Nükleik asitler

Nükleik asitler, bütün canlý hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid birimlerden oluþmuþ polimerlerdir. En yaygýn nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)'dýr. Ýnsan kromozomlarýný oluþturan DNA milyonlarca nükleotitten oluþur. Nükleik asitlerin baþlýca iþlevi genetik bilgi aktarýmýný saðlamaktýr, ancak bazý RNA türleri katalizör olarak da iþlev görürler.

Ýtalik yazý== Kimyasal yapý ==

Nükleik asitler baþlýca hücre çekirdeðinde bulunmalarýndan dolayý keþfedildiklerinde bu þekilde adlandýrýlmýþlardýr. Bu polimerleri oluþturan nükleotid birimlerin her biri üç bölümden oluþur: 1) Azotlu heterosiklik bir baz, 2) beþ karbonlu (pentoz) bir þeker ve 3) bir fosfat grubu. RNA'da bulunan þeker riboz, DNA'da ise deoksiribozdur. DNA ve RNA içerdikleri azotlu bazlarda da farklýlýk gösterirler: adenin, guanin ve sitozin her ikisinde, timin yalnýzca DNA'da, urasil ise yalnýzca RNA'da bulunur.

RNA molekülleri ilk sentezlendiklerinde bu dört temel bazdan oluþmalarýna raðmen bazý RNA türleri sonradan enzimler tarafýndan modifikasyona uðrarlar ve baþka tür bazlar da içerebilirler. RNA moleküllerinde bulunan, deðiþime uðramýþ (modifiye) baz türlerinin sayýsý yüze yakýndýr.

Nükleik asitlerin dizinleri onlarý oluþturan nükleotitler bir harflik kýsaltmalarla yazýlýrlar. Adenin, sitozin, guanin, timin ve urasilin kýsaltmalarý sýrasýyla, A, C, G, T ve U'dur. Dizinin yazýlýþ yönü þekerlerin 5' ve 3' karbonlarýnýn zincir üzerindeki sýrasýna göredir, bilimsel konvansiyonda dizinler þekerlerin 5'-3' karbonlarýnýn doðrultusunda okunurlar.

Nükleik asitler tek bir zincirden oluþabildikleri gibi birbirine sarýlmýþ iki zincirden de oluþabilirler. Spiral merdiven görünümlü bu yapýya çift sarmal denir. Çift sarmallý bir nükleik asitteki iki zincir aralarýnda oluþmuþ hidrojen baðlarý ile birbirlerine baðlýdýrlar. Bazý tek zincirli nükleik asitler de kendi üzerlerine katlanýp iki sarmallý bölgeler oluþturabilir. DNA genelde çift sarmallý olmakla beraber bazý virüslerin içerdikleri DNA tek zincirlidir. RNA molekülleri de genelde tek zincirden oluþmakla beraber bazý virüslerin içinde çift sarmallý RNA bulunur.

Nükleik asit zincirindeki þeker ve fosfat gruplarý deðiþimli olarak birbirine baðlýdýr, oksijen atomlarýnýn paylaþýlmasýyla oluþan bu baðlara fosfodiester grubu denir. Fosfat gruplarý þeker molekülünün 3' ve 5' karbon atomlarýna baðlýdýr. Azotlu bazlar pentoz halkasýnýn 1' karbonuna baðlýdýr.

Çift sarmallý nükleik asitlerde þeker-fosfatlý zincirler silindirik yapýnýn dýþýnda yer alýr, azotlu bazlar ise bu yapýný ortasýna doðru uzanarak birbirleriyle hidrojen baðlarý oluþtururlar. Hidrojen baðý kurmuþ her bir baz çiftindeki bazlardan biri pürin sýnýfýndan, öbürü pirimidin sýnýfýndandýr, bunlarýn toplam uzunluðu sabittir. Genelde çift sarmalýn geniþliði onu oluþturan baz dizininden baðýmsýz ve sabittir. DNA'da adeninin her zaman timin ile, guanin de her zaman sitozin ile eþlidir. Bu baz çiftelerine tümleyici bazlar denir.

Bu eþlenmenin gerçekleþmesi için iki zincir birbirlerine göre ters yönde akarlar. Yani iki sarmalýn dizini iki satýr olarak yazýldýklarýnda bir satýrdaki dizin 5'-3' yönünde, öbür satýrdaki ise 3'-5' yönündedir. Bu iki dizinden biri öbürünün tümleyici dizinidir.

Baz eþlenmesinin bir diðer sonucu da iki zincirin birbirlerine sarýlarak spiral merdiven gibi bir yapý oluþturmalarýdýr. Bu çift sarmal genelde sað el kuralýna göre döner, bir dönmesinde 10 baz çifti vardýr. James Watson ve Francis Crick DNA'nýn bu üç boyutlu yapýsýný keþfedip 1962'de Nobel Týp veya Fizyoloji ödülünü kazandýlar.

