KROMOZOMLAR
Hücre bölünmesi (mitoz veya meyoz) sırasında beliren bu çomaklar, kromatin ağının bölünmesi ve kısalıp kalınlaşması sonucu oluşur. Kalıtsal özelliklerin temelini oluşturan bu DNA ve protein örgülerinin yapısı, bugün dünya çapında yürütülen çalışmalarla araştırılmaktadır.
İster birhücreli, ister çokhücreli olsun bütün organizmalar, hücrelerinin çekirdekli veya çekirdeksiz olmasına göre iki büyük kategoriye ayrılır: hücreleri çekirdekli olanlara ökaryotlar, çekirdeksiz olanlara prokaryotlar denir. Çokhücreli bir ökar-yotta dokular çoğalırken, hücre çevrimi hücrenin yaşamı boyunca hep birbirini izleyen iki aşamadan geçer: bölünme (mitoz) ve dinlenme (interfaz). Dinlenme aşamasında çekirdek içinde kromatin ağı halinde bulunan ve bu yüzden görülemeyen kromozomlar bölünme halindeki hücrede bireysel bir yapıya kavuştuğundan boyama teknikleri sayesinde görünür hale gelebilirler. Kromatin ağı, bir DNA kompleksi ile proteinlerin bir araya gelmesiyle oluşan bir çözülmüş kromozomlar durumudur.
1870-1880 yılları arasında, sitologlar (hücrebilimciler) çekirdekte gördükleri boyanabilir ipliksi ağa «kromatin» ve hücrenin bölünme mekanizmasına da «mitoz» adı verdiler; çünkü o sırada hücrede birtakım iplikçikler (Yun. mitoz) beliriyordu. Bazik boyalarla boyanabildiği için bu iplikçiklere 1888’de, kromozom adı verildi. Kromatin ve kromozom aynı yapının değişik iki görünüşüdür.
XX. yy’ın başlannda, kromozomların hücre bölünmesi sırasındaki davranışlarıyla, kırk sene önce Mendel’in (çalışmaları ilk kez 1866’da yayımlandıktan sonra bir süre unutulmuştu) tanımladığı kalıtım yasaları arasında parallelik olduğu anlaşıldı. Bu gözlemden sonra, kalıtıma ilişkin kromozom teorisi doğdu. Ancak, 1920’de, Amerikalı Thomas Morgan’ın çalışmaları sayesinde, genetikle sitoloji (hücrebilimi) arasında bağlantı kurulabildi: sirkesineğinin (drosophila) kromozomları ve kalıtsal varlığı hakkındaki çalışmaların sonucunda kromozom haritaları (karyotipler) ve kromozomların çifter çifter dizildikleri belirlendi. 1909’da, Wilhelm Johannsen’in, kalıtımda rol oynayan kalıtsal öğelerin taşıyıcısı olarak nitelediği ve adlandırdığı genler, bu kromozomların üzerinde sabit bir yer işgal eder. O tarihten sonra, kromozomların kimyasal bileşimi ve DNA’nın çift sarmal yapısı belirlendi; ama moleküllerin birbirine göre düzeninin nasıl olduğu ancak 1974’ten sonra açıklığa kavuşturuldu.
MORFOLOJİ VE SAYI
Bölünme sırasında incelenen bir hayvan veya bitki hücres de, her kromozomun belli bir boyu ve biçimi olduğu görs. çok ender durumlar dışında, kromozom sayısı çifttir. Kron zomlar, kolşisin (acı çiğdemden elde edilen bir alkaloit) ekle: rek metafaz evresinde (hücre bölünmesinin dört evresin; İkincisi) bölünmesi durdurulan hücrelerde görülebilir.
Bu evrede kromozomlar, ortadan sentromerle (birincil ğum) birleşmiş uzunlamasına yanyana duran iki kroma (yavru kromozomlar) ayrılır.
