1 KONU - GENDEN PROTEİNENÜKLEİK ASİTLERİN KEŞFİ VE ÖNEMİ
İnsanlar doğumlarından itibaren etrafındaki kişilerden hangi akrabasına ne ölçüde benzediği konusunda sözler duyarlar. Bunların sebebinin tamamen genetiğe bağlı olduğunu söyleyebiliriz. Peki bu genetiğin nükleik asitlerle ilgili olduğunu hiç düşündünüz mü?
- NÜKLEİK ASİTLERİN KEŞİF SÜRECİ
1884 yılında Oscar Hertwig, nükleik asitlerin kalıtımın aktarılmasından sorumlu kimyasallar olduğunu iddia etmiştir.
- Dünya Savaşı zamanlarında Alman Kimyager Robert Feulgen, geliştirdiği DNA boyama tekniği sayeside DNA’nın kromozomlar içerinde bulunduğunu göstermiştir. Phoebus Aaron Theodare Levene de nükleik asit moleküllerinin temel biriminin nükleotit olduğunu ispatlamıştır.
- NÜKLEİK ASİTLERİN ÇEŞİTLERİ VE GÖREVLERİ
– DNA
Canlı vücudunda gerçekleşen tüm olayları denetleyen ve genetik özelliklerin bir nesilden diğerine aktarılmasını sağlayan organik moleküllere nükleik asit verilirken, kalıtım görev alan ve çift sarmallı bir yapıya sahip olan nükleik asit çeşidine DNA adı verilir. Hücre bölünmesi sırasında interfaz adı verilen bir hazırlık evresi bulunur. Bu evrede genetik materyallerin bozulmadan bir sonraki hücrelere ulaşması için DNA kendini eşler. DNA molekülleri oldukça büyük yapıya sahip olduğundan hücre dışına çıkamazlar.
![[Resim: Biyoloji-6-2.jpg]](https://www.acikliseforum.com/uploads/Biyoloji-6-2.jpg)
![[Resim: Biyoloji-6-3.jpg]](https://www.acikliseforum.com/uploads/Biyoloji-6-3.jpg)
– RNA
. Protein sentezine görev alan ve yalnızca tek zincir yapısına sahip olan diğer nükleik asit çeşidine ise RNA adı verilir. Canlı vücutlarında gerçekleşen protein sentezi olayları mesaj taşıyıcı özelliğe de sahip olan bu moleküller sayesinde kontrol edilir. Ökaryot yapıya sahip olan hücrelerde sitoplazma, çekirdek, ribozom, kloroplast ve mitokondri gibi tüm organellerin yapısında RNA molekülleri bulunmaktadır.
-Mesajcı RNA (mRNA)
DNA molekülleri bazı hücre çeşitlerinde çekirdek içerisinde bulunur. Protein sentezinin sorunsuz bir şekilde gerçekleşebilmesi için DNA tarafından verilen mesajların ribozoma gönderilmesi gerekir. Bu görevi RNA içerisinde bulunan mesajcı RNA adındaki yapılar gerçekleştirir.
-Taşıyıcı RNA (tRNA)
Sitoplazma içerisinde proteinlerin yapısını oluşturan aminoasitler bulunmaktadır. Taşıyıcı RNA adı verilen moleküller ise bu yapıları ribozoma taşıyarak protein sentezinin gerçekleşmesini sağlar. Çekirdek tarafından tek sarmal bir yapı halinde üretilen bu hücreler sitoplazma içerisinde değişime uğrayarak çift katmanlı yapıya sahip olur.
-Ribozomal RNA (rRNA)
Ribozomun yaklaşık olarak %75’i rRNA adı verilen maddelerden oluşmaktadır. Bu maddeler protein sentezi sırasında aminoasitlerle birlikte görev alırlar. Enzimlerin yaptığı görevleri yerine getirerek aminoasitler arasında bulunan peptit bağlarını meydana getirir.
- HÜCREDEKİ GENETİK MATERYALİN ORGANİZASYONU
- DNA REPLİKASYONU (DNA’NIN KENDİNİ EŞLEMESİ)
- GENETİK ŞİFRE VE PROTEİN SENTEZİ
- PROTEİN SENTEZİ
– Poliribozom (Polizom)
mRNA adı verilen yapıların üzerine birden fazla ribozomun bağlanması ile polizom adı verilen yapılar oluşturulur. Oluşan bu yapılar sayesinde aynı çeşit proteinlerden kısa süre içerisinde çok sayıda oluşturulur.
- GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ
- GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ UYGULAMALARI
– Gen Klonlama
Herhangi bir genin tamamen kopyalanarak yenisinin oluşturulması için kullanılan yöntem ve tekniklerin tamamına gen klonlama adı verilir. Hücre içerisinden alınarak genetik yapı açısından tamamen kopyalanan hücrelere klon adı verilir.
– Canlı Klonlama
Üzerinde çalışılacak olan bir canlının genetik olarak ikizinin üretilmesine canlı klonlama adı verilir. Bu işlemlerde canlının vücut hücresinde yer alan çekirdeği çıkarılır. Alınan bu çekirdek dişi bir canlının çekirdeği çıkarılmış olan yumurta hücresine aktarılır. Bu yöntemle çekirdeği alınmış olan hücreden bir kopya oluşmuş olur.
- GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ UYGULAMALARININ İNSAN HAYATINA ETKİSİ
– Kök Hücre
Yenilenme gücü oldukça yüksek olan, insan vücudunda ya da uygun koşullarda laboratuvarda sürekli olarak bölünebilen hücrelere kök hücre adı verilir. Bu hücreler göbek kordonu, embriyo ve yetişkin hücrelerden elde edilebilir. Birçok hastalık ise bu hücreler sayesinde iyileştirilebilir.
– Gen Terapisi
Canlı vücudunda yer alan genlerden işlevini yitirmiş olan ya da bozulmuş olanların çıkarılarak onarılması işlemine gen terapisi adı verilir. Bu yöntem sayesinde embriyonik dönemde tespit edilen sorunlu genler çıkarılarak kalıtsal olarak aktarılan hastalıkların önüne geçilebilir.
– İnsan Genom Projesi
Canlı vücudunda yer alan tüm genlerin yeri tespit edilerek harita üzerine dökülmesine genom projesi adı verilir. Bu proje planlanan şekilde gerçekleştirilebilirse; kanser, şeker ve kalp damar hastalıkları daha kolay bir şekilde tespit edilebilecek.
– DNA Parmak İzi
Dünya üzerinde yer alan tek yumurta ikizleri hariç tüm canlıların DNA kod dizilimleri birbirinden farklıdır. Bu kodlar içerisinde anlamlı veya anlamsız adı verilen bölgeler bulunmaktadır. Anlamsız olan bölümlerin bir jel üzerinde oluşturduğu bantlı olan yapıya DNA parmak izi adı verilir.
– Biyogüvenlik
Bu bilim türü genetik olarak oluşturulan ürünlerin risk gruplarının değerlendirilerek kontrol altına alınması, biyoteknoloji alanında yapılan işlemlerin çevre ve insan sağlığına zarar vermeden gerçekleştirilmesi işlemlerinin tümüne verilen addır.
– Biyoetik
Tıp ve biyoloji alanında meydana gelen gelişmelerin tartışmalı ve etik olan kısımlarını incelemek amacıyla özel olarak kurulan disiplin grubudur. Bu kavram biyoloji alanında yapılan gelişmelerin ahlaki yönden uygun olup olmadığı tartışmasından ihtiyaç olarak doğmuştur.
ÜNİTE 2 - CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ
2.1.1. ENERJİ VE YAŞAM
Canlıların yaşamsal faaliyetlerini gerçekleştirebilmeleri için enerjiye ihtiyaçları vardır. Enerjinin esas kaynağı Güneş’tir. Güneş’ten aldıkları ışıklar ile besin üreten ototrof canlılar sayesinde enerji akışı başlar ve besin döngüsü oluşur. Bu sayede bütün canlılar yaşamları ve yaşamlarını sürdürmek için gerçekleştirdikleri yapım ve yıkım olayları için enerji kazanmış olur.
- Enerjinin Temel Molekülü ATP (Adenozin trifosfat)
- Fosforilasyon Çeşitleri
2.2.1. FOTOSENTEZİN CANLILAR İÇİN ÖNEMİ
Yeryüzündeki tüm canlılar için fotosentez son derece önemli bir yere sahiptir. Yaşamın sürdürülebilmesi için fotosentez ile besin döngüsünün oluşması gerekmektedir. Organik madde sentezleyen canlılara ototrof, bu besinleri tüketen canlılara heterotrof canlılar denir. Bu organik maddeler fotosentez yolu ile üretilirse fotoototrof canlılar, kemosentez ile üretilirse kemoototrof canlılar adı verilir.
Fotosentez Sürecinin Anlaşılmasına Katkı Sağlayan Bilim İnsanları ve Çalışmaları Fotosentez ve Fotosentezin Gerçekleştiği Yapılar
1774 yılında Joseph Priestley oksijeni bularak fotosentez için en önemli elementi bulmuştur. 1820 yılında Theodore De Saussure, bitkilerin ışık olduğunda karbondioksit alarak oksijen verdiğini ölçmüştür. 1930 yılında C.B.Van Niel, fotosentezde hidrojen kaynağı olarak suyun kullanıldığını bulmuştur. 1937 yılında Robert Hill fotosentezin ışığa bağlı olduğunu bulmuştur.
2.2.2. FOTOSENTEZ REAKSİYONLARI
Fotosentezin reaksiyonları ışığa bağımlı ve ışığa bağımsız olarak gerçekleşmektedir.
- Işığa Bağımlı Reaksiyonlar
- Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar
Organik Moleküllerin Sentezi
Glikoz, güneş enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesi sırasında oluşan organik moleküldür.
- FOTOSENTEZ HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
- Klorofil Miktarı: Optimum koşullar olduğunda klorofil miktarı arttıkça fotosentez hızı da artar.
- Işık Şiddeti: Işık olmadan fotosentez olması söz konusu değildir. Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı da artar.
