8. Sınıf DNA ve Genetik Kod Konu Anlatımı
Bu yazımızda sizlere LGS Fen Bilimleri konusu olan aynı zamanda 8. sınıf konuları arasında yer alan DNA ve Genetik Kod hakkında bilgilendireceğiz.
DNA ve Genetik Kod
DNA
DNA merdivene benzeyen iki nükleotit ipliğin en oluşur. Yanlardaki iplikler molekülün omurgasını meydana getirir. Bu omurga şeker – fosfat grubundan oluşur. Merdivenin basamakları ise organik bazlardan meydana gelir.
DNA nın yapısını oluşturan Adenin ile Timin nükleotitleri arasında ikili, Guanin ile Sitozin nükleotitleri arasında ise üçlü zayıf hidrojen bağı bulunur.
DNA nın yapısındaki iki zincirde karşılıklı olarak her zaman adenin nükleotitinin karşısına timin, guanin nükleotitinin karşısına da sitozin gelir.
Yani DNA daki adenin sayısı timin sayısına, guanin sayısı da sitozin sayısına eşit olur. DNA da ayrıca nükleotit sayısı, şeker sayısı ve fosfat sayısı da birbirine eşittir.
DNA Replikasyonu
DNA molekülünün ikileşmesinde, sarmalın kollarnı birbirine bağlayan zayıf hidrojen bağları fermuar gibi açılır; her iki kolda, eşlerinden ayrılan pürin ve pirimidin uçlarını açıkta bırakır. Hücrenin sitoplazmasında bulunan çeşitli nükleotitlerin iki kol açıldıkça, kollarda bulunan uygun bazların karşılarına gelmeleriyle kendini eşleme başlamış olur. DNA’nın ikili sarmalı birbirinden ayrıldığı zaman, kural olarak Adenin grubu Timin grubuyla, Guanin grubuysa Sitozin grubuyla birleşerek yerlerini alırlar. Diğerleri uymadıkları için geri çevrilirler. Yine aynı şekilde, eski zincirdeki Adeninler Timinlerle, Sitozinler Guanin gruplarıyla ikili sırayı tamamlamak için birleşirler. Bütün nükleotitler eşlendiğinde ise, yeni zincir oluşturulmuş, DNA kendini eşlemiştir. Kopyalanan yeni DNA iplikleri tamamen aynıdır, ancak nadiren çoğalmadaki hatalar nedeniyle kopyalama mükemmel olmaz.
Önemi:
– Hücrenin bölünmesini sağlar.
– Kalıtsal özelliklerin yeni hücrelere aktarılmasını sağlar.
– Çok hücreli bir organizmanın tüm vücut hücrelerinin aynı genetik bilgiye sahip olmasını sağlar.
– Üremeyle kalıtsal özelliklerin oğul döllere aktarılmasını sağlar.
– Bazı organellerin (mitokondri ve kloroplast) hücre içinde çoğalmasını sağlar.
DNA Eşleme Mekanizması
Kromozom üzerinde replikasyonun başladığı bölge “replikasyon orijini” olarak adlandırılır. Kromozom üzerinde replikasyonun olduğu noktada sarmala ait zincirlerin açılmasıyla meydana gelen çatala “replikasyon çatalı” denir. Bu çatal, önce sentezin orijin noktasında meydana gelir ve replikasyon devam ettikçe ilerler. Replikasyon çift yönlü ise, orijinden itibaren zıt yöne doğru ilerleyen iki replikasyon çatalı oluşur. Replikasyonun orijini ve yönü ile ilgili kanıtlar açıktır.
Görev yapan enzimler:
Helikaz: DNA çift sarmalını replikasyon orijinleri bölgelerinden iki kolu tersine büküp açan enzim.
DNA polimeraz: Açılan DNA zincirlerini kalıp olarak kullanarak yeni DNA zincirinin oluşumunu sağlayan enzim.
DNA ligaz: DNA parçalarını birleştiren (yapıştıran) enzim.
Prokaryotlarda DNA Replikasyonu
Prokaryotlarda DNA çembersel olduğu için bir noktadan başlayan replikasyon, iki yönde ve her iki iplikte birden devam ederek DNA tamamen kopyalanıncaya kadar sürer.
Ökaryotlarda DNA Replikasyonu
Ökaryotlardaki DNA replikasyonu prokaryotlardakine benzer ancak daha karmaşıktır. Her iki sistemde de DNA ikili sarmalı “replikasyon orijini”nden açılarak iki “replikasyon çatalı” meydana gelir. DNA polimerazın yönlendirdiği sentez, kesintisiz zincirde ve kesintili zincirde çift yönlü olarak devam eder. Prokaryotlardan en önemli fark olarak, ökaryotlada birçok “replikasyon orijini” ve sentezi yönlendiren daha farklı DNA Polimerazlar bulunmasıdır. Bunun nedenleri şöyle açıklanır:
– Ökaryotlarda, prokaryotlara göre daha fazla gen vardır.
– Ökaryotik polimerazın saniyede 50 nükleotit olan okuma hızı, prokaryotik polimeraza göre 20 kat yavaştır.
Genetik Kod
Bilgilerin yazılımında 4 harfli bir alfabe kullanılır. Her bir harf bir nükleotit çeşidini ifade eder. Harflerle ifade edilen genetik şifre (genetik kod); DNA veya mRNA’daki baz dizileri ve bu dizilere uygun şekilde sentezlenen proteindeki amino asitlerin dizilişindeki uyumu ifade eder.
Genetik şifre, yeryüzündeki tüm canlılar için evrensel olan üçlü şifreler şeklindedir. DNA, üç nükleotitten oluşan şifreler üretir. Şifreler; adenin, guanin, sitozin ve timin nükleotitlerinden oluşturulur. DNA üzerindeki bu üç nükleotitli şifreler, bir araya gelerek genleri oluşturur.
Canlı yapısında bulunan proteinlerin tümünün sentezlenebilmesi için 20 farklı amino asit gereklidir. 20 farklı amino asidi şifrelemek için en az 20 farklı şifre bulunmalıdır. Eğer her bir nükleotit, bir şifreyi ifade etseydi en fazla (41 ) 4 farklı şifre oluşurdu. Bu durum protein sentezi için gerekli olan 20 çeşit amino asidi şifrelemeye yetmezdi. Eğer şifreler, iki nükleotitten oluşsaydı en fazla (42 ) 16 çeşit amino asit için şifre üretilebilirdi. 20 çeşit amino asidin tamamı şifrelenemezdi. Sonuç olarak, 20 çeşit amino asidin tamamı ikiden fazla nükleotit taşıyan bir şifre sistemi ile kodlanabilir. Bu nedenle bir genetik şifre, 3 nükleotitten oluşmak zorundadır. Bu durum, toplamda (43 ) 64 çeşit şifrenin ortaya çıkması demektir. Bu sistem 20 farklı amino asidin rahatlıkla şifrelenebilmesini sağlar.
Genetik kod, DNA ya da mRNA’da kodon adı verilen ve üçlü nükleotit dizilerinden oluşan şifrelerle ifade edilir. Üç nükleotit içeren 64 özgül kodon ortaya çıkmıştır. mRNA’daki 64 çeşit kodondan üç çeşidi amino asit kodlamaz, bu kodonlara durdurucu ya da sonlandırıcı kodon adı verilir. Bu kodonlar, protein sentezini sonlandıran sinyallerdir. Geriye kalan 61 çeşit kodon, 20 farklı amino asidi şifrelemek için kullanılır. 20 çeşit amino aside karşılık şifrelemede 61 çeşit kodonun var olmasının nedeni ne olabilir? Bu durumun canlı için bir avantajı var mıdır? Bazı amino asit çeşitlerinin birden fazla kodonu vardır. Örneğin serin amino asidi altı farklı kodon tarafından şifrelenebilir. Metiyonin ve triptofan amino asitleri ise tek bir kodonla şifrelenir.
Amino asitlerin birden fazla kodon tarafından şifrelenebilmesi canlıyı olası mutasyonlara karşı koruyan önemli bir mekanizmadır. Örneğin serin amino asidini şifreleyen kodonlar mRNA’da UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC’dir. DNA’da AGA kodonuna sahip bir genden sentezlenen mRNA, UCU kodonunu taşır. Bu kodon serin amino asidini kodlar. Örneğin gende meydana gelen bir mutasyon sonucu AGA kodonu AGG kodonuna dönüşmüşse bu durumda genden sentezlenen mRNA’daki kodonda UCC olmuştur. Mutasyon sonucu değişen mRNA kodonu da yine serin amino asidini şifrelediği için protein sentezi sırasında herhangi bir aksaklık ortaya çıkmamıştır.Yani canlıda bu mutasyon etkisini gösterememiştir.
