AYT DNA’NIN YAPISI VE EŞLENMESİ

0
39
AYT DNA'nın yapısı ve eşlenmesi Biyoloji konu anlatımı kapağı

AYT DNA’nın yapısı ve eşlenmesi konu anlatımı kapsamında nükleotitlerin kuruluşu, DNA’nın kalıtsal materyal olduğuna ilişkin deneyler, çift sarmalın moleküler düzeni ve yarı korunumlu replikasyon ayrıntılı biçimde işlenecektir.
AYT biyoloji konularının tamamına AYT konu anlatımı arşivinden ulaşabilirsiniz.

Nükleik Asitlerin Yapı Birimleri

Nükleotit, Nükleozit ve Bileşenleri

Nükleik asitler, nükleotit adı verilen monomerlerin art arda bağlanmasıyla oluşan polimerlerdir. Bir nükleotitte üç temel bileşen bulunur: azotlu organik baz, beş karbonlu şeker yani pentoz ve fosfat grubu. DNA nükleotitindeki pentoz deoksiribozdur; baz ise adenin (A), timin (T), guanin (G) veya sitozin (C) olabilir.

Baz ile pentozun glikozit bağıyla birleşmesi nükleozit oluşturur. Nükleozite fosfatın ester bağıyla katılmasıyla nükleotit meydana gelir. Bu nedenle nükleozit fosfat içermez; nükleotit içerir. Bir nükleotitteki bağlar ile DNA’nın karşılıklı zincirlerini tutan hidrojen bağları aynı değildir.

Organik baz, deoksiriboz ve fosfatın nükleozit ile nükleotit oluşturması
Baz ile deoksiriboz nükleoziti; bu yapıya fosfatın katılması DNA nükleotidini oluşturur.
Örnek - 1
Bir DNA nükleotidinin hidrolizi sonucunda X, Y ve Z bileşenleri elde ediliyor. X’in bütün DNA nükleotitlerinde ortak olduğu, Y’nin dört çeşidinin bulunduğu ve Z’nin beş karbonlu bir monosakkarit olduğu biliniyor. Buna göre X, Y ve Z sırasıyla hangisidir?

A) Fosfat – organik baz – deoksiriboz
B) Deoksiriboz – fosfat – organik baz
C) Organik baz – deoksiriboz – fosfat
D) Fosfat – deoksiriboz – organik baz
E) Deoksiriboz – organik baz – fosfat
Bütün DNA nükleotitlerinde fosfat ve deoksiriboz ortaktır; çeşitliliği dört farklı organik baz sağlar. Z’nin monosakkarit olduğu verildiğinden Z deoksiriboz, Y organik baz ve X fosfattır.

Cevap: A

Pürin–Pirimidin Ayrımı ve DNA Nükleotitleri

Adenin ve guanin çift halkalı pürin; sitozin ve timin tek halkalı pirimidin bazlarıdır. Çift zincirli DNA’da her baz çifti bir pürin ile bir pirimidinden oluşur. Bu düzen sarmal boyunca iki şeker–fosfat omurgası arasındaki uzaklığın yaklaşık sabit kalmasına katkı sağlar.

Bir DNA molekülünde dört tür deoksiribonükleotit bulunabilir. Nükleotidin adı taşıdığı baza göre verilir; ancak adenin bazı ile adenin deoksiribonükleotidi aynı yapı değildir. Nükleotitte baza ek olarak deoksiriboz ve fosfat da bulunur.

Örnek - 2
Çift zincirli bir DNA parçasında toplam 1800 azotlu organik baz bulunmakta ve bunların 620’si pürin bazı olarak belirlenmektedir. Bu ölçümle ilgili en uygun yorum hangisidir?

A) DNA çift zincirliyse veri hatalıdır; pürin sayısı 900 olmalıdır.
B) Pirimidin sayısı 1180’dir ve veri DNA için uygundur.
C) Adenin sayısı kesinlikle 620’dir.
D) Guanin sayısı kesinlikle 280’dir.
E) Fosfat sayısı 620’dir.
Çift zincirli DNA’da her baz çiftinde bir pürin ve bir pirimidin bulunduğundan toplam pürin sayısı toplam bazların yarısına, yani 900’e eşit olmalıdır. 620 değeri çift zincirli DNA için tutarsızdır.

Cevap: A

Nükleotitlerin Bağlanması ve Polinükleotit Zinciri

Aynı DNA zincirindeki komşu nükleotitler, bir nükleotidin şekerinin 3′ karbonu ile sonraki nükleotidin fosfatı üzerinden kurulan fosfodiester bağı ile bağlanır. Böylece tekrarlayan şeker–fosfat birimleri zincirin omurgasını, bazlar ise omurgaya bağlı değişken kısmı oluşturur.

Doğrusal ve tek zincirli bir polinükleotitte n nükleotit varsa zincir içinde n − 1 fosfodiester bağlantısı bulunur. İki doğrusal zincirden oluşan ve her zincirinde n nükleotit taşıyan bir DNA parçasında ise zincir içi bağlantıların toplamı 2(n − 1)’dir. Bu sayım uçların birbirine bağlı olmadığı doğrusal DNA için geçerlidir.

Örnek - 3
Her zincirinde 750 nükleotit bulunan doğrusal bir DNA parçasında, zincir içindeki fosfodiester bağlantılarının toplam sayısı kaçtır?

