Canlıların Temel Bileşenleri: Nükleik Asitler ve ATP

Canlıların Temel Bileşenleri: Nükleik Asitler ve ATP​

Nükleik asitler yönetici moleküllerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)'dır. DNA iki nükleik asit zincirinin karşılıklı gelerek bazlar ile birbirine bağlanmış haldedir. RNA ise tek sıra nükleotitten oluşur. ATP ise hücrenin enerji depolama birimidir.
Bu konuda

• Nükleik asitlerin yapısını ve özelliklerini
• DNA'nın ve RNA'nın yapısını ve özelliklerini
• ATP'nin enerji depolama şeklini ve bu işlemi nasıl sürekli tekrarlayabildiğini

öğreneceksiniz.

Nükleik Asitler​

Nükleik asitler, bütün canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotit birimlerden oluşmuş polimerlerdir. Nükleik asitler;

• protein sentezi sürecinin yönetilmesi,
• enerjinin üretilmesi,
• büyüme ve gelişmenin sağlanması
• canlının üremesi

gibi metabolik olayların gerçekleşmesini sağlar. Bu yönüyle incelendiğinde nükleik asitler yönetici moleküllerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)’dır. İnsan kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik asitler sayesinde genetik bilgi nesilden nesile geçer.
Nükleik asitlerin yapı birimlerine nükleotit adı verilir. Bir nükleotidin yapısında azotlu organik baz, beş karbonlu şeker ve fosfat bulunur. Nükleotitler yapılarındaki azotlu organik baza göre isimlendirilir. Örneğin yapısında adenin “azotlu organik bazı” bulunan nükleotite; Adenin nükleotiti denir. Azotlu organik bazlar yapılarına göre olmak üzere iki gruba ayrılır.

• Pürin: Pürin grubu bazlar çift halkalı olup Adenin (A) ve Guanin (G) olmak üzere iki çeşittir. Adenin ve guanin bazları hem RNA hem de DNA’nın yapısında bulunur.
• Pirimidin: Pirimidin grubu bazlar tek halkalı olup Sitozin (C), Timin (T) ve Urasil (U) baslarını içerir. Bu bazlardan sitozin, hem DNA hem de RNA’da bulunur. Buna karşılık Timin sadece DNA’da , Urasil ise sadece RNA’da yer alır.

Nükleik asidin yapısına katılan beş karbonlu şeker; riboz veya deoksiriboz şekeridir. RNA’nın yapısına katılırken DNA’nın yapısına katılır. Şeker ve bazla birlikte nükleotitin yapısına katılan diğer bir molekül de fosforik asittir. Fosforik asitler, DNA ve RNA’da ortak olarak bulunur.
Binlerce nükleotit biriminin şeker ve fosfat birimlerinin birbirine bağlanarak oluşturduğu uzun zincirler (polinükleotid) nükleik asitleri oluşturur. Doğadaki canlıların çeşitli olmasının nedeni, nükleik asitleri oluşturan sekiz çeşit nükleotitin sayı ve dizilişinin farklı olmasıdır. Canlılarda iki çeşit nükleik asit vardır.

DNA (Deoksiribonükleik Asit) :​

DNA iki nükleik asit zincirinin karşılıklı gelerek bazlar ile birbirine bağlanmış haldedir. Karşılıklı olarak A ile T, G ile C bazları hidrojen bağları ile bağlanmasıyla dna’nın spiral sekil almasını sağlar. Guanin ile Sitozin arasında 3’lü zayıf hidrojen bağı, Adenin ile Timin arasında 2’li zayıf hidrojen bağı kurulur. DNA ökaryot canlıların hücrelerinde çekirdekte, kromozomlarda, mitokondrilerde, kloroplastlarda ve çok az miktarda stoplazmada bulunur. Prokaryot hücrelerde ise DNA sitoplazmada bulunur. DNA’nın en önemli özelliği kendisini eşleyebilmesidir. Bu özellik sayesinde canlı türleri her nesil sabit bir kromozom sayısında kalır. DNA’nın kendisini eşlemesini sağlayan enzimin adı “DNA polimeraz”dır.

DNA molekülü ile ilgili olarak aşağıdaki eşitlikler kurulabilir.

• A=T ve G=C
• Pürin miktarı=Pirimidin miktarı(A+G = C+T)
• A+G/C+T=1 veya A+C/G+T=1
• A+G+C+T=Toplam nükleotit sayısı
• Nükleotit sayısı = Baz sayısı = Şeker sayısı = Fosfat sayısı

RNA (Ribonükleik Asit) :​

RNA tek sıra nükleotitten oluşur. Bu nedenle RNA’da, G=C ve A=U olma zorunluluğu yoktur. RNA’nın işlevi, DNA’dan aldığı genetik şifreye göre protein sentezini gerçekleştirmektir. RNA molekülü ribozomlarda, sitoplazmada, çekirdekte, mitokondri ve kloroplastlarda bulunur. RNA molekülü kendisini eşleyemez; DNA molekülü üzerindeki bilgiye göre gerekli RNA molekülleri sentezlenir. Bu yüzden her hücredeki RNA molekülü miktarı farklıdır.. Kas hücreleri gibi protein sentezinin yoğun olduğu hücrelerde fazla miktarda bulunur.
Görevlerine göre hücrede üç çeşit RNA bulunur.

1. Mesajcı RNA (mRNA): DNA’dan aldığı genetik bilgiyi, belirli şifreler halinde sitoplazmadaki ribozomla taşır. Bu bilgi sentezlenecek proteinin amino asit diziliş sırasını belirler.
2. Taşıyıcı RNA (tRNA): Sitoplazmadaki amino asitleri tanır ve ribozomla taşır.
3. Ribozomal RNA (rRNA): Proteinlerle birlikte ribozomların yapısını meydana getirir.

ATP​

ATP (Adenozin Trifosfat), hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez, kemosentez ve hücresel solunum sırasında oluşur. ATP molekülü; adenin bazı, beş karbonlu bir şeker olan riboz ve üç fosfat grubundan meydana gelir.

ATP, yapısındaki fosfatlar arasında yüksek enerjili bağlar oluşturur ve hücrenin ihtiyaç duyması halinde bu bağlardaki yüksek enerjiyi açığa çıkarır. ATP’lerde genelde 2 yüksek enerjili bağın koparılması yerine; 1 yüksek enerjili bağ koparılır ve ATP’ler ADP şeklinde hücre içinde tekrar ATP’ye dönüşmek için beklerler.
ATP + SU ⇄ ADP + Pi + Enerji
ADP’den ATP sentezine fosforilasyon denir. Fosforilasyon 4’e ayırılır.

• Substrat düzeyinde fosforilasyon: Bütün oksijensiz solunum çeşitlerinde ve oksijenli solunumun bir kısmında ATP üretilmesine substrat düzeyinde fosforilasyon denir. Substrat düzeyinde fosforilasyon sitoplazmada gerçekleşir. ATP çok verimi düşüktür. Bütün canlılar substrat düzeyinde fosforilasyon yapabilir.
• Oksidatif fosforilasyon: Oksijenli solunumun ETS evresinde gerçekleşir. Çok sayıda ATP üretilir. Verimi diğer fosforilasyon çeşitlerine göre çok yüksektir. Oksijenli solunum yapan canlılar oksidatif fosforilasyon yapabilir.
• Fotofosforilasyon: Fotosentez sırasında açığa çıkan enerjiyi kullanılarak gerçekleşen fosforilasyon çeşididir. Sadece fotosentez yapan canlılar fotofosforilasyon yapabilir.
• Kemofosforilasyon: Kemosentez sırasında açığa çıkan kimyasal enerjiden yararlanılarak gerçekleştirilen fosforilasyon çeşididir. Sadece kemosentez yapan canlılar kemofosforilasyon yapabilir.