Üremede rolü olmayan tüm beden hücrelerinde her krcr zomdan iki adet bulunur: bu eş kromozomlara homolog i mozomlar denir. Birbirinden farklı kromozomların sayısın denirse, 2n sayıda kromozom içeren hücrelere genetike «diploit» hücre derler. Buna karşılık, n sayıda kromozom ren üreme hücreleri (gametler) «haploit»tir. Döllenme sıra: da, spermatozoit ve yumurtanın, yanı, gametlerin birleşn sonucunda (n +n = 2n) diploit bir yumurta hücresi meye gelir. İnsan hücrelerinde 23 çift (2n = 46) kromozom bulun ğu ilk kez 1956’da, Tjio ve Levan tarafından belirlenmiştir.. li bir türün kromozom sayısıyla onun ne evrim derecesi, rj boyu arasında herhangi bir ilişki olmadığını vurgulamak g kir; mesela, bir amipte yüzlerce kromozom bulunmaktadır
Kolşisin gibi bazı maddelerin deneysel olarak kullanılma la, mitoz bölünmenin düzeni bozularak kromozomlarda anomalileri oluşturulabilir. Bu yolla elde edilen türlerde kromozomdan dörder tane, hatta daha fazla bulunabilir. Gı tik manipülasyonlar sonucu oluşturularak üretilen bazı b:t-rin (buğday, gül, tütün, dalya, vb) yaprakları, tohumlan ve : lan normalden daha büyüktür.
Eşey kromozomları
Bunlar bir karyotipte, yirmi üçüncü çifti oluşturan mozomlardır. Dişilerde, birbirinin eşi olan bu kromozom biçimlerinden bağımsız olarak X kromozomu denilmişti: kekte eşey kromozomu çifti boyca birbirinden farklı ik: mozomdan ibarettir: bunlardan biri, dişıdekine benzeyen i kromozomudur; diğeriyse, daha kısa olan Y kromozom-. Heterokromozomlar da denilen eşey kromozomları, b:: bedensel ve ruhsal özelliklerini belirleyen 22 çift otozo tersine, bireyin cinsiyetini belirler. Başka bazı türlerde, me sinekte, dişi XY, erkek XX kromozomu taşır.
Diğer yandan, dişi hücreleri, iki bölünme arasında eşey mozomlarından birine tekabül eden ve çekirdekte bir kron yığını biçiminde beliren bir yapıyla belirgindir. Eşey krom ya da Barr cisimciği adı verilen bu yapı, doğru cinsiyeti ) cinsiyet anomalilerini belirlemeye yarar.
Özel kromozomlar
Kromozom terimi, bakterilerde veya, mitokondrilerde nan DNA gibi veya virüslerde bulunan RNA gibi genetik taşıyan tüm moleküller için geçerli bir adlandırmadır.
Bakteriler. Bakterilerin genetik materyaliyle ökaryotl;
İnsan kromozomu. Fizikokimyasal bir yöntem kullanılarak histonlardan anndınldığı için kısmen düzensiz bir görünüm alan kromozomun ortasını etrafı DNA ile çevrili histon olmayan proteinlerden oluşan bir iskelet bulunmakta, bu da, makromolekülün uzunluğu hakkında az çok bir fikir vermektedir.
Dev kromozomlar. Chirinoma cinsi sineklerin tükürük bezlerinden elde edilen bu kromozomlar az sayıdadır ve büyük oldukları için incelenmeye son derece elverişlidir.
İÇİNDEKİLER
MORFOLOJİ VE SAYI KARYOTÎP KROMOZOMLARIN YAPISI DNA’NIN EŞLENMESİ (REPLÎKASYON)
benzer sayılabilir. Bakteri kromozomları da ökaryotla-bi DNA ve proteinlerden oluşur, aynı işlevleri yapar, larla tıpatıp özdeş değildir. Bakterilerin birçoğunda de-çimde bir tek kromozom bulunur, ama birçok da olabi-likle bölünme öncesinde. Genetik ve moleküler biyolo-ıda çok iyi incelenmiş bir basil olan Escherichia coli bak-e çevresi 1,3 mm uzunluğunda olan ve üzerinde 5 mil-l çifti bulunan bir kromozom vardır.. Bunun yaklaşık e geni tanımlanmıştır ki, bu da toplam genomunun ya-akındır.
