Genlerin Dünyası

GENLERIN DÜNYASI

Gen üzerine kisa bilgi:.

Bu bölümde ise DNA dünyasinin birazdaha derinliklerine inerek hem egitici hem de ilgi çekici bilgiler edinecegiz. DNA nin canlilarin genetik sifresi oldugunu siklikla duyariz.Belgesellerde, dergilerde gazetelerde vs.Fakat genlerle ilgili olarak her zaman kafamizda soru isaretleri kalir.DNA ne demek?, genler insanin neresinde bulunur veya genlerle nasil oynarlar gibi sorulardir bunlar.Aslinda pekte bahsedildigi kadar karmasik bir konu degildir.En azindan burada anlatilanlardan DNA ve genler hakkinda kaba ama öz bilgiler edinebilirsiniz. Ilk olarak "DNA" ve "Gen" kavrami üzerinde durarak ne olduklarini izah etmeye çalistik.Sade tanimlarin ardindan ilginç konulara degindik.Zevkle okuyabilirsiniz. DNA nedir, nerede bulunur?: DNA "Deoksi Ribo Nükleik Asit" isimli bir tür molekül grubunun kisaltilmis isimidir.DNA'nin çift zincirli ip merdivene benzediginden bahsetmistik.Çift zincirli yapidaki DNA zinciri oldukça uzun bir zincirdir.Bu zincir hücre içindeki özel enzimler ve proteinler araciligi ile paketlenir. Nasilki uzun bir ipi makaraya düzenli bir sekilde sariyorsaniz, hücrede buna benzer bir mekanizma ile DNA yi paketleyerek çekirdeginin (Nukleus) içine yerlestirir.DNA her hücrede bulunur.Örnegin su an ekrana bakan gözlerinizdeki her hücrenin içinde DNA zinciri paketlenmis bir vaziyette yerlesik olarak bulunur.Veyahut klavyeyi kullanan ellerinizdeki herbir hücrenin içerisinde ayri ayri DNA molekülü bulunur.Böbreklerinizin hücrelerinde, karacigerinizin hücrelerinde, kemik hücrelerinizde kisacasi vücudunuzdaki her hücrede DNA molekülü mevcuttur. DNA uzun bir zincir olmasina karsilik üzerindeki baz siralari bir düzen içerisinde taksim edilmistir. Taksim edilen bu baz gruplarina ise" Gen "denir.Mesela bir canlinin DNA zincirinde 15.000.000 adet baz(Nukleotid) dizisi olsun ve bu baz dizileri 1000 ' er adet olmak üzere 15 gruba ayrilmis olsun.Iste bu 15 tane grubun her biri birer "gen" dir.Insan hücresinde ise yaklasik olarak 3 milyar adet gen bulunur.Tabii her genin içinde binlerce nükleotid dizisi vardir. Bir canlinin bütün karakterleri ise DNA daki genlerde saklidir.Bu genlerin nasil olupta bir canliyi meydana getirdigine ilerleyen bölümlerde deyinecegiz.



Yukaridaki DNA zincirine bakacak olursaniz a,t,g ve c olmak üzere 4 farkli bazin birbirleriyle karsi karsiya gelerek baglandigini görürsünüz.Bu baglanmalar belirli bir düzene göre yapilir. "a=adenin","t=timin","g=guanin" ve "c=sitozin" bazlari arasinda adenin bazi yanlizca timin ile guanin bazi ise yanlizca sitozin(c) ile bag yapar.Bunun nedeni ise oldukça ilginçtir. Adenin ve Guanin bazlari yapisal olarak büyük boylu moleküllerdir.Timin ve Sitozin ise küçük boylu moleküllerdir.Adenin ve timin bazlarini bir futbol topu, guanin ve sitozin bazlarini ise tenis topu olarak düsünebilirsiniz. Eger adenin bazinin karsisina timin degilde guanin gelseydi heliks yapisinin düzgün ilerlemesi mümkün olmayacakti.Fakat DNA da küçük bazlara karsi büyük bazlarin gelmesiyle aradaki mesafenin her noktada sabit olmasi saglanmistir. DNA nin yapisi bazlarin bu sekilde ardi ardina siralanmasiyla uzayip gider.



