DNA Nedir? DNA Hakkında Tüm Detaylar

DNA Nedir? – DNA Nasıl Çalışır? – Gen nedir? – DNA Nasıl Çoğalır? – Kromozom Nedir? – Genlerimiz bizimle ilgili her şeyi mi belirliyor? – DNA evrimi belirleyebilir mi? – DNA ile ne yapabiliriz?

DNA Nedir? DNA Hakkında Tüm Detaylar

DNA ’nın yapısını 1950 ‘lerde oluşturduk. O zamandan beri hayvanları klonladık ve insan genomunu haritaladık. Bu makalemizde, sizlerle beraber hayatı anlamanın anahtarı olan ‘kodu’ deşifre ediyoruz.

İçindekiler:


DNA Nedir?

DNA Nasıl Çalışır?

Gen nedir?

DNA Nasıl Çoğalır?

Kromozom Nedir?

Genlerimiz bizimle ilgili her şeyi mi belirliyor?

DNA evrimi belirleyebilir mi?

DNA ile ne yapabiliriz?


DNA Nedir?

1953’te iki biyokimyacı, James Watson ve Francis Crick Cambridge’de bir bara girdiler ve “yaşamın sırrını keşfettiklerini” söylediler.

Hiç de abartmıyorlardı. DNA’nın yapısını çalışmışlardı ve bu çalışmayla beraber canlıların nasıl meydana geldiğini ve kendilerini nasıl kopyaladıkları hakkında bilinmeyenleri açığa kavuşturdular.

Deoksiribo Nükleik asit veya kısaca DNA, yaşayan her canlının her hücresinde bulunmaktadır. DNA; bir organizmanın oluşması, sürdürülmesi ve onarılması için tüm talimatları veren yapıdır. DNA’ların çoğalması ve bir canlıdan bir canlıya geçmesiyle hayvanlar, bitkiler ve mikroorganizmalar yavrularına kendi özelliklerini verebilir.

Bizler de insanoğlu olarak, hücrelerimizdeki DNA’nın yarısını annemizden diğer yarısını da babamızdan alırız. Bu nedenle, aslında her iki ebeveynin de karakteristik bir karışımı olan ortak bir mirası taşıyoruz

James Watson ve Francis Crick, Kaynak :GettyImages

DNA, oldukça uzun ve karmaşık bir yapıdır ve herkesin kendine has bir DNA yapısı vardır. Bu ‘genetik kod’ atalarımız hakkındaki özellikler yakalanabileceğimiz hastalıklar dahil bizimle ilgili birçok şey söyleyebilir.

DNA’yı yakından tanımaya başlamamızla beraber biyolojide bir devrim meydana gelmiştir. Bu tanıma, bilim insanlarının organizmaların birbirleriyle ne kadar yakından ilişkili olduğunu ölçmelerini sağlayarak Charles Darwin’in evrim teorisinin doğrulanmasına ve geliştirilmesine yardımcı olmuştur.

DNA Nasıl Çalışır?

DNA molekülünün yapısının keşfi, bize aslında onun nasıl çalıştığı hakkında en temel bilgileri de vermiştir. Bundan önce bilim insanları bu yoğun, lif lif olan maddenin, insan saçı rengi kadar çeşitli nitelikleri veya bir kuş gagasının şeklini nasıl etkilediğini bilmiyorlardı.

Watson ve Crick, bir DNA molekülünün çift sarmal dediğimiz bir yapıda çok uzun, bükülmüş bir merdiven gibi düzenlendiğini keşfettiler. Merdivenin her “basamağı”, nükleotitler adı verilen iki birbirine geçmiş yapıtaşı olan bir baz çiftinden oluşmaktadır. Bu nükleotitlerin dört farklı türü vardır: adenin (A), sitozin (S), guanin (G) ve timin (T).

Bunlara A, C, G ve T diyoruz. Bir nükleotid her zaman bir T’ye bağlanırken, C her zaman bir G’ye bağlanır. İnsan DNA’sında yaklaşık üç milyar “merdiven basamağı” bulunmaktadır.

