|
||
| DNA Deoksiribonükleik asit ya da kısaca DNA, tüm hücreli canlıların ve bazı virüslerin biyolojik gelişimleri için gerekli genetik bilgiyi taşıyan bir çeşit nükleik asittir. DNA, canlının özelliklerinin soydan soya geçmesini sağladığı için bazen kalıtım molekülü olarak da adlandırılır. Bakterilerde ve diğer basit hücreli canlılarda DNA hücrenin içinde dağınık biçimde bulunur. Hayvanları ve bitkileri oluşturan daha karmaşık hücrelerde ise DNA'nın çoğu hücre çekirdeğindeki kromozomlarda bulunur. Enerji üreten kloroplast ve mitokondri organellerinde ve pek çok virüste de bir miktar DNA bulunur.  Moleküler yapı  Bazen "kalıtım molekülü" olarak adlandırılsa da, DNA aslında tek bir molekül değil, bir çift moleküldür. Bu çift molekül, bir sarmaşığın dalları gibi birbiri çevresinde dönerek bir sarmal oluştururlar. Sarmaşık dalına benzer her molekül, bir DNA "ipliği"dir. Bu iplikler birbirlerine kimyasal olarak bağlanmış nükleotidlerden oluşur. Nükleotidler ise bir şeker, bir fosfat ve bir de dört çeşit azotlu bazlardan birisinden oluşur. Bu dört çeşit baz, adenin, timin, sitozin ve guanindir. Sırası ile A, T, C ve G harfleri ile kısaltılırlar. Bir DNA ikili sarmalında, iki polinükleotid (çok nükleotidli) iplik hidrofobik etki ile bağlanabilirler. Hangi ipliklerin birleşik kalacağı zıt eşleşme ile belirlenir. Her baz diğer bazların yalnızca bir çeşidi ile hidrojen bağları kurabilir (A ile T, C ile ise G bağ kurabilir) böylece bir iplikteki bazın niteliği kurulan bağın gücünü belirler; zıt bazlar ne kadar çok olursa kurulan bağ da o kadar güçlü ve uzun ömürlü olur. Hücre mekanizması DNA ikili sarmalını birbirinden ayırıp her iki DNA ipliğini de yeni birer ipliği sentezlemek için şablon olarak kullanma yeteneğine sahiptir. Yeni üretilen iplikler öncekilerle hemen hemen tamamen aynıdır, ancak mutasyon adı verilen hatalar oluşabilir. Hücrenin bu özelliğini laboratuvar ortamında taklit eden işleme de PCR (polimeraz zincirleme tepkimesi) adı verilir. Eşleşme nedeniyle nükleotidlerdeki bazlar sarmal eksenine doğru dönüktür. Bu yüzden şeker ve fosfat grupları sarmalın dış tarafında yer alır, ve oluşturdukları iki zincir sarmalın "iskeleti" olarak adlandırılır. Gerçekte, bir nükleotidi DNA ipliğinde bir sonrakine bağlı tutan fosfat ve şekerler arasındaki kimyasal bağlardır. Nükleotid dizisinin önemi Bir gen içerisinde DNA ipliği üzerindeki nükleotid dizisi her canlının yaşamı boyunca üretmek ve "ifade etmek" zorunda olduğu proteinleri tanımlar. Nükleotid dizisi ile proteinlerdeki amino asit dizisi arasındaki ilişki basit çeviri kurallarıyla belirlenir, bu kurallara topluca genetik kod adı verilir. Genetik kod, kodon denilen, üç nükleotidden oluşan, üç harfli 'kelimeler'den meydana gelir (Örneğin ACT, CAG, TTT). Bu kodonlar haberci RNA (mRNA) ve taşıyıcı RNA (tRNA) aracılığıyla ribozomlarda her kodon bir amino aside denk gelmek üzere proteinlere çevrilirler. 