Eminizki bazlarin DNA üzerinde bu sekilde siralanmasinin, canliligin "sifresi" ile ne ilgisi oldugunu merak ediyorsunuzdur.Az öncede belirttigimiz gibi bu sifrelerin bir canli organizmayi nasil meydana getirdigini simdi açiklayacagiz. DNA daki sifrelerden canli bir organizmanin meydana gelmesi, aslinda hücre içinde oldukça karmasik bir dizi islem neticesinde meyadana gelir.Fakat yazimizda bu islemleri en kaba haliyle ele aldik. DNA daki sifrelerin desifre olup organizmayi meydana getirmesi asama asama meydana gelmektedir.Bu asamalar ise sirasiyla ;

1-) DNA dan RNA sentezi (Transkripsiyon)

2-) RNA dan protein sentezi (Translasyon)

3-) Proteini üretilen hücrenin farklilasmasi (Morfogenez) Simdi bu asamalari teker teker ele alarak yanlizca bir DNA molekülünden devasal bir canlinin nasil mükemmel bir sekilde meydana geldigini ögrenelim.

1-) DNA dan RNA sentezi (Transkripsiyon) : Erkek bir canlidan gelen spermin tasidigi bir miktar DNA ile disi bir canlidan gelen yumurtanin tasidigi DNA birleserek tam bir DNA yi verir.Bu DNA meydana gelecek yavrunun tüm özelliklerini içinde barindirir.Mesela bu canlinin DNA sinda 1 milyar gen var ise bu genlerin 500 milyontanesi anneden 500 milyon taneside babadan gelir.Yumurta ile spermin birlesmesinin ardindan DNA daki o essiz sifreler çözülerek, küçücük bir yumurta (zigot) dan kocaman bir canliyi meydana getirmeye baslar. Ilk asama RNA sentezidir.Bu islem DNA nin açilmasiyla baslar.Biliyoruzki DNA daki bazlar karsi karsiya gelip el ele tutusarak her iki omurgayi birlestirmislerdi.Fakat bu bazlar ellerini birakarak yani aralarindaki baglari kopararak DNA nin çift zincirli yapisini tipki bir "fermuar" gibi açmaya baslar. DNA çözülmeye basladikça "RNA polimeraz" adi verilen özel bir protein DNA nin üzerinde gezerek onu okumaya ve RNA yi sentezlemeye baslar.

Büyük mavi bölge RNA polimerazi temsil etmektedir.Yesil serit ise sentezlenen RNA dir. Anlasilacagi gibi DNA zinciri açilmis ve RNA polimeraz enzimi vasitasiyla DNA daki bazlara karsilik gelen diger bazlar birbirlerine eklenerek RNA üretilmektedir. Üretilen RNA nin DNA dan tek farki Adenin bazinin karsisina Timin yerin " U " harfiyle gösterilen " Urasil " bazinin gelmis olmasidir.Üretimi tamamlanan RNA daha sonra DNA üzerinden ayrilarak bir dizi isleme tabii tutulur. Bu islemler sirasinda RNA kaba olarak DNA dan üretildikten sonra üzerinde düzeltmeler yapilir.Nasilki bir marangoz kestigi tahtalari düzeltmek için yontuyorsa, hücrede ayni sekilde üretilen kaba RNA yi düzeltmek için bir dizi enzimi görevlendirir. Not: Üretilen bu RNA, mRNA (mesajci RNA) dir

