İçeriğe atla

Baz çifti

Moleküler biyolojide bir baz çifti, birbirine ters doğrultuda iki DNA veya RNA zinciri üzerinde bulunan, biribirine hidrojen bağları ile bağlanmış iki nükleobazdır. Standart Watson-Crick baz eşleşmesinde (veya baz çiftleşmesinde), adenin (A), timin (T) ile, guanin de sitozin ile bir baz çifti oluşturur. RNA içinde olan baz çiftlerinde timin'in yerini urasil (U) alır. Watson-Crick tipi olmayan ve alternatif hidrojen bağlarıyla meydana gelmiş baz çiftleri de oluşabilir, özellikle RNA'da; bunlara Hoogsteen baz çiftlerinde de rastlanır.

Baz eşleşmesi moleküler biyolojideki pek çok temel süreçte önemli bir yer tutar. DNA ikileşmesi sırasında bir DNA ipliğindeki baz dizisinin kullanılarak öbürünün sentezlenmesi, transkripsiyonda da bir DNA ipliğinden bir RNA molekülünün sentezlenmesi, baz eşleşmesi sayesinde olur. Baz eşleşmesi, protein çevrimi (translasyon) sırasında mesajcı RNA molekülündeki kodonların taşıyıcı RNA'daki antikodon tarafından tanınmasının da mekanizmasıdır. Bazı DNA veya RNA bağlanma enzimleri belli baz çiftlerini tanıyarak belli gen düzenleme bölgelerine bağlanabilirler.

Bir genin büyüklüğü veya bir canlı genomunun büyüklüğü çoğu zaman baz çifti olarak ifade edilir, çünkü DNA genelde çift ipliklidir. Dolayısıyla, toplam baz çifti sayısı, bir iplikte bulunan nükleotit sayısına eşittir (bunun istisnası, telomerlerde bulunan tek iplikli bölgelerdir). Haploit insan genomunun (23 kromozom) büyüklüğü yaklaşık 3 milyar baz çiftidir ve 20-25.000 protein geni içerdiği tahmin edilmektedir.[1]

Örnekler

Aşağıdaki DNA dizileri baz eşleşme biçimlerini gösterir. Konvansiyon gereği üst satırdaki dizi 5' ucundan 3' ucuna doğru yazılmıştır; alttaki de dolayısıyla 3' - 5' doğrultusundadır.

Baz eşleşmeli bir DNA dizisi:
ATCGAT
TAGCTA
Yukardakine karşılık baz eşlemeli RNA dizisi, timinin yerini urasil almıştır:
AUCGAU
UAGCUA

Uzunluk ölçümü

Aşağıdaki kısaltmalar DNA ve RNA moleküllerinin uzunluklarını belirtmek için yaygın olarak kullanılır:

  • bç = baz çifti
  • kb (= kbç) = kilo baz çifti = 1.000 bç
  • Mb = mega baz çifti = 1.000.000 bç
  • Gb = giga baz çifti = 1.000.000.000 bç

Tek iplikli DNA veya RNA durumunda uzunluk birimi olarak baz çifti yerine nükleotit kullanılır (kısaltması nt veya knt, Mnt, Gnt), çünkü eşleşme yoktur. Bilgisayar bilgi depolama kapasite birimi olan bayt ile baz çiftini ayırt etme gereği varsa kısaltma olarak kbç, Mbç, Gbç vb. kullanılabilir.

Santimorgan birimi bir kromozom üzerindeki uzaklıklar için kullanılır, ama ona karşılık gelen baz birimi sayısı canlıdan canlıya fark eder. İnsan genomunda bir santimorgan yaklaşık 1 milyon baz çiftine karşılık gelir.[2][3]

Hidrojen bağlanması ve stabilite

GC baz çifti, üç hidrojen bağı ile
AT baz çifti, iki hidrojen bağı ile

Hidrojen bağlanması yukarıda belirtilen baz eşleşme kurallarının altında yatan kimyasal mekanizmadır. Hidrojen bağı alıcıları ve vericilerinin birbirleriyle uygun biçimde ilişkiye girmeleri sayesinde "doğru olan" çiftler oluşur. GC baz çiftinde üç hidrojen bağı vardır, AT'de ise yalnızca iki; bunun sonucu olarak GC çifti daha kararlıdır.

