AYT RNA VE PROTEİN SENTEZİ

Yazar
Sınav Aracı Editörlüğü
-
0
33
AYT RNA ve protein sentezi biyoloji konu anlatımı kapağı

AYT RNA ve protein sentezi konu anlatımı kapsamında RNA çeşitleri, transkripsiyon, genetik kod, translasyon, polizom ve santral dogma; yön, dizi ve nicel problem bağlantılarıyla birlikte işlenecektir.
AYT biyoloji konularının tamamına AYT konu anlatımı arşivinden ulaşabilirsiniz.

RNA’nın Yapısı ve Çeşitleri

RNA’nın Genel Yapısı ve DNA’dan Farkları

RNA (ribonükleik asit), ribonükleotitlerin fosfodiester bağlarıyla birleşmesi sonucu oluşan bir polinükleotittir. Her RNA nükleotidinde riboz şekeri, fosfat ve adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ya da urasil (U) bazlarından biri bulunur. RNA’da timin yerine urasil vardır.

RNA çoğunlukla tek polinükleotit zincirinden oluşur. Bu yüzden çift zincirli DNA’da aranan A=T ve G=C eşitlikleri bir RNA molekülü için zorunlu değildir. Bununla birlikte tek zincir kendi üzerine katlanabilir; özellikle tRNA’da zincirin tamamlayıcı bölümleri arasında hidrojen bağları kurulabilir. “Tek zincirli olmak” ile “hiç hidrojen bağı içermemek” aynı anlama gelmez.

Lise düzeyindeki temel kabul, hücresel RNA’ların DNA kalıbından RNA polimeraz aracılığıyla sentezlendiği ve kendilerini eşleyemediğidir. RNA sentezinde enerji kullanılır. RNA molekülleri protein sentezinde görev aldıktan sonra uygun koşullarda yeniden kullanılabilir; fakat her RNA çeşidinin yapısı, görevi ve hücredeki miktarı aynı değildir.

RNA ribozu ile DNA deoksiribozunun 2 prime hidroksil ve hidrojen farkını gösteren karşılaştırma
RNA çoğunlukla tek zincirli, ribozlu ve urasilli; DNA çift zincirli, deoksiribozlu ve timinlidir.
Örnek - 1
Bir ökaryot hücreden saflaştırılan X nükleik asidi için riboz içerdiği, tek polinükleotit zincirinden oluştuğu ve bazı bölgelerinde hidrojen bağları bulunduğu belirleniyor. Buna göre;
I. X bir RNA molekülü olabilir.
II. X’te adenin sayısı urasil sayısına kesinlikle eşittir.
III. X’in kendi üzerine katlanan tamamlayıcı bölgeleri bulunabilir.
yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
Riboz ve tek zincir RNA’yı destekler. Tek zincirin kendi içinde tamamlayıcı bölgeler oluşturması hidrojen bağlarını açıklar. Ancak RNA genel olarak tek zincirli olduğundan A=U eşitliği zorunlu değildir.

Cevap: C

Örnek - 2
Eşit sayıda nükleotit taşıyan doğrusal ve tek zincirli bir RNA ile doğrusal çift zincirli bir DNA karşılaştırılıyor. Nükleotit sayısı molekülün tamamı için verilmiş olduğuna göre aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?

A) İki moleküldeki fosfodiester bağı sayısı eşittir.
B) RNA’daki pürin sayısı DNA’dakine eşittir.
C) DNA’da timin, RNA’da urasil bulunabilir.
D) RNA’daki hidrojen bağı sayısı sıfırdır.
E) Her iki molekül kendini yarı korunumlu eşler.
DNA’nın karakteristik pirimidini timin, RNA’nınki urasildir. Doğrusal RNA tek zincir olduğu için n−1, doğrusal çift zincirli DNA ise toplam n nükleotit taşıyorsa n−2 zincir içi bağlantı taşır; dolayısıyla A kesin değildir ve eşit de değildir. RNA kendi içinde hidrojen bağı kurabilir.

Cevap: C

mRNA: Genetik Bilgiyi Ribozoma Taşıyan Molekül

Mesajcı RNA (mRNA), DNA’daki bir genin kalıp zincirine tamamlayıcı olarak sentezlenir. Ökaryot hücrelerde çekirdekte üretilen mRNA çekirdek porlarından sitoplazmaya geçer ve ribozomun küçük alt birimiyle ilişki kurar. Prokaryotlarda çekirdek zarı bulunmadığından mRNA oluşurken ribozomlar yeni sentezlenen bölgeyi okumaya başlayabilir.

mRNA üzerindeki her üçlü nükleotit grubuna kodon denir. Kodonların sırası, polipeptitteki amino asitlerin sırasını belirler. Bir mRNA aynı çeşit polipeptidin sentezinde birden fazla kez kullanılabilir. Bununla birlikte farklı proteinlerin sentezi için ilgili genlerden farklı dizilişlerde mRNA’lar oluşturulur.

