DNA Replikasyonu
DNA, bazı virüsler hariç, tüm canlıların genetik maddesidir. Hücresel aktiviteyi yönlendiren bir program ihtiva eder. Bu program RNA da kopya ve proteinde tercüme edilir. DNA ilk defa 1869'da F. Miescher tarafından beyaz kan hücrelerinde bulunmuştur. Önceleri DNA'nın sadece hayvansal, RNA'nın da sadece bitkisel hücrelerde bulunduğu zannedilmiş, fakat yıllar sonra hem DNA ve hem de RNA'nın her iki hücre çeşidinde de bulunduğu anlaşılmıştır. 1944'de O. Avery ve arkadaşları, saf DNA'nın, zararsız R-tipi pnömokokun virulen S-tipi haline dönüşmesine sebep olduğunu bildirmelerinden sonra, DNA'nın genetik bir madde olduğu ortaya çıkmıştır. 1952'de A. Hershey ve M. Chase, bazı virüslerin bakterileri, DNA'larını bakteri içine dış kılıflarını ayırmak suretiyle yerleştirerek enfekte ettiklerini bulmuştur. Bu sırada E. Chargaff, DNA'nın baz kompozisyonunun türden türe değişiklik gösterdiğini, fakat adenin /timin ve guanin /sitozin oranının bütün türler için hemen 1.00 olduğunu göstermiştir. Nihayet J. Watson ve F.H.C. Crick, DNA'nın çift helezon yapısını ortaya koymuştur.
DNA'nın Semikonservatif Replikasyonu
DNA replikasyonunun çeşitli modelleri vardır:
"Semikonservatif" replikasyon modelinde yeni meydana gelen her bir DNA çifti, ana DNA'dan bir şerit ihtiva eder. Veya DNA replikasyonu "dispersif" bir mekanizma ile olur. Bu mekanizmada ana DNA'nın iki şeridi birden, rasgele dağılır ve yeni yapı, ana DNA'yı değişik miktarlarda ihtiva eder. Yahut ta replikasyon konservatif olabilir. Bunda da orijinal ana yapı bütünlüğünü muhafaza eder ve yeni DNA çifti, orijinalden farkı olmayan 2 şerit ihtiva eder. Şekil 29.1 bu 3 çeşit replikasyon modelini göstermektedir.
DNA Polimeraz
Bu enzim, bir primer ve kalıp görevi yapan bir DNA şeridi mevcut olunca dezoksiribonukleosid trifosfatın polimerize olmasını katalize eder. Kalıp DNA şeridi, daima adenin timin ile ve guanin de sitozin ile eşleştiğinden yeni sentezlenmiş zincirin sırasını belirler. Kalıp şerit, henüz olgunlaşmamış zincire eklenecek nükleotidil artığını tayin ettiğinden, DNA polimeraz DNA ya yöneliktir. Bu primer, bir köşebent görevi yapar. Zincir daima 5'-3' yönünde büyür.
Büyüyen zincirin fosfodiester bağları, bu zincirin terminal kısmındaki 3'-OH grubunun, dezoksinükleosid trifosfatın pirofosfatını yerinden oynatarak α-fosforu üzerine nükleofilik saldırısını gerçekleştirmesiyle teşekkül eder. Bu reaksiyon bir "nükleotidil transfer" reaksiyonudur. Şekil 29.2, DNA polimeraz aktivitesi için gerekli kalıbı ve primeri göstermektedir.
A. E. colinin DNA Polimerazları
E. coliden izole edilen 3 DNA polimeraz vardır. Bir E. coli hücresi yaklaşık 400 molekül DNA polimeraz I, 40 molekül DNA polimeraz II ve 10 molekül DNA polimeraz III ihtiva eder. DNA polilimerazlar birden fazla katalitik aktiviteye sahiptirler. 5'-3' yönünde fosfodiester bağını katalize ettikten başka, DNA polimeraz I ve III
3'-5' ekzonükleolitik parçalanmayı da katalize eder. Ayrıca DNA'nın 5'-3' ekzonükleolitik ve endonükleolitik parçalanmasını da katalize ederler. DNA polimeraz II sadece 3'-5' ekzonükleolitik aktiviteye sahiptir. DNA replikasyonundan sorumlu başlıca enzim DNA polimeraz III'tür. DNA polimeraz I, Zn (II) iyonu ile sıkı sıkıya bağlı olup aktivitesi için Mg (II) gereklidir. DNA polimeraz I'in aktivitesi, tabii haldeki enzimin tek bir polipeptid zincirinde görülür.