irilerde, ayrıca kendi kromozomlarının yüzde biri bü-inde, yine değirmi biçiminde, bir veya daha çok sayıda arçalar da bulunur. Bakteri kromozomundan bağımsız ;oğalan bu parçalara plazmit denir. Bunlardan biri, F denilen plazmit, bulunduğu bakteriye erkek özelliği rır. F faktörü, özellikle, bakteri kromozomuyla birleşti-nlarda, bir bakteriden diğerine genetik materyal aktarıl-se kavuşmayı sağlar. Plazmitler genellikle, bakteri melası için gerekli genetik bilgiler taşımaz. Fakat, bakteri-biyotiklere dirençli kılan genetik bilgiler plazmitlerin e yer alır.
kondriler. Bu organitlerin kromozomu bakterilerinki-er; bir varsayıma göre, bu organitler, eskiden hücreler-yaşayan bakterilerdir.
k olmasına karşın, mitokondri DNA’sı, mitokondriler-‘ozom RNA’ları gibi önemli molekülleri sentezlemek ıı transfer RNA’ları kodladığı gibi (çünkü, mitokondri-ıde de bazı protein sentezleri yürütülür), bazı solunum mzimlerini de kodlar. Buna karşılık, bu kromozomun si, yani, çoğalması için gerekli enzimler hücre çekirde-îdlanır.
iler. Tam anlamıyla kromozomları bulunmasa da, virüs ıi saran koruyucu zarfın içinde işlevi kromozomlarla n aynı olan bir genetik materyal bulunur. Virüsün cin-e DNA ya da RNA’dan oluşan bu genetik materyal, vi-)ğalması ve zarfın yapımı sırasında gerekli olan prote-entezini şifreler.
=ÎYOTİP
likle belli bir türün kromozom sayısı, yani karyotipi sa-1 edilir. Bununla birlikte, kromozomların genel görüntü-tılı olarak incelendiğinde, fizyolojik bazı sapmalar görüde, bunlar zararlı sonuçlar doğurmaz. Bu değişken r belli bir türün karyotipini belirlemeye yarar, hatta bel-nilya veya topluluk için ayırt edici işaret olabilir, mozomu, insan kromozomları içinde en değişken ola-nunluğu toplumdan topluma değişir: mesela, Asyalılar-ıpalılardakinden daha uzundur. Bazı kromozomlarda ir boğum bulunur; 9. kromozomda normal olarak uzun ılunan bu ikincil boğum, bazı kişilerde 9. kromozomun anda yer alır. 1 ve 16. kromozomlarda da rastlanan bu oğumun uzunlukları değişkendir, r değişikliklere hayvanlarda da rastlanır. Mesela, kemir-, kromozom formülü türler arasında farklılık gösterir, ■yler normalden fazla ya da az sayıda kromozom içererek fizyolojik, gerekse anatomik açıdan, birbirine çok m ve kromozomlarında belirgin bir değişiklik olabilece-ımeyen bazı türler arasında da farklılıklar çlabilir. Öy-.ryotipin kararlılığı ancak görecelidir ve canlının zoolo-mdırmadaki yeri ne olursa olsun, karyotipi farklı olabi-k bu farklılıklara aynı toplum içinde sık rastlanmaz, raştırmacılara göre, kromozom formülündeki bu deği-tek gen mutasyonları gibi, fenotipte değişikliklere yol )r ve yaşamla bağdaşabiliyorsa, evrime olanak sağla-şikliklerdir.
nozom bozuklukları
urumlarda kromozom stokundaki değişiklikler kişide lağlık sorunlarına yol açar. Gerek sayısal, gerek yapı-len bu değişiklikler (anomaliler) her kromozomda gö-
1 anomaliler mitoz ya da meyoz bölünme sırasında ımların birbirinden tam olarak ayrılamaması sonucu ğer karyotip, haploit kromozom sayısının tam katı ka-ela, 3n ya da 4n) kromozomdan oluşuyorsa, o hücre ganizmaya poliploit denir. Eğer sayı, haploit sayının ı değilse anöploidi söz konusudur. Trizomi 21, bir
Bilgisayar yardımıyla yapılan kromozom haritaları.
Eşey kromozomları (23. çift) dışındaki kromozomlardan oluşan görüntüler iki karyotipi vermektedir.
