Antimikrobiyal Peptit:Bakteriosin

Bakteriosin çeşitli bakteriler tarafından sentezlenen antimikrobiyal özelliğe sahip bir peptittir. Günümüzde antimikrobiyal özelliğe sahip olması ve insan bağırsak mikrobiyotası üzerinde fazlaca bir etkisi olmaması sebebiyle özellikle gıda koruma endüstrisi gibi endüstrilerde gittikçe popülarite kazanmaktadır. Bugünkü yazıda, gram negatif bakteriler tarafından salgınan kolisin adlı bakteriosinin yapısını ve antimikrobiyal mekanizmasını inceleyecek başka bir yazıda ise bakteriosinlerin olası kullanım alanlarını keşfedeceğiz. Umarım faydalı ve keyifli bir yazı olur. Keyifli okumalar :)

Bakteriosin antibiyotiklerden farklı olarak (antibiyotikler sekonder metabolitlerdir) ribozom tarafından sentezlenen, sentezleyen bakteri haricindeki diğer bakteriler üzerinde ölümcül etkilere sahip olan peptittir.  

Yukarıdaki tabloda sol kısımda bazı bakteriosin çeşitleri, sağ kısımda ise bu bakteriosinleri sentezleyen bakteriler gösterilmektedir. Fakat tabloda bakteriosin sentezleyen bakterilerin tamamına yer verilmemiştir. Yapılan son araştırmalarla birlikte bakterilerin %99’unun en az bir çeşit bakteriosin sentezleyebildiği bilinmektedir.

Kolisin:

Kolisin gram negatif bakteriler tarafından salgılanan bakteriosin çeşididir ve etki ettiği bakteri türleri sentezleyen bakteriye evrimsel olarak yakın olan türlerdir. 

Kolisin sentezleyen bakterilerde bulunan plazmidde kolisin senteziyle ilgili 3 adet gen bulunur:

            Toksin geni: Bu gen kolisini sentezlemekten sorumludur.

            İmmün geni: Bu gen tarafından kodlanan protein sayesinde kolisin, sentezleyen bakteriye zarar veremez.

            Liziz geni : Bu gen tarafından kodlanan protein kolisinin hücre dışına salgılanmasından sorumludur. 

Kolisinin 3 adet etki mekanizması vardır:

• Kolisin A, B, E1, Ia, Ib, K ve N hücre duvarında porlar oluşturarak bakterilerin hücre duvarına zarar vermekte ve böylece bakteriler üzerinde ölümcül bir etkiye sahip olmaktadır.
• Kolisin E2 ve E9 nükleaz aktivitesine sahiptir. Başka bir deyişle, kolisin E2 ve E9 hücre içine girdiğinde bakterinin DNA’sını ve RNA’sını yıkarak onu öldürmektedir.
• Kolisin M ise peptidoglikanaz aktivitesine sahiptir. Böylece kolisin M bakterilerin hücre duvarının yapısını oluşturan peptidoglikanı yıkabilmekte ve onlar üzerinde ölümcül bir etkiye sahip olabilmektedir.

Bakteriosinler her ne kadar kimyasal yapı olarak antibiyotiklere benzemese de, dirençli bakteri türlerine etki edememe özellikleri antibiyotiklere benzemekte ve bu özellik sentezleyen bakterileri kötü bir şekilde etkilemektedir. Örneğin, kolisinin normal şartlar altında ölümcül etkiye sahip olduğu bazı bakteriler geliştirdikleri çeşitli yöntemler sayesinde kolisinin bulunduğu ortamlarda bile yaşayabilmektedir. Bunlara ek olarak, bu bakteriler geliştirdikleri yöntemlere göre 3 gruba ayrılmaktadır:

Dirençli bakteriler: Bu bakteri grubu kolisini tanıyan ve onun hücreye bağlanmasını sağlayan reseptöre sahip olmadığından dolayı, kolisinden hiçbir şekilde etkilenmemektedir.