DNA polimeraz I, II ve III'ün 3'-5' ekzonükleaz aktivitesi düzeltici bir fonksiyona sahiptir. Büyümekte olan DNA zincirinde yanlış baz çiftleşmesi oluyorsa yani karşı karşıya gelen bazlar, Watson-Crick'in (adenin-timin) ve (guanin-sitozin) kuralına uymuyorsa, 3'-5' ekzonükleaz aktivitesi, fosfodiester bağını hidrolize ederek yanlış bazı zincirden uzaklaştırır. DNA polimeraz I'in yanılma oranı 1/100.000 dür. Bu suretle DNA polimerizasyonu olayı, kendi kendisini düzeltebilen bir olaydır (Sekil 29.3).
5'-3' nükleaz aktivitesi de DNA biyosentezinde düzeltici görev yapar. Bu enzim, bir oligonükleotidi 10 parçaya kadar ayırır. 5'-3'-endonukleaz aktivitesi ultraviyole radyasyondan ortaya çıkan timin dimerini ayıramaz. 5'-3' endünokleolitik aktivite timin dimerini ayırdıktan sonra meydana gelen eksiklik DNA polimeraz tarafından doldurulur. 5'-3' nükleolitik aktivite bir parçayı çıkararak, 3'-5' ekzonükleolitik aktivite ise düzelterek görev yapar.
DNA'nın düzeltilmesinden DNA polimeraz I sorumludur. DNA polimeraz III'ün vivo DNA replikasyonunu gerçekleştirir.
B. Ökaryotik DNA Polimerazlar
Hayvansal hücrelerde α-, β- ve γ- ile gösterilen 3 DNA polimeraz bulunur, α- ve β- nükleusta, γ- ise mitokondride yer alır.
α-DNA polimeraz, kromozomların replikasyonunda DNA biyosentezini sağlar. Oysa bu olayda β-DNA polimeraz önem taşımaz, fakat hatalı DNA'yı düzeltir. Miktarı α-formuna göre 1/10 kadardır. γ-DNA polimeraz ise mitokondride DNA replikasyonundan sorumludur.
Prokaryotik hücrelerdeki DNA polimerazların aksine hayvansal DNA polimerazların hiçbiri ekzonükleolitik aktiviteye sahip değildir.
E. coli'de DNA Replikasyonu
A. E. coli Kromozomunun Yapısı ve Bakteri Hücresi
E. colinin ana kromozomu, tek bir dairesel DNA molekülünden ibarettir. Bu molekül bakteri hücresinin içinde "nükleoid" denen bir boşluğa yoğun bir şekilde yerleşir. Nükleoid membrana bağlı değildir.
E. coli ve birçok diğer bakteriler "plazmid" denen küçük kromozomlara sahiptirler. Plazmidler, en az 3 proteini, en çok ta toplam hücre proteininin %20'sini kodlayabilen genleri ihtiva ederler. Plazmidlerin her hücrede 50'ye kadar kopyası bulunabilir ve plazmid DNA sı, ana kromozomdan bağımsız olarak replike olur.
E. coli hücreleri, 20-60 dakikada bir replike olur. Hücre bölünmesi olayı birkaç aşamada gerçekleşir:
1. DNA replikasyonu
2. İki kromozomun ayrılması
3. Fizyolojik bölünme
4. Hücrenin ayrılması
Herhangi bir sebeple DNA sentezi durursa, hücre de bölünmez.
B. Tek Bir Orijinden 2 Yönlü Replikasyon
E. coli kromozomunun semikonservatif replikasyonu için birkaç ihtimal vardır
1. Dairesel kromozom, dairenin açılan bir ucundan diğerine lineer bir DNA replikasyonu şeklinde olur.
2. Replikasyon, dairesel kromozomun bir noktasından başlayıp, tüm kromozom kopya edilinceye kadar tek yönde devam edebilir.
