu nedenle bir hücre hayatı boyunca sadece bir kez replikasyon yapmaktadır. Çünkü hücre bölünmesi ile eski hücre iki yeni hücreye dönüşmektedir.

Hücre bölünmesinden hemen önce DNA eşlenmesi ile bölünme sonucu oluşan hücrelerdeki DNA nın nitelik ve nicelik açısından ana hücre ile aynı olması sağlanmaktadır.

DNA sentezinde nükleotidler ve enzimler ( helikaz ve DNA polimeraz ) gereklidir. Replikasyon mekanizması yarı – korunumludur ve şu aşamalardan oluşur.

1) DNA nın iki ipliğini bir arada tutan ve bazlar arasında bulunan zayıf H bağları DNA Helikaz enzimi ile koparılır. Böylece DNA nın sarmal yapısı bir ucundan açılır ve Helikaz tarafından açılan DNA çift sarmalının her bir zinciri yeni sentezlenecek olan zincirler için kalıp olarak kullanılır.

2) Replikasyonda kalıp olarak kullanılan her bir DNA zincirine atasal iplikçik denir. Atasal iplikçikleri tanıyan DNA polimeraz enzimi atasal iplikçiklere uygun olan yeni DNA tek zincirlerini sentezler. Polimeraz tarafından sentezlenen yeni zincirlerin her birine tamamlayıcı zincir denir.

Sentez sırasında atasal iplikçikler DNA polimeraz tarafından kalıp olarak kullanılır ve ve zincirlerin karşısına ortamdaki nükleotidler uygun olanlar gelecek şekilde bağlanır. Atasal zincirdeki Adenin karşısına yeni zincirde Timin, Guanin karşısına da Sitozin gelir ve aralarında tekrar H bağları kurulur.

Sonuç olarak ana DNA molekülünden aynı genetik bilgiye sahip yani aynı nükleotit sayısına ve dizilimine sahip iki yeni DNA molekülü oluşur.

NOT: DNA polimerazın hem sentez hem de yıkım görevi vardır. Yıkım görevi kontrol görevidir. Gerek DNA replikasyonu sırasında gerekse replikasyondan sonra DNA da bulunan nükleotidlerde meydana gelebilecek hatalı eşleşmeler DNA polimeraz tarafından tanınmakta ve hatalı nükleotidler koparılarak yerine doğru nükleotidler takılmaktadır.

Replikasyon sonunda ortaya çıkan yeni DNA çift zincirlerinden her zaman biri atasal diğeri ise tamamlayıcı = oğul zincirdir. DNA nın kendini bir zincirin atasal karşı zincirinin ise yeni sentezlenen oğul zincir şeklinde eşlenmesine Yarı Korunumlu Eşlenme denir. Böylece replikasyon sonunda her bir DNA molekülünde bir atasal zincir korunmakta ve her birinin karşısında oğul yani tamamlayıcı iplikçik bulunmaktadır.

Yarı korunumlu eşlenme bir deney ile ispatlanmıştır.

Deneyde nükleotidlerinde normal N atomu ( N¹⁴ ) bulunduran DNA ya sahip E. coli bakterisi kullanılmıştır. E. coli ağır N¹⁵ kaynağı içeren bir besiyerine ekilmiştir. Bakterinin besiyerinde bir kez üremesi sonunda ortamda bütün DNA zincirleri N¹⁴ olan bakteri kalmamıştır. Çünkü her zincir replikasyon sırasında açılarak ortamdaki N¹⁵ taşıyan nükleotidlerden tamamlayıcı zincir yapmışlardır. Bu nedenle replikasyon sonrasında oluşan DNA lar melezdir yani zincirlerin biri normal diğeri ise ağır azot atomu taşır.

NOT: Replikasyon sırasında E. coli kendisine gerekli nükleotidleri sentezlemek için besiyerindeki ağır azotları kullanmak zorundadır. Dolayısıyla sentezlediği nükleotidlerde ağır N¹⁵ atomları bulunacaktır.

Melez DNA taşıyan bakterilerin 2. kez üremesi sonucu oluşan 4 bakteriden ikisi melez DNA iksi ise N¹⁵ taşıyan DNA taşır. 3. kez üremede ise oluşan 8 bakteriden ikisi melez altısı ağır N¹⁵ taşıyan DNA ya sahip olacaktır.

Bu oranların doğruluğu bakteri kültürünün santrifüj edilmesiyle anlaşılmıştır. Santrifüj: çok yüksek devirlerde yaratılan merkezkaç kuvvetine bağlı olarak tüplere konulan farklı ağırlıklardaki moleküllerin sahip oldukları ağırlıklara göre tabakalara ayrılmasını sağlayan alettir.

DNA nın Denatürasyonu

DNA molekülünün çift zincirli sarmal yapısında yüksek ısıda ve ya yüksek pH derecelerinde H bağlarının kırılması sonucu açılmalar meydana gelmektedir. Bu olaya DNA nın denatürasyonu denir.

Denatürasyon sırasında şeker ve fosfat molekülleri arasındaki fosfodiester bağları arasında bir kopma meydana gelmemektedir. Sadece bazlar arasındaki H bağları kırılmaktadır.

NOT: Guanin ve Sitozin sayısı fazla olan DNA molekülleri denaturasyona daha dirençlidir.

Denatürasyon tamamen gerçekleşmişse DNA nın yeniden eski şekline dönmesi zor, tamamen ayrılmamışsa tekrar eski şekline dönmesi daha kolaydır. Denatüre olan bir DNA nın yeniden eski şeklini almasına ise DNA nın renaturasyonu denir.

RiboNükleik Asit = RNA

DNA da olduğu gibi nükleotidlerin birbirine bağlanmasından meydana gelmiş polinükleotid yapıda bir moleküldür. DNA dan farklı olarak tek zincirden oluşur ve yapısında Riboz şekeri taşır. Nükleotidlerden Timin yerine Urasil nükleotid taşır. Tek zincirlidir ve DNA daki G = C gibi kurallar RNA için geçerli değildir.

RNA kendini eşleyemez. Bütün RNA çeşitleri DNA üzerinden DNA şifrelerine göre sentezlenir. RNA nın molekül ağırlıkları ve görevleri bakımından farklılık gösteren 3 çeşidi vardır. mRNA, tRNA ve rRNA….. Üçü de protein sentezinde farklı görevler alarak hücre yönetiminde görev alır.

DNA dan RNA sentezine transkripsiyon denir. Ökaryotlarda transkripsiyon çekirdekte, prokaryotlarda ise sitoplazmada gerçekleşir.

Transkripsiyon sırasında DNA nın iki zincirini bir arada tutan H bağları kopar. Açılan zincirlerden bir tanesi kalıp olarak kullanılarak tek zincirli RNA molekülü sentezlenir. RNA sentezinde kullanılan DNA zincirine anlamlı zincir denir.

Transkripsiyon sırasında kalıp olarak kullanılan anlamlı zincirdeki Adenin karşısına Urasil nükleotid, Guanin nükleotid karşısına Sitozin nükleotid, Timin nükleotid karşısına Adenin nükleotid, Sitozin nükleotid karşısına da Guanin nükleotid gelir.

DNA nın anlamlı zincirindeki baz sırasına uygun olarak dizilen Riboz taşıyan nükleotidler RNA polimeraz ile fosfodiester bağları ile bağlanarak RNA polinükleotidi oluşturulur. Transkripsiyon sırasında sadece transkripsiyon yapılacak bölge replikasyonda olduğu gibi açılır. Yani DNA tamamen açılmaz. RNA, DNA nın tamamından değil gen adı verilen belirli bir bölgesinden sentezlenir.

A) mRNA:

DNA daki protein sentezi için gerekli olan genetik bilgiyi yani şifreyi sitoplazmadaki ribozomlara taşıyan RNA çeşididir.

mRNA ribozomlarda gerçekleşen protein sentezine kalıplık yapar. Proteinleri yapıtaşı olan aminoasitlerin hangi sayıda ve çeşitte olacağını ve bunların hangi sıraya göre dizileceğini DNA dan aldığı şifre sayesinde belirler.

mRNA düz zincir şeklinde bir moleküldür ve taşıdığı nükleotidler aminoasitleri şifreler. Protein sentezinde her aminoasit 3 nükleotid tarafından şifrelenmektedir. DNA daki aminoasit şifreleyen her üçlü nükleotide KOD denir RNA dakilere ise KODON denir. Her KODON ve KOD bir aminoaside karşılık gelir. mRNA sentezi sırasında DNA daki KOD lar KODONA dönüşür. KOD ve KODON birbirinin tamamlayıcısıdır.

