DNA

Deoksiribonükleik asidin kısaltması olan DNA, organizmaların genetik kodunu içeren moleküldür. Buna hayvanlar, bitkiler, protistler, arkealar ve bakteriler dahildir.

DNA organizmadaki her hücrede bulunur ve hücrelere hangi proteinleri yapmaları gerektiğini söyler. Bu proteinler çoğunlukla enzimlerdir. DNA çocuklar tarafından ebeveynlerinden miras alınır. Bu nedenle çocuklar ebeveynleriyle deri, saç ve göz rengi gibi özellikleri paylaşırlar. Bir insandaki DNA, ebeveynlerinin her birinden gelen DNA'nın bir kombinasyonudur.

Bir organizmanın DNA'sının bir kısmı "kodlamayan DNA" dizileridir. Bunlar protein dizileri için kodlama yapmazlar. Bazı kodlamayan DNA'lar, transfer RNA, ribozomal RNA ve düzenleyici RNA'lar gibi kodlamayan RNA moleküllerine dönüştürülür. Diğer diziler hiç transkribe edilmez veya işlevi bilinmeyen RNA'ya yol açar. Kodlama yapmayan DNA miktarı türler arasında büyük farklılıklar gösterir. Örneğin, insan genomunun %98'inden fazlası kodlamayan DNA iken, tipik bir bakteri genomunun yalnızca yaklaşık %2'si kodlamayan DNA'dır.

Virüsler organizmaları enfekte etmek için DNA ya da RNA kullanır. Çoğu DNA virüsünün genom replikasyonu hücrenin çekirdeğinde gerçekleşirken, RNA virüsleri genellikle sitoplazmada replike olur.

DNA çift sarmalının bir kısmının yapısıZoom
DNA çift sarmalının bir kısmının yapısı

DNA'nın kimyasal yapısı. Fosfat grupları sarı, deoksiribonükleik şekerler turuncu ve nitrojen bazları yeşil, mor, pembe ve mavidir. Gösterilen atomlar şunlardır: P=fosfor O=oksijen =nitrojen H=hidrojenZoom
DNA'nın kimyasal yapısı. Fosfat grupları sarı, deoksiribonükleik şekerler turuncu ve nitrojen bazları yeşil, mor, pembe ve mavidir. Gösterilen atomlar şunlardır: P=fosfor O=oksijen =nitrojen H=hidrojen

Kopyalanan DNAZoom
Kopyalanan DNA

DNA çift sarmalının bir kısmının yapısıZoom
DNA çift sarmalının bir kısmının yapısı

DNA'nın kimyasal yapısı. Fosfat grupları sarı, deoksiribonükleik şekerler turuncu ve nitrojen bazları yeşil, mor, pembe ve mavidir. Gösterilen atomlar şunlardır: P=fosfor O=oksijen =nitrojen H=hidrojenZoom
DNA'nın kimyasal yapısı. Fosfat grupları sarı, deoksiribonükleik şekerler turuncu ve nitrojen bazları yeşil, mor, pembe ve mavidir. Gösterilen atomlar şunlardır: P=fosfor O=oksijen =nitrojen H=hidrojen

DNA kopyalanıyorZoom
DNA kopyalanıyor

DNA'nın Yapısı

DNA, spiral şeklinde bükülmüş bir merdivene benzeyen çift sarmal bir şekle sahiptir. Merdivenin her basamağında bir çift nükleotid bulunur.

Nükleotidler

Bir nükleotid, aşağıdakilerden oluşan bir moleküldür:

DNA dört tip nükleotitten oluşur:

  • Adenin (A)
  • Timin (T)
  • Sitozin (C)
  • Guanin (G)

DNA merdiveninin 'basamaklarının' her biri iki bazdan oluşur, her bir bacaktan bir baz gelir. Bazlar ortada birleşir: 'A' yalnızca 'T' ile ve 'C' yalnızca 'G' ile eşleşir. Bazlar hidrojen bağları ile bir arada tutulur.