Tolerant bakteriler: Bu bakteri grubu, kolisinin hücreye bağlandıktan sonra hücre içine girişini sağlayan translokatör proteine sahip olmadığından dolayı, kolisinin çoğu etki mekanizmasını etkisiz hale getirmektedir.
İmmun bakteriler: Bu bakteri grubu sahip olduğu immün protein sayesinde, kolisini inaktive etmekte  ve böylece kolisinden hiçbir şekilde etkilenmemektedir.

Transkripsiyon: Başlama

Transkripsiyon DNA'dan RNA sentezlenmesi olayıdır. DNA nükleusta bulunduğundan dolayı transkripsiyon olayı da nükleusta gerçekleşir.

Transkripsiyonda görev yapan ana enzim RNA polimerazdır. RNA polimeraz ribonükleotit trifosfattaki fosfat bağının enerjisini kullanarak ribonükleotitlerin arasındaki bağın yani fosfodiester bağının oluşmasını sağlar. RNA polimeraz sayesinde ribonükleotitlerin polimerleşmesi sağlanır başka bir deyişle RNA oluşturulmuş olur.

Prokaryotlar tek tip RNA polimeraza sahiptir. Ökaryotlar ise 3 tip RNA polimeraza sahiptir. Bu 3 RNA polimerazın görevleri şu şekildedir:

• RNA polimeraz I rRNA'ların sentezlenmesinden sorumludur.
• RNA polimeraz II mRNA ve snRNA'ların sentezlenmesinden sorumludur.
• RNA polimeraz III 5S rRNA ve tRNA'ların sentezlenmesinden sorumludur.

RNA polimeraz DNA'ya promotor denilen bir bölgeden bağlanır. Promotorun diğer DNA bölgelerinden farkı daha fazla adenin ve timin içermesidir. Başka bir deyişle promotor diğer DNA bölgelerine oranla daha az hidrojen bağı içermektedir. Böylece gen transkripte olacağı zaman DNA sarmalı kolayca açılabilmektedir.

Bakteri ve ökaryotlar promotorlarında farklı bölgelere sahiptir. Bakterilerin promotorunda pribnow kutusu ökaryotların promotorlarında ise TATA kutusu bulunmaktadır.

Transkripsiyonun başlangıç aşamasında, bakterilerin RNA polimerazı sigma alt birimi sayesinde promotoru tanır ve promotora bağlanır. Sigma alt birimi promotora bağlanış gerçekleştikten sonra RNA polimerazdan ayrılır.

Ökaryotlarda ise durum daha karmaşıktır. Ökaryotlarda RNA polimeraz promotora bağlanmadan önce TFIID,TFIIA,TFIIB ve TFIIH gibi transkripsiyon faktörleri promotoru tanır ve bağlanır. Bu faktörler RNA polimerazın promotoru tanımasına ve bağlanmasına yardımcı olur. RNA polimeraz promotora bağlandıktan sonra TFIIH ATP enerjisi kullanarak RNA polimerazı fosforlar ve onun senteze başlamasını tetikler.

Programlı Hücre Ölümü: Apoptoz

Programlı hücre ölümü, diğer hücrelerden gelen ölüm sinyaliyle ya da çoğunlukla yaşam sinyalinin (survival signal) yokluğunda hücrenin kendi kendini yok etme olayıdır. Programlı hücre ölümü insan dahil çoğu hayvanın gelişiminin birçok evresinde görülmektedir. Örneğin, insanlarda nöronların büyük bir kısmı kullanılmamaya bağlı olarak kendi kendini yok etmekte yani programlı hücre ölümü yolunu kullanmaktadır.