. 2-) RNA dan protein sentezi (Translasyon): Düzeltme islemleri tamamlanmis olan mRNA daha sonra çekirdek (nukleus) den çikarak "Ribozom" adi verilen bir organele dogru yol almaya baslar.Ribozoma ulasan mRNA ribozoma baglanir. mRNA nin bir özelligi ise DNA daki gibi siralanan bazlarin 3 lü gruplar halinde ayrilmis olmasidir.Bir örnek verelim ; DNA üzerindeki kodonlar " AATGCCGATGTA " seklinde ise, sentezlenen mRNA nin görünümü " UUA-CGG-CUA-CAU " seklinde olacaktir.Dikkat ederseniz baz siralamasinda bir degisme yoktur, yanlizca bazlar 3 lü gruplar halinde taksim edilmislerdir.Taksim edilen bu 3 lü gruplara ise "Kodon" adi verilir.Tabii RNA da adenin bazina karsilik urasil bazinin, guanin bazina karsilik ise sitozin bazinin geldigini unutmamak gerekir. Bu sekilde üretilen mRNA ribozoma baglandiktan sonra 3 lü gruplarin okunmasina baslanir.tRNA adi verilen bir baska RNA çesidi ise bildigimiz mRNA veya DNA kadar uzun degildir.tRNA (Tasiyici RNA) üzerinde yanlizca 15-20 baz sirasi bulundurur.tRNA nin diger bir özelligi ise birbiri ardina siralanan bazlarin bir daire olusturacak sekilde baglanmasidir.Bunu halay çeken bir grup insana benzetebilirsiniz. tRNA halkasinin üzerinde iki önemli bölge vardir.Bu bölgelerden ilki, tasiyacagi aminoasidin taninmasini saglayan bölgedir.Diger bölge ise tRNA nin mRNA ya baglanacagi, 3 adet baz sirasindan olusan bölgedir.Bu bölgeye ise " Anti-kodon " adi verilir. mRNA üzerinde bazlarin 3 lü gruplar halinde dizildiginden bahsetmistik.Iste tRNA üzerinde bulunan, " anti-kodon " adi verilen ve yanlizca 3 adet baz sirasindan olusan bu bölge, ribozoma tutunmus mRNA üzerindeki " kodon " adi verilen 3 lü gruplara baglanir.Tabii tRNA larin anti - kodonlari, mRNA üzerindeki kodonlara sirasiyla baglanirken beraberlerinde tasidiklari aminoasitleride getirmislerdir.Bu yüzden tRNA ya bu isim verilmistir." Aminoasiti tasiyan RNA " tRNA lar aminoasitleri tasiyip sirasiyla kodonlara baglandikça, tRNA larin sirtlarindaki aminoasitlerde birbirleriyle baglanmaya baslarlar.

.Görüldügü gibi mRNA daki kodonun baz dizilimi GCC, bu kodona baglanan tRNA nin ise anti - kodonu CGG seklindedir. tRNA üzerinde bulunan pembe halka ise " aminoasit " i temsil etmektedir. Yüzlerce binlerce tRNA yanyana dizildiklerinde, üzerlerindeki aminoasitlerde yanyana gelmis olur.Iste yanyana gelmis olan bu aminoasitler birbirleriyle bag yaparak proteini sentez etmeye baslar.Hatirlarsaniz protein molekülünün aminoasit zincirlerinden meydana geldigini soylemistik. Yukarida anlatmak istedigimiz olaylari yandaki sekil gayet iyi açikliyor.Sag tarafta yaklasmakta olan mavi renkli tRNA lar görülüyor.tRNA larin üzerlerinde ise yesil ve sari renklerle gösterilmis " aminoasit " ler görülüyor.Yesil renkli serit mRNA yi, boynuzlu gri yapi ise ribozomu temsil etmektedir. tRNA lar sirasiyla mRNA üzerine yerlestikten sonra, sirtlarindaki amino asitler bag yapar.Tam bu sirada isi biten tRNA yükünü bosaltmis olarak mRNA dan bagini kopararir ve ribozomdan ayrilir.Fakat tasidigi amino asit, kendinden önceki tRNA nin getirdigi aminoasitle bag yapmis olarak protein zinciri olusumuna katilir. Bu gerçektende insani hayranlik içerisinde birakan bir sistemdir.Bugün dünya üzerinde yapay olarak üretilen proteinler bile canli bir hücre tarafindan üretilen proteinin adi bir taklidi olmaktadir.