Örnek - 3
Aynı hücrede X ve Y proteinlerinin sentezlendiği, X proteinine ait tek bir mRNA’nın art arda birçok kez okunduğu belirleniyor. Bu gözlemden aşağıdakilerden hangisine kesinlikle ulaşılır?

A) X ve Y’nin amino asit dizileri aynıdır.
B) Bir mRNA yalnız bir kez translasyona uğrar.
C) Aynı mRNA aynı çeşit polipeptidin üretiminde yeniden kullanılabilir.
D) Her amino asit için ayrı bir mRNA sentezlenir.
E) mRNA ribozomun kalıcı yapısal parçasıdır.
Gözlem, tek mRNA’nın tekrar tekrar okunabildiğini gösterir. mRNA ribozomun kalıcı yapısal bileşeni değildir; amino asit başına değil, gen bilgisinin okunacağı transkript olarak sentezlenir.

Cevap: C

tRNA: Amino Asit Taşıma ve Antikodon

Taşıyıcı RNA (tRNA), tek zincirli olmasına rağmen kendi üzerine katlanıp yonca yaprağını andıran ikincil yapı oluşturur. Molekülün bir ucunda özgül amino asidin bağlandığı bölge, diğer işlevsel bölgesinde ise üç nükleotitlik antikodon bulunur. Antikodon, mRNA’daki kodona tamamlayıcı ve antiparalel bağlanır.

Bir tRNA’nın taşıyacağı amino asit, uygun enzimler tarafından tanınır. Amino asit ATP kullanılarak tRNA’ya bağlanır; bu olaya amino asidin etkinleştirilmesi ya da tRNA’nın yüklenmesi denir. Kodon–antikodon eşleşmesi, yüklü tRNA’nın taşıdığı amino asidi mRNA’daki doğru sıraya yerleştirir.

tRNA'nın amino asit bağlama ucu antikodonu ve kendi içindeki hidrojen bağları
tRNA’nın amino asit bağlama ucu ile antikodonu farklı işlevsel bölgelerdir.
Örnek - 4
Bir tRNA’nın antikodon bölgesindeki tek bir baz değişiyor; ancak amino asit bağlama ucunun yapısı bozulmuyor. Bu değişimin ilk doğrudan sonucu aşağıdakilerden hangisi olabilir?

A) tRNA’nın farklı bir mRNA kodonuyla eşleşmesi
B) DNA’nın kendini eşleyememesi
C) Ribozomun büyük alt biriminin yok olması
D) Bütün mRNA’ların urasil yerine timin içermesi
E) Peptit bağlarının fosfodiester bağına dönüşmesi
Antikodon, kodonu tanıyan üçlüdür. Baz değişimi tRNA’nın tanıyabildiği kodonu değiştirebilir. Bu durum DNA eşlenmesini veya bağ türlerini doğrudan değiştirmez.

Cevap: A

rRNA: Ribozomun Yapısal ve Katalitik Bileşeni

Ribozomal RNA (rRNA), proteinlerle birleşerek ribozomun küçük ve büyük alt birimlerinin yapısına katılır. Ökaryotlarda rRNA sentezi ve ribozom alt birimlerinin ilk düzenlenmesi çekirdekçikle ilişkilidir. Alt birimler çekirdek porlarından sitoplazmaya geçer ve translasyon sırasında mRNA üzerinde birleşir.

rRNA yalnız iskelet oluşturan pasif bir molekül değildir; ribozomun mRNA ve tRNA ile doğru konumda ilişki kurmasına katkı verir ve peptit bağı oluşumunun katalitik merkezinde rol oynar. Hücredeki RNA’lar arasında miktarı genellikle rRNA > tRNA > mRNA biçiminde sıralanır.

mRNA tRNA ve rRNA çeşitlerinin rRNA alt birimleri ile ayrı tRNA molekülünü gösteren karşılaştırması
mRNA bilgi kalıbı, tRNA amino asit taşıyıcısı, rRNA ise ribozomun temel bileşenidir.
Örnek - 5
Bir ökaryot hücrede çekirdekçik işlevi uzun süre baskılanırken önceden sentezlenmiş mRNA ve tRNA’ların bir süre varlığını koruduğu kabul ediliyor. İlk olarak hangi sürecin aksaması beklenir?

A) Yeni ribozom alt birimlerinin oluşturulması
B) DNA nükleotitlerinde timin bulunması
C) tRNA antikodonlarının üçlü olması
D) mRNA’nın riboz içermesi
E) Amino asitlerin yapısında amino grubu bulunması
Çekirdekçik rRNA sentezi ve ribozom alt birimlerinin düzenlenmesiyle ilişkilidir. Bu nedenle yeni ribozom üretimi ilk doğrudan hedef olur; diğer seçenekler moleküllerin temel kimyasal özellikleridir.

Cevap: A

Transkripsiyon: DNA Bilgisinin RNA’ya Yazılması

Gen, Kalıp Zincir ve Kodlayan Zincir

Bir genin RNA sentezinde kullanılan DNA zincirine kalıp zincir, karşı zincirine ise kalıp olmayan ya da kodlayan zincir denir. Kalıp zincir ile mRNA tamamlayıcı ve antiparaleldir. Kodlayan zincirin 5′→3′ dizisi ise timinlerin yerine urasil yazıldığında mRNA’nın 5′→3′ dizisiyle aynıdır.

