DNA RNA Nedir
DNA Deoksi Ribo Nükleik Asit isimli bir tür molekül grubunun kısaltılmış isimidir DNA`nın
çift zincirli ip merdivene benzemektedir.Çift zincirli yapıdaki DNA
zinciri oldukça uzun bir zincirdir.Bu zincir hücre içindeki özel
enzimler ve Proteinler aracılığı ile paketlenir.
•Çift nükleotid dizisinden meydana gelir(sarmal merdiven gibi)
ve iki dizi birbirine zayıf hidrojen bağları ile bağlıdır. Adenin ve
Timin arasında 2, Guanin ve Sitozin arasında 3 hidrojen bağı vardır.
•Kendini eşler (yarı korunumlu olarak) ve kalıtımı sağlar.
•Her nükleotid Fosfat, Deoksiriboz ve Azotlu organik bazdan oluşur.
•Toplam pürin miktarı toplam primidin miktarına
eşittir(A+G=T+C). Adenin miktarı Timine(A=T), Guanin miktarı
Sitozine(G=C) eşittir.
•Adenin Timin ile Guanin Sitozin ile eş yapar.(pürin ~ primidin ile)
DNA Eşlenmesi(sentezi)
DNA sentezi hücre bölünmesi öncesinde yani interfazda kromozomların uzayıp gözden kaybolduğu evrede meydana gelir.
DNA kendini eşleyeceği zaman ortadaki zayıf hidrojen bağları
fermuar gibi açılır. Hücrede daha önce hazırlanmış serbest
nükleotidler, açılan ipliklerin karşısında uygun yerlere yerleşirler.
Bu nükleotidler TTP, GTP gibi yüksek enerjili nükleotidlerdir. İki
yüksek enerjili fosfat bağı çözülür. Bırakılan enerji ile monofosfatlı
nükleotidler uygun yerlere yerleştirilirler. DNA sentezi enerji
harcamayı gerektiren bir olaydır.
DNA ya ait bir ipliğin yeni oluşan ipliğe kalıp teşkil etmesi Yarı Korumalı Eşleme olarak isimlendirilir.
RİBONÜKLEİK ASİT (RNA)
RNA`lar ribonukleotitlerinbirbirlerine bağlanması ile meydana gelen tek
zincirli nukleik asitlerdir. DNA molekülleri ile kıyaslandığı zaman
boyları daha kısadır. Hemen hemen bütün hücrelerde bol olarak
bulunmaktadırlar. Gerek prokaryotik gerek ökaryotik hücrelerde
genellikle üç ana sınıf RNA`ya rastlanmaktadır. Bunlar mesencır RNA
(mRNA), ribozomal RNA (rRNA) ve transfer RNA (tRNA) dır. Bütün RNA`lar
tek zincirli özel bir baz dizisine, karakteristik bir molekül
ağırlığına sahip ve belirli bir biyolojik fonksiyonu yerine
getirmektedir.
MESENCIR RNA (mRNA)
DNA`da saklı bulunan genetik
bilginin, protein yapısına aktarılmasında kalıplık görevi yapan aracı
bir moleküldür. mRNA ribozomlara tutunur ve DNA`dan aldığı genetik
şifreye göre sentezlenecek proteinin amino asit sırasını tayin
etmektedir. Her mRNA molekülü, DNA üzerinde bulunan ve gen adı verilen
belirli bir bölge ile komplementerlik göstermektedir. Tek bir ökaryotik
hücre yaklaşık 10.000 farklı mRNA molekülü ihtiva etmekte ve bunların
her birinden bir veya daha fazla polipeptid zinciri sentezlemektedir.
TRANSFER RNA (tRNA)
tRNA`lar da ribonukleotidlerin polimerize olması ile meydana gelmiş, çok kıvrımlar gösteren ve tek zincirli yapıya sahip bir RNA
çeşididir. tRNA`lar yonca yaprağına benzeyen üç boyutlu yapılarında yer
yer çift sarmallı bir durum göstermektedir. Zincirde yer alan
ribonukleotid sayısı 70 ile 99 arasında, molekül ağırlığı ise 23.000
ile30.000 dalton arasında değişmektedir. Doğada yer alan 20 aminoasitin
her biri için en az bir tRNA molekülü bulunmaktadır. tRNA`lar
adaptörlük görevi yaparak bir uçlarına bağladıkları amino asiti,
ribozoma tutunmuş mRNA`nın taşıdığı kodono göre polipeptid zincirine
dizerler. tRNA`lar üç bazdan meydana gelen antikodon adı verilen uçları
ile yine mRNA üzerinde bulunan ve kodon adı verilen bölgeye geçici
bağlanarak amino asitlerin mRNA üzerindeki şifreye göre doğru bir
şekilde dizilmelerini temin etmektedir.
