Nükleik Asit Nedir? (Nükleik asitlerin yapısı ve görevleri)

Nükleik asitler, bir organizmanın bütün genetik bilgilerini depolayan ve yeni nesillere aktarımını sağlayan birimidir. Ayrıca gen aktarımı sağlamasının yanı sıra, protein sentezi ve hücre bölünmesi gibi bir çok yaşamsal faaliyeti yönetir, bu özelliklerinden dolayı da yönetici moleküller olarak da bilinirler.

Nükleik asitlerin yapısında; karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) ve fosfor (P) elementleri bulunur. Canlılarda DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA(ribonükleikasit) olmak üzere iki çeşit nükleik asit vardır.

Nükleik Asitlerin Keşfi

Nükleik asitlerin keşfi, 19. ve 20. yüzyılın önemli bilimsel gelişmelerinden biridir. Nükleik asitler, canlı organizmalarda genetik bilginin saklandığı ve aktarıldığı moleküllerdir. Canlılarda iki ana türü vardır: DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit).

Nükleik asitlerin keşfi süreci şu şekilde özetlenebilir:

  1. Meşe Palamudu Hücresi Çalışmaları (1868): İsviçreli biyolog Johann Friedrich Miescher, meşe palamudu beyaz kan hücrelerini inceleyerek nükleik asitleri keşfetmiştir. Miescher, hücre çekirdeğinden izole ettiği bir maddeyi “nüklein” olarak adlandırmıştır, ancak nükleik asitlerin tam anlamıyla ne olduğunu anlamamıştır.
  2. DNA ve RNA Ayrımı (1889): Alman biyokimyacı Richard Altmann, nükleik asitlerin iki farklı türü olduğunu fark etti ve bu türleri “nüklein asit” ve “nükleoprotein” olarak adlandırdı. Nüklein asitlerin DNA ve RNA olduğu daha sonraki çalışmalarla anlaşıldı.
  3. DNA’nın Keşfi (1953): DNA’nın moleküler yapısını belirleyen önemli keşif, James Watson ve Francis Crick tarafından 1953 yılında yapıldı. Bu iki bilim insanı, Rosalind Franklin ve Maurice Wilkins’in X-ışını kırınım verilerinden yararlanarak, DNA’nın çift sarmallı heliks şeklinde olduğunu ve adenin (A) – timin (T) ve guanin (G) – sitozin (C) baz çiftleriyle bağlandığını açıkladı. Bu model, genetik bilginin nasıl depolandığı ve aktarıldığı konusunda büyük bir anlayış sağladı ve modern genetik bilimin temellerini oluşturdu.
  4. RNA’nın Keşfi: RNA’nın yapısı ve işlevi, DNA’nın keşfinden biraz daha önce anlaşılmıştır. 1868’de Friedrich Miescher’in nüklein olarak adlandırdığı madde, aslında RNA’yı içeriyordu. Ancak, DNA’nın önemi ve yapısı daha fazla odaklanıldığından, RNA’nın rolü daha sonraki yıllarda daha ayrıntılı bir şekilde araştırıldı.

Nükleik asitlerin keşfi, genetik bilimin temel taşlarından biri olarak kabul edilir ve bugün genetik araştırmaların temelini oluşturan önemli bir bilimsel alan haline gelmiştir. Genetik araştırmalar, genlerin işlevi, genetik hastalıkların nedenleri ve tedavileri gibi birçok alanda önemli keşiflere ve uygulamalara yol açmıştır.

Nükleik asitlerin yapısı

Nükleik asitler, polisakkaritler ve proteinler gibi küçük yapı birimlerinin birleşmesiyle oluşan nükleotit adı verilen yapılardan oluşur. Bir nükleotit azot içeren organik baz, beş karbonlu şeker ve fosfat grubundan oluşur.

Azotlu organik bazlar

Karbon ve azot atomlarından yapılmış olan azotlu organik bazlar, halka şeklindedir. Bunlar kimyasal yapılarına göre pürin ve pirimidin olmak üzere iki gruba ayrılırlar.