Programlı hücre ölümü doku zedelenmesine bağlı olarak oluşan nekrozdan oldukça farklıdır. Programlı hücre ölümünde apoptoz denilen bir yolak kullanılır. Apoptoz süresince öncelikle nüklear zar ve kromozomlar parçalanır ve sitoplazma yoğunlaşır. Daha sonra hücre zarla kaplı küçük keseciklar oluşturacak şekilde parçalara ayrılır. Son olarak bu kesecikler  fagositik hücreler tarafından endositozla alınır ve fagositik hücrelerin lizozomları yardımıyla sindirilir.(Bu olay yukarıdaki resimde özetlenmektedir) Böylece hücrenin içerdiği hiçbir madde direkt olarak dışarı salınmaz ve komşu hücrelerin zarar görmesi engellenir. Nekroz olayı ise dokuların yaralanması sonucu oluşur. Nekroz süresince hücreler içeriklerini direkt olarak hücreler arası sıvıya bıraktığından komşu hücreler oldukça hasar görür.

Apoptoz olayının moleküler yolağının keşfedilmesini sağlayan araştırmaların büyük bir kısmı C.elegans'lar üzerinde yapılmıştır. C.elegans'lar biyoloji dalında yapılan deneylerde çokça kullanılan model organizmalardır. Olgun C.elegans'ların hepsi , mutant olanlar hariç, ilk başta 1090 hücre içermekte sonra da bu hücrelerin 131 tanesini apoptoz yolağını kullanarak kaybetmektedir. C.elegans'ların bu özelliği bilim insanlarına apoptoz olayını incelerken oldukça faydalı olmuştur.Bilim insanları çeşitli genlerde mutasyonlar oluşturarak hücrelerin sayısında olan değişimleri takip etmiş ve bunun sonucunda da apoptozun moleküler mekanizmasını keşfetmiştir.

Apoptoz olayı genellikle hücrenin yaşaması için gerekli olan yaşam sinyalinin eksikliğinde başlar. Yukarıdaki resimde de görülebileceği üzere, sinyal reseptöre bağlanmadığında PI-3-kinaz adlı akt proteinini fosforlayarak onu aktive eden protein inaktive olur. Bunun sonucunda Akt adlı bad proteinini fosforlayarak onu inaktive eden protein aktive olamamış olur. Bad proteini aktif durumda olduğundan mitokondrinin dış zarında  bulunan Bcl-2 ve Bax proteinlerinin aktivitesini değiştirir. Bu aktivite değişimi sonucunda mitokondrinin dış ve iç zarının arasında bulunan sitokrom-c proteini sitoplazmaya doğru hareket eder. Sitokrom- C proteini sitoplazmada inaktive durumda bulunan kaspazların aktive olmasını sağlar. Kaspaz proteinleri, proteinleri C-terminalinden yıkan proteazlardır ve özellikle nüklear lamin ve hücre içi iskeleti proteinlerini hedef alırlar. Kaspaz proteinleri nüklear lamin ve hücre içi iskeletini oluşturan proteinleri yıktıkça hücre yavaş yavaş parçalanmaya başlar. 

Prokaryotlar Ve Ökaryotlar

• Prokaryot denilen canlı grubu bakteri ve arkeleri kapsamaktadır. Ökaryot denilen canlı grubu ise bakteri ve arkeler dışında kalan maya,bitki,hayvan gibi canlı gruplarını kapsamaktadır.

• Prokaryot ve ökaryotlar arasındaki en büyük fark prokaryotların hücre içi zar sistemine sahip olmamasıdır. Başka bir deyişle prokaryotlar zarlı organellere sahip değilken ökaryotlar çekirdek, lizozom, endoplazmik retikulum gibi organellere sahiptir.
• Prokaryotlarda hücre genomunun etrafını saran herhangi bir zar yoktur. DNA sitoplazmada bir yerde yoğunlaşmaktadır ve bu kısım nükleoid olarak adlandırılmaktadır. Ökaryotlarda ise hücre genomu çekirdekte bulunmaktadır yani 2 adet zarla çevrilmiş durumdadır. Bu farklılık transkripsiyon ve translasyon esnasında çeşitli farklılıklara sebep olmaktadır. Örneğin, arada bir zar engeli olmadığından dolayı prokaryotlarda transkripsiyon gerçekleşirken aynı anda translasyon da gerçekleşmektedir.  Ökaryotlarda ise arada nüklear zar bulunduğundan dolayı transkripsiyon bittikten sonra mRNA sitoplazmaya taşınır ve translasyon gerçekleşir.

