DNA

Son yıllarda, moleküler genetik alanında kaydedilen önemli gelişmeler, hastalıklardan sorumlu olan genlerin genetik çalışmalarla belirlenmesini olanaklı hale getirmiştir. Bu doğrultuda hastalık genlerinin konumunu haritalandırmak için bağlantı ve ilişki çalışmaları yapılmaktadır. Diabetes mellitus ve Alzheimer hastalığı gibi karmaşık hastalıklarda bile gözle görünür bir başarı elde edilmiştir ve yakın gelecekte önemli çocuk psikiyatrik bozukluklara yatkınlık sağlayan genlerin belirlenmesine de kesin gözüyle bakılmaktadır. Yapılan aile, ikiz ve evlat edinme çalışmaları sonucunda otistik bozukluk, dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu, şizofreni, bipolar bozukluk, depresyon, panik bozukluğu, obsesif-kompulsif bozukluk gibi birçok bozuklukta genetik yatkınlığın bulunduğu kanıtlanmıştır. Moleküler genetik çalışmalarla hastalıklardan sorumlu olan genler lokalize edilmeye çalışılmakta ve hastalıkların genetik temelleri araştırılmaktadır.

RİBONÜKLEİK ASİT (RNA)
RNA'lar ribonukleotitlerin birbirlerine bağlanması ile meydana gelen tek zincirli nukleik asitlerdir. DNA molekülleri ile kıyaslandığı zaman boyları daha kısadır. Hemen hemen bütün hücrelerde bol olarak bulunmaktadırlar. Gerek prokaryotik gerek ökaryotik hücrelerde genellikle üç ana sınıf RNA'ya rastlanmaktadır. Bunlar mesenger RNA (mRNA), ribozomal RNA (rRNA) ve transfer RNA (tRNA) dır. Bütün RNA'lar tek zincirli özel bir baz dizisine, karakteristik bir molekül ağırlığına sahip ve belirli bir biyolojik fonksiyonu yerine getirmektedir.

MESSENGER RNA (mRNA)
DNA'da saklı bulunan genetik bilginin, protein yapısına aktarılmasında kalıplık görevi yapan aracı bir moleküldür. mRNA ribozomlara tutunur ve DNA'dan aldığı genetik şifreye göre sentezlenecek proteinin amino asit sırasını tayin etmektedir. Her mRNA molekülü, DNA üzerinde bulunan ve gen adı verilen belirli bir bölge ile komplementerlik göstermektedir. Tek bir ökaryotik hücre yaklaşık 10.000 farklı mRNA molekülü ihtiva etmekte ve bunların her birinden bir veya daha fazla polipeptid zinciri sentezlemektedir.

TRANSFER RNA (tRNA)

DNA molekülünün replikasyonunda, DNA zincirinin uzatılmasını DNA polimerazlar katalizlemekle birlikte, replikasyonda rol alan başka enzimler de bulunmaktadır. Bu enzimler ve özellikleri ise:

i. DNA Primaz: Replikasyon sırasında, DNA polimerazın DNA zinciri sentezini başlatabilmesi için kullandığı RNA primerleri, DNA primaz adı verilen özel RNA polimerazlar tarafından sentezlenir. Bu enzim çoğunlukla DNA’ya bağlanır, fakat kalıp olmaksızın da primer sentezini başlatabilir. İn vitro substrat olarak, NTP veya dNTP’ları kullanabilir ve DNA kalıbının tamamlayıcısı olan 10-15 nükleotid uzunluğundaki primerleri sentezler.

DNA "Deoksi Ribo Nükleik Asit" isimli bir tür molekül grubunun kısaltılmış isimidir. DNA'nın çift zincirli ip merdivene benzer. Çift zincirli yapıdaki DNA zinciri oldukça uzun bir zincirdir.Bu zincir hücre içindeki özel enzimler ve proteinler aracılığı ile paketlenir. Nasıl ki uzun bir ipi makaraya düzenli bir şekilde sarıyorsanız, hücrede buna benzer bir mekanizma ile DNA yı paketleyerek çekirdeğinin (Nukleus) içine yerleştirir.DNA her hücrede bulunur.Örneğin böbreklerinizin hücrelerinde, karaciğerinizin hücrelerinde, kemik hücrelerinizde kısacası vücudunuzdaki her hücrede DNA molekülü mevcuttur.

DNA'NIN KEŞFİ
MİESCHER : 1869 yıllarında ilk olarak Miescher tarafından hücre çekirdeğinde özel bir madde bulundu ve buna Miescher “ Nüklein” adını verdi . Daha sonra ise nükleit asitlerin iki tipte olduğu anlaşıldı . Birincisi timüsten elde edilen timonükleik asit, ikincisi bira mayalarından elde edilen zimonükleik asit . Timonükleik asit hayvanlar alemine , zimonükleik asit ise bitkiler alemine özgü sayıldı.

DNA’nın izolasyonunda çeşitli yöntemlerden yararlanılır. Genelde izole edilen kromozal veya plazmid DNA moleküllerinin saflığının kontrolü ve miktarının tayini spektral yöntemlerle yapılmaktadır.

