Nükleik Asitler
Hücre içerisindeki makromolekül gruplarından olup iki çeşittir.Bunlar DNA ve RNA’dır.Nükleik asitler ilk olarak 1868’de İsviçreli bir fizikçi tarafından hücre çekirdeği çalışılırken keşfedilmiş.Daha sonra yapılan çalışmalar nükleik asitlerin nükleotid denilen monomerlerden oluştuğunu göstermiştir.Bu monomerlerin kovalent bağ yaparak uzun polinükleotid zincirleri oluşturdukları gözlenmiştir.Nükleik asitlerle ilgili detaylı bir çalışma yapabilmek için onu izole etmemiz gerekmektedir.Bir nükleik asidin izolasyonu şu şekilde yapılmaktadır.
I.İlk olarak bakteri kültürü yapılır.
II.Buradan bir kısmı alınarak santrifüj tüpüne konularak santrifüj edilir.
III.Üst kısımda kalan supernatan ortamdan uzaklaştırlır.
IV.Lizozim enzimi eklenir ve 37oC’lik ortamda bırakılır ve hücrelerin parçalanması sağlanır.
V.SDS denilen bir deterjan türü eklenip karıştırılır ve de bu sayede hücre zarı yarı geçirgen hal alması sağlanır.
VI.Fenolklorofort denilen Tampon çözeltisi eklenir.
- RNA’nın monomerlerine parçalanması için RNAaz enzimi eklenir.
- Fenolkloroformla tekrar müdahale edilerek proteinlerin tamamen parçalanması sağlanır.
IX.Etanol eklenerek DNA iyice konsantre hale geçirilir.
X.Bir cam çubuk yardımıyla Genetik materyal alınır ve de inceleme yapılabilir.
Nükleik asitler proteinler kadar olmasa da hücre içerisinde kalıtım dışında da bazı görevleri vardır.Örneğin nükleik asitler.hücre içerisinde sinyal iletimde görev yapar.,Enerji molekülleri olarak görev yapar,Ribozom ve Kromozomun yapısına katılarak yapısal görev üstlenir.Nükleik asitler kalıtımla ilgili olarak aşağıdaki görevleri üstlenir:
- Genetik şifreyi sağlam bir şekilde korurlar.
- Bu genetik şifreyi hücre içerisine(sitoplazmaya) taşırlar.
- Genetik şifreyi çoğaltabilirler(duplikasyon,replikasyon).
- Genetik şifrede kısmı değişime tölerans gösterir(Mutasyon).
Nükleik asitlerin kalıtım materyali olduğunu gösteren deney 1928’de Griffith tarafından yapılmıştır.Griffith İnsanlarda ve hayvanlarda zatüre hastalığına neden olan Pneumococcus bakterileri üzerinde çalıştı.Bu bakterilerden iki tip olduğunu fark etti.Birisi S Tipi hastalık yapıyor,diğeri R Tipi ise hastalık yapmıyor.Griffith deneyine farelerle başlıyor ve ilk olarak canlı fareye S Tipi bakteri taşıyan kültürden bir miktar enjekte ediyor ve farenin öldüğünü gözlemliyor.Sağlıklı farelerden diğerine ise R Tipi bakteri enjekte ediliyor ve de Fare yaşıyor. Griffith S Tipi bakterileri kaynatarak öldürüyor ve de bunu fareye enjekte ettiği zaman farenin ölmediğini gözlüyor.Daha sonra ölü S Tipi bakteriler ile R Tipi Bakterileri karıştırarak bir süspansiyon oluşturup fareye enjekte ediyor.Fare bu sefer ölüyor.Son defe da ölmüş farenden bakteri alıyor ve de canlı fareye verdiği zaman yine fare ölüyor.Bunu nedenini transformasyona bağlıyoruz.