Sağ taraftaki ise bir sapma halini gösteriyor: trizomi 21.
anöploidi örneğidir: 21 numaralı kromozomdan iki yerine üç tane vardır. Anöploidinin başlıca nedeni, üreme hücreleri oluşurken, kromozomların hücrelere eşit sayıda dağılamamasıdır.
Yapısal kromozom anomalileriyse, bir kromozomda önce bir kırık meydana gelmesi, sonra da kromozomun eski halini alamamasından kaynaklanır. Bu anomalilere yol açan mekanizmalar çok çeşitlidir. Delesyon (kromozomdan bir parçanın koparak kaybolması) kromozomun ucunda ya da iki kırık noktasının arasında meydana gelebilir. Eşlenme, bir kromozomda de-lesyona yol açarak, bir parçanın başka bir kromozoma yerleşmesiyle sonuçlanabilir. Başka bazı durumlarda, eğer kromozomdaki kopukluk iyi onarılmamışsa, kopan parça kromozoma geri dönerek, «eski yerine kaynayabilir» (inversiyon) veya kromozomun bir başka noktasına yerleşebilir (translokasyon).
KROMOZOMLARIN YAPISI
Kromozomlar ve kromatin denen hücre içi yapılar, nükleik asit ve proteinlerden oluşur. RNA, kromozomun yapısında bulunmaz, ama DNA üzerindeki bilgi, çekirdekte RNA’ya aktarılır ve RNA, sitoplazmaya gelerek üzerindeki bilgilerin proteine dönüştürülmesini sağlar.
Kromozomdaki DNA
Bir hücredeki DNA miktarı, canlı bir tür için sabittir; ancak üreme hücrelerinde DNA miktarı yarıya iner. Bu miktar, sinekte 0,4 pg (pikogram) köpekte 5,86 pg olarak belirlenmiştir, insandaysa, 2,36 m boyundaki DNA’nın ağırlığı 7,3 pg’dir. Ölçümlerin bir milyon katını alarak DNA’nın boyutlarını daha açık olarak algılayabiliriz. Bu durumda, insan kromozomlarını oluşturan 46 DNA iplikçiği uç uca getirildiğinde, çapı 2 nm, uzunluğu 2 000 km olan bir iplikçik meydana gelecektir.
DNA molekülü, çapları 2 nm olan ve birbirlerini tamamlayan nükleotitlerin karşı karşıya gelmesiyle oluşan çift zincirli bir moleküldür. Bu düzen, DNA’nm doğrusal denilebilecek birincil yapısını oluşturur; ancak fizikokimyasal özellikleri nedeniyle DNA, çift zincirli bir sarmal biçimini alır ki, bu da, DNA’nın ikincil yapısıdır. Duruma göre, her sarmal arasında 9-
11 tane baz bulunur. Bu çift sarmal molekül, ekseni boyunca oldukça sağlamdır ve bu nedenle, kromozomların yapısı birtakım baskılar altında kalır. 0,5 pm çapında bir insan kromozomunun uzunluğu birkaç mikrometredir: demek ki DNA, birçok protein de içeren bir yapının içinde iyice paketlenmiş olarak yer alır.
KARYOTİPİN DÜZENLENMESİ
insanlardan karyotip, kültür ortamında oldukça kolay bölünüp çoğalabilen akyuvarlar gibi kan hücrelerinden yararlanılarak düzenlenir. Damardan alınan kan, özel bir besi yerine konur. Besi yeri, besleyici öğeler, antibiyotikler (hücreleri bakteri bulaşmasından ve etkisinden korumak için) ve mitozu uyaran maddeler içerir. Üç gün sonra mitozlar, kültüre kolşisin eklenerek durdurulur. Kolşisin, iğ iplikçiklerinin oluşumunu engelleyerek, hücrelerin, kromozomların en iyi görüldüğü bölünme evresi olan metafazda duraklamasını sağlar. Sonra hücreler, hi-potonik bir eriyikle şişirilerek patlatılır, ortaya çıkan malzeme, alkol ve asetik asitten oluşan bir karışımla tespit edilir. Kromozomlar boyanır, fotoğrafları çekilir, kromozom şemalarından yararlanılarak tanımlanır ve sınıflandırılır.