64 değişik kodon olasılığı ve sadece 20 değişik amino asit olduğundan bir çok amino asidin birden fazla belirtici kodonu vardır. DNA üzerindeki nükleotidler mRNA ve daha sonra tRNA üzerine kopyalanırken timin nükleotidi (T) urasil (U) ile değiştirilir. Ayrıca protein sentezinin başlangıcını belirten bir başlatma kodonu (AUG, metionin amino asidini kodlar) ile bitimini belirten üç olası bitiş kodonu (UAA, UAG ve UGA) vardır. DNA'nın çoğalması DNA çoğalması ya da DNA sentezi, hücre bölünmesi öncesinde çift sarmallı DNA'nın kopyalanması işlemidir. Kopyalanan yeni DNA iplikleri hemen hemen tamamen aynıdır, ancak zaman zaman çoğalmadaki hatalar nedeniyle kopyalama mükemmel olmaz (bkz. mutasyon), ve sonuçtaki her iki sarmal da bir eski ve bir yeni iplikten oluşur. Buna yarı korunumlu çoğalma denir. DNA'nın çoğalması işlemi üç adımdan oluşur: başlatma, ikileşme ve sonlandırma. alıntı |
||
|
||
| Evrensel DNA kodları Hücresel yaşamın kontrolü ve dolayısıyla tüm canlılardaki hayatsal faaliyetler, genlere bağlıdır. Deoksiribo Nükleik Asitte (DNA) belli sayı ve sıralarda nükleotid bazlarının oluşturduğu diziler gen birimlerini oluşturur. Genetik şifre, metabolizmada bulunan amino asitler ile proteinler arasındaki iletişimi sağlar. Hayvansal ve bitkisel besinlerden aldığımız proteinler neden hücrelerimizde direk kullanılmıyor da, bu proteinlerin yıkımı ile elde edilen amino asitlerden yeni baştan protein sentezi yapılıyor? Her canlının çekirdeğinde yapısal tüm proteinlerin şifresi bulunmaktadır. Yapısal proteinler, bir hücrenin yapısını oluşturan tüm organel ve birimlerin yapılarına katılan moleküllerdir. Dolayısıyla evrimsel süreç içinde şekillenen hücrelerin yapıları da birbirlerinden çok büyük farklar içermektedir. Genetik şifrede meydana gelen mutasyonlar şifrenin yapısında değişiklikler meydana getirmiş ve bunun sonucunda da farklı genler ve farklı proteinler oluşmuştur. Geniş yelpazede çeşitlilik gösteren proteinlerin en alt birimi amino asitler tüm canlılar da sadece 20 çeşittir. İnsanlarda 20 çeşidi kullanılırken, evrimin daha alt sıralarında yer alan canlılarda bu sayı giderek azalır. Amino asitlerin kimyasal yapıları, adından da anlaşılacağı üzere bir amino (NH3), birde karboksil asit (COOH) grubundan oluşur. Amino asitler arasında farkı ortaya koyan faktör bu ana yapıya benzen halkası, alkali grubu gibi kimyasal moleküllerin eklenmesidir. 1966 yılında Marshall Nirenberg tarafından nükleotidler ile amino asitler arasındaki bağlantıyı sağlayan genetik şifre belirlenmiş oldu. Buna göre genetik şifre, üçlü nükleotid dizilerden oluşur. Amino asitleri kodlayan ve kodon adı verilen üçlü nükleotid dizisi vardır.