DNA Nedir? DNA’nın Yapısı ve Özellikleri Nelerdir?

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.

Nükleotit olarak adlandırılan birimlerden oluşan bir polimerdir. DNA zinciri 22 ila 26 Angström arası (2,2-2,6 nm) genişliktedir, bir nükleotit birim 3,3 Angström (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), 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 (Deoksiribo Nükleik Asit) Özellikleri:

• DNA modeli 1453 de Watson ve Crick adlı bilim adamları tarafından ortaya konmuştur.
• DNA adını yapısında bulunan deksiriboz şekerinden almıştır.
• Çok sayıda deoksiribonükleodit belirli bir düzende birleşirse DNA oluşur. Bu nükleotidler, adenin,guanin,sitozin ve timin‘dir.
• Urasil nükleotidini bulundurmaz.
• Karşılıklı yer alan nükleotit zincirinde her zaman guanin sitozinle; adenin timinle eşlenir. Dolayısıyla adenin sayısı timine guanin sayısı sitozine eşittir.
• Bu eşitlikten A (adenin) + G (guanin) / T (timin) + S (Sitozin) = 1 elde edilir.
• İki tane iplikten oluşmuş, sarmal yapıya sahip bir moleküldür.
• DNA molekülü oluşurken bir zincirdeki nükleotitler birbirine fosfodiester, karşılıklı nükleotitler birbirlerine hidrojen bağı ile bağlanır
• Adenin ile timin arasında 2, guanin ile sitozin arasında 3 tane zayıf hidrojen bağı bulunur.
• DNA kendini eşleyebilir. Bu olaya replikasyon(=duplikasyon) denir.
• Ökaryot hücrelerde; çekirdek, mitokondri ve plastitlerde bulunur.
• Hücrelerin genetik bilgisini taşır ve sonraki nesillere aktarır.
• Protein ve RNA sentezini yönetir.
• DNA, polimeraz ve ligaz enzimleri tarafından sentezlenir.
• Mutasyon denen kalıtsal değişikliklere uğrar.
• A (adenin) +T (timin) /G (guanin) +S (sitozin) oranı türe özgüdür. İnsanda bu oran 1,52 dir.

RNA (Ribonükleik Asit)’Nın Özellikleri:

• Adenin, guanin, sitozin ve urasil nükleotitlerini bulundurur.
• RNA da timin bulunmaz.
• Riboz şekerini bulundurur.
• Kendisini eşleyemez. DNA üzerinden sentezlenir.
• Ökaryot hücrelerde çekirdek, mitokondri, plastitler, ribozom ve stoplazmalarda bulunabilir.
• DNA’dan aldığı bilgiyle protein sentezini sağlar.
• RNA polimeraz enzimiyle sentezlenir.
• Miktarı bir canlının aynı tip hücrelerinde bile farklı olabilir.
• Protein sentezinin fazla olduğu hücrelerde RNA miktarı fazladır.

Görevlerine göre 3 çeşit RNA bulunur. Bunlar:

1- Mesajcı RNA (m RNA=messenger RNA)

• Hücrede en az bulunan RNA çeşididir.Toplam RNA nın %5 ini oluşturur.
• DNA çekirdekten çıkamadığı için protein sentezi için gerekli şifreyi DNA dan alıp ribozomun küçük alt birimine getirir.
• Hücrede her farklı protein için farklı bir mRNA sentezlenir.

2- Taşıyıcı RNA( tRNA=Transfer RNA)

• Hücredeki RNA ların %15 ini oluşturur.
• Stoplazmada çözelti halinde bulunduğundan eriyebilir RNA da denir.
• Görevi, protein sentezinde kullanılacak amino asitleri ribozomun büyük alt birimine taşımaktır.
• Her tRNA, bir defada sadece bir amino asiti ribozoma taşıyabilir.
• Hidrojen bağı taşıyan tek RNA çeşididir.

3- Ribozomal RNA (rRNA)

• Hücredeki RNA ların %75-85 ini oluşturur.
• Proteinlerle birlikte ribozomun yapısına katılır.

DNA ile RNA’nın ortak özellikleri; adenin, guanin ve sitozin bazı taşımaları, fosfat grubu (H3PO4) bulundurmaları ve nükleotitleri birbirine bağlayan fosfodiester bağlarına sahip olmalarıdır.