Nükleik Asitler | DNA , RNA

Hücre ile ilgili araştırmalar yapılırken çekirdek yapısında asidik özelliklere sahip moleküller olduğu saptanmış ve bu moleküllere çekirdek asidi anlamına gelen nükleik asit adı verilmiştir.

Bu moleküller polimer yapıdadır, çok sayıda nükleotit adı verilen monomerin birleşmesiyle oluşmuştur. Yapılarında bulunan 5 C’lu şekere göre isimlendirilmiştir. Yapısında deoksiriboz şekeri bulunan nükleik aside deoksiribonükleik asit (DNA), riboz şekeri bulunan nükleik aside ise ribonükleik asit (RNA) adı verilir.

Azotlu Organik Bazlar: Halkasal yapıya sahip organik moleküllerdir. Pürin ve pirimidin olmak üzere 2 grubu vardır.

Pürin bazları çift halkalı yapıya sahiptir. Yapısında altıgen ve beşgen iki halkasal yapı bulundurduğundan çift halkalı bazlar olarak adlandırılır. Adenin (Görsel 1.89) ve Guanin (Görsel 1.90) çift halkalı bazlardır. Bu baz çeşitleri DNA ve RNA moleküllerinde ortak olarak bulunur.

Pirimidin bazları ise tek halkalı bazlardır. Yapılarında altıgen bir halka vardır. Sitozin (Görsel 1.91), timin (Görsel 1.92) ve urasil (Görsel 1.93) tek halkalı bazlardır. Sitozin bazı DNA ve RNA’da ortak olarak bulunurken timin bazı sadece DNA’da, urasil bazı ise sadece RNA’da bulunur.

Şeker Grubu: Riboz ve deoksiriboz, yönetici moleküllerin monomeri olan nükleotitlerin yapısına katılan 5 karbonlu şekerlerdir.

İnorganik Fosfat Grubu (H₃PO₄): Tüm nükleotit çeşitlerinin yapısında ortak olarak bulunur.

Görsel 1.94’te görülen azotlu organik baz ve şeker birbirine glikozit bağı ile bağlanır. İkisinin oluşturduğu bu birlikteliğe nükleozit denir. Nükleozite ester bağı ile fosfat grubu bağlandığında ise nükleotit oluşur. Nükleotitler, ismini yapısındaki azotlu organik baza göre alır.

Tüm canlıların DNA molekülünde aynı çeşit nükleotitler bulunmasına rağmen nükleotitlerin sayı, sıra ve dizilişleri farklıdır. Bu farklılık canlılar arasındaki çeşitliliğin nedenidir. (Görsel 1.95)

Görsel 1.95 DNA’nın farklılığının neden olduğu genetik çeşitlilik

DNA (Deoksiribonükleik Asit)

Hücrede gerçekleşen tüm metabolik olayları yönetir. Prokaryot hücrelerde çekirdek bulunmadığından sitoplazmada nükleoit adı verilen özel bölgede bulunur. Prokaryot hücrelerde DNA molekülü çift zincirli, sarmal yapılı ve halkasaldır. Yani iki ucu birleşiktir.

Ökaryot hücrelerde ise çekirdek, mitokondri ve kloroplast içinde bulunur. Çekirdek içerisindeki DNA molekülleri çift zincirli, sarmal yapılı ve doğrusaldır. Fakat mitokondri ve kloroplast organelleri içerisindeki DNA’nın yapısı prokaryot hücrelerinki gibi halkasaldır.

BİLİYOR MUSUNUZ?

İnsan DNA’sındaki bilgi, neredeyse bir futbol sahasını dolduracak kadar çok ansiklopedideki bilgiye eşittir. Bir başka benzetme yapacak olursak bu bilgi her biri 500 sayfa olan tam 900 ciltlik bir ansiklopedi serisini dolduracak kadar fazladır.

DNA ve RNA moleküllerinin monomeri olan nükleotitlerin yapısını inceleyelim. Nükleotitlerin yapısında azotlu organik baz, 5 C’lu şeker (pentoz) ve fosfat grubu (H3PO4) bulunur.DNA molekülü, yönetici molekül olmasının yanında kalıtım molekülüdür.

