Keşfedilen DNA ve Özellikleri
DNA'lar, varlığımızı belirleyen eşsiz moleküler bağdır. Bu konuyla ilgili daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki makaleyi okuyun.
DNA, ilk önce 1869'da Friedrich Miescher tarafından izole edildi, analiz edildi ve eşsiz bir makro molekül olarak tanınmaya başladı. İsviçre'den seçkin bir fizyoloji kimyageri ve bu maddeyi atılmış cerrahi bandajın pası izole etti. Hücrenin çekirdeğinde bulunduğu için, onu çekirdek olarak adlandırdı. Ayrıca, 1937'de William Astbury, DNA'nın düzenli bir yapıya sahip olduğunu kanıtlayan ilk X-ışını kırınımı modellerini üretti.
1928'de Frederick Griffith, DNA'nın genetik bilgiyi taşıdığını kanıtlamak için deneyler yaptı. Oswald Avery, daha sonra çalışanları ile birlikte DNA'yı dönüştüren ilke olarak 1943 yılında tanımladı. Alfred Hershey ve Martha Chase, T2 fajının genetik materyali olduğunu gösterdiğinde DNA'nın kalıtsallıktaki rolünü 1952'de doğrulandı . Son olarak, 1953'te James D. Watson ve Francis Crick DNA yapısının ilk doğru modelini önerdi. 1958'deki Meselson-Stahl deneyi, çift helezonik yapının replikasyon mekanizmasını doğruladı.
DNA keşfi, genetik alanında önemli adımlardan biriydi. DNA, Deoksiribonükleik asit'in anlamını taşır ve bilinen tüm canlıların gelişmesinde ve işleyişinde kullanılan genetik talimatları içeren bir yapıdır. Moleküllerinin ana işlevi, bilginin uzun vadeli depolanmasını içerir.
DNA Nedir?
Deoksiribo Nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmalar ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA'nın başlıca rolü bilginin uzun süreli saklanmasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Ama başka DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır (kromozomların şeklini belirlemek gibi), diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde (hangi hücrelerde, hangi şartlarda) kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.
Kimyasal olarak DNA, nükleotit olarak adlandırılan basit birimlerden oluşan iki uzun polimerden oluşur. Bu polimerlerin omurgaları, ester bağları ile birbirine bağlanmış şeker ve fosfat gruplarından meydana gelir. Bu iki iplik birbirlerine ters yönde uzanırlar. Her bir şeker grubuna baz olarak adlandırılan dört tip molekülden biri bağlıdır. DNA'nın omurgası boyunca bu bazların oluşturduğu dizi, genetik bilgiyi kodlar. Protein sentezi sırasında bu bilgi, genetik kod aracılığıyla okununca proteinlerin amino asit dizisini belirler. Bu süreç sırasında DNA'daki bilgi, DNA'ya benzer yapıya sahip başka bir nükleik asit olan RNA'ya kopyalanır. Bu işleme transkripsiyon denir.
Hücrelerde DNA, kromozom olarak adlandırılan yapıların içinde yer alır. Hücre bölünmesinden evvel kromozomlar eşlenir, bu sırada DNA ikileşmesi gerçekleşir. Ökaryot canlılar (yani hayvan, bitki, mantar ve protistalar) DNA'larını hücre çekirdeği içinde bulundururken prokaryot canlılarda (yani bakteri ve arkelerde) DNA, hücre sitoplazmasında yer alır. Kromozomlarda bulunan kromatin proteinleri (histonlar gibi) DNA'yı sıkıştırıp organize ederler. Bu sıkışık yapılar DNA ile diğer proteinler arasındaki etkileşimleri düzenleyerek DNA'nın hangi kısımlarının okunacağını kontrol eder.
DNA nın Özellikleri
Nükleotit olarak adlandırılan birimlerden oluşan bir polimerdir. DNA zinciri 22 ila 26 Ångström arası (2,2-2,6 nanometre) genişliktedir, bir nükleotit birim 3,3 Å (0.33 nm) uzunluğundadır. Her bir birim çok küçük olmasına rağmen, DNA polimerleri milyonlarca nükleotitten oluşan muazzam moleküllerdir. Örneğin, en büyük insan kromozomu olan 1 numaralı kromozom yaklaşık 220 milyon baz çifti uzunluğundadır.
Dna'nın yarısı dişi bireyden yarısı da erkek bireyden gelir. Canlılarda DNA genelde tek bir molekül değil, birbirine sıkıca sarılı bir çift molekülden oluşur. Bu iki uzun iplik sarmaşık gibi birbirine sarılarak bir çift sarmal oluşturur. Nükleotit birimler bir şeker, bir fosfat ve bir bazdan oluşurlar. Şeker ve fosfat DNA molekülünün omurgasını oluşturur, baz ise çifte sarmaldaki öbür DNA ipliği ile etkileşir. Genel olarak bir şekere bağlı baza nükleozit, bir şeker ve bir veya daha çok fosfata bağlı baza ise nükleotit denir. Birden çok nükleotidin birbirine bağlı haline polinükleotit denir.