3. Replikasyon, dairesel kromozomun tek bir noktasından başlar ve tüm kromozom kopya edilinceye kadar 2 yönlü olarak devam edebilir.
DNA replikasyonu, E. coli kromozomunda "ilv geni" nin yakınında bir noktadan başlar. Bu gen; izolösin ve valin biyosentezinden sorumlu enzimleri kodlar. Bu noktaya ''replikasyon başlangıcı" denir. DNA sentezi saat yelkovanı ve aksi yönünde ve aynı hızda meydana geldiğinden, DNA sentezi, başlangıç noktasına göre iki zıt yönde "trp geni" yakınında son bulur. Bu gen de triptofan biyosentezini gerçekleştiren enzimleri kodlar.
C. DNA Replikasyonu
5 aşamada olur:
1. Parental çift helisinin açılması.
2. Bir oligonükleotid primerinin sentezi
3. DNA-zincirinin 5'-3' yönünde büyümesi
4. Primerin çıkması
5. Yeni sentez edilen DNA zincirinin birleşmesi.
a. Parental Çift DNA Helis Kıvrımlarının Açılması
E. coli kromozomunun 4 x 106 baz çifti in vivo 40 dakikada (37°C'de) replike olur (Dakikada 50.000 baz çiftinin replikasyonu) Bu olaya birkaç protein yardımcı olur. Helisin kıvrımlarını açan proteine "helikal denir. Bu protein, tek şeritli DNA ya sıkı sıkıya bağlanarak açılmayı kolaylaştırır.
"DNA-giraz"ı DNA'nın negatif aşırı kıvrımını sağlar. Yeni bir DNA şeridi sentez edildikten sonra DNA giraz da replike olmuş DNA'nın tekrar tabii haline kıvrılmasına yardımcı olur.
Önceleri DNA açılmasını sağlayan enzim olarak bilinen ve diğer bir helikaz olan "rep protein" şeridin ayrılmasını temin eder. Rep protein, DNA'yı ATP'den güç alan bir olayda denatüre eder (rep protein ismi, DNA replikasyonu vuku bulacak E. coli kromozomunda gerekli geni ifade eden bir genetik isimdir). rep protein, fibröz kümelenmeler teşkil eder.
b. Oligonükleotid Primerlerinin Sentezi.
DNA polimeraz aktivitesi için hem bir primer ve hem de üreyen bir şerit gerektirir. Bir defa DNA kıvrımı açıldıktan sonra spesifik bir RNA polimeraz (primaz), replikasyonun başlangıcını temsil eden kromozom DNA sının özel bir bölgesini tamamlayıcı kısa bir şerit sentez eder (Şekil 6). Primaz, genetik kodun tercümesinden sorumlu RNA-polimerazdan farklı olup, bu enzim E. colinin "dnaG proteini" olarak identifiye edilmiştir.
DNA replikasyonunun başlangıcında bir primer RNA sentezinin anahtarı "dnaB proteini" dir. Her bir hücrede 20 molekül kadar dnaB
proteini vardır. dnaB proteini, DNA'yı bağladıktan ve primaz etkisini başlattıktan sonra artık replikasyon kavşağına bağlı kalır.
c. Replikasyon Çatalında Sentezin Durması
Bir defa DNA dubleksi, çatallanma noktasında açılınca artık primaz aşamaları tamamlanır ve DNA polimerizasyonu başlar. Parental şeritler zıt kutuplu olduklarından, devamlı DNA sentezi, bir şerit üzerinde 3'-5' aktivitesi olan polimeraza, diğer şeritte de 5'-3' aktivitesi olan polimeraza ihtiyaç duyar. Bilinen bütün polimerazlar, zincir büyümesini özellikle 5'-3' yönünde katalize ettiklerinden, böyle devamlı bir sentez cereyan etmez. DNA polimeraz primer yapıda serbest 3'-OH grubunu gerektirir ve devamlı zincir uzaması bir şeritte sadece 5'-3' yönünde meydana gelir. Bu şeride "öncü şerit" denir. Diğer şeritteki zincir büyümesi, ise kesintili devam eder. Bu şeride de "geciken şerit" denir.
