DNA

Kalıtımda rol oynayan organik bir molekül. Bir nükleik asit çeşiti. "Deoksiribo nükleik asit" adını alır. Kısaca DNA olarak gösterilir. Canlılarda yönetici bir moleküldür. Hücrenin protein ve enzim sentezinde rol oynar. Ayrıca yeni bir hücre meydana getirecek gerekli elemanları taşıdığından hücre bölünmesinin esasını teşkil eder

İlk defa A.F.Miescwer adlı bir araştırıcı 19. yüzyılın sonlarında hücre çekirdeğini incelerken bu maddeleri fark etmiştir.

Ökaryotik hücrelerde DNA başlıca çekirdekte bulunmakla beraber az olarak mitokondri ve kloroplastlarda da vardır. Hücre çekirdeğinde bulunan kromatin, DNA ve buna bağlı proteinlerden yapılmıştır.

1953 senesinde Watson ve Crick adlı araştırıcılar hazırladıkları modeller üzerine DNA yapısını açıklamaya çalışmışlardır. Buna göre; DNA teorik olarak sonsuz uzunlukta ve birbirine sarmal olarak dolanmış yanyana iki molekül zinciridir. Bu, hayali bir eksene sarılı bir ip merdivenine benzetilebilir. Merdivenin kenarları bir şeker molekülü (deoksiriboz) ile fosforlu bir molekülden meydana gelir. Merdiven basamaklarının arasında gevşek hidrojen bağlarıyla birbirini çeken pürin ve pirimidin denilen azotlu bazlar bulunur. Bu basamaklar merdivenin kenarındaki şeker moleküllerine bağlıdır.

DNA “Deoksi Ribo Nükleik Asit” isimli bir tür molekül grubunun kısaltılmış

ismidir. DNA çift zincirli ip merdivenine benzer. Çift zincirli yapıdaki DNA zinciri

oldukça uzun bir zincirdir.

Nasıl ki uzun bir ipi makaraya düzenli bir şekilde sarıyorsanız, hücre de buna benzer

bir mekanizma ile DNA’yı paketleyerek çekirdeğinin (nukleus) içine yerleştirir. DNA

her hücrede bulunur. Örneğin ekrana bakan gözlerinizdeki her hücrenin içinde DNA

zinciri paketlenmiş bir vaziyette yerleşik olarak bulunur. Veya klavyeyi kullanan

ellerinizdeki her bir hücrenin içerisinde ayrı ayrı DNA molekülü bulunur.

Böbreklerinizin hücrelerinde, karaciğerinizin hücrelerinde, kemik hücrelerinizde

kısacası vücudunuzdaki her hücrede DNA molekülü bulunur.

DNA uzun bir zincir olmasına karşılık üzerindeki baz sıraları bir düzen içerisinde

taksim edilmiştir. Taksim edilen bu baz gruplarına ise “Gen” denir. Mesela bir canlının

DNA zincirinde 15.000.000 adet baz (nukleotid) dizisi olsun ve bu baz dizileri 1000’er

adet olmak üzere 15 gruba ayrılmış olsun. İşte bu 15 tane grubun her biri birer

“gen”dir. İnsan hücresinde ise yaklaşık olarak 3 milyar adet gen bulunur. Tabii her

genin içinde binlerce nükleotid dizisi vardır. Bir canlının bütün karakterleri ise DNA’

daki genlerde saklıdır.

DNA çok ince ve çok uzun bir çift zincirden oluşur. Onu şekil olarak bükülmüş

zincirden bir merdivene benzetebiliriz. Bu merdivenin basamakları vardır.

Basamakların her biri adenin (A), timin (T), sitozin (C), ya da guanin (G) adı verilen

bazları içeren nüklotidlerden oluşur. Merdivenin her bir basamağını oluşturabilmek

için iki zincirdeki bazlar karşılıklı olarak birbirine kenetlenir. Her zaman A ile T, G ile C

karşılıklı olarak birleşir.

- Adeninle Timin arasında iki hidrojen bağı bulunurken Guaninle Sitozin

arasında üç tane hidrojen bağı vardır.

Tüm DNA örneklerinde pürin miktarı toplamı pirimidin miktarına eşittir.

Yukarıda verilerden DNA ile ilgili şu verileri çıkarabiliriz.

- A = T ve G = S

- A + G = T + S

- A + G / T + S = 1

- A / T = G / S = 1

DNA’nın Tarihi

Gen teriminin ilk olarak 1909’da Danimarkalı genetikçi Wilhelm Lohanneun

tarafından önerilmesinden bu yana, genin doğasına ilişkin anlayışlarda büyük

değişiklikler olmuştur. Genin molekül düzeyinde yapı ve işlevine ilişkin günümüzdeki

anlayış, 1944’de Kanadalı bakteri bilim uzmanı Oswald T.Avery ile ABD’li bilim adamı

Collin M.MacLeod ve Manrilyn McCarty’nin çalışmalarına dayanır. Bu bilim adamları,

bakteri genlerinin “Deoksiribonükleik asit” (DNA) adı verilen kimyasal bileşikten

oluştuğunu göstermişler, daha sonra bunun öbür organizmaların çoğunluğu için de

doğru olduğu belirlenmiştir.

1953’de ABD’li biyokimyacı D.Watson ile İngiliz bilim adamı Francis Crick’in ortaklaşa

hazırladıkları DNA molekülünün yapı modelini sunmalarıyla, bir

ilerleme daha gerçekleştirildi. Sundukları molekül modelinde DNA’nın “polinükleotid” adı verilen iki kimyasal bileşik zincirinden birleştiği bu iki zincirin

birbirine iki merdivene benzer çifte sarmal biçiminde sarılmış olduğu görülüyordu.

