
Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) – Ribo Nükleik asit (RNA) – Ribozom ve Riboflav (B2 vitamini) Nedir?
Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) Nedir?
Deoksiribonükleik asit (DNA), tüm canlı organizmaların hücrelerinde
bulunan bir nükleik asittir. Bir organizmanın neye dönüşeceğini
belirleyen genetik materyali kodladığı için çoğu kez “yaşamın yapı
taşları” olarak adlandırılır. DNA, ana organizma için genetik planları
korumanın yanı sıra, hayat için kritik olan bir dizi başka işlevi de
yerine getirir.
Bu nükleik asit ilk araştırmacılardan Friedrich Miescher’in 1889 yılında
insan hücrelerinde “çekirdek” olarak adlandırılan bir madde bulduğunu
tespit etti. 20. yüzyılın başında Phoebus Levene ve William Astbury de
dahil olmak üzere birkaç araştırmacı, çekirdeğin bileşenlerini, yapısını
ve yaşamdaki rolünü anlamaya başlayan nüklein hakkında ek araştırmalar
yaptı.
DNA, bir şeker ve fosfat omurgasına inşa edilmiş, birbirlerine çift
sarmal şeklinde sarılan nükleotid zincirlerinden oluşur . Omurgayı dört
baz desteklemektedir: guanin , sitozin , adenin ve timin . Guanin ve
sitozin tamamlayıcıdır, adenin ve timin olduğu gibi her zaman sarmal
üzerinde birbirlerinin karşısına çıkmaktadır. Genetik materyalin
çoğaltılması için kritik önem taşır, çünkü bir sarmalın kendisini
bölmesine ve kopyalanmasına izin verir, zira başarılı bir şekilde
çoğaltmak için sarmaldaki materyalin yalnızca yarısına ihtiyaç duyar.
Bu nükleik asit kendini çoğaltma yeteneğine sahiptir ve bir diğer kritik
nükleik asit olan RNA’nın sentezlenmesi için gerekli kodu da içerir .
Genetik kodu yaratmak, göz rengi ve vücut yapısı gibi şeyleri belirlemek
için bir araya gelen baz çiftleri setlerini içerir . Vücuttaki her
hücre, az çok özdeş olan DNA içerir; daha fazla hücre kendiliğinden
çoğaldığından daha fazla üretilir. Çoğu organizmada büyük çoğunlukla
kodlanmamaktadır, yani herhangi bir bilinen fonksiyona sahip olmadığı
anlaşılmaktadır.
DNA mutajen olarak bilinen bir madde ile değişirse, sağlık sorunları
yaratabilir. Bazı mutajenlerin, yumurta ve spermlerdeki DNA üzerinde
veya gelişmekte olan organizmalar üzerinde doğum kusurlarına neden olan
bir etkisi vardır . Diğerleri canlı organizmaları değiştirebilir,
çeşitli sağlık sorunlarının gelişmesine katkıda bulunurlar. Mutajen
sıklıkla kopyalama aşamasında hatalar getirir; bu da, bu hataların,
hasar gören materyal kendiliğinden sürdüğü için defalarca kopyalanacağı
anlamına gelir.
Deoksiribo Nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmalar ve bazı
virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan
genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA’nın başlıca rolü
bilginin uzun süreli saklanmasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer
bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı
DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir.
Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Ama
başka DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır (kromozomların şeklini
belirlemek gibi). Diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde (hangi
hücrelerde, hangi şartlarda) kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.
Deoksiribo Nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmalar ve bazı
virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan
genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA’nın başlıca rolü
bilginin uzun süreli saklanmasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer
bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı
DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri
içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Ama başka DNA dizilerinin
yapısal işlevleri vardır (kromozomların şeklini belirlemek gibi),
diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde (hangi hücrelerde, hangi
şartlarda) kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.
Kimyasal olarak DNA, nükleotit olarak adlandırılan basit birimlerden
oluşan iki uzun polimerden oluşur. Bu polimerlerin omurgaları, ester
bağları ile birbirine bağlanmış şeker ve fosfat gruplarından meydana
gelir. Bu iki iplik birbirlerine ters yönde uzanırlar. Her bir şeker
grubuna baz olarak adlandırılan dört tip molekülden biri bağlıdır.
DNA’nın omurgası boyunca bu bazların oluşturduğu dizi, genetik bilgiyi
kodlar. Protein sentezi sırasında bu bilgi, genetik kod aracılığıyla
okununca proteinlerin amino asit dizisini belirler. Bu süreç sırasında
DNA’daki bilgi, DNA’ya benzer yapıya sahip başka bir nükleik asit olan
RNA’ya kopyalanır. Bu işleme transkripsiyon denir.
Hücrelerde DNA, kromozom olarak adlandırılan yapıların içinde yer alır.
Hücre bölünmesinden evvel kromozomlar eşlenir, bu sırada DNA ikileşmesi
gerçekleşir. Ökaryot canlılar (yani Hayvan, bitki, mantar ve
Protistalar) DNA’larını hücre çekirdeği içinde bulundururken prokaryot
canlılarda (yani bakteri ve arkelerde) DNA, hücre sitoplazmasında yer
alır. Kromozomlarda bulunan kromatin proteinleri (histonlar gibi) DNA’yı
sıkıştırıp organize ederler. Bu sıkışık yapılar DNA ile diğer
proteinler arasındaki etkileşimleri düzenleyerek DNA’nın hangi
kısımlarının okunacağını kontrol eder.
Nükleotit olarak adlandırılan birimlerden oluşan bir polimerdir.[1][2]
DNA zinciri 22 ila 26 Ångström arası (2,2-2,6 nanometre) genişliktedir,
bir nükleotit birim 3,3 Å (0.33 nm) uzunluğundadır.[3] Her bir birim
çok küçük olmasına rağmen, DNA polimerleri milyonlarca nükleotitten
oluşan muazzam moleküllerdir. Örneğin, en büyük insan kromozomu olan 1
numaralı kromozom yaklaşık 220 milyon baz çifti uzunluğundadır.[4]
Dna’nın yarısı dişi bireyden yarısı da erkek bireyden gelir. Canlılarda
DNA genelde tek bir molekül değil, birbirine sıkıca sarılı bir çift
molekülden oluşur.[5][6] Bu iki uzun iplik sarmaşık gibi birbirine
sarılarak bir çift sarmal oluşturur. Nükleotit birimler bir şeker, bir
fosfat ve bir bazdan oluşurlar. Şeker ve fosfat DNA molekülünün
omurgasını oluşturur, baz ise çifte sarmaldaki öbür DNA ipliği ile
etkileşir. Genel olarak bir şekere bağlı baza nükleozit, bir şeker ve
bir veya daha çok fosfata bağlı baza ise nükleotit denir. Birden çok
nükleotidin birbirine bağlı haline polinükleotit denir.[7]
DNA ipliğinin omurgası almaşıklı şeker ve fosfat artıklarından
oluşur.[8] DNA’da bulunan şeker 2-deoksiribozdur, bu bir pentozdur (beş
karbonlu şekerdir). Bitişik iki şekerden birinin 3 numaralı karbonu ile
öbürünün 5 numaralı karbon atomu arasındaki fosfat grubu, bir
fosfodiester bağı oluşturarak şekerleri birbirine bağlar. Fosfodiester
bağın asimetrik olması nedeniyle DNA ipliğinin bir yönü vardır. Çifte
sarmalda bir iplikteki nükleotitlerin birbirine bağlanma yönü, öbür
ipliktekilerin yönünün tersidir. DNA ipliklerinin bu düzenine
anti-paralel denir. DNA ipliklerin asimetrik olan uçları 5′ (beş üssü)
ve 3′ (üç üssü) olarak adlandırılır, 5′ uç bir fosfat grubu, 3′ uç ise
bir hidroksil grubu taşır. DNA ve RNA arasındaki başlıca farklardan
biri, içerdikleri şekerdir, RNA’da 2-deoksiriboz yerine başka bir pentoz
şeker olan riboz bulunur.[6]
Çift sarmalı iki ipliğe bağlı bazlar arasındaki hidrojen bağları DNA’yı
stabilize eder. DNA’a bulunan dört baz, adenin (A olarak kısaltılır),
sitozin ©, guanin (G) ve timin (T) olarak adlandırılır. Bu dört baz
şeker-fosfata bağlanarak bir nükleotit oluşturur, örneğin “adenozin
monofosfat” bir nükleotittir.
Bazlar iki tip olarak sınıflandırılırlar: adenin ve guanin, pürin
türevleridir, bunlar beş ve altı üyeli halkaların kaynaşmasından oluşmuş
heterosiklik bileşiklerdir; sitozin ve timin ise pirimidin
türevleridir, bunlar altı üyeli bir halkadan oluşur. Bir diğer baz olan
urasil (U), sitozinin yıkımı sonucu seyrek olarak DNA’da bulunabilir.
Kimyasal olarak DNA’ya benzeyen RNA’da timin yerine urasil bulunur.
İki sarmal iplik DNA omurgasını oluşturur. Bu iplikler araındaki
boşluklar takip edilerek iki tane hayali boşluk veya oyuk daha
bulunabilir. Bu oyuklar baz çiftlerine bitişiktir ve onlara bağlanmak
için bir yer oluşturabilirler. Bu oyuklar birbirlerinin tam karşısında
olmadıkları için büyüklükleri aynı değildir. Bunlardan büyük oyuk (majör
oyuk) olarak adlandırılanı 22 Å genişliğinde, küçük (minör) oyuk ise 12
Å genişliğindedir.[9] Küçük oyuğun darlığı nedeniyle bazların
kenarlarına erişmek büyük oyuktan daha kolaydır. Bu nedenle, DNA’daki
belli baz dizilerine bağlanan, transkripsiyon faktörü gibi proteinler
büyük oyuktan bazların kenarlarına temas ederler.[10] Hücredeki DNA’nın
bazı bölgelerinde bu durum farklı olabilir (aşağıda “Alternatif çifte
sarmal yapılar” bölümüne bakınız) ama oralarda dahi, eğer DNA normal B
biçimini alacak şekilde burulsaydı görülecek büyüklük farklılıklarına
göre adlandırılır.
Baz eşleşmesi
Daha fazla bilgi için: [[Baz çifti]]
Base pair GC.svg
Base pair AT.svg
Üstte, üç hidrojen bağlı bir GC baz çifti. Altta, iki hidrojen bağlı bir
AT baz çifti. Bazlar arasındaki hidrojen bağları kesik çizgiler olarak
gösterilmiştir.
DNA’nın bir ipliğindeki bir baz tipi, öbür iplikten tek bir baz tipi ile
bağ kurar. Buna tümleyici (komplemanter) baz eşleşmesi denir: pürinler
pirimidinler ile hidrojen bağı kurar, A yalnızca T’ye bağlanır, C’de
yalnızca G’ye bağlanır. Çift sarmalda karşıdan karşıya birine bağlı iki
baza bir baz çifti denir. Çift sarmalı kararlı kılan ayrıca hidrofobik
etki ve pi istiflenmesi vardır, bunlar DNA dizisisinden bağımsızdır.[11]
Hidrojen bağları kovalent bağlardan daha zayıf olduklarından kolayca
kopup tekrar oluşabilirler. Dolayısıyla DNA zincirinin iki ipliği bir
fermuar gibi kolayca birbirinden ayrılabilir, ya mekanik güç ile veya
yüksek sıcaklıkta.[12] Komplementerliğin bir sonucu olarak bir DNA
sarmalındaki iki iplikli dizideki tüm bilgi ipliklerin her birinde
kopyalanmış durumdadır, bu da DNA kopyalanması için esas bir özelliktir.
Aslında komplementer baz çiftleri arasındaki spesifik ve tersinir
etkileşimler DNA’nın canlılardaki işlevleri için şarttır.[1]
DNA molekülünün bilgisayar modellemesi. Adenin, timin, guanin ve sitozin
çiftleşmeleri ve moleküler yapıları ayrıntılı olarak görülebilmektedir.
İki tip baz çifti farklı sayıda hidrojen bağları oluşturur, AT’nin iki
hidrojen bağı, GC’nin üç hidrojen bağı vardır (bakınız şekil).
