111 Biyokimya Ders 4

8/4/2019 111 Biyokimya Ders 4

1/76

HEM 111 Biyokimya

Seyhun YURDUGLDers 4

DNA ve zellikleri


2/76

Dersin ierii

Nkleozit ve Nkleotidler

Sentetik nkleotid benzerleri(analoglar)

Polinkleotidler DNAnn ssal(termal) zellikleri

Elektroforez yntemi


3/76

Giri

Nkleotidler: hcredeki en nemlimetabolitlerden birisidir.

Birincil monomerik ana nkleik asitler RNA veDNA olarak karmza kar.

Hcrenin dier grevleri iin gereklidir.


4/76


5/76

Bu grevler arasnda:

1. gelecekte fosfat aktarm tepkimelerindeenerji kayna olarak kullanlmak.

Bu tepkimeler ATPnin yer aldtepkimelerdir.

2. Baz nemli koenzimler: NAD+, NADP+,FAD ve koenzim A.


6/76

NAD (Nikotinamid adenin dinkleotid)


7/76

Bu grevler arasnda:

3.ok sayda hcresel nemli ilevi yrtmekbulunur:

r. kincil elilik (second messenger) grevinisinir sisteminde ileterek salamak.

Balca ikincil elilik :

Halkasal AMP (cAMP), halkal bir AMP trevi

olup ATPden oluur. 4. ok sayda enzimatik tepkimenin kontroln

enzim aktivitesi zerinde salamak.


8/76


9/76

Bu grevler arasnda:

5. ou biyosentez tepkimesinde aktiveedilmi ara bileik grevi stlenmek:

r. S-adenozilmetiyonin (S-AdoMet) metilaktarm tepkimeleri,

eker ieren nkleotidleri iermektedir:

glikojen ve glikoprotein sentezinde yer alr.


10/76

Nkleozid ve nkleotid yaplar

ve isimlendirme

ok eitli halkasal (Heterosiklik) ve yksekolarak bazik bileik yapsndadr.

Prin ve pirimidin.

Prin

Pirimidin


11/76

Yaplar

Kimyasal olarak baz olmas nkleotidyaps olarak da "baz kavramgelitirilmitir.

Nkleotid yaplarda bu bazlar DNA veRNA yaplarn belirler.


12/76

Yaplar

Hcrelerde: Be ana baz bulunur.

Prin trevleri: adenin ve guanin,

Pirimidin trevleri: Timin, Sitozin ve Urasil. Bu be baz iin genel ksaltmalar A, G, T,

C ve U eklindedir.


13/76

Baz Formlleri - Baz omurgalarnda X=H

(hidrojen yerine geer ise)

Sitozin, C

Urasil, U

Timin, T

Adenin, A

Guanin, G


14/76

Nkleozid trleri

X eer riboz veya deoksiriboz ise

Sitidin

ridin Timidin

Adenozin

Guanozin


15/76


16/76

Nkleotid formlar

X=riboz fosfat

Sitidin monofosfat (CMP)

ridin monofosfat (UMP) Timidin monofosfat (TMP)

Adenozin monofosfat (AMP)

Guanozin monofosfat (GMP)


17/76


18/76

Nkleozitler

Prin ve pirimidin bazlar hcrelerde:

Karbonhidratlara bal olup bu haliyle:

Nkleozidler olarak adlandrlr.

Nkleozidler D-riboza veya 2'-deoksi-D-ribozabal haldedir;

Bu ba -N-glikozidik ba ile salanr:

Ribozun anomerik karbonu ile,

N9 prini ile N1 pirimidini arasnda salanr.


19/76

Nkleotidler

Bu baz :

ki farkl konumda N-glikozidik bada bulunur.

Bu konformasyonlar :

Sinve anti olarak tanmlanr. Anti konformasyonu doal olarak oluan

nkleotidlerde bulunur.


20/76

Sin ve Anti konformasyonlar

sin-Adenozin anti-Adenozin


21/76

Nkleotidler

Hcrede birincil olarak fosforile halde bulunur.

Fosforilasyonun hcrede gerekletii yer:

hidroksil grubunun riboz ekerin 5'-karbonuna baland yerdir.


22/76

Nkleotidler

Nkleotidlerdeki riboz ekerlerde bulunankarbon atomlar:

s (') iareti ile gsterilerek bazlardaki

omurgalardan farkl tanmlanr. Nkleotidler mono-, di-, veya tri-fosforile halde

bulunmaktadr.


