Kısa çözüm mantığı

Protein sentezi süreci ökaryot hücrelerde şu sırayla ilerler:

1. Transkripsiyon: DNA’nın kalıp ipliğinden mRNA sentezlenir (III).

2. mRNA’nın taşınması: Oluşan mRNA çekirdekten sitoplazmaya çıkar (IV).

3. Başlatma (inisiyasyon): mRNA ribozoma bağlanır (I) ve başlangıç kodonu (AUG) ile uygun antikodon taşıyan tRNA eşleşir (V).

4. Uzama: Amino asitler arasında peptit bağları kurulur (II).

Şıkların değerlendirilmesi

A) I - IV - III - II - V: mRNA’nın ribozoma bağlanması (I), çekirdekten çıkıştan (IV) ve sentezden (III) önce verilemez. Yanlış.

B) IV - III - I - II - V: mRNA çekirdekten (IV) çıkmadan önce üretilmelidir (III). Sıra ters. Yanlış.

C) III - IV - I - V - II: Doğru biyolojik sıra. (Doğru)

D) III - I - IV - V - II: mRNA, ribozoma bağlanmadan önce çekirdekten çıkmalıdır; I ve IV yer değiştirmiş. Yanlış.

E) I - III - V - II - IV: Transkripsiyon (III) ve çekirdekten çıkış (IV) olmadan ribozom bağlanması (I) olamaz. Yanlış.

Kısa çözüm mantığı

Erken sonlanma genelde okunma çerçevesine beklenenden önce bir stop (nonsense) mutasyonu girmesiyle olur. Stop kodonunun amino asit kodonuna dönüşmesi ise erken değil, daha geç (uzamış) sonlanmaya yol açar. Ribozomun küçük alt biriminin mRNA’ya hiç bağlanamaması durumunda ise çeviri başlatılamaz; kısmi polipeptit oluşmaz.

Şıkların değerlendirilmesi

I. UGA’nın UGG’ye (triptofan) dönüşmesi stopun kaybolması demektir. Bu, sentezin uzamasına yol açar, erken sonlanmaya değil. Yanlış.

II. Lizini (AAA/AAG) kodlayan bir kodonun UAA/UAG/UGA gibi bir stop kodonuna dönüşmesi nonsense mutasyondur ve polipeptidin beklenenden önce bitmesine neden olur. Doğru.

III. Küçük alt birim mRNA’ya hiç bağlanamazsa çeviri başlamaz; “kısalmış” değil, hiç polipeptit oluşmaz. Erken sonlanma açıklamaz. Yanlış.

Bu nedenle sadece II erken sonlanmayı açıklar.

Protein Sentezinde Ortak Olan Aşamalar

Protein sentezi sırasında birçok süreç vardır ve bunların bazıları hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerde ortaktır, bazıları ise farklıdır. Soruda üç farklı olay verilmiş ve hangilerinin her iki canlı grubunda ortak olduğu sorulmaktadır.

Çözüm Mantığı

I. mRNA sentezinden sonra çekirdekten çıkarak ribozomun alt birimine yerleşmesi: Prokaryot hücrelerde çekirdek yoktur, bu yüzden mRNA sentezlendikten sonra çekirdekten çıkamaz. Ancak ökaryot hücrelerde mRNA çekirdekten sitoplazmaya çıkar. Bu yüzden bu olay sadece ökaryotlarda görülür, ortak değildir.

II. Transkripsiyon sırasında urasil bazı kullanılması: Hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde DNA'dan mRNA sentezi sırasında timin yerine urasil kullanılır. Bu yüzden bu olay her ikisinde de ortaktır.

III. Protein sentezinin ribozom organelinde gerçekleşmesi: Hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde protein sentezi ribozomlarda yapılır. Bu nedenle bu olay da her ikisinde ortaktır.

Şıkların Değerlendirilmesi

A) Yalnız I: Yanlış, çünkü I sadece ökaryotlarda vardır.

B) Yalnız III: Yanlış, çünkü II de ortaktır.

C) I ve II: Yanlış, I ortak değil.

D) II ve III: Doğru, çünkü her iki olay da ortak.

E) I, II ve III: Yanlış, I ortak değil.