Modern teknoloji sayesinde DNA’yı parçalara ayırabiliyoruz

DNA moleküler modeli ile öncü genetikçi biyolog James Watson 1957, Kaynak:GettyImages

Modern teknoloji sayesinde DNA’yı parçalara ayırabiliyoruz ve baz çiftlerinin en doğru sırasını deşifre edebiliyoruz. Bu da bizim olağanüstü uzun bir A, C, T ve G harf dizisi görmemizi sağlıyor. Bu karmaşık kod, her insan ve her organizma için farklı farklıdır (aynı yumurta ikizleri hariç) ve ‘DNA dizimiz’ veya ‘genom’ olarak adlandırılır.

DNA’nın nasıl çalıştığını anlamak için öncelikle yapmamız gereken şey, proteinleri anlamaktır. Protein molekülleri, hücrelerimizdeki birçok farklı görevi yerine getirir ve vücuttaki karmaşık yapıların çoğunun oluşmasını sağlar.

Birçok farklı protein türü vardır, ancak bunların hepsi ‘aminoasitler’ adı verilen uzun kimyasal yapı blok zincirlerinden oluşur.

DNA’nın oluşturduğu genetik kod, hücrelerin ihtiyaç duyduğu proteinleri nasıl inşa edeceklerini söyleyen bir dil gibidir. DNA’daki farklı üç harfli kombinasyonlar, farklı aminoasit tiplerini temsil eder. Örneğin, ‘GCA’ dizisi ‘alanin’ adı verilen bir aminoasit kodudur ve ‘TGT’ ‘sistein’ olarak adlandırılan aminoasidi temsil eder.

Hücredeki moleküler makineler (nano makine), bir genin DNA dizisini ‘tarar’ ve her üç harfte bir zincire karşılık gelen aminoasidi diziye ekler. DNA’nın “dur” anlamına gelen bölümleri bile vardır. Bu bölümler, ilgili alanda proteinin bittiğini belirtir.

Farklı aminoasit kombinasyonları, hormonlar gibi küçük kimyasal iletimi sağlayan moleküllerden saç, cilt ve kas oluşturan dayanıklı, önemli moleküllere kadar çok farklı işlevlere sahip proteinler oluşturur. Proteinler ayrıca önemli kimyasal reaksiyonlar için katalizör görevi görebilir veya hücreler içinde çok spesifik görevleri yerine getiren mini makineler oluşturabilir.

Sanatçının kromozom çiftleri ve DNA iplikçikleri hakkındaki izlenimleri, Kaynak:GettyImages

İnsan vücudunda yüz binlerce farklı protein ve dünyada da milyonlarca milyarlarca protein bulunmaktadır. Genlerimizdeki varyasyon, hücrelerimizin ürettiği proteinlerde varyasyona neden olur ve bu da karakteristik farklılıklara yol açan şeydir.

Gen nedir?

Genler, DNA dizimizin, normalde belirli bir fonksiyona veya fiziksel özelliğe bağlı belirli bir protein kodunu içeren bölümleridir. Örneğin insanlarda, ‘OCA2’ olarak bilinen bir DNA dizisinin bir kişinin göz rengi üzerinde önemli bir etkisi vardır.

DNA’mızın bu kısımlarındaki varyasyonlar, bireyler arasında gördüğümüz farklıklara yol açar. Örneğin, mavi gözlü insanların “OCA2” deki DNA’sı,  kahverengi gözlü insanların DNA’sından farklıdır.

Genler hakkında yaygın bir yanlış anlama, bir genin bir özellikten sorumlu olmasıdır ki bu aslında oldukça sıra dışıdır. Daha yaygın olarak, fiziksel özellikler birçok genin kombinasyonundan oluşur.

Bilim insanları; bir genin etkisini araştırmak için normalde meyve sinekleri, solucanlar veya fareler gibi hayvanların üzerinde deney yaparak o geni çıkararak veya baz çiftlerinin sırasını değiştirerek nasıl bir etkiye yol açtığını araştırır.

Bu ‘mutant’ hayvanlar, daha sonra normal hallerinde neyin farklı olduğunu görmek için incelenir.

DNA Nasıl Çoğalır?