DNA ipliğinin omurgası almaşıklı şeker ve fosfat artıklarından oluşur. DNA'da bulunan şeker 2-deoksiribozdur, bu bir pentozdur (beş karbonlu şekerdir). Bitişik iki şekerden birinin 3 numaralı karbonu ile öbürünün 5 numaralı karbon atomu arasındaki fosfat grubu, bir fosfodiester bağı oluşturarak şekerleri birbirine bağlar. Fosfodiester bağın asimetrik olması nedeniyle DNA ipliğinin bir yönü vardır. Çifte sarmalda bir iplikteki nükleotitlerin birbirine bağlanma yönü, öbür ipliktekilerin yönünün tersidir. DNA ipliklerinin bu düzenine anti-paralel denir. DNA ipliklerin asimetrik olan uçları 5' (beş üssü) ve 3' (üç üssü) olarak adlandırılır, 5' uç bir fosfat grubu, 3' uç ise bir hidroksil grubu taşır. DNA ve RNA arasındaki başlıca farklardan biri, içerdikleri şekerdir, RNA'da 2-deoksiriboz yerine başka bir pentoz şeker olan riboz bulunur.
Çift sarmalı iki ipliğe bağlı bazlar arasındaki hidrojen bağları DNA'yı stabilize eder. DNA'a bulunan dört baz, adenin (A olarak kısaltılır), sitozin (C), guanin (G) ve timin (T) olarak adlandırılır. Bu dört baz şeker-fosfata bağlanarak bir nükleotit oluşturur, örneğin "adenozin monofosfat" bir nükleotittir.
Bazlar iki tip olarak sınıflandırılırlar: adenin ve guanin, pürin türevleridir, bunlar beş ve altı üyeli halkaların kaynaşmasından oluşmuş heterosiklik bileşiklerdir; sitozin ve timin ise pirimidin türevleridir, bunlar altı üyeli bir halkadan oluşur. Bir diğer baz olan urasil (U), sitozinin yıkımı sonucu seyrek olarak DNA'da bulunabilir. Kimyasal olarak DNA'ya benzeyen RNA'da timin yerine urasil bulunur.
DNA Analizi ile Kimlik Tesbit Yönteminin Bulunuşu
Tüm insanların, DNA yapısının % 99.9’u aynıdır. Aralarında % 0.1’lik bir fark vardır. Bu fark sayesinde kimlik belirlenebilir. Bu teknik, 1984’te İngiliz A. Jeffreys tarafından geliştirildi. Almanya’da 1992’de, nazi savaş suçlusı Dr.J. Mengele’nin kimliği ölümünden 13 yıl sonra DNA analizi ile belirlendi. Adli tıp uzmanları, suç mahallindeki kan, deri, saç veya tükürükte DNA analizi yaparak suçluları tesbit ediyor. DNA analizi, babalık davalarında da kesin sonuç veriyor. Yangın veya uçak kazalarında ölenlerin kimliği DNA analizi ile tesbit ediliyor.
DNA’nın Bulunuşu ve Yapısı
DNA’yı, ilk kez 1869’da İsviçreli F. Miescher keşfetti. Kullanılmış sargı bezlerindeki beyaz kan hücrelerinin çekirdeğini izole etti. Hücreleri bazik ortamda parçalıyor ve çekirdeğin serbest kalmasını sağlıyordu. Çekirdekten geldiği için maddeye “nüklein” adını verdi. Daha sonra asit özelliği nedeniyle maddeye “nükleik asit” denildi. Hücrelerdeki ipliksi yapıya sahip bölge, 1879’da keşfedildi. Maddeye, önce “kromatin” sonra “kromozom” adı verildi. Hücre, çoğalırken kromozomun önce ayrıştığı ve sonra kendisini kopyalayıp yeni hücreye aktardığı keşfedildi. Ardından, kromozomda DNA olduğu anlaşıldı. DNA’nın yapısında fosfat ve şeker ile “adenin (A)”, “guanin (G)”, “sitozin (C)” ve “timin (T)” olduğu 1900’lerde bulundu. DNA’nın çok uzun bir polimer olduğu 1930’da anlaşıldı. Bakterilere farklı DNA’lar aktarılınca bakterinin fonksiyonunun değiştiği 1944’te ABD’de bulundu. Böylece, genetik özelliklerimizi DNA’nın belirlediği kanıtlandı. E. Chargaff, DNA’nın yapısındaki (A) ve (T) moleküllerinin eşit sayıda olduğunu aynı şekilde (C) ve (G) moleküllerinin de eşit sayıda olduğunu buldu. Bu “Chargaff Kuralı” olarak bilinir.
