DNA nedir?
DEZOKSİRİBONÜKLEİK ASİT
Tarihçe
1869da Miescher hücre çekirdeklerinde özel bir madde buldu ve buna "nüklein (çekirdek proteini) adını verdi. Daha sonra iki tür nükleik asit bulunduğu anlaşıldı: birincisi, timüsten elde edilen timonükleik asit hayvanlar âlemine, İkincisi, mayalardan çıkarılan zimonükleik asit bitkiler âlemine özgü sanıldı. 1924'te Feulgen ve Rossenbeck, timonükleik asidin çok duyarlı bir tepkimesini ortaya çıkardılar; böylece iki nükleik asidin hem hayvanlarda, hem bitkilerde bulunduğu anlaşıldı.
Bununla birlikte, timonükleik asit özellikle çekirdeğe zimonükleik asit ise sitoplazmaya özgü yapı maddeleri sayıldı. 1929'da Levene ve Mori timonükleik aside dezoksiribonükleik asit (DNA), zimonükleik aside ribonükleik asit(RNA) adını verdiler Bu iki nükleik asit uzun süre çekirdek içi tampon bir madde sayıldı; soyaçekimi sağlamada temel rolü çekirdek proteinlerinin oynadığına ve yalnız onların bu rolü yerine getirebilecek yapı çeşitliliğine sahip olduğuna inanıldı.
1928de Griffith nükleik asitlerin gerçek rolünü bulmaya çok yaklaştı. Bilindiği gibi iki pnömokok türü vardır; birinde polisakkaritlerden oluşan bir kapsül bulunur ve bakteriye hastalık yapıcı niteliği kazandıran etmen budur; öteki tür kapsülsüzdür ve dolayısıyla hastalık yapma gücünden yoksundur. Birincisine düz ya da smooth (S), İkincisine pütürlü ya da rough (R) adı verildi. Griffith bu ikisinin bazı kültürlerde bir arada bulunmasından çok etkilenerek belki de bunların birbirine dönüşebildiğini düşündü. Isıyla öldürülmüş S bakterilerinden ve canlı R bakterilerinden oluşan bir asıltı karışımını farelere aşıladı.
Bu asıltılar tek başlarına verildiklerinde hastalık yapmıyorlardı, yani bunlardan birini ya da öbürünü almış olan farelerde hastalık görülmüyordu; ama iki asıltının karışımıyla aşılanan farelerin bazılarının ölü bakterilerle, yani S tipi pnömokoklarla ağır bir enfeksiyona uğradıkları görülüyordu. Böylece Griffith canlı bir R bakterisinin bir S bakterisine dönüştüğünü göstermiş oldu. Griffith'in sezdiği, ama bulamadığı değiştirici maddenin ne olduğu ancak on altı yıl sonra açıkça anlaşıldı. 1944te Avery, MacLeod ve McCarty, New York Rockefeller enstitüsü'ndepnömokok tiplerinde dönüşümü sağlayan maddelerin kimyasal yapısı "nı ortaya çıkardılar. Bu bilim adamları Griffithin canlı farede (in vivo) yaptığı deneyi cam tüpte (in vitro) gerçekleştirdiler. S tipindeki bakterilerden çıkardıkları DNAyı R tipindeki bir bakteri kültürüne sokunca R bakterilerinden birtakımının kendiliğinden S bakterisi özelliği kazandığını ve S tipine özgü bir kapsülle kaplandığını kanıtladılar.
Avery ve arkadaşları, değişime uğrayan bakterilerin çoğaldığını ve kendilerine benzeyen döller verdiklerini de ayrıca gösterdiler. Demek ki bir bakteri tipinden alınıp başka bir bakteri tipine verilen DNA, bu bakterilerde verici" bakteri tipine özgü bir karakter oluşturmakta ve bu karakter ondan türeyenlere de geçmektedir. "Genetik dönüşüm" deneyleri denen bu deneyler, çeşitli mikroorganizmalarda, çeşitli genetik karakterler bakımından defalarca yinelendi ve hep-aynı sonuç alındı. Böylece soyaçekimi DNAnın sağladığı kesin olarak ortaya çıktı.