Aynı DNA molekülünde farklı genler için farklı zincirler kalıp olabilir. Bu nedenle “DNA’nın daima yalnız alt zinciri okunur” gibi bir genelleme yapılamaz. RNA polimeraz belirli bir gen bölgesinde zincirleri yerel olarak ayırır; bütün kromozomun iki zinciri baştan sona açılmaz.

Örnek - 6
Bir genin kodlayan DNA zincirindeki bir bölüm 5′-ATG CCA TTT TGA-3′ biçimindedir. Bu bölgeden sentezlenen mRNA dizisi hangisidir?

A) 5′-AUG CCA UUU UGA-3′
B) 3′-AUG CCA UUU UGA-5′
C) 5′-UAC GGU AAA ACU-3′
D) 3′-TAC GGT AAA ACT-5′
E) 5′-ATG CCA TTT TGA-3′
Kodlayan DNA zinciri ile mRNA aynı 5′→3′ baz sırasına sahiptir; yalnız DNA’daki T yerine RNA’da U bulunur. Bu nedenle doğru dizi 5′-AUG CCA UUU UGA-3′ olur.

Cevap: A

RNA Polimeraz ve 5′→3′ Sentez

RNA polimeraz, genin başlangıç bölgesine bağlanır, DNA’nın ilgili kısmındaki hidrojen bağlarını geçici olarak açar ve kalıp zinciri 3′→5′ yönünde okur. Serbest ribonükleotitleri kalıba uygun biçimde eşleştirirken yeni RNA zincirini 5′→3′ yönünde uzatır.

Kalıp DNA’daki A’nın karşısına U, T’nin karşısına A, G’nin karşısına C ve C’nin karşısına G gelir. RNA polimeraz ilerledikçe arkadaki DNA zincirleri yeniden eşleşir; oluşan RNA DNA’dan ayrılır. Transkripsiyonda kalıp DNA’nın baz dizisi değişmez ve DNA miktarı iki katına çıkmaz.

RNA polimerazın kalıp DNA'yı üç üssü beş üssü yönünde okuyup mRNA'yı beş üssü üç üssü yönünde sentezlemesi
RNA polimeraz kalıbı 3′→5′ okurken RNA’yı yalnız 5′→3′ yönünde uzatır.
Örnek - 7
Bir hücrede RNA polimerazın DNA’ya bağlanması seçici olarak engelleniyor; DNA polimeraz ve mevcut ribozomlar normal çalışıyor. Kısa süre içinde aşağıdakilerden hangisinin doğrudan azalması beklenir?

A) Yeni RNA transkriptlerinin oluşumu
B) DNA’daki deoksiriboz sayısı
C) Var olan proteinlerdeki peptit bağı sayısı
D) DNA’nın tamamlayıcı baz eşleşmesi
E) Hücredeki bütün amino asitlerin sayısı
RNA polimeraz transkripsiyon enzimidir; bağlanamadığında yeni RNA sentezi azalır. Önceden var olan mRNA’lar bir süre çevrilebileceği için translasyon anında tamamen durmak zorunda değildir.

Cevap: A

Prokaryot ve Ökaryotlarda Transkripsiyon

Prokaryotlarda DNA ve ribozomlar sitoplazmadadır. Çekirdek zarı olmadığı için transkripsiyonla oluşmakta olan mRNA’nın tamamlanmış kısmına ribozom bağlanabilir; transkripsiyon ve translasyon birbirine eş zamanlı bağlanabilir.

Ökaryotlarda çekirdek DNA’sından RNA sentezi çekirdekte, translasyon sitoplazmadaki ribozomlarda gerçekleşir. Mitokondri ve kloroplast kendi DNA ve ribozomlarına sahip olduklarından bu organellerde de RNA sentezi ve protein sentezinin belirli basamakları yürütülebilir. “Ökaryotta transkripsiyon yalnız çekirdekte olur” ifadesi organel DNA’larını göz ardı ettiği için mutlak değildir.

Örnek - 8
Yeni sentezlenmekte olan bir mRNA’nın 5′ ucunda ribozomların translasyona başladığı, RNA polimerazın ise aynı molekülün 3′ ucunu uzatmayı sürdürdüğü gözleniyor. Bu durum en güçlü biçimde hangi hücresel özelliği destekler?

A) Transkripsiyon ile translasyon arasında çekirdek zarı bulunmamasını
B) DNA’nın urasil içermesini
C) Ribozomun zarla çevrili olmasını
D) mRNA’nın çift zincirli olmasını
E) Protein sentezinde tRNA kullanılmamasını
İki sürecin aynı mRNA üzerinde eş zamanlı yürüyebilmesi, DNA ile ribozom arasında çekirdek zarı engelinin bulunmadığı prokaryotik düzeni destekler.