Transformasyon:Verici bir hücreden alınan genetik materyalin bir alıcı hücreye direkt bir kontak olmadan DNA’nın geçmesidir.Bu olayın asıl mekanizması 1944 yılında 3 kişilik takımdan oluşan Avery ve ekibi tarafından açıklanmıştır.Bu ekip ilk olarak ısıtılarak öldürülmüş S Tipi bakterilerin polisakkaritleri izole ediliyor ve bunlar canlı R Tipi bakteriler ile karıştılıyor.Bu karışımdan bir miktar alınarak petri kabına ekim yapılıyor.Gözlemler sonucu büyüyen bütün bakteri kolonilerinde R Tipi bakteri olduğu gözleniyor yani transformasyon olmuyor.Bu seferde DNA izole edilip alınıyor ve canlı R Tipi bakteriler ile karıştırılıp petri kabına ekim yapılıyor.Kolonilere baktığımız zaman S ve R Tipi bakteriler olduğu gözleniyor.Başka bir deneyde ise RNA izole edilip R Tipi bakterilerle karıştırılıyor ve petri kabına ekim yapılıyor.Oluşan kolonilerde R Tipi bakterierl gözleniyor yani transformasyon yok.Sonra proteinler izole edilip R Tipi bakterilerle karıştırılıp petri kabına ekim yapıldığı zaman oluşan kolonilerde yine transformasyon olmadığı gözleniyor.Son olarak R Tipi bakteriler ile kaynatılarak öldürülmüş S tipi bakterilerin tamamı karıştırılıyor ve 3 ayrı petri kabına ayrı ayrı ekim yapılıyor.Birincisine DNAaz,ikincisine RNAaz,üçüncüsüne Proteaz enzimleri ekleniyor.Sonuçlar gözlendiği zaman birinci petride R Tipi,ikinci ve üçüncü petride S Tipi bakteriler ürediği gözleniyor.
En son yapılan çalışma 1952 yılında Hershay ve Chase tarafından E.coli bakterileriyle T2 fajı ile çalışılıyor.T2 fajı oldukça basit yapıda bir nükleik asit ile bunu çevreleyen protein bir kılıftan oluşmuştur.Bu T2 fajlarını bir kısmını nükleotidleri 32P izotopu kullanılarak işaretleniyor.Başka bir T2 fajını ise proteinleri S izotopuyla işaretleniyor.DNA’sı işaretlenmiş fajlarla E.coli karıştırılarak solüsyon elde ediliyor ve santrifüjle çökeltiliyor.Supernatanda virüs altta ise bakteri kalıyor.Supernatanda radyoaktivite az,altta ise fazla olduğu gözleniyor.
Aynı çalışma proteini işaretlenmiş fajlarla deneniyor.Bu sefer supernatan radyoaktif,alt kısım ise yok denecek kadar az olduğu gözleniyor.Bu deney sonunda DNA’nın transformasyonu sağlayan materyal olduğu kantlanmıştır.
Nükleik Asitlerin Yapıları
Nükleik asitler nükleotid monomerlerinden oluşmuştur.Bu monomerlerde 3 temel gruptan meydana gelmiştir.Bunlar:
i.Azotlu Baz
ii.5C’li Şeker grubu(Pentoz)
iii.Fosfat Grubu
DNA’nın yapıya 4 farklı baz girir.Bunlar Adenin,Guanin,Timin ve Sitozin’dir.RNA’da da 4 farklı baz vardır.Bunlar Adenin,Guanin,Sitozin ve Urasil’dir.Adenin ile Guanin çift halkasal bir yapı olan ve dokuzgen bir yapı olan Pürin baz grubuna girer.Sitozin,Timin ve Urasil altıgen tek halkalı bir yapı olan Primidin baz grubuna girer.Pürinler Primidin bazlarından evrimsel süreçte geliştikleri düşünülmektedir.DNA yapısında bulunan şeker Deoksiriboz iken RNA’da Riboz bulunur.Farkları Riboz şekeri 2.köşesinde hidroksil grubu taşırken Deoksiriboz 2. köşesinde Hidrojen taşır.Nitrojenli bazlar ile şekerlerin oluşturdukları yapıya nükleosit denir.Nükleositlere fosfat grubunun da eklenmesiyle nükleotid oluşur(Bunlar ester bağlarıyla bağlıdır).Nükleotidlere en iyi örnek ATP’dir.DNA ve RNA molekülleri Nükleotidlerin birbirlerine kovalent bağ yapmalarıyla oluşur.Bu yapıda her fosfat grubu 2 ester bağı yapar(fosfodiester bağı).Bu ester bağlarından birisi nükleotidlerden birisinin 3, karbonuyla diğerinin 5. karbonu arasında oluşur.Bunu için nükleotid zincirleri genellikle
5’_______3’ şeklinde gösterilir.Fizyolojik pH’dan nükleik asitler iyonize durumdadır ve fosfat gruplarından dolayı negatif yüklüdürler.