• Bakteri ve ökaryot genomunun yapısı da birbirinden oldukça farklıdır. Bakterilerin DNA'sı halkasal yapıda ve tek bir replikasyon orijini içerirken ökaryotların DNA'sı linear şekilde ve birden fazla replikasyon orijini içermektedir.

• Bakteri DNA'sı nükleoidde genellikle proteinle sarılmamış bir şekilde bulunur. Ökaryot DNA'sı ise büyüklük bakımından oldukça büyük olduğundan çekirdeğe sığabilmek için histon adlı proteinlerin oluşturduğu nükleozomlarla sarılmış ve paketlenmiş bir şekilde bulunur.

• Hücre duvarı bulundurup bulundurmama ve hücre duvarının içeriği de bir diğer farklılık sebebidir. Bakterilerin bazı istisnalar hariç hepsi hücre duvarı bulundurmaktadır ve hücre duvarları peptidoglikan yapıdadır. Ökaryotlarda hayvan hücreleri hücre duvarı bulundurmazken bitki hücreleri selüloz yapıda hücre duvarına sahiptir.

• Ökaryotlarda sitoplazmada mikrotübül, mikrofilament ve intermediate filamentler tarafından oluşturulan bir hücre içi  iskeleti vardır. Hücre içi iskeleti özellikle hücre duvarı bulundurmayan hayvan hücrelerine mekanik destek, hücreye hareket kabiliyeti ve hücre içi organel ve moleküllere hareket kabiliyeti verir. Prokaryotlarda ise hücre içi iskelet bulunmaz.

Agaroz Jel Elektroforezi

Agaroz jel elektroforezi biyoloji dalında özellikle DNA moleküllerini büyüklük ve konformasyonlarına bağlı olarak ayırmada yaygın kullanılan bir tekniktir.

1. Agaroz jel elektroforezinin yapım aşamasında ilk olarak agaroz jel hazırlanır. Jel, agaroz ve TAE tamponunun karışımından elde edilir. Agaroz maddesi su yosunu türleri olan Gelidium ve Gracilaria canlılarından elde edilir. TAE tamponunun bu karışımda kullanılmasının nedeni ise elektriği iletebilmesidir. 
2. Agaroz ve TAE tamponu jel oluştururken agaroz molekülleri arasında kovalent olmayan bağlar oluşur. Bunun sonucunda agaroz molekülleri konsantrasyonlarına bağlı olarak çeşitli büyüklüklerde porlar oluşturmuş olur.

   

    3.Jel oluştuktan sonra tanka(yukarıdaki resimde yeşil renkli olan) yüklenir.

    

4. DNA molekülleri jel üzerindeki kuyucukları yüklenir. Yüklenmeden önce, yükleme solusyonuyla karıştırılır. Yükleme solusyonu DNA moleküllerinin kuyucuklara rahatça çökebilmesi için gliserol ve elektroforez sırasında DNA'ların görüntülenebilmesi için bromofenol mavisi içerir.

5.DNA molekülleri yüklendikten sonra tankta elektrik alanı oluşabilmesi için tank güç ünitesine bağlanır. Elektrik alanı sayesinde jel üzerinde positif yüke sahip anod ve negatif yüke sahip katod kutupları oluşur.

6.DNA yapısındaki fosfat grubundan ötürü negatif yüklüdür. Bu yüzden elektrik alanı oluşur oluşmaz anod kutbuna doğru hareket etmeye başlar.

7.Tüm DNA molekülleri gittikleri yön bakımından eşittir başka bir deyişle hepsi anod kutbuna doğru giderler. Fakat DNA'ların gidiş hızı özellikle boyutlarına- aynı boyutta olan DNA'larda da konformasyonlarına- göre değişir.