Adenin (A) ve timin (T) eşleşebilir çünkü iki hidrojen bağı yaparlar ve sitozin (C) ve guanin (G) eşleşerek üç hidrojen bağı yaparlar. Bazlar her zaman sabit çiftler halinde olsa da, çiftler herhangi bir sırada olabilir (A-T veya T-A; benzer şekilde, C-G veya G-C). Bu şekilde DNA, bazlar olan 'harflerden' 'kodlar' yazabilir. Bu kodlar hücreye ne yapması gerektiğini söyleyen mesajı içerir.

Kromatin

Kromozomlar üzerinde DNA, kromatin oluşturmak üzere histon adı verilen proteinlerle bağlanır. Bu birliktelik epigenetik ve gen düzenlemesinde rol alır. Genler gelişim ve hücre aktivitesi sırasında açılıp kapanır ve bu düzenleme hücrelerde gerçekleşen aktivitelerin çoğunun temelini oluşturur.

DNA'nın Yapısı

DNA, spiral şeklinde bükülmüş bir merdivene benzeyen çift sarmal bir şekle sahiptir. Merdivenin her basamağında bir çift nükleotid bulunur.

Nükleotidler

Bir nükleotid, aşağıdakilerden oluşan bir moleküldür:

DNA dört tip nükleotitten oluşur:

  • Adenin (A)
  • Timin (T)
  • Sitozin (C)
  • Guanin (G)

DNA merdiveninin 'basamaklarının' her biri iki bazdan oluşur, her bir bacaktan bir baz gelir. Bazlar ortada birleşir: 'A' yalnızca 'T' ile ve 'C' yalnızca 'G' ile eşleşir. Bazlar hidrojen bağları ile bir arada tutulur.

Adenin (A) ve timin (T) eşleşebilir çünkü iki hidrojen bağı yaparlar ve sitozin (C) ve guanin (G) eşleşerek üç hidrojen bağı yaparlar. Bazlar her zaman sabit çiftler halinde olsa da, çiftler herhangi bir sırada olabilir (A-T veya T-A; benzer şekilde, C-G veya G-C). Bu şekilde DNA, bazlar olan 'harflerden' 'kodlar' yazabilir. Bu kodlar hücreye ne yapması gerektiğini söyleyen mesajı içerir.

Kromatin

Kromozomlar üzerinde DNA, kromatin oluşturmak üzere histon adı verilen proteinlerle bağlanır. Bu birliktelik epigenetik ve gen düzenlemesinde rol alır. Genler gelişim ve hücre aktivitesi sırasında açılıp kapatılır ve bu düzenleme hücrelerde gerçekleşen aktivitelerin çoğunun temelini oluşturur.

DNA Kopyalama

DNA kopyalandığında, buna DNA replikasyonu denir. Kısaca, eşleşmiş bazları bir arada tutan hidrojen bağları kırılır ve molekül ikiye bölünür: merdivenin bacakları ayrılır. Böylece iki tek iplik oluşur. Eksik iplikçikleri oluşturmak için bazlar (A ile T ve G ile C) eşleştirilerek yeni iplikçikler oluşturulur.

İlk olarak, DNA helikaz adı verilen bir enzim hidrojen bağlarını kırarak DNA'yı ortadan ikiye böler. Daha sonra DNA molekülü iki ayrı parça haline geldikten sonra, DNA polimeraz adı verilen başka bir molekül, bölünmüş DNA molekülünün her bir ipliğine uyan yeni bir iplik oluşturur. Bir DNA molekülünün her kopyası, orijinal (başlangıç) molekülün yarısından ve yeni bazların yarısından oluşur.

Mutasyonlar

DNA kopyalanırken bazen hatalar yapılır - bunlara mutasyon denir. Üç ana mutasyon türü vardır:

  • Bir veya daha fazla bazın dışarıda bırakıldığı silme işlemi.
  • Bir veya daha fazla bazın dizideki başka bir bazın yerine geçtiği yer değiştirme.
  • Bir veya daha fazla ekstra bazın yerleştirildiği ekleme.
    • Bir dizi baz çiftinin tekrarlandığı duplikasyon.

Mutasyonlar, proteinlerin yapısı ve işlevi üzerindeki etkilerine veya uygunluk üzerindeki etkilerine göre de sınıflandırılabilir. Mutasyonlar organizma için kötü, nötr ya da faydalı olabilir. Bazen mutasyonlar organizma için ölümcüldür - yeni DNA tarafından yapılan protein hiç çalışmaz ve bu embriyonun ölmesine neden olur. Öte yandan, proteinin yeni versiyonu organizma için daha iyi çalıştığında, mutasyonlar evrimi ileriye taşır.

