Kromozomların Yapısı ve Replikasyon
DNA moleküllerinin hücre içerisinde en büyük makromoleküllerden olduğu anlaşıldıktan sonra bu moleküllerin hücre içerisindeki sitoplazmaya veya nukleusa nasıl sığdıkları akla gelmiştir.Örneğin en uzun insan kromozomunun 85 mm,haploid dna miktarının 2,75x109 bç(baz çifti) ve bununda yaklaşık olarak 94 cm uzunluğundadır.Mısırda 2,74x109 bç olduğundan 93 cm’ye yaklaştığı,zambak bitkisinin en büyük genoma sahip olduğu 3x1011 bç bu da yaklaşık olarak 100 m olduğu hesaplanmıştır.Bir prokaryot olan E.coli ise DNA 4,6x106 bç yaklaşık 1,4 mm uzunluğuna eş geldiği hesaplanmıştır.1 nukleotidin 3,4Ao olduğu hesaplanmıştır(0,34 nm).Bunlar sarmal yapıya,sarmal yapılarda süper sarmal halini alarak yerden kazanmayı sağlamışlardır.Histon proteinleri bu sarmal yapının oluşumunu sağlar. Bunlar aynı zamanda replikasyon ve transkripsiyon olaylarında da histon proteinleri yer alır. E.coli’de histon yoktur.Histon benzeri proteinler vardır.E.coli bakterileri üzerinde çalışma yapmak çok kolaydır.Çünkü bunların DNA’ları paketler halinde değil halkasaldır.Bunlar 7 saatte 1 tane bakteri 1.000.000’a ulaşmaktadır.Fazla yer kaplamazlar.Ekonomiktir.
Replikasyonda DNA’nın kopyası yapılacaktır.Bunun yapılabilmesi mitoz ve mayoz olaylarına bağlıdır.Bu mekanizmanın gerçekleşebilmesi için Nükleotid,enzim ve DNA sentezi için bir kalıp DNA’ya ihtiyaç vardır.
DNA Replikasyon Modelleri
İlk olarak Watson-Crick’in sundukları DNA modeli aslında ifade edilmişti.Bu araştırmacılar DNA replikasyonunun Semikonservatif olması gerektiğini söylemiştir.Fakat farklı araştırmacılar Farklı DNA modelleri üzerinde durmuşlardır.Sonuçta 3 DNA replikasyon modeli ortaya konulmuştur.
1)Semikonservatif(Yarı Korunmuş)
2)Konservatif(Korunmuş)
3)Dispersif(Karışık)
Günümüzde geçerli olan Meselson ve Stahl,1958 yılında deneysel olarak kanıtlanmış Semikonservatif DNA replikasyon modelidir.Bunlar E.coli bakterilerini tek besin maddesi 15NH4Cl içeren besi yerinde çoğalmaları sağlanıyor.Burada büyütüldükleri zaman DNA olarak ağır izotop içeren DNA’lar içeriyorlar(Bu radyogram ile tespit ediliyor).
Modellere göre ayrı ayrı yukarıdaki sonuçlar tahmin edilmiştir.Fakat her generasyonda bakteri kültürleri santrifüjden geçirilerek bakterilerdeki radyoaktiviteyi ölçmüşlerdir.
İzole edilen DNA’lar santrifüjden geçiriliyor. Santrifüj tüpünden Ağır DNA molekülleri tüpün altında yer alıyor.Bir ağır bir hafif DNA içerenler ortada kalıyor.Üstte ise hafif DNA lar kalır.Sıfır generasyonda radyoakti-vite dipte,1 generasoynda tüpün orta kısmında bir kısmı ise dipte olduğu fark ediliyor.Bu çalışmada DNA’ların replikasyonda bir eski bir yeni zincir alacağı gözlemleniyor.Replikasyon enzimatik olarak yürür.DNApolimeraz enzimi tarafından yürütülür ve ilk kez Arthur Kornberg tarafından E.coli’den izole edilmiştir.Bu buluş moleküler biyolojide devrim niteliğindedir.Çünkü DNA sentezinde rol oynaya enzim elde edilmiştir.DNA sentezinde metdana gelen reaksiyonlar:
d(NMP)n + dNTP + Kalıp DNA àd(NMP)n+1 + PPi
DNA replikasyonu gerçekleşmesi için öncelikle bir kalıp DNA’ya ihtiyaç vardır.Bu kalıp DNA’ya RNA’dan oluşan 4-6 nükleotidlik bir polinükleotide ihtiyaç vardır.DNA polimeraz enzimi ancak primer oluştuktan sonra primere bağlanarak replikasyonu devam ettirir.Primer DNA zincirine Primaz adı verilen enzimler bağlanır.Primerler oluştuktan sonra DNA polimeraz enzimi Primere bağlanarak onun 3’OH Ucundan başlayarak yeni nükleotidleri Watson-Crick modeline göre yerleştirir.DNA sentezinin bir yönü vardır(5’à3’). Bunun nedeni DNApolimerazın 3’ ucuna bağlanabilmeleridir.Arthur’un bulduğu enzim DNApolimeraz I olarak adlandırılır.Daha sonraki çalışmalarda DNApolimeraz II ve III enzimleri bulunmuştur.Bu 3 enzimde DNA sentezini 5’à3’ yönünde yaparlar ve aynı zamanda bu 3 enzim ekzonükleaz dediğimiz DNA’nın uç kısmını kesme aktivitesi gösteren enzim yapısına sahiptirler.DNApolimeraz II ve III enzimleri ekzonükleaz aktivitesini 3’à5’ yönünde gösterirler.DNApolimeraz I ise Her iki yönde ekzonükleaz aktivitesini gösterebilir.E.coli bakterisinde DNA replikasyonu gerçekleştiren esas enzimin DNApolimerazIII olduğu,DNApolimerazI ise daha çok DNA sentezi sırasındaki hataları giderici görev yaptığı anlaşılmıştır.DNApolimeraz II enziminin işlevi anlaşılamamıştır. Yapısal olarak bakıldığı zaman DNApolimeraz III enziminin oligometrik olduğu,DNA polimeraz I ise monomerik olduğu anlaşılmıştır.
