DNA iki nükleikasit zincirinin karşılıklı gelerek bazlar ile biribirine bağlanmış haldedir. Karşılıklı olarak A ile T, G ile C bazları hidrojen bağları ile bağlanmasıyla dna’nın spiral sekil almasını sağlar. DNA ökaryot canlıların hücrelerinde; çekirdekte, kromozomlarda, mitokondrilerde, kloroplastlarda ve çok az miktarda stoplazmada bulunur. Prokaryot hücrelerdeyse DNA sitoplazmada bulunur.
Hücredeki Genetik Materyalin Organizasyonu
Hücrelerde DNA, kromozom adı verilen yapıların içerisinde yer alır. Kromozomlar, protein ve DNA’nın birleşiminden oluşur ve hücrelerin bölünme evresi olan metafazda en net şekilde görülür. Ökaryot hücrelerde her kromozom ayrı bir DNA molekülüne sahipken, prokaryot hücrelerde ise tek bir kromozom bulunur ve tüm DNA bu kromozomda yer alır.
DNA, gen adı verilen bölümlere sahiptir ve her gen, belirli bir özelliği belirler ve belirli bir protein tipini kodlar. Genler nükleotit adı verilen yapı birimlerinden oluşur. Genler, DNA’nın kendini kopyalayabilme yeteneği sayesinde yeni hücrelere aktarılabilirler.
DNA’nın genlerinde yer alan bilgiler, hücredeki tüm metabolik aktiviteleri düzenleyen proteinlerin üretimini yönlendirir. DNA, gen bilgisini proteine çevirmek için RNA’yı kullanır. Bu proteinler, hücredeki metabolik faaliyetleri kontrol eder.
Genler, mutasyon adı verilen değişikliklere uğrayabilir. Bu değişiklikler, genellikle DNA’nın kopyalanması sırasında meydana gelen hatalardan kaynaklanır. Genlerin boyutları, birkaç bin nükleotitten milyonlarca nükleotide kadar değişebilir.
DNA’nın Hayatımızdaki Yeri
DNA 1869 yılında Friedrich Miescher tarafından bulunmuştur. Çekirdekte olduğu için nükleik asit olarak adlandırılmıştır.
DNA bir nükleik asittir. Canlıya ait bütün bilgileri 4 baz ile (heceyle) şifreleyerek içerisinde saklar ve bu bilgiyi işler. Kendisini eşleyebilir. Böylece şifrelenmiş genetik bilgi nesilden nesile aktarılır. Bilim insanları DNA’nın bilgiyi aktarmasını sağlayan yapıyı 1944 yılında keşfetmişlerdir. Bu deney kısaca şöyle özetlenebilir:
- Kapsülsüz bakteriler fareye enjekte edildiğinde fare canlı kalır.
- Kapsüllü bakteriler fareye enjekte edildiğinde farenin öldüğü gözlemlenir. Yani kapsüllü bakteriler ölümcül olma özelliğine sahiptir.
- Isıtılarak öldürülmüş kapsüllü bakteriler fareye enjekte edildiğinde farenin ölmediği gözlemlenmiştir. Kapsülün yapısı sıcaklığın etkisiyle bozulmuştur.
- Canlı kapsülsüz bakteriler ısıtılarak öldürülmüş kapsül bakteriler karıştırılarak fareye enjekte edildiğinde fare ölmüştür.
- Isıtılmış kapsüllü bakterilerden elde edilen DNA özütü, canlı kapsülsüz bakterilerin bulunduğu ortama bırakıldığından bir süre sonra kapsülsüz bakteriler kapsüllü hale gelmiştir. Bu karışım fareye enjekte edildiğinde fare öldüğü gözlemlenmiştir. Böylece kapsülsüz bakterilerin kapsüllü hale gelme özelliğinin DNA’yla taşındığı ispatlanmış olur.
DNA’nın Yapısı
DNA, nükloitit denilen yapı taşlarından oluşur. Nükleotitler bazların özelliklerine göre karşılıklı dizilirler ve uzun DNA zincirlerini meydana getirirler. Bu zincir sarmal şekilde (sürekli dönerek yukarı çıkan merdiven gibi) bulunur.
(Devam etmeden önce şu konuya hızlıca göz atmanızı öneririz: Nükleik asitler ve ATP)
Nükleotitler; organik baz, beş karbonlu deoksiriboz şekeri ve fosfattan oluşur. DNA’da bulunan nükleotitlerin azotlu organik bazları; adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T) bazlarıdır. Adenin ve guanin çift halkalı pürin grubunun üyesidir. Aynı şekilde timin ve sitozin ise tek halkalı pürimidin grubunun bazlarıdır.