Ýþlevleri [deðiþtir]

Nükleik asitlerin hücrede, bilgi depolama ve aktarýmýnda önemli bir rol oynarlar. Dört temel taþtan uzun polimerler oluþturabilmeleri, ayrýca bazlarýn birbiriyle hidrojen baðý kurma özelliði, DNA'nýn kendini eþlemesi, DNA'daki bilginin RNA'ya kopyalanmasý ve diðer önemli hücresel süreçlerde kullanýlýr.

 

Bilgi aktarýmý

Baz eþlenmesinin genetikte bilginin kopyalanmasý ve korunumunda çok önemli bir rol oynar. Hidrojen baðlarý, eþlenmiþ bazlarý bir arada tutacak kadar güçlü, ancak iki nükleik asit zinciri ona etki eden çeþitli enzimler tarafýndan birbirinden kolaylýkla ayrýlabilecek kadar zayýftýr. Örneðin, DNA polimeraz enzimi tarafýndan katalizlenen DNA'nýn kopyalanmasýnda iki zincir birbinden ayrýlýr, ve her bir bazýn karþýsýna onu tamamlayýcý bazý içeren nükleotid yerleþtirilerek yeni bir zincir oluþturulur. DNA'daki bilginin RNA'ya kopyalanmasý da benzer bir mekanizmayla gerçekleþir.

Baz eþlenmesinin hücreye saðladýðý bir diðer fayda, çift sarmalda bilginin iki kopya olarak saklý olmasýdýr. DNA kopyalamasýnda meydana gelebilen hatalar bu sayede hücredeki hata kontrol mekanizmalarý tarafýndan algýlanýp tamir edilir.

 

 

Yapýsal

DNA molekülünün çift sarmal yapýsýnýn aksine RNA, tek zincirli olmasýndan dolayý çok çeþitli þekiller alabilir. Bunlarý belirleyen, nükleotitlerinin diziliþ sýralamasý, yani dizinidir. Molekülün farklý bölgeleri tümleyici dizinlere sahipseler oralardaki bazlar birbirleriyle hidrojen baðlarý oluþturabilirler. Bu bölgeledeki nükleotitler yapýsal bir görev görürler, molekülün diðer kýsýmlarýnýn ilmik veya saç firketesi gibi þekillere girmelerini saðlarlar. Karmaþýk üç boyutlu þekiller oluþturabilmek RNA'nýn baþka moleküllerle etkileþiminde ve katalitik iþlevlerinde önemlidir.

Bazý RNA molekülleri bir iskelet görevine sahiptir, çok sayýda proteinden oluþmuþ komplekslerin biraraya gelmesi ve beraber kalmalarýný saðlar. Bir örnek, protein sentezinde görev alan taþýyýcý RNA (tRNA) molekülleridir, bunlarýn kendilerine has þekilleri hem ribozomdaki enzimler ve rRNA tarafýndan tanýnmalarýný saðlar hem de taþýdýklarý aminoasitin ribozom üzerinde doðru noktaya yanaþmasýný saðlarlar.

 

Katalitik

RNA molekülleri enzim gibi çalýþabilirler. Bu moleküllerin üç boyutlu yapýlarý öyledir ki içerdikleri bazlarýn reaktif gruplarý bir kimyasal reaksiyonu katalizleyebilecek bir konumdadýr. Bazý mRNA molekülleri bu þekilde kendi kendilerini kesme özelliðine sahiptirler. Ribozomlardaki ribozomal RNA (rRNA) molekülü de aminotransferaz reaksiyonunu katalizleyerek protein sentezinin gerçekleþmesini saðlar.

 

Gen ifadesinin denetimi

DNA ve RNA'nýn içerdiði bazý dizinler DNA ve RNA'yý okuyan enzimlerin iþleyiþine etki edebilirler. Bu dizinleri tanýyan bir protein doðrudan oraya baðlanabilir. Bunun gen ifadesini etkisi duruma göre olumlu veya olumsuz olabilir. Mesajcý RNA (mRNA) durumunda, kendisiyle baz eþleþmesi yaparak oluþabilen çift sarmallý bir yapý ya bir proteinin ona baðlanmasýna neden olabilir, ya da, aksine, üzerinde ilerlemekte olan bir ribozomun ondan ayrýþmasýna neden olabilir. MikroRNA (miRNA) adý verilen kýsa RNA'lar ise mRNA ile eþleþerek çift sarmallý bir yapý oluþturur, bu da o mRNA'nýn proteine çevirisini engeller.

 

Kaynakça

NCBI Books üzerinden Biochemistry, 5th ed. Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; and Stryer, Lubert nükleik asitlerle ilgili bölümler.