Dolayısıyla GC çiftleri AT baz çiftlerinden daha güçlüdür. Dolayısyla
iki DNA ipliğinin birbirine bağlanma gücünü belirleyen, hem DNA çift
sarmalının uzunluğu hem de onu oluşturan GC baz çiftlerinin yüzde
oranıdır. Yüksek oranda GC’li uzun DNA’ların iplikleri birbirine daha
sıkı bağlıdır, AT oranı yüksek kısa sarmalların iplikleri ise birbiriyle
daha zayıf etkileşirler.[13] Biyolojide, DNA çifte sarmalının kolay
ayrılması gereken bölgelerinde AT oranı yüksek olur, örneğin bazı
promotörlerde bulunan TATAAT Pribnow kutusu.[14] Laboratuvarda bu
etkileşimin gücünü ölçmek için hidrojen bağlarını koparmak için gerekli
sıcaklık, ergime sıcaklığı belirlenir (bu, Tm sıcaklığı olarak da
adlandırılır). DNA çifte sarmalındaki tüm baz çiftleri eridikten sonra
iplikler ayrışır ve çözeltide iki bağımsız molekül olarak varlığını
sürdürür. Bu iki tek iplikli DNA molekülün tek bir biçimi yoktur, ama
bazı biçimler diğerlerinden daha kararlıdır.[15]
Anlam ve ters anlam
Daha fazla bilgi için: [[Anlam (moleküler biyoloji)]]
Bir DNA dizisi, eğer ondan protein sentezlemeye yarayan mesajcı RNA
kopyası ile aynı diziye sahipse, “anlamlı” olduğu söylenir.[16] Öbür
iplikteki diziye “ters anlamlı” dizi denir. Aynı DNA ipliğinin farklı
bölgelerinde anlamlı ve ters anlamlı diziler bulunabilir, yani her iki
iplikte hem anlamlı hem anlamsız diziler bulunur. Hem prokaryot ve
ökaryotlarda ters anlamlı, yani protein üretimine yaramayan, RNA’nın
üretildiği olur, bu RNA’ların işlevi halen tam bilinmemektedir.[17] Bir
görüşe göre ters anlamlı RNA, RNA-RNA baz eşleşmesi yoluyla gen
ifadesinin düzenlenmesine yaramaktadır.[18]
Bazı DNA dizilerinde anlam ve ters anlam kavramları birbirine karışır,
çünkü bazen genler birbiriye örtüşebilir.[19] Böyle durumlarda bazı DNA
dizileri çifte görev yapar, bir iplik boyunca okununca bir protein
kodlar, öbür iplik boyunca okununca ikinci bir protein kodlar.
Bakterilerde bu tür gen örtüşmeleri gen transkripsiyonunun düzenlenmesi
ile ilişkili olduğuna dair bulgular vardır,[20] virüslerde ise, genlerin
örtüşmesi küçük bir viral genoma daha çok bilginin sığmasını
sağlar.[21]
Süper burulma (İngilizce supercoiling) tabir edilen bir süreç ile DNA
bir halat gibi burulabilir. “Gevşek” halinde DNA’daki bir iplik, her
10,4 baz çiftinde bir, çift sarmalın ekseni etrafında bir tam dönüş
yapar. Ama, eğer DNA burulursa iplikler daha sıkı veya daha gevşek
sarılı olabilirler.[22] Eğer DNA sarmalı sarılma yönünde burulursa buna
pozitif süperburulma denir ve bazlar birbirlerine daha sıkı şekilde
tutunurlar. Eğer ters yönde burulursa DNA, buna negatif süperburulma
denir ve bazlar birbirlerinden daha kolay ayrışırlar. Doğadaki çoğu DNA
molekülü az derecede negatif süper burguludur, bundan topoizomeraz adlı
enzimler sorumludur.[23] Bu enzimlerin bir işlevi transkripsiyon ve DNA
ikileşmesi gibi süreçler sırasında DNA ipliklerine etki eden burulmayı
bertaraf etmektir
DNA’nın çeşitli biçimleri (konformasyonları) mevcuttur.[8] Ancak,
canlılarda sadece A-DNA, B-DNA, ve Z-DNA gözlemlenmiştir. DNA’nın hangi
biçimi aldığı DNA dizisine, süperburulmanın yönü ve miktarına,
bazlardaki kimyasal değişimlere, ve çözeltinin özelliklerine (metal
iyonu ve poliamin konsantrasyonu gibi) bağlıdır.[25] Bu üç biçimden
yukarıda betimlenmiş olan “B” biçimi, hücrelerde bulunan şartlar altında
en sık görülenidir.[26]
B biçimine kıyasla DNA’nın A biçimi daha geniş bir sarmaldır, küçük oluk
daha geniş ve sığ, büyük oluk da daha dar ve derindir. A biçimli
nükleik asitler, fizyolojik olmayan şartlarda, suyunu kaybetmiş DNA
örneklerinde görülür, hücre içinde ise DNA ve RNA ipliklerinin birbirine
sarılmasından oluşan karma (hibrit) eşleşmelerde, ayrıca bazı enzim-DNA
komplekslerinde meydana gelebilir.[27][28] Metilasyonla kimyasal
değişime uğrayan DNA parçaları daha büyük biçimsel değişiklik gösterip Z
biçimini alabilirler. Bu durumda iplikler sarmal ekseni etrafında
dönerek sol elli bir spiral oluşturur, bu daha yaygın olan B
biçimimdekinin tersi yöndedir.[29] Bu sıra dışı yapılar Z-DNA bağlayıcı
proteinler tarafından tanınır ve transkripsiyon kontrolü ile ilişkili
olduğu sanılmaktadır
Doğrusal kromozomların uçlarında telomer olarak adlandırılan özelleşmiş
bölgeler bulunur. Bu bölgelerin ana fonksiyonu kromozom uçlarının
telomeraz adlı enzim aracılığıyla kopyalanmasını sağlamaktır. DNA’yı
normalde kopyalayan enzimler kromozomların en uç kısımların
kopyalayamadığı için bu kopyalama telomeraz aracılığıyla yapılır.[32] Bu
özelleşmiş kromozom başlıkları ayrıca DNA’nın uçlarını korurlar ve
hücredeki DNA tamir sistemlerinin bunları tamir edilmesi gereken hasar
olarak algılanmasını engeller.[33] İnsan hücrelerinde telomerler genelde
TTAGGG dizisinin birkaç bin kere tekrarından oluşan tek iplikli DNA
uzantılarıdır.[34]
Bu guanin zengini diziler normal DNA’daki baz çiftleri yerine, dört
bazlı birimlerden meydana gelmiş istiflenme kümeleri ile kromozom
uçlarını stabilize ederler. Burada dört guanin bazı yassı bir tabaka
oluştururlar, bunlar da birbiri üzerine istiflenerek kararlı bir
G-dörtlüsü (G-quadruplex) yapısı oluştururlar.[35] Bu yapıların
stabilizasyonu, bazların kenarları arasındaki hidrojen bağları ve her
dört bazlı birimin ortasında yer alan bir metal iyonun şelasyonu ile
gerçekleşir.[36] Bu G-dörtlüleri başka yollardan da oluşabilir: tek bir
ipliğin birkaç kere katlanması ile bu dörtlü birim oluşabilir, veya
ikiden fazla farklı paralel ipliğin her birinin ortak yapıya bir baz
temin etmesi ile de bu dört baz bir araya gelebilir.
Bu istiflenmiş yapıların aynı sıra, telomerler ayrıca telomer ilmiği
(T-ilmiği; İngilizce: telomere loops veya T-loops) adlı yapılar
oluştururlar. Bunlarda tek iplikli DNA, telomer bağlanıcı proteinler
tarafından stabilize edilmiş bir halka olarak kıvrılır.[37] Bir
T-ilmiğinin en ucundaki tek iplikli DNA, çift iplikli bir DNA bölgesine
bağlıdır. Bu birleşme noktasında tek iplikli telomer DNA’sı, çift
iplikli DNA’nın çifte sarmalını bozup iki sarmaldan biri ile baz
eşleşmesi yapar. Bu üç sarmallı yapıya yer değişim halkası (İngilizce
displacement loop veya D-loop) denir.
Kromatin adı verilen bir yapı içinde DNA’nın paketlenmesi ile
kromozomlar meydana gelir. Bu paketlenme gen ifadesine etki eder. Baz
değişimi (modifikasyonu) bu paketlenmeyle ilişkilidir, öyle ki gen
ifadesinin az olduğu veya hiç olmadığı yerlerde sitozin bazları yüksek
derecede metilasyona uğramıştır. Örneğin, sitozin metilasyonu ile
5-metilsitozin meydana gelir, bu X kromozomu inaktivasyonu için
önemlidir.[38] Ortalama metilasyon düzeyi canlıdan canlıya fark eder:
solucan Caenorhabditis elegans’da sitozin metilasyonu olmaz, buna karşın
omurgalı DNA’sının %1’e ulaşan kadarı 5-metilsitozin içerebilir.[39]
5-metilsitozinin önemli bir baz olmasına rağmen, onun deaminasyonu
sonucu bir timin bazı oluşur, bu yüzden metillenmiş sitozinler mutasyona
eğilimlidirler.[40] Diğer baz modifikasyonarı arasında bakterilerde
görülen adenin metilasyonu ve kinetoplastitlerde urasilin glikozilasyonu
sonunda meydana gelen “J-bazı” sayılabilir.
DNA çeşitli farklı mutajenler tarafından hasara uğrayabilir, bunun
sonucunda DNA dizisi değişebilir. Mutajenler arasında başlıca,
yükseltgen (oksitleyici) etmenler, alkilleyici etmenler ve yüksek
enerjili elektromanyetik ışınlar (morötesi ışık ve X ışınları gibi)
sayılabilir. DNA’da meydana gelen hasarın tipi mutagenin tipine
bağlıdır. Örneğin, mor ötesi ışık timin ikilileri (timin dimerleri)
oluşturarak DNA’ya hasar verir.[44] Buna karşın, serbest radikaller veya
hidrojen peroksit gibi yükseltgen etmenler çeşitli farklı türden hasar
oluşturabilirler, baz değişimi (özellikle guanozin) ve iki iplikli
kırılmalar gibi.[45] Her bir insan hücresinde günde 500 baz
yükseltgeyici zarar görür.[46][47] Bu yükseltgeyici hasarlardan en
zararlısı çift zincirli kırılmalardır, çünkü bunların onarımı zordur,
bunlar DNA dizilerinde noktasal mutasyonlara, insersiyonlara ve
delesyonlara ayrıca kromozomal translokasyonlara yol açabilirler.[48]
Çoğu mutajen, iki baz çifti arasındaki boşluğa girer, buna enterkalasyon
denir. Çoğu enterkalatörler aromatik ve düzlemsel moleküllerdir,
bunlara örnek olarak etidyum bromür, daunomisin ve doksorubisin
sayılabilir. Bir enterkalatörün iki baz çifti arasına girebilmesi için
bunların arasının açılması, bunun olabilesi için de DNA sarmalının
normalin aksi yönde burularak gevşemesi gerekir. Bunlar olunca
transkripsiyon ve DNA ikilenmesi engellenir, zehirlenme ve mutasyonlar
meydana gelir. Bu yüzden DNA enterkalatörleri çoğunlukla kanserojendir,
bunların iyi bilinen örnekleri olarak benzopiren diol epoksit, akridin
türevleri aflatoksin ve etidyum bromür sayılabilir.[49][50][51] Tüm
bunlara rağmen, DNA transkripsiyonuna engel olma özelliklerinden dolayı
bu toksinler aynı zamanda hızla büyüyen kanser hücrelerini engellemek
amacıyla kemoterapide kullanılırlar.
DNA, ökaryotlarda doğrusal kromozomlar, prokaryotlarda ise dairesel
kromozomlar içinde bulunur. Bir hücredeki kromozomlar kümesine onun
genomu denir; insan genomu 46 kromozom içinde yer alan yaklaşık 3 milyar
baz çiftinden oluşur.[53] Protein ve diğer işlevsel RNA molekülleri
kodlayan bilgi, gen adı verilen DNA parçalarının dizisinde yer alır.
Genlerdeki genetik bilginin aktarılması baz eşleşmesi ile gerçekleşir.
Örneğin, transkripsiyon sırasında bir DNA dizisinin ona komplementer bir
RNA dizisi olarak kopyalanması, DNA ile doğru RNA nükleotitler
arasındaki çekim ile mümkün olur. Protein çevrimi (translasyon) denen
süreç sırasında bu RNA dizisine kaşılık gelen bir protein
sentezlenirken, RNA nükleotitleri arasında gene baz eşleşmesi olur. Bir
diğer önemli biyolojik süreç, hücredeki genetik bilginin kopyalanması
olan DNA ikilenmesidir. Bu işlevlerin ayrıntıları başka maddelerde
işlenmiştir; burada DNA ile genomun fonksiyonlarını yerine getiren diğer
moleküller arasındaki etkileşimler ele alınmıştır.
Genomu oluşturan DNA ökaryotlarda hücre çekirdeğinde, ayrıca az miktarda
mitokondrilerde bulunur. Prokaryotlardaki DNA, sitoplazma içinde yer
alan, düzensiz şekilli nükleoit denen cismin içindedir.[54] Genom
tarafından kodlanan bilgi genlerde yer alır, bir canlı birey tarafından
taşınan bu bilginin tamamına onun genotipi denir. Gen kalıtımsal bir
birimdir ve organizmanın belli bir özelliğini belirleyen bir DNA dizisi
ile tanımlanır. Ayrıca, bu DNA bölgesinin transkripsiyonunu düzenleyen
diziler (promotör ve hızlandırıcılar gibi) de vardır.
