Hücrenin Yapı Taşları Nelerdir?

32

Tüm canlılar hücrelerden oluşmuştur ve her hücre içinde de sayısız molekülün görev aldığı karmaşık bir sistem devam etmektedir. Bu karmaşık sistemin devam ettirilmesi, organizmanın varlığını sürdürmesini ve sahip olduğu genetik bilgiyi bir sonraki nesile aktarabilmesini sağlayacaktır. Bu kargaşa içerisinde DNA, RNA ve protein, görev yapan en temel biyomoleküllerdir ve bu moleküllerin yapılarının kavranması, organizmanın atalarından gelen bilgiyi nasıl işlediğini ve kendi devamını nasıl sağladığını anlamamızı kolaylaştıracaktır. En basit şekliyle söylemek gerekirse, atalarımızdan gelen genetik bilgi DNA’mızda yazılıdır ve bu bilgi RNA molekülü yardımı ile okunarak asıl iş gücü olan proteinlerin üretilmesi için kullanılacaktır. Şimdi sırasıyla bu üç temel molekülün yapısından ve aralarındaki bilgi akışından bahsedelim.

Genetik malzemeler (nükleik asitler)

DNA (deoksi ribonükleik asit) hücre içindeki her türlü fonksiyon için gerekli bilginin depolandığı yerdir. 1953 yılında ünlü bilim insanları James Watson ve Francis Crick, İngiliz bilim kadını Rosalind Franklin’in verilerini yorumlayarak DNA’nın yapısını ortaya koymuşlardır. Bu yapı ikili sarmal olarak bilinir ve karşılıklı iki DNA zincirinin (ipliğinin) birbirine bağlanmasıyla oluşur.

Nükleik asitlerin (DNA ve RNA) en küçük yapı birimi nükleotit adını alır. Her bir nükleotit bir fosfat grubu, beş karbonlu pentoz şekeri ve azot içeren organik bir bazdan oluşur. DNA’yı oluşturan dört farklı nükleotit, içerdikleri farklı baz gruplarına göre adlandırılır. Bunlar adenin (A), guanin (G), timin (T) ve sitozindir (C). Bu temel yapıtaşlarının uç uca eklenmesi ile DNA ipliği oluşur. A ile T bağlanırken, G ile de C bağlanır ve bağlanma için kullanılan hidrojen bağları ikili sarmal yapıyı bir arada tutan temel kuvvettir.

Her farklı türün sahip olduğu DNA uzunluğu birbirinden farklıdır. Örneğin, Eschericia coli bakterisinin DNA’sında 4 milyon baz bulunur ve bunu düz bir çizgide ip gibi uzatacak olursak 1 mm uzunlukta olacaktır. İnsan DNA’sında ise bakteriden çok daha fazla sayıda, toplam 3 milyar adet baz bulunur. Tüm bu bilgiyi yazmak istesek, 500 sayfalık 4000 kitap doldurabiliriz. Tüm DNA’mız hücre içinde 23 kromozom halinde paketlenmiştir ve bir iplik gibi açacak olursak yaklaşık 1 metrelik bir uzunlukta olacaktır. Normal bir insan hücresi ortalama 10 mikrondur (1 mikron=l m/l.0 0 0 .000) ve bu kadar küçük bir alana toplam 1 metrelik DNA paketlenerek sığmıştır. Doğal olarak, insanın tüm hücrelerinde bulunan toplam DNA uzunluğu ise çok çok daha fazladır. Bir insanda bulunan toplam hücre sayısını kesin olarak bilmesek de, 50- 100 trilyon arasında olduğu tahmin edilmektedir. Her bir hücrede ortalama 1 m uzunluğunda DNA olduğundan, bir insan vücudunda bulunan toplam DNA uzunluğu 50-100 milyar km edecektir. Bu uzunluk Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin 300 katından fazladır.

RNA (ribonükleik asit) molekülü de, benzer şekilde, nükleotitlerin uç uca eklenmesi ile oluşur. Her bir nükleotidin yapısında bir fosfat grubu, beş karbonlu bir riboz şekeri ve azot içeren organik bir baz bulunur. DNA’da olduğu gibi RNA’da da adenin (A), guanin (G), ve sitozin (C) bulunur. Ancak RNA’da timin (T) bazı yerine urasil (U) bulunur. RNA, DNA’dan farklı olarak, hücrede genellikle tek iplik (tek zincir) halinde bulunur.

