Amino asit dizilimi ve kodon ilişkisi

Verilen peptit dizilimindeki amino asitler ve bunları şifreleyen kodonlar aracılığıyla en fazla kaç çeşit kodon kullanıldığını belirlemek için öncelikle hangi amino asitlerin olduğunu inceleyelim:

M: AUG (1 çeşit kodon)

K: GUC, GUG (2 çeşit kodon)

N: UUU, UUC (2 çeşit kodon)

L: GCU, GCG, GCA (3 çeşit kodon)

Dizilimimizi incelediğimizde (M – K – N – L – M – N – L – L – N – L) amino asitleri ile bu dizilimde yer alan amino asitler şunlardır:

M (AUG - 1 çeşit)

K (GUC, GUG - 2 çeşit)

N (UUU, UUC - 2 çeşit)

L (GCU, GCG, GCA - 3 çeşit)

Ancak en fazla kaç çeşit kodonun kullanılabileceğini bulmamız gerekiyordu. Şimdi bunları değerlendirirsek:

1. K ve N her biri 2 farklı kodon ile temsil ediliyor.

2. L 3 farklı kodona sahip.

3. M ise sadece 1 çeşit kodon ile temsil edilebilir.

Toplamda kullanabileceğimiz en fazla 4 çeşit kodon bulunmaktadır. Dolayısıyla sorunun doğru cevabı A şıkkıdır.

Çözüm Mantığı

Protein sentezi sürecinde genetik kodun özelliklerini anlamak önemlidir. Genetik kod, DNA üzerindeki nükleotit dizilerinin üçerli gruplar halinde (kodon) amino asitlere çevrilmesini sağlar. Aşağıdaki üç ifade bu temel bilgilerin doğruluğunu sorgulamaktadır.

İfadelerin Değerlendirilmesi

I. Bir amino asit, birden fazla kodon tarafından şifrelenebilirken bir kodon sadece bir amino asiti şifreler.
Genetik kodda çoğu amino asit birden fazla kodon tarafından kodlanır. Buna 'kodonların degenerasyonu' denir. Örneğin, Lösin (Leu) birden fazla kodonla temsil edilir (UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG). Ancak bir kodon sadece tek bir amino asidi şifreler, yani kodonlar özgündür.

II. Bir protein sentezi sırasında aynı kodon birden fazla kullanılabilir.
Protein sentezi sırasında mRNA üzerinde aynı kodon birden fazla kez bulunabilir ve her kodon amino asit eklenmesinde farklı zamanlarda kullanılabilir. Bu yüzden bu ifade doğrudur.

III. Genetik kodun 64 farklı kodon içermesi, olası mutasyonların protein yapısı üzerindeki zararlı etkilerini azaltarak canlıyı korur.
Genetik kodda 64 varyasyon (4 nükleotit x 4 x 4) bulunur ancak sadece 20 amino asit vardır. Bu fazla kodon sayısı, bazı kodon değişikliklerinin (mutasyonların) amino asit değişikliğine yol açmamasına (sessiz mutasyonlar) veya benzer amino asitlerle değiştirilmesine olanak sağlar. Böylece zararlı etkiler azaltılır.

Şıkların Değerlendirilmesi

A) Yalnız II – Yanlış, çünkü I ve III de doğru.

B) Yalnız III – Yanlış, çünkü I ve II de doğru.

C) I ve II – Yanlış, çünkü III de doğru.

D) II ve III – Yanlış, çünkü I de doğru.

E) I, II ve III – Doğru, tüm ifadeler biyolojik olarak geçerlidir.

Mutasyon Sonrası Amino Asit Diziliminin Değişmemesi

Bir genetik mutasyon meydana geldiğinde bazen amino asit diziliminde bir değişiklik olmaz. Bu durum genellikle meydana gelen nükleotid değişikliğinin, yani mutasyonun kodonlar üzerinde etkili olmaması veya yeni kodonun aynı amino asidi şifrelemesi sonucunda gerçekleşir. Bu tür mutasyonlara sessiz mutasyon denir.

Çözüm Mantığı

Verilen DNA kalıp ipliğinde bir timin (T) bazının sitozine (C) dönüşmesi mutasyonudur.

Bu değişim RNA'da karşılığına bakıldığında yeni oluşan kodon aynı amino asidi kodluyorsa, polipeptidde değişim olmaz.

Bu, genetik kodun başkalaşabilir (degeneratif) olmasından kaynaklanır: Bir amino asit birden çok kodonla şifrelenebilir.

Seçeneklerin Değerlendirilmesi

A şıkkı: Durdurucu kodonların etkilenmemesi farklı bir durumdur, amino asit değişmemesiyle doğrudan ilgisi yoktur.