Çoğu biyolojik türde genomdaki dizilerin ancak ufak bir bölümü protein
kodlar. Örneğin insan genomunun ancak %1’i protein eksonları kodlar,
buna karşın insan DNA’sının %50’si protein kodlamayan, kendini tekrar
eden dizilerden oluşur.[55] Ökaryot genomlarında bu kadar çok protein
kodlamayan DNA’nın bulunması ve türlerin genom büyüklüğündeki
(“C-değeri”ndeki) büyük farklılıkların nedeni henüz anlaşılamamıştır ve
“C değeri muamması” olarak bilinir.[56] Ancak, protein kodlamayan
(non-coding) DNA dizileri gene de işlevsel kodlamayan RNA molekülleri
kodlamaktadır, bunlar da gen ifadesinin düzenlenmesinde rol
oynarlar.[57]
T7 RNA polimeraz (mavi) DNA’dan (turuncu) bir mRNA üretirken.[58]
Bazı kodlamayan DNA dizileri kromozomlar için yapısal rol oynarlar.
Telomer ve sentromerler tipik olarak çok az sayıda gen içerir, ama
kromozomların işlev ve stabilitesi için önemlidir.[33][59] İnsanlarda
bulunan kodlamayan DNA’ların önemli bir türü psödogenlerdir, bunlar
mutasyon sonucu çalışmaz hale gelmiş genlerin kopyalarıdır.[60] Bu DNA
dizileri genelde birer moleküler fosilden ibarettir ama bazen yeni
genlerin oluşumuna ham madde olabilirler, gen ikilenmesi ve ıraksak
evrim süreçleri sonucu.
Genler, işlevsel moleküller kodlayan DNA dizileridir, bunlar canlının
fenotipini belirler. Protein kodlayan genler durumunda DNA dizisi bir
mesajcı RNA dizisini tanımlar, bu da bir veya birkaç proteinin dizisini
belirler. Genlerdeki DNA dizisi ile proteinlerdeki amino asit dizisi
arasındaki ilişki, biyolojik çevrim (translasyon) kuralları tarafından
belirlenir, bunlar topluca genetik kod ile özetlenir. Genetik kod, üç
nükleotitlik dizilere karşılık gelen, üç harfli ‘kelimelerden’ oluşur
(örneğin, ACT, CAG, TTT), bu üçlüler kodon olarak adlandırılır.
Transkripsiyonda, protein kodlayan bir genin kodonları önce RNA
polimeraz tarafından bir mesajcı RNA şeklinde kopyalanır. Bu RNA kopya,
ardından bir ribozom tarafından deşifre edilir; ribozom, mesajcı RNA ile
amino asit taşıyan taşıyıcı RNA’lar arasında baz eşlemesi yaparak onu
okur. Dört bazın 3’lü kombinasyonları olabildiği için 64 olası kodon
vardır ( 4 3 {\displaystyle 4^{3}} {\displaystyle 4^{3}} kombinasyon).
Bunlar yirmi standart amino asidi kodlarlar, böylece çoğu amino asite
birden çok kodon düşer. Ayrıca, protein kodlayıcı bölgenin sonuna işaret
eden üç tane de ‘stop’ veya anlamsız (nonsense) kodon vardır, bunlar
TAA, TGA ve TAG kodonlarıdır.
Canlıların çoğalması ve (çok hücreli canlıların) büyümesi için hücre
bölünmesi gereklidir. Ancak bir hücre bölünürken DNA’sını da kopyalamak
zorundadır ki iki yavru hücre ana hücredeki genetik bilginin aynısına
sahip olsunlar. DNA’nın iki iplikli yapısı DNA ikileşmesi (DNA
duplikasyonu) için basit bir mekanizma sağlar. İki iplik ayrışırlar,
sonra her bir iplikteki dizinin komplementer dizisi DNA polimeraz adlı
bir enzim tarafından imal edilir. Bu enzim, tümleyici ipliği sentezlemek
için gereken her bazın doğru olanını baz eşleşmesi yoluyla seçer ve onu
uzamakta olan ipliğe ekler. DNA polimeraz bir DNA ipliğini ancak 5′ –
3′ yönünde uzatabildiği için, bir çifte sarmalın antiparalel
ipliklerininin kopyalanması için farklı mekanizmalar mevcuttur.[62]
Böylece, eski iplikteki baz, yeni ipliğe eklenen bazları belirler,
sonunda hücre DNA’sının mükemmel bir kopyasını elde eder.
DNA’ya bağlanan yapısal proteinler, non-spesifik DNA-protein
etkileşimlerinin iyi anlaşılmış örneklerindendir. Kromozomlarda bulunan
DNA, yapısal proteinlerle beraber kompleksler oluşturur. Bu proteinler
DNA’yı kromatin adlı kompakt yapı içinde organize ederler. Ökaryotlarda
kromatinin oluşmasında DNA’nın histon adlı küçük, bazik proteinlere
bağlanması önemli bir rol oynar; prokaryotlarda ise çeşitli başka
protein türleri DNA’ya bağlanır.[63][64] Histonlar, nükleozom adlı disk
şeklinde bir kompleks oluştururlar, çift iplikli DNA buna sarılarak iki
kere bunun etrafında döner. Histonların bazik kalıntıları ile DNA’nın
şeker-fosfat omurgasındaki asidik fosfatlar arasındaki iyonik bağlar,
non-spesifik bir etkileşim oluşturur, baz dizisinden büyük ölçüde
bağımsızdırlar.[65] Bu bazik amino asitlerin kimyasal değişimleri
arasında metilasyon, fosforilasyon, ve asetilasyon sayılabilir.[66] Bu
kimyasal değişimler, DNA’nın histonlarla etkileşimini etkiler, bunun
sonucunda DNA’ya transkripsyon faktörlerinin erişimi ve transkripsiyon
hızı değişir.[67] Kromatinde bulunan diğer non-spesifik DNA’ya bağlanıcı
proteinler arasında bulunan yüksek hareketli grup proteinleri (ing.
high-mobility group proteins) bükülmüş veya distorte olmuş DNA’ya
bağlanır.[68] Bu proteinler, bitişik nükleozom gruplarını bükerek daha
büyük ölçekli yapılar oluşturarlar ve kromozomları meydana
getirirler.[69]
DNA’ya bağlanıcı proteinler arasında bulunan başlıca bir protein grubu,
tek iplikli DNA’ya bağlanıcı proteinlerdir (bunlar tek iplikli DNA
bağlayıcı protein olarak da adlandırılırlar). İnsanda replikasyon
protein A bu protein ailesinin en iyi anlaşılmış üyesi sayılır, bu
protein, cifte sarmalın ayrıştığı durumlarda, örneğin DNA ikileşmesi,
rekombinasyon ve DNA tamirinde işlev görür.[70] Bu proteinler tek
iplikli DNA’yı kararlı kılar, onun sap-ilmik (stem-loop) oluşturmasına
veya nükleazlar tarafında yıkımına engel olurlar.
Lambda represörü DNA’daki hedef dizisine bağlanmış haliyle.[71]
Yukarıda değinilen proteinlerden farklı olarak başka proteinler belli
DNA dizilerine bağlanacak şekilde evrimleşmişlerdir. Bunların en iyi
araştırılmış olanları transkripsiyon faktörleridir, bular
transkripsiyonu düzenleyen proteinlerdir. Her transkripsiyon faktörü
belli bir DNA diziler kümesine bağlanır ve bu dizilere yakın protörleri
olan genlerin transkripsiyonu etkinleştirir veya engeller.
Transkripsiyon faktörleri bunu iki farklı yoldan gerçekletirir.
Birincisi, transkripsiyondan sorumlu olan RNA polimeraz bağlanırlar,
bunu ya doğrudan ya da aracı proteinlerle yaparlar, bunun sonucunda
polimeraz promotöre yakın bir konuma yerleştitilmiş olur ve
transkripsiyona başlaması mümkün hale gelir.[72] Bir diğer yolda ise,
transkripsiyon faktörleri promotörde yer alan histonları kimyasal
değişime uğratan enzimlere bağlanırlar; bunun sonucunda polimerazın
DNA’ya erişimi değişir.[73]
Bu DNA bağlanma dizileri bir canlının genomunun her tarafında
bulunabileceği için, bir transkripsiyon faktörünün etkinliğinde meydan
gelen değişiklikler binlerce gene etki edebilir.[74] Dolayısıyla bu
proteinler çoklukla, çevresel değişiklikler, hücresel başkalaşım ve
gelişimi kontrol eden süreçlerle ilişkili olan sinyal iletim
süreçlerinin hedefidirler. Bu transkripsiyon faktörlerinin DNA ile
etkileşimindeki spesifisite, proteinin DNA bazlarının kenarları ile
yaptığı temaslardan kaynaklanmaktadır, bu sayede bu proteinler DNA’nın
dizisini “okurlar”. Bazlarla olan bu etkileşimlerin çoğu, bu bazlara
kolaylıkla erişilebilen büyük olukta meydan gelir
Nükleaz ve ligazlar
Nükleazlar DNA iplikleri kesen enzimlerdir, fosfodiester bağlarının
hidrolizini katalizlerler. DNA ipliklerinin uçlarındaki nükleotitleri
hidrolizleyen nükleazlare eksonükleaz denir, ipliklerin iç
kısımlarındaki bağları hidrolizleyenlere ise endonükleaz. Moleküler
biyolojide en sık kullanılan endonükleazlar restriksiyon
endonükleazlarıdır, bunlar DNA’yı belli dizilerde keserler. Örneğin
soldaki resimde görülen EcoRV enzimi 6 bazlı 5′-GAT|ATC-3′ dizisini
tanır ve dik çizgi ile gösterilen noktada onu keser. Doğada bu enzimler,
restriksiyon modifikasyon sisteminin bir parçası olarak, bakterileri
fajlara karşı korumaya yararlar, hücrenin içine giren faj DNA’sını
sindirerek.[77] Teknolojide bu enzimler moleküler klonlama ve DNA
parmakizlemesi için kullanılır.
DNA ligaz enzimleri kesilmiş veya kırık DNA ipliklerini birleştirir.[78]
Ligazlar özellikle gecikmeli iplik DNA ikileşmesinde önemli bir rol
oynarlar, çünkü replikasyon çatalında meydana gelen kısa DNA parçalarını
birleştirirler. Ayrıca DNA tamiri ve genetik rekombinasyonda
kullanılırlar.
Topoizomeraz ve helikazlar
Topoizomerazlar hem nükleaz hem de ligaz etkinliğine sahiptir. Bu
proteinler DNA’daki süperburulma derecesini değiştirirler. Bu enzimlerin
bazıları DNA sarmalının bir ipliğini kesip bunun öbürü etrafında
dönmesini sağlar, sonra da DNA’daki kesiği tekrar birleştirir.[23] Bu
enzimlerin diğerleri ise DNA sarmalının bir ipliğini kesip öbür ipliğin
bu kesiğin içinden kesmesini sağlarlar, sonra kesiği tekrar
birleştirirler.[79] Topoizomerazlar DNA’yla ilgili pek çok süreçte yer
alırlar, DNA ikileşmesi ve transkripsiyonu gibi.[24]
Helikazlar moleküler motor özellikli proteinlerdir. Nükleozit
trifosfatlarda, özellikle ATP’de taşınan kimyasal enerjiyi kullanıp
bazlar arasındaki hidrojen bağlarını kırarlar ve DNA çifte sarmalını
ters yönde burarak onu tek iplikler halinde açarlar.[80] Bu enzimler DNA
bazlarına erişmeye gerek duyan enzimlerin bulunduğu süreçlerde
gereklidir.
Polimerazlar
Nükleik asit polimerazları, nükleozit trifosfatlardan polinükleotit
zincirler sentezleyen enzimlerdir. Ürettikleri ürünler var olan
polinükleotit zincirlerinin (bunlara kalıp denir) kopyalarıdır. Bu
enzimler, bir DNA zincirindeki en son nükleotitin 3′ hidroksil grubuna
yeni bir nükleotit ekleyerek çalışır. Dolayısıyla tüm polimerazlar 5′ –
3′ doğrultusunda ilerler.[81] Bu enzimlerin aktif bölgesinde, gelen
nükleozit trifosfat kalıp ile baz eşleşmesi yapar; bu sayede polimeraz,
kalıba komplementer bir ipliği doğru bir şekilde sentezleyebilir.
Polimerazlar kullandıkları kalıbın tipine göre sınıflandırılır.