Hücrede bulunan farklı RNA molekülleri farklı görevler için kullanılır. Mesajcı RNA (mRNA) adı verilen molekül, hücrede protein sentezlenmesi sırasında DNA’dan kopyalanan bilgilerin ribozoma taşınmasında görev yapar. Taşıyıcı RNA (tRNA), ribozomda protein sentezlenmesi aşamasında amino asitleri getirerek uç uca ekleyecektir. Ribozomal RNA (rRNA) ise, protein üretiminin yapıldığı organeller olan ribozomlarm yapılarında bulunur ve katalitik görevleri vardır. Bu temel RNA tipleri dışında özellikle gen regülasyonunda (düzenlenmesinde), DNA replikasyonunda (kopyalanmasında), mRNA modifikasyonunda (işlenmesinde ya da değiştirilmesinde) görevli birçok farklı RNA tipi de vardır. Örneğin, siRNA, snRNA, snoRNA gibi. Hem DNA hem de RNA tüm canlılarda bulunur; canlıların ortak bir atadan türediğinin önemli bir göstergesidirler.

Virüs dışındaki tüm organizmalarda her iki molekül de bulunur, ancak virüslerde genel olarak bu moleküllerden bir tanesi bulunur. Virüs sadece DNA ya da RNA içerir. Örneğin, HIV gibi bazı virüslerde genetik malzeme olarak sadece RNA vardır.

Proteinler
Şimdi, hücrenin en temel moleküllerinden birisi olan proteinlerle devam edelim. Proteinler hücrenin yapıtaşıdır, hücrede sayısız görevi yerine getirirler. Proteinlerin en küçük yapı birimi olan amino asitler birbirine peptit bağları ile bağlanarak uzun zincirler meydana getirir. Bu yapıya proteinin birincil yapısı adı verilir. Amino asit dizisinin sırası, hücrenin genlerinde yazılı olan şifreye göre belirlenir. Amino asitlerin kendi aralarında yaptıkları hidrojen bağları sayesinde proteinin ikincil yapısı ortaya çıkar. Beta düzlemsel tabaka ve alfa heliks yapıları örnek verilebilir. Bir sonraki organizasyon ise proteinin fonksiyonel olması
için gerekli olan üç boyutlu şekli aldığı yapıdır ve üçüncül yapı adını alır. Alfa heliksler ve beta düzlemsel tabakaların da birbirleriyle bağlanmaları sonucu oluşur. Son olarak da dördüncül yapı gelir. Bazı proteinler birden fazla alt birimden oluşur. Her bir alt birim üçüncül yapıya sahip bir polipeptidtir.

İnsanlarda 20 değişik amino asit bulunur. Bu amino asitlerin protein içinde farklı dizilişleriyle her bir protein farklı üç boyutlu şekillere girer ve bu şekilde de hücre içinde sayısız görev alabilir. Hücre içinde üretilen proteinlerin yürüttükleri görevlerin bir kısmını şöyle özetleyebiliriz:
a) Hücre ve dokularda “yapıtaşı” olarak kullanılırlar. Örneğin, alfa-keratin saçların yapısında bulunan bir proteindir.
b) “Enzim” olarak görev yaparak hücrede gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonları katalizlerler. Örneğin, yediğimiz proteinler midede bulunan pepsin enzimi ile parçalanır.
c) “Taşıyıcı” olarak görev yaparlar. Hücredeki birçok küçük molekül ya da iyonun taşınmasından sorumludurlar. Örneğin, kanda bulunan hemoglobin proteini oksijen taşınmasında görevlidir.

d) Özellikle hücre zarlarında bulunan proteinler “reseptör” görevi yapar ve dışarıdan gelen uyarıları algılayarak hücrenin uyarıya vereceği tepkinin gelişmesini başlatır. Göz retinasında bulunan rodopsin, gelen ışığı algılayabilen bir proteindir.
d) Hücre içinde ya da hücreler arasında “sinyal aktarımını” sağlarlar. Birçok hormon protein yapıdadır. Örneğin insülin hormonu kandaki şeker seviyesini kontrol eden küçük bir proteindir.
f) “Gen regülasyonu” da proteinlerin görevleri arasındadır. DNA üzerine bağlanarak belirli bir genin çalışmasını engelleyebilir ya da geni aktif hale getirebilirler. Örneğin, MetJ proteini DNA üzerine bağlanarak metionin amino asitinin sentezlenmesini engeller.

Kaynak: 50 Soruda Yaşamın Tarihi-Deniz Şahin

Yüzüklerin Efendisi romanında yer alan en önemli karakterlerin hangi mitolojilerden alındığını karşılaştırmalı ve detaylı olarak anlatan inceleme-araştırma çalışması yayımlandı. Bugüne kadar sayısız araştırma yapıldı. Kitaplar, makaleler yazıldı. Ancak tam anlamıyla deşifre edilemedi. Bu konuda rehber bir kitap olacak. Kısacası, Tolkien’in romanı yazarken yaptığı kokteyli nasıl hazırladığını göreceksiniz. Bunun yanında Türk kültürünün diğer kültürlerle olan derin bağlarını da. Röportaj için buraya tıklayın. Kitabı imzalı satın almak için buraya tıklayın.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here