Cevap: A

Genetik Kodun Okunması

Triplet, Kodon ve Antikodon

DNA’da bir amino aside ilişkin bilgiyi taşıyan üçlü baz grubuna triplet ya da DNA kodu, mRNA’daki üçlüye kodon, tRNA’daki tamamlayıcı üçlüye antikodon denir. Bu terimler aynı üç yapıyı anlatmaz; bulundukları molekül ve görevleri farklıdır.

Bir mRNA kodonu 5′-AUG-3′ ise eşleşen tRNA antikodonu antiparalel olarak 3′-UAC-5′ biçimindedir. Antikodon 5′→3′ yönünde yazıldığında dizi ters çevrilerek 5′-CAU-3′ elde edilir. Tamamlayıcılık ile antiparalel yön birlikte değerlendirilmelidir.

AUG mRNA kodonu ile UAC tRNA antikodonunun antiparalel eşleşmesi
Kodon ve antikodon tamamlayıcı olduğu kadar antiparaleldir.
Örnek - 9
mRNA’daki bir kodon 5′-GCU-3′ olduğuna göre bu kodona bağlanan tRNA antikodonunun 5′→3′ yönündeki yazılışı hangisidir?

A) 5′-CGA-3′
B) 5′-AGC-3′
C) 5′-GCU-3′
D) 5′-TCG-3′
E) 5′-CGA-5′
Kodonla doğrudan karşı karşıya antikodon 3′-CGA-5′ olur. Antikodon 5′→3′ yönünde istenince dizi ters çevrilir ve 5′-AGC-3′ yazılır.

Cevap: B

Başlatma ve Durdurma Kodonları

Genetik kod dört farklı RNA bazının üçlü kombinasyonlarıyla oluşur: 43 = 64 kodon vardır. AUG kural olarak başlangıç kodonudur ve metiyonini şifreler. UAA, UAG ve UGA ise amino asit şifrelemeyen durdurma kodonlarıdır.

Başlangıç AUG’si çevrilecek okuma çerçevesini belirler. Durdurma kodonuna amino asit taşıyan tRNA bağlanmaz; bunun yerine salıverme faktörü ribozoma girerek polipeptidin serbest kalmasını sağlar. Bu nedenle 64 kodonun 61’i amino asitleri kodlar, üçü sonlanma sinyalidir.

Örnek - 10
Bir mRNA’da başlangıç kodonundan sonra sırasıyla 48 amino asit kodonu ve bir UGA kodonu bulunuyor. Başlangıçtaki metiyonin polipeptitten sonradan çıkarılmadığına göre ilk sentezlenen polipeptitte kaç amino asit vardır?

A) 47
B) 48
C) 49
D) 50
E) 51
Başlangıç AUG’si bir metiyonin kodlar. Ardındaki 48 amino asit kodonuyla birlikte 49 amino asit bulunur; UGA amino asit kodlamaz.

Cevap: C

Genetik Kodun Özellikleri

Genetik kod özgüldür: belirli bir kodon yalnız bir amino asidi ya da dur sinyalini belirtir. Buna karşılık kod yozlaşmış ya da eş anlamlıdır: bir amino asit birden fazla farklı kodonla şifrelenebilir. Bu iki özellik çelişmez; “bir kodon → tek anlam” ile “bir amino asit ← birden çok kodon” farklı yönlü ilişkilerdir.

Genetik kod, az sayıdaki istisna dışında evrenseldir. Aynı kodon farklı canlılarda genellikle aynı amino asidi belirtir. Eş anlamlı kodonlar nedeniyle bir baz değişimi mRNA dizisini değiştirdiği hâlde amino asit dizisini değiştirmeyebilir; buna sessiz değişim denir.

Örnek - 11
Bir mRNA’daki UCU kodonu mutasyonla UCC’ye dönüşüyor ve sentezlenen polipeptidin amino asit dizisi değişmiyor. Yalnız bu veriye göre;
I. Farklı kodonlar aynı amino asidi şifreleyebilir.
II. Bir kodon birden fazla amino asidi şifreler.
III. Genetik kodda eş anlamlılık bulunabilir.
yargılarından hangilerine ulaşılır?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
İki farklı kodon aynı amino asidi verdiğine göre kodda eş anlamlılık vardır. Ancak her bir kodonun anlamı özgüldür; tek kodon birden fazla amino asit kodlamaz.

Cevap: C

Dizi Dönüşümleri ve Yön Problemleri

Bir DNA dizisinde kalıp ve kodlayan zincir ile uç yönleri birbirinden ayrılmalıdır. Kalıp DNA verilmişse mRNA tamamlayıcı ve antiparalel yazılır. Kodlayan DNA verilmişse aynı 5′→3′ sıra korunur, yalnız T yerine U kullanılır. Antikodon, mRNA kodonuyla tamamlayıcı ve antiparalel eşleşir.

Stop kodonuna karşılık amino asit taşıyan bir tRNA bulunmaz. mRNA’nın bütün nükleotitleri çevrilen kodonlara ait olmak zorunda değildir; çevrilen bölge başlangıç kodonundan stop kodonuna kadar tanımlandığında nicel hesap bu sınırlar üzerinden yapılır.