DNA Kopyalama

DNA kopyalandığında, buna DNA replikasyonu denir. Kısaca, eşleşmiş bazları bir arada tutan hidrojen bağları kırılır ve molekül ikiye bölünür: merdivenin bacakları ayrılır. Böylece iki tek iplik oluşur. Eksik iplikçikleri oluşturmak için bazlar (A ile T ve G ile C) eşleştirilerek yeni iplikçikler oluşturulur.

İlk olarak, DNA helikaz adı verilen bir enzim hidrojen bağlarını kırarak DNA'yı ortadan ikiye böler. Daha sonra DNA molekülü iki ayrı parça haline geldikten sonra, DNA polimeraz adı verilen başka bir molekül, bölünmüş DNA molekülünün her bir ipliğine uyan yeni bir iplik oluşturur. Bir DNA molekülünün her kopyası, orijinal (başlangıç) molekülün yarısından ve yeni bazların yarısından oluşur.

Mutasyonlar

DNA kopyalanırken bazen hatalar yapılır - bunlara mutasyon denir. Dört ana mutasyon türü vardır:

  • Bir veya daha fazla bazın dışarıda bırakıldığı silme işlemi.
  • Bir veya daha fazla bazın dizideki başka bir bazın yerine geçtiği yer değiştirme.
  • Bir veya daha fazla ekstra bazın yerleştirildiği ekleme.
    • Bir dizi baz çiftinin tekrarlandığı duplikasyon.

Mutasyonlar, proteinlerin yapısı ve işlevi üzerindeki etkilerine veya uygunluk üzerindeki etkilerine göre de sınıflandırılabilir. Mutasyonlar organizma için kötü, nötr ya da faydalı olabilir. Bazen mutasyonlar organizma için ölümcüldür - yeni DNA tarafından yapılan protein hiç çalışmaz ve bu embriyonun ölmesine neden olur. Öte yandan, proteinin yeni versiyonu organizma için daha iyi çalıştığında, mutasyonlar evrimi ileriye taşır.

Protein sentezi

Bir protein yapmak için talimatlar içeren DNA bölümüne gen denir. Her gen en az bir polipeptit için dizilime sahiptir. Proteinler yapıları oluşturur ve ayrıca enzimleri oluşturur. Hücrelerdeki işlerin çoğunu enzimler yapar. Proteinler, amino asitlerden oluşan daha küçük polipeptitlerden yapılır. Bir proteinin belirli bir işi yapabilmesi için doğru amino asitlerin doğru sırada bir araya gelmesi gerekir.

Proteinler hücrede ribozom adı verilen küçük makineler tarafından yapılır. Ribozomlar hücrenin ana gövdesinde bulunur, ancak DNA sadece hücrenin çekirdeğinde yer alır. Kodon DNA'nın bir parçasıdır, ancak DNA asla çekirdeği terk etmez. DNA çekirdeği terk edemediği için, hücre DNA dizisinin bir kopyasını RNA'da yapar. Bu daha küçüktür ve çekirdeğin zarındaki deliklerden - gözeneklerden - geçerek hücrenin içine girebilir.

DNA'da kodlanan genler, RNA polimeraz gibi proteinler tarafından mesajcı RNA'ya (mRNA) dönüştürülür. Olgun mRNA daha sonra ribozom tarafından protein sentezi için bir şablon olarak kullanılır. Ribozomlar, ribozoma hangi amino asidin ekleneceğini söyleyen üç baz çiftinden oluşan 'kelimeler' olan kodonları okur. Ribozom, protein üretirken kodu okuyarak bir mRNA boyunca tarama yapar. tRNA adı verilen başka bir RNA, her kodona doğru amino asidin eşleşmesine yardımcı olur.

Protein sentezi

Bir protein yapmak için talimatlar içeren DNA bölümüne gen denir. Her gen en az bir polipeptit için dizilime sahiptir. Proteinler yapıları oluşturur ve ayrıca enzimleri oluşturur. Hücrelerdeki işlerin çoğunu enzimler yapar. Proteinler, amino asitlerden oluşan daha küçük polipeptitlerden yapılır. Bir proteinin belirli bir işi yapabilmesi için doğru amino asitlerin doğru sırada bir araya gelmesi gerekir.

Proteinler hücrede ribozom adı verilen küçük makineler tarafından yapılır. Ribozomlar hücrenin ana gövdesinde bulunur, ancak DNA sadece hücrenin çekirdeğinde yer alır. Kodon DNA'nın bir parçasıdır, ancak DNA asla çekirdeği terk etmez. DNA çekirdeği terk edemediği için, hücre çekirdeği DNA dizisinin bir kopyasını RNA'da yapar. Bu daha küçüktür ve çekirdeğin zarındaki deliklerden - gözeneklerden - geçerek hücrenin içine girebilir.

DNA'da kodlanan genler, RNA polimeraz gibi proteinler tarafından mesajcı RNA'ya (mRNA) dönüştürülür. Olgun mRNA daha sonra ribozom tarafından protein sentezi için bir şablon olarak kullanılır. Ribozomlar, ribozoma hangi amino asidin ekleneceğini söyleyen üç baz çiftinden oluşan 'kelimeler' olan kodonları okur. Ribozom, protein üretirken kodu okuyarak bir mRNA boyunca tarama yapar. tRNA adı verilen başka bir RNA, her kodona doğru amino asidi eşleştirmeye yardımcı olur.

DNA araştırmalarının tarihçesi

DNA ilk olarak 1869 yılında İsviçreli doktor Friedrich Miescher tarafından, cerrahi bandajlardaki irinden bakteriler üzerinde çalışırken izole edilmiştir (hücrelerden çıkarılmıştır). Molekül hücrelerin çekirdeğinde bulundu ve bu yüzden ona nüklein adını verdi.

1928 yılında Frederick Griffith, Pneumococcus'un "pürüzsüz" formunun özelliklerinin, öldürülmüş "pürüzsüz" bakterilerin canlı "pürüzlü" formla karıştırılmasıyla aynı bakterinin "pürüzlü" formuna aktarılabileceğini keşfetti. Bu sistem, DNA'nın genetik bilgi taşıdığına dair ilk açık öneriyi sağlamıştır.

Avery-MacLeod-McCarty deneyi, 1943 yılında DNA'yı dönüştürücü ilke olarak tanımladı.

DNA'nın kalıtımdaki rolü 1952 yılında Alfred Hershey ve Martha Chase'in Hershey-Chase deneyinde DNA'nın T2 bakteriyofajının genetik materyali olduğunu göstermesiyle doğrulanmıştır.

1950'lerde Erwin Chargaff, bir DNA molekülünde bulunan timin (T) miktarının, mevcut adenin (A) miktarına yaklaşık olarak eşit olduğunu buldu. Aynı durumun guanin (G) ve sitozin (C) için de geçerli olduğunu buldu. Chargaff'ın kuralları bu bulguyu özetlemektedir.

1953 yılında James D. Watson ve Francis Crick, Nature dergisinde DNA yapısının ilk doğru çift sarmal modeli olarak kabul edilen modeli önermişlerdir. DNA'nın çift sarmallı moleküler modeli, Rosalind Franklin ve Raymond Gosling tarafından Mayıs 1952'de çekilen tek bir X-ışını kırınım görüntüsü olan "Fotoğraf 51 "e dayanıyordu.

Watson ve Crick modelini destekleyen deneysel kanıtlar Nature dergisinin aynı sayısında beş makaleden oluşan bir dizi halinde yayımlandı. Bunlardan Franklin ve Gosling'in makalesi, Watson ve Crick modelini kısmen destekleyen kendi X-ışını kırınım verilerinin ve orijinal analiz yönteminin ilk yayınıydı; bu sayıda ayrıca Maurice Wilkins ve iki meslektaşının DNA yapısı üzerine bir makalesi de yer aldı; bu makalede yapılan analizler ve in vivo B-DNA X-ışını modelleri, Crick ve Watson tarafından Nature'ın önceki iki sayfasında DNA'nın çift sarmallı moleküler modeli için önerilen çift sarmallı DNA konfigürasyonlarının in vivo varlığını da destekliyordu. Franklin'in ölümünden sonra 1962 yılında Watson, Crick ve Wilkins birlikte Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldılar. Nobel Ödülleri o dönemde sadece yaşayanlara veriliyordu. Keşiften kimin pay alması gerektiği konusunda tartışmalar devam etmektedir.

Crick 1957'de DNA, RNA ve proteinler arasındaki ilişkiyi moleküler biyolojinin temel dogması olarak açıkladı.

DNA'nın nasıl kopyalandığı (replikasyon mekanizması) 1958 yılında Meselson-Stahl deneyi ile ortaya çıkmıştır. Crick ve meslektaşları tarafından yapılan daha fazla çalışma, genetik kodun kodon adı verilen ve birbiriyle örtüşmeyen baz üçlülerine dayandığını gösterdi. Bu bulgular moleküler biyolojinin doğuşunu temsil etmektedir.

Watson ve Crick'in Franklin'in sonuçlarını nasıl elde ettikleri çok tartışılmıştır. Crick, Watson ve Maurice Wilkins DNA üzerindeki çalışmalarından dolayı 1962 yılında Nobel Ödülü'ne layık görülmüşlerdir - Rosalind Franklin 1958 yılında ölmüştür.

James D. Watson ve Francis Crick (sağda), Maclyn McCarty (solda) ile birlikteZoom
James D. Watson ve Francis Crick (sağda), Maclyn McCarty (solda) ile birlikte

DNA araştırmalarının tarihçesi

DNA ilk olarak 1869 yılında İsviçreli doktor Friedrich Miescher tarafından, cerrahi bandajlardaki irinden bakteriler üzerinde çalışırken izole edilmiştir (hücrelerden çıkarılmıştır). Molekül hücrelerin çekirdeğinde bulundu ve bu yüzden ona nüklein adını verdi.

1928 yılında Frederick Griffith, Pneumococcus'un "pürüzsüz" formunun özelliklerinin, öldürülmüş "pürüzsüz" bakterilerin canlı "pürüzlü" formla karıştırılmasıyla aynı bakterinin "pürüzlü" formuna aktarılabileceğini keşfetti. Bu sistem, DNA'nın genetik bilgi taşıdığına dair ilk açık öneriyi sağlamıştır.

Avery-MacLeod-McCarty deneyi, 1943 yılında DNA'yı dönüştürücü ilke olarak tanımladı.

DNA'nın kalıtımdaki rolü 1952 yılında Alfred Hershey ve Martha Chase'in Hershey-Chase deneyinde DNA'nın T2 bakteriyofajının genetik materyali olduğunu göstermesiyle doğrulanmıştır.

1950'lerde Erwin Chargaff, bir DNA molekülünde bulunan timin (T) miktarının, mevcut adenin (A) miktarına yaklaşık olarak eşit olduğunu buldu. Aynı durumun guanin (G) ve sitozin (C) için de geçerli olduğunu buldu. Chargaff'ın kuralları bu bulguyu özetlemektedir.

1953 yılında James D. Watson ve Francis Crick, Nature dergisinde DNA yapısının ilk doğru çift sarmal modeli olarak kabul edilen modeli önermişlerdir. DNA'nın çift sarmallı moleküler modeli, Rosalind Franklin ve Raymond Gosling tarafından Mayıs 1952'de çekilen tek bir X-ışını kırınım görüntüsü olan "Fotoğraf 51 "e dayanıyordu.

Watson ve Crick modelini destekleyen deneysel kanıtlar Nature dergisinin aynı sayısında beş makaleden oluşan bir dizi halinde yayımlandı. Bunlardan Franklin ve Gosling'in makalesi, Watson ve Crick modelini kısmen destekleyen kendi X-ışını kırınım verilerinin ve orijinal analiz yönteminin ilk yayınıydı; bu sayıda ayrıca Maurice Wilkins ve iki meslektaşının DNA yapısı üzerine bir makalesi de yer aldı; bu makalede yapılan analizler ve in vivo B-DNA X-ışını modelleri, Crick ve Watson tarafından Nature'ın önceki iki sayfasında DNA'nın çift sarmallı moleküler modeli için önerilen çift sarmallı DNA konfigürasyonlarının in vivo varlığını da destekliyordu. Franklin'in ölümünden sonra 1962 yılında Watson, Crick ve Wilkins birlikte Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldılar. Nobel Ödülleri o dönemde sadece yaşayanlara veriliyordu. Keşiften kimin pay alması gerektiği konusunda tartışmalar devam etmektedir.

Crick, 1957 yılında DNA, RNA ve proteinler arasındaki ilişkiyi moleküler biyolojinin temel dogması olarak açıkladı.

DNA'nın nasıl kopyalandığı (replikasyon mekanizması) 1958 yılında Meselson-Stahl deneyi ile ortaya çıkmıştır. Crick ve meslektaşları tarafından yapılan daha fazla çalışma, genetik kodun kodon adı verilen üst üste binmeyen baz üçlülerine dayandığını gösterdi. Bu bulgular moleküler biyolojinin doğuşunu temsil etmektedir.

Watson ve Crick'in Franklin'in sonuçlarını nasıl elde ettikleri çok tartışılmıştır. Crick, Watson ve Maurice Wilkins DNA üzerindeki çalışmalarından dolayı 1962 yılında Nobel Ödülü'ne layık görülmüşlerdir - Rosalind Franklin 1958 yılında ölmüştür.

James D. Watson ve Francis Crick (sağda), Maclyn McCarty (solda) ile birlikteZoom
James D. Watson ve Francis Crick (sağda), Maclyn McCarty (solda) ile birlikte

DNA ve gizlilik endişeleri

Amerika Birleşik Devletleri'nde polis, faili meçhul davaları çözmek için DNA ve soy ağacı veri tabanlarını kullandı. Amerikan Sivil Özgürlükler Birliği bu uygulamaya ilişkin endişelerini dile getirdi.

DNA ve gizlilik endişeleri

Amerika Birleşik Devletleri'nde polis, faili meçhul davaları çözmek için DNA ve soy ağacı veri tabanlarını kullandı. Amerikan Sivil Özgürlükler Birliği bu uygulamaya ilişkin endişelerini dile getirdi.

İlgili sayfalar

İlgili sayfalar

Sorular ve Yanıtlar

S: DNA nedir?


C: DNA deoksiribonükleik asit anlamına gelir ve hayvanlar, bitkiler, protistler, arkealar ve bakteriler dahil olmak üzere organizmaların genetik kodunu içeren moleküldür. Bir çift sarmal içinde iki polinükleotid zincirinden oluşur.

S: DNA hücrelere hangi proteinleri yapmaları gerektiğini nasıl söyler?


C: Çoğunlukla, yapılan proteinler DNA'da bulunan talimatlar tarafından belirlenen enzimlerdir.

S: Çocuklar ebeveynlerinden nasıl özellikler miras alırlar?


C: Çocuklar ebeveynleri ile aynı özellikleri paylaşırlar çünkü ebeveynlerinin DNA'sının deri, saç ve göz rengi gibi şeyleri belirleyen kısmını miras alırlar. Her iki ebeveynin DNA'sının birleşimi, her çocuk için benzersiz bir talimat seti oluşturur.

S: Kodlamayan DNA nedir?


C: Kodlamayan DNA dizileri, bir organizmanın genomunun protein dizilerini kodlamayan kısımlarıdır. Bazı kodlamayan DNA'lar transfer RNA veya ribozomal RNA gibi kodlamayan RNA moleküllerine transkribe edilebilirken, diğer diziler hiç transkribe edilmeyebilir veya bilinmeyen işlevlere sahip RNA'lara yol açabilir. Kodlamayan DNA'ların miktarı türler arasında değişiklik gösterir.

S: Ökaryotik organizmalar DNA'larının çoğunu nerede depolar?


C: Hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve protistler gibi ökaryotik organizmalar DNA'larının çoğunu hücre çekirdeği içinde depolarken, bakteri ve arkea gibi prokaryotlar DNA'larını sadece sitoplazmada dairesel kromozomlarda depolar.

S: Kromatin, DNA'nın ökaryotik kromozomlar içinde düzenlenmesine nasıl yardımcı olur?


C: Histonlar gibi kromatin proteinleri, DNA'ların ökaryotik kromozomlar içinde sıkıştırılmasına ve düzenlenmesine yardımcı olur, böylece gerektiğinde kolayca erişilebilir.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3