Post on 20-Jun-2015
Genetik MateryalGenetik Bilgi:
DNA Yapısı ve İşlevi
Yrd.Doç.Dr. Mahmut BALKANTıbbi Biyoloji ve Genetik
Anabilim Dalı
GENETİK MATERYAL ve NÜKLEİK ASİTLER
• Friedrich Miescher (1868): pepsin ve nuclein
• Feulgen (1914): Nükleik asit
DNA’nın Genetik Materyal olduğunu kanıtlayan deneyler
Fred Griffith, (1928);
Transformasyon
DNA’nın Genetik Materyal olduğunu kanıtlayan deneyler
Avery ve ark. (1944); Genetik madde = nükleik asit ve DNA
Transformasyon
DNA’nın Genetik Materyal olduğunu kanıtlayan deneyler•Hershey ve Chase Deneyi (1952)•DNA ve Protein•Fajın bakteri içine giren kımı DNA ve yeni fajların oluşmasında bu DNA esastır
Kromozom, DNA ve GenÖkaryotik canlıların kromozomları: DNA+Histon ve Nonhiston ProteinlerDNA, kalıtsal bilgiyi taşırHiston Proteinler, gen aktivitesinin kontrolü
Kromozom, DNA ve Gen
HücreNukleus
Kromozomlar
Gen
Protein
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPISINDA YER ALAN MOLEKÜLLER• Yalnız kalıtsal bilgiyi taşıyan
makromoleküller olmakla kalmayıp (RNA virüsleri hariç) bu bilgiyi proteinlere aktarmaktan da sorumludurlar.
• Hem DNA hem de RNA nükleotidlerin polimerizasyonu ile oluşan makromoleküllerdir. Yani DNA ve RNA’nın yapıtaşı (monomeri) nükleotidlerdir.
• Yapılarında; C,H,O,N ve P bulunur
Her nükleotid 3 molekülden meydana gelir:
1. 5 karbonlu bir şeker2. Azotlu baz3. Bir fosfat grubu (fosforik asit),
1. Şekerler (Pentoz)• Nükleik asitlerin ana omurgasını oluştururlar.• Deoksiriboz ve Riboz
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPISINDA YER ALAN MOLEKÜLLER
2. BazlarPirimidin Pürin
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPISINDA YER ALAN MOLEKÜLLER
1. Pirimidinler
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPISINDA YER ALAN MOLEKÜLLER
2. Pürinler
Nükleozidler β-N-glikozidik bağ Nükleozidaz
NükleotidlerNükleotid monofosfat (AMP)Nükleotid difosfat (ADP)Nükleotid trifosfat (ATP)
Nükleik asitler (Polinükleotidler)
Nükleotid trifosfatların hücre içindeki önemli görevleri
• ATP, çeşitli enzimatik reaksiyonlarda kimyasal enerji taşıyıcısı (fosfat ve pirofosfat taşıyıcısı olarak)
• Nükleotid di- ve trifosfatlar bazı moleküllerin biyosentezinde koenzime benzer görev yaparÖrn; UDP (uridin nükleotid difosfat) polisakkaritlerin sentezinde şeker taşıyıcı bir molekül olarak (UDP-glikoz)
• NTP (nükleotid tri fosfat) ve dNTP (deoksinükleotid tri fosfat)’ler, RNA ve DNA’ların yapısına girerken enerjice zengin öncül maddeler olarak hareket ederler.
• cAMP, hücreler arası haberleşmede görev alan sinyal molekülü
• Nükleotidler arasında 0.34 nm ve zincir klınlığı 0.2 nm• DNA sarmalının her bir dönüşü arasında 3.4 nm ve 10 nükleotid• DNA ikili sarmal yapısı bir merdiven şeklinde• Merdivenin dış dikey eksenleri şeker-fosfat• Merdivenin yatay eksenleri azotlu bazların H bağları ve pürin-pirimidin• A=T, G=S• Çift sarmal DNA iplikleri birbirne anti paralel
Watson ve Crick DNA Modeli (1950)
•Dna iplikleri birbirinin koplementeri (=tamamlayıcısı)•DNA molekülündeki baz dizilimi organizmadan organizmaya değişim gösterir
Chargraff Kuralı
Erwin Chargraff ve ark.( 1942)’nın kromotografik uygulamaları1. DNA’nın baz kapsamı türden türe değişiklik gösterir ve birbirine
benzemeyen türler oldukça farklılık gösterirken, yakın akrabalar arasında daha az farklılık gözlenir.