Daha sonra, 1961’de ABD’li biyokimyacı M.W.Nireberg, vb.

araştırmacılar DNA’nın bileşimiyle genler tarafından üretilen proteinin bileşimi

arasındaki ilişkiyi çözdüler ve genetik şifre diye adlandırdılar. Daha sonra

“Ribonükleik asit” adı verilen bir başka asidin de, protein bileşimi yapma işlevini

gördüğü ortaya kondu.

Başlangıçta, genlerin bir organizmanın çeşitli özelliklerini oluşturmak için aynı işlevi

gördükleri düşünülüyordu. Oysa günümüzde birbirinden farklı üç gen sınıfı ayırt

edilmiştir. Birinci gen sınıfı,yapısal genlerden oluşur; yapısal genlerin genetik şifreleri,

birçok hormon dahil, “polipetit” diye adlandırılan proteinleri ya da daha küçük

molekülleri oluşturmaya yönelen aminoasitlerin dizi düzenini belirler. İkinci gen sınıfı,

protein bileşimiyle oluşan fiziksel ve kimyasal süreçlerde işlev gören molekülleri

belirliyen genetik şifreler taşır. Üçüncü gen sınıfı ise, şifreleyici olmayan düzenleyici

genlerden oluşur. Bunlar yalnızca, protein bileşimini denetleme işlevini gören

enzimleri ve öbür proteinleri “tanıma yerleri” olarak iş görürler.

İlk çalışmalar, bir genin, kromozomun içinde yerleştiği yer neresi olursa olsun,

kesintisiz tek bir birimden oluştuğu kanısını uyandırıyordu. Daha sonra, genlerde

şifreleyici bölütten önce, önder (öncü) adı verilen bir bölge, şifreleyici kesimden sonra

da “artçı” adı verilen bir bölge bulunduğu belirlendi. Bunun yanı sıra şifreleyici

kesimin kendisi de, edimsel olarak, şifreleyici bölümler arasına giren ve “edson” diye

adlandırılan kesimleri ile şifreleyici olmayan ve “intron” adı verilen dizilimlere

ayrılabilir.

1973’te ABD’li genetikçi Stanley Kohen ve Herbert Boyer’ın, bir DNA molekülünü

belirli özel yerlerinden kesmek için, “kısıtlama endonükleazları” adı verilen bazı

enzimleri kullanabileceğini göstermeleriyle, gen incelemelerinde büyük bir ilerleme

gerçekleştirildi. Söz konusu enzimler, özdeş serbest uçları ve bunlara uygun

bütünleyici biçimleri bulunan başka serbest uçlarla birleşebilecek bir dizi bölütünün

elde edilmesine olanak veriyordu. Bu yolla, bütünüyle işlevsel olan bir DNA çifte

sarmalı yeniden oluşturuldu. “Gene bağlama” adı verilen bu yöntemden

yararlanılarak, insan hücresinden alınan bir genin, insandaki gibi iş göreceği bir

bakteriye, fareye ya da domuza aktarılması olasılığı elde edildi. Bu yöntemin

düşünülen kullanım yerlerinden biri de kanama hastalığı, kistli fibroz vb. genetik

hastalıklardan etkilenen insanlara, o işleve uygun normal insan genlerinin

iletilmesidir. Bu tür aktarımlarda başarılı olunursa bu genler, genetik hastalıkların

doğrudan gen tedavisiyle iyileştirilmesini sağlayacak aracı oluşturacaklardır.

Genlerin edimsel işlevleri karmaşıktır. Bunu açıklamak için, DNA ve RNA asitlerinin

doğasını ve yapısını daha ayrıntılı biçimde incelemek gerekir.

DNA’nın Şifresi

Kromozomlardaki kimyasal bileşenlerin çoğu büyük moleküller, nükleik asitler

(DNA ve RNA) ve proteinlerdir. Bunlardan DNA, genetik şifreyi ya da bildiriyi

kapsar. Bir organizmanın ne olduğu, hücrelerin oluşan kimyasal tepkimelerle

belirlenir. Bu tepkimelerin çoğu enzimlerle denetlendiğinden ve enzimler de protein

olduğundan, protein birleşimi son derece önemlidir. DNA moleküllerindeki genetik

şifre, enzimleri üretilmesini düzenler ve böylece bireyin birçok özelliğini etkiler. Saç ve

göz renkleri, DNA tarafından denetlenen özelliklere örnek verilebilir.

DNA’nın başlıca görevleri ;

a) Hücre içerisinde protein sentezini yönetir. Bölünme (hücre) sırasında kendini eşler

ve bir DNA molekülünden 2 DNA molekülü oluşur. Bunun için eşlenecek DNA’nın

sarmal yapısı bir ucundan açılmaya başlar. Açılan zincirlerin karşılarına ortamdaki

nükleotidler uygun olarak bağlanır. Bu şekilde sarmal yapının çözülmesi ve eş

zincirlerin oluşması DNA’nın tamamı eşleninceye kadar devam eder. DNA’lar

eşlenirken ana iki zincir her zaman korunur.

b) Protein sentezlenmesini sağlayarak hücredeki metabolik olayları yönetir. Canlı

hücrelerin hayatını devam ettirebilmesi için bu reaksiyonların çok hızlı bir şekilde

olması gerekmektedir ve de olmaktadır. Bu kadar farklı reaksiyonun belli sıcaklıkta

çok hızlı gerçekleşmesini sağlayan biyolojik katalizörler olan enzimlerdir.