23/76

Nkleotidler

Farkl ksaltmalar verilerek kolaytanmlanmalar salanmtr,

Bu ekilde nkleotidlerde fosforilasyondakolay tanmlanr.

Monofosforile hale bir rnek: adenozin(adenozin-5'-monofosfat):

AMP olarak yazlr.


24/76

Nkleotidler

kili(di-) ve l(tri-) fosforile formlar:

ADP ve ATP olarak srasyla yazlr.

Bu ksaltmalar unu vurgulamaktadr:

Nkleotid 5'-fosforile haldedir.


25/76

Nkleotidler

Nkleotidlerdeki ikili(di-) ve l(tri)fosfatlar: asit anhidrit balar ile balanr.

Asit anhidrit balar: Dier molekllere yksek potansiyelde

fosfat aktarmnda grev yapar. Bu zellie gre: nkleotidler hcredeki

grup aktarm tepkimelerinde yer alr.


26/76


27/76

Nkleotidler

DNAdaki nkleotidler:

RNAdan farkl olarak u zellie sahiptir;

Riboz eker 2'-deoksi halindedir venkleotidlerin ksaltmas:

d- tasarm(d-dizayn)eklindedir.

Adenozinin monofosforile hali DNAda

deoksiadenozin-5'-monofosfat olarak bulunurve dAMP olarak yazlr.


28/76

Nkleotidler

ridin nkleotidi :

DNAda hibir zaman bulunmaz ve timin

ise DNAda fazlasyla bulunur. Timin: tRNAlarda biraz bulunur iken rRNAve mRNAlarda bulunmaz.

DNA ve RNAlarda baz nadir bazlarbulunmaktadr.


29/76

Nkleotidler

DNAdaki balca deimi (modifiye) baz5-metilsitozindir.

ok sayda modifiye baz tRNAlardabulunur.

ou deimi nkleotidler: DNA ve RNAnn dnda farkl ekilde

grev alrlar; Bunlar nemli biyolojik grevler stlenirler.


30/76

Adenozin trevleri

En bilinen adenozin trevi halkasal olan,

3'-5'-halkal(siklik) adenozin monofosfat, cAMPdir.

Bu bileik ok gl bir ikinci elidir(second

messenger) , Grevi hcre yzeyinden ierideki proteinlere

sinyal iletimini salamaktr,

r. cAMP-bal protein kinaz(PKA)


31/76

Adenozin trevleri

5Halkal(siklik) formda GMP (cGMP) : hcrelerdeikincil eli molekl olarak grev yapar.

5ou durumda grevi cAMPnin etkileriniantagonize(negatif ynde etki) etmektir.


32/76

Adenozin trevleri

En nemli cGMP sinyaldnm(transdksiyon) basama:

gzde k alglama(fotoresepsiyon).

Bu durumda rodopsinin(pigment)aktivasyonu (gzdeki ubuk hcrelerinde);

veya dier opsin pigmentlerinde (koni

hcrelerinde); bir k fotonunun emilimi yardm ile;

11-cis-retinalin kovalent olarak rodopsinve opsinler ile balanmas ile olur.


33/76

Adenozin trevleri

Bu balanma durumu transdusinpigmetini aktive eder.

Bylece bu aktivasyon cGMPyezgn fosfodiesterazn:

cGMPnin GMPye hidrolizine olanaktanr.


34/76

Sentetik nkleotid analoglar

ou nkleotid benzerleri(analogu):

Kimyasal olarak sentezlenir veiyiletirici(teraptik) potansiyel madde olarakkullanlr.

Nkleotid benzerleri(analoglar): baztepkimelerde zgn enzimatik aktiviteyi inhibeetmek(durdurmak) iin kullanlabilir.


35/76


Bu analoglarn byk ounluu anti-tmrmaddeleri olarak kullanlr:

nk DNAnn sentezi ile balant kurup

sentezi etkiler. Bununla beraber hzl byyen tmr

hcrelerini ldrr.


36/76


Kemoterapide ok yaygn olarak kullanlanbaz nkleotid analoglar:

6-merkaptoprin,

5-florourasil, 5-iyodo-2'-deoksiridin

6-tiyoguanin.


37/76

Sentetik nkleotid analoglar Bu bileiklerin her birisi:

DNAda normal eleme(replikasyon) ilevini

bozar. Bu bozma doru Watson-Crick baz-paylam

ile etkileerek olur.