SPEKTRAL YÖNTEMLER

Nükleotidlerin heterosiklik halkaları 260 nm. Dalga boyundaki ışığı max. emme özelliği taşıdığından, bu dalga boyundaki emme derecesi nükleik asitlerin miktarının bir ölçüsüdür. Buna göre DNA’nın miktar ve saflığı,spektrofotometrede 260 ve 280 nm. Dalga boylarında elde edilecek değerlerden belirlenebilir. 1 optik dansite (OD) çift iplikli DNA için 50 μg/ml. tek iplikli DNA veya RNA için 40 μg/ml. ve oligonükleotidler için ise 20 μg/ml’ye karşılık gelmektedir.
Örneğin, izole edilen DNA çift iplikli ise,miktarının belirlenmesi için aşağıdaki formülden yararlanılır.

DNA(μg/ml) = 260 nm.deki OD x sulandırım oranı x katsayı (50)

ELEKTROFORETİK YÖNTEMLER

Bilim adamları, insan gen haritasının yani "Hayatın Kitabı"nın düşünülenden daha ince olduğunu, bunun da daha kolay okunmasına yardımcı olacağını söyledi. İnsanın genetik kodunu araştıran bilim adamları, tahmin ettikleri gen sayısının yarısını buldular, ancak insanının gen etkileşiminde olağanüstü bir kompleks olduğu da keşfedildi. Science ve Nature dergilerinde yer alan ve bugün çeşitli şehirlerde düzenledikleri basın toplantılarında açıklanan araştırmalar, genler üzerindeki tıbbi keşiflerin daha kolay yapılabileceğini ortaya koyuyor. Celera Genomics şirketinin Başkanı Craig Venter, ilaçlarda genetik biliminin kullanılması durumunun daha karmaşık olduğunu söyledi. Venter, son çalışmalarla bir hastalığa neden olan bir proteine bir genin yol açtığı düşüncesinin artık yanlış olduğunu bildiklerini söyledi.

Çevrenin rolü genler kadar önemli

Hücre içinde meydana gelen bütün biyolojik olayların tek yöneticisi DNA’dır. DNA bu temel görevleri, kendisinde kodlanan ve türe özgü spesifik genetik (Bilgiler) yardımıyla gerçekleştirir. Diğer bir ifadeyle esas fonksiyonlarını tam ve eksiksiz olarak yürütebilmesi, birçok özel yardımcı moleküller ve proteinlerin(enzim) aracılığıyla olur. Özellikle, olayların gelişmesi, hızlanması ve doğru yönde ilerlemesi için enzimlerin rolleri oldukça önemlidir. Hücre içinde DNA’nın 5 tip temel görevi vardır.

Bunlar:

1-) DNA Replikasyonu
2-) Transkripsiyon (mRNA sentezi)
3-) Revers transkripsiyon
4-) DNA tamir mekanizması
5-) DNA rekombinasyonları

REVERS TRANSKRİPSİYON

Transkripsiyonda RNA polimeraz-I, DNA ipliklerinden birini kalıp olarak kullanarak, buradaki genetik bilgileri aynen mRNA’ya aktarır. Bu işlemi ise DNA’ya bağımlı olarak sürdürür (DNA-mRNA).

DNA'da kayıtlı bulunan bilgi pek hafife alınacak gibi değildir. Öyle ki, insanın tek bir DNA molekülünde tam bir milyon ansiklopedi sayfasını veya başka bir deyişle yaklaşık 1000 kitabı dolduracak miktarda bilgi bulunur. Dikkat edin; tam 1.000.000 ansiklopedi sayfası veya 1000 kitap... Yani, her bir hücrenin çekirdeğinde, insan vücudunun işlevlerini kontrol etmeye yarayan bir milyon sayfalık bir ansiklopedinin içerebileceği miktarda bilgi kodlanmıştır. Bir benzetme yapmak istersek, dünyanın en büyük ansiklopedilerinden birisi olan 23 ciltlik "Encyclopedia Britannica"nın bile toplam 25 bin sayfası vardır. Bu durumda, karşımıza inanılmaz bir tablo çıkar. Mikroskobik hücrenin içindeki, ondan çok daha küçük bir çekirdekte bulunan bir molekülde, milyonlarca bilgi içeren dünyanın en büyük ansiklopedisinin 40 katı büyüklüğünde bir bilgi deposu saklı durmaktadır. Bu da yaklaşık 1000 ciltlik, dünyada başka eşi, benzeri olmayan dev bir ansiklopedi demektir. Her gün, 24 saat boyunca, hiç durmadan, her saniyede insanın gen bilgilerinden bir tanesi okunacak olsa, bu işlemin tamamlanması için 100 yıl geçmesi gerekmektedir.

Genetik olayların hücrede moleküler düzeydeki temeli genetik materyal görevini üstlenen nükleik asitlerin yapı ve özelliklerine dayanır. Nükleik asitlerin iki türü olan deoksiribonükleik asit DNA ve ribonükleik asit RNA temelde aynı yapısal özelliklere sahiptir.

Genler, DNA'daki bazı kimyasal dizilimler olan nükleotidlerden meydana gelmiştir. Çoğunluk kromozomların içersinde bulunurlar. Ayrıca DNA molekülü prokaryotlarda (Bakteriler) kromozom dışı genetik sistem, olan plazmidlerde, Ökaryotik hücrelerde genetik materyalin kromozomlar (Nukleus) dışında temel olarak (hayvan ve bitkilerde) mitokondri ve (sadece bitkilerde ve alglerde) kloroplastlarda bulunduğu bilinmektedir.