İçeriğe atla

Prokaryotlarda DNA replikasyonu

DNA ikileşmesi

Prokaryotik hücrelerin DNA ikileşmesinde, ikili sarmal açılır ve sentezin başladığı yer olan ikileşme çatalı oluşur. Proteinler açılan sarmalı kararlı kılar ve ikileşme çatalının önünde oluşan sarılma gerilimini hafifletirler. Sentez, kalıp boyunca belirli bölgelerden RNA Primazın, DNA Polimeraz III'ün polimerizasyonu başlatabileceği serbest 3'-OH ucunu sağlayan kısa bir RNA parçasını sentezlemesiyle başlar. İkili sarmalın antiparalel yapısından dolayı polimeraz III, kesintili zincirde 5'-3' yönünde sürekli DNA sentezi yapar. Çatalın solunda DNA sentezi 5'-3' yönünde kesintisiz olarak devam eder. Kesintili zincir denen karşı zincirde kısa Okazaki parçaları sentezlenir ve bu parçalar daha sonra DNA ligaz ile birleştirilir. DNA Polimeraz I, RNA primerini uzaklaştırır ve yerine DNA sentezler, ortaya çıkan polinükleotidler (DNA parçaları) DNA ligaz ile birleştirilir. Böylece sentezi tamamlanan iki yeni çift dallı DNA molekülü birbirinden ayrılr ve biri atasal hücrede kalırken diğeri oğul hücreye gider.

Süreç

Prokaryotlarda replikasyon belirli bir nükleotid dizisinde ve dairesel DNA'da başlamaktadır. DNA replikasyonun başladığı bir orijin noktası vardır. Bu orijin noktası yani replikasyonun başladığı yer oriC olarak adlandırılmaktadır. 245 baz çifti içeren bu orijin bölgesi 9(9mer) ve 13(13mer) bazdan oluşan tekrar dizileri bulundurur. Bu bölgeler A-T bazları olarak oldukça fazla olan bölgelerdir. Bu bölgeler DNA dizilerine daha az kararlı olup DNA sarmalının daha kolay açılmasını sağlarlar. dnaA geni tarafından şifrelenen dnaA denilen özgül bir protein sarmalın açılmasından sorumludur. bu sarmalın açılması için bazlar arasındaki hidrojen bağlarının kırılması gerekir bu olay gerçekleştiren helikaz enzimdir. Helikaz enzimi iki sarmalı denatüre ederek bazlar arası etkileşimi kırar. Kırılmadan sonra bu sarmal açılmaya başlar ve replikasyon çatalı oluşturur. Açılan bu sarmal yapı tek zincirihale gelmiştirbu tek zincirli hale yapıların tekrar birleşmemesi için tek ipliğe bağlanan proteinler yani SSB'ler yer almaktadır. Sarmal açılmaya devam ettikçe replikasyon çatalının ön kısımda DNA'daki dönüşümlerden dolayı kıvrımlar meydana gelir ve bu kıvrımlar supercoil haldedir.DNA giraz enzimi bu meydana gelen kıvrımları ve düğümlerin açılmasını sağlar .

DNA replikasyonun başlaması için primaz enzimi primer olarak adlandırılan küçük RNA parçalarını sentezler. Bu primerler 10-12 nükleotit uzunluğundadır. Bu sentezlemeden sonra DNA Polimeraz III enzim gelerek primere bağlanır. Primazın görevi iyi bir şekilde yapabilmesi için başka replikasyon protenleri ile kompleks oluşturması gerekir ve bu oluşturulan komplekse primozom adı verilir. Primozom SSB proteinlerinin yerini alarak primer için başlangıç noktasını tanır. DNA'daki çift sarmal yapı birbirlerine antiparaleldir. Replikasyon 5'-3' yönünde sentezlenir. Bu sentezde iki zincir oluşmaktadır. Bu zincirlerin biri sürekli kalıp DNA olarak kullanılmaktadır. Bu zincire kesiksiz iplik ya da lider zincirde denilmektedir. Diğer zincir ise kesikli iplik ya da izci zincir denilmektedir.

