Ökaryotik bir hücrenin çekirdeğinde bulunan DNA molekülünü nükleotitlerine kadar hidroliz edip incelemek isteyen bir araştırmacı, fosfodiester bağlarını kopartan enzimleri kullanmalıdır. Fosfodiester bağı, DNA’nın şeker-fosfat iskeletini oluşturan ve nükleotitleri birbirine bağlayan kovalent bir bağdır. Bu bağı hidrolize eden enzimlere endonükleaz adı verilir. Endonükleazlar, DNA’yı belirli veya belirsiz yerlerden keserek daha küçük parçalara ayırabilirler. Örneğin, restriksiyon endonükleazları, DNA’yı palindromik dizileri tanıyarak keserler. Bu enzimler, biyoteknolojide DNA’yı analiz etmek veya manipüle etmek için kullanılırlar.
Araştırmacının amacı DNA’yı azotlu bazlarına kadar hidrolize etmek olsaydı, glikozidik bağlarını kopartan enzimleri eklemesi gerekecekti. Glikozidik bağı, DNA’da şeker molekülünün azotlu baz molekülüne bağlanmasını sağlayan kovalent bir bağdır. Bu bağı hidrolize eden enzimlere glikozidaz adı verilir. Glikozidazlar, DNA’da bulunan adenin, guanin, sitozin ve timin gibi azotlu bazları serbest bırakarak nükleozitleri nükleotitlere dönüştürürler.
4. Aynı kromozom üzerinde bulunan kromatitlerin kardeş kromatit olarak isimlendirilmesinin nedeni ne olabilir? Basit bir kromozom şekli çizerek kardeş kromatitleri ve kardeş kromatitlerin birleşim bölgesini şeklinizde belirtiniz.
Cevap:
Aynı kromozom üzerinde bulunan kromatitlerin kardeş kromatit olarak isimlendirilmesinin nedeni, DNA replikasyonu sonucunda oluşmaları ve genetik olarak aynı olmalarıdır. DNA replikasyonu, hücre döngüsünün S fazında gerçekleşir ve her bir kromozomun tam bir kopyasını oluşturur. Bu kopyalar, kromatit adı verilen yapılar halinde görülür ve birbirlerine sentromer adı verilen bir yapı ile bağlıdırlar. Aynı sentromerden bağlı olan iki kromatit, kardeş kromatit olarak adlandırılır. Kardeş kromatitler, DNA replikasyonu sırasında aynı DNA molekülünden oluştukları için genetik olarak aynıdırlar. Kardeş kromatitler, hücre bölünmesi sırasında birbirinden ayrılır ve her biri yeni oluşan hücrelere birer kromozom olarak geçer.
5. Bir DNA molekülünde, bir pürin bazının karşısına her zaman bir pirimidin bazı gelmektedir. Bunun nedenini açıklayınız.
Cevap:
Bir DNA molekülünde, bir pürin bazının karşısına her zaman bir pirimidin bazı gelmesinin nedeni, DNA’nın çift sarmal yapısının korunması içindir. DNA, adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin © gibi dört farklı bazdan oluşur. Bu bazlar, DNA iplikleri arasında hidrojen bağları ile eşleşirler. A ve T arasında iki hidrojen bağı, G ve C arasında ise üç hidrojen bağı bulunur. A ve G, pürin adı verilen çift halkalı moleküllerdir. T ve C ise pirimidin adı verilen tek halkalı moleküllerdir. Pürinler pirimidinlerden daha büyük yapılara sahiptirler. Bu nedenle, bir pürin ile bir pirimidin eşleştiğinde, DNA’nın genişliği sabit kalır. Eğer iki pürin veya iki pirimidin eşleşmesi olsaydı, DNA’nın genişliği değişir ve sarmal yapısı bozulurdu.
6. Hücredeki DNA’nın toplam uzunluğu yaklaşık 2 metredir. DNA’nın hücre içinde bulunduğu çekirdek alanın ise sadece 6 mikrometre kadar (1 mikrometre= 1/1.000.000 metre) olduğu bilinmektedir. Diğer deyişle DNA’nın çekirdek içindeki alanına sığması için 333 bin kere paketlenmeye ihtiyacı bulunmaktadır. DNA’nın bu muazzam paketleme işini nasıl yaptığını açıklayınız? Cevabınızı verirken histon proteinlerinin görevlerini göz önünde bulundurunuz.
Cevap: Yaklaşık 2 metrelik DNA ipliğini küçültmenin en basit yolu, bu ipi yumaklar hâline getirmektir. Hücrelerimiz içinde gerçekleşen de tam olarak budur. Çok uzun DNA ipliği, histon adı verilen küresel proteinlerin etrafına sarılır. Bunlar, proteinlerdir ve bir DNA yumağı oluşturmanın yanında genlerin düzenlenmesini de sağlarlar. Histonlar DNA’yı paketleme işinde çok başarılıdır. Öyle ki DNA’nın normal uzunluğunu 10 milyonda 1 kat küçültebilir. Bu oran ise DNA’nın çekirdeği içine sığması için gerekenden yaklaşık 30 kat daha fazla sıkıştırılması demektir. Fakat çekirdek içinde, DNA dışında moleküller olması gerektiği düşünülecek olursa bu sıkıştırma oranının normal olduğu anlaşılabilir.
7. Biyoloji öğretmeninin “DNA molekülü iki zincirlidir ve bu zincirler birbirine zıt yönlerde ilerler, diğer bir deyişle antiparaleldir.” ifadesinde geçen antiparalellik ile ne kastedilmiş olabilir? Cevabınızı verirken 3’ ve 5’ terimlerini kullanınız.
Cevap:
Antiparalellik, DNA molekülünü oluşturan iki zincirin birbirine zıt yönlerde ilerlediği anlamına gelir. DNA zincirlerinin uçları 5’ (beş üssü) ve 3’ (üç üssü) olarak adlandırılır. Bu terimler, DNA’nın şeker omurgasındaki karbon atomlarının numaralandırılmasından gelir. 5’ uçta bir fosfat grubu, 3’ uçta ise bir hidroksil grubu bulunur. DNA molekülünde bir zincirin 5’ ucu, diğer zincirin 3’ ucuna karşılık gelir ve bu şekilde antiparalel bir yapı oluştururlar. Antiparalel yapı, DNA’nın çift sarmal halinde sarılmasını ve baz eşleşmesini sağlar. Ayrıca DNA’nın replikasyon ve transkripsiyon gibi süreçlerde okunmasını da etkiler. Örneğin, DNA polimeraz enzimi, DNA’yı 5’ -> 3’ yönünde sentezler. Bu nedenle antiparalellik, DNA’nın işlevi için önemli bir özelliktir.