Bu nedenle doğru cevap D şıkkıdır.

Kısa çözüm mantığı

Şemaya göre A koyununun vücut hücresinden alınan çekirdek, B koyunundan alınan çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine aktarılmıştır. Bu yüzden embriyonun çekirdek (nükleer) DNA’sı A’ya aittir. Yumurta hücresinin sitoplazmasındaki (mitokondriyal) DNA ise yumurta veren koyuna (B) aittir. Taşıyıcı koyun C sadece embriyoyu taşıyarak gebelik ortamı sağlar; genetik materyal vermez.

I. ifade: Doğru. Dolly’nin nükleer genleri A ile özdeştir; fakat mitokondriyal farklılıklar veya epigenetik/developmental etkiler nedeniyle fenotipte küçük farklılıklar olabilir.

II. ifade: Doğru. C sadece taşıyıcıdır; Dolly’ye genetik katkısı yoktur.

III. ifade: Yanlış. Dolly’nin çekirdek DNA’sı yalnızca A koyunundan gelir; B koyunu yalnızca yumurta sitoplazması (mitokondriyal DNA) ile katkıda bulunur, çekirdek genleri B’den gelmez.

Protein Sentezi Sürecinin Sıralaması ve En Son Olay

Protein sentezi, yani proteinin hücre içinde üretilme süreci belirli aşamalardan oluşur. Bu aşamalarda genetik bilgiler DNA'dan mRNA'ya aktarılır, sonra mRNA'nın taşıdığı bilgiler ribozomda okunur ve amino asitlerden polipeptit zinciri oluşturulur.

Çözüm Mantığı: Protein sentezinde ilk olarak DNA'dan mRNA sentezlenir (transkripsiyon), sonra mRNA ribozoma bağlanır, tRNA'lar amino asitleri taşır ve kodonlarla antikodonlar eşleşir. En sonunda ise amino asitler peptit bağları ile birleştirilerek polipeptit zinciri oluşur. Yani zincir oluşumu en son gerçekleşir.

B şıkkı: mRNA'nın ribozomun küçük alt birimine bağlanması erken evredir, sentezin başlangıcıdır.

C şıkkı: tRNA antikodonu ile mRNA kodonları arasında bağ kurulur, sentezin okuma aşamasıdır.

D şıkkı: Amino asitlerin tRNA'ya bağlanması, translasyon öncesinde hazırlık aşamasıdır.

E şıkkı: mRNA'daki ribonükleotitler arasındaki fosfodiester bağları transkripsiyon sırasında oluşur, protein sentezinden çok önce gerçekleşir.

A şıkkı: Peptit bağları kurularak polipeptit zincirinin oluşması, protein sentezinin sonunda gerçekleşir ve doğru cevaptır.

mRNA ve DNA Kalıp Zinciri İlişkisi

mRNA'nın sintetik kalıbı DNA'nın kalıp zinciridir. DNA zinciri 3'ten 5'e doğru okunur ve mRNA 5'ten 3'e doğru sentezlenir. mRNA üzerindeki bazlar, DNA’daki bazların tamamlayıcısıdır, ancak T (Timin) yerine U (Uracil) bulunur.

Çözüm Mantığı

mRNA dizisi 5'... 3' yönünde olduğundan, onu 3'ten 5'e doğru çevirmeliyiz.

mRNA'daki A bazı DNA'da T ile tamamlanır, U bazı DNA'da A ile tamamlanır, G bazı C ile, C bazı G ile tamamlanır.

Buna göre mRNA’nın 5’->3’ dizilimini 3’->5’ DNA dizilimine tamamlayıcı olarak çevirdiğimizde doğru DNA kalıp dizisini buluruz.

