DNA'nın Yapısı PDF

DNA’nın Yapısı Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) Genetik materyal Nesilden nesile aktarılmak için kendini eşleyebilen -Replikasyon Genetik bilgiyi kodlayan - Gen ifadesi (=Gen ekspresyonu) Çevreye uyum sağlamak için değişebilen - Mutasyon  DNA’nın Keşfi - Frederick Griffith’in Gözlemi,...

DNA’nın Yapısı Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) Genetik materyal Nesilden nesile aktarılmak için kendini eşleyebilen -Replikasyon Genetik bilgiyi kodlayan - Gen ifadesi (=Gen ekspresyonu) Çevreye uyum sağlamak için değişebilen - Mutasyon  DNA’nın Keşfi - Frederick Griffith’in Gözlemi, 1928 Enjeksiyon Ölü Mutasyon geçirir Enjeksiyon Canlı Isı ile öldürülür Hücre elemanları Enjeksiyon Canlı Isı ile Hücre Kombine Doku Analizi sonucu öldürülür elemanları Enjeksiyon Ölü Streptococcus S-tipi pnemoniae ölü bakterilerin ??dönüşüm faktörleri?? Canlı S Kapsüllü S-tipi ↓ -- Düz ve büyük koloni izole edilir Kapsülsüz R-tipi -- Granüllü ve küçük koloni R-tipi canlı bakterilerin içine girer ↓ Onları hastalık yapan S-tipi bakterilere dönüştürür Oswald T. Avery, Colin Macleod, Maclyn Maccarty, 1943 S-tipi Bakteri Bileşenleri Canlı R-tipi Canlı R-tipi Canlı R-tipi Canlı R-tipi + + + + Dokunulmamış Proteaz ile RNaz ile DNaz ile sağlam S-tipi muamele muamele muamele Bakteri edilmiş S-tipi edilmiş S-tipi edilmiş S-tipi Bileşenleri Bakteri Bakteri Bakteri Bileşenleri Bileşenleri Bileşenleri !!SONUÇ!! Fareye Enjeksiyon Dönüşüm faktörü DNA’dır ÖLÜ ÖLÜ ÖLÜ CANLI J.D. Watson & F.H.C. Crick, 1953 DNA’nın çift sarmal yapısını keşfi İlk defa DNA’nın bir kalıtım materyali olarak gerekli tüm özellikleri taşıdığının tanımlanması DNA ve RNA’yı meydana getiren Nukleotidler 3 yapıtaşından oluşurlar 1) Bazlar Azot içeren halka yapılarından meydana gelir Çift halkalı Pürinler: Adenin ve Guanin (DNA ve RNA yapısında) Tek halkalı Pirimidinler: Sitozin (DNA ve RNA yapısında) Timin (DNA yapısında) Urasil (RNA yapısında) 2) Deoksiriboz Şekeri Fosfat grupları Beş karbonlu şeker = PENTOZ bağlanır Baz bağlanır Deoksiriboz şekerinin 1'-pozisyonundaki karbonu ile bazlar arasında bir N-glikozidik bağ oluşur Bir pirimidinin 1. poziyonundaki azotu Bir pürinin 9.pozisyonundaki azotu !!! Bu yapıya NUKLEOZİD denir 2-deoksi-D-riboz 3) Fosfat Grubu Fosfat grupları tek (monofosfat), ikili (difosfat) veya üçlü (trifosfat) olarak görülebilir Deoksiriboz şekerinin 5'-pozisyonundaki karbonunun hidroksil grubu ile fosfat grubu arasında bir bağ oluşur Fosfat Grubu Bir baz+şeker+fosfat grubundan oluşan yapıya NUKLEOTİD denir Nukleozid vs Nukleotid  Nukleozid Nukleotid N-Glikozidik bağ Nukleotidler Zincir Oluşturur (dNTP)n = Polinukleotid zinciri Polinukleotid Zinciri Nukleotidler 5'P uçtan 3'OH uca doğru uzar 5'P → 3'OH [ Fosfodiester bağı Bir nukleotidin 3' karbon atomu ile diğerinin 5' karbon atomu arasında fosfodiester köprüleri