Daha büyük olan nükleobazlar, adenin ve guanin, pürinler olarak adlandırılan çift halkalı moleküller grubunun üyeleridir. Daha küçük olan sitozin, timin ve urasil ise tek halkalı pirimidinler grubunun üyeleridir. DNA'da yalnızca pürinler ve pirimidinlerin birbirine komplementerdir (tümleyicidir). Bazların bağlı olduğu şeker-fosfat zincirleri arasındaki uzaklık yüzünden iki pirimidin arası fazla açıktır ve hidrojen bağı oluşturamazlar, iki pürin ise birbirlerine fazla yakındır. Buna karşın RNA'da (iki hidrojen bağlı) GU eşleşmisine sıkça rastlanır.

Eşleşmiş DNA ve RNA molekülleri oda sıcaklığında göreceli olarak kararlıdır ama ısıtılmaları halinde, iki nükleotid zinciri belli bir ergime sıcaklığının üzerinde birbirlerinden ayrılırlar. Ergime sıcaklığını belirleyen faktörler moleküllerin uzunluğu, ikisi arasındaki hatalı eşleşme oranı (eğer varsa) ve GC oranıdır. Yüksek GC oranı ergime sıcaklığını artırır, bu yüzden aşırı sıcaklıkta büyüyen canlıların (Thermus thermophilus gibi) genomlarında GC oranı özellikle yüksektir. Buna karşın, genomda birbirinden ayrılması gereken bölgeler, örneğin sıkça okunan genlerin promotor bölgeleri, göreceli olarak GC-fakirdir. Polimeraz zincir reaksiyonu tepkimeleri tasarlanırken de GC içeriği ve ergime sıcaklı göz önüne alınır.

Baz istiflenmesi

Bazların aromatik halkalarının pi orbitalleri arasında meydana gelen baz istiflenme etkileşimleri de baz çiftleşmesindeki stabiliteye katkıda bulunur. Yan yana olan iki GC baz çifti arasındaki istiflenme etkileşimleri bu bakımdan diğer baz çiftleri arasındaki istiflenme etkileşimlerinden daha kararlıdır. Baz istiflenme etkileri özellikle RNA ikincil yapı elemanlarının kararlılığında önemli rol oynar. Örneğin RNA firkete yapılarının halka kısımları baz istiflenmesi ile stabilize olur.

Baz analogları ve interkalatörler

Nükleotitlerin kimyasal analogları asıl nükleotitlerin yerini alıp anormal baz çiftleri oluşturabilirler, bunlar DNA ikileşmesinde ve transkripsiyonda hatalara (çoğunlukla nokta mutasyonlarına) yol açabilir. Mutajenik amaçla kullanılan baz analoglarına bir örnek 5-bromourasil'dir; timine benzeyen bu baz, enol halinde guanin ile baz eşleşmesi yapar.

DNA interkalatörleri bir DNA ipliği üzerindeki komşu iki baz arasına girerler, bir baz kadar yer tuttukları için DNA kopyalama mekanizmasının hata yapmasına yol açarlar. İnterkalatörler baz dizisinin o noktasında bir bazın atlanmasına veya fazladan bir bazın eklenmesine neden olarak çerçeve kayması denen mutasyonlara yol açar. Çoğu interkalatörler büyük poliaromatik bileşiklerdir ve muhtemel karsinojendirler. Bunların örnekleri arasında etidyum bromür ve akridin sayılabilir.

Ayrıca bakınız

Dış bağlantılar

  • DAN - Nükleik asit ergime sıcaklıklığı hesaplama aracı

Notlar

  1. ^ International Human Genome Sequencing Consortium (2004). "Finishing the euchromatic sequence of the human genome". Nature. 431 (7011). ss. 931-45. PMID 15496913.  [1] 22 Temmuz 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  2. ^ "The Genetic and Rare Diseases Information Center - Office of Rare Diseases redirect". 13 Eylül 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Nisan 2008. 
  3. ^ Matthew P Scott, Paul Matsudaira, Harvey Lodish, James Darnell, Lawrence Zipursky, Chris A Kaiser, Arnold Berk, Monty Krieger (2004). Molecular Cell Biology, Fifth Edition. San Francisco: W. H. Freeman. s. 396. ISBN 0-7167-4366-3. ...in humans 1 centimorgan on average represents a distance of about 7.5x10E5 base pairs 

Genel referanslar

  • Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M, Losick R. (2004). Molecular Biology of the Gene. 5th ed. Pearson Benjamin Cummings: CSHL Press.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">DNA</span> Canlıların genetik bilgilerini barındıran molekül

Deoksiriboz nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmaların ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA'nın başlıca rolü bilgiyi uzun süre saklamasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Bazı DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır, diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.

<span class="mw-page-title-main">DNA replikasyonu</span> Biyolojik süreç

DNA replikasyonu veya DNA ikileşmesi, tüm organizmalarda meydana gelen ve DNA kopyalayarak kalıtımın temelini oluşturan biyolojik bir süreçtir. Süreç, bir adet çift iplikli DNA molekülüyle başlar ve iki özdeş DNA'nın oluşumuyla son bulur. Orijinal çift iplikli DNA'nın her ipliği, tamamlayıcı ipliğin üretiminde kalıp görevi görür. Hücresel proofreading ve hata kontrol mekanizmaları replikasyonun neredeyse hatasız gerçekleşmesini sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Sitozin</span>

Sitozin (C) (2-oksi-4-aminopirimidin ya da 4-amino-2(1H)-pirimidinon) guanin, adenin ve timin (RNA'da urasil) ile beraber DNA ve RNA'daki temel azotlu bazlardan biri olan moleküldür. Kimyasal formülü C4H5N3O'dur. Bir heterosiklik aromatik halka ve iki substituentten (4. pozisyona bağlanmış bir amin ve 2. pozisyona bağlanmış keton) oluşan bir pirimidin türevidir. Sitozin'in nükleosidi sitidin'dir ve Watson-Crick baz eşleşmesine göre guanin ile 3 hidrojen bağı ile bağlanmış baz çifti kurar.

<span class="mw-page-title-main">Guanin</span>

Guanin (IUPAC ID: 2-amino-1H-purin-6(9H)-one) DNA ve RNA nükleik asitlerinde bulunan molekül. Diğerleri sitozin, timin, adenin ve urasil olmak üzere beş asıl azotlu bazdan biridir. C5H5N5O formullü bir pürin türevi olan guanin, Watson-Crick baz eşleşmesinde sitozin ile 3'lü hidrojen bağı kurar. Çift bağlarla eşlenmiş bir pirimidin-imidiazol çember sistemi içerir ve doymamış bi-siklik hali düzlemseldir. Guanin nükleotitine guanozin denir.

<span class="mw-page-title-main">RNA</span> nükleotitlerden oluşan polimer

Ribonükleik asid (RNA), bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. Her nükleotit bir azotlu baz, bir riboz şeker ve bir fosfattan oluşur. RNA pek çok önemli biyolojik rol oynar, DNA'da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon) ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. RNA tiplerinden olan mesajcı RNA, DNA'daki bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara taşır, ribozomal RNA ribozomun en önemli kısımlarını oluşturur, taşıyıcı RNA ise protein sentezinde kullanılmak üzere kullanılacak aminoasitlerin taşınmasında gereklidir. Ayrıca çeşitli RNA tipleri genlerin ne derece aktif olduğunu düzenlemeye yarar.

<span class="mw-page-title-main">Taşıyıcı RNA</span> protein sentezinde görevli bir RNA

Taşıyıcı RNA hücrelerde protein sentezi sırasında büyüyen polipeptit zincirine spesifik bir amino asit ekleyen küçük bir RNA molekülüdür. Amino asidin bağlanması 3' ucundadır. Bu kovalent bağlantı aminoasil tRNA sentetaz tarafından katalizlenir. Ayrıca, antikodon olarak adlandırılan üç bazlık bir bölge vardır, bu bölge mRNA üzerinde kendisine karşılık gelen üç bazlık bir kodon bölgesi ile baz eşleşmesi yapar. Her tip tRNA molekülü sadece tek tip bir amino asite bağlanabilir, ama genetik kod aynı amino asite karşılık gelen birden çok kodon bulunduğu için, farklı antikodonlara sahip tRNA'lar aynı amino asidi taşıyabilir.

<span class="mw-page-title-main">Protein biyosentezi</span>

Protein biyosentezi, hücrenin protein sentezlenmesi için gereken bir biyokimyasal süreçtir. Bu terim bazen sadece protein translasyonu anlamında kullanılsa da transkripsiyon ile başlayıp translasyonla biten çok aşamalı bir süreçtir. Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozom yapısı ve yardımcı proteinler bakımından farklılık göstermesine karşın, temel mekanizma korunmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Nükleik asit</span> bilinen tüm yaşam için gerekli olan büyük biyomoleküller sınıfı

Nükleik asitler, bütün canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)'dır. İnsan kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik asitlerin başlıca işlevi genetik bilgi aktarımını sağlamaktır.

Nükleobazlar, RNA ve DNA'daki şekerlere bağlı olan, azotlu kimyasal moleküldür. Bunlara adenin, guanin, sitozin, timin ve urasil dahildir. Bunlar sırasıyla A, G, C, T ve U olarak kısaltılır. Genetikte bunlara genelde baz olarak değinilir.

<span class="mw-page-title-main">Tamamlayıcılık (moleküler biyoloji)</span>

Moleküler biyoloji ve biyokimyada tamamlayıcılık veya komplementerlik, iki molekülün birbiriyle temas ettikleri yüzeylerindeki şekillerin uyumu sayesinde birbirlerine sıkı bir şekilde bağlanarak bir bütün oluşturma özellikleridir. Tamamlayıcılık, nükleik asitler ve birbirine bağlanan protein-ligand ikilileri için kullanılır. Tamamlayıcılık ayrıca, birbirini tamamlayan nükleik asitlerin dizileri için de kullanılır.

Moleküler biyolojide anlam, DNA ve RNA gibi nükleik asit moleküllerinde bulunan bilginin yönünün (polaritesinin) başka nükleik asitlerle karşılaştırılmasında kullanılan bir kavramdır. Hangi bağlamda kullanıldığına bağlı olarak "anlam" terimi farklı manalara gelebilir. Bir manasıyla "anlam", bir nükleik asidin protein kodlama özelliğidir. Bir diğer manasıyla "anlam", tek iplikli RNA virüslerinde, viriondan çıkan genomik RNA'nın doğrudan protein kodlayabilme özelliğidir. "Antianlamlı" nükleik asitlerden söz edilince, anlamlı bir mRNA'nın ifadesini engelleyen, komplemanter dizili bir nükleik asit kastedilir.

<span class="mw-page-title-main">Ters transkriptaz</span> RNA şablonundan DNA üreten bir enzim

Biyokimyada bir ters transkriptaz veya RNA'ya bağımlı DNA polimeraz, tek iplikli bir RNA molekülü okuyup tek iplikli DNA üreten bir DNA polimeraz enzimidir. Bu enzim, ayrıca, RNA tek iplikli cDNA şeklinde okunduktan sonra çift iplikli DNA oluşmasında da görev alır. Normal transkripsiyon DNA'dan RNA sentezidir; dolayısıyla ters transkripsiyon bu sürecin tersidir.

<span class="mw-page-title-main">G-dörtlüsü</span>

G-dörtlüsü. Nükleik asit dizilileri guanin bakımından zengindir ve dört bazlı birimlerden meydana gelmiş istiflenme kümeleri ile kromozom uçlarını stabilize ederek, dört guanin baz yassı bir tabaka oluşutururlar. Bunlar birbirleri üzerine yığılarak karalı bir G-dörtlüsü (G-quadruplex) yapısı oluştururlar. Bu yapıların stabilizasyonu için her dört bazlı birimlerin ortasında bulunan bir metal iyon ve bazların kenarları arasındaki hidrojen bağların kelasyonu ile gerçekleşir. Aynı zaman da G-dörtlüsü, tek bir iplikçiğin birkaç kere katlanması ile de oluşabilir.

DNA denatürasyonu, iki iplikçikli DNA'nın bazları arasındaki hidrojen bağlarının kırılması sonucu, çözülüp, iplikçiklerinin birbirinden ayrılması sürecidir. Her iki terim de, çözeltideki DNA'nın ısıtılması sonucu iplikçiklerin ayrılması için kullanılır ancak denatürsayon, üre gibi kimyasallar tarafından da meydana gelebilir. Çok sayıda DNA molekülünden söz edilirken, ergime sıcaklığı (Tm), DNA iplikçiklerinin yarısının ikili sarmal, yarısının ise rastgele sarım hâlinde olduğu sıcaklıktır. Ergime sıcaklığı, molekülün uzunluğuna ve onun nükleotit bileşimine bağlıdır.

<span class="mw-page-title-main">Sap-ilmik</span>

Sap-ilmik molekül içi baz eşleşmesi, tek iplikli DNA'da ve, daha yaygın olarak, RNA'da görülen bir yapıdır. Firkete veya firkete ilmiği olarak da adlandırılır. Bu yapı, aynı molekülün nükleotit dizisi bakımından genelde palindromik olan iki bölgesi arasında baz eşleşmesi sonucu meydana gelen çifte sarmal ve bu sarmalın ucunda eşleşmemiş bir ilmikten oluşur. Palindromik bir dizi her iki yönde de aynı okunan bir dizidir, örneğin bir yönde AAGC olan bir dizi, ters yönde TTCG olarak okunur, bu diziler birbirlerine komplemanter oldukları için DNA dizisi olarak palindromik oldukları söylenir. Meydana gelen lolipop benzeri yapı pek çok RNA ikincil yapısının yapı taşıdır.

DNA yapısı, hem tek iplikli hem çift iplikli DNA'da çeşitli biçimler gösterir. Hücreler için DNA'nın yapısıyla ilişkili olan DNA'nın mekanik yapısı hücreler için önemli bir sorun yaratır. DNA'nın okunması veya ona bağlanmasıyla ilgili her hücresel süreç, onun tanınması, paketlenmesi veya değişime uğratılmasına etki edecek şekilde onun mekanik yapılarını da kullanır ya da değiştirir. DNA 'nın aşırı uzunluğunun, onun sertliğinin ve sarmal yapısının bir sonucu olarak, hücre DNA'sının düzenlenebilmesi için histon gibi yapısal proteinler ve topoizomeraz ve helikaz gibi enzimler evrimleşmiştir. DNA'nın özellikleri onun moleküler yapısı ve dizisi ile yakından ilişkilidir. Özellikle DNA ipliklerini birbirine bağlayan hidrojen bağları ve elektronik etkileşimlerin, her bir iplikteki bağların kuvvetine kıyasla olan zayıflığı, bu ilişkide önemli bir rol oynar.

<span class="mw-page-title-main">İstiflenme</span>

Kimyada istiflenme, genelde aromatik olan moleküllerin atomlar arası etkileşerek deste şeklinde üst üst üste gelmesidir. İstiflenmiş bir sistemin en yaygın bilinen örneği DNA molekülünde birbirini takibeden bazlarda görülür. İstiflenme proteinlerde, non-polar iki halkanın örtüşmesi halinde de meydana gelir. Hangi moleküllerarası kuvvetlerin istiflenmeye neden olduğu hâlen tartışma konusudur.

<span class="mw-page-title-main">Üç sarmallı DNA</span>

Üç iplikli DNA veya üç sarmallı DNA, üç oligonükleotitin birbiri etrafına sarılarak üçlü sarmal oluşturduğu bir DNA yapısıdır. Bu yapıda ipliklerden biri, B-biçimli DNA ile Hoogsteen veya ters Hoogsteen hidrojen bağları kurar. Bu bağ, ikili sarmalın büyük oluğunda oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Eksonükleaz</span>

Eksonükleaz bir nükleik asit zincirinin ucundan nükleotitleri teker teker kesen enzimdir. Bu zincirlerin 3' veya 5' uçlarındaki fosfodiester bağlarını kıran bir hidroliz tepkimesi olur, bu yüzden bu enzimler fosfoesteraz olarak tanımlanabilirler. Buna karşın, bir diğer fosfoesteraz tipi olan endonükleazlar bir polinükleotit zincirlerinin ortasındaki fosfodiester bağlarını keser.

Deaminasyon bir molekülden bir amino grubunun çıkarılması. Bu reaksiyonu katalizleyen enzimler deaminaz olarak adlandırılır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.