KROMOZOM SAYISI
(2n)
Hayvanlar
ascaris (türüne göre) 2 veya 4
sirkesineği 8
kurbağa 26
fare 40
sıçan 42
balina 44
goril, şempanze 48
insan 46
inek 60
at 64
eşek 66
köpek 78 terliksi (paramecium) yüzlerce
Bitkiler
safran 6
yasemin 8
bezelye 14 buğday 14,28 veya 42
sarımsak, soğan 16
mısır 20
domates, zambak 24
patates, tütün 48
DEV KROMOZOMLAR
Bazı türlerde çok büyük boyda, yaklaşık olarak 500 pm (yani, orta boy bir kromozomun yüz katı) büyüklükte kromozomlar görülebilir. Bu dev kromozomlar (politen kromozomlar), kirpikli birhücrelilerde ve sirkesi-neği (drosophila) gibi sineklerin sindirim borusu veya sindirim bezleri hücrelerinde bulunmuştur. Bunlar, homolog iki kromozomun birleşmesinden, onların her biri de, replikasyon-dan sonra birbirine yapışmış bin kadar nükleoprotein iplikçiğinden oluşmuştur. Bu yapının üzerinde almaşık olarak bir koyu, bir açık çizgiler göze çarpar; bunlar, nükleoprotein iplikçiğinin yoğunluk farklarına tekabül eder. Bütün bu özellikleri dolayısıyla dev kromozomlar, genetik incelemeleri için, hele hele sirkesineğinin gen haritasının çıkarılması için büyük önem taşır.
DNA molekülünün bilgisayarda elde edilen modeli.
Kromozomun mekânda kapladığı yeri gösteren bu modelde fosforik asit ve dezoksiriboz mavi renkte, bazlar san ve kırmızı renkte gösterilmiştir.
Kromozom proteinleri
Kromozom proteinleri iki gruba ayrılır: çok homojen olan historılar ve birkaç yüz değişik tipi bulunan histon olmayanlar.
Kendi başlarına polipeptit zincirinin yaklaşık yüzde 25’ini oluşturan ve lizin ve arjinin gibi aminoasitlerce zengin olan his-tonlar bazik proteinlerdir. Birbirlerine karşı kuvvetli afiniteleri olan histonların, aynı zamanda, DNA gibi nükleik asitlere ve histon olmayan proteinlere karşı da afiniteleri yüksektir. Ami-noasit diziliminin oluşturduğu birincil yapıları ele alacak olursak, birbirine uzak ökaryotlar için bile, bu yapının çok kararlı olduğunu görürüz. Bu durum, histonların işlevinin, tüm türlerde aynı olduğunu ve aminoasit dizisindeki en ufak bir yanlışlığın organizmanın ölümüne yol açtığını düşündürmektedir. Histon proteinlerin belli başlı beş önemli çeşidi vardır: Hl, H2A, H2B, H3, H4.
Oynadıkları rolün çeşitliliği nedeniyle histon olmayan proteinler çok heterojen bir grup oluşturur. Aralarından bazıları, his-tonlar gibi, kromozomun yapısında yer alır. Örneğin, kaslarda, kasılma işlevini üstlenen temel proteinler olan miyozin ve ak-tin, kromozomların büzüşüp yoğunlaşmasında ve genişlemesinde de rol oynar. DNA’nın çoğalmasında (eşleşme) ve tamirinde rol oynayan başka proteinlerin yanı sıra, genetik bilginin RNA’ya aktarımı sırasında gerekli olan tüm enzimler de histon olmayan proteinlerdendir.
Genel yapı
Görünüşü nasıl olur olsun, kromozomun temel yapısı nükle-ozom iplikçiğidir. 1950’li yılların sonlarında X ışını kırınımı yöntemiyle ortaya çıkarılan kromozomların yapısı, birbirlerine DNA iplikçikleriyle bağlanmış histon proteinlerinden oluşan
inci taneciklerine benzer.