oluşturulur pApCpT DNA İki Polinukleotid Zincirden Oluşur DNA birbirlerinin komplementeri iki polinukleotid zinciri tarafından oluşturulur = ÇİFT SARMAL YAPI Komplementer Zincir Fosfat Molekülü Deoksiriboz Şeker Molekülü Azotlu Bazlar Bazlar birbirleriyle belirli kurallara göre eşleşebiliyorlar = KOMPLEMENTASYON Baz eşleşmesi H bağları aracılığı ile gerçekleşir Hidrojen bağları Bir Pürin Bir Pirimidin ile Eşleşir G≡C A=T DNA Yapısındaki Bağlar H bağı ≡ Çift Zincirli DNA’daki Baz Sayıları DNA’daki baz çifti sayısı kilobaz (kb) olarak ifade edilir --- 1 kb = 1000 baz çifti DNA’daki baz çifti sayısı organizmanın gelişmişliği ile ilişkili değildir GC oranı gelişmiş canlılarda artar AT/GC oranı her canlı türünde farklıdır fakat o canlı türü için sabittir Baz kapsamı o türün yaşı, beslenmesi ve çevre şartları ile değişmez DNA Çift Zincirleri Birbirine Antiparaleldir 5' 3' 3' 5' DNA Denatüre ve Renatüre Olabilir GC içeriği fazla olan DNA daha kararlıdır daha geç denatüre olur DNA Asidik Özelliktedir DNA'nın asidik özelliği fosfat gruplarından kaynaklanır DNA'nın her bir nükleotidinde bulunan fosfat grubu yapıya negatif yük kazandırır DNA'nın su içinde çözünebilirliğini artırır DNA’nın diğer pozitif yüklü moleküllerle etkileşime girmesine olanak tanır DNA Viskoz Yapıdadır DNA'nın viskozitesi uzun, ipliksi yapısı ve nükleotid dizilerinin çift sarmal yapıda düzenlenmiş olmasından kaynaklanır DNA molekülleri suda çözündüğünde zincirler birbirleriyle dolanarak uzun polimerik yapılar oluşturur ve çözeltinin viskozitesini artırır DNA'nın uzunluğu ↓ Viskozite ↓ GC içeriği ↓ Viskozite ↓ Sıcaklık ↑ Viskozite ↓ İyon konsantrasyonu ↓ Zincirler arası itici kuvvetler ↑ Viskozite ↓ DNA’nın İskeleti DNA yapısını merdivene benzetecek olursak; Omurgası şeker-fosfat grupları Basamakları hidrojen bağı ile birbirlerine bağlı bulunan bazlar Büyük ve Küçük Oluk Bir Sarmal Dönüş DNA’nın bir tam dönüşünde Küçük ❖Bir tane büyük (major) oluk Oluk ❖Bir tane küçük (minör) oluk Şeker- Fosfat Büyük Omurgası Oluk DNA Tipleri B-DNA (Watson-Crick) A-DNA Çapı: 20 Å (=2 nm) Çapı: 23 Å Bir nukleotidin dönüş Bir nukleotidin dönüş açısı: 36° açısı: 33° İki nukleotid arasındaki İki nukleotid arasındaki mesafe: 3.4 Å mesafe: 2.55 Å Bir tam dönüşü: 34 Å Bir tam dönüşü: 28 Å Bir tam dönüşündeki Bir tam dönüşündeki nukleotid sayısı: ~10 nukleotid sayısı: 11 Sağa dönüşlü Sağa dönüşlü DNA Tipleri Z-DNA Omurga Çapı: 18 Å Bir nukleotidin dönüş açısı: 30° İki nukleotid arasındaki mesafe: 3.7 Å Baz Bir tam dönüşü: 45 Å Bir tam dönüşündeki nukleotid sayısı: 12 Sola dönüşlü Zigzag şeklinde adını bu yapısal özelliğinden alır  A-DNA: Fizyolojik koşullarda bu formdadır - en stabil form B-DNA: Dehidrate ortamlarda oluşur - RNA molekülleri veya DNA-RNA hibritleri bu forma benzer bir yapıda Z-DNA: Yüksek tuz konsantrasyonlarında veya GC açısından zengin bölgelerde oluşur - Gen ekspresyonunu