RİBOZOMAL RNA (rRNA)
RNA`lar ribozomların ana yapısal elementi olup yaklaşık olarak ribozom
ağırlığının % 65`ini teşkil ederler. Prokaryotik hücrelerde 3 çeşit,
ökaryotik hücrelerde ise 4 çeşit rRNA bulunmaktadır. Ribozomal RNA`lar
ribozomların yapı ve fonksiyonlarında önemli rpller oynamaktadır.
Bunlara ilave olarak ökaryotik hücrelerde iki çeşit RNA daha bulunmaktadır. Bunlardan birincisi heterojen nuklear RNA
(hnRNA)`lardır. Bunlar ökaryotik hücrede sentezlenen ve prosese
uğramamış öncül mRNA molekülleridir. İkincisi ise küçük nuklear
(snRNA)`dır ve yine öncül mRNA moleküllerinin prosese uğraması
esnasında ortaya çıkmaktadırlar.
DEOKSİRİBONÜKLEİK ASİT (DNA)
Genetik olayların hücrede moleküler düzeydeki temeli genetik materyal
görevini üstlenen nükleik asitlerin yapı ve özelliklerine dayanır.
Nükleik asitlerin iki türü olan deoksiribonükleik asit DNA ve
ribonükleik asit RNA temelde aynı yapısal özelliklere sahiptir.
Genler DNA daki bazı kimyasal dizilimler olan
nükleotidlerden meydana gelmiştir. Çoğunluk kromozomların içersinde
bulunurlar. Ayrıca DNA molekülü prokaryotlarda (Bakteriler) kromozom
dışı genetik sistem, olan plazmidlerde, Ökaryotik hücrelerde genetik
materyalin kromozomlar (Nukleus) dışında temel olarak (hayvan ve
bitkilerde) mitokondri ve (sadece bitkilerde ve alglerde)
kloroplastlarda bulunduğu bilinmektedir.
1953 yılında Watson ve Crick DNA molekülünün kendine has özelliklere
sahip bir çift sarmal yapı halinde bulunduğunu ileri sürdüler. Bu
araştırıcıların önerdikleri DNA yapısı o tarihlerde başka araştırıcılar
tarafından ortaya konulan DNA ya ilişkin önemli bulgulara
dayanmaktadır. Bunlardan biri, Wilkins ve Franklin tarafından, izole
edilmiş DNA fibrillerinin X-ray ışınlarını kırma özelliklerinin
açıklanmasıdır. Elde edilen X ışını fotoğrafları, DNA nın
zincirlerindeki bazların diziliş sırasına bağlı olmaksızın, çok düzenli
biçimde dönümler yapan bir molekül olduğunu göstermektedir. Ayrıca TMV
(tütün Mozaik Virusu) üzerinde yapılan çalışmalar da DNA ile ilgili
çalışmalarda ışık tutmuştur.
Bir başka önemli bulguda Chargaff tarafından saptanmıştır. Herhangi bir türe ait DNA
nın nükleotidlerine parçalandığında serbest kalan nukleotidlerde adenin
miktarının timine, guanin miktarının da sitozine daima eşit olduğunun
saptanmasıdır.. Yani Chargaff kuralı‘na göre doğal DNA moleküllerinde
adeninin timine veya guaninin sitozine oranı daima 1’e eşittir. (A/T=1
ve G/C=1).
İşte Watson ve Crick bu bulguları değerlendirerek böyle özelliklere sahip DNA
makro molekülünün sekonder yapısına ait bir model geliştirdiler. Bu
modele göre, bir çok sorunun açıklanması yapılabildiğinden dolayı 1962
yılında bu iki bilim adamına Nobel Ödülü verildi.
Bu modele göre
DNA molekülü, heliks (=sarmal) şeklinde kıvrılmış, iki kollu
merdiven şeklindedir. Kollarını, yani merdivenin kenarlarını, şeker
(deoksiriboz) ve fosfat molekülleri meydana getirir. Deoksiriboz ile
fosfat grupları ester bağlarıyla birbirlerine bağlanmıştır. İki kolun
arasındaki merdiven basamaklarında gelişigüzel bir sıralanma yoktur;
her zaman Guanin (G), Sitozin’in (C ya da S); Adenin (A), Timin’in (T)
karşısına gelir
Hem pürin (yani adenin ve guanin) ile pirimidin (yani sitozin ile
timin) arasındaki hidrojen bağları, hemde diğer bağlar, meydana gelen
heliksin düzgün olmasını sağlar. Pürin ve pirimidin bazları, yandaki
şekerlere (Riboz), glikozidik bağlarla bağlanmıştır. Baz, şeker ve
fosfat kombinasyonu, çekirdek asitlerinin temel birimleri olan
nükleotidleri meydana getirmiştir. Dört çeşit nükleotid vardır. Bunlar
taşıdıkları bazlara göre isimlendirilirler (Adenin, Guanin,
Sitozin,Timin).