DNA’nın ‘çift sarmal yapısının’ keşfi, bir DNA molekülünün kendini kopyalama biçiminin güzel ve basit bir şekilde ortaya çıkmasına yardımcı olmuştur. Hücredeki diğer kimyasalların yardımıyla, çift sarmal çözülür ve iki iplik, bir fermuar gibi ortadan bölünür.

Çift Sarmalın Bilgisayar Ortamında Görselleştirilmiş Şekli, Kaynakça: GettyImages

A her zaman T ile ve C ile G ile eşleştiğinden, daha fazla nükleotit yeni bölünmüş ipliklerin karşısındaki karşılık gelen yere bağlandıkça her iki iplikte de aynı kopya oluşur.

Bu çoğaltma işlemi çok önemlidir, çünkü hücreler sürekli olarak bölünür ve çoğalırlar. DNA yanlış kopyalanırsa, ortaya çıkan hücreler düzensiz talimatlara sahiptir ve kontrolden çıkmaya başlayabilir. İşte kanserli bir tümör bu şekilde başlar.

Kromozom Nedir?

Hayvanlarda ve bitkilerde, her hücredeki DNA miktarı o kadar fazladır ki, ‘kromozom’ adı verilen X şeklindeki demetlere doğru şekilde sarmalanmalıdır.

Bu yapılar DNA’yı sarar ve katlar, böylece çok fazla yer kaplamaz ve hücrenin, kodun tüm önemli kısımlarına erişmesini sağlar.

Bilim insanları, DNA’nın kromozomlara bu şekilde sarılmaması halinde, bir insan hücresindeki DNA’nın 1,5 metreden fazla olabileceğini düşünüyor.

İnsan genomunun dijital ortamda gösterimi, Kaynakça:GettyImages

İnsanların genetik kodu, 23 kromozoma yayılmıştır. Her birimiz annemizden 23 set ve babamızdan başka bir 23 set olmak üzerebir miras alıyoruzve böylece her hücremiz 46 kromozomdan meydana geliyor.İnsanların çok fazla veya çok az kromozomla doğması halinde de bazı sağlık sorunları meydana geliyor.

Örneğin, Down sendromlu bireylerde bu set sayısı üç adet 21. kromozom olması nedeniyle 47 olmaktadır.

Cinsiyet kromozomları biraz farklıdır. Biri X, diğeri Y olarak adlandırılır. Erkeklerin her birinin bir kopyası X ve Y iken, dişilerin iki kopyası da X’dir.

Bir sperm bir yumurta ile kaynaştığında, yeni hücre her ebeveynden her kromozomdan birini alır. Bu nedenle doğacak birey, iki X kromozomu (dişi) veya bir X ve bir Y (erkek) ile 23 çift veya 46 kromozoma sahip olacaktır.

Farklı organizmaların hücrelerinde farklı sayıda gen ve kromozom bulunur. Sivrisineklerin sadece altı kromozomu varken, ‘toplayıcının dili’ olarak bilinen bir eğrelti otunun kromozomu 1000’den fazladır. Ancak neden bu kadar çok kromozoma ihtiyacı olduğu henüz bilinmiyor.

Genlerimiz bizimle ilgili her şeyi mi belirliyor?

Bilim insanları ve filozoflar, yüzyıllardır hayatımızın doğa tarafından mı yoksa yetiştirilme şeklimizden mi kontrol edildiğini tartışıyor.

Bu soruya cevap vermenin en basit yolu, bunun kalıtsal genlerimizin ve çevremizin bir kombinasyonunun bir ürünü olduğunu söylemek olacaktır.

DNA,burada insan genomunun tekrarlanan örneğinde de görüldüğü üzere yer tasarrufu yapmak için kromozomlara sarılı haldedir, Kaynak:GettyImages

Az sayıda gen, yüksek zeka veya aşırı anti-sosyal davranış gibi belirli karakter özelliklerle ilgilidir ancak bulunan kanıtlar sınırlı kalmıştır. Kişiliğimizi etkilemek için birçok genin birlikte çalışması daha olasıdır. Edindiğimiz deneyimler ve şahit olduğumuz olaylar da beynimizin çalışma şeklini şekillendirir.

Her insanın DNA dizisi birbirinden farklı olsa da, DNA’nın büyük bir kısmı insanlarda ve hatta hayvanlarda aynıdır. Aslında, genomumuzun yaklaşık yüzde 95’i bir şempanze ile benzerlik gösterir iken yüzde 25’i ise bir üzüm salkımı ile aynıdır.