Pürin grubu bazlar

Bunlar çift halkalı olup Adenin (A) ve Guanin (G) olmak üzere iki çeşittir. Adenin ve guanin bazları hem RNA hem de DNA’nın yapısında bulunur.

Primidin grubu bazlar

Bu bazlar tek halkalı olup Sitozin (C), Timin (T) ve Urasil (U) bazlarını içerir. Bu bazlardan sitozin, hem DNA hem de RNA’nın yapısında bulunur. Buna karşılık timin sadece DNA da, urasil ise RNA da yer alır.

Beş karbonlu şekerler (pentozlar)

Nükleotitlerin yapısına katılan ve yapılarında beş karbon bulunan şekerlerdir(riboz ve deoksiriboz). Ribozda bulunan karbon atomlarından birine hidroksil (-OH) grubu bağlanmışken deoksiribozda aynı karbon atomuna sadece hidrojen (H) bağlanır. Yani deoksiribozun ribozdan farkı, yapısında bir oksijen atomunun eksik olmasıdır. Riboz şekeri RNA’nın, deoksiriboz şekeri ise DNA’nın yapısına katılır. Buradan da anlaşılacağı gibi nükleik asitler yapılarındaki beş karbonlu şekere göre adlandırılır.

Fosforik Asit (H3PO4)

Fosforik asit, şeker ve bazla birlikte nükleotitin yapısına katılan, DNA ve RNA’da ortan olan moleküllerdir. Fosforik asit kompleks moleküllerin yapısına katıldığında fosfat adını alır.

Nükleotitler taşıdıkları bazlara göre isimlendirilir; yapısında adenin bazı bulunan nükleotite adenen nükleotit, sitozin bazı bulunan nükleoite sitozin nükleotit denir.

DNA molekülünü oluşturan nükleotitler; adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve urasil (U) bazları bulundurur. DNA’nın bazlarına deoksiriboz şekeri bağlı olduğundan deoksiribonükleit denir. RNA bazlarında riboz şekeri bağlı olduğundan ribonükleit olarak adlandırılır.

DNA ve RNA molekülleri çok sayıda nükleotitin birbirine bir zincir şeklinde bağlanmasıyla oluşur. Nükleotitler birbirlerine şeker ve fosfat birimleri arasındaki fosfodiester bağlarıyla bağlanarak molekülün ana omurgasını oluştururlar.

Çeşitleri

DNA (Deoksiribonükleik Asit)

DNA, prokaryot hücrelerin sitoplazmasında, ökaryot hücrelerde ise çekirdekte yer alır, proteinlerle birlikte kromozomların yapısına katılır.

  • Sarmal bir yapı oluşturan iki nükleotit zincirden oluşur.
  • Her iki sarmalın kenarı deoksiriboz şekeri ve fosfar moleküllerinden oluşur.
  • Bu zincirde adenin bazı timin bazıyla, guanin bazı sitozin bazıyla bağ kurar.
  • Adenin ile timin arasında iki, guanin ile sitozin arasında ise üç tane zayıf hidrojen bağı bulunur.

RNA (Ribonükleik Asit)

RNA, prokaryot hücrelerin sitoplazmasında, ökaryot hücrelerin çekirdek ve organellerinin bazılarında bulunur.

Görevlerine göre hücrede üç çeşit RNA bulunur.

  1. Mesajcı RNA (mRNA): DNA’dan aldığı genetik bilgiyi, belirli şifreler halinde sitoplazmadaki ribozomlara taşır. Bu bilgi sentezlenecek proteinin amino asit diziliş sırasını belirler.
  2. Taşıyıcı RNA (tRNA): Sitoplazmadaki amino asitleri tanır ve ribozomlara taşır.
  3. Ribozomal RNA (rRNA): Proteinlerle birlikte ribozomların yapısını oluşturur.

Ayrıca bakın;

Etiketli