Farklı aminoasit dizilimine sahip her protein için farklı bir mRNA molekülü sentezlenir. mRNA enzimler gibi tekrar tekrar kullanılabilir. Protein sentezi sona erince hidroliz olur ve nükleotidlerine parçalanır. mRNA toplam RNA ların %5 ini oluşturur.

mRNA da toplam 64 çeşit kodon vardır. Bu 64 çeşit kodondan biri protein sentezine başlatma emri veren başlatma kodonudur. Başlatma kodonu ve diğer kodonlar bir bakteride de bir insanda da aynıdır ve değişmez. Yani aminoasitleri şifreleyen Kod lar ve Kodonlar evrenseldir ve bütün canlılarda aynıdır.

Başlatma kodonu AUG dir ve Methionin aminoasidini şifrelemekte olup methionini şifreleyen başka bir kodon yoktur. DNA dan sentezlenen bütün mRNA larda başlatma kodonu bulunur.

Bunun yanında protein sentezinin sona erdiğini gösteren 3 farklı kodon daha vardır. Bu kodonlara Anlamsız Kodon yada Sonlandırma Kodonu denir. Bu kodonlar UAA, UAG ve UGA dır. Anlamsız kodonlar herhangi bir aminoasid şifrelemez.

mRNA da bulunan 64 kodondan biri başlatma kodonu olup methionini kodlamakta, 3’ü sonlandırma kodonu olup hiçbir aminoasid kodlamamaktadır. Geriye kalan 60 kodon ise 20 aminoasitten 19’ unu kodlamaktadır. Yani bazı aminoasitler 2, bazıları 3, bazıları da 4 kodon tarafından şifrelenmektedir.

B) tRNA:

mRNA lar gibi DNA dan sentezlenirler. DNA dan tek zincirli olarak sentezlenirler daha sonra yonca yaprağına benzeyen üç boyutlu yapısı çift zincirli hale dönüşür. Bazı bölümleri çift zincirli olduğundan yapısında zayıf H bağları bulunur. Yaklaşık 70 ila 90 nükleotidden meydana gelir ve hücredeki RNA ların % 70 ini oluşturur. Enzimler gibi tekrar tekrar kullanılabilirler.

Temel görevleri sitoplazmada bulunana aminoasitleri protein sentezi için ribozoma taşımaktır. Doğada bulunan 20 çeşit aminoasidin her biri için en az bir tRNA molekülü bulunur. Bir hücrede bulunabilecek minumum tRNA çeşidi 20, maksimum tRNA çeşidi ise 61’dir fakat bir hücrenin tRNA çeşidi o hücrenin DNA sındaki KOD çeşidi kadardır.

Her tRNA çeşidi ancak bir aa. bağlar ve taşır ancak bir aa. , birden fazla tRNA çeşidi ile taşınabilir.

Yonca şeklindeki tRNA molekülünün bir ucuna kendine özgü olan aa. bağlanır. Diğer ucunda ise mRNA daki kodona uyum sağlayan ANTİKODON bulunur. Antikodon da kodon dibi 3 nükleotidden oluşur ve bu ikisi birbirinin tamamlayıcısıdır.

tRNA nın antikodonu protein sentezi sırasında mRNA nın kodonu ile geçici olarak H bağları ile bağlanır. Böylece kodon-antikodon uyumu sayesinde aa. ler doğru bir şekilde mRNA daki şifreye göre dizilerek proteinleri meydana getirir.

rRNA:

Çekirdeğin çekirdekçik kısmında DNA dan sentezlenir. Ribozomların yapısına katılır. Çekirdekçikte proteinler ve rRNA lar birleştirilerek ribozomun altbirimleri sentezlenir.

rRNA ribozomdan ayrılırsa ribozom dağılır ve görev yapamaz. Toplam rRNA nın %80 inini oluşturur.

PROTEİN SENTEZİ

Protein sentezi bütün canlı hücrelerde gerçekleşen hayatın temel olaylarından biridir. Ribozomda gerçekleşen bu olay için gerekli olan genetik bilgi DNA dan alınır. Protein sentezinde kaç tane ve kaç çeşit aa. kullanılacağı ve bu aminoasitlerin hangi sıraya göre dizileceği DNA daki genetik bilgi ve şifre ile belirlenir.

Her canlının DNA sında bulunan genetik bilgi farklı olduğundan bu bilgilerin kullanılması ile üretilen proteinlerde her canlı da farklı olacaktır.

Her canlının hayatsal faaliyetlerini devam ettirebilmesi için kendine genetik yapısına özgü enzim ve proteinlerini sentezlemesi gerekir. Heterotroflar protein sentezi için gerekli olan aa.leri dışarıdan protein olarak aldıktan sonra aldıkları proteinleri hidroliz ederek elde ettikleri aa.leri kendi DNA şifrelerine göre dizerek kendilerine özgü protein sentezlerler.

Canlılar dışarıdan aldıkları proteinleri doğrudan kullanamaz çünkü dışarıdan besinlerle hazır olarak alınan proteinler farklı bir genetik bilgi ile sentezlenmiştir. Ayrıca proteinler büyük moleküller olduklarından hücre zarındaki porlardan geçemezler. Bu nedenle sindirime uğradıktan sonra hücre içine aa. halinde alınarak kullanılırlar.

Ototroflar ise kendilerine gerekli olan aa. lerin tamamını bir takım dönüşüm reaksiyonları ile elde ederler. Bütün hücrelerde protein sentez mekanizması aynıdır ve aşağıdaki gibidir.

1) Genetik Bilgini Sitoplazmaya Aktarılması = Transkripsiyon

Sentezi yapılacak protein için gerekli olan genetik bilgi Transkripsiyonla DNA dan mRNA’ ya aktarılır. Oluşan mRNA çekirdek zarındaki porlardan sitoplâzmaya geçer. Böylece mRNA sayesinde genetik bilgi çekirdekten sitoplazmaya aktarılır.

2) Ribozomun Aktif Hale Geçmesi:

mRNA sitoplazmaya geçince ribozomun küçük alt birimine bağlanır. Daha sonra ribozomun büyük alt birimi de gelerek mRNA-Ribozom komplexi tamamlanır ve ribozom aktifleşir. Artık ribozom protein sentezi için aktif hale gelmiştir.

3) tRNA ların Aktif Hale Gelmesi:

mRNA nın ribozoma yerleşmesi ile birlikte sitoplazmada bulunan tRNA lar aminoaçil-sentetaz enzimleri sayesinde kendilerine özgü aa.leri bağlar ve sonuçta aminoaçil-tRNA lar oluşur.

Aminoaçil sentetaz

Aminoasit + tRNA aminoaçil-tRNA

Enzim hem aminoasidi aktifleştirir hem de tRNA nın aa. de bağlanmasını sağlar. Her aa. için en az birer çeşit tRNA ve aminoaçil sentetaz bulunur.

4) tRNA ların Aminoasitleri Ribozoma Taşıması:

Kendilerine özgü aminoasitleri bağlayan tRNA lar( aminoaçil-tRNA ) mRNA daki şifre sırasına göre ribozoma gelirler.

Ribozomun büyük altünitesi aminoaçil tRNA ların giriş-çıkış yaptığı bölgedir. Burada A ve P odacığı olarak bilinen iki bölge vardır. A odacığı aminoaçil odacık, P odacığı ise peptidil odacık’ tır.

Ribozoma ilk gelen aminoaçil-tRNA fMet-tRNA dır ve ribozomun küçük altünitesine bağlı olan mRNA nın başlatma kodonu ile geçici bağ yapar. fMet-tRNA; mRNA daki başlatma kodonunu (AUG ) tanıyan özel aminoaçil-tRNA’dır ve methionin aminoasidini taşır.

Aminoaçil-tRNA ilemRNA nın geçici olarak bağ yapabilmesi için tRNA antikodonu ile mRNA kodonunun uygun yani birbirinin tamamlayıcısı olması gerekir.

ÖR: mRNA daki başlangıç kodonu olan AUG nin karşısına UAC antikodonuna sahip bir tRNA gelmelidir. Bu antikodonu yaşıyan tRNA da methionin aminoasidini taşıyan fMet-tRNA dır.

AUG bütün mRNA larda başlatma kodonu olduğu için bütün protein sentez olayları metionin aminoasidinin getirilmesi ile başlar.

5) mRNA Şifresinin Okunması = Translasyon:

mRNA üzerindeki şifreye göre aa.lerin taşınıp aralarında peptit bağı kurularak protein sentezlenmesine şifrenin okunması yani translasyon denir.

fMet-tRNA ilk gelen tRNA dır ve ilk önce ribozomun A bölgesine oradan da AUG kodonu ile birlikte P bölgesine geçer. Bu arada boşalan A bölgesine mRNA da AUG kodonundan sonraki kodona uygun aminoaçil-tRNA yerleşir.

P bölgesindeki fMet-tRNA’nın taşığı methionin ile A bölgesinde bulunan 2.tRNA ya bağlı aa. arasında peptidil transferaz enzimi sayesinde bir peptid bağı kurulur. Bu sayede fMet-tRNA nın taşığı methionin A bölgesine aktarılır. Sonuçta A bölgesinde bir dipeptidil-tRNA oluşur. Peptid bağı kurulduktan sonra P bölgesindeki fMet-tRNA taşıdığı aminoasidi kaybettiği için serbest hale gelir ve ribozomdan ayrılıp sitoplazmaya döner.

fMet-tRNA nın ribozomdan ayrılması ile ribozom, translokaz enzimi sayesinde mRNA üzerinde bir kodon boyu hareket eder. Bu olaya translokasyon denir. Translokasyon sonucu A bölgesinde bulunan dipeptidil-tRNA boş durumdaki P bölgesine gelir böylece ribozomun A bölgesine başka bir aminoaçil-tRNA nın bağlanması için hazır hale gelir.

A bölgesine başka bir aminoaçil-tRNA kodon – antikodon uyumuna göre bağlanır. P bölgesinde bulunan dipeptidil-tRNA nın dipeptit ile A bölgesinde bulunan aa. arasında bir peptid bağı kurularak bir tripeptit sentezlenir. Sentez sırasında dipeptit P bölgesinden A bölgesine aktarılır. P bölgesinde serbest kalan tRNA ribozomdan ayrılır. Translokasyon ile ribozom bir kodon boyu hareket eder ve tri-peptidil-tRNA a bölgesinden P bölgesine geçer. Boşalan A bölgesine başka bir aminoaçil-tRNA bağlanır.

Aminoasidlere karşılık gelen bütün kodonlar bu şekilde okunur ve aa. zincirine yeni aa.ler eklenir. Bu işlem A bölgesine sonlandırma kodonlarından biri gelene kadar devam eder.

Sonlandırma kodonları aminoasit karşılığı yoktur ve hiçbir tRNA tarafından tanınamaz yani bu kodonların antikodon karşılığı yoktur. Bu tanımsızlık sırasında meydana gelen zaman aksaması protein sentezinin sona erdiğini bildirir. ( sonlandırma kodonları RF denilen sonlandırma proteinleri tarafından tanınır.)

Protein sentezi sona erince mRNA – ribozom kompleksi dağılır.

NOT1: Bütün protein sentezi olaylarında ilk bağlanan methionindir. Bazı proteinlerde protein sentezi sırasında methionin koparılıp atılır ve proteine kendine özgü yapısı kazandırılır.

NOT2: Protein sentezi için şifre veren mRNA nın başlangıç kodonu olan AUG den önce de kodon olabilir fakat AUG başlangıç kodonu olduğu için bumdan önce gelen kodonlar okunmaz.

NOT3: Bir proteinin kısa zaman içinde çok fazla sayıda sentezlenmesi gerekiyorsa Polizom=Poliribozom kullanılır. Polizomlarda tek bir mRNA molekülüne birden fazla sayıda ribozom bağlanır böylece aynı çeşit proteinden kısa zamanda çok sayıda sentezlenir.

Protein sentezi bir dehidrasyon sentezidir. Aminoasitlerin birbirine bağlanması ile aralarında pepetid bağı oluşur ve bu sırada ATP harcanarak su açığa çıkar.

Protein sentezinde DNA, ATP, mRNA, tRNA, ribozom, enzimler ve aminoasitler rol alır.

Protein sentezi sırasında DNA dan proteine doğru bilgi akışına Santral Doğma denir.

HÜCRE ve ORGANELLER

HÜCRE

Hücre canlıların yapısını oluşturan en küçük canlı yapıtaşıdır.

Hücre Teorisi

1) H.ler organizmaların yapı ve görev birimidir.

2) Bütün canlılar bir yada daha fazla hücreden meydana gelir.

3) Çok h.lilerde her h. birbirinden bağımsız fakat birlikte iş görür.

4) Yeni h.ler varolan h.lerin hücrelerin bölünmesi ile oluşur.

5) Canlıların kalıtsal bilgileri h.lerinde bulunur.Kalıtsal bilgiler hücre bölünmesi sırasında yeni h.lere aktarılır.

Çekirdek yapısına göre 2 tip hücre vardır.

A)Prokaryot ( ilkel çekirdekli ) Hücre : Çekirdek zarları olmadığı için gerçek bir çekirdek yapısı görülmez.Kalıtım materyali olan DNA sitoplazmada serbest ve dağınık haldedir.

Ayrıca zarlı organeller ( mitokondri , golgi , ER, kloroplast vb. ) bulunmaz.organel olarak sadece zarsız bir organel olan Ribozom bulunur.( Bütün canlılar kendi genetik yapılarına özgü proteinleri sentezlemek zorundadır.Protein sentezi de sadece ribozomda olur).

ÖR: Bakteriler ve Mavi – Yeşil algler

B) Ökaryot ( gerçek çekirdekli ) Hücre : Zarla çevrili belirgin bir çekirdek yapısı vardır. Kalıtım materyali olan DNA , çekirdek zarı ile çevrili halde çekirdek içinde bulunur.Sitoplazmada serbest halde değildir.

Ayrıca zarlı ve ya zarsız bütün organeller bulunur.

ÖR: protista ( amip , öglena , paramesyum vb. tek h.liler ) , mantar, bitki , hayvan ve insan h.leri.

Ökaryot h. yapısına sahip canlılarda h. dıştan içe doğru 3 kısımda incelenir. Bunlar;

A) Hücre Zarı B) Sitoplazma ve Organeller C) Çekirdek `tir.

A)HÜCRE ZARI

Her hücreyi bulunduğu ortamdan sınırlı ölçüde ayıran bir örtü vardır.Bu örtüye h.zarı denir.

Yapısında % 60 protein , %35 lipid ( fosfolipid ve kolesterol ) ve %5 karbonhidrat bulunur.

Akıcı - Mozayik Zar Modeli

Bu modele göre h. zarı iki sıra fosfolipit tabakası ve bu fosfolipit tabakasına düzensiz olarak yerleşmiş protein tabakasından oluşmuştur.

Proteinler , zar yapısında dış yüzeyde ve iç yüzeyde bulunabildikleri gibi yağ tabakasının içinde kısmen ya da tamamen gömülü olarak bulunurlar.( MOZAİK GÖRÜNÜM )

H. zarında yer alan lipid moleküllerinin hemen hemen tamamı fosfolipid yapısındadır. Geriye kalanı kolesteroldür.

İki sıra halinde bulunan fosfolipid tabakasının suda eriyen ( hidrofilik ) fosfat kısımları dışa dönük , suda erimeyen( hidrofobik ) yağ asidi uçları ise orta tabakada birbirlerine dönük olarak bulunur.

Lipid tabakası oda sıcaklığında sıvı ve akıcı haldedir ve dolayısı ile sürekli hareket halindedir.Lipid tabakasında gömülü bulunan proteinler de sıvı lipid tabakasında yüzer yani hareket eder.Bu nedenle h. zarı akıcı ve değişkendir.

