SERA ETKİSİ

Uzun Dönemde, yeryüzünün, güneşten aldığı kadar bir enerjiyi uzaya vermesi gerekir. Güneş enerjisi yeryüzüne kısa dalga boyu radyasyon olarak ulaşır. Gelen radyasyonun bir bölümü, yeryüzünün yüzeyi ve atmosfer tarafından geri yansıtılır. Ama bunun büyük bölümü, atmosferden geçerek yeryüzünü ısıtır. Yeryüzü bu enerjiden, uzun dalga boyu, kızılötesi radyasyonla kurtulur (başka bir deyişle onu uzaya geri gönderir).

Gezegenimizin yüzeyi tarafından yukarıya salınan kızılötesi radyasyonun büyük bölümü atmosferdeki su buharı, karbondioksit ve doğal olarak oluşan diğer “sera gazları” tarafından emilir. Bu gazlar enerjinin, yeryüzünden geldiği gibi doğrudan uzaya geçmesini engeller. Birbiriyle etkileşimli birçok süreç (radyasyon, hava akımları, buharlaşma, bulut oluşumu ve yağmur dahil) enerjiyi atmosferin daha üst tabakalarına taşır ve enerji oradan uzaya aktarılır. Bu daha yavaş ve dolaylı süreç bizim için şanstır; çünkü yeryüzünün yüzeyi enerjiyi uzaya hiç engelsiz gönderebilseydi, o zaman yeryüzü soğuk ve yaşanmaz bir yer, Mars gibi çıplak ve ıssız bir gezegen olurdu.

Sera gazı emisyonları, atmosferin kızılötesi enerjiyi emme kapasitesini arttırarak, iklimin gelen ve giden enerji arasında tutturduğu dengeyi bozmaktadır. Eğer bütün etmenlerin aynı kaldığını varsayarsak, uzun ömürlü sera gazları birikimini iki katına çıkması (ki bunun 21.yy başlarında gerçekleşeceği tahmin edilmektedir), gezegenimizin uzaya enerjiyi aktarımını yaklaşık yüzde 2 azaltacaktır. Enerji öyle basitçe birikemez. İklim şöyle yada böyle fazla enerjiden kurtulmasını sağlayacak kimi değişikliklere uğrayacaktır. Yüzde 2 küçük bir oran gibi görünse bile, yeryüzünün tümü ele alındığında bu durum, her dakika yaklaşık 3 milyon ton petrolün içerdiği enerjinin bir yerde tutulmasına denktir.

Biliminsanları, iklim sistemini kontrol eden enerji “motorunu” değiştirmekte olduğumuza işaret etmektedir. Şokun hafifletilebilmesi için bir şeylerin değişmesi gerekmektedir.

Genetik Bilginin Değerlendirilmesi

Ökaryot canlılarda DNA çekirdek içerisinde kromozomlarda yer almıştır. Amino asitlerin proteinlere dönüşmesi sitoplasmada ve çekirdeğin dışında yer almaktadır. Bu sebeple genetik bilgi hücre içerisinde depolandığı yerden değerlendirildiği yere transfer olmaktadır. Bu transfer ve değerlendirme işlemi RNA tarafından sağlanmaktadır. RNA molekülleri hücre ve dokularda fazla miktarda bulunmakta ve proteinlerin oluşumunda görev yapmaktadır.

Ribonükleik asit

RNA, DNAya kimyasal kompozisyon ve yapısı oldukça benzeyen nükleik asittir. DNA'dan farkı;

RNA tek iplikli moleküldür. Fakat çeşitli kompleks formlara katlanabilir.

RNA da şeker molekülleri riboz olup hidroksil grubu bulundurur.

RNA'da timin yerine urasil bulunmaktadır.

Hücre içerisinde farklı tipte RNA molekülleri bulunmaktadır. Herbiri proteinlerin sentezinde anahtar rol oynamaktadır. Bunlar elçi RNA(mRNA), transfer RNA(tRNA) ve ribosomal RNA (rRNA) 'dır.

mRNA. Bu RNA, çekirdekteki DNA ile sitoplazmada proteinin sentez edildiği yere genetik mesajları taşımaktadır. DNA'dan bilginin alınması için çift heliks ilgili genin bölgesini ters istikamette açmakta ve açılan kollardan tek ipliği mRNA ipliğinin sentezi için kalıp görevi yapmaktadır. mRNA'nın DNA'dan sentez edilme işlemi transkripsiyon (kopyalama) olarak bilinmektedir. Bu işlem RNA polimeraz tarafından kontrol edilmektedir. Bu şekilde genetik bilgi çekirdekten sitoplazmaya geçmektedir.

tRNA. Sitoplazmada bulunmaktadır. Görevi aminoasitleri toplamak ve protein sentezi kısmı olan ribozomlara taşımaktır. En az 20 farklı tRNA molekülü bulunmaktadır. Bunların hepsinin temel yapıları aynıdır. Tek iplikli RNA yaklaşık 80 baz uzunluğunda olup üçgül yaprağı şeklinde ve kendi üzerindeki bazlar arasındaki eşlenmeye göre katlanmaktadır. Bu molekül aynı zamanda bazı pseudourine ve inosine gibi çok kullanılmayan nükleotidleri de bulundurmaktadır. Bunlar diğer bazlarla hidrojen bağları oluşturmaz ve molekül içerisinde eşlenmemiş halkalar şeklinde bulunurlar.

Herbir tRNAnın eşlenmemiş son kısmı üçlü bir yapı içerir bu yapı antikodon olarak bilinmektedir. Antikodon, mRNA'da taşınan kodonların bir veya daha fazlasına eşlenecek özelliğe sahiptir. Diğer eşlenmemiş son kısmı ise özel amino asite bağlanır. Herbir tRNA mRNA yapısıyla antikodon yapısını karşılaştırarak amino asitleri kendine toplar.

rRNA. Ribozomların bir komponentidir. Hücre içerisinde protein sentezinin yer aldığı yapılardır. Ribozomlar, endoplasmik retikulum ile ilişkili olarak faaliyet göstermektedir. Bunlar, üniform yuvarlak iki alt kısımdan oluşmuş yapılardır. Her bir alt ünite RNA ve proteinin yaklaşık eşit büyüklükteki kısımlarından oluşmuştur. Küçük alt ünite 1500 baz uzunluktaki bir RNA molekülüne sahiptir. Geniş olan ünitesi ise 3000 ve 100 baz uzunluğundaki iki RNA'dan oluşmuştur. Prokaryotların ribozomları ökaryotlarınkinden daha küçüktür. Her iki grupta binlerce ribozom bulunmaktadır.

Kaynaklar:     R.N. Jones & A. Karp, 1990. Introducing Genetics. John Murray. Isbn 0-7195-4235-9. Chapter 14 & 17 p.186-243.

Ahmet Okumuş, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Zootekni Bölümü, 55139, Samsun

The replication fork

Many enzymes are involved in the DNA replication fork.

The replication fork is a structure which forms when DNA is being replicated. It is created through the action of helicase, which breaks the hydrogen bonds holding the two DNA strands together. The resulting structure has two branching "prongs", each one made up of a single strand of DNA.

Lagging strand synthesis

In DNA replication, the lagging strand is the DNA strand at the replication fork opposite to the leading strand. It is also oriented in the opposite direction when compared to the leading strand, with the 5' near the replication fork instead of the 3' end as is the case with the leading strand. When the enzyme helicase unwinds DNA, two single stranded regions of DNA (the "replication fork") form. DNA polymerase cannot build a strand in the 3' → 5' direction. This poses no problems for the leading strand, which can continuously synthesize DNA in a processive manner, but creates a problem for the lagging strand, which cannot be synthesized in the 3' → 5' direction. Thus, the lagging strand is synthesized in short segments known as Okazaki fragments. On the lagging strand, primase builds an RNA primer in short bursts. DNA polymerase is then able to use the free 3' hydroxyl group on the RNA primer to synthesize DNA in the 5' → 3' direction. The RNA fragments are then removed (different mechanisms are used in eukaryotes and prokaryotes) and new deoxyribonucleotides are added to fill the gaps where the RNA was present. DNA ligase is then able to join the deoxyribonucleotides together, completing the synthesis of the lagging strand. ^[2]

Leading strand synthesis

The leading strand is defined as the DNA strand that is read in the 3' → 5' direction but synthesized in the 5'→ 3' direction, in a continuous manner. On this strand, DNA polymerase III is able to synthesize DNA using the free 3'-OH group donated by a single RNA primer (multiple RNA primers are not used) and continuous synthesis occurs in the direction in which the replication fork is moving.

Dynamics at the replication fork

The sliding clamp in all domains of life share a similar structure, and are able to interact with the various processive and non-processive DNA polymerases found in cells. In addition, the sliding clamp serves as a processivity factor. The C-terminal end of the clamps forms loops which are able to interact with other proteins involved in DNA replication (such as DNA polymerase and the clamp loader). The inner face of the clamp allows DNA to be threaded through it. The sliding clamp forms no specific interactions with DNA. There is a large 35A hole in the middle of the clamp. This allows DNA to fit through it, and water to take up the rest of the space allowing the clamp to slide along the DNA. Once the polymerase reaches the end of the template or detects double stranded DNA (see below), the sliding clamp undergoes a conformational change which releases the DNA polymerase.

The clamp loader, a multisubunit protein, is able to bind to the sliding clamp and DNA polymerase. When ATP is hydrolyzed, it loses affinity for the sliding clamp allowing DNA polymerase to bind to it. Furthermore, the sliding clamp can only be bound to a polymerase as long as single stranded DNA is being synthesized. Once the single stranded DNA runs out, the polymerase is able to bind to the a subunit on the clamp loader and move to a new position on the lagging strand. On the leading strand, DNA polymerase III associates with the clamp loader and is bound to the sliding clamp.

Recent evidence suggests that the enzymes and proteins involved in DNA replication remain stationary at the replication forks while DNA is looped out to maintain bidirectionality observed in replication. This is a result of an interaction between DNA polymerase, the sliding clamp, and the clamp loader.