• Yukarıda da bahsedildiği gibi agaroz jel oluşumu sırasında agaroz molekülleri arasında oluşan kovalent olmayan bağlar sonucu porlar oluşur. Bu porlar da küçük olan DNA moleküllerinin daha hızlı, büyük olan DNA moleküllerinin ise daha yavaş hareket etmesine sebep olur.
• Örneğin,  yukarıdaki resimde daha aşağıda olan yani aynı zaman içerisinde daha çok hareket eden DNA molekülleri diğerlerine oranla daha az nükleotit içerirler yani  boyut olarak daha küçüktürler.

• Geçen yıllar içerisinde boyutları bilinen DNA parçaları elde edildiğinden dolayı, agaroz jel elektroforezi hem boyutu bilinmeyen DNA molekülüne hem de boyutu bilinen DNA molekülüne( DNA Ladder) yapıldığı zaman, karşılaştırma yapılarak boyutu bilinmeyen DNA'nın boyutu öğrenebilir. Sonuç olarak, agaroz jel elektroforezi sadece DNA moleküllerini boyutlarına göre ayırmakla kalmaz, onlarla ilgili bilgi edinmemize de yardımcı olur.

Agaroz Jel Elektroforezinin Sonucunun Yorumlanması:

• A şıkkında 1,2 ve 3. kuyucuklarda tek bir bant görülmektedir. Bunun sonucunda söylenebilir ki bu kuyucuklara yüklenen DNA örneklerinde tek bir tip DNA bulunmaktadır. Ayrıca 3 kuyucukta bulunan bant aynı konumda yer aldığı için bu 3 DNA molekülünün boyut olarak birbirlerinin aynısı olduğu söylenebilir.
• B şıkkındaki 2. ve 3. kuyucuklara bakıldığında, 2.kuyucukta 2 ve 3. kuyucukta 3 adet bant olduğu görülmektedir. Bunun sonuncunda bu kuyucuklara yüklenen DNA örneklerinin saf olmadığı ve birden farklı DNA molekülü içerdiği söylenebilir. Ayrıca en sol kısımda bulunan boyutu bilinen DNA örneğiyle karşılaştırıldığına,1. kuyucuğu yüklenen DNA örneğinin boyutunun 23.130 baz çifti olduğu söylenebilir.

DNA Replikasyonunda Görev Alan Enzimler

DNA Polimeraz: 
DNA replikasyonunda görev alan temel enzim DNA polimerazdır. DNA polimeraz nükleotitlerin arasındaki fosfodiester bağının oluşmasını yani nükleotitlerin polimerleşmesini sağlar. DNA polimeraz enerjisini nükleotit trifosfattaki fosfat atomları arasında bulunan bağdan elde eder.

• Yapılan son araştırmalarla birlikte, ökaryot hücrelerde en az 15 tip DNA polimeraz olduğu kanıtlanmıştır. Aşağıdaki resim bu polimerazların görevlerini özetlemektedir.

• Bakteriler ise ökaryotlara kıyasla az sayıda, 3 tip DNA polimeraza sahiptir. Bu polimerazların görevleri aşağıdaki resimde özetlenmiştir.

Helikaz:

DNA çift sarmallı bir yapıya sahiptir. DNA replikasyonu sırasında her bir zincirin başka bir zincire şablon oluşturması gerektiğin dolayı, 2 zincirin bazları arasındaki hidrojen bağlarının kırılması gerekmektedir. Helikaz enzimi ATP enerjisini kullanarak bu hidrojen bağlarını kırar ve DNA'nın 2 zincirinin ayrılıp DNA replikasyonunun başlamasını sağlar.

Tek Zincire Bağlanan Protein:

Tek zincire bağlanan protein, DNA'nın 2 zincirine ayrı ayrı bağlanır. Bu proteinin görevi, helikaz DNA sarmalındaki hidrojen bağlarını yıkıp DNA zincirlerini ayırdıktan sonra, 2 adet zincirin bir araya gelmesini engellemektir.

