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.
DNA Nedir?
Deoksiribonükleik 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 ların 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. Herbir 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.
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 antiparalel 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 ve Genetik Kod
Genetik özelliklerimiz hücrelerimizdeki çekirdeğin içinde bulunan kromozomlarda taşınır. Kromozomlar DNA ve özel proteinlerin birleşmesiyle oluşur
DNA, hücrenin yönetici molekülüdür ve beslenme, solunum, üreme gibi canlılık faaliyetlerini yönetir. DNA'nın yapısında kalıtsal özelliklerimize etki eden yapılar bulunur. Bu yapılar genlerdir. Kalıtsal bilgiler genler tarafından taşınır.
Bilim insanları James Watson (Ceyms Vatsin) ve Francis Crick (Firensis Kirik) birlikte çalışarak üstte görülen DNA'nin yapısını temsil eden modeli hazırlamışlardır.
Nükleotitler DNA'nın temel yapı birimleridir. Bir nükleotidin yapısında aşağıdaki gibi fosfat, seker ve organik baz bulunur. Organik bazlar adenin (A), timin (T), sitozin (C) ve guanin (G)'dir. Nükleotidler hangi organik bazı içeriyorlarsa o bazın ismiyle adlandırılırlar.
*Nükleotitin yapısında bulunan şeker 5 karbonlu olup Deoksiriboz şekeridir.
*Fosfatlar DNA ya asitsi özelliği kazandırırlar.
*Nükleik asitler iki çeşittir. DNA ve RNA dır.
*Her bir Nükleik asidin (DNA) yapısındaki 4 çeşit nükleotidin farklı sıra , miktar ve farklı kullanımı sonucu farklı kalıtsal şifrelere sahip nükleik asitler (DNA) oluşur.
Örneğin adenin bazını içeren nükleotit "adenin nükleotit", guanin bazını içeren nükleotit "guanin nükleotit" olarak adlandırılır.
DNA'da, nükleotidler bir iplik oluşturacak şekilde bir araya gelirler. Bu iplikte her zaman adeninin karşısına timin, sitozinin karsısına guanin nükleotiti gelir.
DNA, iki iplikten veya zincirdenoluşur. Üstteki şekilde görüldüğü gibi birbirinin etrafında dolanan bu iplikler, DNA'nın bükülmüş bir merdiven gibi görünmesine sebep olur.
*DNA da Guanin nükleotit ile Sitozin nükleotit arasında 3 adet hidrojen bağı vardır.
*DNA da Adenin nükleotit ile Timin nükleotit arasında 2 adet hidrojen bağı vardır.
Bu Hidrojen bağları ile bağlanmış yapıya ikili sarmal olarak adlandırılır. Bu iki zincirin birleşmesi ile DNA oluşur.
Çevremize baktığımızda canlıların birbirlerinden ve diğer canlı türlerinden farklı olduğunu görüyoruz. Bir insanin, tırtılın, domatesin, hidranın; kısacası bütün canlıların her birinin hücrelerindeki yönetici molekül DNA'dır.
Canlıdan organik bazlara doğru sıralanış yukarıda verilmiştir.
Hücre bölünmesi öncesinde hücredeki DNA molekülü miktarı iki katına çıkar. Bu olaya DNA'nın kendisini eşlemesi adi verilir.
DNA'nin kendisini nasıl eslediği üstteki şekilde görülmektedir.
DNA kendini eşlerken önce
*DNA'nın iki ipliği bir enzim yardımı ile birbirinden ayrılır. Aralardaki hidrojen bağları kopar.
*Daha sonra sitoplazmada serbest halde bulunan nükleotidler çekirdeğin içerisine girer ve DNA'nın açılan kısmındaki nükleotidlerle eşleşir.
*Bu esleşme sırasında, adenin nükleotitin karsısına timin nükleotit, sitozin nükleotitin karsısına da guanin nükleotit gelir.
*Sonuçta başlangıçtaki DNA molekülünün aynisi olan bir DNA molekülü daha oluşur.
DNA, hücre bölünmesi sırasında kendini eşleyerek yapısında bulunan bilgilerin yeni oluşacak yavru hücrelere geçmesini sağlar. Bütün canlılarda DNA molekülü adenin, timin, sitozin ve guanin bazlarından oluşmasına rağmen nükleotitlerin sayısında ve dizilisindeki farklılıklar canlıların birbirinden farklı olmasını sağlar.
Kromozomlar DNA'ları, DNA' lar da genetik özellikleri belirleyen genleri taşır. Genler ise nükleotidlerden oluşur.
Tahtaya yazılan bilgileri defterimize geçirirken bazı hatalar yapabiliriz. Benzer şekilde DNA molekülü de kendisini eslerken hatalar oluşabilir.
Mutasyon
DNA dizilimindeki bu değişiklik, farklı genetik özelliklerin ortaya çıkmasına sebep olabilir. Bazen, hücre bölünmesi sırasında kromozomların sayısında artma ya da azalma şeklinde değişiklikler de olabilir. DNA dizilimindeki ve kromozomlardaki değişiklikler mutasyon olarak adlandırılır.
Radyasyon , bazı kimyasal maddeler , ilaçlar ve güneş ışığı mutasyona sebep olabilir: Örneğin, gebelik döneminin ilk aylarında röntgen filmi çektirmek bebekte mutasyona, dolayısıyla gelişim bozukluklarına sebep olabilir.
Mutasyonlar,
*Hem vücut hem de üreme hücrelerinde oluşabilir.
*Üreme hücrelerinde görülen mutasyonlar dölden döle geçme özelliğine sahiptir.
*Vücut hücrelerinde görülen mutasyonlar ise ancak eşeysiz üreme gösteren canlılarda dölden döle geçebilir.
*Mutasyonların etkileri olumlu veya olumsuz olabilir. Örneğin bitki üreme hücrelerinde görülen mutasyon sonucu bitkilerin
büyüklüğü ya da tohumlarının sayısında değişiklik oluşabilir.
*Diğer taraftan zararlı mutasyonlar da vardır. insanların genlerinde meydana gelen bazı mutasyonlar farklı hastalıkların ve genetik bozuklukların ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Örneğin; hemofili, orak hücreli anemi, albinoluk, alti parmaklılık, Down sendromu gibi rahatsızlıklar, mutasyon sonucu ortaya çıkmıştır.
*Ayni şekilde, bazı mutasyonların kansere sebep olduğu da bilinmektedir.
Modifikasyon
Çuha çiçeği ortam sıcaklığı 15-25 oC arasındaki bir ortamda yetiştirilirse çiçeklerin rengi kırmızı, 25-35 oC arasındaki bir ortamda yetiştirilirseçiçeklerinin rengi beyaz olur.
Ari ve karıncalarda larvaların beslenme koşulları değiştiğinde vücut şekilleri ve davranışları değişir. Ari larvaları çiçek tozuyla
beslendiğinde isçi arılar, ari sütüyle beslendiğinde ise kraliçe ari oluşur.
Çuha bitkisi, ari ve karıncalarda görüldüğü gibi çevre şartlarının etkisiyle canlılarda ortaya çıkan ve kalıtsal olmayan değişikliklere modifikasyon adi verilir. Spor yapan kişilerde kasların gelişmesi, yazın güneşli günlerde teninizin bronzlaşması da modifikasyona örnektir.
*Kalıtsal değildir. Nesilden nesile aktarılmaz.
Tek yumurta ikizlerinde genetik yapı aynidir. Bu ikizler farklı çevre şartlarında yetiştiklerinde farklı özellikler gösterirler.Bu modifikasyona örnektir.