Karbonhidratlar ise serbest halde bulunmaz. Ya proteinlere bağlı halde glikoproteinleri ya da lipidlere bağlı halde glikolipidleri meydana getirirler.

Her hücrenin h. zarı yapısındaki moleküllerin dağılım farklılığına bağlı olarak kendine özgü özellikler taşır.Hücrenin özgünlüğü de h. zarındaki glikolipid , glikoprotein ve lipoprotein mikterına ve dağılımına bağlıdır.

H.ye şahşiyet , kimlik , özgünlük kazandıran esas moleküller glikolipit ve glikoproteinlerdir.Bunlar;

1)Hücreye antijenik özellik kazandırırlar.

ÖR: A grubu kan taşıyan bir insanın alyuvarlarının h.zarları farklı glikolipit ve glikoprotein taşırken B grubu kan taşıyan insanınkiler farklı glikolipit ve glikoprotein taşır.

2)Hücrelerin birbirini tanımasını sağlar.

ÖR: Aynı dokuya ait h.lerin bir arada kalmasını sağlar.

ÖR: Akyuvarlar vücut savunması sırasında bir h.nin vücut h.si mi yoksa yabancı bir h. mi ( ör: bakteri , virüs vb. ) olduğunu h. zarlarında bulunan glikolipit ve glikoproteinlerden anlar.

3)Reseptör görevi görerek h. içine alınacak maddelerin seçimini ve kimyasal maddelere ( ör: hormon , ilaç vb. ) yanıt verilmesini sağlar.

ÖR: Hipofiz bezinden salgılanan TSH kanla bütün vücuda dağılmasına rağmen sadece tiroid bezindeki hücre zarlarındaki reseptörler tarafından tanınır. ( hormonlarla reseptörleri arasında anahtar – kilit ilişkisi vardır ) Daha sonra tiroid bezi hormona yanıt verir ve tiroksin salgılar.

Hücre zarı seçici geçirgen özelliğe sahiptir.Hücreye giren ve çıkan moleküller reseptörler ve porlar ile denetlenir.Porlar hücre zarındaki büyük proteinlerden bazılarının zarda enine uzanarak dış ortam ile sitoplazma arasında oluşturduğu geçitlerdir.

Zardaniçeri girecek veya çıkacak moleküllerin büyüklüğü porların büyüklüğüne göre belirlenir.Bütün h.lerde por büyüklüğü genelde aynı olmakla birlikte por sayısı değişkendir.

HÜCRE ZARININ ÖZELLİKLERİ

1) Seçici ve geçirgen özelliktedir.

2) Hareketlidir yani akışkandır.

3) Girintili ve çıkıntılıdır.Yüzeyi düz değildir.

4) Az miktarda yırtılırsa kendini yenileyebilir.

5) Hücre zarları birbirine yapışık değildir.

ÖR: Hayvan h.leri. Aralarında doku sıvısı bulunur.

Bitki h.leri ise hücre çeperleri ile birbirine yapışıktır.

HÜCRE ZARININ GÖREVLERİ

1) Hücreyi bir arada tutar ve şekil verir.

2) Hücrelere mekanik güç sağlar ve dış etkilerden korur.

3) Hücre ile dış ortam arasındaki madde alışverişini denetler.

4) Hücrelerin birbirini tanımasını ve bilgi alışverişinde bulunmasını sağlar.

5) Sinir h.lerinde uyartı iletimini sağlar.

6) Birçok enzim taşır ve biyokimyasal faaliyetler için alan oluşturur.

HÜCRE ZARI OLUŞUMLARI

Hücre zarının farklılaşması sonucu oluşular.

1)Mikrovillus: Emilim yüzeyini arttırmak için h. zarının h. dışına doğru yaptığı parmak şeklindeki çıkıntılardır.

ÖR: incebağırsak epitelyum h.lerinde bol miktarda bulunan mikrovilluslar sayesinde sindirim ürünleri hızlı bir şekilde kana geçer.

2)Siller: Protista alemine ait silliler ( ör: paramesyum ) grubunda bol miktarda bulunur.Besin alımını ve hareketi sağlar.

İnsanda solunum yollarında bulunur ve yabancı maddeleri ( toz mikrop,vb. ) tutarak akciğerlere ulaşmasını önler.

Memeli hayvanların dişi üreme sisteminde bulunan fallop tüpündeki siller ise yumurtalıktan salınan yumurtanın rahme taşınmasını sağlar.

3)Kamçı: Ögleneda , bazı bakterilerde , alglerde ve spermlerde bulunan silerden daha uzun hareketi sağlayan h. zarı uzantılarıdır.

4)Yalancı Ayak: Akyuvar , amip, cıvık mantar h.lerinde besin bulma , hareket etme ve savunma amaçlı olarak kullanılan geçici sitoplazma ve h. zarı uzantılarıdır.

HÜCRE ÇEPERİ

Bakterilerde , mavi yeşil alglerde , mantarlarda , bitkilerde bulunur.

Hücreyi dıştan örten sert ve koruyucu özellikte bir yapıdır.Cansızdır.

Hücre çeperi mantarlarda kitinden , bakterilerde glikopolisakkarit , yağ ve proteinden , bitkilerde ise selülozdan yapılmıştır.

Bitkilerde , bitki türüne ve yaşadığı ortama göre çeperde lignin , suberin , kütin , Ca ,ve silisyum gibi maddeler birikir.

Hücre çeperi cansız , sert ve dayanıklı bir yapıdır.Bitkiye esneklik ve dayanıklılık sağlar.Hücreye şekil verir.Hücre çeperi genç bitki h.lerinde ince yaşlı bitki h.lerinde ise kalındır.

Hücre çeperinde madde alışverişini sağlyan geçitler bulunur.Bu geçitler hücre zarında bulunan porlardan daha büyük olduğu için hücre çeperi tam geçirgendir.

HÜCRE ZARINDAN MADDE GEÇİŞLERİ

Bir molekülün hücre zarından geçişi molekülün ve hücrenin özelliğine bağlıdır.

Ör:monomerler hücre zarından geçer , dimerler ve polimerler geçemez.

Hücre seçici geçirgendir. Seçici geçirgenlik oluşmasında porların büyüklüğü ,zarın kimyasal yapısı geçecek moleküllerin özelliği etkilidir.

1)Küçük moleküller büyük moleküllere göre daha kolay geçer.

Ör: Laktik asit glikoza göre daha kolay geçer.

2)Gazlar sıvılara göre sıvılar da katılara göre daha kolay geçer.

3)Hücre zarı iyonik yapıdadır. Yani zar üzerinde iyonların geçişini zorlaştıran (+) ve (-) yükler vardır.Bu nedenle nötr moleküller iyonlara göre daha kolay geçer. (-) moleküller ise (+) moleküllere göre daha kolay geçer.

4)Yağda çözünenler yağda çözünmeyenlere göre daha kolay geçer.

Ör:Yağda çözünen A,D,E,K vitaminleri suda çözünen B ve C vitaminlerine göre daha hızlı geçer.

5)Yağı çözen maddeler ; fosfolipit tabakasını parçalar ve h. Zarının seçici-geçirgenliğini bozarak geçer.

Ör: Alkol ,benzen, kloroform, eter vb…

6)Por sayısı arttıkça geçiş hızı doğru orantılı olarak artar.

HÜCRE ZARINDAN MADDE GEÇİŞ TİPLERİ

1) Küçük Moleküllerin Geçişi:

A)PASİF TAŞIMA:

Canlı ve cansız ortamlarda görülür.Enerji harcanmaz.Moleküller kendi kinetik enerjileri ile hareket eder.

1)DİFÜZYON: Maddelerin yüksek konsantrasyonda(çok yoğun ) bulundukları ortamdan düşük konsantrasyonda(az yoğun) bulundukları ortama kendi kinetik enerjileri ile hareket etmesidir.

Enerji yani ATP ve enzim kullanılmadığı için canlı ve cansız her ortamda gerçekleşir.İki ortam arasındaki konsantrasyon farkı eşitlenince difüzyon durur.

