Kromozomların Yapısı

1 KROMOZOMLARIN KİMYASI


Kromozomların DNA, RNA, histon ve proteinden oluştuğu gösterilmiştir Soma hücrelerinde 6 x 10~9, sperma ve yumurta çekirdeklerinde ise 3x10~9 miligram DNA'nın olduğu saptanmıştır Poliployit hücrelerde DNA miktarı poliployidinin derecesine uygun olarak daha fazla bulunur Belirli bir organizmadaki DNA ve histon miktarı, kural olarak bütün hücrelerinde ayrıdır

Buna karşılık RNA miktarı ve bazı proteinler hücreden hücreye değişiklik gösterir DNA'nın miktarı gen sayısına uygunluk gösterir; böylece bir hücredeki yada gametteki nukleotit sayısı ve dolayısıyla gen sayısı tahmin edilebilir

Kromozomlar, deoksiribonukleaz enzimjyle muamele edildiğinde, DNA'ları parçalanır ve ortadan kalkar; yalnız kromozomların taslakları kalır Buna karşılık, kromozomlar proteolitik enzimlerle muamele edildiğinde, dıştaki matriks kısımları ortadan kalkar Bu bize, kromozomların proteinlerden yapıldığını ve DNA'larının ise içlerindeki lokuslar da yer aldığını gösterir DNA ile kromozom proteinleri, Ca ve Mg gibi iki değerlikli katyonlarla birbirlerine bağlanmıştır Bu katyonlar EDTA ile kromozomlardan dışarıya alınırsa, çekirdek asitleriyle proteinler birbirlerinden ayrılır




Şekil 1: DNA'nın moleküler yapısı Sitozinden ve guaninden oluşmuş bir nukleoîit çifti gösterilmiştir


2 WATSON – CRICK MODELİ


Bitkilerin ve hayvanların büyük kısmında DNA tam olarak izole edilmiş ve hepsinin, deoksiriboz (seker), fosforik asit ve azotlu bazlardan meydana geldiği bulunmuştur (Şekil 1) DNA'da 4 baz da bulunur Bunlardan ikisi 'Purin' yani 'Adenin ve Guanin', diğer ikisi de 'Pirimidin' yani 'Sitozin' ve 'Timin' dir Pürin ve pirimidin oranları belirli bir türün tüm hücrelerindeki DNA'larda aynıdır; fakat farklı türlerden alınan DNA örneklerinde bu oran değişir Tüm DNA örneklerinde toplam pürin miktarı toplam pirimidin miktarına (A -i- G = T + C); adenin miktarı timine (A = T), guanin miktarı ise sitozine (G = C) eşittir Memelilerde adenin ve timin, bakterilerde ise guanin ve sitozin daha fazladır Bu analizlere ve X ışınlarının kırılmasına dayanarak, 1953 yılında VVATSON ve^CfiiCK bir DNA modeli yapmayı başardılar Bu modele göre, birçok sorunun açıklanması yapılabildiğinden dolayı, 1962 yılında bu iki bilim adamına Nobel Ödülü verildi




Şekil 2 DNA’nın heliksinden enine bir kesit

DNA'nın |bazları bir merdivenin basamakları şeklinde bağlanır, öyle ki, birinci nukleotitteki deoksiribozun 5'karbonu, ikinci nukleotitteki deoksiribozun 3' karbonuna bir fosfodiester bağı ile bağlanır VVATSON VE CRICK, karşılıklı duran polinukleotit kollarının birbiri etrafında yelkovan yönünde kıvrılarak, bir büyük, bir küçük oluk oluşturacak şekilde sarmal meydana getirdiğini ve sarmalın dış tarafında şeker-fosfat; iç tarafında ise kolları birbirine bağlayan, sarmal eksenine dik duran, pürin ve pirimidin bazlarının bulunduğunu saptadılar

Yandaki kollar, pürin ve pirimidin arasındaki özel hidrojen bağlarıyla, birbirlerine yaklaşarak, belirli bir açı altında döner merdiven gibi kıvrılırlar On baz çifti, tam bir sarmal kıvrımı (=büklümü) meydana getirir Pürin ve pirimidin arasındaki hidrojen bağları, yalnız edeninin timine, guaninin sitozine bağlanmasına olanak verir Bu bazlar, bir düzlem içerisinde, fakat bir doğru şeklinde değil, bir açı altında birleşmiştir Bu birleşme içerisinde dar ve geniş oluklar kolayca tanınabilir Diğer bir kombinasyon olanaksızdır Adenin ve guanin, aralarında hidrojen bağı oluşturamayacaklardır; çünkü her iki molekül de büyük olduğu için, zincir içerisinde yer bulamayacaktır Timin, sitozinie birleşemeyecektir; çünkü her ikisi de küçük moleküldür ve biri zincirin bir tarafında, diğeri öbür tarafında olduğundan arada büyük açıklık kalacaktır

Adenin ile timin arasında 2, guanin ilesitozin arasında 3 hidrojen bağı meydana gelir Hidrojen bağlarının özelleşmesi, bir kolda bulunan her adeninin karşı kolda bir timin ve keza sitozinin, karşı kolda bir guanin bulmasını sağlar

Böylece iki kol birbirini tamamlar Böylece zincirin bir kolunda bulunan nukleotitlerin dizilisi, karşısındaki kolda bulunan nukleotitlerin dizilişini bir çeşit dikte ve kontrol eder Kolların yönleri birbirine zıttır Öyle ki bir kolda fosfat şeker bağlan 5'-3' yönünde olduğu halde, karşısındaki kolda 3' – 5' yönündedir





Şekil 3 Adenin – timin, sitopizin – guanin arasindeki H bağları

3 GENETİK KOD

WATSON - CRICK modeli, kalıtsal bilginin, nukleotitlerin, türe özgü bir şekilde, belirli bir düzen içerisinde sıralanmasıyla belirlendiğini ve-dölden döle bu şekilde kalıtıldığını ortaya koymuştur Söz konusu türün, kendine özgü özellikleri (fenotipi), kalıtsal yapısı ile nitelikleri belirlenen protein vesazim moleküllerinin sentez edilmesiyle açığa çıkar DNA üzerindeki genler, gerekli emri, ancak, bir aracı molekül aracılığıyla protein sentezleme düzeneğine iletir; Bu aracı molekül RNA'dır Protein zincirinde ferine konacak her aminoasit, RNA üzerindeki 3'lü bir baz grubuyla şifrelenir Bu 3'lü yapıya kodon diyoruz Yalnız 4 çeşit nukleotit (A, C, G, T) olduğundan, 20 yada daha fazla aminoasidi düzenleyebilmek için, bir yada iki nukleotitten meydana gelmiş kodonlar (=kalıplar) yeterli olmayacaktır





Şekil 4 Nukleotitlerin dizilişi ile aminoasitler arasındaki ilişki

Çünkü kodonlar iki nukleotitten meydana gelseydi, 4 çeşit nukleotit ancak 16 çeşit kombinasyon verebilirdi; bu da sadece 16 çeşit aminoasidi, protein zincirindeki yerine yöneltebilirdi





Şekil 5 DNA’nın replikasyonu

Reflikasyon (ikileşme) konusundaki çalışmalarda hala tam açıklanamayan bir nokta, sarmalın iki kolunun çözülme şeklidir Koların ayrılması iki ipliğin birbirinden ayrılması biçiminde olsaydı, bir dönme olayı ortaya çıkardı DNA gibi bir makromolekülün, mitozun oldukça kısa süresi içinde tamamen birbirinden ayrılması için, büyük bir devirle dönmesi gerekecektir Yoğunluğu az olmayan bir ortamda, yeni plazmada, bu hızla bir dönme, proteinleri denatüre etmeye yetecek kadar sürtünme ısısının ortaya çıkmasına neden olacağından, bu açılmanın (dönmenin) nasıl yapılabildiği henüz bilinmemektedir Bununla beraber, bazı proteinlerin, replikasyonu başlattığı, bazılarının DNA iplikçiklerinin çözülmesini ve dönmesini uyardığı ve hücrede DNA sentezinin tamamlanmasını takiben iki yavru DNA molekülünün birbirinden ayrılmasını kolaylaştırdığı bilinmektedir



Şekil 6 DNA’daki bazların şematik dizilimi ve DNA polimeraz enzimi ile replikasyonu
__________________