B şıkkı: Yanlıştır, çünkü amino asitler birden fazla kodon ile şifrelenebilir.

C şıkkı: Doğrudur. Nükleotit değişimi sonucu oluşan yeni kodonun önceki kodonla aynı amino asidi şifrelemesi, amino asit diziliminde değişim olmamasını açıklar.

D şıkkı: Transkripsiyonun düzgün sürmesi önemlidir ama polipeptid dizilimindeki değişimi açıklamaz.

E şıkkı: Hücresel yapıda değişiklik olmaması da amino asit dizilimine direkt etkili değildir.

Sonuç olarak, doğru cevap C şıkkıdır.

Poliribozomun İşlevi ve Özellikleri

Poliribozom (veya polizom), aynı mRNA molekülü üzerinde birden fazla ribozomun eş zamanlı olarak protein sentezi yapmasına olanak sağlar. Bu sayede hücrelerde aynı proteinden kısa sürede çok miktarda üretim mümkün olur.

Çözüm Mantığı:

I. Tek bir mRNA’dan farklı proteinlerin üretilmesi ifadesi yanlıştır çünkü bir mRNA tek tür proteinin yapısı için taşıdığı bilgiye sahiptir; farklı proteinin üretilmesi için farklı mRNA'lara ihtiyaç vardır.

II. Farklı mRNA'ların aynı ribozomda okunması mümkün değildir. Ribozomlar mRNA üzerinde kayarak protein sentezi yaparlar ve tek bir mRNA ile etkileşim içindedirler.

III. Aynı proteinden kısa sürede çok miktarda üretim ifadesi doğru olup, poliribozomun temel özelliklerinden biridir.

Bu analiz ışığında yalnızca III. ifade doğrudur.

Proteinlerin yapısı ve amino asitlerin kodlanması

Proteinler, amino asitlerin belirli bir sırayla dizilmesiyle oluşur ve bu sıralama DNA’daki genetik bilgi tarafından belirlenir. Protein sentezinde bu bilgi, mRNA’ya aktarılır ve mRNA üzerindeki kodonlar amino asitleri belirler. Her kodon, 3 nükleotidden oluşur. Ancak, bir amino asit genellikle birden fazla kodon tarafından şifrelenebilir. Bu nedenle, "bir amino asit daima bir kodon tarafından şifrelenir" ifadesi yanlıştır.

A şıkkı doğrudur: DNA üzerindeki genetik bilgi, protein sentezinde amino asitlerin sırasını belirler.

B şıkkı yanlıştır: Bir amino asit birden fazla kodonla şifrelenebilir, yani kodon sayısı amino asit sayısı ile bire bir eşleşmez.

C şıkkı doğrudur: İnsan vücudu bazı amino asitleri üretemez, bu nedenle bu 'esansiyel amino asitleri' besin yoluyla almak gerekir.

D şıkkı doğrudur: Amino asitler arasındaki peptit bağlarının oluşumu sırasında su açığa çıkar; bu işlem dehidrasyon sentezidir.

E şıkkı doğrudur: Genetik kodun degenerasyonu (bir amino asidin birden fazla kodonla şifrelenmesi) mutasyonların etkisini azaltır ve canlıyı korur.

Özetle, protein sentezinde bir amino asit birden fazla kodon tarafından kodlanabilir, bu yüzden B şıkkı yanlıştır.

B şıkkındaki ifade yanlıştır çünkü gen tedavisinde kullanılan virüslerin çıkarabileceği atık maddeler yöntemin etkililiğini artırmaz. Aksine, tedavide kullanılacak virüslerin zarar verebilecek tüm etkilerinden arındırılması gerekir. Bu nedenle, virüslerin genetik materyali değiştirilerek vücuda zarar vermesi engellenir ve istenilen genlerin taşınması için güvenli hale getirilir.

Klonlanacak geni taşıyan DNA ve bakteri plazmiti aynı restriksiyon enzimleri ile kesilir. Aynı enzimler DNA'ları aynı bölgeden keser. Bu yüzden aynı bölgelerin birleştirilmesi kolaydır.

Model organizmalar kısa yaşam döngüsüne sahip olmalıdır. Deneylerin daha kısa sürede sonuca ulaşması ve daha fazla yeni nesil üzerinde gözlem yapılabilmesi için kısa yaşam döngüsü tercih edilir.

İlk olarak mRNA ribozoma tutunarak ribozomu aktifleştirir. Uygun amino asitler tRNA'ya bağlandıktan sonra ribozoma taşınır. Sentez bittikten sonra alt birimler birbirinden ayrılır.

Her iki olay da dehidrasyon sentezi olduğu için her üç durum da ortak görülür.