Ör: Ağzı açık kolonya şişesindeki koku moleküllerinin zamanla odanın her tarafında hissedilmesi.

Ör: Şekerin suda çözünmesi.

Ör: Bir damla mürekkebin damlatıldığı bardaktaki suyun boyanması.

Difüzyonda moleküller kendi kinetik enerjileri ile hareket ettikleri için moleküllerin fiziksel özellikleri difüzyon hızını etkiler.

Ör: Gaz molekülleri sıvılara göre sıvılar katılara göre küçük moleküller büyük moleküllere göre daha hızlı difüze olur.

Difüzyon Hızını Artıran Diğer Faktörler:

1)Sıcaklık: Ortamın sıcaklığı arttıkça moleküllerin kinetik enerjileri arttığı için difüzyon hızı da artar.0 ۫C ve daha düşük sıcaklıklarda ise difüzyon durur.

Ör: Şeker sıcak suda ve ya çayda daha çabuk çözünür.

2)Molekül Ağırlığı: Molekül ağırlığı düşük olanların difüzyon hızı yüksektir.

Ör: O₂ , CO₂ den daha hızlı difüze olur.

3)Konsantrasyon Farkı:İki ortam arasındaki yoğunluk –konsantrasyon farkı arttıkça difüzyon hızı da artar.Konsantrasyonu yüksek ortamdaki moleküllerin birbirine çarpma hızı dolayısıyla kinetik enerji, konsantrasyonu düşük ortamdakilere göre daha hızlıdır.Bu ortamdaki kinetik enerji düşük konsantrasyonlu ortama doğru difüzyonu arttırır.

4)Basınç Farkı:Ortamlar arsındaki basınç farkı arttıkça basıncın yüksek olduğu ortamdan düşük basınçlı ortama doğru difüzyon artar.

Ör:Kılcaldamarlar ve doku sıvısı arasındaki madde alışverişi

Hücrede difüzyonla alınacak moleküllerin porlardan küçük ve suda çözünebilir olması gerekir.Yağda eriyen maddelerin ise porlardan küçük olması gerekmez. Bunlar hücre zarının lipit tabakasında eriyerek hücre zarından difüzyonla geçer.

Ör:Yağ asitleri , ADEK vitaminleri

2)KOLAYLAŞTIRILMIŞ DİFÜZYON:Difüzyon sırasında molekülün taşınmasına , hücre zarındaki taşıyıcı proteinler yardım ediyorsa buna kolaylaştırılmış difüzyon denir.

Hücre zarında permeaz denilen taşıyıcı proteinler vardır ve bunlar özellikle monosakkaritlerin ve aminoasitlerin zardan geçişini hızlandırır.

Zardan taşınacak olan madde önce zarda bulunan permeaz ile geçici olarak birleşir. Her monosakkarit ve aa. sahip olduğu moleküler şekle bağlı olarak taşıyıcı proteinine anahtar- kilit mekanizmasına göre bağlanır. Bağlanmadan sonra permeaz şekil değiştirerek taşınacak molekülü yüksek konsantrasyondan (hücre dışı) düşük konsantrasyona (h.içi) doğru aktarır.Taşınma tamamlanınca permeaz önceki şeklini alır.

Kolaylaştırılmış difüzyonda permeazların kullanılması aktif taşıma ile benzerlik gösterse de aktif taşımada enerji(ATP) harcanırken K.D. da harcanmaz çünkü moleküller çok yoğundan az yoğuna doğru taşınır.

3)OSMOZ: Çözücü moleküllerin , yarı geçirgen bir zar aracılığı difüzyonuna osmoz denir.Biyolojik ortamda yani canlılarda çözücü molekül su olduğundan osmoza suyun difüzyonu da denir.

Yani osmoz su moleküllerinin çok yoğun ortamdan az yoğun ortama yarı geçirgen bir zar aracılığı ile hareket etmesidir.

OSMOTİK BASINÇ : Hücre içerisinde bulunan maddelerin yoğunluğuna bağlı olarak hücrenin dış ortamdaki suyu emme ve ya çekme kuvvetine denir.Kısaca osmotik basınç bir çözeltinin su çekme isteğidir.

Osmotik basınç hücrede sitoplazma ve ya koful içindeki çözünmüş maddelerin varlığına bağlı olarak ortaya çıkar. Suda çözünen maddeler osmotik basıncı arttırır.

Ör: monosakkaritler ve aminoasitler

Suda çözünmeyen maddeler ise osmotik basınç oluşturmaz. Ör:Nişasta , yağ asitleri

NOT: Hücre içinde su miktarı arttıkça osmotik basınç düşer , su miktarı düştükçe osmotik basınç artar.Suda çözünen madde miktarı arttıkça O.B. artar ,çözünen madde miktarı azalınca O.B. düşer.

OSMOZ SONUCU HÜCRELERDE MEYDANA GELEN OLAYLAR

1)PLAZMOLİZ:Kendisinden daha yoğun (hipertonik) bir çözeltiye konan hücrenin dışarı su vererek büzülmesi olayıdır.

Bal ,reçel , pekmez gibi şeker açısından yoğun ortamlar hipertoniktir.Bu nedenle bu besinlerde bakteriler ; su kaybedeceğinden ve enzimleri çalışmayacağından üreyemez ve ölürler.Bal , reçel vb. besinler bu sayaede bozulmadan uzun süre oda sıcaklığında saklanabilir.

Kesilen salatalık ve ya domates üzerine tuz döküldüğünde plazmoliz sonucu dışarı su verirler.

Tatlı sularda yaşayan amip , öglena , paramesyum gibi tek hücreli canlılar tuzlu suya konulduğunda plazmoliz olurlar.

Fazla miktarda deniz suyu yutan insanlar hücrelerinin plazmoliz olması sonucu susuzluktan ölürler.

Bitki h.leri hayvan h.lerine göre daha yavaş su kaybederler. Bunun nedeni bitki h.lerinde bulunan hücre çeperidir.

2)DEPLAZMOLİZ: Kendisinden az yoğun (hipotonik) bir çözeltiye konan h.nin su alarak şişmesine denir.

Plazmoliz olmuş ve ya normal bir h. deplazmolize uğrayabilir.

Ör:Kuru tohumların çimlenirken topraktan su alarak şişmesi.

3)TURGOR BASINCI: Deplazmoliz olmuş bir hücrenin su alarak şişmeye devam etmesi durumuna Turgor denir.

Turgor basıncı ise hücreye giren suyun hücrenin içinden hücre zarına veya çeperine doğru yaptığı basınçtır.

Hayvansal hücreler , turgor durumunun uzun süre devam etmesi halinde hücre içindeki fazla suyun h. zarına yaptığı basınç h. zarını parçalayacağı için patlayarak ölürler.Bu duruma Hemoliz denir.

Ör: Alyuvarlar saf suya konursa bir süre sonra patlayıp ölürler.

NOT: Amip , öglena , paramesyum gibi tatlı sularda yaşayan bir h.liler sahip oldukları kontraktil koful sayesinde hemoliz olmazlar.Kontraktil koful h.ye giren suyun fazlasını ATP harcayarak dışarı atar.Bu sayede turgor basıncını azaltırlar.

Bitki h.leri ise sahip oldukları sert selüloz çeper sayesinde turgor basıncına karşı koyar ve hemoliz olmazlar.Hatta T.B. nin bitkilere sağladığı bazı faydalar vardır.

1) Bitki, h.sine şekil verir.

2) Dayanıklılık ve desteklik sağlar otsu bitkilerin dik durmasını sağlar.

3) Stomaların açılıp kapanmasını sağlar.

4) Küstümotu gibi bitkilerde yaprak hareketlerini sağlar.

5) Büyümeyi sağlar.

NOT: Osmotik basınç ve turgor basıncı ters orantılıdır.

O.B. artarsa T.B. azalır. T.B.artarsa O.B. azalır.

EMME KUVVETİ:Hücrenin osmotik basıncının oluşturduğu suyu çekme kuvvetidir.

Emme Kuvveti: Osmotik Basınç - Turgor Basıncı

Hücrenin emme kuvveti O.B.si ile doğru orantılıdır.O.B. değeri T.B. değerinden yüksek olduğu sürece emme kuvveti vasıtasıyla hücreye su girişi olur. O.B. = T.B. olunca hücreye su girişi durur.