Bu modeli ilk defa 1974’te, Kornberg, elektron mikı bundan yararlanarak açıklamıştır. Modele göre, nükleozt DNA bazlarını çevreleyen, her birinden ikişer tane olmal re, 8 histon proteininden (2 x H2A, 2 x H2B, 2 x H3, 2 oluşur. DNA iplikçiliği bu yapının etrafında sarmal olara bir silindiri saran bir iplik gibi iki kez dolanır (çapı 110 Â sekliği 57 A); DNA iplikçiğinin devamlılığı, aynı zamane şitli nükleozomlar arasındaki bağlantıyı da sağlar.
Nükleofilamanın kromatindeki düzenlenmesi daha d; maşıktır. Nükleozom iplikçiklerinin yoğuşması sonucu c iplikçikler, nükleozom iplikçiklerinden üç kat daha ka (çapları yaklaşık 30 nm’yi bulur). Bu düzeni aydınlatmak cıyla iki model öne sürülmüştür: solenoit modeli ve üst ü: zili toplar modeli. Birinci modele göre, nükleozom iplikç her döngüsü 6 nükleozomdan oluşan bir sarmal biçimind lamr. İkinci modele göre, kromozom iplikçikleri, her b nükleozom içeren üst üste dizilmiş toplardan oluşur. Bu i pının kararlılığı Hl tipi histon proteinlerince sağlanır.
Kromozomlar en iyi hücre bölünmesinin metafaz evre incelenir. Gerçekten bu evrede, kromozomlar, yoğuşmas: marnlamış birer kromatit olarak görülebilir. Kromatitlern karıda sözü edilen yapılardan daha farklı bir düzeni vard
Bu düzenlenmede, histon olmayan proteinler çok önen rol üstlenir. Bunlardan yalnız otuza yakını izole edilmiş v laştırılmıştır ki, bu da, kromozomu oluşturan histon mikt binde biri kadardır. Bu proteinler, kromatite genel biçimi: zandıran, uzunlamasına bir iskelet yapısı oluşturur; bu ek etrafına dolanan kromozom iplikçikleri, DNA içeren 52 n pında mikrosarmallar oluşturur. Tespihe benzeyen bu histon olmayan proteinlerin meydana getirdiği bir ekser, fma dizilir. En büyük insan kromozomunun 4 000 mik: maldan oluştuğu sanılmaktadır.
DNA’NIN EŞLENMESİ (REPLİKASYON)
Her hücre bölünmesi öncesinde, yavru hücrelere eşit m da genetik bilgi ulaşmasını sağlamak üzere, genetik bilgi ii tına çıkar. Bu çoğalma DNA’nm eşlenmesi yoluyla olur. ! yarı alıkonulmak bir modele uygun olarak çoğalır. Bu m göre, DNA iplikçiklerinden her biri, kendini tamamlaya yeni iplikçik oluşumunu sağlar, sonra bu iplikçikler ikişer: bir araya gelir. DNA’nın eşlenmesi çok karmaşık bir dizi kimyasal tepkime sonucu gerçekleşir. Replikasyon sıra çok çeşitli enzimler, DNA’nın iplikçiklerinin açılmasını, b lerinden ayrılmasını, tamamlayıcı zincirlerin sentezini ve bir çift sarmal DNA molekülünün oluşmasını sağlar.
Topolojik sorunlar
Hücre çekirdeğinde bulunan DNA basit bir iplikçik biç: de değildir. DNA’nm etrafını birçok protein sarar ve bu ya kendi içinde solenoit veya yan yana dizili toplar biçimind zenlenir. Öyleyse, doğrusal DNA, birçok baskı ve bur kuvvetinin etkisi altındadır. Replikasyonun başında iki ıp ğin birbirinden ayrılması gerektiğinden, DNA öncelikle bu
Bakteri DNA’sı. Bakterinin zan yırtılınca, tek kromozomu oluşturan uzun DUA iplikçiği ortaya çıkıp yayılır.