( AUU, GCG, UUG, UAA vb.) Kodon sayısı 4 nükleotid arasında üçlü kombinasyonla 64 (=4*4*4) ihtimal gerçekleşebilir. Oysa protein sentezi için 20 amino asit kullanılır. Genetik şifreyi oluşturan 64 kodondan 61 tanesinin amino asit karşılığı olduğu bilinmektedir. Amino asit sayısının kodonlardan düşük olması, aynı anlamı veren birden fazla kodonun olduğunu gösterir Amino asitleri şifreleyen kodonlara anlamlı kodon denir. Üç tane kodonun ise (UAA; UAG; UGA) amino asit karşılığı yoktur, fakat protein sentezini sonlandırıcı (Terminatör) işaret görevini yerine getirirler. Bu kodonlara anlamsız kodon adı verilir. AUG kodonu ise protein sentezini başlatıcı işareti veren kodondur. Bu kodon aynı zamanda bir amino aside karşılık anlam içerdiği için anlamlı kodon sınıfında değerlendirilir. Şifre evrenseldir. Virüsten insana kadar tüm canlılarda tüm kodların anlamları aynıdır. Genin evrenselliği, genetik mühendisliği tekniklerinin geliştirilmesine paralel olarak, günümüzde çok değişik organizma grupları arasında gen aktarımları yapılmakta ve genlerin ürünlerini yabancı konaklarda elde etmek mümkün olmaktadır. Hücreler, sitoplazmalarında belli bir enzime ihtiyaç duyduğunda, genlerinde depolanmış olan şifreyi çözmeye başlar. Tüm bu işlemler iki ana basamakta gerçekleşir. Mesajın protein molekülüne çevrilebilmesi için öncelikle çekirdekten dışarıya taşınması gereklidir. Bunun için, mesaj RNA molekülü şeklinde kopyalanır (Transkripsiyon). Mesaj taşıyıcı RNA anlamında mRNA adı verilen molekül, bir geni oluşturan nükleotid dizisinin kopyasıdır. Çift zincirli DNA molekülünün sadece anlatım yapılması istenen bölümünün çift zincirli bölümü açılarak tek zincirinin kopyası çıkarılır. Orijinalinden tek farkı Timin (T) nükleotidinin yerine Urasil (U) nükleotidinin yer almasıdır. Sentezlenen mRNA molekülü, çekirdeği terk ederek sitoplazmaya geçer. Hedef, ribozoma varmaktır. Şifre çözümünün ikinci evresi mRNA nın mevcut kodonlarına denk gelen amino asitlerin dizilimini gerçekleştirmektir (Translasyon). mRNA, protein sentezinin gerçekleştiği organel olan ribozomlarla ilişkiye girer. Ribozomların biyokimyasal mekanizması, mRNAdaki şifreleri çözebilen taşıyıcı RNA (tRNA) moleküllerini harekete geçirir. Taşıyıcı RNA molekülleri, mRNA molekülündeki kodonlara göre, uygun amino asitleri uç uca ekler. tRNA nın şekli aynen küçük t harfi şeklindedir. Alttaki uzun sapın ucunda bir amino asit bağlıdır. Üst taraftaki kısa uçta ise üçlü nükleotid baz vardır ve bu bölüme antikodon adı verilir mRNA daki kodonların bilgisine karşılık 61 çeşit tRNA mevcuttur. Her kodona bir antikodon karşılık gelir. Tüm mekanizma anahtar kilit sistemine uygun olarak işlerliğini sürdürmektedir. Taşıyıcı RNA molekülleri, mRNA molekülündeki kodonlara göre, uygun amino asitleri peptit bağları ile uç uca ekler. İki evrede işleyen protein sentezi, prokaryotik(çekirdeği olan hücreler;hayvan ve bitki hücreleri) ve ökaryotik(çekirdeği olmayan hücreler; bakteriler) hücrelerde gerçekleşir. Ökaryotik hücrelerde genetik bilginin şifrelenmesi ve şifrenin işleyişi prokaryotlara oranla biraz daha karmaşıktır. Çünkü ökaryot genlerde kodlayıcı (eksonlar) ve kodlayıcı olmayan (intronlar) bölgeler mevcuttur. Birinci evrenin sonunda ekson ve intron bölgelere sahip öncü bir mRNA sentezlenmiş olur. Daha sonra bu moleküldeki intron bölgeler özel enzimler tarafından kesilip atılır. Ancak bu işlemin akabinde ribozomda işlemler sürdürülebilir .Protein sentezinin yürütülmesinde bir çok enzim ve protein faktörleri rol oynar. Protein sentezi sırasında meydana gelebilecek mutasyonlara karşı bir tamir mekanizması yoktur. Replikasyon(DNA nın kendini eşlemesi) işlemi sırasında meydana gelebilecek hataları onarıcı, onarım sistemlerinin olması yanında DNA nın çift zincirli yapısı, hataları minimuma indirmiştir. RNA da onarım sisteminin yokluğu ve tek zincirli yapısı bir çok dezavantajları da beraberinde getirir. Karşılaşılan en tipik problem mRNA’daki nükleotidlerden birinin aradan çıkmasıdır. Bu durumda tüm kodonlar değişecektir. Bu durumu örnek ile açıklayalım; AUG-UGC-GAU-GCC-GAA-UCG-CUA-GCC-UGA bir mRNA molekülü kırmızı renk başlatıcı mavi renk bitirici kodondur. Guanin (G) nükleotidi mutasyon ile aradan çıkarsa tüm kodonlar değişecektir. AUG-UGC-GAU-GCC-AAU-CGC-UAG-CCU-GA molekülü oluşur. Bu durumda sentez sonucunda istenmeyen bir protein elde edilebilir yada sentez yarıda kesilmiş olur. Eğer mutasyon, başlatıcı kodonda meydana gelirse bu defa sentez ribozomlarda başlatılamaz ve mRNA 20 dakikalık süre içinde parçalanır. Çeşitli varyetelerde meydana gelebilen mutasyonlar evrimsel sürecin işlemesinde rol oynamaktadırlar. Günümüzde AIDS virüsü olarak bilinen HIV virüsünün kalıtım materyali RNA molekülüdür. Tedavi yöntemlerinin başarısızlığa uğramasının en temel nedeni HIV in kendini sürekli değiştirmesidir. RNA da meydana gelen mutasyonlar gün geçtikçe yeni tiplerde virüslerin oluşumuna sebep olmaktadır. Bu yöndeki değişimler, yürütülen tüm çalışmaların yeni baştan başlatılmasına neden olmaktadır. Evrensel şifrelerimiz her an mutasyona uğrayıp değişimler ortaya koyması yanında değişmez kuralların hüküm sürdüğü bir sistemde işlerliğini sürdürmektedir. alıntı |
||
|
||
| Hafıza Her hücrenin bir mikro hafızası vardır. Boyutu mikro olmasına rağmen ihtiva ettiği tüm yaşamsal bilgiler ile dev bir kütüphaneye benzetmek yanlış olmaz. Nesilden nesile aktarılan bu minik ama dev arşiv DNA molekülüdür. DNA molekülü ikili sarmal yapıya sahip ve başlıca dört kimyasal maddeden oluşur. (A-adenin,G-guanin,S-sitozin,T-timin) Bu dört harf üçerli kombinasyonlarla bir araya gelerek genetik kodonları meydana getirirler, bir diğer ifade ile genetik şifreyi oluştururlar. Beyne gelen ilk uyarının gelmesi ve beyinde bağlantı araması olayını hücresel birimde incelersek beyin hücrelerindeki DNA molekülündeki genlerin, hızla taranması (search) anlamına gelmektedir. Bir anlamda internette kelime ile search yapma işlemi gibidir. Bir bulguya rastlanırsa size bunların adresleri öncelik sırasına göre sunulur. Beyin hücrelerinde de bu türden sonuçlar alınır ve çağrışımı en yoğun olan gen , impulslar ile uyarılır. Yapılan araştırmalarda sanılanın aksine, protein sentezi yapılacak DNA molekülünün ikili sarmal yapısının lokal bağların çözülüp, mRNA sentezi yaptığını göstermiştir. Bir fotoğrafın negatifi gibi DNA�daki mevcut genin negatif şablonu RNA molekülü olarak hazırlanır. Bu hazırlanma işlemine giriş ve hazırlık