DNA biyosentezinde küçük polinükleotid parçalarına bulunan isimden esinlenilerek "okazaki parçaları" denmiştir. Bunlar ara ürünlerdir.
d. Primerin Çıkması ve Fosfodiester Teşekkülü
Bir defa Okazaki parçaları sentez edilince artık üç aşama kalır:
1. Bir ribonükleaz, RNA primerini uzaklaştırır.
2. DNA polimeraz I, küçük boşluğu doldurur.
3. DNA ligaz, kalan çentikleri kapatır
Bir nükleotidil artığının 3'-OH grubu ile komşu artığın 5'-fosfat esteri arasında fosfodiester bağının sentezinde DNA ligaz kofaktör olarak E. coli de NAD ya, ökaryotik hücrelerde de ATP a ihtiyaç duyar.
Ökaryotik Kromozomların Replikasyonu
Ökaryotik hücreler, prokaryotik hücrelere göre binlerce katı daha fazla DNA ihtiva eder. Ökaryotik kromozomlara "Kromatin" denir. Bunlar "histon" adı verilen bazik proteinlerle kompleks halinde bulunurlar.
A. Nükleozomlar ve Kromatinin yapısı
a. Histonlar
Kromatinlerin yapısı iki kısma ayrılabilir:
" Nükleozomlar" protein ve DNA parçacıklarıdır. Bağlayıcı bölge, nükleozomu bağlayan DNA aralığıdır. Histonlar denen küçük molekül ağırlıklı bir grup protein, kromatinin hem nükleozom bölgesine ve hem de bağlayıcı kısımla bağlanır. Histonlar, kromatinin esansiyel komponentleridir. Hl., H2A, H2B, H3 ve H4 olmak üzere 5 tip histon mevcuttur. Hl, kromatinin bağlayıcı kısmına bağlıdır; diğer 4 ü ise nükleozomun yapısının bir parçasını teşkil eder. Nükleozom histonlarına "internalhiston" denir. Histonlar arjinin ve lizinden zengin bazik proteinlerdir.
Histonlar, aminoasit sıvısının korunmasında görev yapmazlar. Bunlar, sentez edildikten sonra, kovalent olarak değişikliğe uğrarlar. Bu olaya "tercüme sonrası değişiklik" denir.
b. Kromatinlerin Yapısı
Kromatin, DNA ve histonların nükleoprotein kompleksidir. Bunlar nükleozom denen boncuk benzeri tanecikler ve bağlayıcı DNA şeridinden ibarettir (Şekil 29.9). Histonlar, nükleozomun merkezinde, DNA ise yüzeyinde yer alır.
Metafazda, kromatin yaklaşık 1000 defa daha kondanse olur. Silindirik iplikçiğin helisinin her bir turu, 6-7 nükleozom ihtiva eder.
B. Ökaryotik DNA'nın Replikasyonu
Ökaryotik hücrelerin hayat süresince aktif DNA replikasyonu periyoduna "S-fazı" denir. DNA replikasyonu, prokaryotik hücrelerde olduğu gibi ökaryotik hücrelerde de semikonservatiftir ve çift yönlü cereyan eder. DNA biyosentezi ökaryotik hücrelerde öncü şeritte devamlı, geciken şeritte kesintili meydana gelir. Kromatin replikasyonu, nükleozomların da replikasyonunu içerir. Nükleozom histonlarının bundan dolayı, sentez edilmiş olmaları ve yeni sentez edilmiş DNA ya yerleşmek üzere bir araya gelmeleri gerekir.
Ökaryotik hücrelerde DNA replikasyonu ile birçok protein ilgilidir. Bunlar nispeten daha az karakterize edilebilmişlerdir. Ökaryotik DNA biyosentezinde DNA replikasyonunun modeli, E. coli' deki DNA replikasyonuna ait olayların sırasına benzer. Bu olaylarda DNA polimerazlar önemli rol oynar. Bu enzimin α-formu nükleustaki DNA replikasyonunda, β-formu DNA onarımında ve γ-formu da mitokondrideki DNA replikasyonunda görevlidir.
