DNA’nın keşif sürecinde elde edilen verilerle ilgili aşağıdaki soruları cevaplayınız.
1. Miescher’in keşfettiği maddeyi elde etmek için ökaryot hücrelerin başka hangi kısımlarının kullanılabileceğini açıklayınız.
Cevap:
-
Miescher’in keşfettiği madde, DNA’nın kendisidir. Miescher, 1869’da irin içindeki alyuvar hücrelerinin çekirdeğinde bulduğu bu maddeye, hücre çekirdeğinden (nükleus’tan) kaynaklandığı için “nüklein” adını vermişti
-
DNA, ökaryot hücrelerin sadece çekirdeğinde değil, aynı zamanda sitoplazmada da bulunur. Özellikle, ökaryot hücrelerin mitokondri ve kloroplast gibi bazı organelleri de kendi DNA’larını içerir. Bu DNA’lar, nükleer DNA’dan farklıdır ve genellikle dairesel bir yapıya sahiptir
-
Dolayısıyla, Miescher’in keşfettiği maddeyi elde etmek için ökaryot hücrelerin başka hangi kısımlarının kullanılabileceğini sorarsak, cevap olarak sitoplazma ve bazı organeller verilebilir. Bu kısımlardaki DNA’lar, nükleer DNA’dan farklı özellikler gösterse de, yine de azotlu bazlar, şeker ve fosfat gruplarından oluşan nükleotitlerden meydana gelir ve genetik bilgi taşır
2. Hershey ve Chase yaptıkları deney ile DNA molekülünün hangi özelliğinin kanıtlanmasını sağlamıştır?
Cevap:
-
Hershey ve Chase yaptıkları deney ile DNA molekülünün genetik materyal olduğunu kanıtlamışlardır
-
Hershey ve Chase, 1952 yılında bir virüs olan T2 fajı kullandılar. Bu virüs, sadece proteinden bir kabuk ve içindeki DNA’dan ibaretti. Virüs, bir bakteriye bağlanıp içine genetik malzemesini enjekte ederek onu enfekte eder. Bunun sonucunda bakterinin genetik mekanizmaları yeni virüsler imal etmeye başlar
-
Hershey ve Chase, ilk deneylerinde faj DNA’sını radyoaktif fosfor-32 ile işaretlediler. Bu işaretli fajla E. coli bakterisini enfekte ettiler, sonra blender ve santrifüj kullanarak virüsleri bakterilerden ayırdılar. Radyoaktif elementin virüslerde olmadığını, bakteriye geçtiğini buldular
-
İkinci bir deneyde, fajları radyoaktif kükürt-35 ile işaretlediler. Bu faj bakteriye bağlandıktan sonra hücreler ve virüsler aynı yöntemle birbirlerinden ayrıldı ama bu defa radyoaktif elementin hâlâ fajla beraber bulunduğunu buldular
-
Bu sonuçlardan bakteriyi enfekte eden genetik malzemenin DNA olduğu çıkarımına vardılar. DNA’nın, protein değil, kalıtsal bilgiyi taşıyan molekül olduğunu gösterdiler