KROMOZOMLAR
DNA’NIN BİR BÖLGESİ: ÇİFT SARMAL
milimetrenin 2 milyonda biri
DNA ÇİFT SARMALININ EŞLENMESİ
zincirin kalıp kolları
zincirin yeni kolları
WATS0N VE CRİCK MODELİ
t
■’s:
sarmalın her döngüsünde 10 çift baz yer alır
milimetrenin 3,4 milyonda biri
LZI
ZX_
X-
DORT NÜKLEOTİT TİPİ
fosfat ^ Adenin şeker —« l azotlu baz-‘
f Timin
Guanin
Sitozin
AYRICA BAKINIZ
► EMSİ bakteriler
► ib.ansli genetik
► [b-ansli genetik mühendisliği «- İb.ansli gen tedavisi
► ItüNsg hücre
► iBtANŞü virüsler
e burulma kuvvetinden kurtulmalıdır. Bu yapısal de-topoizomeraz, adı verilen enzimler tarafından ger-‘r. Tip I topoizomeraz, çift sarmalı oluşturan zincirini keserek, bu zincirin serbestçe çözülmesini sağlar, sal tepkime için (ATP olarak) enerji gerekmez. Tip II eraz veya (jiraz), her iki zinciri birden keser. Bunların ı I izomerazların tam tersidir; çünkü bunlar serbest lan birleştirmek üzere burulma kuvveti yaratır. Çift çeşitli işlemler sırasında oluşabilecek düğümleri çöz-ır.
kon
:, Meselson ve Stahl, 1953’te, Watson ve Crick’in ta-gibi, DNA’nm çift sarmal olduğunu ve aynı zaman-ısyona ait belli başlı bazı özellikleri bir deneyle kanıt-aşamada, Escherichia coli bakterisini, azot izotopu 15N besi yerinde çoğalttılar. Daha sonra, bakteri kültürü-bir ağır izotop, yani, ’4N içeren bir besi yerine aktar-iki aşama sırasında, DNA bazlarında bulunan azot, :ma yoluyla bazların yapısına girdi. Yeni bir bakteri oluşmasını bekledikten sonra, kültürden, bakteri yalıtılıp incelendi. İnceleme sonucunda, yoğunlukları çeşit DNA bulundu. En ağırı, birinci bakteri kültürün-ve yalnız I5N izotopunu içeren DNA molekülüydü. A ise, besi ortamı değiştirildikten sonra çoğalan bak-ÎNA’sıydı ve iplikçiklerinden birinde l4N, diğerinde ı bazlar bulunuyordu. Böylelikle, azot 15’i bulundu-iğin kalıp olarak kullanıldığı ve onun karşısında üreti-nlayıcı iplikçiğin yalnız ikinci ortamda bulunan azot bazlardan oluştuğu anlaşıldı. Bu deneyle, replikasyo-ılıkonulmalı bir modele uygun olarak gerçekleştirildi-ımış oldu.
î, Cairns’in elektron mikroskobuyla yaptığı çalışmamda, değirmi bakteri kromozomunda replikasyonun, mun yalnız bir noktasından başladığı anlaşıldı. Daha ‘ilan çalışmalar, replikasyonun, başlangıç noktasından ıer iki yönde de ilerlediğini ortaya çıkardı. Bu meka-ı insan kromozomları için de geçerli olduğunu Huberman ve Riggs gösterdiler; ancak ökaryotlarda mlar çok daha uzun olduğu için, bu işlem biraz daha tır. Otoradyografik incelemeler sonucunda, replikas-rden fazla noktada birden başladığı ve böylelikle, ılikasyonunun hızla tamamlanabildiği anlaşılmıştır. ;plikasyon birimi reylikotı adını alır ve uzunluğu yak-000 – 200 000 baz, 15 – 60 pm arasındadır. İnsan kronun uzunluğu 40 000 pm olarak kabul edilirse, kro->aşına yaklaşık bin tane replikon düşer. Hızı yaklaşık alan replikasyon bir saatten daha kısa bir sürede sona ak, genomda tüm replikonlar aynı anda başlamaz: mlar üzerinde kimi önce, kimi sonra oluşmuş erken jlikon bölgeleri bulunur.