38/76


Nkleotid analoglar ayrca antiviral maddelerolarak kullanlrlar.

Baz analoglar HIV replikasyonunu olumsuz ynde

etkiler : r. AZT (azidotimidin)

ddI (dideoksiinozin).


39/76


Baz prin analoglar: Gut hastalnn tedavisindekullanlr;

r. En yaygn olan: allopurinol;

Hipoksantin ad verilen baza benzemektedir.

Allopurinol ksantin oksidaz aktivitesini inhibe eder,

Bu enzim de novo prin biyosentezinde yer alr.


40/76


Ek olarak, baz nkleotid analoglar:

organ aktarmlar(transplantasyonlar)nda;

baklk sistemini(immn sistemi)basklamak iin kullanlr.

Ayn zamanda aktarlan organn aktarld

hastann organ kabul etmeme durumunuazaltr.


41/76

oklu nkleotidler:

Polinkleotidler

ki veya daha ok nkleotidinkondensasyonu(kaynamas)ile oluur.

Kondensasyon bir nkleotidin 5'-fosfat

alkol ile; ikincisinin 3'-hidroksili arasnda, Suyun ayrlmas(eliminasyonu) ile

gerekleen fosfodiester ba yolu ileyaplr.


42/76

oklu nkleotidler:

Polinkleotidler

DNA ve RNAdaki fosfodiester balar:

sarmal yapnn ynn saptar.

DNA ve RNAnn birincil(primer)yapsdorusal(lineer) dizilimini gsterir:

Bu yn 5' ----> 3' ynndedir.


43/76


44/76

oklu nkleotidler:

Polinkleotidler

DNA veya RNA yapsnn yaygngsterimi:

Nkleotid dizilimi soldan saa 5' -----> 3'ynnde ilerlemektedir:

r. 5'-pGpApTpC-3'


45/76

DNAnn yaps

X-n krnm bilgisi, DNA kristallerinden eldeedilmektedir,

James Watson ve Francis Crick bunun ile ilgiliolarak DNA yaps modeli ne srmlerdir.


46/76


47/76

DNAnn yaps

Bu modele gre DNA:

ki adet edeer antiparallel sarmal(helikal)zincirden olumaktadr,

Bunlar birbirine sa ynde balanmtr,

ayrca kararll(stabilizasyonu) komuzincirlerdeki bazlar arasndaki H-balarsalamaktadr.


48/76

DNAnn yaps

Watson-Crickin nerdii modelde, bazlar sarmaln iinde 90 dereceye yakn

ayla sarmal eksenine yakn durmaktadr.

Prin bazlar pirimidinler ile hidrojenbalar yapmaktadr.


49/76

DNAnn yaps

Deneysel almalara gre, herhangi birDNA moleklnde,

Adenin deriimi (A), timin deriimine eittir.(T)


50/76

DNAnn yaps

Ayrca sitidin deriimi(C) guanin deriimineeittir (G).

Buradan Ann sadece T ile ve Cnin G ilebaz ifti oluturmas beklenir.


51/76

DNAnn yaps

Watson-Crick baz elemesi olarakaklanan bu duruma gre,

Guanin-Sitozin elemesi adet H-ba

ierirken, A-T elemesi iki adet H-ba ierir.

Buna gre G-C baz iftleri A-T baz iftlerine

gre daha kararldr.


52/76

A-T Baz ifti

G-C Baz ifti


53/76

Sarmaln antiparallel doas :

Bamsz dizilimden kken almaktadr.

Sarmaldaki herhangi bir sabit noktadan, Bir zincir 5' ---> 3ynnde hareket eder

iken

Dieri ise 3' ---> 5 ynnde hareketetmektedir.

DNAnn yaps


54/76


55/76

DNAnn yaps

D yzeyinde,

ikili sarmal olarak adlandrlan DNA ikiadet olua sahiptir:

Bu oluklar riboz-fosfat zincirleriarasndadr.

Boyutlar eit olmayp,

byk(majr) ve kk(minor) oluk olarakadlandrlrlar.


56/76


57/76

DNAnn yaps

Buradaki boyut fark asimetriden vedeoksiriboz halkalardan ve sarmaln stblgesindeki bir baz iftinin,

alt blgeye gre farkllndankaynaklanmaktadr.