DNA ikileşmesinde, DNA-bağımlısı DNA polimeraz, bir DNA dizisinin
kopyasını yapar. Bu süreçte hata olmaması hayatî önem taşıdığı için bu
tip polimerazlarının çoğunda prova okuma aktivitesi bulunur. Bunlarda,
sentez reaksiyonunda meydana gelen ender hatalar, baz eşleşmesinin doğru
olmamasıyla anlaşılır. Eğer bir uyumsuzluk algılanırsa, 3′-5′ yönünde
çalışan bir eksonükleaz aktivitesi etkinleştirilir ve hatalı baz
çıkartılır.[82] Çoğu canlıda DNA polimerazlar replizom olarak
adlandırılan ve yardımcı alt birimler (DNA kıskacı ve helikazlar gibi)
içeren büyük bir kompleks içinde yer alır.[83]
RNA-bağımlısı DNA polimerazlar RNA ipliğinde bulunan diziyi DNA olarak
kopyalayan özel bir polimeraz sınıfıdır. Ters transkiptazlar bu sınıfa
dahildir, bunlar viral enzimler olup hücrelerin retrovirüsler tarafından
enfeksiyonunda yer alırlar. Telomerazlar da bu sınıfa dahildir, bunlar
da telomerlerin ikilenmesi için gereklidir.[32][84] Telomerazı diğer bu
tip enzimlerden farklı kılan bir özelliği, kullandığı RNA kalbın kendi
yapısının bir parçası olmasıdır.[33]
Transkripsiyon, DNA-bağımlısı RNA polimeraz tarafından gerçekleştirilir,
bu enzim DNA ipliğindeki diziyi RNA olarak kopyalar. Bir genin
transkripsiyonu için RNA polimeraz, DNA üzerinde promotör adlı bir
bölgeye bağlanır ve DNA ipliklerini ayrıştırır. Sonra genin dizisini bir
RNA zinciri olarak kopyalar, ta ki terminatör (sonlayıcı, İng.
‘terminator’) adlı bir DNA bölgesine gelip orada durup DNA’dan kopana
kadar. DNA bağımlı DNA polimeraz da olduğu gibi, RNA polimeraz II
(ökaryotlardaki çoğu genin transkripsiyonun yapan enzim) de çeşitli
düzenleyici ve yardımcı proteinlerden oluşmuş büyük bir protein
kompleksinin parçası olarak çalışır.[85]
Genetik Rekombinasyon
Holliday Junction cropped.png
Holliday junction coloured.png
Genetik rekombinasyonda Holliday bağlantısı ara ürününün yapısı. Dört
farklı DNA ipliği kırmızı, mavi, yeşil ve sarı olarak
renklendirilmiştir.[86]
Daha fazla bilgi için: [[Genetik rekombinasyon]]
Rekombinasyon iki kromozomun (M ve F) kesilip birleştirilmesi ile iki yeni kromozomun (C1 ve C2) meydana gelmesidir.
Bir DNA sarmalı genelde başka DNA parçaları ile etkileşmez, ve hatta
insan hücrelerinde farklı kromozomlar çekirdekte farklı bölgelerde yer
alırlar.[87] Farklı kromozomların fiziksel olarak bu şekilde ayrı
tutulması DNA’nın kararlı bir bilgi deposu olarak işlev görmesinde
önemli bir rol oynar. Kromozomların birbiriyle etkileştiği zamanlar
sadece rekombinasyona girdikleri krosover sırasındadır. Krosover
sırasında iki DNA sarmalı kesilir, bir bölüm yer değiştirir ve kesik
uçlar birleşir.
Rekombinasyon sayesinde kromozomlar arasında genetik bilgi takası olur
ve yeni gen kombinasyonları meydan gelir, bunun doğal seleksiyonun
verimini artırdığı ve yeni proteinlerin hızlı evrimleşmesinde önemli
olduğu düşünülmektedir.[88] Genetik rekombinasyon DNA tamiriyle de
ilişkilidir, özellikle çift iplikli kırılmalara hücrenin tepkisinde.[89]
Kromozom sarılmasının en yaygın şekli homolog rekombinasyondur, bunda
iki kromozom birbirine çok benzer dizilere sahiptir. Non-homolog
rekombinasyon hücreye zarar verici olabilir çünkü kromozomal
translokasyon ve genetik anormalliklere yol açabilir. Rekombinasyon
tepkimesi rekombinaz olarak adlandırılan enzimler (örneğin RAD51)
tarafından katalizlenir.[90] Rekombinasyonun ilk adımı çift iplikli bir
kesik oluşturulmasıdır, bu ya bir endonükleaz ya da DNA hasarı sonucunda
meydana gelir.[91] Rekombinaz tarafından kısmen katalizlenen bir dizi
adım sonucunda iki sarmal en az bir Holliday bağlantısı tarafından
birleştirilir: her sarmalın bir ipliği, öbür sarmalda ona komplementer
olan öbür iplik ile kaynaşır. Holliday bağlantısı, tetrahedral bir
yapıdır, bu şekilde birleşmiş iki kromozomda bir ipliğin bir diğeriyle
yer değiştirmesiyle bu yapı kromozomlar boyunca ilerler. Rekombinasyon
tepkimesi, bağlantının kesilmesi ve serbest kalan DNA uçlarının tekrar
birleşmesi ile son bulur.[92]
DNA metabolizmasının evrimi
Daha fazla bilgi için: [[RNA dünya hipotezi]]
DNA’da bulunan genetik bilgi tüm modern canlıların işlev görmesine, yani
büyümesi ve çoğalmasına olanak sağlar. Ancak, 4 milyar yıldır sürmekte
olan yaşamın tarihçesi boyunca DNA’nın bu işlevi yerine getirdiği belli
değildir, yaşamın en eski biçimlerinin kullanmış olduğu kalıtsal
malzemenin RNA olduğu öne sürülmüştür.[81][93] RNA, hem genetik bilgi
aktarma hem de ribozimlerin parçası olarak katalizör özelliğine sahip
olmasından dolayı ilk hücrelerin metabolizmasında merkezî bir rol
oynamış olabilir.[94] Nükleik asitlerin hem kalıtımda hem de katalizde
rol oynadığı bu eski RNA dünyası, günümüz genetik kodunun dört nükleotit
bazından oluşmuş şekilde evrimleşmesine etki etmiş olabilir. Bunun
nedeni, bir canlıdaki bazların sayısının azlığının replikasyon verimini
artıracağı ama bazların çokluğunun ise ribozimlerin katalitik verimini
artıracağı, bu iki zıt etki ile kalıtsal bilgiyi kodlayan baz sayısının
dört olarak dengelenmiş olabileceği öne sürülmüştür.[95]
Ne var ki, eski genetik sistemler hakkında doğrudan delil mevcut
değildir, çünkü çoğu fosillerden DNA elde edilmesi mümkün değildir.
Bunun nedeni, çevre etkilerine maruz kalan DNA’nın bir milyon yıldan az
süre dayanması ve çözelti içinde zamanla küçük parçalara yıkımıdır.[96]
Eski DNA’nın izole edilmiş olduğuna dair iddialar vardır, özellikle 250
milyon evvelden kalma bir tuz kristalı içinde canlı kalmış bir
bakterinin izole edildiği iddia edilmiştir[97] ama bu iddialar
tartışmalıdır.[98][99]
Teknolojide kullanım
Gen mühendisliği
Daha fazla bilgi için: [[Moleküler biyoloji ve gen mühendisliği]]
Modern biyoloji ve biyokimyada rekombinant DNA teknolojisi yoğun bir
şekilde kullanılır. Rekombinant DNA başka DNA parçalarından bir araya
getirilmiş yapay bir DNA’dır. DNA parçaları, plazmit veya viral
vektörler aracılığıyla canlıların içine transformasyon yoluyla
sokulabilir.[100] Bu yolla ortaya çıkan, genetik değişime uğramış
canlılar kullanılarak rekombinant proteinler üretilebilir, bunlar tibbi
araştırmalarda[101] veya tarımda[102][103] kullanılabilir.
Adlî bilim
Daha fazla bilgi için: [[DNA profillemesi]]
Adli bilimciler, bir suç mahalinde bulunmuş kan, meni, deri, tükürük
veya saçta bulunan DNA’yı kullanarak bir failin kimliğini
belirleyebilirler. Bu işleme genetik parmak izi çıkarma veya genetik
profilleme denir. DNA profillemesinde, tekrarlı diziler (mikrosatelit ve
minisatelit) içeren DNA’nın değişken kısımlarının uzunlukları
belirlenir, bunlar farklı insanlarda karşılaştırılır. Bu yöntem bir
suçlunun tanınması için son derece güvenilir bir yöntemdir.[104] Ancak,
eğer suç mahaline birde fazla kişinin DNA’sı bulaşmışsa bu kimlik
belirleme karmaşıklaşabilir.[105] DNA profillemesi 1984’te Britanyalı
genetikçi Sir Alec Jeffreys,[106] tarafından geliştirilmiş ve adli
bilimde ilk defa 1988’de Enderby cinayetleri için Colin Pitchfork’un
suçlu bulnmasında kullanılmıştır.[107] Bazı tür suçları işlemiş kişiler
bir veritabanında depolanmak amacıyla kendi DNA’larından bir örnek
vermeye mecbur tutulabilirler. Bu sayede suç mahalinde bulunmuş DNA
örneğinden başka elde hiçbir delil bulunmayan bazı eski vakalar
çözülebilmiştir. DNA profillemesi katliam kurbanlarının kimliklerinin
belirlenmesinde de kullanılmıştır.[108]
Biyoenformatik
Daha fazla bilgi için: [[Biyoenformatik]]
DNA dizilerinin bilgisayar aracılığıyla işlenmesi, aranması ve analizi,
biyoenformatik bilminin konuları arasındadır. DNA dizilerinin
depolanması ve aranması için yöntemlerin geliştirilmesi sayesinde
bilgisayar bilimlerinde önemli ilerlemeler katedilmiştir, özelikle dizi
arama algoritmaları, makine öğrenimi ve veritabanı teorisi
konularında.[109] Dizi arama ve eşlendirme algoritmaları harflerden
oluşan uzun diziler içinde daha kısa harf dizilerinin bulunmasıyla
ilgilidir, bunlar belli nükleotit dizilerinin bulunması için
geliştirilmiştir.[110] Yazı editörü programlarının kullandığı
algoritmalar DNA dizileri durumunda son derece verimsiz çalışırlar, DNA
dizilerini oluşturan farklı karakterlerin küçük sayısından dolayı.
Bununla ilişkili olan dizi hizalama problemi ise benzer dizileri bulmayı
ve bunları birbirinden faklı kılan mutasyonları tanımlamayı amaçlar. Bu
teknikler, özellikle çoklu dizi hizalaması, filogenetik ilişki ve
protein işlevi araştırmalarında kullanılır.[111] Bir genomun tamamına
karşılık gelen DNA dizilerinin kullanılması için bu dizilerin üzerinde
genlerin ve onların düzenleyici elemanlarının yerlerinin kaydedilmesi
(İng. annotation) gerekmektedir. DNA dizilerinde protein veya RNA
kodlayıcı genlerin özelliklerine sahip bölgelerin tanınması, gen bulma
algoritmaları sayesinde mümkündür, bunlar sayesinde bilim insanları bir
genin ürününü önceden tahmin edebilirler, bu ürün laboratuvarda daha
saflaştırılmadan.[112]
DNA nanoteknolojisi
Solda şematik gösterilen DNA yapısı, atom güç mikroskobu ile sağda
görüntülenen yapıyı kendi kendine oluşturacaktır. DNA naonteknolojisi,
DNA’nın moleküler tanıma özelliklerini kullanarak nanometre boyutlarında
yapılar tasarlamayı amaçlayan bilim dalıdır. Resim kaynağı: Strong,
2004. [1]
Daha fazla bilgi için: [[DNA nanoteknolojisi]]
DNA nanoteknolojisi DNA’ya has moleküler tanıma özelliklerini kullanarak
faydalı özelliklere sahip, kendi kendini oluşturan, dallı DNA
komplksleri imal eder. DNA böylede biyolojik bilgi taşımak için değil,
yapısal bir malzeme olarak kullanılır. Bu yolla iki boyutlu periyodik
dizilimler ve polihedral şekilli üç boyutlu yapılar yaratılmıştır.
Nanomekanik araçlar ve algoritmik olarak oluşan yapılar da gösterilmiş,
bu DNA yapıları ile başka moleküllerin (altın nano tanecikleri ve
streptavidin proteinlerinin) düzenlenmesi sağlanabilmiştir.