3-) Proteini üretilen hücrenin farklilasmasi: Buraya kadar olan asamalar hücrede protein sentezi için gerekli islemleri kapsiyordu.Bundan sonra ise üretilen proteinin çesidine göre hücrenin kazandigi fonksiyondur. Bir yumurta ile bir spermin birlesmesiyle meydana gelen yapi zigot adini alir ve tek bir hücreden ibarettir.Zigot içerisinde DNA kendisinin bir kopyasini çikarir.Dolayisiyla hücrede DNA miktari iki katina çikmis olur.Fakat hücre derhal bölünmeye baslar bu DNA lardan birisi bir hücreye giderken diger DNA ise ikinci yavru hücreye aktarilir.Böylelikle hücre ikiye bölünmüs olur.Bölünmeler ta ki anne karninda bir bebegin meydana gelmesine dek sürer. Yani tek bir hücre, o kadar çok bölünme geçirirki sayilari trilyonlari bulur ve bir canli embriyoyu (anne karnindaki bebek) meydana getirir.DNA sifrelemesi ise bu noktada devreye girer. Bir önceki basamagimiz protein sentezi ile ilgiliydi.Fakat proteinler çesitli hücreler için farkli tiplerde üretilir.Bir yavru anne karninda gelisirken, yavrunun gözlerini olusturacak hücrelerdeki DNA lar yanlizca göz organi ile ilgili proteinleri üretirler.Ayni sekilde yavrunun beynini olusturacak hücrelerin DNA lari ise yanlizca beyin organi ile ilgili proteinleri üretirler. Burada önemli olan nokta sudur.Insanin kemik hücresi olsun, karaciger hücresi olsun, böbrek hucresi olsun kisacasi vücudunun her bolgesindeki hücrelerin içindeki DNA larda insanin bütün organlarini olusturacak bilgiler saklidir.Fakat saklanan bu bilgilerden yanlizca ilgili organ için üretilecek protinlerin meydana getirilmesi saglanir.Yani her hücrede insan vücudunun her organinin protein bilgileri saklanir fakat bu proteinlerin hepsi üretilmez.Yanlizca meydana getirilecek organla ilgili proteinler üretilir.Bir organda, organla ilgili proteinler disinda DNA da saklanan diger proteinlerin üretilmemesi için DNA nin üzeri " Histon " adi verilen özel bir proteinle örtülür. Hücrelerin programlanmis bir sekilde farkli farkli proteinler üretip farkli organlara dönüsmesi olayina Tip dilinde farklilasma (morfogenez) denir.Bugün bilim adamlarinin kafasini kurcalayan en büyük problem ise hücrelerdeki " Histon " larin hangi genlerin üzerini örtüp hangilerinin üzerini açik birakacagini nereden bildigidir.Çünkü proteinlerde birer moleküldür ve moleküllerde atomlardan olusur.Dolayisiyla suursuz atomlarin bu derece zekice düsünülmüs bir mekanizmayi meydana getirmesi beklenemez.

KLONLAMA (KOPYALAMA)

Kopyalama konusunu açiklamadan önce bazi terimlerin en anlama geldigini belirtelim.

Kromozom : Kromozomlar, genetik materyalin (DNA) ' nin yardimci proteinlerle birlikte dönümler yapip katlanmasiyla ve kisalmasiyla olusan yogunlasmis yapilardir.

Somatik hücre : Insanin veya baska bir canlinin esey hücreleri (üreme) disindaki tüm hücrelere somatik hücre denir.Örnegin deri hücresi, karaciger hücresi, kas hücresi gibi.Bu hücrelerin tasidiklari kromozom sayisi 2n ile gösterilir.

