12. Sınıf Nükleik Asitler ve Replikasyon Konu Anlatımı

Canlıların büyümesi, gelişmesi, kendini yenilemesi ve nesillerini sürdürebilmesi için genetik bilginin doğru ve eksiksiz bir şekilde korunması gerekir. Bu hayati görev, hücrede bulunan nükleik asitler tarafından üstlenilir.

DNA ve RNA gibi nükleik asitler, canlıların kalıtsal bilgilerini taşıyan, hücresel faaliyetleri yöneten ve protein sentezini kontrol eden temel moleküllerdir. Özellikle DNA, hücre bölünmesinden önce kendini eşleyerek (replikasyon) genetik bilginin yeni hücrelere aynen aktarılmasını sağlar.

Bu konuda; DNA ve RNA’nın yapısı, görevleri, farkları ile birlikte DNA’nın kendini eşleme süreci (replikasyon) ayrıntılı olarak ele alınacaktır. Yaşamın şifresini taşıyan bu molekülleri yakından tanımaya hazır mısın?

Nükleik Asitler ve Replikasyon

RNA (Ribonükleik Asit)

RNA, hücrede protein sentezinde görev alan, genetik bilginin DNA’dan ribozoma taşınmasını ve işlenmesini sağlayan tek zincirli bir nükleik asittir. DNA’dan farklı olarak RNA’nın yapısı, çeşitleri ve görevleri oldukça çeşitlidir.

RNA’nın Yapısı

RNA da nükleotidlerden oluşur → Her nükleotid: 1 riboz + 1 azotlu baz + 1 fosfat içerir.

RNA’nın Özellikleri

• DNA’dan enzimlerle sentezlenir (transkripsiyon).
• Genellikle tek zincirlidir (bazı virüslerde çift olabilir).
• Kısa ömürlüdür → görevi bittiğinde parçalanır.
• Protein sentezinde görev alır.
• Hücre bölünmesinde görev yapmaz, kalıtsal bilgi taşımaz.
• RNA bazı virüslerde genetik materyal olabilir.

RNA Çeşitleri ve Görevleri

1. mRNA (mesajcı RNA)

• DNA’dan aldığı genetik bilgiyi ribozoma taşır
• Protein sentezinde şablon görevi görür
• En kısa ömürlü RNA’dır.

2. tRNA (taşıyıcı RNA)

• Aminoasitleri tanır ve taşır.
• Her tRNA belirli bir aminoasidi taşır.
• mRNA üzerindeki kodona karşılık gelen antikodonu taşır.

3. rRNA (ribozomal RNA)

• Ribozomların yapısına katılır
• Protein sentezi sırasında mRNA ve tRNA’nın etkileşimini sağlar
• En fazla bulunan RNA türüdür.

Prokaryotlarda DNA’nın Replikasyonu

Replikasyon, hücre bölünmesinden önce DNA’nın kendini eşlemesi sürecidir. Bu olay sayesinde her yeni hücre, ana hücreyle aynı genetik bilgiye sahip olur. Prokaryot canlılarda (örneğin bakteri), bu olay halkasal DNA üzerinde gerçekleşir ve ökaryotlardan daha basit bir yapıya sahiptir.

Prokaryot DNA’sının Özellikleri

Replikasyonun Başlangıcı

Prokaryotlarda DNA replikasyonu, tek bir başlangıç noktası (origin of replication) üzerinden başlar.

Bu nokta, özel bir DNA dizisidir ve enzimlerin bağlanma bölgesidir.

Replikasyon Süreci

Başlatma (initiation)

• Helikaz enzimi, DNA sarmalını açar, hidrojen bağlarını koparır.
• Açılan bölgede replikasyon çatalı oluşur.

Uzama (elongation)

• DNA polimeraz, açılan zincirlere uygun nükleotidleri yerleştirir.
• DNA her zaman 5’ → 3’ yönünde sentezlenir.
• Öncü zincir (leading strand) sürekli,

gecikmeli zincir (lagging strand) Okazaki parçalarıyla sentezlenir.

Birleştirme (ligation)

• DNA ligaz enzimi, Okazaki parçalarını birleştirir.
• Böylece zincirler tamamlanır.

Sonuç

• Yarı korunumlu (semikonservatif) replikasyon gerçekleşir.
• Her yeni DNA: bir eski + bir yeni zincir içerir.

Replikasyonda Görevli Enzimler

• Helikaz: DNA’yı açar, sarmalı çözer.
• DNA: polimeraz Yeni nükleotidleri ekler.
• Primaz : RNA primeri sentezler.
• Ligaz: Okazaki parçalarını birleştirir.
• Topoizomeraz:  DNA’nın aşırı gerilmesini önler (dönmeyi düzenler).

Ökaryotlarda DNA’nın Replikasyonu

Replikasyon, hücre bölünmesi öncesinde DNA’nın kendini kopyalaması (eşlemesi) sürecidir. Ökaryotlarda DNA, çekirdek içinde bulunur ve çok sayıda doğrusal kromozom hâlindedir. Bu nedenle replikasyon, prokaryotlara göre daha karmaşık ve koordineli şekilde yürütülür.

Ökaryot DNA’sının Özellikleri

Replikasyonun Başlangıcı

• Ökaryotik DNA çok büyük olduğundan, birden fazla replikasyon başlangıç noktası (origin) içerir.
• Her bir başlangıç noktasında replikasyon iki yöne doğru ilerler → çok sayıda replikasyon çatalı oluşur.

Replikasyon Süreci

Başlatma (Initiation)

• Helikaz enzimi DNA’nın iki zincirini açar.
• Açılan bölgelerde replikasyon çatalları oluşur.

Primer Sentezi

• Primaz enzimi, yeni zincir sentezi için kısa RNA primerleri üretir.

Uzama (Elongation)

• DNA polimeraz, açılan zincirlerde 5’ → 3’ yönünde nükleotidleri ekler.
• Öncü zincir (leading strand): sürekli sentezlenir.
• Gecikmeli zincir (lagging strand): kısa parçalar hâlinde sentezlenir → Okazaki parçaları

Primer Temizliği ve Birleştirme

• RNA primerler çıkarılır.
• Aralıklar DNA polimeraz ve ligaz tarafından doldurulur ve birleştirilir.

Sonuç

• Her biri bir eski + bir yeni zincir içeren iki özdeş DNA molekülü oluşur → Yarı korunumlu (semikonservatif) replikasyon

Görevli Temel Enzimler

• Helikaz DNA sarmalını açar.
• DNA polimeraz Yeni DNA zincirini sentezler.
• Primaz RNA primerini üretir.
• Ligaz Okazaki parçalarını birleştirir.
• Topoizomeraz DNA’nın burkulmasını engeller.

Ökaryotlarda Replikasyonun Özellikleri