Tarih ve antropoloji
Daha fazla bilgi için: [[Filogenetik ve Genetik soybilim]]
Zaman içinde DNA’da biriken mutasyonlar sonra kalıtsal olarak
aktarıldığı için, taşıdığı bilgi bir anlamda tarihseldir. Genetikçiler
DNA dizlerini karşılaştırarak bir canlının evrimsel tarihi yani onun
filogenetiği hakında çıkarımlar yapabilirler.[113] Filogenetik sahası
evimsel biyolojide güçlü bir araçtır. Bir türün bireylerine ait DNA
dizileri karşılaştırıldığında topluluk genetikçileri o topluluğun
tarihine dair bilgiler edinebilirler. Ekolojik genetikten antropolojiye
kadar uzanan çeşitli sahalarda bu bilgilerden yararlanılabilir. Örneğin,
Tevrat’ta söz konusu olan İsrail’in on kayıp kavmi, DNA bulguları ile
tanımlanmaktadır.[114][115]
DNA ayrıca aile ilişkilerini belirlemek için kullanılmıştır, örneğin
Amerikan başkanlarından Thomas Jefferson’un kölesi Sally Hemings’in
soyundan kişiler ile Jefferson arasında akrabalık olduğunun
kanıtlanmasında. Bu amaçlı kullanım, yukarda değinilen suç
tahkikatlarında DNA’nın kullanılmasına benzerdir. Nitekim, bazı
tahkikatların çözümlenmesi, suç mahalinde bulunan DNA’nın suçlunun
akrabalarının DNA’sıyla uyuşması sayesinde olmuştur.[116]
DNA araştırmasının tarihçesi
İkili sarmal modelinin geliştiricileri James D. Watson ve Francis Crick (sağda), Maclyn McCarty ile (solda) .
Daha fazla bilgi için: [[Moleküler biyolojinin tarihçesi]]
DNA ilk İsviçreli hekim Friedrich Miescher tarafından saflaştırılmıştır,
kendisi 1869’da atık cerrahi pansumanlardaki irin içinde mikroskopik
bir madde keşfetmiştir. Hücre çekirdeklerinde (nükleus) bulunduğu için
ona “nüklein” adını vermiştir.[117] 1919’da Phoebus Levene, nükleotit
birimleri oluşturan baz, şeker ve fosfatı tanımlanmıştır.[118] Levene
DNA’nın, birbirine fosfat grupları ile bağlı olan nükleotit birimlerden
oluşan bir zincir olduğunu öne sürmüştür. Ancak, Levene, bu zincirin
kısa olduğunu ve bazları kendini tekrar eden bir sıralamaya sahip
olduğunu düşünmüştür. 1937’de William Astbury DNA’nın düzenli bir yapıya
sahip olduğunu gösteren ilk X ışını difraksiyon görüntülerini elde
etti.[119]
1928’de Frederick Griffith, Pnömokok bakterisinin “düz” şeklini
belirleyen özelliğin “buruşuk” şekilli Pnömokok bakterilere
aktarılmasının mümkün olduğunu, bunun için ölü “düz” bakterilerin canlı
“buruşuk” bakterilerle karıştırılmasının yettiğini gösterdi.[120] Bu
deneysel sistem kullanarak Oswald Avery ve arkadaşları Colin MacLeod ve
Maclyn McCarty 1943’te değiştirici etmenin DNA olduğunu
gösterdiler.[121] 1952’de Alfred Hershey ve Martha Chase tarafından
Hershey-Chase deneyinde T2 fajının genetik malzemesinin DNA olduğunu
göstererek DNA kalıtımdaki rolü teyid ettiler.[122]
Raymond Gosling, DNA’nın X-ışını kırınım görüntüsünün (Rosalind Franklin ile birlikte) üreticisi
1953’te James D. Watson ve Francis Crick DNA’nın bugün kabul görmüş
yapısını Nature dergisinde öne sürdüler.[123] Çift sarmallı moleküler
modelleri tek bir X-ışını kırınım resmine dayanmaktaydı, bu resim
Rosalind Franklin ve Raymond Gosling tarafından Mayıs 1952’de elde
edilmişti. Modellerini dayandırdıkları bir diğer bilgi Erwin Chargaff’ın
evvelki yıllarda kendilerine özel olarak iletmiş olduğu, DNA bazlarını
birbiriyle eşleştiğiydi. Chargaff kuralları hem B-DNA’nın hem de
A-DNA’nın çifte sarmallı biçimini tespit etmekte önemli bir rol
oynamıştır.
Watson ve Crick modelinin destekleyen deneysel kanıtlar Nature
dergisinin aynı sayısında yayımlanan beş makalede yer aldı.[124]
Bunlardan Franklin ve Gosling’in makalesi, Watson ve Crick modelini
kısmen destekleyen, kendi X-ışını kırınım verileri ve analiz yönteminin
ilk yayımlanmasıydı.[125][126] Dergini aynı sayısında DNA yapısı
hakkında Maurice Wilkins ve iki arkadaşının bir makalesi vardı, onların
in vivo B-DNA X-ışını kırınım örüntüleri üzerinde yaptıkları analizler,
iki sayfa geride Crick ve Watson tarafından önerilen çifte sarmal
modelini destekliyordu.[127] 1962’de Franklin’in ölümünden sonra Watson,
Crick ve Wilkins birlikte Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü
kazandılar.[128] O zamanki Nobel ödülleri ancak hayatta olan kişilere
ödülün vermesine izin veriyordu. Keşif için kimlerin kredi alması
gerektiği hakkında tartışma devam etmektedir.[129]
Crick, 1957’de yaptığı etkili bir sunumda, moleküler biyolojinin “Temel
Dogması”nı ortaya koyarak DNA, RNA ve proteinler arasındaki ilişkiyi, bu
konuda kanıtlar henüz tamamen toplanmadan, özetledi, ayrıca “adaptör
hipotezi”ni dile getirdi.[130] Çift sarmallı yapının ima ettiği
kopyalama mekanizmasının teyidi, 1958’de yayımlanan Meselson-Stahl
deneyi ile edildi.[131] Crick ve arkadaşları tarafından yapılan diğer
çalışmalar genetik kodun, kodon olarak adlandırılan, örtüşmeyen baz
üçlülerinden oluştuğunu gösterdi, bu sayede Har Gobind Khorana, Robert
W. Holley ve Marshall Warren Nirenberg genetik kodu çözdüler.[132] Bu
keşifler moleküler biyolojinin doğumuna karşılık gelir.
Kimyasal olarak DNA nedir? Ne işe yarar?
Kimyasal olarak DNA, nükleotit olarak adlandırılan basit birimlerden
oluşan iki uzun polimerden oluşur. Bu polimerlerin omurgaları, ester
bağları ile birbirine bağlanmış şeker ve fosfat gruplarından meydana
gelir.
Bu iki iplik birbirlerine ters yönde uzanırlar. Her bir şeker grubuna
baz olarak adlandırılan dört tip molekülden biri bağlıdır. DNA’nın
omurgası boyunca bu bazların oluşturduğu dizi, genetik bilgiyi kodlar.
Protein sentezi sırasında bu bilgi, genetik kod aracılığıyla okununca
proteinlerin amino asitdizisini belirler. Bu süreç sırasında DNA’daki
bilgi, DNA’ya benzer yapıya sahip başka bir nükleik asit olan RNA‘ya
kopyalanır. Bu işleme transkripsiyon denir.
Hücre içinde DNA yapısı
Hücrelerde DNA, kromozom olarak adlandırılan yapıların içinde yer alır.
Hücre bölünmesinden evvel kromozomlar eşlenir, bu sırada DNA ikileşmesi
gerçekleşir.
Ökaryot canlılar (yani Hayvan, bitki, mantar ve Protistalar) DNA’larını hücre çekirdeği içinde bulundurur.
Prokaryot canlılarda (yani bakteri ve arkelerde) DNA, hücre sitoplazmasında yer alır.
Kromozomlarda bulunan kromatin proteinleri (histonlar gibi) DNA’yı
sıkıştırıp organize ederler. Bu sıkışık yapılar DNA ile diğer proteinler
arasındaki etkileşimleri düzenleyerek DNA’nın hangi kısımlarının
okunacağını kontrol eder.
DNA’yı kim, ne zaman keşfetti?
DNA molekülünün yapısını Francis Crick ve James D. Watson keşfetti.
Francis Harry Compton Crick kimdir?
Francis Harry Compton Crick İngiliz moleküler biyolog, fizikçi ve
nörobilimci’dir. 1953’te James D. Watson ve Maurice Wilkins ile beraber
DNA molekülünün yapısını keşfederek 1962 Nobel Fizyoloji veya Tıp
Ödülü‘nü paylaşmıştır.
Kariyerinin geri kalan kısmında Salk Biyolojik Araştırmalar
Enstitütüsü’nde J.W. Kieckhefer Araştırma Profesörü olarak görev yaparak
insan bilinci üzerine çalışmalar yapmıştır.
James Dewey Watson kimdir?
James Dewey Watson (d. 6 Nisan 1928, Chicago), 1954 yılında yaptığı
çalışma ile DNA’nın ikili sarmal yapısını, araştırmacı Francis Crick ile
bularak Nobel Ödülü almış bilim adamıdır.
Chicago Üniversitesinde zooloji öğrenimi gördükten sonra 1950 yılında
Indiana Üniversitesinde doktora yaptı. Bu süreçten sonra Avrupa’ya
geçti. 1950 ve 1953 yılları arası önce Kopenhag, sonra da Cambridge
Üniversitesinde DNA’nın yapı çözümü konusunda çalışmalarda bulundu.
Cambridge Üniversitesinden Francis Crick ile giriştiği çalışmalar sonuç
verdi ve 1953 yılında Nature dergisinde 900 kelimeden oluşan
makalelerinin yayınlanmasıyla bilim adına önemli bir karanlık bölüm
aydınlanmış oldu.
Makale şöyle başlıyordu: “Deoksiribo Nükleik Asit tuzu için bir yapı önermek isteriz…“
Ancak bu keşif içinde Londra’daki King’s Kolejinde kristalograf olarak
çalışan Rosalind Franklin’in de katkısı büyüktür. Eğer 38 yaşında
kanserden ölmeseydi o da verilecek Nobel Ödülünü paylaşabilirdi. Zira
DNA’nın çift sarmal olduğunun bulunmasında Rosalind Franklin’in X
ışınıresimleri kilit rol oynamıştır.
James Watson 1956’da Harvard Üniversitesinde Moleküler Biyoloji ve Biyokimya Profesörlüğüne getirildi.
1962 yılında Dr.Crick’le DNA’nın 3 boyutlu yapısını keşfetmelerinden dolayı Nobel Ödülüne layık bulundular.
1967 yılında ise The Double Helix: A Personal Account of the Discovery
of the Structure of DNA (İkili Sarmal : DNA Yapı Çözümünün Öyküsü) adlı,
DNA’nın ayrıntılı çözüm öyküsünü içeren kitabını yazdı.
Ribo Nükleik Asit (RNA) Nedir?
Ribo Nükleik asit veya RNA bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan
bir polimerdir. Her nükleotit bir azotlu baz, bir riboz şeker ve bir
fosfattan oluşur. RNA pek çok önemli biyolojik rol oynar, bunların
arasında DNA’da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon)
ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. RNA tiplerinden olan
mesajcı RNA, DNA’daki bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara
taşır, ribozomal RNA ribozomun en önemli kısımlarını oluşturur, taşıyıcı
RNA ise protein sentezinde kullanılmak üzere kullanılacak
aminoasitlerin taşınmasında gereklidir. Ayrıca çeşitli RNA tipleri
genlerin ne derece aktif olduğunu düzenlemeye yarar.
RNA, DNA’ya çok benzer olmakla beraber bazı yapısal ayrıntılarında
farklılık gösterir. Hücre içinde RNA genelde tek zincirli, DNA ise
genelde çift zincirlidir. RNAnükleotitleri riboz içerirler, DNA ise
deoksiriboz (bir oksijeni atomu eksik olan bir riboz türü) vardır.
DNA’da bulunan timin bazı yerine RNA’da urasil vardır ve genelde
RNA’daki bazlar ayrıca kimyasal modifikasyona uğrar. RNA, RNA polimeraz
enziminin DNA’yı okuması (transkripsiyonu) ile sentezlenir ve ardından
başka enzimler tarafından işlenerek değişime uğrar. Bu RNA işleyici
enzimlerin bazıları kendi RNA’larını içerirler.