Emme kuvveti bitkiler açısından çok önemlidir.Osmotik basınç kuvveti bitki kök hücrelerinde özellikle yüksek tutularak topraktan su alınması ve suyun bitkinin üst kısımlarına taşınması sağlanır.

İZOTONİK ORTAM:Hücre ile bulunduğu ortamın yoğunlukları birbirine eşittir.Hücrenin çözeltiye atılması durumunda hücrede hiçbir değişiklik meydana gelmez.

Doku sıvısı , kan plazması ve lenf sıvıs ve bu ortamlarda bulunan hücreler arasında madde yoğunlukları izotoniktir yani birbirine eşittir.

Canlı hücreler veya dokularla yapılan deneylerde incelenen yapıların canlılığını devam ettirebilmesi için izotonik çözeltilerde tutulması şarttır.

B)AKTİF TAŞIMA:

Moleküllerin az yoğun olduğu ortamdan çok yoğun olduğu ortama doğru enzim ve taşıyıcı proteinlerin aracılığı ile ATP enerjisi harcanarak taşınması olayına aktif taşıma denir.

Osmoz ve difüzyon cansız ortamlarda görülmesine rağmen aktif taşıma enerji gerektirdiğinden sadece canlı hücrelerde görülür.

Difüzyon ve osmoz yoluyla hücre bulunduğu ortamdan istediği kadar madde alamaz yada dış ortama istediği kadar madde veremez.Çünkü ortam yoğunlukları eşitlenince madde geçişi durur.

Bu nedenle hücreler aktif taşıma ile ATP harcayarak izotonik veya az yoğun ortamlardan madde alırlar yada içlerindeki bazı maddeleri çok yoğun ortama verirler.Böylece aktif taşıma sayesinde hemoostasi (iç denge ) sağlanır.

NOT: Hücre zarının aktif taşıma yapması h. zarının canlı olduğunu kanıtlar.

NOT: Aktif taşımada enzimler ve proteinler görev aldığı için aktif taşıma sıcaklık pH değişimlerinden ve inhibitörlerden etkilenir.

Aktif taşıma sayesinde h. ler iç kısımlarında dış ortama göre çok daha fazla ve ya az madde bulundurabilirler.

ÖR: Nitella denen tatlı su algi bulunduğu ortamdan 1000 kat dah fazla K⁺ bulundurabilir.

ÖR:Sindirim sonucu oluşan monomerlerin tamaına yakını aktif taşıma ile bağırsak h.lerine aktarılır.

ÖR:Sinir hüclerinde bulunan Na⁺- K⁺ pompası. BU pompa sayesinde Na⁺ iyonları sürekli hücre dışında K⁺ iyonları ise hücre içinde tutulur.

2)BÜYÜK MOLEKÜLLÜ MADDELERİN GEÇİŞİ: Enerji harcanır.Enzimler görev alır.

A)ENDOSİTOZ: Ortamlar arasındaki yoğunluk farkı önemli değildir. Canlı h.lerde görülür.

Hücre zarlarından geçemeyecek büyüklükteki maddelerin enerji harcanarak ve koful oluşturularak h. zarı aracılığı ile hücre içine alınmasıdır.

H. içine alınan maddenin fiziksel durumuna göre 2 çeşidi vardır.

1)Fagositoz: Katı moleküllerin besin kofulu oluşturularak hücre içine alınmasıdır.Katı maddeler sitoplazma ve h. zarının dışarı doğru yaptığı yalancı ayaklar ile h. içine alınır ve h. içinde bir besin kofulu oluşur.

Oluşan besin kofulu lizozom ile birleşerek lizozom enzimleri sayesinde sindirilir.Sindirim sonucu oluşan monomerler difuzyonla sitoplazmaya geçer.Geriye kalan artık ve sindirilemeyen maddeler ise boşaltım kofulu ile dışarı atılır.

ÖR: Amibin beslenmesi

ÖR: Akyuvarların yıpranmış ve ölü h.leri , bakterileri ve virüsleri fagosite edip parçalaması.

2)Pinositoz:

H. zarından geçemeyen sıvı moleküllerin besin kofulu oluşturularak h.ye alınmasıdır.

Fagositozda olduğu gibi yalancı ayaklar oluşturulmaz , içeri alınacak maddenin h. zarına değdiği kısımda içeri doğru h. zarının içeri doğru çökmesi cep şeklinde yapılar oluşur.Daha sonrasında bu yapılardan pinositozik koful oluşur.Oluşan koful içindeki maddeler lizozom sayesinde sindirilir.

Pinositozda oluşan kofullar fagositozda oluşan kofullardan daha küçüktür.

ÖR: Yağların ve proteinlerin damlacıklar halinde alınması,

ÖR: Antikorların , bazı hormonların , ilaçların reseptörleri ile birlikte tanınarak hücre içine alınması.

NOT: Bitki h.lerinde sert selüloz çeper nedeniyle endositoz görülmez.

B)EKZOSİTOZ: Ortamlar arasındaki yoğunluk farkı önemli değildir. Canlı h.lerde görülür.

Hücre içindeki büyük moleküllerin h. zarı aracılığı ile enerji harcanarak dışarı atılmasıdır.

H. içerisinde oluşan artık maddeler ile hücrede üretilen ve dışarı atılması gereken bazı metabolik ürünler (enzimler , hormonlar vb. ) hücreden eksositoz yolu ile dışarı atılır.Salgı h.lerinde çok görülür.

H.nin dışarı salgılayacağı moleküller golgide zarla çevrelenerek kese içine alınır.Daha sonra bu keseler hücre zarına doğru hareket ederler.Kesenin h. zarına değmesiyle h. zarında açılma meydana gelir. Salgı maddesi veya artık maddeler h. den dışarı atılır.

Salgı kesesini kuşatan zar ise h. zarının yapısına katılır.

ÖR: Fagositoz ve pinositoz sonucu oluşan boşaltım kofullarının dışarı atılması

ÖR: H.lerde sentezlenen hormon , sindirim enzimi ,ve çeşitli proteinlerin salgılanması.

ÖR: Sinir h.si aksonlarından nörotransmitter salgılanması.

ÖR: Bitkilerde reçine , eterik yağ ve balözü salgılanması

ÖR: Böcekçil bitkilerde dışarı sindirim enzimi salgılanması

NOT: Bitkilerde endositoz yokken eksositoz vardır.Çünkü bitkilerin salgı ürünleri hücre çeperindeki geçitlerden geçebilecek büyüklüktedir.

NOT: Endositozda h. zarının bir kısmı besin kofuluna dönüşerek sitoplazma içine alındığından h. yüzeyi küçülür. Eksositozda ise salgı kesesinin zarı h. zarına katıldığı için hücre yüzeyi artar.

B) SİTOPLAZMA VE ORGANELLER

Hücre zarı ve çekirdek arasındaki bölgeyi dolduran, yumurta akı kıvamında yarı akışkan , saydam ve koloidal bir yapıdır.Sitoplazma organik ve inorganik maddelerden oluşmuştur.

Sitoplazmanın büyük bir kısmı sudur.Bu oran bitki tohumlarında ve sporlarda %5-15 e kadar düşer.Suda yaşayan denizanası , suyosunu gibi canlılarda ise bu oran %98 e çıkmaktadır.İnsanda ise su oranı %65-70 tir.

Suyun yanında sitoplazmada madensel tuzlar, mineraller gibi inorganik maddeler, protein, yağ, karbonhidrat, enzim, hormon, vitamin ve nükleik asit gibi inorganik maddeler bulunur.

Canlı hücrelerde sitoplazma durgun bir yapı göstermeyip hareket halindedir. Bu sayede hücrenin herhangi bir bölgesinde bulunan maddeler tüm sitoplazmaya yayılabilirler.

Hücrede gerçekleşen hayatsal faaliyetlerin çok büyük bir kısmı sitoplazma ve içerisinde bulunan organellerde gerçekleşir.

ÖR: Protein sentezi, hücresel solunum, dehidrasyon sentezleri vb.