Örnek - 12
Şekilde bir genin kalıp DNA zincirine ait bölüm verilmiştir. Buna göre oluşan mRNA’nın 5′→3′ dizisi hangisidir?

Üç üssü TAC GGA CTT ACT beş üssü kalıp DNA dizisi
Dört üçlü grubun tamamı aynı kalıp zincir üzerindedir.
A) 5′-AUG CCU GAA UGA-3′
B) 5′-UAC GGA CUU ACU-3′
C) 3′-AUG CCU GAA UGA-5′
D) 5′-ATG CCT GAA TGA-3′
E) 5′-AUG GGA CTT UGA-3′
Kalıp zincir 3′→5′ verildiğinden mRNA karşısına 5′→3′ yönünde tamamlayıcı yazılır: TAC→AUG, GGA→CCU, CTT→GAA, ACT→UGA.

Cevap: A

Dikkat
Antikodon sorusunda yalnız A–U ve G–C eşleştirmesi yapmak yetmez. İstenen yazım yönü ayrıca kontrol edilmelidir: 5′-AUG-3′ kodonunun karşısı 3′-UAC-5′, antikodonun 5′→3′ yazımı ise 5′-CAU-3′ olur.

Translasyon ve Polipeptit Sentezi

Amino Asitlerin tRNA’ya Bağlanması

Translasyondan önce her amino asit uygun tRNA’ya bağlanmalıdır. Aminoaçil-tRNA sentetaz olarak adlandırılan özgül enzim, doğru amino asit ile doğru tRNA’yı tanır ve ATP enerjisi kullanarak aralarında yüksek enerjili bir bağ kurulmasını sağlar. Böylece yüklü tRNA ribozoma amino asit taşıyabilir.

Kodon–antikodon eşleşmesi doğru olsa bile tRNA yanlış amino asitle yüklenmişse ribozom bunu ayrıca denetleyemez; tRNA’nın üzerindeki amino asit polipeptide katılabilir. Bu yüzden protein sentezinin doğruluğu yalnız ribozomun değil, tRNA’yı yükleyen enzimlerin özgüllüğüne de bağlıdır.

Örnek - 13
Bir deneyde belirli bir tRNA’nın antikodonu değişmeden kalırken, onu doğru amino asitle yükleyen enzimin özgüllüğü bozuluyor ve tRNA yanlış amino asitle yükleniyor. Bu tRNA uygun kodona bağlandığında en olası sonuç hangisidir?

A) mRNA’daki kodon kendiliğinden değişir.
B) Yanlış amino asit polipeptide katılabilir.
C) Stop kodonu amino asit kodlamaya başlar.
D) DNA’nın iki zinciri ayrılır.
E) Ribozom mRNA’yı 3′→5′ sentezler.
Ribozom kodon–antikodon uyumunu okur; tRNA’nın doğru amino asitle yüklenmesi sentetazın görevidir. Yanlış yüklenmiş fakat doğru kodonu tanıyan tRNA, yanlış amino asidi zincire katabilir.

Cevap: B

Başlama Evresi

Başlamada önce mRNA ribozomun küçük alt birimiyle ilişki kurar. Başlangıç kodonu AUG’yi tanıyan ve metiyonin taşıyan başlatıcı tRNA doğru konuma yerleşir. Ardından büyük alt birim katılır ve işlevsel ribozom kompleksi oluşur.

Başlangıç kodonu, üçlülerin hangi çerçevede okunacağını belirler. Aynı nükleotit dizisi bir baz kaydırılarak üçlü gruplara ayrılırsa tamamen farklı kodonlar oluşabilir. Ribozom mRNA boyunca 5′→3′ yönünde ilerler.

Örnek - 14
Başlatıcı tRNA’nın AUG kodonunu tanıması engellenirken mRNA, ribozom alt birimleri ve diğer yüklü tRNA’lar ortamda bulunuyor. İlk olarak hangisi gerçekleşemez?

A) Doğru okuma çerçevesinde başlangıç kompleksinin kurulması
B) DNA’daki fosfodiester bağlarının korunması
C) Serbest amino asitlerin sitoplazmada bulunması
D) rRNA’nın ribozom yapısında yer alması
E) mRNA’nın riboz içermesi
Başlatıcı tRNA başlangıç kodonuna yerleşmeden işlevsel başlama kompleksi ve doğru okuma çerçevesi kurulamaz. Diğer seçenekler bu bağlanmadan bağımsız yapısal özelliklerdir.

Cevap: A

Uzama ve Peptit Bağlarının Kurulması

Uzama sırasında sıradaki kodona uygun yüklü tRNA ribozomun A (aminoaçil) bölgesine girer. Ribozomun P (peptidil) bölgesinde büyüyen polipeptidi taşıyan tRNA bulunur; peptit bağı, P ve A bölgelerindeki tRNA’ların taşıdığı amino asitler arasında kurulur. Ribozom bir kodon ilerlediğinde boşalan tRNA E (çıkış) bölgesine geçer ve ayrılır.