NOT Nükleik asitlerde baz ve şeker arasında olan bağa β N-glikozitik bağ,şekerle fosfat grubu arasındaki bağa ise ester bağı adı verilmekdedir.
Nükleik Asitlerin Üç Boyutlu Yapıları
DNA moleküllerinin genetik materyal olduğu anlaşılınca pek çok bilim adamı DNA’nın yapısını çözmeye çalıştı.Bunlardan biri olan Erwin Chargaff DNA zincirinde Pürinlerin sayısının Pirimidinlere eşit olduğu bulup A+G=C+T olduğu buldu.Bunun dışında Franklin Wilkins DNA’nın sarmal bir yapıya sahip olduğunu göstermiş.Watson ve Crick DNA modeline kadar araştırmacılardan doyurucu bir DNA modeli gelmemiştir.Öne sürülecek olan DNA modeli en az 3 kriteri yerine getirmeliydi.Bunlar:
- DNA kendi kopyasını çıkarabilme özelliğini taşımalıydı.Böylece DNA diğer nesillere aktarılabilirdi.
- Hücrelerdeki diğer önemli polimerlerin sentezi için gerekli bilgileri taşımalıydı.Başka bir deyişle sitoplazmada protein sentezini yönlendirmeliydi.
- DNA modeli bazı yapısal değişikliklere izin vermeliydi.Yani başka bir deyişle mutasyona izin verip varyasyonlara neden olmalıydı.
1953 yılında Watson ve Crick DNA modelini açıkladı.Bunların DNA modeli:
I.DNA hücrede çift sarmal yapıda bulunur.
II.DNA zincirleri birbirlerine komplimenterdir(Tamamlayıcı).
III.DNA zincirleri birbirlerine anti paraleldir.
IV.DNA zincirindeki karşılıklı bazlar H bağı yaparlar.Guanin ve Sitozin 3,Adenin ve Timin 2 bağ yapmaktadır.
NOT: DNA sarmal ya da supersarmal yapıdadır.Bu yapıyı topoizomeraz enzimi sağlar.
Nükleik asitler proteinler gibi denature ve renature olabilirler.Eğer yüksek ısı ve ekstrem pH ortamlarına mâruz kalırsa denature olurlar.Bunu nedeni proteinlerde olduğu gibi belirli kimyasal etkileşimlerin oluşmasıdır.Örneğin çift zinciri bir arada tutan bazlar arasındaki H bağlarını ve diğer etkileşimlerin bozulmasıdır.Denature olan DNA molekülleri tek zincir haline dönüşürler.Eğer denaturasyona neden olan etkinler ortamdan uzaklaştırılırsa DNA’lar tekrar çift sarmal hale geçerek renaturasyona uğrarlar.DNA molekülündeki denaturasyon DNA yapısındaki bazların oranıyla ilişkilidir.Eğer DNA molekülü yüksek oranda Guanin ve Sitozin içeriyorsa DNA daha dayanıklı olur.Bu bazların aralarında yaptıkları H bağlarıyla alakalıdır.
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