Çekirdek ve DNA Kopyalanması
Çekirdek, bir hücrenin organelleri arasında en büyük ve en belirgin olanıdır (aşağıdaki şeklin yukarısındaki görseli). Çekirdek genellikle hücrenin kontrol merkezi olarak kabul edilir çünkü protein üretimi için tüm genetik talimatları depolar. İlginç bir şekilde, kas hücreleri gibi vücuttaki bazı hücreler birden fazla çekirdek içerir (aşağıdaki şeklin aşağısındaki görseli), bu da çok çekirdekli olarak bilinir. Memelilerdeki kırmızı kan hücreleri (RBC'ler) gibi diğer hücreler hiç çekirdek içermez. RBC'ler olgunlaştıkça çekirdeklerini dışarı atarak vücutta oksijen taşıyan çok sayıda hemoglobin molekülü için yer açarlar (iki aşağıdaki şekil). Çekirdekleri olmadığı için eritrositlerin ömrü kısadır ve bu nedenle vücudun sürekli olarak yenilerini üretmesi gerekir.
| İNTERAKTİF BAĞLANTI Doku örneğini daha ayrıntılı incelemek için Michigan Üniversitesi WebScope'u görüntüleyin. |
| İNTERAKTİF BAĞLANTI Doku örneğini daha ayrıntılı incelemek için Michigan Üniversitesi WebScope'u görüntüleyin. |
Çekirdeğin içinde, bir hücrenin yapacağı her şeyi ve üreteceği tüm ürünleri belirleyen plan yatar. Bu bilgi DNA içinde saklanır. Çekirdek, DNA'daki bilgiyi tercüme eden moleküler haberciler aracılığıyla hücreye "komutlar" gönderir. Vücudunuzdaki her hücre (üreme hücreleri hariç) DNA'nızın tamamını içerir. Bir hücre bölündüğünde, her yeni hücrenin tam bir DNA tamamlayıcısı alması için DNA'nın çoğaltılması gerekir. Bir sonraki bölümde çekirdeğin yapısı ve içeriğinin yanı sıra DNA kopyalama süreci incelenecektir.
Çekirdek ve DNA'sının Teşkilatı
Diğer hücresel organellerin çoğunda olduğu gibi, çekirdek de nükleer zarf adı verilen bir zarla çevrilidir. Bu zarımsı örtü, aralarında ince bir sıvı boşluğu bulunan iki bitişik yağ tabakasından oluşur. Bu iki çift tabakadan boydan boya geçen nükleer gözenekler vardır. Nükleer gözenek, çekirdek ile sitoplazma arasında proteinlerin, RNA'nın ve çözünen maddelerin geçişi için kullanılan küçük bir geçittir. Nükleer gözenekleri kaplayan gözenek kompleksleri adı verilen proteinler, maddelerin çekirdeğin içine ve dışına geçişini düzenler.
Nükleer zarfın içinde, nükleik asitlerin yapı taşlarını içeren çözünmüş maddelerin bulunduğu jel benzeri bir nükleoplazma bulunur. Ayrıca, nükleolus (çoğul = nükleol) adı verilen ve genellikle basit bir ışık mikroskobu altında görülebilen koyu boyanan bir kitle de olabilir. Nükleolus, ribozomların yapımı için gerekli olan RNA'nın üretilmesinden sorumlu olan çekirdeğin bir bölgesidir. Sentezlendikten sonra, yeni yapılan ribozomal alt birimler nükleer porlar aracılığıyla hücre çekirdeğinden çıkar.
Bir organizmayı inşa etmek ve sürdürmek için kullanılan genetik talimatlar, DNA iplikçiklerinde düzenli bir şekilde düzenlenmiştir. Çekirdek içinde DNA ve ilişkili proteinlerden oluşan kromatin iplikleri bulunur (aşağıdaki şekil). Kromatin iplikler boyunca DNA, bir dizi histon proteininin etrafına sarılır. Bir nükleozom tek, sarılmış bir DNA-histon kompleksidir. Tüm DNA molekülü boyunca uzanan çoklu nükleozomlar, ipin DNA ve boncukların da ilişkili histonlar olduğu boncuklu bir kolye gibi görünür. Bir hücre, bölünme sürecindeyken, kromatin kromozomlar halinde yoğunlaşır, böylece DNA güvenli bir şekilde "yavru hücrelere" taşınabilir. Kromozom, DNA ve proteinlerden oluşur; kromatinin yoğunlaşmış halidir. İnsanların 46 kromozom üzerinde dağılmış yaklaşık 22.000 gene sahip olduğu tahmin edilmektedir.
DNA Kopyalaması
Bir organizmanın büyümesi, gelişmesi ve sağlığını koruması için hücrelerin bölünerek kendilerini çoğaltmaları ve her biri orijinal hücrede bulunan DNA'nın tamamına sahip iki yeni yavru hücre üretmeleri gerekir. Yetişkin bir insanda her gün milyarlarca yeni hücre üretilir. Sinir hücreleri, iskelet kası lifleri ve kalp kası hücreleri de dahil olmak üzere vücutta sadece çok az sayıda hücre tipi bölünmez. Farklı hücre tiplerinin bölünme süresi değişiklik gösterir. Örneğin deri ve gastrointestinal astarın epitel hücreleri, sürtünme nedeniyle sürekli olarak yüzeyden sıyrılanların yerine yenilerini koymak için çok sık bölünürler.
