İçeriğe atla

DNA ergimesi

DNA denatürasyonu (DNA ergimesi olarak da bilinir), 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 (İng. random coil) hâlinde olduğu sıcaklıktır.[1] Ergime sıcaklığı, molekülün uzunluğuna ve onun nükleotit bileşimine bağlıdır.

DNA denatürasyonunun uygulamaları

DNA denatürasyonu DNA'nın belli özelliklerinin anlaşılmasında kullanılabilir. Sitozin/guanin baz eşleşmesi adenin/timin baz eşleşmesinden daha kuvvetli olduğu için, bir genomdaki sitozin ve guanin oranı (GC içeriği olarak adlandırılır), genomik DNA'nın ergime sıcaklığının ölçülmesiyle kestirilebilir.[2] Yüksek sıcaklıklar yüksek GC oranına karşılık gelir.

DNA denatürasyonu iki farklı DNA dizisi arasındaki farklılığı belirlemek için kullanılır. DNA ısıtılarak tek iplikçikli bir duruma getirilir ve sonra karışım yavaşça soğutularak iplikçiklerin yeniden hibritleşmesine izin verilir. Hibrit moleküller benzer diziler arasında meydana gelir, diziler arasındaki farklılıklar baz eşleşmesini bozar. Genom düzeyinde, bu yöntem (DNA-DNA hibridizasyonu) kullanılarak iki farklı biyolojik tür arasındaki genetik uzaklık kestirilmiştir.[3] Belli bir DNA bölgesi söz konusu olduğunda, iki dizi arasındaki ufak farklılıkların belirlenebilmesi için denatüran gradyan jel elektroforezi ve sıcaklık gradyan jel elektroforezi kullanılır.[4][5]

Ergime sıcaklığına dayalı DNA analiz yöntemleri ile DNA dizileri hakkında çıkarımı yapmak dolaylı olduğu için genelde doğrudan DNA dizilemesi yapmak yeğlenir.

DNA ergime süreci moleküler biyoloji tekniklerinde kullanılır. Bunların başında polimeraz zincir tepkimesi (PCR) gelir. Bu yöntemde DNA sıcaklığı bilgi verici değildir ancak yöntemde kullanılacak doğru sıcaklığın belirlenebilmesi için Tm'nin kestirilmesi önemlidir. DNA ergime sıcaklıkları eşitlenerek bir grup DNA molekülünün hibridiazsyon kuvvetinin eşitlenmesi sağlanabilir. Bu yöntem, örneğin, DNA mikrodizilimlerindeki oligonükleotit probların tasarlanmasında kullanılır.

Tm belirleme yöntemleri

Tm değerini hesaplamak için çeşitli formüller mevcuttur.[6][7] Bazı formüller DNA ikililerinin (duplekslerinin) ergime sıcaklılarının öndeyiminde daha yanlışsızdır.[8]

En yakın komşu yöntemi

En yakın komçu yöntemi, nükleik asit ikililerinin ergime sıcaklıklarının öndeyisinde kullanılan bir yöntemdir. İki iplikçikli DNA'nın hibridizasyon enerjisinde GC içeriği önemli bir etken olsa da, komşu bazlar arasındaki etkileşim, istiflenme enerjisini de önemli kılar. En yakın komşu yöntemi, nükleik asidin omurgası boyunca bazları ikişer ikişer değerlendirerek bunu hesaba katar.[1] Her birinin entalpik ve entropik parametreleri vardır, bunların toplamı ergime sıckalığını aşağıdaki denkleme göre belirler:

Burada iki tek iplikçikten bir dupleks oluşma sürecinde
standart entalpi ve standart entropidir,
tek sarmallı moleküllerden daha fazla miktarda bulunanın derişimi (genelde bu bir prob ya da primerdir),
daha düşük miktarda bulunan, komplemanter iplikçiğin derişimidir (genelde bu hedef iplikçiktir),
evrensel gaz sabitidir. .

Tavlama tepkimesinde standart entalpi ve entropiler negatiftir ve sıcaklıktan bağımsız oldukları varsayılır. Eğer ise, ihmal edilebilir.

Tablo 1. DNA/DNA dupleksleri için en yakın komşu parametreleri[1] değerleri kilokalori/mol olarak verilmiştir ve değerleri kalori bölü mol bölü derece Kelvin olarak verilmiştir.