Şıkların Değerlendirilmesi

mRNA: 5' AGCCUCAAGCAAUAC 3'

• Diziyi 3' -> 5' olarak yazalım: 3' UACUUA GAA C UCC GA 5' (tabloyla devam etmez bu yöntemle karışıklık var, doğru yöntem şu şekildedir)
• Daha iyi yol: mRNA 5' to 3': A G C C U C A A G C A A U A C
• Her bir bazın DNA kalıp zincirindeki karşılığı: mRNA A - DNA T, mRNA U - DNA A, mRNA G - DNA C, mRNA C - DNA G
• mRNA dizisi: A G C C U C A A G C A A U A C
• Buna karşılık DNA kalıp 3' -> 5' olacak şekilde: T C G G A G T T C G T T A T G
• DNA şıklarında 5'ten 3'e verildiği için tersinden okunmalı.
• Şıklardan (B) TCG GAG TTC GTT ATG tam bu dizilimi verir (5'ten 3'e), yani doğru şık B'dir.

Özet

mRNA’nın dizisi DNA kalıp zincirine tamamlayıcıdır ve ters yönde okunur. Bu nedenle, şıklardan DNA kalıp zinciri olarak verilen doğru dizilim B seçeneğidir.

Mutasyonların Protein Yapısına Etkisi

Bir gen üzerinde gerçekleşen farklı mutasyon çeşitleri, sentezlenen proteinin yapısını çeşitli şekillerde etkileyebilir. Proteinin yapısında değişiklik, genetik kodda yapılan değişikliklerin aminokasit dizisini değiştirmesiyle oluşur. Şimdi verilen mutasyonları tek tek inceleyelim:

I. İki nükleotitin yer değiştirmesi: Bu tür bir mutasyon nokta mutasyonu türüdür ve bazen amino asit dizisinde değişikliğe yol açabilir. Örneğin, iki baz değiştiğinde yeni bir kodon farklı bir amino asit kodlayabilir ya da nadiren aynı amino asidi kodlayabilir. Dolayısıyla protein yapısında değişikliğe neden olabilir.

II. Bir kodonun durdurma kodonuna dönüşmesi: Bu mutasyon erken sona erme (prematüre terminasyon) mutasyonudur. Protein sentezi erken sonlandığı için proteinin yapısı kesinlikle bozulur ve protein tam olarak sentezlenemez.

III. Yeni bir kodon eklenmesi: Bu, çerçeve kayması (frameshift) mutasyonuna neden olabilir. Eklenen bir nükleotid dizideki okuma çerçevesini değiştirir ve amino asit dizisinin tamamının değişmesine yol açabilir, yani protein yapısında önemli bir değişiklik yaratır.

Şıkların Değerlendirilmesi

A) Yalnız II: II mutasyon protein yapısını değiştirir, ancak I ve III de değişikliğe neden olabilir, bu nedenle eksik cevap.

B) Yalnız III: III değişiklik yapar ama I ve II de etkili olduğu için eksik.

C) I ve II: Doğru ancak III de değişikliğe neden olur, bu yüzden eksik.

D) I ve III: II mutasyonun etkisi gözardı edilmiş, eksik.

E) I, II ve III: Üç mutasyon da protein yapısında değişime neden olur, doğru cevap.

Sonuç olarak, verilen mutasyonların hepsi sentezlenen proteinin yapısında değişim oluşturabilir.

Santral dogma olayı ve şıkların değerlendirilmesi

Santral dogma biyolojide genetik bilginin akışını ifade eder: DNA, RNA'ya transkripsiyon ile çevrilir, RNA ise proteine çevrilir (translasyon). Şemadaki I, DNA replikasyonunu; II, transkripsiyonu; III ise translasyonu göstermektedir.

Çözüm mantığı: Her basamaktaki olay biyokimyasal süreçlere dayanır ve ortamdaki moleküllerin miktarının değişimini etkiler. Enzimlerin görevleri, molekül dönüşümleri ve sıklıkların değerlendirilmesi gereklidir.

A şıkkı: I numaralı olay DNA replikasyonu; burada helikaz DNA ipliklerini açar, DNA polimeraz yeni DNA zinciri sentezler, DNA ligaz ise zincir parçalarını birleştirir. Doğru.

B şıkkı: II numara transkripsiyon, DNA’dan mRNA sentezlenmesi. Bu da doğrudur.

C şıkkı: Replikasyon (I) hücre döngüsünde nadiren olur (sadece S fazında), transkripsiyon (II) daha sık, translasyon (III) en sık gerçekleşir; yani I < II < III sırası doğrudur.

