RNA-DNA

RIBONÜKLEIK ASIT (RNA)

RNA'lar ribonukleotitlerinbirbirlerine baglanmasi ile meydana gelen tek zincirli nukleik asitlerdir. DNA molekülleri ile kiyaslandigi zaman boylari daha kisadir. Hemen hemen bütün hücrelerde bol olarak bulunmaktadirlar. Gerek prokaryotik gerek ökaryotik hücrelerde genellikle üç ana sinif RNA'ya rastlanmaktadir. Bunlar mesencir RNA (mRNA), ribozomal RNA (rRNA) ve transfer RNA (tRNA) dir. Bütün RNA'lar tek zincirli özel bir baz dizisine, karakteristik bir molekül agirligina sahip ve belirli bir biyolojik fonksiyonu yerine getirmektedir.

MESENCIR RNA (mRNA)

DNA'da sakli bulunan genetik bilginin, protein yapisina aktarilmasinda kaliplik görevi yapan araci bir moleküldür. mRNA ribozomlara tutunur ve DNA'dan aldigi genetik sifreye göre sentezlenecek proteinin amino asit sirasini tayin etmektedir. Her mRNA molekülü, DNA üzerinde bulunan ve gen adi verilen belirli bir bölge ile komplementerlik göstermektedir. Tek bir ökaryotik hücre yaklasik 10.000 farkli mRNA molekülü ihtiva etmekte ve bunlarin her birinden bir veya daha fazla polipeptid zinciri sentezlemektedir.

TRANSFER RNA (tRNA)

tRNA'lar da ribonukleotidlerin polimerize olmasi ile meydana gelmis, çok kivrimlar gösteren ve tek zincirli yapiya sahip bir RNA çesididir. tRNA'lar yonca yapragina benzeyen üç boyutlu yapilarinda yer yer çift sarmalli bir durum göstermektedir. Zincirde yer alan ribonukleotid sayisi 70 ile 99 arasinda, molekül agirligi ise 23.000 ile30.000 dalton arasinda degismektedir. Dogada yer alan 20 aminoasitin her biri için en az bir tRNA molekülü bulunmaktadir. tRNA'lar adaptörlük görevi yaparak bir uçlarina bagladiklari amino asiti, ribozoma tutunmus mRNA'nin tasidigi kodono göre polipeptid zincirine dizerler. tRNA'lar üç bazdan meydana gelen antikodon adi verilen uçlari ile yine mRNA üzerinde bulunan ve kodon adi verilen bölgeye geçici baglanarak amino asitlerin mRNA üzerindeki sifreye göre dogru bir sekilde dizilmelerini temin etmektedir.

RIBOZOMAL RNA (rRNA)

rRNA'lar ribozomlarin ana yapisal elementi olup yaklasik olarak ribozom agirliginin % 65'ini teskil ederler. Prokaryotik hücrelerde 3 çesit, ökaryotik hücrelerde ise 4 çesit rRNA bulunmaktadir. Ribozomal RNA'lar ribozomlarin yapi ve fonksiyonlarinda önemli rpller oynamaktadir.

Bunlara ilave olarak ökaryotik hücrelerde iki çesit RNA daha bulunmaktadir. Bunlardan birincisi heterojen nuklear RNA (hnRNA)'lardir. Bunlar ökaryotik hücrede sentezlenen ve prosese ugramamis öncül mRNA molekülleridir. Ikincisi ise küçük nuklear (snRNA)'dir ve yine öncül mRNA moleküllerinin prosese ugramasi esnasinda ortaya çikmaktadirlar.

DEOKSIRIBONÜKLEIK ASIT (DNA)

Genetik olaylarin hücrede moleküler düzeydeki temeli genetik materyal görevini üstlenen nükleik asitlerin yapi ve özelliklerine dayanir. Nükleik asitlerin iki türü olan deoksiribonükleik asit DNA ve ribonükleik asit RNA temelde ayni yapisal özelliklere sahiptir.

Genler, DNA?daki bazi kimyasal dizilimler olan nükleotidlerden meydana gelmistir. Çogunluk kromozomlarin içersinde bulunurlar. Ayrica DNA molekülü prokaryotlarda (Bakteriler) kromozom disi genetik sistem, olan plazmidlerde, Ökaryotik hücrelerde genetik materyalin kromozomlar (Nukleus) disinda temel olarak (hayvan ve bitkilerde) mitokondri ve (sadece bitkilerde ve alglerde) kloroplastlarda bulundugu bilinmektedir.

1953 yilinda Watson ve Crick DNA molekülünün kendine has özelliklere sahip bir çift sarmal yapi halinde bulundugunu ileri sürdüler. Bu arastiricilarin önerdikleri DNA yapisi o tarihlerde baska arastiricilar tarafindan ortaya konulan DNA ya iliskin önemli bulgulara dayanmaktadir. Bunlardan biri, Wilkins ve Franklin tarafindan, izole edilmis DNA fibrillerinin X-ray isinlarini kirma özelliklerinin açiklanmasidir. Elde edilen X isini fotograflari, DNA nin zincirlerindeki bazlarin dizilis sirasina bagli olmaksizin, çok düzenli biçimde dönümler yapan bir molekül oldugunu göstermektedir. Ayrica TMV (tütün Mozaik Virusu) üzerinde yapilan çalismalar da DNA ile ilgili çalismalarda isik tutmustur.

Bir baska önemli bulguda Chargaff tarafindan saptanmistir. Herhangi bir türe ait DNA nin nükleotidlerine parçalandiginda serbest kalan nukleotidlerde adenin miktarinin timine, guanin miktarinin da sitozine daima esit oldugunun saptanmasidir.. Yani Chargaff kurali?na göre dogal DNA moleküllerinde adeninin timine veya guaninin sitozine orani daima 1?e esittir. (A/T=1 ve G/C=1).

Iste Watson ve Crick bu bulgulari degerlendirerek böyle özelliklere sahip DNA makro molekülünün sekonder yapisina ait bir model gelistirdiler. Bu modele göre, bir çok sorunun açiklanmasi yapilabildiginden dolayi 1962 yilinda bu iki bilim adamina Nobel Ödülü verildi.

Bu modele göre;
DNA molekülü, heliks (=sarmal) seklinde kivrilmis, iki kollu merdiven seklindedir. Kollarini, yani merdivenin kenarlarini, seker (deoksiriboz) ve fosfat molekülleri meydana getirir. Deoksiriboz ile fosfat gruplari ester baglariyla birbirlerine baglanmistir. Iki kolun arasindaki merdiven basamaklarinda gelisigüzel bir siralanma yoktur; her zaman Guanin (G), Sitozin?in (C ya da S); Adenin (A), Timin?in (T) karsisina gelir. Hem pürin (yani adenin ve guanin) ile pirimidin (yani sitozin ile timin) arasindaki hidrojen baglari, hemde diger baglar, meydana gelen heliksin düzgün olmasini saglar. Pürin ve pirimidin bazlari, yandaki sekerlere (Riboz), glikozidik baglarla baglanmistir. Baz, seker ve fosfat kombinasyonu, çekirdek asitlerinin temel birimleri olan nükleotidleri meydana getirmistir. Dört çesit nükleotid vardir. Bunlar tasidiklari bazlara göre isimlendirilirler (Adenin, Guanin, Sitozin,Timin).

DNA molekülü kendini olusturan nukleotidlerin sayisina bagli olarak, büyüklügü türden türe degisen, uzun zincir seklinde bir yapi gösterir. Insanda bu zincirin uzunlugu açildiginda 2 metreye kadar varabilir. Bütün halinde eldesi zincirin hassas ve kirilgan yapisindan ötürü çok güçtür.

Iki polinükleotid zincirin seker fosfat omurgalari, ortak bir eksen çevresinde esit çapli ve sag yöne dogru dönümler meydana getirir. Nükleotidlerin bazlari molekülün omurgasinin iç kisminda bulunur. Bazlarin konumlari sarmalin eksenine 90 derece açi yapacak sekilde konumlanmistir. Birbirine komsu baz çiftlerinin dönümleri arasindaki uzaklik 3,4A dür. Ayrica her baz çifti komsusuna 36 derecelik açi yapacak sekilde yerlesmistir. Buna göre, yaklasik 10 baz çifti 360 derecelik tam bir dönümü tamamlayacagindan, her dönümün boyu 34A dür.

Iki polinükleotid zincirdeki nukleotidler karsilikli olarak birbirlerine hidrojen baglari ile baglanmistir. Bu bag fosfor baglari kadar kuvvetli olmadigi için pH degisikligi, sicaklik basinç gibi faktörlerde kolaylikla birbirlerinden ayrilabilmektedir. DNA nin kendi kopyasini yapmasi ve gen anlatimi, nukleotidler arasindaki hidrojen baglarinin ayrilmasi ile gerçeklesmektedir.

Nükleotidler birbirlerine fosfat baglariyla baglanarak, seker ve fosfat kisimlarinin birbirlerini izledigi serilerden olusan bir omurgaya sahip uzun ve dallanmis polinükleotid zincirlerini meydana getirmistir. Kovalent ester baglari veya fosfodiester baglari olarak da bilinen bu baglar son derece kuvvetlidir. Fosfodiester baglarinin varligi DNA molekülünün tek zincirli yapi halinde iken bile dayanikli ve stabil yapida olmasini saglar. Genetik mühendisliginin hedeflerinden biri olan klonlama çalismalari, dogal yolla gerçeklesmesi mümkün olmayan kovalent bag kirilmalarini gerçeklestirerek yeni türler olusturma çabalarini içerir.

Nukleotidlerin yapisi bazik olmasina karsin oimurgadaki PO4(fosforik asit) grubunun varligi polinükleotid zincirlerin asit özellikte olmalarina yol açar ve nükleik asit terimi de bu özellikten kaynaklanir.

Hidrojen baglari daima bir pürin(A,G) ile bir pirimidin (T,C) bazi arasindan meydana gelir. A-T baz çiftinde 2 hidrojen bagi, G-C baz çiftleri arasinda ise 3 hidrojen bagi bulunmaktadir. Hidrojen baglarinin özellesmesi; anahtar kilit modelinini andiran, uygun nukleotid moleküllerinin karsilikli gelerek birbirlerine yine uygun sayida hidrojen baglari ile baglanmasini saglar. Böylece zincirin bir kolunda bulunan nukleotidlerin dizilisi,karsi kolda bulunan nukleotidlerin dizilisini bir çesit dikte ve kontrol eder. Tesadüfe birakmayan bir titizlikle molekül yapisi olusturulur ve kontrol edilir.

DNA molekülünün en önemli özellik iki polinükleotid zincirin birbirinin tamamlayicisi olmasidir. Pozitif (+) ve negatif (?) iki polinukleotid zincirlerinin tamamlayicilik özelligi,genetik materyalin islevlerini dogru biçimde nasil yapabildiginin açiklanmasi açisindan DNA?nin en önemli temel özelliklerinin basinda gelir.

DNA çift sarmalinin dikkate deger ve önemli bir özelligi, molekülü olusturan zincirlerin birbirlerinden kolaylikla ayrilabilmesi ve yeniden birlesebilmesidir. Protein sentezi ve Dna replikasyonu (kendi kopyasini olusturmasi) bu özellik sayesinde meydana gelebilir. DNA?nin iki zinciri, birbirine sadece H baglari ve hidrofobik etkilesimlerle bagli olmalari nedeni ile, nükleotidleri arasindaki kovalent baglardaki herhangi bir kopma olmaksizin çözülebilir (denatürasyon). Ayni sekilde çözülmüs molekülün zincirleri tamamlayici bazlari arasinda H baglarinin olusumu ile birlesip sarmal yapiyi yeniden olusturabilir (renatürasyon).

Nükleotidler arasindaki fosfor baglarinin kopmasi nedeniyle nükleotidlerin yerine baska nukleotid veya nukleotid dizisinin geçmesi mutasyonlara yol açar.Bu mutasyonlarin tek zincirli RNA molekülünde olusma olasiligi çift zincirli DNA molekülüne göre daha fazladir.Mutasyonlarin neticeleri ölümcül olabilir. Evrimsel gelisim içinde mutasyonlarin menfi yada müspet etkileri gözardi edilemeyecek noktadadir. Günümüzde viral hastaliklarin basinda gelen AIDS?in önüne geçilememesinin en geçerli nedeni genomu tek zincirli RNA olan virusun sürekli mutasyonlar geçirerek kendini sürekli yenilemesi gösterilebilir..