En yakın komşu dizisi
(5'-3'/5'-3')

kcal/mol

cal/(mol·K)
AA/TT -7.9 -22.2
AG/CT -7.8 -21.0
AT/AT -7.2 -20.4
AC/GT -8.4 -22.4
GA/TC -8.2 -22.2
GG/CC -8.0 -19.9
GC/GC -9.8 -24.4
TA/TA -7.2 -21.3
TG/CA -8.5 -22.7
CG/CG -10.6 -27.2
Uç A-T baz çifti 2.3 4.1
Uç G-C baz çifti 0.1 -2.8

Notlar

  1. ^ a b c John SantaLucia Jr. (1998). "A unified view of polymer, dumbbell, and oligonucleotide DNA nearest-neighbor thermodynamics". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (4). ss. 1460-5. doi:10.1073/pnas.95.4.1460. [1] 1 Ekim 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  2. ^ M. Mandel and J. Marmur (1968). "Use of Ultravialet Absorbance-Temperature Profile for Determining the Guanine plus Cytosine Content of DNA". Methods in Enzymology. 12 (2). ss. 198-206. doi:10.1016/0076-6879(67)12133-2. ISBN 978-0-12-181856-2. 
  3. ^ C.G. Sibley and J.E. Ahlquist (1984). "The Phylogeny of the Hominoid Primates, as Indicated by DNA-DNA Hybridization". Journal of Molecular Evolution. Cilt 20. ss. 2-15. doi:10.1007/BF02101980. 
  4. ^ R.M. Myers, T. Maniatis, and L.S. Lerman (1987). "Detection and Localization of Single Base Changes by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis". Methods in Enzymology. Cilt 155. ss. 501-527. doi:10.1016/0076-6879(87)55033-9. ISBN 978-0-12-182056-5. 
  5. ^ T. Po, G. Steger, V. Rosenbaum, J. Kaper, and D. Riesner (1987). "Double-stranded cucumovirus associated RNA 5: experimental analysis of necrogenic and non-necrogenic variants by temperature-gradient gel electrophoresis". Nucleic Acids Research. 15 (13). ss. 5069-5083. doi:10.1093/nar/15.13.5069. 
  6. ^ Breslauer, K.J.; ve diğerleri. (1986). "Predicting DNA Duplex Stability from the Base Sequence". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Cilt 83. ss. 3746-3750. doi:10.1073/pnas.83.11.3746.  (pdf) 24 Temmuz 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  7. ^ Rychlik, W. et al. (1990) Nucleic Acids Res. 18, 6409-6412.
  8. ^ Owczarzy R., Vallone P.M., Gallo F.J., Paner T.M., Lane M.J. and Benight A.S (1997). "Predicting sequence-dependent melting stability of short duplex DNA oligomers". Biopolymers. Cilt 44. ss. 217-239. doi:10.1002/(SICI)1097-0282(1997)44:3<217::AID-BIP3>3.0.CO;2-Y.  (pdf) 11 Aralık 2012 tarihinde Archive.is sitesinde arşivlendi

Kaynakça

Ayrıca bakınız

Dış bağlantılar

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">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">Isı iletimi</span>

Isı iletimi ya da kondüksiyon, madde veya cismin bir tarafından diğer tarafına ısının iletilmesi ile oluşan ısı transferinin bir çeşididir.

Elektrokimya, kimya biliminin bir alt dalı olup elektronik bir iletken ile iyonik bir iletken (elektrolit) arayüzeyinde gerçekleşen reaksiyonları inceler. Elektrokimyada amaç kimyasal enerji ve elektrik enerjisi arasındaki değişimi incelemektir.

<span class="mw-page-title-main">DNA dizileme</span> moleküler biyolojide bir teknik

DNA dizilemesi, bir DNA molekülündeki nükleotit bazlarının sırasının belirlenmesidir.

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, 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.

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

Denatürasyon, protein veya nükleik asitlerin doğal yapısında mevcut olan sekonder, tersiyer ve kuaterner yapılarının bazı fiziksel ve kimyasal dış etkilerle bozularak primer yapılarına dönüşmeleri sürecidir. Canlı bir hücredeki proteinlerin denatüre olması, hücresel aktivitelerde bozulma ve belki de hücrenin ölümüyle sonuçlanır.

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

Özdirenç (resistivity) birim uzunluk ve kesit alana sahip bir iletkenin elektrik akımına karşı ne ölçüde direnç gösterdiğinin bir ölçüsüdür. Özdirenç iletkenin geometrik ölçülerinden bağımsız bir büyüklük olup, sadece iletkenin yapıldığı maddenin özellikleriyle ilgilidir.