DNA sentezi, öncü şeritte 5'-3' yönünde devamlı geciken şeritte ise 5'-3' yönünde kesintili cereyan eder.
Kesintili DNA sentezi beş aşamalıdır:
1. Özel bir RNA polimeraz, ribonükleotid primerini sentez eder.
2. DNA polimeraz α, Okazaki parçalarının sentezini katalize eder.
3. RNA primeri hidrolize olur.
4. DNA polimeraz boşluğu doldurur.
5. DNA ligaz, çentikleri kapatır.
Histon sentezi ile DNA sentezi aynı zamanda ve aynı hızda cereyan eder.
Kromozom duplikasyonunun her bir turunda histon sayısı iki katı artar. Eski nükleozomlar, yeni sentez edilmiş DNA ile parental DNA arasında rastgele dağılmışlardır.
Buna "rastgele ayrılma" denir. Parental DNA'ya bağlı olan histonlar bağlı olarak kalırlar ve yeni sentez edilmiş bütün histonlar, yeni DNA ya bağlanırlar. Buna da "konservatif dağılım" denir.
Mutasyon ve Mutajenler
DNA replikasyonunda kopya edilen her 109-1010 baz çifti için ortalama 1 hata görülebilir. Fakat DNA'nın baz sırasını değiştiren herhangi bir hata, genetik haberi de değiştirir. Bunlardan başka, hücre ultraviyole ışınları ve bazı kimyasal etkilerin altında DNA yapısını değiştirebilir. Azotlu baz sıralanmasındaki değişikliklere "mutasyon" denir. Genel olarak iki tip mutasyon vardır:
1. Baz Substitüsyon Mutasyonu (Nokta Mutasyonu): Bir baz diğeri ile total baz sayısı değişmeksizin yer değiştirir. Şayet pürin pürinle veya pirimidin primidinle yer değiştirirse bu substitüsyona "geçiş mutasyonu (transisyon) denir. Eğer pürin ve pirimidinden biri diğerinin yerine geçerse buna da "çapraz mutasyon" ( transversiyon) adı verilir.
2. Kalıp Değiştirme Mutasyonu: Bunda bir veya daha fazla baz ilave olur. Bu tip mutasyon, proteini kodlayan baz sıralanmasını değiştirir.
Dış çevre etkileri olmaksızın kendiliğinden meydana gelen mutasyona "spontan mutasyon" adı verilir. Bunda çoğu kez baz sübstitüsyonu olur. DNA replikasyonu sırasında baz sübstitüsyonunun bir kaynağı, bazların "laktam-laktim" tautomerizasyonudur. Örneğin, timinin laktim şekli, adeninden çok guaninle eşleşir.
Mutasyona sebep olan veya mutasyonun hızını artıran bir dış etkiye "mutajen" denir. Ultraviyole ışınları, X-ışınları ve birçok kimyasal madde mutajen etki gösterirler. Bu kimyasal maddeler, baz analoğudurlar. 5-bromourasil böyle bir maddedir. Yapısındaki (Br) atomu, timindeki (-CH3) grubu ile aynı van der Waals yarıçapına sahiptir. Bunun mutajenitesi, laktam-laktim tautomerizasyon dengesinin laktime kaymasından ortaya çıkar.
5-Bromourasilin laktim tautomeri adeninden ziyade guanin ile eşleşir ve 5-bromourasilin DNA'ya girerek 5-bromourasil-guanin ve 5-bromourasil-adenin baz çiftleşmesine yol açar.
Keza DNA, asit çözeltilerde NaNO2'e maruz kalırsa nitröz asit teşekkül eden serbest nitröz asit, DNA'daki bazların dezaminasyonuna sebep olur. Sitozinin dezaminasyonundan urasil meydana gelir. O takdirde de urasil-adenin baz çiftleşmesi olur.
Hidroksilamin (H2N-OH), sitozinle reaksiyona girip N4-hidroksisitozin hasıl eder. Bu da guanin yerine adeninle eşleşir.
Ultraviyole ışınları, bitişik timin bazlarının siklobutil dimerleri oluşturmasına sebep olur.
Alkilleştirir etkenler de diğer bir sınıf mutajenlerdir. Guaninin özellikle N-7 pozisyonu kolayca alkilleşebilir.
DNA'nın Onarılması
Şayet genetik haber hatalı ise, bunu izleyen her şey hatalı olacaktır ve böyle bir mutasyon öldürücü olabilir. Hücrenin onarılabilen tek molekülü DNA'dır.
A. Timin Dimerlerinin Fotoreaktivasyonu: Bazen ultraviyole ışınların meydana getirdiği timin dimerleri, fotokimyasal olarak tersine bir dimerizasyon reaksiyonu ile tek bir aşamada bir enzim tarafından onarılabilir. Bir defa dimerizasyon reaksiyonu geri dönünce, artık enzim DNA'dan dissosiye olur ve komşu timinler adenin ile tekrar çift bir helis içinde -H- bağları teşkil ederler.
B. DNA'nın Onarılan Kısmının Çıkarılması: Genellikle şu dört aşamada gerçekleşir:
1.Çift şeritli DNA'da bir çentik açılması
2. Çift şeritli DNA'da bir boşluk meydana getirmek üzere ikinci bir fosfodiester bağının kopararak ayrılması, çıkarılması.
3. Yeni DNA sentezi
4. Yeni DNA'nın yerleşmesi ve çentiği kapatması.
Memelilerde DNA şeridinde hatalı kısmın çıkarılması ve yeniden sentezi, hem çıkarmayı ve hem de polimerizasyonu katalize edebilecek iki fonksiyonlu enzimler bulunmadığından oldukça komplekstir.
Son aşamada yeni sentez edilen DNA yerinden çıkarılmış hatalı DNA'nın yerine yerleşir, mevcut şeritle birleşir ve bir ligaz aktivitesiyle çentik kapanır. Hidroksilamin etkisiyle sitozinin dezaminasyonu ile urasilin meydana geldiği ve daha çok adeninle eşleştiği hatalı bir baz çiftleşmesinin onarımı buna bir örnektir.
Genetik Rekombinasyon
Bu deyim, tam bir çift helisli DNA molekülünden diğerine DNA'nın yer değişmesini belirler. Olayın iki tipi vardır:
1. Genel rekombinasyon: Meiosis sırasında bir diğeri ile eşleşen kromozomlar arasında DNA değişimidir. Bu çiftleşmiş kromozomlar ayni şekle ve aynı genetik habere sahip olduklarından homologdurlar. Genel rekombinasyon, yumurta ve sperm meydana gelmesi sırasında genlerin yeni kombinasyonlar üretmesinde önem taşır.
2. Bölgeye Özel Rekombinasyon: Bir DNA parçasının genomdaki özel bir bölgeye yerleşmesi şeklinde olur.
A- Genel Genetik Rekombinasyon: Genel rekombinasyonda homolog kromozomlar arasında, tek bir şeridin transfer mekanizması aşağıda Şekil 29.10 da gösterilmiştir.
Önce, bir nükleaz 2 çift helisten birinin şeridine bir çentik açar ve ikinci bir protein de çentikli çift helisi açar. Sonra, DNA polimeraz I, tamamlayıcı bir şerit sentez eder ve 3 şeritli bir ürün meydana gelir. Bir "rec A proteini" ATP ye bağımlı olarak, serbest üçüncü şeridi 2. çift helise D ilmik yapısını vermek üzere asimle eder. Bu yapının ömrü kısadır ve çabucak "rec AB proteini" denen dimerik bir enzim tarafından hidrolize edilir. D ilmiğinin tek şeridi sindirilince yapı, bir şerit çaprazına sahip olur. Bir şeridin izomerizasyonu, 2 şeritli çapraz hasıl eder.
B- Bölgeye Özel Rekombinasyon: DNA molekülünün bir başka özel bölgeye katılmasıdır. Bu rekombinasyon modeli, "birleştirici bir mekanizma" tarafından meydana getirilir.
