İnsan bağışıklık sistemi, özgül (spesifik) ve özgül olmayan (non-spesifik) savunma hatlarından oluşur. Özgül olmayan savunma, vücuda giren tüm yabancı maddelere karşı genel bir tepki verir. Deri, mide asidi gibi fiziksel ve kimyasal engeller birinci hattı; fagositoz yapan akyuvarlar ve iltihaplanma gibi mekanizmalar ise ikinci hattı oluşturur. Özgül savunma ise üçüncü savunma hattını oluşturur ve belirli bir patojene (antijene) özgü olarak geliştirilir. Bu sistemin temel oyuncuları lenfositlerdir: B lenfositleri ve T lenfositleri. B lenfositleri, bir antijenle karşılaştıklarında plazma hücrelerine dönüşerek o antijene özgü "antikor" adı verilen proteinleri üretir ve salgılar (humoral/sıvısal bağışıklık). T lenfositleri ise enfekte olmuş vücut hücrelerini doğrudan tanıyıp yok eder veya bağışıklık sisteminin diğer elemanlarını aktive eder (hücresel bağışıklık). Bu sistemin en önemli özelliği, "hafıza hücreleri" oluşturarak aynı patojenle tekrar karşılaşıldığında çok daha hızlı ve güçlü bir yanıt verilmesini sağlamasıdır.

Aşağıdakilerden hangisi, özgül bağışıklık sisteminin özgül olmayan sistemden temel farkını en iyi açıklar?

Canlılarda genetik bilginin akışı, genellikle "santral dogma" olarak bilinen bir süreçle özetlenir: DNA'dan RNA'ya ve RNA'dan proteine. Bu sürecin ilk adımı olan replikasyon, hücre bölünmesinden önce DNA'nın kendi kopyasını oluşturmasıdır. İkinci adım transkripsiyondur; bu süreçte, DNA'nın belirli bir gen bölgesi şablon olarak kullanılarak bir mesajcı RNA (mRNA) molekülü sentezlenir. Bu olay, ökaryotlarda çekirdekte gerçekleşir. Üretilen mRNA, genetik şifreyi çekirdekten sitoplazmadaki ribozomlara taşır. Üçüncü ve son adım olan translasyon ise ribozomlarda gerçekleşir. Ribozom, mRNA üzerindeki üçlü nükleotid dizilerini (kodonları) okur ve her bir kodona karşılık gelen amino asidi taşıyan taşıyıcı RNA'lar (tRNA) yardımıyla amino asitleri birbirine bağlayarak bir polipeptit zinciri, yani protein sentezler. Bu süreç, bir genin ifade edilerek işlevsel bir ürüne dönüşmesini sağlar.

Bir ökaryot hücrede, zehirli bir maddenin etkisiyle ribozomların çalışması tamamen durdurulursa, santral dogma sürecindeki hangi olaylar doğrudan etkilenir?

Oksijenli solunum, glikoz gibi organik moleküllerin parçalanarak ATP enerjisine dönüştürüldüğü, üç ana aşamadan oluşan bir süreçtir. İlk aşama olan "glikoliz", sitoplazmada gerçekleşir ve glikoz molekülünün iki molekül pirüvik aside parçalanmasıyla sonuçlanır. Bu sırada az miktarda ATP ve NADH üretilir. Oksijen varlığında, pirüvik asit mitokondriye girer. İkinci aşama olan "Krebs Döngüsü" (sitrik asit döngüsü), mitokondrinin matriksinde gerçekleşir. Burada pirüvik asit bir dizi reaksiyonla karbondioksite kadar parçalanır ve bu sırada ATP, NADH ve FADH₂ gibi enerji taşıyıcı moleküller üretilir. Son ve en çok ATP'nin üretildiği aşama olan "Elektron Taşıma Sistemi (ETS)", mitokondrinin iç zarı üzerinde gerçekleşir. Glikoliz ve Krebs'ten gelen NADH ve FADH₂ moleküllerinin taşıdığı yüksek enerjili elektronlar, bir dizi molekül üzerinden son alıcı olan oksijene aktarılır. Bu aktarım sırasında açığa çıkan enerji, büyük miktarda ATP sentezlenmesi için kullanılır.

Bu parçaya göre, oksijenli solunumda oksijenin doğrudan rol aldığı ve en fazla ATP'nin üretildiği aşama hangisidir?

Nöronlarda sinirsel iletim, bir "aksiyon potansiyeli"nin oluşumu ve yayılmasıyla gerçekleşir. Dinlenme halindeki bir nöronun içi, dışına göre negatif yüklüdür; bu duruma "polarizasyon" denir. Bir uyarı geldiğinde, hücre zarındaki sodyum (Na⁺) kanalları açılır ve hücre içine hızla sodyum iyonları girer. Bu, hücre içinin dışarıya göre pozitif yüklü hale gelmesine neden olur; bu olaya "depolarizasyon" denir ve aksiyon potansiyelinin başlangıcıdır. Hemen ardından, sodyum kanalları kapanır ve potasyum (K⁺) kanalları açılır. Hücre dışına çıkan potasyum iyonları, hücre içinin tekrar negatif hale gelmesini sağlar; bu olaya "repolarizasyon" denir. Bu depolarizasyon ve repolarizasyon dalgası, akson boyunca bir domino taşı etkisi gibi ilerleyerek sinyalin iletilmesini sağlar. Bu süreç, "ya hep ya hiç" prensibine göre çalışır; yani, uyarının şiddeti "eşik değeri" aşıyorsa aksiyon potansiyeli her zaman aynı büyüklükte oluşur, aşmıyorsa hiç oluşmaz.

Bir aksiyon potansiyelinin oluşması sırasındaki iyon hareketleri için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

İnsan vücudundaki iskelet kaslarının kasılması, "kayan iplikler modeli" ile açıklanır. Bir kas lifi, "miyofibril" adı verilen daha küçük liflerden oluşur. Miyofibriller ise, "aktin" (ince iplik) ve "miyozin" (kalın iplik) adı verilen protein iplikçiklerinden meydana gelir. Bu iplikçikler, "sarkomer" adı verilen düzenli birimler halinde dizilmiştir. Bir kasın kasılması için sinir sisteminden bir uyarı gelir. Bu uyarı, miyozin ipliklerinin üzerindeki başçıkların, ATP'den enerji alarak aktin ipliklerine bağlanmasını ve onları sarkomerin merkezine doğru çekmesini tetikler. Bu olay, binlerce sarkomerde aynı anda gerçekleşir. Aktin ipliklerinin miyozin iplikleri üzerinde kayması sonucunda, sarkomerin boyu kısalır ve dolayısıyla kasın tamamı kasılır. Bu süreçte ipliklerin kendi boyları değişmez, sadece birbirleri üzerinde kayarak iç içe geçerler. Kasın gevşemesi ise, miyozin başçıklarının aktinden ayrılmasıyla gerçekleşir ve bu olay da yine ATP enerjisi gerektirir.

"Kayan iplikler modeli"ne göre, bir kasın kasılması sırasında aşağıdakilerden hangisi gerçekleşir?

Gen klonlanması, bir genin veya bir DNA parçasının, genellikle bir bakteri veya maya hücresi içinde, çok sayıda kopyasını oluşturma işlemidir. Bu biyoteknolojik yöntemin temel adımları rekombinant DNA teknolojisine dayanır. İlk olarak, kopyalanmak istenen gen, "restriksiyon enzimleri" adı verilen moleküler makaslarla DNA'dan kesilerek izole edilir. Ardından, bu gen, genellikle bir bakteri plazmidi olan bir "taşıyıcı"ya (vektör) yine aynı enzimlerle kesilip "DNA ligaz" enzimiyle yapıştırılır. Böylece, farklı kaynaklardan gelen DNA'ların birleşmesiyle "rekombinant DNA" oluşturulur. Bu rekombinant vektör, bir konak hücreye (genellikle bir bakteri) aktarılır. Bakteri, kendi doğal bölünme sürecinde bu yabancı DNA'yı da kendi DNA'sı gibi kopyalar. Bakteriler çok hızlı üredikleri için, kısa sürede istenen genden milyonlarca, hatta milyarlarca kopya elde edilmiş olur. Bu yöntem, insülin gibi proteinlerin üretiminde veya genetik hastalıkların araştırılmasında kullanılır.

Bu parçaya göre gen klonlanmasında, istenen genden çok sayıda kopya elde edilmesini sağlayan temel mekanizma nedir?

Canlılardaki protein sentezi, DNA'daki genetik kodun okunarak ribozomlarda amino asit zincirlerinin oluşturulması sürecidir. Bu süreçte üç temel RNA çeşidi görev alır: Mesajcı RNA (mRNA), Taşıyıcı RNA (tRNA) ve Ribozomal RNA (rRNA). mRNA, DNA'daki genetik şifreyi bir kalıp olarak alıp sitoplazmadaki ribozoma taşıyan bir ulak gibidir. rRNA, ribozomun yapısını oluşturur ve protein sentezi için bir platform görevi görür. tRNA ise, sitoplazmadaki serbest amino asitleri tanıyıp bağlayan ve onları ribozoma taşıyan bir adaptör moleküldür. tRNA'nın bir ucunda "antikodon" adı verilen, mRNA üzerindeki "kodon"a karşılık gelen üçlü bir nükleotid dizisi bulunur. Diğer ucunda ise o antikodona uygun olan amino asit bağlıdır. Ribozom, mRNA üzerindeki kodonları okurken, uygun antikodona sahip tRNA'lar sırayla ribozoma bağlanır ve taşıdıkları amino asitleri, büyüyen polipeptit zincirine ekler.