DNA molekülü kendini oluşturan nukleotidlerin sayısına bağlı
olarak, büyüklüğü türden türe değişen, uzun zincir şeklinde bir yapı
gösterir. İnsanda bu zincirin uzunluğu açıldığında 2 metreye kadar
varabilir. Bütün halinde eldesi zincirin hassas ve kırılgan yapısından
ötürü çok güçtür.
İki polinükleotid zincirin şeker fosfat omurgaları, ortak bir eksen
çevresinde eşit çaplı ve sağ yöne doğru dönümler meydana getirir.
Nükleotidlerin bazları molekülün omurgasının iç kısmında bulunur.
Bazların konumları sarmalın eksenine 90 derece açı yapacak şekilde
konumlanmıştır. Birbirine komşu baz çiftlerinin dönümleri arasındaki
uzaklık 3,4A dür. Ayrıca her baz çifti komşusuna 36 derecelik açı
yapacak şekilde yerleşmiştir. Buna göre, yaklaşık 10 baz çifti 360
derecelik tam bir dönümü tamamlayacağından, her dönümün boyu 34A dür.
İki polinükleotid zincirdeki nukleotidler karşılıklı olarak
birbirlerine hidrojen bagları ile bağlanmıştır. Bu bağ fosfor bağları
kadar kuvvetli olmadığı için pH değişikliği, sıcaklık basınç gibi
faktörlerde kolaylıkla birbirlerinden ayrılabilmektedir. DNA nın kendi kopyasını yapması ve gen anlatımı, nukleotidler arasındaki hidrojen bağlarının ayrılması ile gerçekleşmektedir.
Nükleotidler birbirlerine fosfat bağlarıyla bağlanarak, şeker ve fosfat
kısımlarının birbirlerini izlediği serilerden oluşan bir omurgaya sahip
uzun ve dallanmış polinükleotid zincirlerini meydana getirmiştir.
Kovalent ester bağları veya fosfodiester bağları olarak da bilinen bu
bağlar son derece kuvvetlidir. Fosfodiester bağlarının varlığı DNA
molekülünün tek zincirli yapı halinde iken bile dayanıklı ve stabil
yapıda olmasını sağlar. Genetik mühendisliğinin hedeflerinden biri olan
klonlama çalışmaları, doğal yolla gerçekleşmesi mümkün olmayan kovalent
bağ kırılmalarını gerçekleştirerek yeni türler oluşturma çabalarını
içerir.
Nukleotidlerin yapısı bazik olmasına karşın oımurgadaki PO4(fosforik
asit) grubunun varlığı polinükleotid zincirlerin asit özellikte
olmalarına yol açar ve nükleik asit terimi de bu özellikten kaynaklanır.
Hidrojen bağları daima bir pürin(A,G) ile bir pirimidin (T,C) bazı
arasından meydana gelir. A-T baz çiftinde 2 hidrojen bağı, G-C baz
çiftleri arasında ise 3 hidrojen bağı bulunmaktadır. Hidrojen
bağlarının özelleşmesi; anahtar kilit modelinini andıran, uygun
nukleotid moleküllerinin karşılıklı gelerek birbirlerine yine uygun
sayıda hidrojen bağları ile bağlanmasını sağlar. Böylece zincirin bir
kolunda bulunan nukleotidlerin dizilişi,karşı kolda bulunan
nukleotidlerin dizilişini bir çeşit dikte ve kontrol eder. Tesadüfe
bırakmayan bir titizlikle molekül yapısı oluşturulur ve kontrol edilir.
DNA molekülünün en önemli özellik iki polinükleotid zincirin
birbirinin tamamlayıcısı olmasıdır. Pozitif (+) ve negatif (–) iki
polinukleotid zincirlerinin tamamlayıcılık özelliği,genetik materyalin
işlevlerini doğru biçimde nasıl yapabildiğinin açıklanması açısından DNA’nın en önemli temel özelliklerinin başında gelir.