Şayet 2 molekül DNA'nın tek şeritli uçları açılmış ve bunların baz sıraları tamamlayıcı ise eklenme reaksiyonu gerçekleşebilir. Bu uçlar arasındaki bölgeye "birleşme yeri" (eklem) adı verilir.
Parçaların birbiri üstüne geldiği bölgeye "eklenme yeri" denir.
RNA tümör virüslerinin genetik bilgisi RNA'da bulunur. Virüs, reverse transkriptaz enzimini meydana getirmek üzere konakçı tarafından tercüme edilen bir gen ihtiva eder. Bu enzim, RNA'yı kalıp olarak kullanır ve RNA'yı tamamlayıcı cDNA'yı sentez eder. Genetik haberin tercümesinde, DNA önce mRNA denen RNA kopyasına tercüme edilir. Böylece sentez edilen cDNA molekülü tek bir şeridinde orijinal genin bütün haberlerini ihtiva eder. Genler kimyasal yolla sentez edilebilir. Bunun için, somatostatin ve insülin gereklidir.
Virüsler
Virüsler çok sayıdaki enfeksiyon hastalıklarının etkenleridir, Hayvanlar üzerinde yapılan araştırmalar, tümörlerin de belirli virüsler tarafından meydana getirildiğini ortaya koymuştur.
Virüsler, üreme yeteneğine sahip, en küçük bağımsız birimlerdir. Virüsler, haber taşıyan nükleik asitlere sahiptirler, fakat bu genetik haberi realize edecek bir enzim sisteminden yoksundurlar.
Küçük virüsler sadece bir nükleik asit ve proteinden, büyük olanları da bunlara ilave olarak lipid ve karbonhidratlardan kuruludurlar. Protein kısmı, nükleik asit kısmını çeviren bir kılıf gibidir. Bu kılıf (kapsül) çok sayıda küçük identik protein birimlerinden (kapsomer) ibarettir. Virüsler ihtiva ettikleri nükleik asit çeşidine göre DNA virüsleri veya RNA virüsleri diye ikiye ayrılabilirler.
Çiçek, adenom ve papillom virüsleri DNA virüsleri, mikso virüsler (kabakulak, kızamık vb.) pikoma virüsleri (poliomyelitis, nezle vb.) reo virüsler (solunum yollarının hastalıkları) ise RNA virüsleridirler.
DNA virüsleri açık ya da kapalı bir çift şeritten ibaret olabildikleri gibi, halka şeklinde tek bir şeritten de kurulmuş olabilirler.
RNA virüsleri da tek bir nükleotid şeridinden ibarettirler.
Tamamlanmamış genetik haber ihtiva eden virüs türleri de vardır. Örneğin, Rous sarkom virüsü sadece nükleik asit kısmının replikasyonu için gerekli olan, fakat protein kısmının sentezi için gerekli olmayan haberi ihtiva eden bir RNA ya sahiptir. Böyle bir virüs, genetik olarak ta tam değildir ve hücre içinde çoğalması için aynı zamanda bu hücre içinde çoğalmak zorunda olan bir başka virüsün yardımına muhtaçtır.
Virüslerin çoğalması: Virüs çoğalması, zamanla sınırlı olarak, tamamıyla kontrol altında bulunan çeşitli fazlarda olur. Bir çoğalma fazı genellikle 7-8 saat sürer ve şu beş basamakta cereyan eder:
a- Virüsün Hücreye Adsorbe Edilmesi: Hücrenin moleküler şartlarının, elektrostatik gücünün ve özel hücre reseptörlerinin rolü vardır.
b- Virüsün Hücreye Girmesi: Her virüs için farklı şekillerde olur. Bazıları protein kılıflarını dışarıda bırakacak şekilde sadece nükleik asit kısmı ile hücreye girerler, bazı virüsleri da hücre, fagositoz yolu ile kendisi alır.
c- Hücrede Virüs Çoğalmasının Başlaması: DNA virüslerinde hücre çekirdeğinde; RNA virüslerinde da ya çekirdekte ya da sitoplazmada başlar.
d- Virüsün Hücre içinde Olgunlaşması: Virüs nükleik asidi, olgunlaşmak için ihtiyaç duyduğu yapı taşlarının sentezini uyarır. Virüs çoğalmasının gerektiği gibi olması ve yeterli protein tabakasının hazırlanması suretiyle virüsün yapısı tamamlanır.
e- Yeni Teşekkül Eden Virüsün Hücre Dışına Çıkması: Bu iş ya parçalayıcı enzimlerin yardımı ile hücrenin tahrip olması sonunda, ya da aktif bir salgılama olayı ile gerçekleşir.