58/76

DNAnn yaps

DNA ikili sarmal(A-form)

ok deiik hallerde olup, bu farkllk:

baz dizisi ierii ve kristalizasyonahazrlama srasndaki iyonik artlardankaynaklanmaktadr.


59/76


60/76

DNAnn yaps

DNAnn B-formu:

Dk iyonik kuvvete sahip fizyolojikartlarda ve;

yksek hidrasyon(su ilavesi) halindeoluur.


61/76

DNAnn yaps

Sarmaln pCpG dinkleotidleri asndan zenginblgeleri:

Sol el sarmal (helikal) konformasyona sahip olup

Z-DNA olarak adlandrlr. Bu konformasyon 180 derecelik baz dalmna

sahip olup,

Daha yaygn ekiller olan A- ve B-DNA ile buzelliklere gre ayrlr.


62/76

B-DNA Z-DNA


63/76

DNAnn ssal (termal)zellikleri

Hcreler blnd srece, DNAnn kopyalanmas(replikasyonu-elenik

oluturmas) zorunluluk olup her yeni oluan

hcre: ayn genetik malzemeye sahip olur. Bu ilevin yrtIebilmesi iin: Sarmaln iki zinciri balangta denatrasyon

ilevi ile ayrlmaldr. Bu ilev deney tpnde de yrtlebilir.


64/76


Eer bir DNA zeltisi:

yksek scakla tabi tutulur ise, bazlararasndaki H-balar kararsz hale gelir.

Burada artk sarmaln ayrlmas szkonusudur ve;

bu ilev termal(ssal) denatrasyon olarakadlandrlr.

( )


65/76


DNAnn baz bileimi: moleklden molekle farkllk gsterir, Ayrca ayn molekln iinde farkllklar

gsterebilir. Sarmaln A-T baz iftlerine sahip ksm: Issal(termal) alardan;

G-C baz iftlerine gre daha kararldr.

DNA l ( l)


66/76


Issal (termal) denatrasyonda,

DNA moleklnn % 50sinin ayrtnoktaya eriildiinde.

Bu erime scakl olarak tanmlanr.

DNA l (t l)


67/76


Erime scakl deiken bir parametre olup;

baz bileimi dnda ayrca baka eitlifaktrlere dayanr.

Bunlar zeltinin kimyasal yaps ve; zeltideki iyonlarn deriimi ve bunlarn hangi

iyonlar olduuna baldr.

DNA l (t l)


68/76


Termal olarak eritilen DNA: soutulduunda,

Elenik (komplementer) zincirler tekrar dorubaz elemelerini yapar,

Bu ileve hibridizasyon (melezletirme) adverilir.

Melezletirme hz:

ki DNA zincirinin nkleotid dizilimine baldr.


69/76

DNA yapsnn incelenmesi

Kromatografi teknii: Baz protein

tanmlanmasnda(karakterizasyon)

kullanlan kromatografik teknikler DNAtanmlanmasnda da kullanlabilir.

En yaygn olarak kullanlan teknik:

HPLC (yksek performans svkromatografisidir).


70/76

Elektroforez:

Bu ilev kromatografiden biraz farkl olup:

Protein incelemesinde olduu gibi.

DNA moleklnde de ayn grevi stlenir; DNA moleklleri proteinlerden daha fazlamolekl arlna sahiptir,

Elektroforez burada molekler elek rolgrr ve bu DNAda da kullanlr.


71/76

Elektroforez:

Ama: DNAnn jel tabiatnda bir madde

zerinde koturularak tanmlanmasdr.


72/76

Elektroforez:

DNA iin malzeme seimi: Agaroz, bir karbonhidrat polimeri olup tuzlu su

yosunundan elde edilir. Mannoz ve galaktoz ortak polimeridir. Eritilip tekrar soutulduunda:

por bykl olan jel oluturur; Bu agaroz deriimine baldr.


73/76

Elektroforez:

DNAnn fosfat omurgas: Ar eksi (negatif) ykldr, Bununla birlikte DNA elektriksel alanda

ykl bir konumdadr. DNA paracklarnn boyutu: Daha sonrasnda jel iindeki harekete

bal olarak belirli standard molekllerlekarlatrlarak tayin edilir.


74/76


75/76


76/76

Yararlanlan kaynaklar:

111 Biyokimya Ders 4

Documents

Transcript of 111 Biyokimya Ders 4