Genetik olayların hücrede mo leküler düzeydeki temeli genetik materyal görevini üstlenen nükleik asitlerin yapı ve özelliklerine dayanır. Nükleik asitlerin iki türü olan deoksiribonükleik asit DNA ve ribonükleik asit RNA temelde aynı yapısal özelliklere sahiptir.
Genler, DNA‘daki bazı kimyasal dizilimler olan nükleotidlerden meydana gelmiştir. Çoğunluk kromozomların içersinde bulun***ar. Ayrıca DNA molekülü prokaryotlarda (Bakteriler) kromozom dışı genetik sistem, olan plazmidlerde, Ökaryotik hücrelerde genetik materyalin kromozomlar (Nukleus) dışında temel olarak (hayvan ve bitkilerde) mitokondri ve (sadece bitkilerde ve alglerde) kloroplastlarda bulunduğu bilinmektedir.
1953 yılında Watson ve Crick DNA molekülünün kendine has özelliklere sahip bir çift sarmal yapı halinde bulunduğunu ileri sürdüler. Bu araştırıcıların önerdikleri DNA yapısı o tarihlerde başka araştırıcılar tarafından ortaya konulan DNA ya ilişkin önemli bulgulara dayanmaktadır. Bunlardan biri, Wilkins ve Franklin tarafından, izole edilmiş DNA fibrillerinin X-ray ışınlarını kırma özelliklerinin açıklanmasıdır. Elde edilen X ışını fotoğrafları, DNA nın zincirlerindeki bazların diziliş sırasına bağlı olmaksızın, çok düzenli biçimde dönümler yapan bir molekül olduğunu göstermektedir. Ayrıca TMV (tütün Mozaik Virusu) üzerinde yapılan çalışmalar da DNA ile ilgili çalışmalarda ışık tutmuştur.
Bir başka önemli bulguda Chargaff tarafından saptanmıştır. Herhangi bir türe ait DNA nın nükleotidlerine parçalandığında serbest kalan nukleotidlerde adenin miktarının timine, guanin miktarının da sitozine daima eşit olduğunun saptanmasıdır.. Yani Chargaff kuralı‘na göre doğal DNA moleküllerinde adeninin timine veya guaninin sitozine oranı daima 1’e eşittir. (A/T=1 ve G/C=1).
İşte Watson ve Crick bu bulguları değerlendirerek böyle özelliklere sahip DNA makro molekülünün sekonder yapısına ait bir model geliştirdiler. Bu modele göre, bir çok sorunun açıklanması yapılabildiğinden dolayı 1962 yılında bu iki bilim adamına Nobel Ödülü verildi.
Bu modele göre;
DNA molekülü, heliks (=sarmal) şeklinde kıvrılmış, iki kollu merdiven şeklindedir. Kollarını, yani merdivenin kenarlarını, şeker (deoksiriboz) ve fosfat molekülleri meydana getirir. Deoksiriboz ile fosfat grupları ester bağlarıyla birbirlerine bağlanmıştır. İki kolun arasındaki merdiven basamaklarında gelişigüzel bir sıralanma yoktur; her zaman Guanin (G), Sitozin’in (C ya da S); Adenin (A), Timin’in (T) karşısına gelir. Hem pürin (yani adenin ve guanin) ile pirimidin (yani sitozin ile timin) arasındaki hidrojen bağları, hemde diğer bağlar, meydana gelen heliksin düzgün olmasını sağlar. Pürin ve pirimidin bazları, yandaki şekerlere (Riboz), glikozidik bağlarla bağlanmıştır. Baz, şeker ve fosfat kombinasyonu, çekirdek asitlerinin temel birimleri olan nükleotidleri meydana getirmiştir. Dört çeşit nükleotid vardır. Bunlar taşıdıkları bazlara göre isimlendirilirler (Adenin, Guanin, Sitozin,Timin).
DNA molekülü kendini oluşturan nukleotidlerin sayısına bağlı olarak, büyüklüğü türden türe değişen, uzun zincir şeklinde bir yapı gösterir. İnsanda bu zincirin uzunluğu açıldığında 2 metreye kadar varabilir. Bütün halinde eldesi zincirin hassas ve kırılgan yapısından ötürü çok güçtür.
İki polinükleotid zincirin şeker fosfat omurgaları, ortak bir eksen çevresinde eşit çaplı ve sağ yöne doğru dönümler meydana getirir. Nükleotidlerin bazları molekülün omurgasının iç kısmında bulunur. Bazların konumları sarmalın eksenine 90 derece açı yapacak şekilde konumlanmıştır. Birbirine komşu baz çiftlerinin dönümleri arasındaki uzaklık 3,4A dür. Ayrıca her baz çifti komşusuna 36 derecelik açı yapacak şekilde yerleşmiştir. Buna göre, yaklaşık 10 baz çifti 360 derecelik tam bir dönümü tamamlayacağından, her dönümün boyu 34A dür.
İki polinükleotid zincirdeki nukleotidler karşılıklı olarak birbirlerine hidrojen bagları ile bağlanmıştır. Bu bağ fosfor bağları kadar kuvvetli olmadığı için pH değişikliği, sıcaklık basınç gibi faktörlerde kolaylıkla birbirlerinden ayrılabilmektedir. DNA nın kendi kopyasını yapması ve gen anlatımı, nukleotidler arasındaki hidrojen bağlarının ayrılması ile gerçekleşmektedir.
Nükleotidler birbirlerine fosfat bağlarıyla bağlanarak, şeker ve fosfat kısımlarının birbirlerini izlediği serilerden oluşan bir omurgaya sahip uzun ve dallanmış polinükleotid zincirlerini meydana getirmiştir. Kovalent ester bağları veya fosfodiester bağları olarak da bilinen bu bağlar son derece kuvvetlidir. Fosfodiester bağlarının varlığı DNA molekülünün tek zincirli yapı halinde iken bile dayanıklı ve stabil yapıda olmasını sağlar. Genetik mühendisliğinin hedeflerinden biri olan klonlama çalışmaları, doğal yolla gerçekleşmesi mümkün olmayan kovalent bağ kırılmalarını gerçekleştirerek yeni türler oluşturma çabalarını içerir.
Nukleotidlerin yapısı bazik olmasına karşın oımurgadaki PO4(fosforik asit) grubunun varlığı polinükleotid zincirlerin asit özellikte olmalarına yol açar ve nükleik asit terimi de bu özellikten kaynaklanır.
Hidrojen bağları daima bir pürin(A,G) ile bir pirimidin (T,C) bazı arasından meydana gelir. A-T baz çiftinde 2 hidrojen bağı, G-C baz çiftleri arasında ise 3 hidrojen bağı bulunmaktadır. Hidrojen bağlarının özelleşmesi; anahtar kilit modelinini andıran, uygun nukleotid moleküllerinin karşılıklı gelerek birbirlerine yine uygun sayıda hidrojen bağları ile bağlanmasını sağlar. Böylece zincirin bir kolunda bulunan nukleotidlerin dizilişi,karşı kolda bulunan nukleotidlerin dizilişini bir çeşit dikte ve kontrol eder. Tesadüfe bırakmayan bir titizlikle molekül yapısı oluşturulur ve kontrol edilir.
DNA molekülünün en önemli özellik iki polinükleotid zincirin birbirinin tamamlayıcısı olmasıdır. Pozitif (+) ve negatif (–) iki polinukleotid zincirlerinin tamamlayıcılık özelliği,genetik materyalin işlevlerini doğru biçimde nasıl yapabildiğinin açıklanması açısından DNA’nın en önemli temel özelliklerinin başında gelir.
DNA çift sarmalının dikkate değer ve önemli bir özelliği, molekülü oluşturan zincirlerin birbirlerinden kolaylıkla ayrılabilmesi ve yeniden birleşebilmesidir. Protein sentezi ve Dna replikasyonu (kendi kopyasını oluşturması) bu özellik sayesinde meydana gelebilir. DNA’nın iki zinciri, birbirine sadece H bağları ve hidrofobik etkileşimlerle bağlı olmaları nedeni ile, nükleotidleri arasındaki kovalent bağlardaki herhangi bir kopma olmaksızın çözülebilir (denatürasyon). Aynı şekilde çözülmüş molekülün zincirleri tamamlayıcı bazları arasında H bağlarının oluşumu ile birleşip sarmal yapıyı yeniden oluşturabilir (renatürasyon).
Nükleotidler arasındaki fosfor bağlarının kopması nedeniyle nükleotidlerin yerine başka nukleotid veya nukleotid dizisinin geçmesi mutasyonlara yol açar.Bu mutasyonların tek zincirli RNA molekülünde oluşma olasılığı çift zincirli DNA molekülüne göre daha fazladır.Mutasyonların neticeleri ölümcül olabilir. Evrimsel gelişim içinde mutasyonların menfi yada müspet etkileri gözardı edilemeyecek noktadadır. Günümüzde viral hastalıkların başında gelen AIDS’in önüne geçilememesinin en geçerli nedeni genomu tek zincirli RNA olan virusun sürekli mutasyonlar geçirerek kendini sürekli yenilemesi gösterilebilir.

Kaynaklar:
a) Yaşamın temel kuralları Cilt 1/kısım 1 - Prof. Dr. Ali Demirsoy
b) Moleküler genetik 2 - Prof. Dr. Güler Temizkan
R N A
Ribonükleik asit ,nükleotidlerin ard arda yerleşmesiyle birleşmiş tek diziden oluşan (DNA nın tek sarmal zincirinden biri gibi) yüksek kaliteli moleküldür. Nükleotid dizisinde şeker ribozdur, azotlu bazlar ise adenin, sitozin, guanin ve urasildir. DNA molekülünden farkı Timin yerine Urasil olmasıdır. Yapı ve fonksiyon olarak birbirlerinden ayrılan 3 tür RNA molekülü vardır.
m-RNA
DNA molekülünde lokalize çözülme ile kopyası çıkarılan moleküllerdir. RNA polimeraz adlı enzim ile DNA dizisindeki genlerin şifresi mRNA şeklinde oluşturulur. DNA nın her bazına RNA zincirindeki tamamlayıcı baz karşılık gelir, böylece her Adenin’e bir Urasil, her Guanin e bir sitozin nükleotidleri ve bunun tam tersi kombinasyonda dizilimler oluşturulur. Mevcut bir genin bilgilerini ihtiva eden mRNA molekülü hücre çekirdeğinden ayrılarak sitoplazmadaki ribozomlara varır ve bilgilerini işlemeye başlar. mRNA lar DNA da yazılı genetik kodun karşı bir tipini oluşturur. Bu şekilde birleştirilmiş RNA molekülü, tıpkı bir fotoğrafın pozitifi ve negatifi gibi kalıtım mesajının karşı tip halindeki eşidir. Bu mesaj daha sonra sitoplazmada ribozomlar sayesinde çözülebilecek ve taşıyıcı RNA sayesinde amino asit birleşimi için kullanılacaktır.
mRNA nın keşfi Fransız ve Amerikan araştırmacıların çalışma ürünüdür. Fakat buna ait kavramı 1961’de kesinlikle belirleyenler, Fransız biyologları Jacob ve Monod’dur.
r-RNA
Ribozomal RNA;ribozomlar sitoplazma içine dağılmış küresel yapılardır. Proteinler ve ribozomal RNA denen özel bir RNA çeşidinden oluş***ar. Türe göre ribozomun %40 ila %60ını bu moleküller meydana getirir. Ribozomların rolü haberci RNA da yazılı genetik kodu çözmektir.
t-RNA
Taşıyıcı RNA; 70 ila 80 nükleotidli bir moleküldür. Zincirin bir ucu sitozin–sitozin–adenin (CCA) ve diğer ucu guanin (G) ile son bulur. Ayrıca yapısında nadir bazlarda yer alır. Biçimi 3 yapraklı yonca yaprağı ve molekülün iki ucundan oluşan bir ‘’Sap’’ biçimidir.
tRNA nın rolü hücre ortamındaki amino asitleri ,mRNA tarafından kurulan protein montaj zincirine doğru taşımaktır. Şu halde her tRNA belirli bir amino asit için özgüldür. Bu özgüllük molekülün, bütün tRNA larda bulunan CCA bölümünün hemen önündeki ucunda yazılıdır. tRNA ve onun amino asidi bir tRNA–aminoasit bileşiği oluşturur. Her an sitoplazma her amino aside karşılık gelecek böyle bileşiklerden yedekler bulundurmaktadır.
tRNA da yoncanın yapraklarından biri üzerinde bir baz üçlüsünden oluşan özgül bir başka bölge daha vardır. Bu üçlü amino aside özgüldür ve mRNA üzerindeki ilgili kodunun bir ‘’antikodon’’unu oluşturur,Yani onun karşı-tipidir.
Ribozom tRNA üzerinde kayıtlı kodu işlerken ,onun her kodonda ‘’durduğu’’ ve o belirli anda ,bir tRNA ya ilişkin antikodona takıldığı düşünülebilir. Böylece tRNA lar, mRNA tarafından şaşmaz bir düzene, yani genetik koda göre kurulmuş montaj zinciri üzerinde arka arkaya gelecek ve yeni koda göre amino asitlerin birbirlerine takılmalarını sağlayacaktır. Bir defa kullanıldıktan sonra her tRNA yeni bir amino aside bağlanır ve onu polipeptid zincirinde dizmeye koyulur.
İşte RNA moleklleri 20 eşit aminoasitin eşitli sıra ve sayıda dizilimini oluşturarak protein dediğimiz yapıları oluşturma mekanizmasının yani protein sentezinin başroln oynar.

R N A D ワ N Y A S I
Gnmzdeki dnyada DNA temel ynetici molekl
dr.Hayatsal proteinleri ribozomlarda sentezlenebilme
sini sağlamak iin DNA yardımcısı olan tek zincirli
RNA yı kullanır.

Milyarlarca yıl evvel ilk ortaya ıkan kendini eşleyebilen organik maddenin RNA olduğu varsayılıyor ,bazı virslerde ynetici molekln RNA olması en byk kanıtlardan birisidir.RNA nın kendini eşleyebileceği hakkında gnmzde g・l kanıtlar vardır. Gerektende kendini eşleyen sentetik bir ribozom oluşturulmuş ve doğal olarak bilinen intron bağlayıcı ・-RNA nın bir alt birimi de kendi kopyasını oluşturabilme yeteneğindedir. Yoğun doğal seilim daha az yararlı replikasyonları ve metabolitik kontrol sistemlerini elemek ynnde işleyecek ve yksek mutasyon hızına sahip bu ilkel formlar arasından tamir yetenekleri olan sistemleri seecektir.
Proteinlerin temel yapısını oluşturan aminoasitlerin genetik kodları ok nadir durumlar hari軆~ tm canlılarda aynıdır. Bu durum genetik kodun bir kez ve rastgele ortaya ıkmış olduğunu ve bilgi akışının kesilmesinin canlılar iin ldrc olabileceği
anlamına gelir. Zamanla genetik kodda ufak mutasyonlar meydana gelmiş fakat genel bilgi akışının srekliliğinde kesintiler olmamıştır.DNA ,RNA nın yerini
alarak doğal seilimde daha avantaşlı duruma gnmze de ulaşmıştır.
Bazı bilim adamları ,ilk canlının nkleik asit gibi kendini eşleyebilen ncller olmasının daha olası olduğunu dşnrler. Diğerleri ise ilkel ve gerek anlamdaki remeden farklı bir reme yeteneğine sahip prebiyontların ortaya ıktığını ve sonra yavaş yavaş genetik kontrol sisteminin geliştiğini savunurken ikinci modelde ise nce genetik kontrol sisteminin geliştiğini sonra bunun etrafında sitoplazma ve zarın
geliştiğini savun***ar.













Milyarlarca yıl evvel RNA dnyasında temel ynetici RNA’dı. RNA protein sentezini yneterek gnmzdeki DNA’nın işlevini yerine getirmekteydi. Fakat doğal seilim DNA’nın evrimleşmesini sağlarken RNA’yı onun yardımcısı rolne sokmuştur. Fakat gnmzde hala basit canlılarda RNA ynetici vasfını srdrmektedir.

Aşağıdaki şekilde kendini eşleyen bir DNA grlmektedir. İkinci şekilde ise aılan DNA zinciri zerinde mRNA zinciri sentezlenerek genetik kod RNA’ya aktarılmaktadır. Bu mRNA ribozoma giderek genetik koda uygun aminoasitler getirilmekte ve DNA’nın isteğine uygun protein
sentezlenmektedir.



Genetik Sözlük

A

Adenin: Adenintimin protein çiftinin bir azotlu bir bileşeni.

Amino-asit: Hücrelerimizi oluşturan proteinlerin yapıtaşı olan "canlı" moleküller. 20 ayrı türü vardır. Vücudumuzdaki proteinlerin hangi amino-asitlerden oluşacağını genlerimiz belirler.
B

BAC (bakteriyel yapay kromozom): DNA parçacıklarını kopyalamakta kullanılan ve bir cins bakteride bulunan bir madde.

Biyoteknoloji: Özellikle DNA ve hücreyle ilgili konularda kullanılan biyolojik tekniklere verilen ad.
C

CDNA: Tamamlayıcı DNA. Haberci RNA şablonundan sentezlenerek elde edilen DNA şeklinde de tanımlanabilir.
D

DNA: (Deoksi-ribo-nükleik asit) Genetik bilgileri içeren ve hücre çekirdeğinde yer alan ikili sarmal molekül.

Domain: Bir protein içerisinde bulunan ve kendine ait bir fonksiyona sahip bölüm. Tek bir protein içindeki domain bölümleri, hep birlikte proteinin total fonksiyonunu belirler.
E

E.coli: Küçük boyutlu gen yapısı dolayısıyla genetik hastalık göstermeyen ve laboratuarda kolaylıkla üretilen bir cins bakteri. Bu sebeplerden dolayı genetik çalışmalarda yaygın biçimde kullanılır.

Elektroforesis: DNA parçacılkları ya da proteinler gibi iri molekülleri, benzeri moleküllerle birarada bulunduğu karışımlarından ayrıştırmakta kullanılan bir yöntem.

Enzim: Katalizör proteinlere verilen ad. Biyokimyasal tepkimelerin gerçekleşme sürecini hızlandırır, ancak sürecin oluş biçimini etkilemezler.
F

Fiziksel Harita: DNA'daki kalıtıma bağlı olmayan, yani her DNA'da bulunan tanımlanabilir nirengi noktalarını gösteren tablo. İnsan genleri için en ayrıntısız fiziksel harita 23 kromozomun eklemlenmelerini gösterir. En ayrıntılısıysa koromozomlardaki nükleotid dizilerini gösterir.
G

Gen: Kalıtımın temel fiziksel ve işlevsel birimi. Her gen, protein veya RNA molekülü gibi özel bir işlev taşıyan kromozomların belli bir noktasındaki nükleotid dizilerinden oluşur.

Gen Ailesi: Benzer ürünler veren ve birbiriyle yakından ilintili genlerin meydana getirdiği grup.

Gen Haritalaması: Bir DNA molekülündeki genlerin göreceli konumlarının belirlenmesi. Bu haritalamada hangi genin bir diğerine göre molekülün neresinde yar aldığı ve aralarında neler bulunduğu belirlenir.

Gen Tedavisi: Kalıtsal bozukluğun düzeltilmesi için sağlıklı DNA'nın, hastalıklı hücrelere doğrudan zerk edilmesi.

Genetik Kod: mRNA boyunca üçlü gruplar halinde bulunan ve protein sentezleme sırasında üretilen aminoasit dizilerinin düzenini belirleyen nükleotid dizileri.

Genetik: Belirli kalısal özelliklerin örüntüsünü inceleyen bilim dalı. Genom: Her bir canlının kromozomlarında yer alan kalıtsal malzeme.

Genom Projesi: İnsanın ya da başka canlıların genomlarının tamamının ya da bir kısmının haritasını ve diziliş biçimlerini saptamayı hedeflemeye yönelik araştırmalar.
H

Hibridizasyon (Melezleme): Birbirini bütünleyen iki DNA zincirinin biraraya gelerek ikili sarmal biçimindeki molekülü oluşturması.
K

Kilobase: 1000 nükleotidlik DNA parçalarını esas alan ölçü birimi.

Klon Bankası (Genom arşivi): Bir canlının tüm genomunu temsil eden DNA parçacıklarının klonları.

Kromozom: Hücrenin kendi kendini eksiksiz olarak kopylalamasına yarayan tüm bilgileri içeren ve hücre çekirdeğinde yer alan DNAlar.
M

Mutasyon: DNA dizisinde ortaya çıkan ve kalıtımla aktarılabilen değişiklik.


N

Nukleus (Çekirdek) : Hücredeki genetik malzemeyi barındıran kısım.
O

Onkogen: Bazı türleri kanserle de ilşkili olan bir gen. Onkogenlerin çoğu doğrudan ya da dolaylı olarak hücrelerin büyüme hızını etkiler.

Otoradyografi: Özel maddelerle boyanmış moleküllerin ya da molekül parçalarının röntgen ışınlarıyla incelenmesi.
P

Protein: Belli bir sırada dizilmiş bir veya birkaç amino-asit zincirinden oluşan büyük moleküller. Bu dizilişi genetik kodlamadaki nükleotidler belirler. Proteinler vücudumuzdaki hücrelerin, dokuların ve organların oluşması, işlevlerini görebilmesi ve bunu uyum içinde yapmaları için gereklidir. Her proteinin kendine özgü bir işlevi vardır. Sözgelimi hormonlar ve enzimler adlarını duyduğumuz protein türlerinden ikisidir.
R

RNA: Hücre sıvısında ve çekirdeğinde bulunan kimyasal bir maddedir. Protein sentezlemesi başta olmak üzere hücre içi kimyasal faaliyetlerde çok önemli bir rolü vardır. Yapısı DNA'ya benzer. Ama herbiri farklı işlevlere sahip birkaç cinsi vardır.

Ribozomal RNA: Hücre ribozomlarında bulunan bir çeşit RNA.

Ribozom: Hücrede protein sentezinin yapıldığı yerlerdir. Özel ribozomal RNA'larla proteinler içerir.
V
Virüs: Sadece içine girdiği bir başka hücre içinde yeniden üreyebilen ve hücresel yapısı olmayan canlı. Virüsler bir protein kılıfı içindeki nükleik asitlerden ibarettir. Bazılarınınsa basit bir zarı vardır. Virüsler çoğalmak için, içine girdikleri hücrenin sentezleme yeteneğinden yararlanır.