Bir DNA molekülü, birbirini "tamamlayan" iki iplikten oluşur; bu anlamda iplikleri oluşturan moleküller birbirine uyar ve birbirine bağlanarak uzun, bükülmüş bir merdivene benzeyen çift iplikli bir molekül oluşturur. Bu çift sarmal kolayca oluşturulabilir çünkü iki iplik antiparaleldir, yani iki iplik zıt yönlerde ilerler. DNA merdiveninin her bir yan rayı alternatif şeker ve fosfat gruplarından oluşur (aşağıdaki şekil). Merdivenin iki tarafı birbirinin aynısı değil, tamamlayıcısıdır. Bu iki omurga, çıkıntılı baz çiftleri boyunca birbirine bağlanır ve her bir bağlanmış çift bir "basamak" veya çapraz eleman oluşturur. Dört DNA bazı adenin (A), timin (T), sitozin (C) ve guanindir (G). Şekilleri ve yükleri nedeniyle, bir çifti oluşturan iki baz her zaman birbirine bağlanır. Adenin her zaman timin ile bağlanır ve sitozin her zaman guanin ile bağlanır. DNA molekülü boyunca bazların belirli dizilimi genetik kodu belirler. Bu nedenle, DNA'nın iki tamamlayıcı ipliği birbirinden ayrılırsa, bir iplikteki bazların sırasını diğer tamamlayıcı iplikteki bazlardan elde edebilirsiniz. Örneğin, bir iplikçik AGTGCCT dizisine sahip bir bölgeye sahipse, tamamlayıcı iplikçiğin dizisi TCACGGA olacaktır.
DNA kopyalanması, hücre bölünmesi gerçekleşmeden önce meydana gelen DNA kopyalanmasıdır. Çok sayıda tartışma ve deneyden sonra, DNA kopyalanmasının genel yöntemi 1958 yılında Kaliforniya'da Matthew Meselson ve Franklin Stahl adlı iki bilim adamı tarafından ortaya çıkarılmıştır. Bu yöntem aşağıdaki şekilde gösterilmiş ve aşağıda açıklanmıştır.
- Aşama 1: Başlatma. İki tamamlayıcı iplik, tıpkı bir fermuarın açılması gibi ayrılır. Helikaz da dahil olmak üzere özel enzimler DNA'nın iki ipliğini çözer ve ayırır.
- Aşama 2: Uzama. Her iplikçik, yeni bir tamamlayıcı iplikçiğin oluşturulduğu bir şablon haline gelir. DNA polimeraz, şablon ipliği tamamlamak için doğru bazları getirerek baz baz yeni bir iplik sentezler. DNA polimeraz, bir DNA zincirinin sonuna serbest nükleotidler ekleyerek yeni bir çift iplikçik oluşturan bir enzimdir. Bu büyüyen iplik, şablon ipliği tamamen tamamlayana kadar inşa edilmeye devam eder.
- Aşama 3: Sonlandırma. İki orijinal iplikçik kendi tamamlayıcı iplikçiklerine bağlandığında, DNA kopyalanması durdurulur ve iki yeni özdeş DNA molekülü tamamlanmış olur.
Her yeni DNA molekülü, ana molekülden bir iplikçik ve yeni sentezlenmiş bir iplikçik içerir. Bu replikasyon modu için kullanılan terim "yarı korunumlu "dur, çünkü ana DNA molekülünün yarısı her yeni DNA molekülünde korunur. Bu süreç, hücrenin tüm genomu, yani bir organizmanın DNA'sının tamamı kopyalanana kadar devam eder. Tahmin edebileceğiniz gibi, vücuttaki yeni hücrelerin ana hücreleriyle tam olarak aynı genetik materyali içermesi için DNA replikasyonunun tam olarak gerçekleşmesi çok önemlidir. DNA kopyalanması sırasında yanlışlıkla uygun olmayan bir nükleotidin eklenmesi gibi yapılan hatalar, bir geni işlevsiz veya işe yaramaz hale getirme olasılığına sahiptir. Neyse ki, bu tür hataları en aza indirecek düzenekler mevcuttur. Bir DNA düzeltme işlemi, yeni sentezlenen molekülü hatalar için tarayan ve bunları düzelten özel enzimlerin yardımını alır. DNA kopyalama işlemi tamamlandığında hücre bölünmeye hazır hale gelir. Bölümün ilerleyen kısımlarında hücre bölünmesi sürecini inceleyeceksiniz.
| İNTERAKTİF BAĞLANTI DNA kopyalanması hakkında bilgi edinmek için bu videoyu izleyin. DNA kopyalanması aynı molekül üzerindeki birkaç bölgede eş zamanlı olarak gerçekleşir. DNA kopyalanmasının başlangıcında baz çiftini ayıran nedir? Önceki Ders: Sitoplazma ve Hücresel Organeller Sonraki Ders: Protein Sentezi |
Yorumlar
Yorum Gönder