Primaz:

DNA polimeraz sentez yapabilmek için 3'OH ucuna ihtiyaç duyduğundan, DNA replikasyonunu başlatamaz. DNA replikasyonunun başlaması için primaz enzimi ribonükleotitlerin polimerleşmesini sağlar ve özel bir RNA olan primerin sentezlenmesini sağlar. Primer DNA polimeraz için gerekli OH ucunu sağladığından, DNA polimeraz sentezini gerçekleştirebilir.

DNA Ligaz:

DNA replikasyonu sırasında, DNA polimeraz sadece 5'ucundan 3'ucuna sentez yapabildiği için( bu konuyla ilgili detayları 

https://aboutmolecularbiology.blogspot.com.tr/2017/06/dna-replikasyonu-bolum-2.html 'dan öğrenebilirsiniz) 2 zincirden bir tanesi kesikli olarak sentezlenir ve ortaya Okazaki fragmentleri ortaya çıkar. DNA replikasyonu sona erdikten sonra, DNA ligaz ATP enzimi kullanarak bu fragmentleri bir araya getirir.

DNA Topoizomeraz:

DNA sarmalı helikaz enzimi tarafından açılırken ( Bu olayı bir fermuarın açılmasına benzetebilirsiniz) DNA'nın açılmamış kısımlarında yani alt kısımlarında bir miktar gerilim oluşur. DNA topoizomeraz enzimi DNA'nın tek zinciri üzerinde düzenli kırıklar oluşturarak bu gerilimi azaltır ve DNA'nın bu gerilimden dolayı yapısının bozulmasını önler.

Ribozom

• Ribozom protein sentezinden sorumlu bir organeldir.

• Ribozom 2 adet altyapıdan oluşur. Bu yapılar büyüklüklerine göre büyük altyapı ve küçük altyapı diye adlandırılır. 
• Büyük ve küçük altyapı protein sentezlenmedikçe sitoplazmada ayrı ayrı bulunur. Protein sentezi başladığı zaman mRNA aracılığıyla bir araya gelirler.

• Ribozomlar hücrede 3 yerde bulunabilir ve bulundukları yere göre adlandırılırlar. Serbest ribozomlar sitoplazmada bulunur ve hücre içinde kullanılacak proteinlerin sentezinden sorumludur. Bağlı ribozomlar granüllü endoplazmik retikuluma bağlı bir şekilde bulunur ve hücre dışına salgılanacak proteinlerin sentezinden sorumludur. Mitokondriyel ribozomlar mitokondride bulunur ve mitokondride kullanılcak bazı protein, tRNA ve rRNA'ların sentezinden sorumludur.

• Ribozomlar nükleusun nükleolus denilen iç kısmında sentezlenir ve rRNA ve proteinlerden oluşurlar. Proteinler ribozoma yapısal destek sağlarken, rRNA'lar da ribozomun işlevlerini yerine getirmesini sağlar. Örneğin, büyük alt birimde bulunan 23S rRNA aminoasitler arasında peptit bağının oluşumunu sağlar.

• Prokaryot ve ökaryot ribozomları birbirinden oldukça farklıdır. Ökaryot ribozomu (80 S) prokaryot ribozomundan (70 S) bir miktar daha büyüktür. Mitokondriyel ribozom, boyut ve yapısal özellikleri bakımdan prokaryot ribozomuna daha çok benzemektedir. Bu açıdan da endosimbiyoz kuramını desteklemektedir.

• Bakteri ribozomu ökaryot ribozomundan farklı olduğundan dolayı, insan ya da hayvan vücudundaki bakterileri öldürmek için genelde bakteri ribozomu hedef alınmaktadır. Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi, antibiyotiklerin büyük bir kısmı da ribozomu hedef almaktadır.