DNA nükleotitlerin bir diziliş kuralı vardır. Bu kurala göre Adenin nükleotitinin karşısına Timin nükleotiti; Guanin nükleotitinin karşısına Sitozin nükleotiti gelir. Bu sayede bir dna da bulunan tmin sayısı her zaman adenin sayısına, guanin sayısı da her zaman sitozin sayısına eşit olur.
DNA molekülü yukarıda gördüğünüz gibi karşılıklı iki şerit oluşur. Bu şeritlerin bir arada durmasını, nüklotitler arasında oluşan zayıf hidrojen bağları sağlar. Adenin ve Timin nükleotitleri arasında ikili zayıf hidrojen bağı, Guanin ve Sitozin nükleotitleri arasında üçlü zayıf hidrojen bağı bulunur.
Not: Bir dna molekülünde ne kadar çok üçlü bağ varsa dna molekülü o kadar sağlam olur. Bu sayede aynı nükleotit sayısına sahip olan DNA moleküllerini kıyaslayabiliriz. Örneğin bir şeridinde 2000 nükleotite sahip 2 dna molekülü var. Bu dna’lardan birisinde 900 tane; diğerinde 1200 tane üçlü zayıf hidrojen bağı var. Bu durumda ikinci dna molekülünün daha sağlam olduğunu söyleyebiliriz.
Bir şeritte bulunan DNA molekülleri fosfatın deoksiriboz şekeri ile oluşturduğu fosfodiesterbağı sayesinde bir arada durar.
DNA ile İlgili Formüller
DNA molekülü ile ilgili olarak aşağıdaki eşitlikler kurulabilir.
- A=T ve G=C
- Pürin miktarı=Pirimidin miktarı(A+G = C+T)
- A+G/C+T=1 veya A+C/G+T=1
- A+G+C+T=Toplam nükleotit sayısı
- Nükleotit sayısı = Baz sayısı = Şeker sayısı = Fosfat sayısı
DNA’nın Eşlenmesi
DNA molekülünün en önemli özelliklerinden birisi kendisini eşleyebilmesidir. DNA hücre bölünmesi sırasında kendisini eşleyerek yeni hücreye içinde barındırdığı bütün genetik bilgiyi aktarır. Bunun sayesinde bir canlının bütün hücreleri aynı genetik bilgiye sahip olur.
Not: Canlıda bulunan hücrelerin hepsinin genetik bilgisi aynıdır. Ancak hücrelerin tipine göre genetik bilginin aktifleşmiş kısmı farklıdır. Örneğin insanda bulunan bir karaciğer hücresinde dna’nın ilk 500 satırı aktifken, bir kalp hücresinde sondan 500 satır aktiftir. Aralarındaki bu fark hücrelerin kendisine has özellik kazanmasını sağlar.
📝Önerilen Ders Notu: Hücre bölünmesi – Mitoz
Dna’nın kendisini eşlemesi hücre bölünmesinin interfaz evresinde gerçekleşir. Eşleşme sırasında şu olaylar gerçekleşir:
- Enzimlerin yardımıyla dna nın iki şeridini bir arada tutan zayıf hidrojen bağları açılır.
- Ayrılan şeritlerin karşılarına yeni şeritler yapılır. Yeni şeritler yapılırken eski şeritteki adenin nükleotitinin karşısına timin, guanin nükleotitinin karşısına sitozin nükleotiti… şeklindeki kuraldan yararlanılır.
- DNA polimeraz enzimi sayesinde yeni yapılan şeritin eski şerit ile zayıf hidrojen bağı oluşturması sağlanır.
DNA’nın bu şekilde eşlenmesine yarı korunumlu eşlenme denir. Bu kural bilim adamlarının işaretlenmiş azot atomlarının olduğu ortamda dna eşlenmesini gerçekleştirmeleriyle kanıtlanmıştır. (işaretlenmiş azotlu ortamda) DNA ilk bölünmesini tamamladığında yapısındaki azotların yarısı işaretlenmiş atomdan oluşur. Bu bölünme işleminden sonra gerçekleşen 2. bölünme işleminde, oluşan 4. hücrenin ikisinin %100 işaretlenmiş azottan; diğer ikisinin ise %50 işaretlenmiş azottan oluştuğu gözlemlenmiştir.
Gen (Nokta) Mutasyonu
DNA eşlenmesi genellikle hiç bir sorun çıkmadan gerçekleşir. Ancak bazı durumlarda yanlış nükleotit eşlenmeleri, eksik nükleoitit eşlenmeleri, yeni nükleotit çiftlerinin eklenmesi gibi bir takım olaylar gerçekleşir ve bu diğer hücre bölünmeleri için sorun teşkil edebilir.