Prokaryotlarda Replikasyon
Prokaryot organizmalarda DNA(Kromozomal DNA) çift zincir sarma yapılı ve çembeseldir.E.coli bakterisi üzerinde yapılan replikasyon çalışmalarında,replikasyonun DNA zincirinde her iki zincirde aynı anda başladığı ve aynı yöne ilerlediğini göstermiştir.
Okazaki,replikasyon üzerine yaptığı çalışmalarda DNA sentezinin zincirlerden birisinin üzerinde parçalı ya da kesintili olduğunu fark etmiş. “lagging” zünciri üzerindeki parçalı DNA’ya Okazaki fragmentleri adı verilmektedir.Detaylı çalışmalar sonunda replikasyonun sadece 5’ den 3’ e doğru olduğu iyice anlaşılmıştır.
DNA sentezi iki şekilde meydana gelir.5’ den 3’ e çatal yönünde,5’ den 3’ e çatalın ters yönünde.DNA replikasyonu sırasında DNA polimeraz I,II ve III enzimleri replikasyonu tek başına başlatamıyor.Bunların özelliği DNA zincirindeki bir primere bağlanarak onun uzatılmasından ibarettir.Yapılan çalışmalarda bütün canlılarda DNA replikasyonu sırasında kullanılan enzimlerin 4-6 nükletidden oluşan enzimler olduğu anlaşılmıştır.Akla gelen soru primerler DNA zincirine nasıl bağlanır?Bu görevi üstlenen bir enzim vardır ve primaz olarak adlandırılır.Bu enzim kendisi DNA zincirine yardımcı olan diğer proteinlerle birleşerek primozom adı verilen yapıları oluştururlar.Bir primozom kalıp DNA’ya bağlanır ve kalıp DNA üzerinde 5’à3’ yönünde hareket eder.Bu hareketi sırasında belli aralılarla durarak bir adet primer sentezi yapar ve daha sonra yoluna devam eder.Daha sonra DNA polimeraz enzimleri bu primerleri kullanarak DNA replikasyonunu devam ettirirler.DNApolimeraz I enzimi primerleri kaldırarak yerine DNA nükleotidlerinin yerleştirir ve daha sonra boş kalan ya da ayrı kalan nükleotidler birbirlerine DNAligaz enzimi tarafından yapıştırılırlar.Devam eden araştırmalar replikasyon işleminin sanıldığında da karmaşık olduğunu ve bu replikasyon sırasında pek çok protein veya enzimin görev aldığını göstermiştir.örneğin DNA polimeraz I,II,III,DNAligaz,primaz gibi enzimlerin yanında görevlerinin çift zincirleri birbirinden ayrı tutmak olan sarmal yapıyı giderici olan proteinlerde ve enzimlerinde görev aldığı bulunmuştur.Replikasyon sırasında görev alan enzimlerden helikaz enzimi DNA’daki sarmal yapıyı giderici ve zincirleri birbirinden ayıran enzimdir.SSB proteinleri ise ayrılmış olan DNA zincirine bağlanarak onların tekrar çift zincir oluşturmalarını engeller.DNAgiraz enzimi ise topoizomeraz enzim olup bakterilerde bulunur.Replikasyon sırasında sarmal yapının tekrar oluşmasını engeller.DNAligaz enzimi DNA zincirindeki 3’ – OH ile 5’ – PO4-2 fosfodiester bağlarıyla birbirine bağlar.
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