Bu döngü her yeni amino asit için tekrarlanır. n amino asitli doğrusal bir polipeptitte n−1 peptit bağı bulunur ve lise düzeyi dehidrasyon hesabında n−1 su açığa çıkar. Aynı tRNA molekülü amino asidini bıraktıktan sonra yeniden yüklenip başka bir translasyon turuna katılabilir.

Translasyonun başlama uzama ve sonlanma evreleri
Ribozom başlangıç kodonunda kurulur, mRNA boyunca ilerler ve stop kodonunda polipeptidi serbest bırakır.
Örnek - 15
Şekilde aynı ribozomda yan yana bulunan K ve L tRNA’ları gösterilmiştir. Ribozom mRNA üzerinde 5′→3′ yönünde ilerlediğine göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

K ve L tRNA'larının yan yana bulunduğu ribozom ve beş üssü üç üssü yönlü mRNA
K tRNA’sında büyüyen zincir, L tRNA’sında sıradaki amino asit bulunmaktadır.
A) Polipeptit K’dan L’nin amino asidine aktarılabilir.
B) L tRNA’sı DNA’yı eşlemektedir.
C) K ve L antikodonları aynı olmak zorundadır.
D) Ribozom mRNA’yı sentezlemektedir.
E) Peptit bağı mRNA nükleotitleri arasında kurulur.
Uzama döngüsünde büyüyen polipeptit, yeni gelen tRNA’nın taşıdığı amino aside peptit bağı kurulmasıyla aktarılır. tRNA’lar farklı kodonları tanıyabilir; ribozom mRNA’yı sentezlemez, okur.

Cevap: A

Örnek - 16
İlk sentezlendiğinde 126 amino asit içeren doğrusal bir polipeptidin oluşumu sırasında kaç peptit bağı kurulur ve bu bağların kurulmasıyla kaç su açığa çıkar?

A) 124 – 124
B) 125 – 125
C) 126 – 125
D) 126 – 126
E) 127 – 126
Doğrusal bir zincirde n amino asit arasında n−1 bağlantı vardır. 126 amino asit için 125 peptit bağı ve lise düzeyi dehidrasyon kabulüyle 125 su oluşur.

Cevap: B

Sonlanma Evresi

Ribozomun okuma bölgesine UAA, UAG veya UGA stop kodonlarından biri geldiğinde bu kodona karşılık amino asit taşıyan tRNA bulunmaz. Salıverme faktörü stop kodonunu tanır ve polipeptidin son tRNA’dan ayrılmasını sağlar.

Polipeptit serbest kalır; mRNA ve tRNA ribozomdan ayrılır, ribozom alt birimleri birbirinden ayrılabilir. Bu bileşenler daha sonra başka sentezlerde yeniden kullanılabilir. Stop kodonu çevrilen bölgenin parçasıdır fakat amino asit sayısına katılmaz.

Örnek - 17
Bir mutasyon normalde 70. sıradaki amino asidi kodlayan kodonu UAG’ye dönüştürüyor. Başlangıç kodonu ve önceki 69 amino asit kodonu değişmediğine göre en olası sonuç hangisidir?

A) 69 amino asitli erken sonlanmış bir polipeptit oluşması
B) UAG’nin 70. amino asit olarak zincire katılması
C) mRNA’nın DNA’ya çevrilmesi
D) Ribozomun aynı anda iki yönde ilerlemesi
E) Polipeptitte 71 peptit bağı kurulması
UAG stop kodonudur ve amino asit kodlamaz. İlk 69 amino asit eklendikten sonra salıverme faktörü sonlanmayı başlatır; kısalmış polipeptit oluşur.

Cevap: A

Polizom ve Hızlı Protein Üretimi

Bir mRNA üzerine aynı anda birden fazla ribozom bağlanırsa oluşan yapıya polizom ya da poliribozom denir. Her ribozom aynı mRNA’yı aynı başlangıç noktasından ve aynı yönde okuduğu için aynı amino asit dizisine sahip polipeptitler sentezlenir.

Polizom, tek mRNA’dan eş zamanlı çok sayıda ürün elde edilmesini sağlar. Ribozomlar başlangıçtan uzaklaştıkça taşıdıkları polipeptitler uzar; bu özellik bir polizom görselinde ribozomun ilerleme yönünü bulmak için kullanılabilir. Polizomdaki ribozomların senteze başlama zamanları farklı olduğundan zincir uzunlukları aynı anda farklı olabilir.

Bir mRNA üzerinde çok sayıda ribozomdan oluşan polizom ile prokaryot ve ökaryot hücrelerde bilgi akışının konumları
Polizom aynı mRNA’dan eş zamanlı ürün üretir; prokaryotlarda transkripsiyon ve translasyon mekânsal olarak ayrılmaz.
Örnek - 18
Şekilde aynı mRNA üzerinde K, L, M ve N ribozomları ile bu ribozomlardan çıkan polipeptitler gösterilmiştir. Ribozomların aynı başlangıç noktasından ilerlediği bilindiğine göre ilerleme yönü hangisidir?

