Nükleik Asitler

Giriş

Deoksiribonükleik asit (DNA) ve Ribonükleik asit (RNA) isimleri ile bilinen nükleik asitler genetik bilginin moleküler depolarıdır ve hücrenin yönetiminden de sorumludurlar.

Nükleik Asitlerin Yapısal Bileşenleri

Nükleik asitler (DNA ve RNA) nükleotid birimlerinden oluşmaktadır. Yapısal bileşenlerinin (baz, şeker, fosfat) belirli bir hiyerarşi ile bir araya gelmeleriyle oluşmaktadır.

Nükleozidler

Bir şeker ve bir bazdan meydana gelen yapıya nükleozid denir.

Şekerler

Nükleik asitlerde 5 karbonlu bir şeker (pentoz) bulunur. RNA’da bulunan şeker riboz, DNA’da bulunan şeker ise deoksiriboz (2-deoksiriboz)’dur.

Bazlar

Nükleik asitlerin yapılarında 5 farklı baz bulunur. Bunlar Adenin (A), Guanin (G), Sitozin (C), Timin (T) ve Urasil (U) bazlarıdır. Bu bazlar pürin ve pirimidin olarak 2 gruba ayrılırlar.

Şeker ve baz ß-N-glikozidik bağ ile birbirlerine bağlanırlar.

Nükleotidler

Bir baz, 5 karbonlu bir şeker ve bir fosfat grubundan meydana gelen yapıya nükleotid denir. Nükleotidler nükleozid isminin sonuna 5’-monofosfat eki getirilerek isimlendirilir.

Nükleotidlerin Biyolojik Önemleri

Nükleotidlerin önemli fonksiyonları şu şekilde sıralanabilir:

• Nükleotidler DNA ve RNA’nın yapı taşlarıdırlar.
• Nükleotid türevleri birçok biyosentez olayında aktif ara ürün olarak görev alır.
• Nükleotidler biyolojik sistemler için iyi bir enerji kaynağıdırlar.
• Nükleotidler organizmada metabolik düzenleyici olarak görev yaparlar.
• Nükleotidler ayrıca grup taşınmasında görevli koenzimlerin yapı taşı olarak görev yaparlar.

Nükleik Asitler

Nükleik asitler birbirlerine fosfodiester bağları ile bağlanmış mononükleotid zincirlerinden oluşan polimerlerdir. Polimer 50 veya daha az nükleotidden oluşuyorsa oligonükleotid, 50’den daha fazla sayıda nükleotidden oluşuyorsa polinükleotid denir.

Deoksiribonükleik Asit (DNA)

DNA, deoksiribonükleotidlerin polimeridir. DNA’nın yapısında fosfat, deoksiriboz şeker ve 4 farklı baz (A, G, C, T) bulunmaktadır. Canlı türü fark etmeksizin organizmada bulunan bütün DNA’larda Adenin sayısı Timin sayısına, Guanin sayısı ise Sitozin sayısına eşit olarak bulunmaktadır. Yani A=T ve G=C eşitliği vardır. Bazlar arasındaki bu ilişki sonucunda; pürin bazları sayısı da pirimidin bazları sayısına eşit olarak bulunur. Bu durum A+G= T+C olarak ifade edilir.

DNA’nın İskelet Yapısı

DNA iskelet yapısı, double-helix denilen sarmal şeklinde kıvrılmış ve birbirini tamamlayan iki polinükleotid zincirinden oluşmuştur. Dış kısımda omurgayı oluşturan deoksiriboz şeker ve fosfat, iç kısımda ise genetik bilgiyi taşıyan bazlar bulunur. Bazlar arasında hidrojen köprüsü bağları bulunur.

DNA’nın Farklı Yapısal Formları

DNA’nın yapısal olarak genel kabul gören 3 farklı çeşidi bulunmaktadır. Bunlar;

• A-DNA
• B-DNA
• Z-DNA

DNA’nın Görevleri

DNA’nın 2 önemli görevi vardır.

• Replikasyon (DNA’nın kendini eşlemesi)
• RNA sentezi

Ribonükleik Asit (RNA)

RNA’lar, ribonükleotidlerin tek zincirli polimerleridirler. RNA nükleotidleri birbirlerine fosfodiester bağları ile bağlanarak RNA zincirini oluştururlar. RNA yapısında fosfat, riboz şeker ve 4 farklı baz (A, U, G, C) bulunur.

Protein sentezinde görev alan 3 ana sınıf RNA bulunmaktadır:

• Messenger RNA (haberci RNA; mRNA)
• Transfer RNA (taşıyıcı tRNA)
• Ribozomal RNA (rRNA)

DNA ve RNA Farklılıkları

DNA ve RNA molekülleri arasında bazı farklılıklar bulunmaktadır. Bunlar;

• DNA çift zincirli, RNA ise tek zincirlidir.
• DNA’da deoksiriboz şeker, RNA’da riboz şeker bulunur.
• DNA’da Timin (T), RNA’da Urasil (U) bazı bulunur.
• DNA’da A=T ve G=C eşitliği vardır. RNA’da böyle bir durum söz konusu değildir.
• DNA kendisini eşleyebilir, RNA ise kendisini eşleyemez.
• DNA hidrolizinde deoksiribonükleaz (DNAaz), RNA hidrolizinde ribonükleaz (RNAaz) enzimi kullanlır.
• DNA sentezinde DNA polimeraz, RNA sentezinde ise RNA polimeraz enzimi kullanılır [1, 14].

Genetik Bilginin Akışı

Genetik bilginin transferi ve kullanılmasında 3 temel süreç bulunmaktadır. Bunlar;

• Replikasyon (DNA’nın kendini eşlemesi)
• Transkripsiyon
• Translasyon

Replikasyon (DNA’nın Kendini Eşlemesi)

DNA’nın birbirine antiparalel olan çift zincirli yapısı, bazlar arasında bulunan hidrojen bağlarının kopması ile ayrılır. Ayrılan zincirlerden her biri yeni oluşacak zincir için kalıp görevi yapar. DNA polimeraz enzimi ile kopyalanma başlar. Bazlar kendi eşleri (A-T ve GC) ile eşleştirilerek zincir tamamlanır ve replikasyon gerçekleşir.

Transkripsiyon (RNA Sentezi)

RNA polimeraz enzimi kullanılarak DNA kalıbından mRNA sentezlenmesi olayına transkripsiyon denir. mRNA sentezlenirken DNA’da bulunan Adenin (A) bazı karşısına mRNA zincirinde Urasil (U) gelir.

Translasyon (Protein Sentezi)

mRNA’da bulunan ve protein sentezi için gerekli olan kodlanmış bilginin ribozomlarda okunarak protein sentezlenmesi işlemine translasyon denir.

DNA Hasarı, Mutasyonlar ve DNA Onarımı

DNA Hasarı ve Mutasyonlar

Replikasyon esnasında DNA’nın nükleotid dizisinde oluşan kalıcı değişikliklere mutasyon denir. Bazı durumlarda mutasyonlar fenotipik bir değişikliğe neden olmazlar, gen ürünü ve aktivitesi değişmez. Bu mutasyonlara sessiz (silent) mutasyon denir.

Mutasyon türleri genel olarak 3 farklı şekilde meydana gelebilmektedir. Bunlar;

• Nokta mutasyonları
• İnsersiyonlar
• Delesyonlar

DNA Onarımı

DNA’da bulunan hasarlar 4 mekanizma ile düzeltilir. Bunlar;

• Yanlış eşleşme onarımı
• Baz çıkarım onarımı
• Nükleotid çıkarım onarımı
• Direk onarım

DNA onarım işlemlerinde endonükleazlar, ekzonükleazlar, DNA polimeraz ve DNA ligaz enzimleri kullanılır.

Nükleazlar

Nükleazlar fosfodiester bağlarını kopararak nükleik asitleri parçalayan enzimlerdir. DNA ve RNA’ya spesifik ya da her ikisinde de etkili olan nükleazlar bulunmaktadır. DNA için spesifik olan nükleaz deoksiribonükleaz (DNAaz), RNA için spesifik olan nükleaz ise ribonükleaz (RNAaz)’dır