evresi ile enformasyon kısa süreli hafızaya geçmiş olur. İşlemin sonucunda oluşan RNA (Buna m-RNA adı verilir m=messager-mesaj) hücrenin çekirdek bölgesinden ayrılmak üzere harekete geçer. Bu hareketin start verildiği anda, bilgi, kısa süreli hafızadan uzun süreli hafızaya yönlenmiş olur. mRNA�ların protein sentezi merkezleri olan ribozomlara erişebilmeleri 20 dakikalık süre içinde gerçekleşmektedir. Bu süre zarfında şok edici bir olayın yaşaması sonucu güçlü bir impuls beyine varırsa, protein sentezi bu noktada kesintiye uğratılmış olur. Bunun sonucunda mRNA molekülü mevcut bilgisini protein molekülüne dönüştürmeden bozunuma uğrar.20 dakika içinde hatırlanan izler bir daha hiç hatırlanmamak üzere silinip gider. Trafik kazası geçiren bir insanın kaza anını şok geçirip o anı hatırlayamaması bu sebepledir. Proteinlerin en küçük alt birimi olan amino asitlerin çeşitli sayı ve sıralarda yan yana gelip bir zincir oluşturması, protein moleküllerini yaratmaktadır. Protein sentezinde kullanılan insanlardaki aminoasit çeşidi 20dir. Alfabedeki harfler gibi aminoasitlerinde yan yana gelmeleri binlerce çeşit protein moleküllerini oluşturur. Algılanan impulsların uzun süreli hafızaya dönüştürülmesi enformasyonların protein moleküllerine dönüştürülmesi ile mümkündür. Enerji formunda olan bilgiler hafıza molekülleri adını verdiğimiz proteinlere dönüştürülür. Bu işlem ribozomlarda gerçekleştirilir. mRNA da üçlü genetik şifreye karşılık gelen aminoasitler ribozomda birbirlerine peptid bağları ile bağlanması sonucunda protein molekülleri oluşturulur. Hatırlama anında, hücrenin uyarılması sonucu protein şeklinde saklanan bu enformasyonlar tekrar hafızaya çağrılır. Uzun zamandan beri moleküler biyoloji uzmanları beyin hücreleri içinde yaşamın tüm izlerinin,algı ve anılarının, hatta önemsiz gibi görünen en ufak ayrıntı ve zayıf izlerin dahi tümüyle saklandığını ileri sürmektedirler. DNA bileşimlerinin üzerinde yer alan moleküller kendilerini ilgilendiren bir uyarı aldıklarında ,bulundukları yerden çözümleyerek, enzimler aracılığı ile yeni bir ��satır�� oluşturmaya gider yani yeni bir nükleotid sıralama içine girerler. Bu yönde değişim ile (mutasyon) bilgiler DNA üzerine yazılır Böylece nesiller boyu, bilgilerin aktarımı sağlanabilir. Uzun süreli hafızaya işlenmiş bilgilerin istenildiği zaman hatırlanılmasını engelleyen baskılar mevcuttur. Sinapslar arası bağlantı bölgelerinde iletişimi sağlayan transmitterler mevcuttur. Uyarı sonucu bu maddenin bloke olması neticesinde beyinden bilgiler alınamadığı için bilindik bir şeyin hatırlanamaması sorunu ile karşılaşırız. Hipnoz sırasında baskılayıcı etkenlerin tümü ortadan kalkar. Yaşanmayan ve tanınmayan , yalnızca okunan yada duyulan bir bilgiyi öğrenmek daha güçtür. Gerçekten yaşanılan bir anın, duyu organları ile algılanması, bilgiyi içsel yaşantıya dönüştürür. Kısaca enformasyonlar ne kadar çok kanaldan beyne ulaşırsa o derece kolay hatırlanır, güç unutulur. |
||
|
||
| motorda hareketi başlatan ilk parça | ||