RNA’daki her nükleotit bir riboz şekeri içerir, bunun karbonları 1′ ila
5′ olarak numaralandırılır. 1′ konumuna bir baz bağlıdır, genelde adenin
(A), sitozin ©, guanin (G) veya urasil (U). İki riboz arasında bir
fosfat grubu vardır, bu fosfat bir ribozun 3′ konumuna, öbür ribozun ise
5′ konumuna bağlıdır. Fizyolojik pH’de fosfat grubu negatif bir yük
taşıdığı için RNA yüklü bir moleküldür (polianyon). Bazı bazlar arasında
hidrojen bağları oluşabilir: sitozin ve guanin, adenin ve urasil ve
bazen guanin ve urasil arasında bu tür bağlar oluşur.[1] Ancak, RNA
zinciri çeşitli şekiller alabildiği için bunlardan başka baz-baz
etkileşimleri de mümkündür, örneğin bir grup adenin birbiriyle
bağlanarak RNA zincirinde bir tümsek oluşturabilir,[2] veya GNRA
dörtlüsü’nde bir guanin-adenin etkileşimi olur.[1]
RNA’nın kimyasal yapısı
RNA’yı DNA’dan farklı kılan önemli bir fark, riboz şekerin 2′
konumundaki hidroksil grubudur. Bu fonksiyonel grubun varlığı c3′-endo
şeker konformasyonunu zorunlu kılar, buna karşın DNA’nın deoksiriboz
şekerinin C2′-endo konformasyonu vardır. Bunun sonucu olarak RNA’nin
çifte sarmallı kısımları A-şekilli olur, DNA’da yaygın olarak görülen B
şekilli sarmaldan farklı olarak.[3] A-şekilli sarmalın büyük oyuğu B
şekilli sarmala kıyasla daha derin ve dardır, küçük oyuğu ise sığ ve
geniştir.[4] 2′ hidroksil grubunun ikinci bir etkisi ise, RNA’nın esnek
olan bölgelerinde (yani çift sarmal oluşturmamış kısımlarında) bu
hidroksil grubunun yanındaki fosfodiester bağa saldırıp şeker-fosfat
zincirin kesilmesine neden olabilmesidir.[5]
RNA transkripsiyonu sırasında sadece dört baz kullanılır (adenin,
sitozin, guanin ve urasil)[6] ama ergin RNA’larda pek çok değişime
uğramış şeker ve baz vardır. Psödouridin (Ψ) adlı nükleozitte urasil ile
riboz arasındaki bağ, bir C-N bağından C-C bağına değişmiştir.
Psödouridin ve ribotimidin (T) beraberce çeşitli RNA’larda görülür,
özellikle tRNA’ların TΨC ilmiğinde.[7] Değişime uğramış bazlardan bir
diğeri olan hipoksantin, deamine olmuş bir guanin bazıdır, nükleozit
hali inosin olarak adlandırılır. Genetik kodun değişkenliğinin
açıklanmasında inosin anahtar bir rol oynar.[8] Değişime uğramış 100’e
aykın nükleozit bilinmektedir,[9] bunların arasında psödouridin ve
2′-O-metilribozlu nükleozitler en yaygın olanlarıdır.[10] Bu
modifikasyonların çoğunun işlevi bilinmemektedir. Ancak ribozomal RNA’da
çoğu transkripsiyon sonrası modifikasyon, ribozomun en işlevsel
bölgelerinde, örneğin peptidil transferaz merkezinde ve altbirim
arayüzlerinde yer alması kayda değerdir, bu nedenle bu modifikasyonların
normal fonksiyon için gerekli olduğu anlaşılmaktadır.[11]
telomeraz’daki RNA’nın ikincil yapısı.
Tek iplikli bir RNA’nın işlevsel şekli, tıpkı proteinlerde olduğu gibi,
çoğu zaman belli bir üçüncül yapı gerektirir. Bu yapının iskeleti,
molekülün içindeki bazlar arasındaki hidrojen bağlarıyla ortaya çıkar.
Bu şekilde firkete yapısı, tümsek ve ilmik gibi belli ikincil yapı
elemanlarından oluşan bölgeler ortaya çıkar.[12] Bir RNA dizisinin nasıl
bir üç boyutlu şekil alacağının tahmini halen aktif bir araştırma
konusudur.
DNA ile kıyaslama
50S ribozomal altbirim. RNA turuncu, protein mavidir. Aktif merkez ortadadır (kırmızı).
RNA ve DNA, üç ana özellikleriyle birbirlerinden farklılık gösterirler.
Birincisi, DNA çift iplikli olmasına karşın, coğu biyolojik
fonksiyonunda RNA tek ipliklidir, ve DNA’dan çok daha kısadır. İkincisi,
DNA’yı oluşturan şeker molekülleri deoksiriboz, RNA’yı oluşturanlar ise
ribozdur, yani DNA’da pentoz halkasının 2′ konumunda bir hidroksil
grubu yoktur, RNA’da ise pentoz halkasının iki hidroksil grubu vardır.
Rna’da fazladan bulunan hidroksil grupları, hidroliz nedeniyle onun
DNA’dan daha az dayanıklı olmasına neden olur. Üçüncüsü, adenin bazını
tümleyen baz DNA’daki gibi timin değil, urasildir.
RNA genelde tek iplikli olmasına rağmen, çoğu RNA molekülü katlanarak
baz eşleşmesi ile çift sarmallı bölgeler oluşturur. DNA’dan farklı
olarak RNA’lar uzun çift iplikli sarmallar değil, birbirine sıkıca
sokulmuş kısa sarmallardan oluşur. Bu baz eşleşmeleri RNA molekülüne
belli bir şekil verir ve bazların fonksiyonel grupların bir araya
gelmesi sonucu reaktif özelliğe sahip olan yapılar ortaya çıkar. Bu
sayede RNA, bir enzim gibi, kimyasal katalizör olarak işlev
verebilir.[13] Örneğin, peptit bağını oluşturan bir enzim olan ribozomun
aktif merkezi tamamen RNA’dan oluşmaktadır.[14]
Sentez
RNA sentezi genelde DNA’yı bir şablon olarak kullanarak, RNA polimeraz
enzimi tarafından katalizlenir. Sentezin başlaması DNA üzerinde, RNA’ya
yazılacak bölgenin hemen “yukarı” tarafındaki bir diziye enzimin
bağlanması ile olur. DNA çifte sarmalı, RNA polimerazın helikaz
aktitivitesi ile açılır. Sonra, enzim DNA’nın şablon ipliği üzerinde 3′-
5′ doğrultusunda ilerler ve bunun dizisini tümleyici bir diziye sahip
bir RNA zincirini 5′-3′ doğrultusunda sentezler. DNA üzerinde bulunan
belli bir dizi, RNA sentezinin nerede sona ereceğini belirler.[15]
Yukarıda anlatılan DNA’ya bağımlı RNA polimeraz’dan farklı olarak bir de
RNA’ya bağımlı RNA polimerazlar vardır, bunlar yeni bir RNA zincirini
sentezlemek için şablon olarak bir RNA zinciri kullanırlar. Örneğin, bir
grup RNA virüsleri (çiçek virüsü gibi) bu enzimi kullanarak genetik
malzemelerini çoğaltırlar.[16] Ayrıca, RNA’ya bağımlı RNA polimeraz çoğu
canlıda RNA enterferans yolunda görev alır.[17]
RNA Tipleri
Genel bakış
RNA kesen bir ribozim olan çekiçbaşı riboziminin şematik yapısı
Mesajci RNA (mRNA) DNA’daki bilgiyi protein sentezi (translasyon) için
ribozomlara taşıyan RNA’dır. mRNA’daki kodlayıcı nükleotit dizisi ondan
üretilen proteinin amino asit dizisini belirler.
RNA genleri proteine çevrilmeyen, RNA kodlayan genlerdir, bunlar
kodlamayan RNA veya küçük RNA olarak adlandırılır. Kodlamayan RNA’lar
intronlardan da ortaya çıkabilir.[18] Kodlamayan RNA’ların en belirgin
örnekleri taşıyıcı RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA)’dır, bunların
ikisi de translasyon sürecinde rol oynarlar.[19] Gen düzenlemesi, RNA
işlenmesi ve başka işleveleri olan RNA’lar da vardır. Bazı RNA’lar,
başka RNA’ların kesilmesi ve birleştirilmesi (ligasyon)[20] ve ribozomda
peptit bağı oluşumu[14] gibi kimyasal tepkimeleri katalizleme
yeteneğine sahiptir; bu tip RNA’lar ribozim olarak adlandırılırlar.
Çift iplikli RNA (İng. double stranded RNA ‘nın kısaltması olan dsRNA
olarak değinilir), birbirini tümleyici iki iplikten oluşmuş RNA’dır, bu
bakımdan şekli DNA’ya benzer. Çift iplikli RNA, bazı virüslerin (çift
iplikli virüslerin) genetik malzemesini oluşturur. Ökaryotlarda, virüs
RNA’sına benzeyen uzun çift iplikli RNA’lar RNA enterferansını harekete
geçirir. RNA enterferansında, siRNA (İng. small interfering RNA, kısa
enterfreanscı RNA) olarak adlandırılan kısa çift iplikli RNA’lar gen
ifadesini susturur.[21]
Translasyonda
Mesajcı RNA (mRNA) bir proteinin amino asit dizisi hakkında bilgiyi
protein sentez yeri olan ribozomlara taşır. Bu bilgi, her üç nükleotit
(bir kodon) bir amino asite karşılık gelecek şekilde şifrelenmiştir.
Ökaryotlarda bir öncül (prekürsör) mRNA (pre-mRNA) DNA’dan yazıldıktan
sonra ergin mRNA’ya dönüştürülür. Bu işlem sırasında pre-mRNA’nın
protein kodlamayan kısımları (intronlar) çıkartılır, ayrıca mRNA’nın iki
ucuna, onu nükleazlardan koruyucu eklemeler yapılır. Bunun ardından
mRNA çekirdekten sitoplazmaya taşınır, orada ribozomlara bağlanır ve
tRNA’nın yardımıyla çevirisi (translasyonu) yapılır. Prokaryotlarda,
çekirdek olmadığından, RNA’nın transkripsiyonu sürerken ribozomlar
tarafından çevirisi başlar. Bir süre sonra mesajcı RNA ribonükleazlar
tarafından parçalanır.[22]
Taşıyıcı RNA (tRNA) yaklaşık 80 nükleotit uzunluğunda bir RNA zinciri
olup, ribozomun protein sentez konumunda büyümekte olan polipeptide
spesifik aminoasitler taşır. Yapısında, mRNA’daki kodonları tanımak için
onlarla hidrojen bağı kuran bir antikodon bölgesi ve amino asidin ona
bağlanması için gerekli bölgeler vardır.[23]
Ribozomal RNA (rRNA) ribozomların katalitik kısmıdır. Ökaryotik
ribozomlar dört RNA içerirler: 18S, 5.8S, 28S and 5S rRNA. Bu
rRNA’lardan üçü çekirdekçikte sentezlenir. Sitoplazmada ribozomal RNA ve
proteinler bir araya gelip ribozomu oluştururlar. Ribozom mRNA’ya
bağlanır ve protein sentezini gerçekleştirir. Bir mRNA’ya aynı andan
birkaç yüz ribozom bağlanabilir.[22] Tipik bir ökaryotik hücre
sitoplazmasındaki RNA konsantrasyonu 10 mg/ml’dir, bunun %80 rRNA’dan
oluşur.[24]
Gen düzenlemesinde
Bazı RNA tipleri genin belli bir kısmının dizisine tümleyici olarak gen
ifadesinin aşağı ayarlayabilirler. Ökaryotlarda bulunan mikro RNA’lar
(miRNA; 21-22 nt) RNA enterferans yoluyla etki eder. RNA enterferansında
miRNA ve enzimlerden oluşan bir kompleks, miRNA’nın tümleyici olduğu
bir mRNA’yı parçalayabilir, veya mRNA’nın translasyonunu bloke
edebilirler, veya promotörün metilasyonuna neden olarak genelde geni
aşağı ayarlarlar.[25] Bazı miRNA’lar ise genleri yukarı ayarlarlar (RNA
aktivasyonu).[26] Küçük enterferansçı RNA (İng. small ınterfering RNA,
siRNA)’lar 20-25 nt uzunlukta olurlar, genelde viral RNA’nın
parçalanmasından meydana gelmelerine karşın, bu RNA tiplerinin endojen
kaynakları da mevcuttur.[27] siRNA’lar, miRNA’ya benzer şekilde )RNA
aktivasyonu da dahil olmak üzere) RNA enterferansı aracılığyla etki
ederler.[28] Hayvanlarda bulunan Piwi etkileşimli RNA’lar (İngilizce
Piwi-interacting RNAs, piRNA; 29-30 nt) eşey hücrelerinde etkindirler,
transpozonlara karşı savunmaya yaradıkları ve gametogenezde rol
oynadıkları düşünülmektedir.[29][30] Dişi hayvanlarda görülen X kromozom
inaktivasyonu, X kromozomlarından birini kaplayarak onu inaktive eden
Xist adlı bir RNA tarafından meydana gelir.[31] Ters anlamlı RNA
bakterilerde yaygındır; çoğu genleri aşağı ayarlar ama bazıları da
transkripsiyon aktivatörüdür.[32] Bir mRNA’nın kendisi de 5 üssü
çevrilmeyen bölgesinde veya 3 üssü çevrilmeyen bölgesinde riboanahtar
gibi düzenleyici elemanlar içerebilir. Bu beri-düzenleyici unsurlar
(İng. cis-regulatory element) mRNA’nın etkinliğini düzenlerler.[33]
Uridinden psöduridin oluşumu yaygın bir RNA modifikasyonudur.