DNA Replikasyonu: Bölüm 2

DNA antiparalel bir yapıya sahiptir. Yani bir zincir 5 ucundan 3 ucuna giderken, diğer zincir 3 ucundan 5 ucuna gitmektedir.

5' uç diye adlandırılan kısım polinükleotidin fosfatla biten ucudur. 3' uç diye adlandırılan kısım da polinükleotidin OH grubu yani hidroksil grubu ile biten ucudur.

DNA replikasyonunda, nükleotitler arasındaki bağı yani fosfodiester bağını oluşturan enzimin adı DNA polimerazdır. DNA polimerazın en önemli özelliği, polimerleşme işlemini, yani fosfodiester bağını oluşturma işlemini, yapabilmesi için 3'OH ucuna ihtiyaç duymasıdır. Bu sebepten dolayı DNA polimeraz  sadece tek bir yönde 5' ucundan 3' ucuna yönünde polimerleşme  yapabilmektedir. DNA polimeraz sadece bu yönde polimerleşme yapabildiği için şablon DNA ipliği (template strand) mutlaka 3' ucundan 5'ucuna olmalıdır. Fakat DNA antiparalel yapıda olduğu için 2 ipliğin de 3' ucundan 5'ucuna mümkün değildir. Bu yüzden, DNA replikasyonunda aşağıdaki resimde görülen adımlar uygulanmaktadır.

Eğer şablon DNA ipliği 3'ucundan 5'ucuna ise DNA replikasyonu tek bir adımda sorunsuz bir şekilde ilerler. Yeni oluşan ipliğe kesintisiz bir şekilde oluştuğu için kesintisiz zincir (leading strand) denir. Eğer şablon DNA ipliği 5' ucundan 3' ucuna ise, DNA polimeraz 3' ucundan 5' ucuna sentez yapamayacağı için DNA üzerinde looplar oluşturulur ve parçalı bir şekilde polimerleşme gerçekleştirilir. Oluşturulan parçalar Okazaki fragmentleri olarak adlandırılır. DNA replikasyonu sona erdikten sonra, bu fragmentler DNA ligaz adlı enzim tarafından ATP enerjisi kullanılarak birleştirilir.

Son olarak, yukarıda da belirtildiği gibi DNA polimerazın en önemli özelliği, 2 nükleotit arasındaki bağı oluşturabilmesi için OH ucuna ihtiyaç duymasıdır. Bu özelliğinden dolayı, DNA polimeraz replikasyon sırasında ilk nükleotidi koyamaz başka bir deyişle replikasyonu başlatamaz. Replikasyonun başlayabilmesi için primaz adlı enzim ribonükleotitleri bir araya getirerek primer adlı özel bir RNAyı oluşturur. Primer DNA polimeraza gerekli OH ucunu sağlar. Böylece DNA polimeraz işini yapabilir. Burda dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta da şudur ki, Okazaki fragmentleri sentezlenirken, her defasında replikasyon yeniden başlar. Yani, her bir fragment sentezlenmeden önce, primazın yeni bir primer sentezlemesi zorunludur.

Hücrenin Enerji Kaynağı: Mitokondri

Mitokondri 2 zarla çevrili, alışılmışın dışında özellikleri olan bir organeldir. Temel görevi hücrenin enerji ihtiyacını karşılamak olsa da bunun dışında da oldukça önemli görevleri vardır.
Mitokondrinin Özellikleri:

• Mitokondri 2 zarlı bir organeldir. Dış zarının yapısı genel olarak hücre zarına benzerdir. Hücre zarından farklı olarak porin bir protein içerir. Porin sayesinde ATP, ADP ve çeşitli proteinler mitokondriyle sitoplazma arasında hareket edebilir. İç zarı ise hücre zarından oldukça farklıdır. Öncelikle ATP üretimi arttırabilmek amacıyla krista adı verilen kıvrımlı bir yapıya sahiptir. Ayrıca hücre zarına oranla protein/lipid oranı oldukça fazladır. Son olarak, bakterilerde de bulunan özel bir lipid olan cardiolipin'i içerir.