Kesikli zincirde DNA polimeraz III sentez yönünde devamlı baz ekleyerek devam etmektedir. Kesiksiz zincir ters yönde olduğu için bu baz ekleme sürekli gerçekleşmemektedir. Sadece DNA Polimeraz III belirli baz büyüklüğünde aralıklı fragmentler gerçekleşmektedir. Bu fragmentlere de okazaki fragmenti denir. Her okazaki parçalarının başında RNA primeri bulunur.Replikasyon ilerledikçe zincirlerde bulunan RNA primerleri RnazH enzimi ile çıkartılarak kalıp DNA'ya uygun olarak sentezlenir. Bu boşluklar DNA polimeraz I enzimi ile doldurulur. Kesikli iplikte okozaki parçaları DNA ligaz enzimi ile birleştirilir. Replikasyon çatalının sonunda terminus adı verilen sonlanma bölgesi bulunmaktadır. Terminus yani ter dizileri kromozomda tuzak oluşturacak şekilde yerleştirilmiştir. Ter dizileri ayrıca Tus proteinlerinin bağlanacağı bölgeleri oluşturmaktadır. Tus bağlandığı zaman çatalın hareket yönünde gitmesine izin verir ya da gitmesini durdurur. Bunun sebebi ise, replikasyon esnasında herhangi bir hatanın olup olmadığını teyit etmektir. Herhangi bir hata oluşmuşsa DNA polimerazın 3'-5'eksonükleaz aktivitesi ile hata giderilir.[1][2][3]

Replikon, oriC ve ter

Cairns, izotoplar kullanarak, otoradyografi yöntemiyle replikasyonu izlemiş ve E.Coli'de replikasyonun tek bir noktadan (orjinden) başladığını göstermiştir. Bu özgül bölgeye "oriC" denilmiştir. Bu bölgenin konumu E.Coli üzerinde haritalanmış ve 245 baz içerdiği saptanmştır. Bu konuda yapılan başka araştırmalarda da, replikasyonun iki yönlü olduğu ve oriC'nin her iki yönünde hareket ettiği gösterilmiştir. Bu durumda replikasyon ilerledikçe ayrı yönlere doğru birbirinden uzaklaşan iki replikasyon çatalı oluşturur. Bu çatallar tüm kromozom yarı-saklı eşleştikten sonra, "ter" olarak adlandırılan sonlanma bölgesinde birbiriyle birleşir. Bir orjinden replikasyon başladıktan sonra eşleşen DNA'nın uzunluğunun bir birim olduğunu belirten terim "replikon"dur. Buna göre, bakteriyofaj ve bakterilerde DNA sentezi bir noktadan (oriC), başlayıp bir noktada (ter) biter. Bakteriler, tek ve büyük bir kromozoma sahip oldukları için, kromozomun tümü bir "replikon"dur.

DNA Polimeraz I, II ve III

Replikasyonun yarı-saklı ve iki yönlü olduğu anlaşıldıktan sonra, birçok moleküler çalışma DNA kalıbı üzerinden tamamlayıcı uzun polinükleotit zincirlerinin gerçek sentezinin nasıl olduğunu anlamaya yönelmiştir. Bu çalışmalarda kullanılan mikroorganizmalarda, sentezde gerekli olan, DNA Polimeraz I, II ve III olarak bilinen enzimlerin varlığı görülmüştür.

DNA ikileşmesinde yer alan birçok molekülü etkileyen pek çok mutant bakteri ve faj genlerinin izole edilmesi, tüm ikileşme işleminin karmaşık genetik kontrolünün aydınlanmasına yardımcı olmuştur.

Ayrıca bakınız

  • Ökaryotlarda DNA ikileşmesi
  • DNA ikileşmesi
  • DNA polimeraz

Kaynakça

  1. ^ dent2.ege.edu.tr/dosyalar/kaynak/105_tibbi/2.pdf
  2. ^ Hafta_Prokaryotik DNA Replikasyonunun Temel İlkeleri.pdf (omu.edu.tr)
  3. ^ DNA Replikasyonu.pdf (omu.edu.tr)

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">DNA</span> Canlıların genetik bilgilerini barındıran molekül

Deoksiriboz nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmaların ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA'nın başlıca rolü bilgiyi uzun süre saklamasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Bazı DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır, diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.

<span class="mw-page-title-main">DNA replikasyonu</span> Biyolojik süreç

DNA replikasyonu veya DNA ikileşmesi, tüm organizmalarda meydana gelen ve DNA kopyalayarak kalıtımın temelini oluşturan biyolojik bir süreçtir. Süreç, bir adet çift iplikli DNA molekülüyle başlar ve iki özdeş DNA'nın oluşumuyla son bulur. Orijinal çift iplikli DNA'nın her ipliği, tamamlayıcı ipliğin üretiminde kalıp görevi görür. Hücresel proofreading ve hata kontrol mekanizmaları replikasyonun neredeyse hatasız gerçekleşmesini sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Protein biyosentezi</span>

Protein biyosentezi, hücrenin protein sentezlenmesi için gereken bir biyokimyasal süreçtir. Bu terim bazen sadece protein translasyonu anlamında kullanılsa da transkripsiyon ile başlayıp translasyonla biten çok aşamalı bir süreçtir. Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozom yapısı ve yardımcı proteinler bakımından farklılık göstermesine karşın, temel mekanizma korunmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Nükleik asit</span> bilinen tüm yaşam için gerekli olan büyük biyomoleküller sınıfı

Nükleik asitler, bütün canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)'dır. İnsan kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik asitlerin başlıca işlevi genetik bilgi aktarımını sağlamaktır.

<span class="mw-page-title-main">Telomeraz</span>

Telomeraz telomerleri sentezleyen ve koruyan bir ters transkriptaz enzim.

<span class="mw-page-title-main">Transkripsiyon (genetik)</span> bir DNA parçasının RNAya kopyalanması süreci

Transkripsiyon, yazılma veya yazılım, DNA'yı oluşturan nükleotit dizisinin RNA polimeraz enzimi tarafından bir RNA dizisi olarak kopyalanması sürecidir. Başka bir deyişle, DNA'dan RNA'ya genetik bilginin aktarımıdır. Protein kodlayan DNA durumunda, transkripsiyon, DNA'da bulunan genetik bilginin bir protein veya peptit dizisine çevirisinin ilk aşamasıdır. RNA'ya yazılan bir DNA parçasına "transkripsiyon birimi" denir. Transkripsiyonda hata kontrol mekanizmaları vardır, ama bunlar DNA çoğalmasındakinden daha az sayıda ve etkindirler; dolayısıyla transkripsiyon DNA çoğalması kadar aslına sadık değildir.

<span class="mw-page-title-main">DNA onarımı</span> Hücresel mekanizma

DNA onarımı, DNA moleküllerindeki hataları onarım mekanizmalarını tanımlamaktadır. İnsan hücrelerinde metabolik aktiviteler ve çevresel faktörler sonucu günde 1 milyon hücrenin zarar görmesi olasıdır. Bu etkenler, DNA'nın yapısını ve dahası diğer nesillere aktarılan genetik bilgiyi değiştirebilirler. Bu değişimler yararlı olabileceği gibi, ölümcül sonuçlara neden olabilecek kadar da zararlı olabilir. Bu yüzden, bütün canlı hücreleri, evrim süreçleri boyunca nesillere değişmeden aktarılması gereken DNA molekülünü koruma mekanizmaları geliştirmişlerdir.

RNA polimerazlar, bir DNA veya RNA molekülündeki bilgiyi RNA molekülü olarak kopyalayan bir enzimler ailesidir. Bir gende yer alan bilginin RNA molekülü olarak kopyalanma işlemi transkripsiyon olarak adlandırılır. Hücrelerde RNAP genlerin RNA zincirleri halinde okunmasını sağlar. RNA polimeraz enzimleri, tüm canlılarda ve çoğu virüste bulunur. Kimyasal bir deyişle, RNAP, bir nükleotidil transferaz enzimidir, bir RNA molekülünün üç ucunda ribonükleotitlerin polimerleşmesini sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Replikasyon çatalı</span>

İkileşme çatalı ya da Replikasyon çatalı replikasyon bölgesinde bulunan "Y" şeklindeki kromozom bölgesidir.

<span class="mw-page-title-main">Okazaki parçaları</span>

Okazaki parçaları, DNA ikileşmesi sırasında nispeten kısa ve parçalar halinde bulunan zincirlere denir.

<span class="mw-page-title-main">Kesintili zincir</span>

Kesintili zincir, döşeme iplik ya da Lagging strand, DNA ikileşmesi sırasında birçok başlangıç noktasına gerek duyan ve Okazaki parçalarının oluştuğu zincirdir.

<span class="mw-page-title-main">Kesintisiz zincir</span>

Kesintisiz zincir, öncü iplik ya da Leading strand DNA zincirinde ikileşme çatalı açıldıkça, kesintili zincirin karşısında yer alan zincirdir.

<span class="mw-page-title-main">Ökaryotlarda DNA replikasyonu</span>

Ökaryotlarda DNA ikileşmesi, oldukça karmaşık bir işlem olup, DNA sentezindeki bazı faktörlerin nasıl işlediği hala tam olarak çözümlenememiştir.

<span class="mw-page-title-main">Replikasyon orijini</span>

İkileşme orijini ya da Replikasyon orijini, kromozom üzerinde ikileşmenin başladığı ilk bölgedir. DNA ikileşmesi bu noktadan itibaren ya tek olarak devam eder ya da ikiye ayrılarak ikileşme çatalını oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">DNA ligaz</span> DNA Replikasyonu Sırasında İki DNA Sarmalını Birleştiren Ligaz Tipi

Moleküler biyolojide DNA ligaz iki DNA molekülünü uç uca birleştiren özel bir ligaz tipidir. DNA ligaz DNA tamiri, DNA ikileşmesinde rol oynar. Ayrıca, ökaryotlarda mayoz bölünmedeki krosoverde ve memelilerde, bağışıklık sisteminin çeşitliliğini sağlayan rekombinasyon süreçlerinde rol oynarlar. DNA ligaz enzimi moleküler biyoloji laboratuvarlarında rekombinant DNA uygulamalarında kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">DNA polimeraz</span>

DNA polimeraz, DNA replikasyonunu sağlayan bir enzimdir. Bu enzimler bir DNA ipliğini kalıp olarak kullanır, onu okuyup, onun boyunca deoksiribonükleotitlerin polimerizasyonunu katalizler. Yeni polimerleşmiş molekül kalıp ipliği tamamlayıcıdır ve kalıp ipliğin eski eşi ile aynı yapıya sahiptir.

Bir polimeraz, merkezî işlevi RNA ve DNA gibi nükleik asit polimerleri ile ilgili olan bir enzimdir. Bir polimerazın esas fonksiyonu, mevcut bir DNA veya RNA kalıbı kullanarak, ikileşme veya transkripsiyon süreci içinde, yeni bir DNA veya RNA'nın polimerizasyonudur. Bu enzimler, bir grup başka enzim veya protein eşliğinde, çözeltide bulunan nükleotitleri alırlar ve baz eşleşme etkileşimlerinden yararlanarak, bir polinükleotit iplikçiğin karşısında yeni bir polinükleotit iplikçiğinin sentezini katalizler.

<span class="mw-page-title-main">Ters transkriptaz</span> RNA şablonundan DNA üreten bir enzim

Biyokimyada bir ters transkriptaz veya RNA'ya bağımlı DNA polimeraz, tek iplikli bir RNA molekülü okuyup tek iplikli DNA üreten bir DNA polimeraz enzimidir. Bu enzim, ayrıca, RNA tek iplikli cDNA şeklinde okunduktan sonra çift iplikli DNA oluşmasında da görev alır. Normal transkripsiyon DNA'dan RNA sentezidir; dolayısıyla ters transkripsiyon bu sürecin tersidir.

<span class="mw-page-title-main">Helikaz</span> Enzim

Helikazlar tüm canlılar için hayatî önem taşıyan bir enzim sınıfıdır. Nükleik asitlerin fosfodiester omurgası üzerinde hareket ederek birbirlerine hidrojen bağlarıyla bağlanmış nükleik asit ipliklerini ayrıştırır. Bunun için ATP hidrolizinden açığa çıkan enerjiyi kullanır.

<span class="mw-page-title-main">DNA kıskacı</span>

DNA kıskacı, kayar kıskaç olarak da bilinir, DNA ikileşmesinde ilerleyicilik-sağlayıcı bir faktör olarak görev yapan bir protein, ayrıca bu proteinde bulunan bir katlanma yapısıdır. DNA polimeraz III holoenziminin önemli bir parçası olarak, kıskaç protein DNA polimeraza bağlanır ve enzimin DNA'nın kalıp ipliğinden ayrışmasını engeller. DNA sentez reaksiyonunun hız sınırlayıcı adımı polimerazın DNA kalıbına bağlanması olduğu için, kayar kıskacın var olması, her birleşme olayı için polimerazın uzayan ipliğe eklediği nükleotit sayısını dramatik olarak artırır. Bunun nedeni, kıskaçla polimeraz arasındaki protein-protein etkileşimlerinin daha kuvetli ve daha spesifik olmasıdır, polimeraz-DNA iplik etkileşimine kıyasla. DNA kıskacının varlığı DNA sentez hızını 1000 katı hızlandırır, süreçlenmesiz polimeraza kıyasla.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.