HÜCRE ORGANELLERİ

ZARSIZ	TEK ZARLI	ÇİFT ZARLI
Ribozom Sentrozom	E.R. Golgi aygıtı Lizozom Koful	Mitokondri Plastidler Çekirdek

1)RİBOZOM:

Zarsız bir organeldir. Ökaryot ve ya prokaryot bütün hücrelerde bulunur. rRNA ve proteinden meydana gelmiştir.

E.R. zarında, çekirdek zarında, mitokondride, kloroplastta ve sitoplazmada bulunurlar.

Temel Görevi: Protein sentezidir.

Ribozom büyük ve küçük olmak üzere iki altbirimden oluşur.Bu altbirimler çekirdeğin çekirdekçik kısmında sentezlenir.

Protein sentezi sırasında büyük ve küçük altbirimler Mg⁺² sayesinde birleşirler ve ribozom aktifleşir.Protein sentezi tamamlanınca altbirimler tekrar ayrılır.

Sitoplazmada bulunan ribozomlar birleşerek polizom veya poliribozom denen yapıları meydana getirirler. Polizomlar sayesinde aynı çeşit proteinden aynı anda birden fazla üretilerek kısa zamanda çok sayıda aynı çeşit protein sentezlenir.

2)ENDOPLAZMİK RETİKULUM:

Prokaryotlarda ve olgun memeli alyuvarlarında bulunmaz.

Hücre zarından başlayıp çekirdek zarına kadar uzanan hücreyi ağ gibi ören ve zardan meydana gelmiş hücre içi kanalcıklar ve kesecikler sistemidir. Yapısı hücre zarına benzemekle beraber daha incedir.

Temel görevi: Hücre içi ve hücre dışına madde taşınmadır. İki çeşidi vardır.

A)Granüllü Endoplazmik Retikulum: Üzerinde ribozom granülleri bulunur. Özellikle protein sentezinin çok olduğu h.lerde bol miktarda bulunur.

ÖR: Karaciğer hücreleri, endokrin bezler

Proteinleri depolama ve golgi organeline iletme görevi vardır.

GER üzerindeki ribozomlarda sentezlenen proteinler buradan GER kanallarına ve keseciklerine geçer.Daha sonra proteinler keseler içerisinde buradan golgiye taşınır ve golgide paketlenir.Paketlenen proteinler ise eksositozla hücre dışına gönderilir.

Bir hücre, h. dışına göndereceği proteinleri GER üzerindeki ribozomlarda, kendisi için gerekli olan proteinleri ise sitoplazmadaki serbest ribozomlarda sentezlemektedir.Bu nedenle hücre dışına salgı yapan salgı bezlerinde ( endokrin bezler hormon salgılar , pakreas sindirim enzimi ve hormon salgılar ) GER gelişmiş durumdadır.

B)Granülsüz = Düz Endoplazmik Retikulum: Üzerinde ribozom bulunmaz. Sitoplazma içerisine dağılmış kesecikler şeklindedir.

Lipid, glikojen, steroid hormon, nötral yağ sentezi yapan hücrelerde iyi gelişmiştir.Sentezlenen yağları ve karbonhidratları depolama ve golgiye iletme görevi vardır.

ÖR: Karaciğer hücreleri

Çizgili kaslardaki DER’e sarkoplazmik retikulum denir.Taşıdığı ve depoladığı Ca⁺² iyonları ile çizgili kasların kasılıp gevşemesini sağlar.

DER karaciğer h.lerinde detoksifikasyon ( zehirsizleştirme ) görevini üstlenmiştir.Bu h.ler gerek antibiyotik gibi ilaçların gerekse alkol gibi zehirli maddelerin parçalanmasını ve zehirsiz hale getirilmesini sağlar.Bebeklere ilk 6 ay içerisinde antibiyotik verilmemesinin nedeni karaciğerdeki DER organellerinin daha gelişmemiş olmasıdır.

E.R. ,

1) Lizozom, golgi, koful, çekirdek zarı, ve hücre zarı gibi yapıların oluşumuna katılır.

2) H. yi ağ gibi ördüğü için hücre iskeleti görevi görür ve h. ye desteklik sağlar.

3) H. sitoplazmasını bölmelere ayırır. H. içerisinde asidik ve bazik tepkimeler sürekli olarak iç içedir.Bu tepkimelerin birbirinden etkilenmemeleri ER nin oluşturduğu ayrı ayrı bölmelerde gerçekleşmeleri ile önlenir.

4)E.R. h. bölünmesi sırasında kaybolur, bölünme sonrasında tekrar oluşur.

5) H. yaşlandıkça E.R. işlevini ve kanalcıkların birbiri ile olan ilişkisi azalır. Buna bağlı olarak da madde sentez hızı düşer.

3) GOLGİ AYGITI:

Prokaryotlarda ve olgun memeli alyuvarlarında bulunmaz.

Birbirine paralel uzanmış yassı kanal ve kesecikler sistemidir.E.R. den meydana gelmiştir.Golgi, E.R. ye benzemekle beraber E.R.den üzerinde ribozom bulunmaması, küçük olması ve kanallarının devamlı olmaması ile ayırt edilir.

Temel Görevi: Paketleme ve salgılamadır.Salgı yapan h.lerde bol miktarda bulunur.

ÖR: Endokrin bezler, sinir h.leri, enzim salgılayan h.ler

1) Bitkilerde selüloz üreterek h. çeperinin yapımını sağlar.Ayrıca lignin, pektin gibi h. çeperinin yapısına katılan diğer polisakkaritler de golgide sentezlenir.

2) Bitki h.lerinin bölünmesi sırasında sitoplazmada oluşan ara lamel=orta plak golgide sentezlenir.

3) H. zarı yapımı ve onarımına katılır.

4) H. ye şahsiyet ve kimlik kazandıran glikolipit ve glikoprotein molekülleri golgide sentezlenir.Dolayısıyla h. ve h. zarının özgünlüğünün oluşmasında golginin büyük rolü vardır.

5) Lizozom ve koful golgide sentezlenir.

6) Mukus ve benzeri maddeler golgide sentezlenir.

7) Yağ sentezinde, lipoprotein sentezinde rolü vardır.

8) GER ve DER de sentezlenen protein, enzim, ve hormonlar golgide paketlenir h. dışına gönderilir.

NOT:E.R. ve Golgi birbirleriyle sıkı ilişki içindedir.

ÖR: Yıpranan bir h. zarının onarılması için zarda bulunan proteinler GER üzerinde sentezlenir.Sentezlenen protein önce GER vasıtasıyla DER e gönderilir.DER kendisine gelen proteine sentezlediği fosfolipid moleküllerini ekler.

Oluşan lipoprotein yapı daha sonra golgiye taşınarak burada lipoprotein yapıya son olarak karbonhidrat takılır.Ardından golgide paketlenen h. zarı onarılacak olan bölgeye taşınır.

ÖR: Lizozom sentezi:

Lizozomun içerdiği hidrolaz enzimleri GER üzerinde bulunan Ribozomlarda sentezlenir ve GER arcılığı ile golgiye taşınır.Golgide bu enzimler paketlenerek bir kese içerisinde sitoplazmaya verilir ve lizozom sentezlenmiş olur.

4)LİZOZOM:

Alyuvarlar, prokaryotlar ve gelişmiş bitki h.lerinde yoktur.

Akyuvar, dalak, karaciğer gibi organlarda ve h.lerde bol miktarda bulunur.

Temel Görevi:Hücre içi sindirimdir.

GER ve golginin ortak ürünüdür.Fakat paketlendikleri organel golgi olduğundan sentezlerinin bu organelde meydana geldiği olduğu kabul edilmektedir.

İçlerinde protein, yağ, karbonhidrat ve nükleik asitleri sindiren çok düşük pH’a sahip sindirim enzimleri bulunur.

1) Fagositoz veya pinositozla h. içine alınan maddelerin sindirimini yaparlar.Endositozla h.içine alınan besin kofulları lizozom ile birleşir ve kofuldaki besin maddeleri lizozom enzimleri yardımıyla hidroliz edilir.sindirim sonucunda yararlı monomerler difüzyonla sitoplazmaya geçerken oluşan artık ürünler ve hidroliz edileyemen maddeler eksositoz ile dışarı atılır.