- Işığın Dalga Boyu: Fotosentez mor, mavi ve kırmızı ışık dalga boyunda daha hızlı; yeşil dalga boyunda en yavaştır.
- CO2 Yoğunluğu: Ortamda CO2 yoğunluğu arttıkça fotosentez hızı belirli bir yere kadar ancak bir noktadan sonra hız sabit kalır.
- Sıcaklık: Sıcaklık optimum seviyedeyken fotosentez en hızlı durumdadır.
Kış aylarında ışık seviyesinin azalması ve havaların soğumasından dolayı tarımda yapay ışıklandırma kullanılmaktadır. Yapay ışıklandırma, bitki geliştirme ve yetiştirmede kullanılır.
- KEMOSENTEZ
Ototrof canlılar grubunda yer alan canlılar inorganik maddeleri organik maddeye çevirirken kullandıkları enerji çeşidine göre iki farklı grupta incelenir. Fotosentetik ototrof grubunda yer alan canlılar gerekli enerjiyi ışıktan alırken, kemosentetik canlılar ise inorganik yapıda bulunan maddeleri oksitleyerek açığa çıkan enerjiyi kullanırlar. Bazı prokaryot canlılar tarafından gerçekleştirilen bu işleme kemosentez adı verilir.
2.3.2. KEMOSENTEZİN MADDE DÖNGÜLERİNE KATKISI VE ENDÜSTRİYEL ALANLARDA KULLANIMI
Kemosentez yapabilen canlılar grubunda yer alan nitrat ve nitrit bakterileri doğadaki azot döngüsünde önemli bir role sahiptir. Bitkilerin azotu topraktan alabilmesi için azot tuzu haline getirilmesi gerekir. Ölü canlı organizmalarında yer alan azotlu bileşikler bazı ayrıştırıcı canlılar tarafından NH3’e dönüştürülür. NH3 bileşiğinin nitrit ve nitrat tuzuna dönüştürülmesinde ise kemosentez yapabilen bakteriler görev alır.
2.4. HÜCRESEL SOLUNUM
Tüm canlı hücreleri çoğalmak ve canlılığını sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Bitkiler tarafından fotosentez ile üretilen organik besinler oksijen ile parçalanarak solunum olayında enerji elde edilir. Hücrelerde bulunan yağ asidi, glikoz, gliserol ve aminoasit gibi moleküllerde bulunan kimyasal bağ enerji ise ATP üretilmesi olayına hücresel solunum adı verilir.
2.4.1. HÜCRESEL SOLUNUMUN ÖNEMİ
Canlı vücutlarında gerçekleştirilen tüm metabolik faaliyetler için enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. Enerji ihtiyacında kullanılan ATP hücre dışından hazır olarak alınamadığından hücresel solunum ile elde edilir.
- Oksijenli Solunum: Gelişmiş canlılarda daha çok görülen hücresel solunum çeşidinde besinlerin yapı taşları, oksijen ve enzimler sayesinde su ve karbondioksite dönüştürülür. Oksijensiz solunuma göre daha fazla ATP sentezlendiğinden bu solunum çeşidini gerçekleştiren canlılarda metabolizma oldukça hızlıdır.
- Mitokondrinin Yapısı: Enerji üretimi ile görevli olan organel mitokondri, çift katlı zara sahiptir. Dış yüzeyinde bulunan zar düz bir yapıya sahipken, iç yüzeyinde bulunan zar girintili ve çıkıntılı bir yapıya sahiptir. Bu kıvrımlar sayesinde solunum sırasında yüzey alanını genişleterek daha fazla ATP sentezlenmesini sağlar.
- Glikoliz
- Pirüvik Asitten Asetil – CoA Oluşumu
- Krebs Döngüsü
Oksijensiz Solunum
Glikozun oksijen kullanılmadan parçalanarak ETS yardımı ile ATP sentezlenmesi olayına oksijensiz solunum adı verilir. Bu solunum çeşidinde son elektron alan O2 molekülü haricinde bir inorganik bileşiktir. Son elektron alıcı inorganik bileşiklerin elektron çekme kuvveti az olduğundan oksijenli solunuma göre daha az ATP üretilir.
Fermantasyon
Oksijen kullanılmadan hücresel solunumun ilk aşaması olan glikoliz ile ATP üretilebilen sürece fermantasyon adı verilir. Bu aşamada oluşturulan pirüvik asit oksijensiz bir ortamda laktik asit veya etil alkol adı verilen son ürünlere dönüştürülebilir.
- Etil Alkol Fermantasyonu
- Laktik Asit Fermantasyonu
2.4.2. FOTOSENTEZ VE SOLUNUM İLİŞKİSİ
Doğada üretici ve tüketici olmak üzere iki farklı canlı türü bulunmaktadır. Üretici olan canlılar yapısında bulunan klorofil sayesinde karbondioksit ve suyu kullanarak oksijen üretirler. Tüketici grubunda yer alan canlılar ise doğaya salınan bu oksijen yardımı ile hücre içi solunum yaparak enerji üretirler. Oksijenli solunumun gerçekleşebilmesi için fotosentez yapabilen canlıların doğada bulunması şarttır.