İki büyük deney grubu daha DNAnın genetik rolünü ortaya koydu. 6u deneylerin birincisi "transdüksiyon" deneyleridir; bu deneylerde DNAyı bir bakteriden ötekine deneyciler değil, bir bakteri virüsü (bakteriyofaj) aktarmaktadır. Gerçekten, bakteriyofaj virüs bir bakteriye girerek onu tahrip edebilir ve ondan aldığı bir kromozom parçacığını, daha sonra içine girdiği bir başka bakteriye götürebilir ve böylece özgül bir karakteri de birlikte götürmüş olur.
İkinci deney grubu bakterilerin kavuşma yoluyla birleştirilmesi deneyleridir. Bunun için karşıt cinsiyette iki bakteri (Esc- herichia coii) eşleştirilir. Erkek bakteri kendi kromozomunu dişi bakteriye sokar ve böylece, sonradan ortaya çıkacak genetik karakterleri ona geçirmiş olur.
Bir DNA molekülünün yapısı ve şekli
1. Çekirdek asitlerinin bulunuşu
Friedrich Miescher, 1869 yılında irinde ve sombalığında fosforca zengin, karbon, azot ve hidrojen içeren yeni bir organik bileşen olan Çekirdek asitlerini buldu.Biyologlar bu yeni maddenin kalıtsal şifrenin temeli olduğunu ancak 80 yıl sonra anlayabildi. Bu asitlerin yapı taşları da Nükleotid olarak adlandırıldı. 1953te James Watson ve Francis Crick DNAnın modelini tahmin ederek, kalıtsal bilginin taşınmasını ve kendisini eşlemesini açıkladılar. Biyolojik bilgilerin DNAdan, RNA aracılığı ile, dönüşsüz olarak proteine bilgi aktarımı şeklinde olması Sentral Dogma olarak adlandırıldı.
2. DNAnın yapı taşları
Nükleotidler nükleik asitlerin monomerleridir. Yapılarında şu moleküller bulunur:
a) Azotlu organik baz: Halka sayısına göre ikiye ayrılır:
Pürinler: İki halkalı bir yapıya sahiptir. Adenin ( A ), Guanin ( G ).
Primidinler: Tek halkalı bir yapıya sahiptir. Sitozin ( C ), Timin ( T ), Urasil ( U ).
b) Beş karbonlu şeker: Nükleik asitlerde riboz (C5H10O5) ve deoksiriboz (C5H10O4) olmak üzere iki çeşit şeker bulunur.
c) Fosforik asit (H3PO4): Fosforik asit diğer bir moleküle bağlanırken OH- gruplarından birini kaybeder ve fosfat grubu adını alır.
3. DNAnın molekül modeli:
4. DNAnın Replikasyonu:
Hücreler iki yeni hücre oluşturmak üzere bölünecekleri zaman, genom kendini eşler ve DNAnın kendini eşlemesi (replikasyon) adını verdiğimiz bu olay hücre çekirdeğinde gerçekleşir. Öncelikle baz çiftleri arasındaki zayıf bağlar açılır, iki iplik birbirinden ayrılır. Her iplik üzerinde eşleme yapılır ve yeni oluşan iplikler kalıp olarak kullandıkları ipliğin tamamlayıcısı olurlar ve bu şekilde oluşan iki yeni çift sarmal, orjinal sarmalın tam kopyasıdır.