RNA işlenmesinde
Çoğu RNA başka RNA’ların modifikasyonunda rol oynar. Örneğin
uçbirleştirmede, pre-mRNA’daki intronların çıkartılmasını sağlayan
splisozom, küçük nükleer RNA (snRNA)’lar içerir.[19]
RNA’yı oluşturan nükleotitlerler A, C, G ve U’dan farklı bazlara
değişime uğrayabilir. Ökaryotlarda RNA nükleotitlerinin modifikasyonu
genelde çekirdekçik ve Cajal cisimlerinde bulunan küçük nükleolar RNA
(small nucleolar RNA, snoRNA; 60-300 nt) tarafından yönlendirilir.[23]
SnoRNA’lar enzimlerle birleşip onları RNA üzerindeki belli bir noktaya
yönlendiriler, bunu sağlamak için RNA ile baz eşleşmesi yaparlar. Bu
enzimler sonra o noktadaki nükleotit modifikasyonunu gerçekleştirler.
rRNA ve tRNA bu şekilde büyük oranda değişime uğrarlar, ama snRNA ve
mRNA’ların da bu yolla modifiye oldukları görülmüştür,
Nükleik asitler 1868’de Friedrich Miescher tarafından keşfedilmiş, hücre
çekirdeğinde (nucleusta) yer aldığı için Miescher bu maddeye ‘nüklein’
adını vermişti.[52] Daha sonradan nükleik asitlerin çekirdeksiz olan
prokaryotlarda da olduğu bulunmuştu. RNA’nın protein sentezinde rol
oynadığı 1939’ten itibaren, Torbjörn Caspersson, Jean Brachet ve Jack
Schultz’un deney sonuçlarından dolayı, tahmin edilmekteydi.[53] Gerard
Marbaix ilk mesajcı RNA’yı (tavşan hemoglobinine ait olan) saflaştırmış,
ve onu yumurta hücrelerine enjekte edince bunun hemoglobin sentezini
sağladığını göstermişti.[54] Severo Ochoa RNA’nın nasıl sentezlendiğini
keşfettikten sonra 1950 Nobel Tıp Ödülünü kazandı.[55] Robert W. Holley
bir maya RNA’sının ilk 77 nükleotidinin dizisini 1965’te çözmüş,[56]
bundan dolayı 1968 Nobel Tıp ödülünü kazanmıştır. Carl Woese ve
diğerleri 1967’de RNA’nın katalitik olduğunu buldular[57] en eski canlı
tiplerinin bir “RNA Dünyası” içinde yaşadıklarını, RNA’yı hem genetik
bilgi taşımak hem de biyokimyasal tepkimeleri katalizlemek için
kullanmış olabileceğini öne sürdüler.[58] 1976’da Walter Fiers ve
arkadaşları ilk defa bir RNA virüs genomunun (bakteriyofaj MS2’nin) tüm
nükleotit dizisini belirlediler.[59]
1990 başlarında bitki hücrelerinin içine sokulan genlerin bunlara benzer
endojen genleri susturduğu bulundu.[60] Yaklaşık aynı dönemde, 22 nt
uzunlukta (günümüzde mikroRNA olarak adlandırılan) RNA’ların C. elegans
solucanının gelişimine etki ettiği keşfedildi.[61]
Gen düzenleyici RNA’ların keşfi üzerine, onkogenleri ve viral genleri
susturabilecek RNA’dan oluşmuş ilaçlar geliştirmeye yönelik çabalar
başladı.[62]. 2006 itibarıyla piyasada bu özellikli tek bir ilaç
bulunmaktadır, bir sitomegalovirüs genini inhibe etmeye yarayan
Vitravene (bir ters anlamlı RNA), ama RNA enterferans yoluyla genleri
aşağı ayarlamak için siRNA kullanmaya yönelik ümit verici araştırmalar
sürmektedir.
Nükleik Asit Nedir?
Nükleik asitler, bütün canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid
birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler
deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)’dır. İnsan
kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik
asitlerin başlıca işlevi genetik bilgi aktarımını sağlamaktır, ancak
bazı RNA türleri insan olarak da işlev görürler.
RNA’yı oluşturan kimyasal gruplar. P, fosfat; Z, riboz şeker; A, C, G,
U, sırasıyla adenin, sitozin, guanin ve urasil. Zincirin doğrultusu
şekerlerin 5′ ve 3′ karbonlarının sırası tarafından belirlenir.
Nükleik asitler başlıca hücre çekirdeğinde bulunmalarından dolayı
keşfedildiklerinde bu şekilde adlandırılmışlardır. Bu polimerleri
oluşturan nükleotid birimlerin her biri üç bölümden oluşur: 1) Azotlu
heterosiklik bir baz, 2) beş karbonlu (pentoz) bir şeker ve 3) bir
fosfat grubu. RNA’da bulunan şeker riboz, DNA’da ise deoksiribozdur. DNA
ve RNA içerdikleri azotlu bazlarda da farklılık gösterirler: adenin,
guanin ve sitozin her ikisinde, timin yalnızca DNA’da, urasil ise
yalnızca RNA’da bulunur.
RNA molekülleri ilk sentezlendiklerinde bu dört temel bazdan
oluşmalarına rağmen bazı RNA türleri sonradan enzimler tarafından
modifikasyona uğrarlar ve başka tür bazlar da içerebilirler. RNA
moleküllerinde bulunan, değişime uğramış (modifiye) baz türlerinin
sayısı yüze yakındır.
Nükleik asitlerin dizinleri onları oluşturan nükleotitler bir harflik
kısaltmalarla yazılırlar. Adenin, sitozin, guanin, timin ve urasilin
kısaltmaları sırasıyla, A, C, G, T ve U’dur. Dizinin yazılış yönü
şekerlerin 5′ ve 3′ karbonlarının zincir üzerindeki sırasına göredir,
bilimsel konvansiyonda dizinler şekerlerin 5′-3′ karbonlarının
doğrultusunda okunurlar.
Nükleik asitler tek bir zincirden oluşabildikleri gibi birbirine
sarılmış iki zincirden de oluşabilirler. Spiral merdiven görünümlü bu
yapıya çift sarmal denir. Çift sarmallı bir nükleik asitteki iki zincir
aralarında oluşmuş hidrojen bağları ile birbirlerine bağlıdırlar. Bazı
tek zincirli nükleik asitler de kendi üzerlerine katlanıp iki sarmallı
bölgeler oluşturabilir. DNA genelde çift sarmallı olmakla beraber bazı
virüslerin içerdikleri DNA tek zincirlidir. RNA molekülleri de genelde
tek zincirden oluşmakla beraber bazı virüslerin içinde çift sarmallı RNA
bulunur.
Nükleik asit zincirindeki şeker ve fosfat grupları değişimli olarak
birbirine bağlıdır, oksijen atomlarının paylaşılmasıyla oluşan bu
bağlara fosfodiester grubu denir. Fosfat grupları şeker molekülünün 3′
ve 5′ karbon atomlarına bağlıdır. Azotlu bazlar pentoz halkasının 1′
karbonuna bağlıdır.
Çift sarmallı nükleik asitlerde şeker-fosfatlı zincirler silindirik
yapının dışında yer alır, azotlu bazlar ise bu yapının ortasına doğru
uzanarak birbirleriyle hidrojen bağları oluştururlar. Hidrojen bağı
kurmuş her bir baz çiftindeki bazlardan biri pürin sınıfından, öbürü
pirimidin sınıfındandır, bunların toplam uzunluğu sabittir. Genelde çift
sarmalın genişliği onu oluşturan baz dizininden bağımsız ve sabittir.
DNA’da adeninin her zaman timin ile, guanin de her zaman sitozin ile
eşlidir. Bu baz çiftlerine tümleyici bazlar denir.
Bu eşlenmenin gerçekleşmesi için iki zincir birbirlerine göre ters yönde
akarlar. Yani iki sarmalın dizini iki satır olarak yazıldıklarında bir
satırdaki dizin 5′-3′ yönünde, öbür satırdaki ise 3′-5′ yönündedir. Bu
iki dizinden biri öbürünün tümleyici dizinidir.
Baz eşlenmesinin bir diğer sonucu da iki zincirin birbirlerine sarılarak
spiral merdiven gibi bir yapı oluşturmalarıdır. Bu çift sarmal genelde
sağ el kuralına göre döner, bir dönmesinde 10 baz çifti vardır. James
Watson ve Francis Crick DNA’nın bu üç boyutlu yapısını keşfedip 1962’de
Nobel Tıp veya Fizyoloji ödülünü kazandılar.
İşlevleri
Nükleik asitlerin hücrede, bilgi depolama ve aktarımında önemli bir rol
oynarlar. Dört temel taştan uzun polimerler oluşturabilmeleri, ayrıca
bazların birbiriyle hidrojen bağı kurma özelliği, DNA’nın kendini
ikilemesi, DNA’daki bilginin RNA’ya kopyalanması (transkripsiyon) ve
diğer önemli hücresel süreçlerde kullanılır.
Bilgi aktarımı
Baz eşlenmesinin genetikte bilginin kopyalanması ve korunumunda çok
önemli bir rol oynar. Hidrojen bağları, eşlenmiş bazları bir arada
tutacak kadar güçlü, ancak iki nükleik asit zinciri ona etki eden
çeşitli enzimler tarafından birbirinden kolaylıkla ayrılabilecek kadar
zayıftır. Örneğin, DNA polimeraz enzimi tarafından katalizlenen DNA’nın
kopyalanmasında iki zincir birbinden ayrılır, ve her bir bazın karşısına
onu tamamlayıcı bazı içeren nükleotid yerleştirilerek yeni bir zincir
oluşturulur. DNA’daki bilginin RNA’ya kopyalanması da benzer bir
mekanizmayla gerçekleşir.
Baz eşlenmesinin hücreye sağladığı bir diğer fayda, çift sarmalda
bilginin iki kopya olarak saklı olmasıdır. DNA kopyalamasında meydana
gelebilen hatalar bu sayede hücredeki hata kontrol mekanizmaları
tarafından algılanıp tamir edilir.
Yapısı
RNA’nın kendi kendisiyle baz eşleşmesi
Taşıcıyı RNA’nın üç boyutlu yapısı
DNA molekülünün çift sarmal yapısının aksine RNA, tek zincirli
olmasından dolayı çok çeşitli şekiller alabilir. Bunları belirleyen,
nükleotitlerinin diziliş sıralaması, yani dizinidir. Molekülün farklı
bölgeleri tümleyici dizinlere sahipseler oralardaki bazlar birbirleriyle
hidrojen bağları oluşturabilirler. Bu bölgelerdeki nükleotitler yapısal
bir görev görürler, molekülün diğer kısımlarının ilmik veya saç
firketesi gibi şekillere girmelerini sağlarlar. Karmaşık üç boyutlu
şekiller oluşturabilmek RNA’nın başka moleküllerle etkileşiminde ve
katalitik işlevlerinde önemlidir.
Bazı RNA molekülleri bir iskelet görevine sahiptir, çok sayıda
proteinden oluşmuş komplekslerin bir araya gelmesi ve beraber
kalmalarını sağlar. Bir örnek, protein sentezinde görev alan taşıyıcı
RNA (tRNA) molekülleridir, bunların kendilerine has şekilleri hem
ribozomdaki enzimler ve rRNA tarafından tanınmalarını sağlar hem de
taşıdıkları aminoasitin ribozom üzerinde doğru noktaya yanaşmasını
sağlarlar.
Katalitik
RNA molekülleri enzim gibi çalışabilirler. Bu moleküllerin üç boyutlu
yapıları öyledir ki içerdikleri bazların reaktif grupları bir kimyasal
reaksiyonu katalizleyebilecek bir konumdadır. Bazı mRNA molekülleri bu
şekilde kendi kendilerini kesme özelliğine sahiptirler. Ribozomlardaki
ribozomal RNA (rRNA) molekülü de aminotransferaz reaksiyonunu
katalizleyerek protein sentezinin gerçekleşmesini sağlar.