K L M N ribozomlarında giderek değişen polipeptit uzunluklarını gösteren polizom
Polipeptit uzunlukları ribozomun mRNA üzerinde aldığı yol hakkında bilgi verir.
A) N’den K’ye
B) K’den N’ye
C) M’den iki yöne
D) K ve N’den L’ye
E) Yön belirlenemez.
Şekilde polipeptitler K’den N’ye doğru düzenli olarak uzamaktadır. Daha uzun zincir taşıyan ribozom başlangıçtan daha fazla uzaklaştığı için ilerleme K→N yönündedir.

Cevap: B

Protein Sentezinin Birlikte Yorumlanması

Santral Dogma ve Bilgi Akışı

AYT biyolojide temel bilgi akışı DNA → RNA → polipeptit biçiminde gösterilir. DNA’nın kendini eşlemesi replikasyon, DNA bilgisinden RNA sentezi transkripsiyon, mRNA bilgisinin amino asit dizisine çevrilmesi translasyondur. Bu süreçlerin birlikte ele alınmasına santral dogma denir.

Bilgi akışı ile madde akışı karıştırılmamalıdır. Translasyonda mRNA fiziksel olarak proteine dönüşmez; mRNA’daki baz dizisi, amino asit sırasını belirleyen bir bilgi kalıbıdır. Sentezlenen polipeptit daha sonra katlanabilir, kesilebilir veya başka gruplar kazanarak işlevsel protein hâline gelebilir.

Örnek - 19
Santral dogma şemasındaki süreçlerle ilgili aşağıdaki eşleştirmelerden hangisi yanlıştır?

A) DNA → DNA: replikasyon
B) DNA → mRNA: transkripsiyon
C) mRNA → polipeptit: translasyon
D) mRNA’nın fiziksel olarak amino asitlere parçalanması: translasyon
E) Kalıtsal bilginin baz dizisinden amino asit dizisine aktarılması: gen ifadesi
Translasyon, mRNA’nın parçalanıp amino aside dönüşmesi değildir. mRNA bilgi kalıbı olarak okunur; amino asitler tRNA’larla taşınıp polipeptide bağlanır.

Cevap: D

Prokaryot–Ökaryot Karşılaştırması

Prokaryot hücrede temel kromozom, RNA polimeraz ve ribozomlar aynı sitoplazmik ortamda bulunur. Bu nedenle yeni mRNA’nın 5′ ucu ortaya çıkar çıkmaz translasyon başlayabilir. Ökaryot hücrede çekirdek zarı, çekirdek DNA’sındaki transkripsiyon ile sitoplazmik translasyonu mekânsal olarak ayırır.

Her iki hücre tipinde de RNA polimeraz RNA sentezler; ribozom, mRNA, tRNA ve rRNA translasyonda görev yapar; genetik kod büyük ölçüde ortaktır. Fark, temel kimyasal mekanizmadan çok hücresel bölmelendirme ve zamanlamadadır.

Örnek - 20
Aynı proteini kodlayan genin bir bakteride ve çekirdekli bir hücrede ifade edildiği düşünülüyor. Aşağıdakilerden hangisi iki hücrede de ortak olarak beklenir?

A) Transkripsiyonun çekirdek içinde gerçekleşmesi
B) mRNA oluşurken aynı molekülde translasyonun başlaması
C) mRNA kodonlarının ribozomda tRNA antikodonlarıyla eşleşmesi
D) DNA’nın yalnız halkasal olması
E) Ribozomun zarla çevrili olması
Kodon–antikodon eşleşmesi translasyonun ortak temelidir. Çekirdek, eş zamanlılık ve DNA biçimi hücre tipine göre değişir; ribozom zarla çevrili değildir.

Cevap: C

Nicel Protein Sentezi Problemleri

Başlangıç amino asidi korunmuş n amino asitli bir polipeptit için n amino asit kodonu ve bunların ardından bir stop kodonu gerekir. Çevrilen mRNA bölümünde toplam n+1 kodon, yani 3(n+1) nükleotit bulunur. Stop kodonuna tRNA gelmediği için en fazla n amino asit taşıma olayı sayılır.

Polipeptitte n−1 peptit bağı vardır. Yalnız bu çevrilen bölgeyi kodlayan çift zincirli DNA parçasının toplam nükleotit sayısı, mRNA bölümündeki nükleotit sayısının iki katıdır. Soruda düzenleyici bölgeler veya çevrilmeyen bölgeler veriliyorsa bunlar ayrıca hesaba katılır; verilmemişse gene keyfî nükleotit eklenmez.

Örnek - 21
Başlangıç metiyonini korunmuş 150 amino asitli bir polipeptidi kodlayan mRNA’nın yalnız başlangıç kodonundan stop kodonuna kadar olan bölümü inceleniyor. Buna göre aşağıdaki değer çiftlerinden hangisi doğrudur?