5. Ribonükleik asit:
a) Messenger RNA (mRNA):
DNA kalıbı üzerinde sentezlenir. Bu olaya transkripsiyon denir. mRNAya sentezlenecek protein bilgisi aktarılır. mRNAda komşu üç nükleotide kodon denir. her kodon bir amino asidi şifreler. mRNA DNAdan aldığı genetik şifreyi ribozomlara götürüp protein sentezinde görev yapar.
b) Transfer RNA (tRNA):
mRNAdan aldığı bilgi doğrultusunda sitoplazmadaki amino asitleri ribozoma taşır ve proteinin sentezlenmesini sağlar. Her tRNAda mRNAdaki kodonları okuyacak ve ona uyacak bir antikodon bulunur. Üç nükleotitten meydana gelir. tRNAda diğerlerinden farklı olarak A ile U, G ile S eşleşir.
c) Ribozomal RNA (rRNA):
Ribozomların yapısına katılır. DNA tarafından sentezlenen rRNA çekirdekçikte depolanır. Ribozomların alt birimleri oluşurken buradan alınıp kullanılır.
DNA GÖREVİ
Genetik rol.
Kromozomlarda bulunan DNA'lar, hücrelerin RNA ve proteinleri bireşim roluyla yapabilme yeteneklerini döllerine aktarma araçları ve dayanaklarıdır. Bu kavram, kolibasil üzerinde canlı olarak yapılan deneylerle, ayrılmış DNA moleküllerinin yeniden birleştirilmesi ve melezleştirilmesi yoluyla başarıyla gerçekleştirilmiştir. Kolibasildeki değişinimlerin incelenme si ve faj parçacıklarıyla yapılan genetik çaprazlama, bir genetik haritasının çıkarılmasını ve böylece azotlu bazların oluşturduğu genetik alfabe sayesinde, sistronlart (çeşitli yapı ya da enzim proteinlerinin bireşim kodunu [şifre] taşıyan özgül molekül parçaları) oluşturan birimlerin DNA üzerindeki yerlerinin belirlenmesini sağlamıştır. Farede ribozom RNAları için kodlama yapan sistronların sayısı 3 000 dolayında tahmin edilmektedir.
DNAların yapılarındaki karmaşıklık, bir yapı ya da düzenleme genini oluşturan moleküllerdeki bir parçanın içinde tek bir pürik ya da pirimidik bazın bir başkasıyla yer değiştirmesine dayanan değişinimlerin olabileceğini gösterir Böyle bir değişiklik, bir üçlüyle (kodon), yani değişinime uğramış bazın ait olduğu zincirin trinük- leotitli parçasıyla aktarılan genetik bilginin bozulmasına yeter Örneğin, bir kodon takımı aracılığıyla insanda hemoglobin bireşimini yöneten bir sistronu ele alalım: burada glutamik asidin aktarılmasını sağlayan kodonda bir pürik bazın (adenin) yerine bir pirimidik bazın (urasil) geçmesi ancak valin aktarımına olanak sağlayabilir. Bunun sonucunda oluşan protein anormal bir hemoglobindir (orak hücre anemisinde ISİckle celi anemıa] görülen S hemoglobini); bunun içinde normal solunum pigmentinin birincil zincirlerinden birinin glutamik asit kalıntısı bir valin kalıntısıyla yer değiştirmiştir. Saçlı derimiz kemik derimiz kemik yapmaya ya da yağa dönüşmeye başladığı, çok can sıkıntısı olurdu kuşkusuz. Şimdi bir de kendinin dünyaya fare getirdiği ya da filin maymun doğurduğunu düşünün. Karmaşık sorular çıkmaz mıydı ortaya ?
Bu tür garipliklerin ortaya çıkması için kemik hücresinin kemik yapması, filin fil doğurması gerekir. Her hücre uzmanlaşmış ve işlediği doku için gerekli malzemeyi yapar. Öldüğü zaman, yerine aldığı hücreyi aynı görevi yürütür. Aynı şekilde üreme hücreleri, canlı yaratıkların kalıtımsal varlığın, bir bireyin soyundan yine aynı tür bireyler gelmesi için yenilere aktarır.
Canlı makineni düzeninden sorumlu olan bölüm hücrenin ortasında yani çekirdeğin kromozomları içinde bulunur. Gerçekte kromozomlar DNA yani deaksiribo nükleik asitten oluşmuştur. Bunlar tam anlamıyla kolita molekülleridir. Hücreyi yapım buyrukları verir ve kuşaktan kuşağa gerçek türün değişmezliğini sağlarlar.