2. Aynı türün farklı dokularından izole edilen DNA aynı baz kompozisyonuna sahiptir.
3. Bir türün baz kompozisyonu, yaşlanma veya beslenme gibi çevresel etkenler ile değişmez.
4. Bütün DNA’larda, tür farkı gözetmeksizin, Adenin sayısı Timine, Guanin sayısı ise sitozine eşittir. Dolayısıyla, purin sayısı pirimidinlerin sayısına eşittir (A+G=C+T).
Bu ilişkiler, Chargraff Kuralı olarak bilinir ve Watson ve Crick (1953) tarafından DNA’nın üçboyutlu (3D) yapısının aydınlatılmasında anahtar rol oynamışlardır.
DNA molekülünün Genel özellikleri1. Boy (kilobaz=kb, 1kb=1000 baz): insan 3x109 kb, E.coli 4x106kb2. DNA’nın viskozitesi: boy ˃ çap3. DNA’nın sedimantasyon özelliği4. Fosfat gurupları, pH=4 ve DNA asidik5. Çift sarmallı DNA molekülünde yapıyı bir arada tutan H bağları, 20-25°C
ve pH=4-11 arasında gayet kararlı, bu limitlerin dışında H bağları kopar ve DNA molekülü kararsız hale gelerek sarmal yapısı açılır
6. DNA’nın denaturasyonu: 20-25°C ve pH=7 oldukça viskozErime sıcaklığı (melting temperature: Tm)
Denauratüurasyon →Renatürasyon (annealing)7. Aynı ya da farklı iki türden elde edilen DNA hibridleşebilir
DNA molekülünün Genel özellikleri8. Prokaryotlar çember şeklinde bir DNA molekülüne sahiptir9. Ökaryot hücre DNA’ları tekrar eden baz dizilerine sahiptirFare DNA’sının %10’u 10 defa tekrar eden baz dizilerine sahiptir
Yüksek sıklıkta tekrarlayan DNA / basit dizili DNA
Fare DNA’sının %20’si 1000 veya 10 000 defa tekrar eden baz dizilerine sahiptir orta sıklıkta tekrarlayan DNA dizisi
İnsan DNA’sının %30’u 20 defa tekrar eden baz dizilerine sahiptir
Satellit DNA1. Klasik satellit DNA 100-6500
baz çiftlik tekrar2. Minisatellit DNA 10-20 baz
çiftlik tekrar3. Mikrosatellit DNA 2-5 baz çiftlik
tekrar
10. Ökaryotik hücre DNA’sında Palindromlar (önden ve tersinden aynı okunan) bulunur
• 1000 baz çifti olabilirler• Kısa baz dizisine sahip olanlar restriksiyon endonükleazlar için sinyal
bölgelerini oluştururlar
11. Ökaryot hücreler stoplazmik DNA ihtiva eder• Mitokondri ve kloroplastlarda çift sarmal ve halkasal
DNA molekülünün Genel özellikleri
DNA Heliks formları•A-DNA Formu: sağ el, 11 baz çifti, yüksek tuz ve dehidrtasyon•C-DNA Formu: sağ el, 9,3 baz çifti, daha fazla dehidrtasyon koşullarında•D ve E-DNA Formu: sağ el, D-DNA 8 baz çifti, E-DNA 7,5 baz çifti, G yok•B-DNA Formu: sağ el, 10 baz çifti, normal fizyolojik koşullarda ve düşük tuz konsantrasyonlarında ve bol su•Z-DNA Formu: Sol el, 12 baz çifti, sadece GC çiftlerinden oluşur, farklı fizyolojik koşullarda B Z’ye dönüşebilir
Santral dogma görüşü
DNA ve RNA arasındaki farklarDNA RNA
Deoksiriboz Riboz
A,T,G,S A,U,G,S
Çift sarmal (Bazı virüsler hariç) Tek dallı (t-RNA hariç)
Kalıtsal bilgiyi taşır (Bazı virüsler hariç) Protein sentezinde ve yapısal görevleri var
A=T ve G=S Yok
Kavram Haritası
Numaralı yerlere hangikavramlar yazılmalıdır ?
7
Kromozom, DNA ve Gen
HücreNukleus
Kromozomlar
Gen
Protein