Bu parçaya göre, tRNA'nın protein sentezindeki temel ve özgün görevi nedir?

Hormonlar, vücudun kimyasal habercileridir ve genellikle "negatif geri bildirim" (negative feedback) mekanizması ile kontrol edilirler. Bu mekanizma, bir sistemin son ürününün, sistemin başlangıcındaki faaliyeti baskılaması prensibine dayanır ve iç dengeyi (homeostazi) korur. Örneğin, hipotalamus, hipofiz bezini uyaran bir hormon (GnRH) salgılar. Hipofiz bezi, bu uyarıyla testosteron üretimini uyaran bir hormon (LH) salgılar. Testisler, LH'nin etkisiyle testosteron üretir. Kandaki testosteron seviyesi belirli bir düzeye ulaştığında, bu yüksek seviye hem hipotalamusu hem de hipofiz bezini uyararak onların salgılarını (GnRH ve LH) azaltır. Bu da testislerin daha fazla testosteron üretmesini engeller. Böylece, testosteron seviyesi dar bir aralıkta sabit tutulmuş olur. Bu sistem, bir termostatın odanın sıcaklığı belirli bir seviyeye ulaştığında ısıtıcıyı kapatmasına benzer şekilde çalışır.

Bu parçada anlatılan negatif geri bildirim mekanizmasının temel amacı nedir?

Enzimler, biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran biyolojik katalizörlerdir ve aktiviteleri çeşitli faktörler tarafından düzenlenir. "Kompetitif (yarışmalı) inhibisyon", bu düzenleme mekanizmalarından biridir. Bu durumda, "inhibitör" adı verilen bir molekül, enzimin aktif bölgesine bağlanmak için substrat (enzimin etki ettiği asıl molekül) ile yarışır. İnhibitör molekülü, yapısal olarak substrata çok benzediği için, enzimin aktif bölgesine geçici olarak bağlanabilir. İnhibitör aktif bölgeye bağlıyken, substrat bağlanamaz ve dolayısıyla reaksiyon gerçekleşmez. Ortamdaki substrat konsantrasyonu artırılırsa, substratın aktif bölgeye bağlanma olasılığı artar ve inhibisyonun etkisi azalır. Yani, yeterince fazla substrat varsa, inhibitörle olan yarışmayı kazanabilir. Bu tür inhibisyon, birçok ilacın etki mekanizmasının temelini oluşturur; ilaç molekülü, bir hastalığa neden olan enzimin aktif bölgesine bağlanarak onun çalışmasını engeller.

Bu parçaya göre, kompetitif bir inhibitörün etkisini azaltmak veya ortadan kaldırmak için ne yapılmalıdır?

PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu), bir DNA molekülünün belirli bir bölgesini, laboratuvar ortamında (in vitro) kısa sürede milyonlarca, hatta milyarlarca kez kopyalamaya yarayan bir tekniktir. Bu yöntem, DNA replikasyonunun temel prensiplerini taklit eder. Süreç, üç temel adımdan oluşan döngülerin tekrarına dayanır. İlk olarak, yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 95°C), kopyalanacak DNA'nın çift sarmal yapısı açılarak iki tek ipliğe ayrılır (denatürasyon). İkinci adımda, sıcaklık düşürülür ve "primer" adı verilen, kopyalanacak bölgenin başlangıcını ve sonunu belirleyen kısa sentetik DNA parçaları, kalıp ipliklere bağlanır. Son adımda, sıcaklık tekrar yükseltilir ve "Taq polimeraz" adı verilen, ısıya dayanıklı bir enzim, primerlerin ucundan başlayarak kalıp ipliklerin karşısına yeni DNA ipliklerini sentezler. Bu üç adımlık döngü her tekrarlandığında, hedef DNA bölgesi ikiye katlanır ve 25-30 döngü sonunda milyarlarca kopya elde edilir. Bu teknik, genetik hastalıkların teşhisinde, adli tıpta ve bilimsel araştırmalarda vazgeçilmezdir.

Bu parçaya göre, PCR tekniğinde "primer"lerin temel işlevi nedir?