Bakterileri konakçı hücre olarak kullanan virüslere "bakteriyofaj" adı verilir. Bakteriyofajların DNA'sı, bakterilerin DNA'sı ile eşleşebilir ve orada varlığını gizli olarak sürdürebilir. Böyle fajlara "pro faj" denir. Bölünmede daha sonra bakteriler, profajları tüm yavru hücrelere nakleder. Bu olayların cereyan ettiği döngüye "lizojen döngü" denir. Profaj, yine de spontan olarak veya deneysel şartlar altında (ultraviyole ışınları etkisi gibi) tekrar üreme döngüsüne girebilir ve fajların çıktıkları hücreler erime nedeniyle tahrip olurlar. Bu olaya da "litik döngü" adı verilir.
İnterferon
Hücreler, virüs enfeksiyonlarına karşı doğal bir savunma mekanizmasına sahiptirler. Bu yeteneklerini interferon teşkil ederek gösterirler. İnterferon, virüslerin faaliyetini önleyici özelliğe sahip bir proteindir. İnterferon, enfekte olmuş hücreden enfekte olmamış hücreye geçer ve orada hücrenin protein sentezine yardımcı olan özel bir mRNA sentezine sebep olur ki virüse özel olan bu protein de sentezi önler. Bu proteine "tercümeyi önleyen protein" (Translation Inhibiting Protein) (TIP) denir. Bu protein, ribozomlarda depo edilir. Hücre bir virüs tarafından enfekte edilince virüs mRNA-TIP ribozom kompleksi nedeniyle virüs özel hiçbir proteini sentez edemez. İnterferon, belirli bir hücre için özel değildir, yani çeşitli virüslere karşı koyar, fakat neve özeldir. Yani içerisinde meydana geldiği nevin bireylerine etkilidir.
DNA'nın bir hücreden diğer hücreye taşınma mekanizması şöyle özetlenebilir:
Değişim Yoluyla: Bir pnömokok türünden elde edilen saf DNA, diğer bir pnömokok türüne eklenirse, bunlar mutasyona uğrayarak tipik özelliğini (örneğin; kapsül teşkil etme yeteneğini) kaybederler. Bu suretle mutasyona uğramış hücreden izole edilen DNA molekülü, sonradan kapsül teşkil etme yeteneğini tekrar kazanacak şekilde konakçı hücrenin DNA'sı ile elde edilmiş olan DNA arasında yeni bir kombinasyona girer.
İki Faj Arasında Taşınarak: Genetik materyalin (DNA), bir bakteriden diğerine bakteriofajlar aracılığı ile taşınmasıdır.
Genel Biyoloji
-
Protista Alemi ve Genel Özellikleri
-
Hücrelerdeki farklı ve benzer yapılar
-
Ses Nedir ? Ses Nasıl Oluşur?
-
Kültürü Yapılan Fitoplankton Türleri Nelerdir?
-
Apoptoz: Programlı Hücre Ölümü Nedir?
-
Ribozom ve Protein Sentezi
-
Mikrotübüller ve İplikçikler
-
Hücre Zarları
-
Lipid Çift-Katmanın Keşfi
-
Biyoreaktör
-
Telomerler ve İnsan Telomerinin Kristalik Yapısı
-
Hücre Biyolojisinin Tarihsel Gelişimi
-
Hücre biyolojisi nedir ?
-
Biyolojik Çeşitlilik Nedir ?
-
Sinir Sistemi Yapısında Bulunan Hücre Tipleri ve Özellikleri Nelerdir?