• İç zarın içindeki kısım matrix olarak adlandırılır. Bu kısımda mitokondri DNA'sı, ribozom, proteinler ve solunum için gerekli olan enzimlerin bir kısmı bulunur.
• Mitokondri kendi DNA'sına sahiptir. DNA'sı hücrenin genomundan farklı olarak dairesel şekildedir. 

• Mitokondri DNA'sı mitokondrinin tüm proteinlerini kodlamaya yeterli değildir. Sadece bazı proteinler, çeşitli tRNA ve rRNA'lar mitokondri DNA'sı tarafından kodlanır. İhtiyaç duyulan diğer proteinler çekirdekte bulunan DNA tarafından kodlanır, sitoplazmada protein haline geldikten sonra mitokondriye taşınır.
• Mitokondrinin bir olağandışı özelliği ise kendi ribozomuna sahip olmasıdır. Ribozomun rRNA'ları mitokondri DNA'sı tarafından kodlanır ve ribozomlar sitoplazmik ribozomlardan oldukça farklıdır. 

• Yapılan son araştırmalara göre, yukarıdaki resimde de görülebileceği üzere, mitokondride kodonların işleyişi de sitoplazmadan farklılık göstermektedir.

DNA replikasyonu : Bölüm 1

DNA replikasyonu, DNAnın kendi kendini eşleme olayıdır. Bu olay sonucundan 1 adet DNAdan 2 adet DNA elde edilir. DNA replikasyonun temel olarak nasıl gerçekleştirildiği Meselson-Stahl tarafından yapılan bir deney sonucu açığa çıkarılmıştır. Bu deney yapılmadan önce DNA replikasyonunun nasıl gerçekleştiğine dair 3 adet tahmin vardı. Bunlar korunumlu, yarı korunumlu ve parçalı eşleşme modelleriydi.

A şıkkında gördüğümüz model yarı korunumlu model. Bu modele göre, DNA replikasyonu sırasında eski iplik(mavi renkli) yeni ipliğe (kırmızı renkli) şablon oluşturuyor ve bunun sonucunda yeni oluşan DNA eski ve yeni ipliğin bir karışımı oluyor. B şıkkında gördüğümüz model korunumlu model. Bu modele göre, yeni DNA eski DNAdan tamamen bağımsız bir şekilde oluşuyor. Bunun sonucunda da oluşan 2 DNA'dan biri tamamen eski ipliklerden diğeri de tamamen yeni ipliklerden oluşmuş oluyor. C şıkkında gördüğümüz model parçalı model. Bu modele göre replikasyon sırasında eşleşme karışık bir şekilde oluyor. Bunun sonucunda da yeni oluşan DNAların bir kısmı eski iplikten bir kısmı da yeni iplikten oluşmuş oluyor.

Bu modellerden hangisinin doğru olduğunu anlamak için Meselson-Stahl, yukarıdaki resimde gördüğünüz deneyi kurmuştur. Deneyde eski ve yeni oluşan DNA ipliklerini ayırt edebilmek amacıyla, eski DNA'daki azot atomları N15  azot atomlarıyla, yeni DNA'daki ipliği oluşturacak nükleotitlerin azot atomları da N14 azot atomlarıyla işaretlenir. Bu 2 azot atomu ağırlık bakımında birbirinden farklı olduğundan eski ve yeni DNA iplikleri de ağırlık bakımından birbirinden farklı olacaktır.

Deney sonucunda, yukarıdaki resimden de anlaşılacağı üzere, yarı korunumlu modelin doğru model olduğu ve DNA'nın bu modele göre eşlendiği görülmüştür.

Dipnot: Son resimde, conservative model=korunumlu eşlenim modeli
Semiconservative model= yarı korunumlu eşlenim modeli
Dispersive model= parçalı eşlenim modeli