etkiler DNA Paketlenir Haploid (n) kromozom seti ~1 m uzunluğunda DNA Çekirdeğin çapı = 6 m Kromatin Yapısı – Nukleozomlar DNA Histon Proteinleri üzerinde 1.7 dönüş yaparak (=147 baz çifti) paketlenir Oluşan yapıya NUKLEOZOM denir Kromatin Yapısı – Nukleozomlar İki nukleozom arasındaki paketlenmemiş DNA’ya Bağlaç (Linker) DNA denir (~80 baz çifti) Bağlaç DNA bölgesine Histon Olmayan Proteinler bağlanırlar Histon Proteinleri Histonlar bazik yapıdaki proteinler Gelişmiş canlılarda Histon 1 (H1), Histon 2A (H2A), Histon 2B (H2B), Histon 3 (H3) ve Histon 4 (H4) tip Histon saptanmıştır Bir Nukleozomda: 2 x H2A 2 x H2B 2 x H3 2 x H4 1 x H1 Histon Olmayan Proteinler Doğrudan kromatinin oluşumuna katılan yapısal proteinler Örn: Scaffold proteinleri - Kromozomlarda merkezi iskelet Replikasyon, DNA tamiri, transkripsiyon, gen ifadesi ve rekombinasyonda görevli proteinler Örn: High Mobility Group (HMG) Proteinler - Yüksek elektrik yükleri olan küçük proteinler, DNA'nın yapısını değiştirerek kromatinin düzenlenmesi Solenoid Yapı Kromatin; (a) «İp üzerindeki boncuklar» (düşük tuzda) (b) 6 nukleozom biriminin H1 histonlar ile bağlanması sonucu Solenoid Yapı oluşur Bu yapı DNA’ın daha korunaklı bir hale gelmesini sağlar Heterokromatin ve Ökromatin İnterfazda DNA nukleusta HETEROKROMATİN ve ÖKROMATİN olarak bulunur HETEROKROMATİN: Koyu renkte boyanır Yoğun olarak paketlenmiştir Nuklus zarına yakın olarak görülür Transkripsiyonel olarak inaktiftir → Protein sentezi yok ÖKROMATİN: Açık renkte boyanır Daha az yoğun olarak paketlenmiştir Nuklusun ortalarında bulunur Transkripsiyonel olarak aktiftir Paketlenme Nukleozom- solenoid paketlenme modeli ile DNA ancak 30 kez katlanır Metafaz kromozomu halinde iken ise 8-10 bin kez sıkışmıştır «Loop Formation Modeli» DNA’nın belli bir iskelet yapısı üzerinde kıvrılıp loop formasyonu oluşturması ve yoğunlaşmasıyla meydana gelir İskelet Yapısı = Scaffold Proteinleri Scaffold yapısına bağlanan loop (halka) oluşumunun kontrolü nasıl olmaktadır? DNA üzerinde değişen aralıklarla tekrarlayan bazı baz dizileri histon olmayan proteinler tarafından tanınır «SAR (Scaffold Attachment Region)» 300-1000 bp’lik diziler Üzerlerinde birden fazla bağlanma bölgesi bulundurur DNA’da 3-112 kb aralıklarla yerleşmişlerdir Protein kodlamayan bölgelerdir Bağlanma geri dönüşümlüdür DNA Organizasyonu DNA paketlenerek mitoz ve mayoz öncesi kromozomları oluşturur Metafazdaki haploid Kromozom Seti = 115 m  10.000 x kısalmış! Ribo Nükleik Asit (RNA) DNA'nın genetik bilgilerini taşıyan ve protein sentezinde görev alan tek sarmallı molekül RNA’nın farklı tipleri bulunur mRNA Kodlanarak doğrudan protein sentezinde görevli Non-coding (Kodlanmayan) RNA’lar : Protein olarak kodlanmazlar Hücredeki çeşitli işlemlerde enzimatik, yapısal ve düzenleyici bileşen olarak görev yaparlar Örn: rRNA, tRNA, miRNA, lncRNA… DNA vs RNA RNA Çeşitleri