DNA

Deoksiribonükleik asit ya da kısaca DNA, tüm hücreli canlıların ve bazı virüslerin biyolojik gelişimleri için gerekli genetik bilgiyi taşıyan bir çeşit nükleik asittir. DNA, canlının özelliklerinin soydan soya geçmesini sağladığı için bazen kalıtım molekülü olarak da adlandırılır.

Bakterilerde ve diğer basit hücreli canlılarda DNA hücrenin içinde dağınık biçimde bulunur. Hayvanları ve bitkileri oluşturan daha karmaşık hücrelerde ise DNA'nın çoğu hücre çekirdeğindeki kromozomlarda bulunur. Enerji üreten kloroplast ve mitokondri organellerinde ve pek çok virüste de bir miktar DNA bulunur.

Moleküler yapı



Bazen "kalıtım molekülü" olarak adlandırılsa da, DNA aslında tek bir molekül değil, bir çift moleküldür. Bu çift molekül, bir sarmaşığın dalları gibi birbiri çevresinde dönerek bir sarmal oluştururlar.

Sarmaşık dalına benzer her molekül, bir DNA "ipliği"dir. Bu iplikler birbirlerine kimyasal olarak bağlanmış nükleotidlerden oluşur. Nükleotidler ise bir şeker, bir fosfat ve bir de dört çeşit azotlu bazlardan birisinden oluşur.

Bu dört çeşit baz, adenin, timin, sitozin ve guanindir. Sırası ile A, T, C ve G harfleri ile kısaltılırlar.

Bir DNA ikili sarmalında, iki polinükleotid (çok nükleotidli) iplik hidrofobik etki ile bağlanabilirler. Hangi ipliklerin birleşik kalacağı zıt eşleşme ile belirlenir. Her baz diğer bazların yalnızca bir çeşidi ile hidrojen bağları kurabilir (A ile T, C ile ise G bağ kurabilir) böylece bir iplikteki bazın niteliği kurulan bağın gücünü belirler; zıt bazlar ne kadar çok olursa kurulan bağ da o kadar güçlü ve uzun ömürlü olur.

Hücre mekanizması DNA ikili sarmalını birbirinden ayırıp her iki DNA ipliğini de yeni birer ipliği sentezlemek için şablon olarak kullanma yeteneğine sahiptir. Yeni üretilen iplikler öncekilerle hemen hemen tamamen aynıdır, ancak mutasyon adı verilen hatalar oluşabilir. Hücrenin bu özelliğini laboratuvar ortamında taklit eden işleme de PCR (polimeraz zincirleme tepkimesi) adı verilir.

Eşleşme nedeniyle nükleotidlerdeki bazlar sarmal eksenine doğru dönüktür. Bu yüzden şeker ve fosfat grupları sarmalın dış tarafında yer alır, ve oluşturdukları iki zincir sarmalın "iskeleti" olarak adlandırılır. Gerçekte, bir nükleotidi DNA ipliğinde bir sonrakine bağlı tutan fosfat ve şekerler arasındaki kimyasal bağlardır.

Nükleotid dizisinin önemi

Bir gen içerisinde DNA ipliği üzerindeki nükleotid dizisi her canlının yaşamı boyunca üretmek ve "ifade etmek" zorunda olduğu proteinleri tanımlar. Nükleotid dizisi ile proteinlerdeki amino asit dizisi arasındaki ilişki basit çeviri kurallarıyla belirlenir, bu kurallara topluca genetik kod adı verilir. Genetik kod, kodon denilen, üç nükleotidden oluşan, üç harfli 'kelimeler'den meydana gelir (Örneğin ACT, CAG, TTT). Bu kodonlar haberci RNA (mRNA) ve taşıyıcı RNA (tRNA) aracılığıyla ribozomlarda her kodon bir amino aside denk gelmek üzere proteinlere çevrilirler. 64 değişik kodon olasılığı ve sadece 20 değişik amino asit olduğundan bir çok amino asidin birden fazla belirtici kodonu vardır. DNA üzerindeki nükleotidler mRNA ve daha sonra tRNA üzerine kopyalanırken timin nükleotidi (T) urasil (U) ile değiştirilir. Ayrıca protein sentezinin başlangıcını belirten bir başlatma kodonu (AUG, metionin amino asidini kodlar) ile bitimini belirten üç olası bitiş kodonu (UAA, UAG ve UGA) bulunur.

DNA'nın çoğalması

DNA çoğalması ya da DNA sentezi, hücre bölünmesi öncesinde çift sarmallı DNA'nın kopyalanması işlemidir. Kopyalanan yeni DNA iplikleri hemen hemen tamamen aynıdır, ancak zaman zaman çoğalmadaki hatalar nedeniyle kopyalama mükemmel olmaz ve sonuçtaki her iki sarmal da bir eski ve bir yeni iplikten oluşur. Buna yarı korunumlu çoğalma denir. DNA'nın çoğalması işlemi üç adımdan oluşur: başlatma, ikileşme ve sonlandırma.