D şıkkı: III numaralı olay translasyondur; bu aşamada mRNA’daki ribonükleotitler protein sentezi için harcanmaz, çünkü ribonükleotitler nükleotitler olarak değil, mRNA zincirinde bulunur ve protein amino asitlerden oluşur. Ortamdaki serbest ribonükleotit sayısı azalmaz. Bu ifade yanlıştır.

E şıkkı: I, II ve III olaylarında ortamdaki çözünen maddelerin tüketildiği doğru olabilir, ozmotik basınçta azalma olabilir. Bu ifade doğru kabul edilir.

Sonuç: Yanlış ifade D şıkkıdır.

Protein sentezinde enerji kullanımı

Protein sentezi üç temel aşamadan oluşur: mRNA'nın sentezlenmesi (transkripsiyon), amino asitlerin ribozoma taşınması ve peptit bağlarının kurulması (translasyon). Bu süreçlerin her birinde enerji kullanımı vardır.

I. Ribonükleotitlerden mRNA sentezlenmesi: Transkripsiyon sırasında, RNA polimeraz enzimi ribonükleotitleri birbirine bağlayarak mRNA'yı oluşturur. Bu işlem enerji gerektirir çünkü nükleotit eklenirken enerji yüksek enerjili fosfat bağlarının kırılması ile sağlanır.

II. Amino asitler arasında peptit bağ kurulması: Peptit bağlarının oluşması, ribozomda gerçekleşir ve bu süreçte enerji harcanır. Özellikle, aminoasil-tRNA'ların hazırlanması ve peptit bağlarının kurulumunda enerji gereklidir.

III. mRNA kodonlarına karşılık gelen amino asitlerin tRNA tarafından ribozoma taşınması: Amino asitlerin tRNA'lara bağlanması (amizasyon) ve tRNA'nın ribozoma getirilmesi süreçlerinde ATP ve GTP gibi enerji molekülleri kullanılır.

Şıkların değerlendirilmesi:

A) Yalnız I: Yanlış, çünkü II ve III süreçleri de enerji gerektirir.

B) Yalnız II: Yanlış, I ve III süreçleri de enerji harcar.

C) I ve II: Yanlış, III. süreç de enerji gerektirir.

D) I ve III: Yanlış, II. süreçte de enerji ihtiyacı vardır.

E) I, II ve III: Doğru, çünkü protein sentezinin tüm bu aşamalarında enerji gereklidir.

Transkripsiyon Sürecinin Mantığı

Transkripsiyon, DNA üzerindeki belirli bir genin mRNA'ya kopyalanması işlemidir. Bu süreçte DNA'nın sadece ilgili gen bölgesi açılır ve RNA polimeraz enzimi bu kısmı kullanarak mRNA sentezler.

Şıkların Değerlendirilmesi

A şıkkı: mRNA, DNA’nın kalıp zincirine antiparalel yönde sentezlenir. Bu doğrudur çünkü DNA'nın 3'→5' yönündeki kalıp zinciri kullanılırken mRNA 5'→3' yönünde sentezlenir.

B şıkkı: RNA'da timin bazı bulunmadığı için adenin, urasil ile eşleşir. Bu da doğrudur; RNA'da timin yerine urasil bulunur ve adenin urasil ile eşleşir.

C şıkkı: mRNA, çekirdekten çıkarak sitoplazmadaki ribozoma bağlanır. Bu ifade doğrudur çünkü ökaryotik hücrelerde mRNA çekirdekten çıkarak sitoplazmadaki ribozomlarda protein sentezini başlatır.

D şıkkı: mRNA’nın sentezlenmesi için kullanılan DNA zincirine kalıp zincir denir. Bu da doğrudur; transkripsiyonda mRNA kalıp zincir kullanılarak sentezlenir.

E şıkkı: RNA polimeraz, bir geni kopyalamak için DNA’nın tamamını baştan sona açar. Bu yanlıştır çünkü RNA polimeraz yalnızca ilgili genin bulunduğu DNA bölgesini açar ve sadece o bölgeyi kopyalar, tüm genomu değil.

Sonuç olarak, DNA’nın tamamının açılması gibi bir durum söz konusu değildir, bu yüzden E şıkkı yanlıştır.