kasyonun mekanizması
/otlarda replikasyonun mekanizması, mutantlarla ya-şmalar sonucunda anlaşılmıştır. İlk aşamada, helikaz :n enzimler yardımıyla DNA iplikçikleri birbirinden olarak ayrılır. Helikazlar iplikçiklerden birine tutuna-:eser ve açar. Ayrılan iplikçikler bu şekilde SSB (Sing-îinding, tek iplikçiğe bağlanan) gibi bazrözel protein-la kararlı hale getirilir ve serbest DNA iplikçikleri he-:etramerler tarafından örtülür. Gerçek anlamda repli-
ASANDA KROMOZOMLARIN EVRİMİ
mları, değişik türler arasındaki evrimsel bağlan belirfe–enelUkle morfolojiye, anatomiye ve Fizyolojiye başvurur, u bağlantı, kromozom formülünün çözümlenmesiyle ku-Darwin’den beri, biyologlar, insanla büyük maymunlar e, goril, orangutan,vb) arasında akrabalık olduğunu öne :dir. Bu iddia, kromozom formülünün incelenmesiyle niştir.;
İ 23 çift, büyük maymunlarda 24 çift kromozom vardır. Çok laliz göstermiştir ki, 13 çift insan kromozomuyla şempanze-: krorflozomu adeta birbirinin aynıdır; geri kalan çiftler ara-;ok ufak ayrılıklar, farklar vardır, insandaki 2 nolu kromo-mpatızedeki 2 kromozomun birleşip kaynaşmasından iba-ti adamları, şimdi bu kadar ufak farklılıkların nasıl olup da jnemlı morfolojik değişikliğe ve davranış ayrılığına sebep ol-raştırmaktadır.
kasyon, primozom denilen bir enzim kompleksinin yardımıyla bir ribonükleik asit (RNA) senteziyle başlar. Primozom, sentezin başlangıç noktasını tanıyan proteinlerden yapılmıştır. Daha sonra, DNA polimeraz III enzimi, sentezlenen küçük RNA molekülünü öncü gibi kullanarak kalıp DNA’dan yararlanarak tamamlayıcı DNA iplikçiliğinin sentezini başlatır. Sentez ilerledikçe, SSB proteinler ortamdan uzaklaştırılır. Yedi alt birimden oluşan DNA polimeraz III enziminden iki molekül, replikasyon noktasına tutunur ve böylelikle, replikasyon iki DNA zincirinde birden sürer. Tamamlayıcı iplikçiklerde replikasyon, Okazaki parçaları denilen, kısa aralıklarla sentezlenen kısa parçalar biçiminde devam eder. Replikonun replikasyonu sonunda, bir RNAaz (enzim) yardımıyla önce RNA molekülü yıkılır, sonra parçacıklar, DNA polimeraz I enzimiyle bir araya getirilir. Okazaki parçaları, DNA ligaz adı verilen bir enzimle birbirlerine bağlanır.
Ökaryotlarda replikasyonun mekanizması daha az bilinmektedir. Ancak çalışmalar, ökaryotlarda gerçekleşen replikasyonun prokaryotlarınkine benzediğini göstermiştir. Bilinen en önemli farklılıklar polimerazlarla ilgilidir. Ökaryotlarda, replikasyonun başlıca enzimi, DNA polimeraz a’dır. Ayrıca, replikasyon bölgelerinde DNA polimeraz fi ve öve mitokondriler-de bir polimeraz y bulunduğu anlaşılmıştır.
DNA’nm bütünlüğü
DNA, bütün hücrelerin normal çalışabilmek için muhtaç oldukları çeşitli enzimlerin yapım planını aldıkları bir kalıp moleküldür. Bu nedenle, hücrelerin yaşamlarını sürdürebilmeleri, DNA’daki bilgilerin güvenilir olmasına bağlıdır. Oysa, birçok madde ve olay DNA’nın yapısını bozabilir. Genelde, bu duruma mutasyon denir. Mutasyonları engellemek için, hemen tüm hücrelerde, değişiklikleri algılayabilen ve tamir eden enzimler bulunur. Bu enzimlerin çalışma biçimi oldukça basittir. Mutas-yona uğrayan parça, DNA’nın yapısını bozan nükleazlar yardımıyla kesilip çıkartılır, daha sonra DNA polimeraz doğru parçayı sentezler, son olarak, bir ligaz bu yeni parçayı iplikçiğe birleştirir. DNA’nm yapısı ve özellikleri, her bireyin kendine özgü olduğundan, DNA incelemesi birtakım hukukî sorunların çözümünde de kullanılmaktadır. □