Genetik özelliklerimiz DNA üzerinde bulunan gen adı verilen kısımlardaki şifrelerde saklıdır. Canlıların birbirinden farklı özellikler göstermesi yani tür içi çeşitliliğin temel nedeni DNA molekülüdür. DNA molekülündeki genetik kod diziliminin farklı olması üretilen proteinlerin farklı olmasına, bu da canlıların dış görünüşlerinin farklı olmasına neden olur.

Üreme sürecinde DNA molekülü kendini eşleyerek kalıtsal özelliklerimizin yavrulara geçmesini sağlar.

Görsel 1.96’da bir DNA molekülünün kesiti gösterilmiştir.

DNA molekülünün yapısındaki pürin ve pirimidin nükleotitlerinin sayısı birbirine eşittir. Çünkü DNA çift zincirlidir. Bir adenin nükleotitinin karşısına her zaman bir timin nükleotiti bir guanin nükleotitinin karşısına ise bir sitozin nükleotiti gelir.

Yani bir DNA molekülünde,
X tane adenin varsa X tane de timin vardır.
Y tane guanin varsa Y tane de sitozin vardır.
O hâlde pürin = pirimidindir.

Adenin ile timin nükleotitleri birbirine ikili zayıf hidrojen bağıyla guanin ile sitozin nükleotitleri ise üçlü zayıf hidrojen bağıyla bağlıdır.

Yani; DNA yapısında bulunan kaşılıklı nükleotitler birbirlerine zayıf hidrojen bağı ile bağlıdır. Tek zincirinde bulunan nükleotitler ise fosfodiester bağı ile bağlıdır.

Bir hücre bölüneceği zaman mutlaka DNA’sının bir eşini yapar. Bu olaya replikasyon denir. Replikasyonda görevli enzim ise DNA polimeraz enzimidir.

DNA’nın çift sarmal yapısı 1953 yılında James Watson (Ceyms Vatsın) ve Francis Crick (Frensis Kırik) tarafından ortaya atılmıştır. (Görsel 1.97)

RNA (Ribonükleikasit)

Tek zincirli bir moleküldür. Çok sayıdaki ribonükleotitin birbirine fosfodiester bağı ile bağlanması sonucu oluşur. Bütün RNA’Iar DNA üzerindeki genetik şifrelere göre sentezlenir. Bu olaya transkripsiyon adı verilir.

RNA molekülleri protein sentezinden sorumludur. Karakteristik şekeri riboz, yapısında bulunan bazlar ise adenin, guanin, sitozin ve urasil bazlarıdır.

Prokaryotlarda sitoplazma ve ribozomda, ökaryotlarda ise çekirdek, sitoplazma, ribozom, mitokondri ve kloroplastta bulunur.

3 çeşit RNA molekülü vardır:

Mesajcı RNA (mRNA): DNA’nın anlamlı ipliğindeki şifreye göre üretilir. DNA’dan aldığı bu şifreyi ribozom organeline taşır. Ribozom organellerinde bu şifreye göre protein sentezlenir. Enzimler gibi tekrar tekrar kullanılabilir. Tüm RNA’lar içinde %5 bulunma oranına sahiptir.

Ribozomal RNA (rRNA): Ribozom organelinin yapısına katılır.

Tüm RNA’lar içinde %80 bulunma oranına sahiptir.

Taşıyıcı RNA (tRNA): Sitoplazmadan aldığı amino asitleri ribozoma taşır. Tek zincirli olan tRNA belli bölgelerinden hidrojen bağları ile bağlanarak katlanmalar yapmıştır.

tRNA’lar tüm RNA’lar içinde %15 bulunma oranına sahiptir. Enzimler gibi tekrar tekrar kullanılabilir.

Her tRNA molekülü, uç kısmında üç nükleotitden oluşan ve antikodon denilen bölümüne uygun, amino asit çeşidini kendisine bağlayarak protein sentezinde kullanılması için ribozom organeline taşır. (Görsel 1.98)