Esey hücresi : Esey hücreleri, bir canlinin disi ve erkek bireyleri tarafindan üretilen ve " n " sayida kromozom tasiyan üreme hücreleridir.Erkek canli tarafindan üretilen esey hücresi " Sperm ", disi canlinin tarafindan üretilen esey hücresine ise " Yumurta " adi verilir. Örnek olarak insanin somatik hücrelerinde daima 46 tane kromozom bulunur.Ve bu 46 kromozom 2n harfiyle gösterilir.Tabii kromozom sayilari canlidan canliya degismektedir.Mesela sigir somatik hücrelerindeki kromozom sayisi 60, farede 40, kurbagada 26 dir.Sayisi ne olursa olsun eger kromozomlar somatik bir hücreye ait ise 2n harfiyle gösterilir. Canlinin esey hücrelerinde ise kromozom sayisi somatik hücrelerindekinin yarisi kadardir ve n harfiyle gösterilir.Insanin somatik hücrelerinde 46 kromozom, esey hücrelerinde ise yarisi sayida yani 23 tane kromozom bulunur.Disi ve erkek esey hücreleri birlestigi zaman (buna döllenme denir) meydana gelecek yavrunun kromozom sayilari yine 46 olacaktir. Bir yavru anne ve babasina genetik materyal düzeyinde hiçbir zaman benzemez.Çünki anne birey, esey hücrelerini (yumurta) meydana getirirken bu esey hücrelerine kendi DNA sinin yarisini nakleder.Ayni sekilde erkek bireyde esey hücrelerini meydana getirirken (sperm) somatik hücrelerindeki DNA nin yari miktarini esey hücrelerine nakleder.Dolayisiyla dünyaya gelecek yavrunun DNA si ne annenin nede babanin DNA sinin aynisidir.Yavrunun DNA si anne ve babasinin DNA larinin karisimi oldugu için bazi karakterleri annesine bazi karakterleride babasina benzer.



Yukaridaki sekilde, n sayida kromozom tasiyan disi ve erkek esey hücreleri rakam ve harflerle gösterilmistir. Disi ve erkek esey hücrelerinden her hangi ikisi birbiriyle birlestigi takdirde meydana gelecek yavru anneye de babaya da benzemez. Disinin somatik hücrelerinde " 1 - 2 " genlerini tasidigini varsayarsak, disinin " 1 " genetik yapili esey hücresiyle erkegin herhangi bir esey hücresinin birlesmesi halinde meydana gelecek yavrunun DNA si ya " 1 - A " olacak yada " 1 - B " olacaktir. Ayni sekilde disinin " 2 " genetik yapili diger esey hücresinin erkegin herhangi bir esey hücresi ile birlesmesi halinde, meydana gelecek yavru erkege de disiye de benzemeyecektir.

Dogadaki çesitliligin diger bir nedeni ise " Krossing - over " olayidir.Krossin - over ' da, kromozomlar arasinda parça degis tokusu yapilarak genetik materyalin çok daha degisik bir yapiya sahip olmasi saglanir.Esey hücreleri, mayoz bölünme ile meydana getirilirken kromozomlar esey hücrelerine dagitilmadan önce krossing - over meydana gelir.Krossing - over ' da parça degis tokusu ise, birbirinin esi olan iki kormozomun kromatidleri arasinda meydana gelir (Bkz.Hücre sayfasi - Bölüm : Hücre bölünmesi). Klonlama yöntemiyle, esey hücrelerinden meydana gelecek olan canlinin anne veya babasinin aynisi olmasi saglanabilmektedir.Klonlama yönteminde temel olarak izlenen yol ise disinin yumurta hücresine, yine disinin somatik hücrelerinden alinan 2n sayidaki kromozomun yerlestirilmesidir.Bu sekilde yumurtaya, DNA si üzerinde hiçbir degisiklik yapilmamis somatik hücre kromozomlari enjekte edilerek yapay bir döllenme saglanmaktadir.