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

Nükleaz, nükleik asitleri kısmen veya tamamen parçalayan bir enzim tipidir. Bu enzimler gerek sindirim sisteminde, gerek de hücre içinde, örneğin hata tamiri, gen regülasyonu, viral savunma gibi önemli işlevlerin gerçekleşmesinde rol oynarlar. Nükleazlar, tiplerine bağlı olarak, DNA ve RNA zincirlerini çeşitli biçimlerde kesebilirler. Gen mühendisliğinde farklı nükleazlar DNA moleküllerinin arzu edilen biçime sokulmasında, ayrıca DNA ve RNA moleküllerinin yapılarının anlaşılmasında birer araç olarak kullanılır.

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

DNA süpersarımı, bir ucu sabitlenmiş bir DNA molekülünün serbest ucunun molekülün uzun ekseni etrafında döndürülmesidir.

Chargaff kuralları, Avusturyalı biyokimyacı Edwin Chargaff tarafından 1949-1951'de yayımlanan, DNA'daki çeşitli azotlu bazların miktarları arasındaki ilişkileri ifade eden empirik kurallardır.

Biyomoleküler yapı biyomoleküllerin yapısıdır. Bu moleküllerin yapısı genelde birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül yapı olarak ayrılır. Bu yapının iskeleti, molekül içinde birbirine hidrojen bağları ile bağlanmış ikincil yapı elemanları tarafından oluşturulur. Bunun sonucunda protein ve nükleik asit yapı bölgeleri oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Kemiosmoz</span> Hücresel solunumu sağlayan elektrokimyasal prensip

Kemiosmoz; iyonların, elektrokimyasal gradyanı azaltmak için seçici geçirgen bir zardan geçme hareketidir. Hücresel solunumdaki ATP sentezinin gerçekleşmesini sağlayan enerjinin büyük bir kısmı hidrojenlerin yaptığı bu hareketten karşılanır.

Kimyada kimyasal enerji, pil, ampul ve hücre gibi bir kimyasal maddenin tepkime esnasındaki değişiminin potansiyelidir. Kimyasal bağ kurma veya koparma sonucu enerji açığa çıkar. Bu enerji bir kimyasal sistem tarafından ya emilir ya da yayılır.

Ekserji verimi, termodinamiğin ikinci kanununa göre verimliliği hesaplar. Bir tesisin, mekanizmanın veya sistemin oluşturduğu ve faydalı iş için gereken toplam ekserjilerin, yine aynı sistemdeki kütle akışı veya enerji kaynaklarının potansiyel ekserjilerinin toplamına oranını ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Konukçu-konuk kimyası</span>

Konukçu-konuk kimyası; Supramoleküler kimyada tam kovalent bağlar dışındaki kuvvetler tarafından benzersiz yapısal ilişkilerde bir arada tutulan iki veya daha fazla molekül ya da iyondan oluşan kompleksleri tanımlar. Kovalent olmayan bağlanma yoluyla moleküler tanıma ve etkileşim fikrini kapsar. Kovalent olmayan bağlanma, proteinler gibi büyük moleküllerin 3 boyutlu yapısının korunmasında kritik öneme sahiptir ve büyük moleküllerin spesifik olarak ancak geçici olarak birbirine bağlandığı birçok biyolojik süreçte yer alır.

Eckert sayısı (Ec), sürekli ortamlar mekaniğinde kullanılan bir boyutsuz niceliktir. Bir akışın kinetik enerjisi ile sınır tabaka entalpi farkı arasındaki ilişkiyi gösterir ve ısı transferinin dağılmasını karakterize etmek amacıyla kullanılır. Bu sayı, Ernst R. G. Eckert'in adını taşımaktadır.

Marangoni sayısı (Ma), yaygın olarak tanımlandığı üzere, Marangoni akışları ile difüzyon taşıma hızını karşılaştıran bir boyutsuz sayıdır. Marangoni etkisi, sıvının yüzey gerilimindeki gradyanlardan kaynaklanan akışıdır. Difüzyon ise yüzey gerilimindeki gradyanı oluşturan maddenin yayılmasıdır. Bu nedenle, Marangoni sayısı akış ve difüzyon zaman ölçeklerini karşılaştıran bir tür Peclet sayısıdır.