ßurcu..
 |  Konu: Nükleik Asitler  Çarş. Nis. 29, 2009 9:07 pm | |
| Nükleik Asitler
Nukleik asitler, ilk defa, İsviçreli bir fizyolog olan Friedrich Mischer tarafından 1869 yılında bildirilmiştir. İrin içindeki beyaz kan hücrelerinde proteinlerden ayrı olarak asit karakterde bazı maddelerin de varlığını ortaya koyan araştırıcı, bunlara nuklein adını vermiştir. Çalışmalarını sonraları salmon balıklarının spermatozoidlerinin çekirdekleri üzerinde yoğunlaştıran F. Mischer, bu araştırmalarını 1874 yılında yayımlamıştır. Benzer konularda incelemelerini sürdüren diğer bir bilim adamı da, Richard Altman (1889), asit karakterleri nedeniyle, nukleinleri nukleik asit olarak yeniden isimlendirmiştir. Alman kimyacı, Robert Feulgen, nukleik asitleri, kendi adı ile anılan spesifik bir boyama yöntemi (Feulgen) ile boyamayı başarmıştır (1920). Aynı tarihte, Rockefeller Enstitüsü'nde, Phoebus Levine, nukleik asitlerin yapısında pentoz şekerinin bulunduğunu açıklamıştır. Oswald Avery (1930), nukleik asitlerin (DNA) genetik bir madde olduğunu bildirmiştir.
Watson ve Crick (1953), DNA'nın çift iplikcikli ve sarmal bir yapıya (double-helix) sahip olduğunu belirtmişlerdir. Bu tarihten sonra, gerek prokaryotik ve gerekse ökaryotik DNA üzerinde çok yoğun çalışmalar yapılmaya başlanmış ve halen de aynı hızda devam etmektedir. Bu araştırmalar sayesinde DNA'nın fonksiyonları hakkında çok ayrıntılı ve değerli bilgiler elde edilmiştir. Ayrıca, genetik materyal olarak, RNA ve mRNA üzerinde de benzer tarzda incelemeler yapılmıştır.
Hücrelerdeki bütün biyolojik olayları (fizyolojik, biyokimyasal, genetik vs.) yöneten, genetik bilgiler taşıyarak bunların nesillere aktarılmasında önemli fonksiyonları bulunan nukleik asitler (DNA ve RNA), hücrelerde bir merkezi jeneratör görevine sahip bulunmaktadır. Bu makromolekül, başlıca iki yapısal özellik taşımaktadır.
1) Deoksiribonukleik asit (DNA)
2) Ribonukleik asit (RNA)
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.
Kalıtımın temel molekülü olan DNA molekülünün üç boyutlu yapısı. DNA’nın ikili bir merdivenin basamakları gibi baz çiftleriyle ortadan birbirine birbirine tutturulmuş iki sarmal ipliğinden her biri bir nükleotitler zinciridir.
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 birçok 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, yazılım ve sonlandırma.
RNA
RNA bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. Her nükleotit bir azotlu baz, bir riboz şeker ve bir fosfattan oluşur. RNA pekçok önemli biyolojik rol oynar, bunların arasında DNA'da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon) ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. RNA tiplerinden olan mesajcı RNA, DNA'daki bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara taşır, ribozomal RNA ribozomun en önemli kısımlarını oluşturur, taşıyıcı RNA ise protein sentezinde kullanılmak üzere kullanılacak aminoasitlerin taşınmasında gereklidir. Ayrıca çeşitli RNA tipleri genlerin ne derece aktif olduğunu düzenlemeye yarar.
RNA, DNA'ya çok benzer olmakla beraber ama bazı yapısal ayrıntılarında farklılık gösterir. Hücre içinde RNA genelde tek zincirli, DNA ise genelde çift zincirlidir. RNAnükleotitleri riboz içerirler, DNA ise deoksiriboz (bir oksijeni atomu eksik olan bir riboz türü) vardır. DNA'da bulunan timin bazı yerine RNA'da urasil vardır ve genelde RNA'daki bazlar ayrıca kimyasal modifikasyona uğrar. RNA, RNA polimeraz enziminin DNA'yı okuması (transkripsiyonu) ile sentezlenir ve ardından başka enzimler tarafından işlenerek değişime uğrar. Bu RNA işleyici enzimlerin bazıları kendi RNA'larını içerirler.
YAPISI
RNA'daki her nükleotit bir riboz şekeri içerir, bunun karbonları 1' ila 5' olarak numaralandırılır. 1' konumuna bir baz bağlıdır, genelde adenin (A), sitozin (C), guanin (G) veya urasil (U). İki riboz arasında bir fosfat grubu vardır, bu fosfat bir ribozun 3' konumuna, öbür ribozun ise 5' konumuna bağlıdır. Fizyolojik pH'de fosfat grubu negatif bir yük taşıdığı için RNA yüklü bir moleküldür (polianyon). Bazı bazlar arasında hidrojen bağları oluşabilir: sitozin ve guanin, adenin ve urasil ve bazen guanin ve urasil arasında bu tür bağlar oluşur. Ancak, RNA zinciri çeşitli şekiller alabildiği için bunlardan başka baz-baz etkileşimleri de mümkündür, örneğin bir grup adenin birbiriyle bağlanarak RNA zincirinde bir tümsek oluşturabilir veya GNRA dörtlüsü'nde bir guanin-adenin etkileşimi olur.
RNA'yı DNA'dan farklı kılan önemli bir fark, riboz şekerin 2' konumundaki hidroksil grubudur. Bu fonksiyonel grubun varlığı c3'-endo şeker konformasyonunu zorunlu kılar, buna karşın DNA'nın deoksiriboz şekerinin C2'-endo konformasyonu vardır. bunun sonucu olarak RNA'nin çifte sarmallı kısımları A-şekilli olur, DNA'da yaygın olarak görülen B şekilli sarmaldan farklı olarak.[3] A-şekilli sarmalın büyük oyuğu B şekilli sarmala kıyasla daha derin ve dardır, küçük oyuğu ise sığ ve geniştir.[4] 2' hidroksil grubunun ikinci bir etkisi ise, RNA'nın esnek olan bölgelerinde (yani çift sarmal oluşturmamış kısımlarında) bu hidroksil grubunun yanındaki fosfodiester bağa saldırıp şeker-fosfat zincirin kesilmesine neden olabilmesidir.
RNA transkripsiyonu sırasında sadece dört baz kullanılır (adenin, sitozin, guanin ve urasil) ama ergin RNA'larda pekçok değişime uğramış şeker ve baz vardır. Psödouridin (Ψ adlı nükleozitte urasil ile riboz arasındaki bağ, bir C-N bağından C-C bağına değişmiştir. Psödouridin ve ribotimidin (T) beraberce çeşitli RNA'larda görülür, özellikle tRNA'ların TΨC ilmiğinde.Değişime uğramış bazlardan bir diğeri olan hipoksantin, deamine olmuş bir guanin bazıdır, nükleozit hali inosin olarak adlandırılır. Genetik kodun değişkenliğinin açıklanmasında inosin anahtar bir rol oynar. Değişime uğramış 100'e aykın nükleozit bilinmektedir,bunların arasında psödouridin ve 2'-O-metilribozlu nükleozitler en yaygın olanlarıdır. Bu modifikasyonların çoğunun işlevi bilinmemektedir. Ancak ribozomal RNA'da çoğu transkripsiyon sonrası modifikasyon, ribozomun en işlevsel bölgelerinde, örneğin peptidil transferaz merkezinde ve altbirim arayüzlerinde yer alması kayda değerdir, bu nedenle bu modifikasyonların normal fonksiyon için gerekli olduğu anlaşılmaktadır.
Tek iplikçikli bir RNA'nın işlevsel şekli, tıpkı proteinlerde olduğu gibi, çoğu zaman belli bir üçüncül yapı gerektirir. Bu yapının iskeleti, molekülün içindeki bazlar arasındaki hidrojen bağlarıyla ortaya çıkar. Bu şekilde firkete yapısı, tümsek ve ilmik gibi belli ikincil yapı elemanlarından oluşan bölgeler ortaya çıkar. Bir RNA dizisinin nasıl bir üç boyutlu şekil alacağının tahmini halen aktif bir araştırma konusudur.
DNA - RNA arasındaki fark
 [ | |
|