2) Yaralanan veya yıpranan hücre organellerini ortadan kaldırır. Bunların yerine yenileri sentezlenir.

3) Spermin akrozom bölgesinde bulunan lizozom enzimleri yumurtanın zarını eriterek sperm çekirdeğinin yumurtaya aktarılmasını sağlar. ( Döllenme )

Lizozomların içerdiği hidroliz enzimleri lizozom zarının zarar görmesi halinde sitoplazmaya akarak hücreyi erititr.Bu olaya otoliz ( h.nin kendi kendini sindirmesi denir.)

Otoliz ile;

1)Yıpranmış ve yaşlanmış hücreler ortadan kaldırılır.

2)Embriyonik dönemde planlı h. ölümleri olarak bilinen olaylar gerçekleşir.

ÖR: İnsanda doğuma yakın parmak aralarında bulunan perdelerin yok olması veya kurbağalarda metamorfoz sırasında kuyruğun erimesi.

3)Organizmanın ölümüyle beraber lizozom zarı tam geçirgen hale gelir ve sindirim enzimleri serbest kalarak ölü h.yi sindirir.Dolayısıyla organizma çürür ve kokuşma meydana gelir.

Ölen organizmaların kokuşmasında lizozomların yanı sıra savunmasız kalan organizmada üreyen saprofit bakteri ve mantarların da rölü vardır.

NOT: Akyuvarlar mikropları fagosite ederek lizozomları ile sindirir.

5)MİTOKONDRİ:

Prokaryotlarda ve alyuvarlarda bulunmaz.

H.lerin enerji santralleridir.O₂ li solunum mitokondride gerçekleşir.Çizgili kas, sinir, karaciğer h.leri gibi metabolik faaliyetleri fazla olan h.lerde sayıları çok fazladır.

Çift katlı zara sahiptir. Dış zar düzgün bir yüzeye sahip olmasına rağmen iç zar içeri doğru katlanmalar yapmıştır bu nedenle girintili ve çıkıntılıdır.

İç zardaki bu girinti ve çıkıntılara Krista denir.Kristada ETS elemanları bulunur. ETS sayesinde O₂ li solunumda bol miktarda ATP üretilir.

Mitokondri iç zarının çevrelediği boşluğu dolduran sıvıya ise Matriks denir.Matrikste ise O₂ li solunumun KREBS devri enzimleri, proteinler, vitaminler, mineraller ve mitokondrinin kendisine ait DNA, RNA ve Ribozomlar bulunur.

Mitokondri sahip olduğu DNAsı sayesinde hücre bölünmesi sırasında ve fazla enerjiye ihtiyaç duyulduğu durumlarda bölünüp çoğalabilir.Fakat çoğalması hücre çekirdeğinin kontrolündedir.

Yine DNA sı ve Ribozomu sayesinde Kendine ait bazı proteinleri sentezleyebilir.

O₂ li solunum yapan bakterilerde mitokondri yoktur. Fakat bunlarda ETS elemanları mezozom denen H. zarı katlanmalarında bulunur.Krebs enzimleri ise sitoplazmadadır.

6) PLASTİDLER:

A) Kloroplast:

Bitkiye yeşil rengi veren klorofil moleküllerini taşıyan plastiddir.Fotosentez burada gerçekleşir.Yaprak, genç dal ve gövde, ham meyva h.lerinde bol miktarda bulunur.

Çift zarlıdır.Grana ve Stroma denen iki kısımları bulunur.İç zarın içini dolduran renksiz sıvıya stroma denir. Stromada fotosentez enzimleri ile kloroplastın kendisine ait DNA, RNA ve ribozomları bulunur.Bu sayede mitokondri gibi bölünüp çoğalabilir ve protein sentezi yapabilirler.

Granalar ise stroma içinde bulunur ve lamelli disk şeklinde yapılardır. Granada ışık enerjisinin soğurulmasını sağlayan krofiller ve soğurulan ışık enerjisinin ATP enerjisine çevrilmesini sağlayan ETS sistemi bulunur.

Kloroplastlarda üretilen ATP sadece fotosentez için kullanılır.Diğer hayatsal faaliyetler için gerekli olan ATP enerjisi mitokondriden karşılanır.ÖR: aktif taşıma, dehidrasyon sentezi.

NOT: Kloroplastlarda ATP hem üretilir, hem de tüketilir. Mitokondride sadece üretilir, tüketilmez.

B) Kromoplast: Bitkilerde yeşil renk dışında diğer renkleri veren pigmentleri taşıyan plastid çeşididir.

Bitkilerin yaprak, çiçek, meyva, kök gibi kısımlarında bulunurlar.

Likopin kırmızı rengi, ksantofil sarı rengi, karoten ise turuncu rengi verir.

Kromoplastlardan dolayı bitkilerde oluşan canlı renkler, böcekleri bitkilere çekerek polen ve tohumların yayılmasını sağlar.

NOT: alglerde bulunan fikosiyanin (mavi) ve fikoeritrin ( kırmızı ) pigmentleri de kromoplastlarda bulunur.

C) Lökoplast: Bitkilerin ışık almayan kısımlarında bulunan renksiz plastidlerdir.Bitkinin kök, toprakaltı gövdesi, tohum gibi depo organlarının h.lerinde bol miktarda bulunur.

Karbonhidrat, yağ ve protein depo ederler.

ÖR:Yapraklarda kloroplastlarda sentezlenen glikozlar iletim demetleriyle depo organlara taşınır ve buradaki lökoplastlarda nişastaya çevrilerek depolanır.

ÖR: Fasülyede protein, mısırda yağ ve nişasta, cevizde yağ, buğdayda nişasta depolanır.

7) SENTROZOM:

Prokaryotlarda ve bitkilerde bulunmaz.

Sentrozom birbirine dik iki silindirik yapıya sahiptir.Bunlara sentriol denir.Sentrioller h. bölünmesi sırasında kendilerini eşleyerek hücrenin zıt kutuplarına doğru hareket ederler ve aralerında iğ ipliklerini oluştururlar.İğ iplikleri ise kromozomların h.nin zıt kutuplarına çekilmesini sağlar.

8) KOFUL:

Hayvan h.lerinde, suda yaşayan tek h.li canlılarda ve bitkilerde bulunurlar.Kofulu çeviren zar h. zarı karekterinde olduğu için seçici geçirgendir.E.R. den, golgiden ve çekirdek zarından oluşur.İçlerinde koful özsuyu denen bir sıvı bulunur.

Hayvan h.lerinde ve amip, öglena vb. h.lerde zaman zaman oluşup kaybolan küçük kofullar bulunur. Bunlar endositoz sonucu ortaya çıkan ve kaybolan besin, sindirim ve boşaltım kofullarıdır.

Tatlı sularda yaşayan tek h.lilerde ( amip, öglena, paramesyum ) ayrıca h. içerisine giren fazla suyu dışarı pompalayan Kontraktil Kofullar bulunur.Enerji harcanan bir olaydır. Bu sayede bu canlılar tatlı su ortamında hemoliz olmazlar.

Bitkilerde ise kofullar hayvan h.lerine göre daha büyüktür ve sürekli h. içinde bulunurlar kaybolmazlar.

Kofullar genç bitki h.lerinde küçük, yaşlılarda ise daha büyüktür.Çünkü bitkisel h.lerde metabolizma sonucu açığa çıkan zehirli artık maddeler inorganik tuzlarla birleştirilerek suda çözünmeyen kristaller oluşturulur ve bunlar kofullarda biriktirilir.Buna bağlı olarak kofulda biriken madde miktarı arttıkça koful da büyür.

ÖR: Ca-oksalat kristalleri. Bunlar yaprak dökümü ile beraber bitkiden uzaklaştırılır.

NOT: bitkilerde suyun fazlası kofulda depolanır.

NOT: Bitki kofullarında bulunan antokyan koful özsuyunun asitlik baziklik derecesine göre bitkiye farklı renkler verir.

ÖR: Asit ortamda kırmızı, bazik ortamda mavi, nötr ortamda ise mor-menekşe rengi verir.

Gene koful özsuyunda bulunan flavon ise sarı renk verir.