DNA Özellikleri
- canlı yasamında bozulmadan yapısını korur
- hücre içi metabolizma olaylarını gerceklestirir
- bozulmadan türler arası gecisi saglar
- bazı kosullara göre degisebilir
- morötesi (ultraviole) ışık altında bozulan bir yapısı vardır
- sarmal yapılıdır.
- çift iplikli sarmal yapıya sahiptir. fakat istisnai olarak tek iplikli olabilirler. (bkz: prokaryotik organizma) replikasyonyaparlar.
- kendini eşlemesine replikasyon, rna yapmasına transkripsiyon denir.
- replikasyonları semikonservatif şekilde gerçekleşen,bir sarmalında 10.5 baz çifti içeren kalıtım materyali.
- Ökaryotlarda çekirdek, mitokondri ve kloroplastta, prokaryotlarda ise sitoplazmada bulunur.
- Merdiven şeklinde iki sarmal iplikten oluşur.(Watson-Crick modeli)
- Metabolizmayı, büyümeyi, bölünmeyi ve kalıtsal karakterlerin aktarılmasını sağlar.
- Adenin, timin, guanin ve sitozin bazlarından oluşur.
- Kendini eşleyebilir (replikasyon). Eşlenmeye DNA nın iki ipliğide katılır. Ortanda bulunan uygun nükleotidleri kullanarak yeni karşı diziyi tamamlar.
- Replikasyon sırasındaki hata DNAnın tek ipliğinde ise sonraki eşlemelerde onarılabilir, iki ipliğinde ve karşılıklı bölgelerinde ise onarılamaz.
- Nükleotidleri oluşturan şeker ve bazlar birbirine glikozit bağı ile bağlanırlar. Nükleotidler ise fosfodiester bağı ile birbirine bağlanırlar.
ŞİFRELİ BİR MOLEKÜL
DNA hücre çekirdeğinin içinde çok boya olan ve kromozom adı verilen madde de yer alır. Nükleotit denilen iki element zincirinden oluşmuş çok büyük bir moleküldür. Dört tip nükleotit vardır. adenin ( A); timin (İ); stozin ( S); guanin ( G). Hücrelere üretmek zorunda oldukları şeyle ilgili gerekli komutları veren bu dört nükleotidin sıralanış düzenidir.
DNA ve RNA Arasındaki Farklar
DNA
- Bulunduğu yer Çekirdek, mitokondri, kloroplast, prokaryotların sitoplazmalarında
- Zincir şekli Çift zincir
- Yapısındaki bazlar A, T, G, C
- Yapısındaki şeker Deoksiriboz
- Sentezlenmesi DNA polimeraz enzimleri sayesinde kendi kendini eşleyerek
- Hücredeki sentez yeri Prokaryotlarda sitoplazmada, ökaryotlarda, çekirdek ve bazı organellerde
- Görevi Genetik bilginin depolanması, nesiller arasında aktarılması ve hücredeki metabolik faaliyetlerin yönetimi
- Nükleotitlere ayrılması DNA-az enzimleri ile
- Çeşidi: 1
- Bulunduğu yer Sitoplazma, çekirdek ve hücre organellerinde
- Zincir şekli Tek zincir
- Yapısındaki bazlar A, U, G, C
- Yapısındaki şeker Riboz
- Sentezlenmesi RNA polimeraz enzimleri sayesinde DNA tarafından
- Hücredeki sentez yeri Prokaryotlarda, sitoplazmada, ökaryotlarda çekirdekte
- Görevi Protein sentezi, genetik bilginin taşınması
- Nükleotitlere ayrılması RNA-az enzimleri ile
- Çeşidi: 3 çeşit, m-RNA, t-RNA, r-RNA
Nükleotid ve Nükleozit
Nükleobazlar (Nükleotit Bazları)
Nükleik Asit (Genetik Malzeme)