Bireyler arasındaki genetik varyasyon miktarı oldukça azdır. İki kişiyi karşılaştırırsanız, üç milyar baz çiftinin sadece yüzde 0.1’inin farklı olduğunu görebilirsiniz. Yine de bu varyasyon, sonsuz farklı görünüme yol açmaktadır.

İnsanların ve şempanzelerin DNA’sının yaklaşık 95%’i aynıdır. Kaynak: GettyImages

Konuları daha da karmaşık hale getiren nispeten yeni ‘epigenetik’ alanı, genlerimizin yaşamlarımız boyunca farklı zamanlarda farklı şekillere sahip olabileceğini yani genlerimizin çalışma biçiminin en başta düşündüğümüzden çok daha karmaşık olduğunu gösteriyor.

DNA evrimi belirleyebilir mi?

DNA’nın kendini kopyalayabilmesi, Dünya’daki tüm evrimin merkezindedir. Eski döneme ait organizmalar kendilerini kopyaladıklarında, DNA kopyalama işlemindeki kusurlar genetik kodlarındaki farklılıklar ile yeni bir yaşam yaratmıştır. Her nesilde biraz daha farklı özelliklere ve özelliklere yol açmıştır.

Organizmaya avantaj sağlayan özelliklerin hayatta kalma ve aktarılma olma olasılığı daha yüksektir. Varyasyonları tarafından engellenen organizmaların ölme veya çoğalma olasılığı daha yüksektir.

DNA evrimi belirleyebilir mi? O iş o kadar kolay değil. Kaynak: GettyImages

Nesiller boyunca, kusursuz DNA dizileri gelişti ve çoğaldı. Yeteri kadar iyi olmayan DNA dizileri ise evrimsel çöp kovasına karıştı ve yok oldu.

Yeryüzündeki yaşam giderek daha çeşitli ve karmaşık hale geldi. Her neslin en başarılı varyantları genlerini bir sonrakine aktardı. Charles Darwin, bunu DNA keşfedilmeden çok önce ‘doğal seleksiyon’ olarak nitelendirmiştir.

DNA ile ne yapabiliriz?

DNA’yı geçmişimiz, günümüz ve geleceğimiz hakkında bize anlatabilecek son derece kullanışlı uygulamalar için zaten kullanıyoruz: atalarımızın neye benzediğini, hangi ilaçları almamız veya hangi ilaçlardan kaçınmamız gerektiğini ve bundan yıllar sonra hangi hastalıklara sahip olabileceğimizi. Ayrıca bir suç mahallinde bulunan az miktarda DNA’yı arayarak babalık anlaşmazlıklarını çözmek veya suçluları yakalamak için de kullanabiliriz.

DNA, adli bilim insanları tarafından suçun çözülmesinde kullanılır, Kaynak:GettyImages

Ama bu daha başlangıç. DNA dizilimi çok daha kolay ve ucuz hale geldikçe, bir zamanlar düşünülemez olan her şey artık mümkün. Bilim insanları artık tam gen kombinasyonunuzla uyumlu kişiselleştirilmiş ilaçlar oluşturabilirler.

Kanserli hücreleriniz hakkında daha fazla bilgi edinmek ve onlarla savaşmak için kanser hücrelerinin genomlarını okuyorlar. Gen terapisi, insanların DNA’sına yeni genler ekleyerek genetik bozukluklarla savaşmak için kullanılabiliyor.

Gelecekte, biyologlar sadece bizim için yararlı ürünler üretmek için var olan tamamen yeni organizmalar yaratabilirler. Çocuğumuzun genomunu bile düzenleyebiliriz. Ayrıca sadece çocuklarımızın genetik bozukluklardan arınmış olmasını garanti etmek için değil, aynı zamanda istediğimiz özelliklere sahip olmalarını sağlamak için de.

Gamze KORKMAZ

Ay 1110 Yılında Neden Gökyüzünden Kayboldu? Sonunda Öğrenebileceğiz

Bilim İnsanları, İçinde İnsan Genleri Taşıyan Fare Embriyosu üretti