DNA çift sarmalının dikkate değer ve önemli bir özelliği,
molekülü oluşturan zincirlerin birbirlerinden kolaylıkla ayrılabilmesi
ve yeniden birleşebilmesidir. Protein sentezi ve Dna replikasyonu
(kendi kopyasını oluşturması) bu özellik sayesinde meydana gelebilir. DNA’nın
iki zinciri, birbirine sadece H bağları ve hidrofobik etkileşimlerle
bağlı olmaları nedeni ile, nükleotidleri arasındaki kovalent bağlardaki
herhangi bir kopma olmaksızın çözülebilir (denatürasyon). Aynı şekilde
çözülmüş molekülün zincirleri tamamlayıcı bazları arasında H bağlarının
oluşumu ile birleşip sarmal yapıyı yeniden oluşturabilir (renatürasyon).
Nükleotidler arasındaki fosfor bağlarının kopması nedeniyle
nükleotidlerin yerine başka nukleotid veya nukleotid dizisinin geçmesi
mutasyonlara yol açar.Bu mutasyonların tek zincirli RNA molekülünde oluşma olasılığı çift zincirli DNA
molekülüne göre daha fazladır.Mutasyonların neticeleri ölümcül
olabilir. Evrimsel gelişim içinde mutasyonların menfi yada müspet
etkileri gözardı edilemeyecek noktadadır. Günümüzde viral hastalıkların
başında gelen AIDS’in önüne geçilememesinin en geçerli nedeni genomu tek zincirli RNA olan virusun sürekli mutasyonlar geçirerek kendini sürekli yenilemesi gösterilebilir..
Deoksiribonükleik asit DNA Dünya üzerindeki bütün canlı organizmaların özelliklerini belirleyen olağanüstü bir kimyasal Maddedir.Bir
ağacın yapraklarının rengini, bir kurdun azı dişlerininin büyüklüğünü,
bir zürafanın boyunu veya ayak parmaklarımızın şeklini DNA belirler.
DNA hücre çekirdeklerinin hepsinde bulunan kromozomları oluşturur.Her bir kromozonda, tek,uzun bir DNA molekülü vardır.
Bir DNA molekülü insanın tek bir saç telinden binlerce
kere daha ince olduğu halde yüzlerce ciltlik ansiklopedinin bilgilerini
içerirmektedir..Bir DNA molekülünün belirli bir genetik özellik İçeren kesitine GEN adı verilir.
DNA bir organzimanın oluşuma ilişkin bilgileri taşır DNA
molekülleri, hücre çekirdeğinde bulunurlar ve vucudumuzda bulunan tüm
proteinleri oluşumu sırasındaki kodlamış bilgileri içerir DNA’nın protein yapma işlemi ,inanılmayacak derecede kusursuzdur.
DNA molekülü bükülmüş bir merdivene benzer.Her bir hücrenin DNA
merdiveni hem anneden hem babadan gelen genleri içerir.Merdivenin
basamakları,timin (T), adenin (A), sitozin (C), ve guanin ( G),adı
verilen bazların kusursuz düzenlenmesiyle oluşur.Her bir aşamanın
tamamlanması için bir baz çifti, belirli bir kombinasyonla eşleşir. T
her zaman A ile, A da her zaman G ile eşleşir. Buna karşılık, C
herzaman G ile ve G de her zaman C ile eşleşir. BU eşleşme, DNA’nın kendini kopyala işleminde önemli rol oynar.
Kopyalama işlemi başladığında DNA dizeleri çözülür ve baz
çiftleri birbirinden ayrılır. Bu aşamada molekül, açılmakta olan bir
fermuara benzer.Daha sonra serbest halde bulunan timin (T), adenin (
A), guanin (G), ve sitozin ( C),içeren nükleotidler, dizideki
eşeleşmemiş bazlara katılırlar. Serbest halde bulunan A’lar T’lerle,
serbest halde bulunan T’lerle A’ lar eşleşir.Aynı şekilde serbast halde
bulunan G’ler C’lerle,ve C’ler G’lerle eşleşir.
Dizideki eşleşmemiş moleküllerin her biri, yalnızca belirli bazlarla eşleşeceği için DNA kendisinin mükemmel bir kopyasını üretebilir.Böylece eskiden tek bir DNA molekülün bulunduğu yerde kısa bir süre içinde iki özdeş DNA molekülü ortaya çıkar.
DNA’nın içerdiği bilgiler bu şekilde kopya edilirken, bir hücre
bölününebilir ve bir organizmanın nasıl oluşacağı hakkındaki bilgilerde
nesilden nesile geçmiş olur.