DNA’nın İkili Sarmal Yapısının Bulunuşu
DNA’nın yapısını tam olarak çözmek isteyen, İngiliz Rosalind Franklin ve M. Wilkins, DNA’nın x-ışınları ile elde edilmiş kristal yapı fotoğrafını 1951’de elde etti. Fotoğraf, DNA molekülünün ikili sarmal olabileceğini gösteriyordu. Molekül ipten yapılmış bir merdivenin bükülerek yay haline getirilmiş haline benziyor olabilirdi. Ancak Franklin bu olasılığa sıcak bakmadı. Aynı yıl ABD’li J. Watson ile İngiliz F. Crick, Cambridge Üniversitesi’nde DNA!nın yapısını araştırmaya başladı. Diğer grubun elemanı olan Wilkins, elindeki, DNA’nın x-ışını fotoğrafını Crick ve Watson ekibine gösterdi. Daha sonra Watson, “fotoğrafı görünce ağzım açık kaldı, DNA’nın ikili sarmal olduğu ortadaydı” dedi. Watson ve Crick, DNA’yı oluşturan fosfat, şeker, (A), (T), (C), ve (G) moleküllerinin ölçekli modelleri ile ikili sarmal şeklini elde etmeye çalıştı. Modeller ile x-ışınları fotoğrafının uyumlu oacağı yapıyı araştırdılar. DNA’da (A) ve (T) molekülleri aynı sayıda ise bunlar karşı karşıya olmalı ve birbirlerine bağlı olmalıydı. Aynı şekilde (C) ve (G) molekülleri de karşılıklı olarak birbirine bağlı olmalıydı. Bir anda DNA’nın yapısı ortaya çıkıverdi. Herşey yerli yerine oturdu. Dünyanın en önemli buluşlarından biri yapılmıştı. Hücre bölünürken, DNA bir “fermuar” gibi bir uçtan açılıyor ve DNA’nın bir yarısındaki (A) moleküllerinin karşısına (T) molekülleri diğer yarıda ise (T) moleküllerinin karşısına (A) molekülleri geliyor olmalıydı. DNA’daki sıralama AAACCTTTG... ise, bunun karşısına her bölünmede TTTGGAAAC... gelecek ve şifre nesiller boyu aynı kalacaktı. İkili sarmal yapı, genetik şifrenin sürekliliğini sağlıyordu.
Kaynaklar:
- ^ a b Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters (2002). Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. New York and London: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1.
- ^ Butler, John M. (2001). Forensic DNA Typing. Elsevier. ISBN 978-0-12-147951-0.pp. 14–15.
- ^ Mandelkern M, Elias J, Eden D, Crothers D (1981). "The dimensions of DNA in solution". J Mol Biol 152 (1): 153–61. DOI:10.1016/0022-2836(81)90099-1. PMID 7338906.
- ^ Gregory S, et al. (2006). "The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1". Nature 441 (7091): 315–21. DOI:10.1038/nature04727. PMID 16710414.
- ^ Watson J, Crick F (1953). "Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid". Nature 171 (4356): 737–8. DOI:10.1038/171737a0. PMID 13054692.
- ^ a b Berg J., Tymoczko J. and Stryer L. (2002) Biochemistry. W. H. Freeman and Company ISBN 0-7167-4955-6
- ^ Abbreviations and Symbols for Nucleic Acids, Polynucleotides and their Constituents IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature (CBN), Accessed 03 Jan 2006
- ^ a b Ghosh A, Bansal M (2003). "A glossary of DNA structures from A to Z". Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 59 (Pt 4): 620–6. DOI:10.1107/S0907444903003251. PMID 12657780.
- Prof. Dr. Ural Akbulut ODTÜ Kimya Bölümü http://www.uralakbulut.com.tr/wp-content/uploads/2009/11/DNA-NED%C4%B0R.docNASIL-KA%C5%9EFED%C4%B0LD%C4%B0-%C5%9EUBAT15-2010.pdf
- http://www.buzzle.com/articles/who-discovered-dna.html
Genetik
-
İnsanlarda Kaç Kromozom Vardır?
-
Sık görülen mikrodelesyon sendromları nelerdir?
-
Bilim insanları kromozomları nasıl inceler?
-
Arkea'da Kromozomlar ve DNA Replikasyonu
-
DNA Onarım Mekanizmaları Nelerdir?
-
DNA hasarına neden olan etkenler nelerdir?
-
XYY Süper Erkek Sendromu - JACOB’S, Sendromu
-
Bitki doku kültürü çalışmaları ile haploid bitkiler elde edilebilir
-
Gram pozitif bakterilerden genomik DNA izolasyon protokolü
-
E. coli bakterisinden genomik DNA izolasyon protokolü
-
DNA’nın Keşfi
-
İnsan Genom Projesi Nedir ? Amaçları Nelerdir ?
-
Genomik mikrodizilimlerle ikilenme teşhisi yöntemi
-
Gen duplikasyonu ve amplifikasyonu nedir?
-
DNA ile RNA Arasndaki Farklar ve Benzerlikler Nelerdir