3. Rosalind Franklin in çalışmasının DNA’nın keşfi açısından önemi nedir?
Cevap:
-
Rosalind Franklin’in çalışması, DNA’nın çift sarmal yapısının ortaya çıkarılmasında önemli bir rol oynamıştır
-
Rosalind Franklin, 1950’lerde King’s College London’da X-ışını kırınımı tekniği ile DNA’nın kristal yapısını incelemiş ve çok net ve keskin görüntüler elde etmiştir. Bu görüntülerden en ünlüsü Fotoğraf 51’dir
-
Fotoğraf 51, DNA’nın sarmal bir yapıya sahip olduğunu gösteren ilk kanıttır. Rosalind Franklin, bu fotoğrafı ve diğer verileri kullanarak DNA’nın yapısı hakkında doğru hipotezler geliştirmiş ve bunları bir makalede yayınlamıştır
-
Ancak, Rosalind Franklin’in çalışma arkadaşı Maurice Wilkins, onun izni olmadan Fotoğraf 51’i James Watson ve Francis Crick’e göstermiştir. Watson ve Crick, bu fotoğrafı ve diğer kaynaklardan elde ettikleri bilgileri kullanarak DNA’nın çift sarmal yapısını modellemiş ve 1953’te Nature dergisinde yayınlamışlardır
-
Watson ve Crick’in makalesi, DNA’nın keşfi olarak kabul edilmiş ve onlara 1962’de Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü kazandırmıştır. Rosalind Franklin ise 1958’de yumurtalık kanserinden ölmüştür ve Nobel Ödülü’ne aday gösterilmemiştir
-
Rosalind Franklin’in çalışması, DNA’nın keşfi açısından önemli olmasına rağmen, hak ettiği takdiri görememiş ve tarihte göz ardı edilmiştir. Ancak, son yıllarda onun katkıları daha çok tanınmaya başlamıştır
4. Emin Chargaff’ın çalışmaları DNA modelinde neyi ifade etmektedir?
Cevap:
Emin Chargaff’ın çalışmaları, DNA modelinde Chargaff’ın kuralları olarak bilinen iki önemli ilkeyi ifade etmektedir.
Bu kurallar şunlardır:
-
Birinci kural: Çift sarmallı bir DNA molekülünde, adenin miktarı timin miktarına, guanin miktarı da sitozin miktarına eşittir. Yani A% = T% ve G% = C%. Bu kural, Watson-Crick çiftlerinin DNA çift sarmal modelinin temelini oluşturduğunu gösterir
-
İkinci kural: Tek sarmallı bir DNA’da, adenin birimlerinin sayısı timin birimlerinin sayısına, guanin birimlerinin sayısı da sitozin birimlerinin sayısına yakındır. Yani %A ≈ %T ve %G ≈ %C. Bu kural, her iki DNA ipliğinin de benzer baz kompozisyonuna sahip olduğunu gösterir
Bu kurallar, Watson ve Crick’in DNA yapısını keşfetmesine yardımcı olan önemli veriler sağladı. Chargaff’ın kuralları, DNA’nın genetik bilgi taşıdığını ve kendini kopyalayabildiğini kanıtladı
5. Watson ve Crick’in İkili Sarmal Modelini DNA molekülünü çizerek kısaca açıklayınız.
Cevap:
Watson ve Crick’in ikili sarmal modeli, DNA’nın sarmal halinde birbiri üzerine bükülmüş iki iplikten oluştuğunu gösteren bir moleküler yapıdır
DNA ipliklerinin şeker-fosfat iskeletleri sarmalın dışında, azotlu bazlar ise içinde yer alır ve hidrojen bağları ile DNA ipliklerini bir arada tutar
DNA’nın azotlu organik bazları adenin (A), guanin (G), sitozin © ve timin (T)'dir
DNA ipliklerindeki nükleotitlerin kesin eşleşmesi, Watson ve Crick modelinin önemli bir yönüdür. Bu eşleşme, pürin grubu bazlardan adenin (A) ile pirimidin grubu bazlardan timin (T), aynı şekilde pürin grubu bazlardan guanin (G) ile pirimidin grubu bazlardan sitozin © arasında kurulan özgül hidrojen bağlarıyla sağlanır. A ile T arasında iki, G ile C arasında üç özgül hidrogen bağı kurulur. Bu özgül baz eşleşmesi, Chargaff’ın DNA moleküllerinde adenin-timin ve guanin-sitozin miktarlarının eşit olduğu kuralı için bir temel sağlamaktadır
Bu model, DNA’nın genetik bilgi içerdiğini ve kendini kopyalayarak nesilden nesile aktarabildiğini ortaya koymuştur
Watson ve Crick’in ikili sarmal modelini şöyle çizebiliriz:
