DNA hücre kalıtımında oldukça önemli bir rol taşır burada önemli olan DNA yapısı ve fonksiyonu gen dizilimini kontrol ederek canlıların farklılaşmasını sağlamasıdır.
Bir DNA molekülü dört nükleotid ünitelerden oluşan iki adet polinükleotid zinciri içerir. Her bir zincire DNA zinciri veya DNA ipliği denir. DNA’nın yüksek oranda içerdiği hidrojen bağı, nükleotid bazlarının arasındaki bağdır ve iki zinciri bir arada tutar. Nükleotidler azotlu organik baz, beş karbonlu şeker ve fosfat olmak üzere üç ayrı kısımdan oluşur. Azotlu organik bazlar; Adenin (A), Guanin (G), Sitozin (C), Timin (T) olarak dört çeşittir. DNA’nın yapısında bulunan beş karbonlu deoksiriboz şekeridir. Bu sebeple “DNA” olarak “Deoksiribo Nükleik Asit” kısaltması olarak adlandırılmıştır.
Fosfat molekülü tüm nükleotid çeşitlerinde ortaktır. Nükleotidler yapısında bulunan azotlu organik baza göre isimlendirilir. Örneğin, sitozin içeren nükleotid “sitozin nükleotid” olarak adlandırılır.
Canlıların yapısında bulunan kromozomlar DNA’lardan oluşur. DNA’lar da nükleotidlerden oluşur. Bize ait karakteristik özellerimizi taşıyan en küçük üniteye ise gen denir.
Büyükten küçüğe doğru: Kromozom, DNA, Gen, Nükleotid olarak sıralanır.
DNA çift zincirli sarmal bir yapıdan oluşur ve bu sarmal yapıya helix denmektedir. (DNA’nın helix diyagramını ilk gösteren bilim insanı Rosalind FRANKLIN’dir.) Nükleotidler az önce de denildiği üzere hidrojen bağlarıyla bağlıdır. Burada bilmemiz gereken, DNA sarmalından Guanin bazının karşısına Sitozin bazı ve Adenin bazı karşısına da Timin bazı geldiğidir. Guanin ve Sitozin bazları arasında üçlü, Timin ve Adenin bazları arasında ikili hidrojen bağları bulunmaktadır.
Bazların iki tanesi Adenin ve Guanin, pürin denilen kimyevi maddelere karakteristik olan iki halkalı bir yapıya sahiptir. Diğer iki baz Sitozin ve Timin ise primidin denilen tek halkalı bir yapıya sahiptir.
Bir azot organik bazının bir şekere bağlandığı molekül, yani bir şeker ve bir baz grubundan meydana gelen molekül “nükleozid” adını alır.
Genlerin Aktarılması
Gen, bir hücre iki yavru hücre oluşturacak şekilde her bölündüğünde bir sonraki nesle aktarılmak üzere doğru bir şekilde kopyalanması gereken biyolojik bilgileri taşır. Bu gereksinimlerden iki temel biyolojik soru ortaya çıkıyor: Bir organizmayı belirleyen bilgi kimyasal formda nasıl taşınabilir ve nasıl doğru bir şekilde kopyalanır?
DNA sarmalının yapısının keşfi yirminci yüzyıl biyolojisinde bir dönüm noktasıydı çünkü her iki soruya da yanıt verir. DNA, bilgiyi her iplikçikteki nükleotidlerin sırası veya dizisi aracılığıyla kodlar. Her baz (A, C, T ve G), DNA’nın kimyasal yapısındaki biyolojik mesajları açıklayan dört harfli bir alfabedeki bir harf olarak düşünülebilir. Organizmalar birbirlerinden farklıdır çünkü DNA molekülleri farklı nükleotid dizilerine sahiptir ve dolayısıyla farklı biyolojik mesajlar taşırlar.
Nükleotid alfabesi mesaj oluşturmak için nasıl kullanılıyor ve bunlar neyi açıklıyor?
Genlerin protein üretme talimatlarını içerdiği, DNA’nın yapısının belirlenmesinde rol aldığı önceden de biliniyordu . Bu nedenle DNA mesajlarının bir şekilde proteinleri kodlamasının anlaşılması gerekiyor. Bu ilişki, proteinlerin kimyasal karakteri nedeniyle sorunun anlaşılmasını hemen kolaylaştır. Bir proteinin biyolojik fonksiyonundan sorumlu olan özellikleri onun üç boyutlu yapısı tarafından belirlenir ve yapısı da kendisini oluşturan amino asitlerin doğrusal dizisi tarafından belirlenir.
Bir gendeki, nükleotidlerin doğrusal dizisi bu nedenle bir proteindeki amino asitlerin doğrusal dizilimini bir şekilde açıklamalıdır. DNA’nın dört harfli nükleotid alfabesi ile proteinlerin yirmi harfli (Dünya üzerinde 20 çeşit aminoasit bulunmaktadır.) aminoasit alfabesi (genetik kod) arasındaki tam benzerlik, DNA yapısından anlaşılamamaktadır ve çift sarmalın keşfedilmesinden on yıl sonra ortaya çıkmıştır. bir hücrenin bir genin nükleotid dizisini bir proteinin amino asit dizisine çevirdiği, gen ifadesi olarak bilinen süreci detaylandırır.
Her hücre bölünmesinde hücre, genomunu her iki yavru hücreye aktaracak şekilde kopyalamalıdır. DNA yapısının keşfi aynı zamanda bu kopyalamayı mümkün kılan prensibi de ortaya çıkardı: DNA’nın her bir ipliği, partner ipliğinin nükleotid dizisini tam olarak tamamlayan bir nükleotid dizisi içerdiğinden, her bir iplikçik bir şablon veya kalıp görevi görebilir. Yeni bir tamamlayıcı ipliğin sentezi için, iki DNA ipliğini S ve S’ olarak belirlersek, S ipliği yeni bir S’ ipliği yapmak için bir şablon görevi görebilir, S’ ipliği ise yeni bir S ipliği yapmak için bir şablon görevi görebilir.
Böylece, DNA’daki genetik bilgi, S ipliğinin S’ ipliğinden ayrıldığı ve ayrılan her ipliğin daha sonra öncekiyle aynı olan yeni bir tamamlayıcı ortak iplikçik üretimi için bir şablon görevi gördüğü güzel ve basit bir işlemle doğru bir şekilde kopyalanabilir.
Bir organizmanın DNA’sındaki bilgilerin tamamına genom denir ve organizmanın sentezleyeceği tüm proteinlerin bilgisini taşır. (Genom terimi aynı zamanda bu bilgiyi taşıyan DNA’yı tanımlamak için de kullanılır.) Genomların içerdiği bilgi miktarı şaşırtıcıdır. Örneğin, tipik bir insan hücresinde 2 metrelik DNA bulunur. Çok küçük bir insan geninin dört harfli nükleotid alfabesiyle yazılan nükleotid dizisi, bir metin dörtte birini kaplar, oysa insan genomundaki nükleotidlerin tam dizisi bunun büyüklüğünde binden fazla kitabı doldurur. Diğer kritik bilgilerin yanı sıra yaklaşık 30.000 farklı proteinin talimatlarını da taşır.
Özetle, DNA 4 adet nükleotid bazından, bir fosfat grubundan ve deoksiriboz şekerinden oluşur. DNA dizilimi farklılıkları sayesinde amino asit çeşidi ve sırası değişir. Böylece hücreler farklılaşarak farklı organizmaları oluşturur. İşte bu da evren üzerindeki farklı canlı organizmaların mükemmel bir biyolojik açıklamasıdır.
Kaynakça
Link 1, Link 2, Link 3, Link 4