A) mRNA nükleotidi: 450 – peptit bağı: 150
B) mRNA nükleotidi: 453 – peptit bağı: 149
C) mRNA nükleotidi: 453 – peptit bağı: 150
D) mRNA nükleotidi: 456 – peptit bağı: 149
E) mRNA nükleotidi: 450 – peptit bağı: 149
150 amino asit kodonuna bir stop kodonu eklenir: 151 × 3 = 453 nükleotit. 150 amino asit arasında 149 peptit bağı bulunur.

Cevap: B

Örnek - 22
Çevrilen bölgesinde başlangıç ve stop dâhil 81 kodon bulunan bir mRNA’dan sentezlenen ilk polipeptitte başlangıç amino asidi korunuyor. Buna göre;
I. Polipeptitte 80 amino asit bulunur.
II. 79 peptit bağı kurulur.
III. Stop kodonu için amino asit taşıyan bir tRNA kullanılır.
yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
81 kodonun biri stop olduğundan 80 amino asit kodlanır; aralarında 79 peptit bağı vardır. Stop kodonunu amino asit taşıyan tRNA değil salıverme faktörü tanır.

Cevap: C

Genetik Kod, Mutasyon ve Protein Çeşitliliği

Protein çeşitliliği amino asitlerin sayısı, çeşidi ve dizilişinden kaynaklanır; bunları mRNA kodonlarının sırası, dolayısıyla genin baz dizisi belirler. Aynı amino asit dizisine sahip iki polipeptidin mRNA dizileri mutlaka aynı olmak zorunda değildir; eş anlamlı kodonlar aynı amino asit dizisini farklı nükleotit dizileriyle kodlayabilir.

Bir baz değişimi sessiz olabilir, farklı amino asit oluşturabilir veya stop kodonu meydana getirerek zinciri kısaltabilir. Bir nükleotit eklenmesi ya da çıkarılması üçlü okuma çerçevesini kaydırarak değişim noktasından sonraki birçok kodonu etkileyebilir. Etkinin büyüklüğü mutasyonun türüne ve yerine bağlıdır.

Örnek - 23
X ve Y mRNA’larının nükleotit dizileri farklı olduğu hâlde aynı uzunluk ve amino asit dizisine sahip polipeptitler oluşturduğu belirleniyor. Bu durum en doğrudan hangi özellikle açıklanır?

A) Bir kodonun aynı anda birçok amino asidi kodlaması
B) Bazı amino asitlerin birden fazla kodonla şifrelenmesi
C) Stop kodonlarının amino asit taşıması
D) Ribozomun DNA’yı doğrudan okuması
E) tRNA’nın kendini eşlemesi
Eş anlamlı kodonlar nedeniyle farklı mRNA dizileri aynı amino asit sırasını oluşturabilir. Bu, bir kodonun çok anlamlı olması değil, bir amino asidin birden çok kodonla temsil edilebilmesidir.

Cevap: B

Enzim ve Enerji Engellerinin Sonuçları

Protein sentezi birden çok kontrol noktasına bağlıdır. RNA polimeraz engellenirse yeni RNA sentezi, aminoaçil-tRNA sentetaz engellenirse ilgili tRNA’nın yüklenmesi, ribozomun ilerlemesi engellenirse peptit zincirinin uzaması aksar. ATP yetersizliği özellikle tRNA yüklenmesi ve translasyonun enerji gerektiren basamaklarını sınırlar.

Bir engelin “ilk doğrudan etkisi” ile daha sonra ortaya çıkan dolaylı sonuç ayrılmalıdır. Örneğin transkripsiyon engellendiğinde var olan mRNA’lar nedeniyle protein sentezi hemen sıfırlanmayabilir; fakat zamanla mRNA’lar yıkıldıkça ilgili protein üretimi azalır.

Örnek - 24
Aynı hücre tipinden alınan X, Y ve Z gruplarında şekildeki basamaklar ayrı ayrı engelleniyor. İlk doğrudan etkilerin doğru eşleştirilmesi hangisidir?

X grubunda RNA polimeraz Y grubunda tRNA yüklenmesi Z grubunda ribozom hareketinin engellenmesi
Diğer bütün molekül ve koşullar başlangıçta normal kabul edilmiştir.
A) X: yeni RNA azalır – Y: yüklü tRNA azalır – Z: polipeptit uzaması durur
B) X: DNA eşlenir – Y: stop kodonu kaybolur – Z: mRNA sentezlenir
C) X: peptit bağı artar – Y: DNA açılır – Z: tRNA kendini eşler
D) X: amino asitler yok olur – Y: ribozom sentezlenir – Z: DNA miktarı iki katına çıkar
E) Üç grupta da ilk olarak DNA nükleotitleri parçalanır.
RNA polimeraz yeni transkript üretir; tRNA yüklenmesi amino asidin taşıyıcıya bağlanmasını sağlar; ribozom hareketi ise uzama döngüsünün sürmesi için gereklidir. Doğrudan eşleşme A seçeneğindedir.

Cevap: A

Önceki Konu: DNA’nın Yapısı ve Eşlenmesi
Sonraki Konu: Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz