Dna Yapısı

H bağı oluşan atomlar Aradaki uzaklık (Å)
T – A N3 – HN1
O4H – N6 2835
2940
C – G O2H – N2
N3H – N1
N4 – HO6 286
295
291

Tablo 3 : H bağlarının oluştuğu atomlar ve aradaki uzaklık

Bazlar arasında H bağları oluşumunun özgüllüğü, iki polinükleotid zincirdeki fosfodiester bağlarının birbirine göre ters yönde olmasına yol açar Bu nedenle iki polinükleotid zincir birbirine ters yönde paraleldir Yani iki zincir kimyasal yapı bakımından birbirine zıt durumdadır (şekil 8)

İki polinükleotid zinciri birbirine bağlayan H bağları daima bir pirimidin bazı ile bir pürin bazı arasında meydana gelir Baz eşleşmesi adı verilen bu bağların özgül bir biçimde meydana gelmesi pürin ve pirimidin bazlarının yapılarındaki bazı farklardan meydana gelir
Bunlardan birisi sterik kısıtlama denilen olaydır Yapılarından da anlaşılacağı gibi pürin ve pirimidin bazlarının uzayda kapladıkları yer farklıdır Pirimidin bazları (C ve T) pürin bazlarından (A ve G) daha küçüktür Buna karşılık iki polinükleotid zincirin şeker – fosfat omurgasının oluşturduğu sarmal yapıda eşleşme yapan baz çiftlerine bağlanan glikozidik bağlar arasındaki uzaklık DNA molekülünün her yerinde 1085 Å dür Bu mesafenin dolayısıyla da DNAnın stabilitesinin korunması için daima bir pürin ile bir pirimidin bazının eşleşmesi gerekmektedir
İkinci bir sebep ise H bağları oluşumu gereksiniminin kısıtlaması Pürin ve pirimidin bazlarındaki H atomları iyice belirlenmiş pozisyonlarda bulunurlar Bazlar arasında sıkı bir etkileşim sağlamak için, H bağlarının yönelimleri ve uzaklıkları ancak adenin ile timin ve guanin ile sitozin arasında olmaktadır Buna göre, pürin ve pirimidinler arsındaki baz eşleşmesi; daha da özgül olarak sadece adeninle timin ve guaninle sitozin arasında meydana gelir Bir DNA molekülünün açık yapısı şekil 9 da gösterilmiştir

Yukarıda açıklanan nedenlerden dolayı bir DNA sarmalının çapı yaklaşık 2 nm (20 Å) olarak sabit kalmıştır DNA molekülü sağa doğru dönümler yaparken dönümler sırasında zincirlerdeki bazları şeker halkalarına bağlayan glikozidik bağlar tam olarak karşı karşıya gelmezler Bunun sonucu olarak, çift sarmalın şeker fosfat omurgaları eksen boyunca eşit aralıklı yer kaplamazlar ve omurgalar arasında oluşan olukların boyutları eşit değildir Daha derin olana büyük oluk, diğerine ise küçük oluk denir (şekil 10)
Nükleotidlerin bazları molekülün omurgasının iç kısmında bulunur Bazların konumları sarmalın eksenine dik durumdadır Birbirine komşu baz çiftlerinin dönümleri arasındaki uzaklık 34 Å dür Ayrıca her baz çifti komşusuna göre 36ºlik açı yapacak şekilde yerleşmiştir Buna göre, yaklaşık 10 baz çifti 360ºlik tam bir dönümü tamamlayacağından, her dönümün boyu 34 Å dür (şekil 10)

DNA çift sarmalının genetik açıdan en önemli özelliklerinden birinin ortaya çıkmasını da baz eşleşmelerindeki özgüllük sağlar Bu özellik DNA molekülündeki iki polinükleotid zincirin birbirinin tamamlayıcısı olmasıdır Bu kavram bazlar arasındaki eşleşmenin daima A – T ve G – C arasında olmasından kaynaklanır A ile Tnin ve G ile Cnin birbirini tamamlaması özelliğine göre, bu özgül bazları karşılıklı olarak taşıyan iki zincirin birbirinin tamamlayıcısı olduğu kabul edilir Buna göre, bir zincirdeki baz dizisi diğerindeki diziyi belirler
Tamamlayıcılık özelliği, genetik materyalin işlevlerini doğru biçimde nasıl yapabildiğinin açıklaması açısından DNAnın en önemli temel özelliklerinden biridir
Çift sarmalın dışta bulunan şeker – fosfat omurgası yüksek derecede negatif yüklüdür İn - vitro çözeltilerde bu yükler aaaal iyonlarıyla (örneğin Na ile) nötr duruma getirilir Fizyolojik koşullarda ise nötr hale getirilme pozitif iyonlarla (katyonlar veya bazik proteinlerle) yapılan etkileşimler sonucu sağlanmaktadır

DNA Yapısının Biyolojik Anlamı:
Hücrenin kalıtım materyalinin iki ayrı görevi olmalıdır Birincisi, bu materyal kendi kendine çoğalabilmeli; ikincisi, herhangi bir hücrenin yapısı veya görevinde gereken işleri başarabilmelidir
DNA ipliklerinin birbirini tamamlayıcı olması ve tamamlayıcı bazlar arasında çok özel bağların bulunması aradaki hidrojen bağlarının kendiliğinden meydana gelmesi, DNAnın yalnız başına kendine benzer yeni bir molekülün oluşmasını sağlar DNA molekülünün bir yarısı, yeni oluşan molekül için bir kalıp gibi rol oynar Hidrojen bağlarının meydana gelişi, bir enzimle katalize edilmeksizin, kendi kendine olan bir olaydır Özel tamamlayıcı bazların seçimi, bu yüzden katalize edilmeye gereksinim göstermez Fakat nükleotidlerin fosfodiester bağlarla bağlanması bir kovalent reaksiyondur ve enzimatik katalizle gerçekleşir
DNAnın ikinci biyolojik görevi, protein sen¤¤¤inde kullanılmak üzere gerekli bilgiyi sağlamaktadır Bu bilgi naklinden DNA yapısındaki bazlar sorumludur

DNAnın Moleküler Ağırlığı:
Bir DNA molekülünün ağırlığı içerdiği baz çift sayısıyla doğru orantılıdır Nükleik asitler uzun ve dallanmamış moleküllerdir Çaplarının dar olmasına karşılık boyları çok uzundur Örneğin 3000 baz çifti (3kb) taşıyan bir DNA parçasının boyu 1 µm dir Bilindiği gibi DNAnın çapı 2 nm dir
Organizmaların yapısı karmaşıklaştıkça içerdikleri genetik materyalin kitlesi genellikle artış gösterir Bunun temel nedeni, basitten gelişmiş canlılara doğru gidildikçe gen sayısının artmasıdır Örneğin, SV40 virüsünün 52 x 103 baz çiftinden ibaret genomunda sadece 5 – 10 gen bulunur E coli genomunda ise yaklaşık 4 x 106 baz çifti vardır Eğer E colide bir genin ortalama 1000 baz çifti içerdiğini var sayarsak, bu bakteride yaklaşık 4000 gen bulunması gerekir
DNA moleküllerinin moleküler ağırlıklarını klasik kimyasal metodlarla tam olarak belirlemek oldukça güçtür DNA moleküllerinin ağırlıklarının ölçülmesinde en çok kullanılan yöntemler şunlardır;

• viskozitenin ölçümü,
• sedimantasyon oranı,
• elektron mikroskobu ile,
• otoradyografi,

Genelde bu metodların iki veya daha fazlasının bir kombinasyonu kullanılabilir
DNA moleküllerinin ağırlıkları 106 ile 109 dalton (1 dalton= 166 x 10-24 g dır) değişir Zaman zaman ağırlıklar 109 da geçebilir
Değişik türlere ait DNA molekülleri ağırlıkları tablo 4 de verilmiştir