Dna Yapısı

Bir DNA molekülünde pürinlerin toplamı pirimidinlerin topl----- eşit olduğu gibi amino bazların toplamı da (A ve C) keto (okso) bazların (G ve T) topl----- eşittir A ve T eşit molar miktarda bulunur Dolayısıyla G ve C de eşit molar miktarda bulunur Bu eşitlikler DNA heliksinin formasyonu hakkında en önemli verilerdendir ve bu Chargaffın kuralı olarak ifade edilir Bu kanunu A + G / T +C = 1 şeklinde de ifade edilir Bununla birlikte G + C / A + T 1e eşit değildir Bu oran çeşitli türlerde ölçülmüş ve değerlerin 045 ile 280 arasında değiştiği gösterilmiştir Örneğin birçok bakteriyofajda bu oran 05 dir Yüksek bitkilerde ve hayvanlarda bu oranın değişim sınırları daha dardır ve genel olarak 055 – 093 arasında bulunur
Chargaff kuralının iki önemli istisnası vardır Birincisi buğday tohumu DNAsında G ve C eşit miktarda değildir Çünkü buğday tohumunda bol miktarda bulunan 5 – metilsitozin birçok sitozinin yerini alır İkinci istisna ØX 174 DNAsındadır Burada ne A Tye ne de G Cye eşittir Çünkü ØX 174 DNAsı tek iplikçiklidir
DNA baz miktarları açısından iki gruba ayrılır Bunlardan biri ATce zengin olanlar ve diğeri ise – ki bu daha az rastlanan tipidir – GCce zengin olanlardır

DNAnın Primer Yapısı:
Bir baz ile deoksiribozun bağlanması ile oluşan kısma nükleozid denir Baz ve pentoz molekülü glikozidik bağ ile birbirine bağlanır Glikozidik bağ şekerin 1´ karbon atomuyla pürinin 9 pozisyonundaki (N9), pirimidinin ise 1 pozisyonundaki (N1) azot atomu arasında meydana gelir Bu yapıya fosfat (PO4) grubunun katılmasıyla oluşan molekül nükleotid adını alır Başka bir ifade ile bu nükleozid monofosfattır Fosfat grubunun bağlanması pentozun 5´ karbonunun esterleşmesiyle meydana gelir DNAnın yapıtaşları için kullanılan terminoloji aşağıdaki tabloda gösterilmiştir

Baz Nükleozid Nükleotid Nükleik asit
Adenin (A) Deoksiadenozin Deoksiadenilat (dAMP) DNA
Guanin (G) Deoksiguanozin Deoksiguanilat (dGMP) DNA
Sitozin © Deoksisitidin Deoksisitidilat (dCMP) DNA
Timin (T) Timidin Timidilat (dTMP) DNA

Tablo 2 : Nükleik asit terminolojisi

Bir DNA molekülünün tek iplikçiğinin oluşması deoksiribonükleotidlerin polimerizasyonu ile meydana gelir RNAda olduğu gibi DNAda da nükleotidler arası bağlar fosfodiester bağlarıdır
Bilindiği gibi deoksiribozda 5 karbon atomu vardır Bu karbon atomlarının birincisine baz bağlanır Üçüncü ve beşinci karbon atomları hidroksil grupları taşır Bu hidroksil grupları sayesinde fosfat grubu bu karbon atomlarına bağlanır Polimerizasyon reaksiyonunda kullanılan asıl yapıtaşları nükleozidtrifosfattır (NTP) Dört farklı bazdan dolayı 4 tip NTP (ATP, GTP, CTP, TTP) vardır Şekil 4de bir nükleotidin üç farklı yapısı (dAMP, dADP ve dATP) örnek olarak gösterilmiştir

Adından da anlaşılacağı gibi NTPler üç fosfat grubu taşır Bu fosfatlar içten dışa doğru α, β, γ olarak adlandırılır Bu üç fosfat grubu deoksiribozun beşinci karbon atomuna bağlıdır Bir NTP molekülü diğer bir NTP molekülü ile α pozisyonundaki fosfat grubu ile fosfodiester bağı kurar Bu bağlanmada bir önceki nükleotidin 3´ ucu görev alır Böylece zincir 5´ 3´ yönünde ilerler Kovalent ester bağları olarak da bilinen bu bağlar son derece kuvvetlidir Şeker fosfat omurgası 5´ – 3´ bağları ile oluştuğundan, bir polinükleotid zincirinin bir ucunda daima serbest 5´ – PO4 grubu taşıyan bir nükleotid diğer ucunda daima serbest 3´ – OH grubu taşıyan bir nükleotid bulunur Bu nedenle polinükleotid zincirlerde bir polarite vardır Birbirine zıt uçlar 5´ ve 3´ uçları olarak adlandırılır İkinci ve dördüncü pozisyondaki karbon atomları hidroksil grubu taşımazlar ve herhangi bir molekül bağlamazlar İkinci karbon pozisyonunda bir hidroksil grubunun varlığı siklik fosfat formasyonunu imkansız hale getirir

Şekil 5 : DNAnın primer yapısı (polinükleotid zincir)

Omurgadaki PO4 grubunun varlığı polinükleotid zincirlerin asit özellikte olmalarına yol açar ve nükleik asit terimi de bu özellikten kaynaklanır Bununla beraber, fizyolojik koşullarda nükleik asitler genellikle tuz halinde ve nötr durumda bulunurlar
DNA polinükleotid zincirleri kimyasal veya enzimatik yolla hidrolitik olarak nükleotidlerine parçalandığında, kırılma fosfodiester bağlarının her iki tarafında da meydana gelebilir Buna göre serbest kalan nükleotidler fosfat gruplarını pentozun 5´ ve 3´ pozisyonuna bağlı olarak taşırlar Buna göre nükleik asit yapısından ayrılan nükleotidler nükleozid – 3´ – monofosfat veya nükleozid – 5´ – monofosfat olabilirler

DNAnın Sekonder ve Çift Sarmal Yapısı:
1953de Watson ve Crick, DNAnın bilinen çift sarmal (double helix) modelini kurdular Watson – Crick modeli, X – ışını ile çalışan kristallografların, organik kimyacıların ve biyologların düşünce ve çalışmalarına dayanır Bunlardan biri, Wilkins ve Franklin tarafından, izole edilmiş DNA fibrillerinin X ışınlarını kırma özelliklerinin açıklanmasıdır Elde edilen X ışını fotoğrafları, DNAnın zincirlerindeki bazların diziliş sırasına bağlı olmaksızın, çok düzenli biçimde dönümler yapan bir molekül olduğunu göstermektedir Aynı zamanda, böyle bir molekül yapısının birden fazla polinükleotid zincirin birbiri etrafında dönümler yapmasıyla meydana gelebileceğine işaret etmekte ve molekülde tekrarlanmalar yapan kısımlar arasındaki uzaklıklar hakkında bilgi sağlamaktadır

Watson – Crick probleme, “DNA yapısı, onun biyolojik görevi ile ilişkili olmalıdır” düşüncesiyle yaklaşmışlardır Bu ilişki teorinin anahtarı durumundadır Hücrenin makromoleküllerinin yapısının biyolojik görevle ilişkili olması, Watson – Crick teorisiyle önemli şekilde vurgulanır ve bu düşünce moleküler biyolojinin temelini oluşturur
Watson ve Crickin sunduğu modele göre DNA çift zicirli yapıdadır Bu çift zincir iki tek zincirin bazları arasında hidrojen bağları oluşmasıyla meydana gelir Bu iki polinükleotid zincir ortak bir eksen boyunca sağa dönümlü bir heliks oluşturur
İki polinükleotid zincir birbirine H bağlarıyla tutunur Bu bağlar, dönümler yapan DNA molekülünün stabilitesinin korunmasında büyük ölçüde yardımcı olurlar Baz çiftleri çift sarmalın termodinamik stabilitesine iki yolla katılır Bunlardan biri, bazlar arasında H bağı oluşurken enerji açığa çıkmasıdır Diğeri ise, sarmal boyunca üst üste dizilmiş baz çiftlerinin elektron sistemleri arasındaki etkileşimler sonucu oluşan hidrofobik baz dizilişlerinden enerji açığa çıkmasıdır Bu etkileşimler sarmal yapıyı negatif yüklü fosfat grupları arasındaki itici elektrostatik kuvvetler karşısında dengeler
Guanin ile sitozin arasında üçlü H bağı oluşurken, adenin ile timin arasında ikili H bağı oluşur (şekil 7) Bu bağların bazların hangi atomları arasında oluştuğu tablo 3de gösterilmiştir G ile C arasında üçlü, A ile T arasında ise ikili H bağı oluşmasının sebebi bu bazların moleküler yapısından kaynaklanmaktadır H bağı sayısındaki bu fark olası yanlış baz eşleşmelerinin yapılmasına engel olmaktadır