Gen ifadesinin denetimi
DNA ve RNA’nın içerdiği bazı dizinler DNA ve RNA’yı okuyan enzimlerin
işleyişine etki edebilirler. Bu dizinleri tanıyan bir protein doğrudan
oraya bağlanabilir. Bunun gen ifadesine etkisi duruma göre olumlu veya
olumsuz olabilir. Mesajcı RNA (mRNA) durumunda, kendisiyle baz eşleşmesi
yaparak oluşabilen çift sarmallı bir yapı ya bir proteinin ona
bağlanmasına neden olabilir, ya da, aksine, üzerinde ilerlemekte olan
bir ribozomun ondan ayrışmasına neden olabilir. MikroRNA (miRNA) adı
verilen kısa RNA’lar ise mRNA ile eşleşerek çift sarmallı bir yapı
oluşturur, bu da o mRNA’nın proteine çevirisini engeller.
Ribozom Nedir?
Hücre sitoplazması içerisinde yer alan, ribozomal RNA (rRNA) ile
hücrenin proteinlerden meydana gelen ve hücrenin protein sentezini
sağlayan organele ribozom denilmektedir. Sitoplazma içerisinde serbest
veya endoplazmik retikuluma bağlı olarak bulunan 120 – 200 A (angstrom)
çapında bulunan ribozom tüm canlı hücrelerde bulunmaktadır.
Virüsler dışındaki tüm canlıların hücresinde ribozom organeli
bulunmaktadır. Ribozomda protein sentezi yapılmaktadır. Hücre içerisinde
giren aminoasitler ribozomda protein haline getirilir. Proteinler hücre
için en önemli yapıtaşlarından biridir. Bu nedenle ribozom da hücrenin
en önemli organelidir.
Ribozom, ribozomal RNA(rRNA) ve proteinlerden oluşmaktadır. Hücrelerin
protein fanrikasıdır (protein sentez yeridir). Sitoplazma içerisinde
serbest olarak bulunan ribozomlar ve endoplazmik retikulum organeline
bağlı ribozomlar bulunmaktadır. Ribozomların yaklaşık % 65 kadarı
ribozomal RNA (rRNA), geri kalan % 35 ’lik kısmı ise ribozomal
proteinlerden oluşur.
Ribozom Yapısı
Ribozom organeli protein üretim fabrikası olarak bilinmektedir.
Ribozomlar 20 ila 30 nanometre çapındadır. Ribozomun boyutunu anlamak açısından nanometre metrenin milyarda biridir.
Zarsız bir organeldir.
Ribozomlar; Endoplazmik Retikulum ve çekirdek zarı üzerinde,
sitoplazmanın sıvı kısmında, kloroplast ve mitokondri içerisinde
bulunur.
Ribozomun temel görevi, protein sentezi gerçekleştirmekdir.
Endoplazmik retikulumun üzerindeki ribozomlarda hücre dışına
salgılanacak proteinler, diğer ribozomlarda ise hücre içi proteinleri
sentezlenir.
Hücre aynı proteinden çok sayıda sentezlemek istediğinde çok sayıda
ribozom bir araya gelerek polizom oluşturur. Ribozomlar aynı mRNA
molekülü üzerinde arka arkaya sıralanarak polizom veya poliribozom denen
birlikleri meydana getirir. Bu sayede kısa sürede aynı proteinden çok
sayıda üretilebilir.
Ribozomlar iki temel alt birimden meydana gelmektedir.
Küçük alt birim ve büyük alt birim olmak üzere 2 alt birimden oluşan
ribozom alt birimler yalnızca protein sentezinin gerçekleşeceğiz zaman
diliminde bir araya gelirler ve geri kalan zaman diliminde ayrıdırlar.
Ribozom hem prokaryot hemde ökaryot hücrelerde bulunur. Ancak büyüklükleri ve iç detayları birbirinden farklıdır.
Ribozomların ağırlık birimi gram gösterilmez, Svedberg biriminin kısaltması olan S ile gösterilir.
Protein sentezi yapılacağı zaman ribozomun iki alt birimi bir araya gelir.
Ribozomların %40 RNA‘dan oluşurken geriye kalan %60 ise proteinlerden oluşmaktadır.
Ribozomdaki RNA’lar ribozomal RNA (rRNA) olarak adlandırılır. Bu
ribozomal RNA’lar ribozomun 3 boyutlu temel yapısını oluşturur.
Çekirdeği olan ve çekirdeği olmayan hücrelerde bulunan ribozomal
RNA’nın yapıları ve sayıları farklıdır. Çekirdeği olmayan hücrelerinde
ribozomları 3 farklı rRNA molekülünden meydana gelir, çekirdeği olan
hücreler ise 4 farklı rRNA’dan meydana gelir.
Ribozomal RNA’ların üzerinde bulunan protein sayıları oldukça
yüksektir. prokaryot hücrelerde an az 55 farklı protein bulunurken,
ökaryot hücrelerde ise 80 farklı protein bulunmaktadır.
Ribozomda bulunan proteinlerin bir kısmı yapısal görevlerde rol alırken bir kısmı ise enzim olarak görev yapmaktadır.
Ribozomlarda gerçekleşen protein sentezi tepkimesi;
n(amino asit) → Polipeptit (protein) + (n-1) Su
şeklinde olduğuna göre, ribozom etkinliği artmış bir hücrede;
Amino asit miktarında azalma gözlenir.
Peptit bağı sayısında bir artış gözlenir.
Su miktarında artış gözlenir.
Turgor basıncında artış gözlenirken, osmotik basınçta azalma gözlenir.
Dipeptit, tripeptit, … protein miktarında artış gözlenir.
Hücre pH’sında artış gözlenir.
ATP miktarında azalma gözlenir.
Ribozomun Özellikleri
Hücrenin protein üretim merkezidir. Yani protein sentezini sağlamaktadır.
Ribozomun yapısı içerisinde ribozomal-RNA ve protein bulunmaktadır.
Ribozom nükleusta meydana gelmektedir.
Protein sentezinin çok yapıldığı hücrelerde ribozom sayısı fazladır.
Bağımsız bir metabolizmaya sahip olan tüm hücrelerde bulunmaktadır.
Olgun alyuvar hücrelerinde ribozom organeli bulunmamaktadır.
Sitoplazmada, endoplazmik retikulum zarında, nükleus zarında, mitokondride ve kloroplastlarda ribozom bulunabilmektedir.
Zar sistemine bağlı olan ribozomlarda enzimatik proteinler üretilmektedir.
Prokaryot ve ökaryot hücrelerin ortak organelidir.
Ribozomun %60’ı proteinlerden, % 40’ı ise rRNA’dan oluşmaktadır.
Ribozomlar iki alt birimden meydana gelmektedir. Küçük alt birim ve
büyük alt birim olarak adlandırılan bu alt birimler sadece protein
sentezinin olacağı zamanda birleşir geriye kalan zamanlarda ayrıdır.
Çok sayıda ribozom bir araya gelip birleşerek boncuk dizisi şeklinde poliribozomları meydana getirir.
Ribozomlar hücrede bulunan en küçük organeldir.
Ribozom organeli yaşlı hücrelerde, endoplazmik retikulumun üzerinde bolca bulunur.
Canlıların çoğunda yapısı büyük oranda benzerdir ancak içerdiği proteinlerde farklılıklar vardır.
Ribozomlar ihtiyaca göre bir hücrede bolca bulunabilirler.
Ribozom Görevleri
Ribozom organeli enzimlerin ve proteinlerin sentezinde görev almaktadır.
Ribozomlar bol miktarda protein sentezini gerçekleştirirken yan yana
boncuk gibi dizilerek polizom adı verilen yapıları meydana getirirler.
Hücrelerin yaşamsal faaliyetlerini ve canlılık özelliklerini sürdürebilmek için ribozoma ihtiyaçları vardır.
Ribozomun sayısı enzimin salgıladığı bez hücrelerinden daha fazladır.
Ribozom Hücrede Nerede Bulunur?
Hücre sitoplazmasında serbest olarak bulunmaktadır.
Endoplazmik retikulum zarına yapışık bir şekilde bulunabilmektedir.
Nükleus (çekirdek) zarının üzerinde yapışık ibr şekilde bulunabilmektedir.
Mitokondri ve kloroplast organelinin yapısı içerisinde bulunabilmektedir.
Riboflavin (B2 vitamini) Nedir?
B2 vitamini yani riboflavin, pentoz şeker olan ribitol ve lumikromdan
oluşur. Görünür ve uv ışında bozulur. Göz yorgunluğu, kataraktların
önlenmesi ve tedavisi için gereklidir; karbonhidrat, yağ ve protein
metabolizmasına yardımcı olur.
Ayrıca deri dokularının, tırnakların ve saçların oksijen kullanımına destek verir, kepekleri giderir.
Bunların yanı sıra demir ve B6 vitamini alımına yardımcı olur, eksikliği
ise hamilelikte bebeğin gelişimine zarar verebilir. heterosiklik bir
yapıya bağlı ribitolden oluşur. Renkli, ısıya dayanıklı, uv ye duyarlı,
bitkisel kaynaklıdır. Hayvanlarda sentezlenemez.
Riboflavin flavokinaz enzimi ile aktif formu olan FMN’ye dönüşür. FMN’ye
ATP’nin AMP grubu bağlanarak FAD sentez edilir. Koenzim olarak FMN ve
FAD’ye ihtiyaç duyan enzimler flavoproteinler denir.
Hücrede enerji oluşumu ve hücre solunumunda önemlidir.
Kaynakları: karaciğer , buğday,soya fasulyesi,süt ve süt ürünleri ve sebzeler.
ince barsakta riboflavin binding prot.e bağlanarak taşınır.
Riboflavin. B2 vitamini ilk defa sütten elde edilir ve bu nedenle
laktaflavin denilir. Bütün bitkiler ve mikroorganizmalar tarafından
sentezlenebildiği halde hayvansal organizmalar tarafından sentezlenemez.
riboflavin bir izoalloksazin türevidir.
izoalloksazinin 10 nolu azotu riboz şekerinin indirgenmesiyle oluşan
ribitole bağlanır. riboflavinin, ribitol grubunun 5’C atomuna
bağlanmasıyla (ester bağıyla) flavinmononükleotid (FMN) oluşur.
FMN’ye Adenilat (AMP) bağlanması ile Flavinadeninnükleotid (FAD) meydana
gelir. Flavoproteinler veye flavoanzimler olarak bilinen indirgenme
yükseltgenme enzimlerinin prostetik gruplarıdır.
Bu enzimler piruvatın yağ asitlerinin aminoasitlerin oksidatif yıkımına ve taşınım olaylarına katılır.
Vitamin B2 veya riboflavin, insan sağlığı için gerekli olan sekiz B
vitamininden biridir. Hububat, bitki ve süt ürünlerinde bol miktarda
bulunur. Gıda bileşenlerini parçalamak, diğer besin maddelerinin emilimi
ve dokuları korumak çok önemli bir vitamindir.
B2 vitamini suda çözünen bir vitamindir. Tüm vitaminler ya suda ya da
yağda çözünür. Suda çözünen vitaminlerin ihtiyaç duyulmayan kısmı
idrarla vücuttan dışarı atılır. Suda çözündüğü için B2 vitamininin de
kullanılmayan kısmı idrar ile atılır, depolanmaz. Bu nedenle her gün
vitamin B2 tüketmemiz gerekir.
Vitamin B2 veya Riboflavin bazı gıdalarda doğal olarak bulunur. Emilimi çoğunlukla ince bağırsakta olur.
Vitamin B2 veya Riboflavinin Görevi Nedir?
Vitamin B2; proteinleri, yağları ve karbonhidratları parçalamaya
yardımcı olur. Vücudun enerji kaynağının korunmasında önemli bir rol
oynar.
Vitamin B2 veya Riboflavin, karbonhidratları adenosin trifosfata (ATP)
dönüştürmeye yardımcı olur. İnsan vücudu gıdadan ATP üretir ve saklar.
Enerji gereksinimi olduğunda da vücudumuz ATP`den enerji üretir. ATP
enerjinin kaslarda depolanması için hayati öneme sahiptir.
Vitamin B2 aşağıdaki görevler için gereklidir,
Sindirim sistemi mukozasını korumak
Karaciğeri korumak
Gözleri, sinirleri, kasları ve cildi sağlıklı tutmak
B1, B3 ve B6 demir, folik asit ve vitaminleri emilimini sağlamak ve aktive etmek
Böbreküstü bezleri tarafından hormon üretimi
Katarakt gelişimini önleme
Özellikle vitamin yetmezliğinin yaygın olduğu bölgelerde anne karnındaki bebeğin gelişimin desteklenmesi
Bazı araştırmalar, B2 vitamininin katarakt ve migren baş ağrısını
önlemeye yardımcı olabileceğini düşündürmektedir, ancak bunu doğrulamak
için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Diğer çalışmalar, otizmli çocuklarda, B2, B6 ve magnezyum
vitaminlerinin takviyelerinin idrardaki anormal organik asit düzeylerini
azalttığını bulmuşlardır.