A) 748
B) 749
C) 750
D) 1498
E) 1500
Her doğrusal zincirde 750 − 1 = 749 bağlantı vardır. İki zincirde toplam 2 × 749 = 1498 fosfodiester bağlantısı bulunur.

Cevap: D

DNA’nın Kalıtsal Materyal Olduğunu Gösteren Çalışmalar

Griffith Deneyi ve Transformasyon

Griffith, Streptococcus pneumoniae bakterisinin kapsüllü, hastalık yapan S tipi ile kapsülsüz, hastalık yapmayan R tipini kullandı. Canlı S bakterileri fareyi öldürürken canlı R bakterileri ve ısıyla öldürülmüş S bakterileri tek başına fareyi öldürmedi. Buna karşılık ısıyla öldürülmüş S ile canlı R karışımı fareyi öldürdü ve ölü fareden canlı S bakterileri elde edildi.

Bu sonuç, ölü S bakterilerinden gelen bir etkenin canlı R bakterilerine kapsül oluşturma ve hastalık yapma özelliği kazandırdığını gösterdi. Kalıtsal özelliğin hücreler arasında aktarılmasına transformasyon, aktarılan fakat Griffith’in kimliğini belirleyemediği etkene ise dönüştürücü ilke denildi. Deney, maddenin DNA olduğunu tek başına kanıtlamadı.

Griffith ve Avery deneylerinde kapsüllü ile kapsülsüz bakterilerin sonuçları
Griffith dönüşümü gösterdi; Avery ve arkadaşları dönüştürücü etkinliğin DNA yok edildiğinde kaybolduğunu belirledi.
Örnek - 4
Griffith deneyinde ısıyla öldürülmüş S bakterileri ile canlı R bakterilerinin karışımı fareye verildiğinde fare ölüyor ve kanından canlı S bakterileri elde ediliyor. Yalnız bu sonuçtan;
I. R bakterilerinin S bakterilerinden gelen kalıtsal bir etkenle değişebildiği,
II. dönüştürücü etkenin kesinlikle DNA olduğu,
III. ısıyla öldürülmüş S hücrelerinden işlevsel bir bilginin aktarılabildiği
yargılarından hangilerine ulaşılabilir?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
R tipinin S tipine dönüşmesi kalıtsal bir etkinin aktarıldığını gösterir. Ancak Griffith’in düzeni etkenin kimyasal kimliğini belirlemez; DNA sonucu daha sonraki çalışmalarla ortaya konmuştur.

Cevap: C

Avery–MacLeod–McCarty Deneyi

Avery, MacLeod ve McCarty, ısıyla öldürülmüş S bakterilerinden elde edilen özütü farklı tüplerde proteaz, RNaz ve DNaz ile işledi. Proteinlerin veya RNA’nın parçalandığı örneklerde R bakterileri S tipine dönüşmeyi sürdürdü. DNA’nın parçalandığı örnekte ise dönüşüm gerçekleşmedi.

Deneyde değiştirilen temel etken, özütte hangi molekül grubunun seçici olarak parçalandığıdır. Transformasyonun yalnız DNaz uygulamasında kaybolması, dönüştürücü bilginin DNA ile taşındığını destekler. DNazın canlı R bakterilerini öldürdüğü veya kapsülü doğrudan parçaladığı biçimindeki yorumlar deney mantığına uymaz.

Örnek - 5
S tipi bakterilerden elde edilen hücresiz özüt dört eşit tüpe ayrılıyor. Tüplere sırasıyla proteaz, RNaz, DNaz ve enzim içermeyen tampon ekleniyor; ardından her tüpe canlı R bakterileri konuyor. Yalnız DNaz eklenen tüpte S tipi bakteri oluşmuyor. Bu sonuç için en güçlü çıkarım hangisidir?

A) Kapsülün yapısında yalnız DNA bulunur.
B) Proteaz ve RNaz bakterilerde hiçbir molekülü parçalayamaz.
C) Transformasyonu sağlayan kalıtsal bilgi DNA bütünlüğüne bağlıdır.
D) DNaz bütün R bakterilerini öldürmüştür.
E) Proteinler kalıtsal özelliklerin oluşumunda hiçbir zaman görev yapmaz.
Özütte DNA seçici olarak parçalandığında dönüşümün kaybolması, aktarılabilir bilginin DNA bütünlüğüne bağlı olduğunu gösterir. Sonuç kapsülün kimyasal yapısını veya proteinlerin genel işlevsizliğini kanıtlamaz.

Cevap: C

Hershey–Chase Deneyi

Hershey ve Chase, T2 bakteriyofajlarının protein kılıfını kükürdün radyoaktif 35S izotopuyla, DNA’sını ise fosforun radyoaktif 32P izotopuyla işaretledi. Kükürt proteinlerde bulunabilirken DNA’nın yapısında yer almaz; fosfor DNA’nın fosfatlarında bulunurken proteinlerin temel yapısında yer almaz.

İşaretli fajlar bakterileri enfekte ettikten sonra karışım çalkalanıp santrifüjlendi. 32P işaretinin bakteri hücrelerinin bulunduğu çökeltiye ve yeni fajlara geçmesi; 35S işaretinin büyük ölçüde üst sıvıda kalması, bakteriye girip yeni faj üretimini yöneten maddenin DNA olduğunu gösterdi.

32P ile işaretli DNA ve 35S ile işaretli protein kullanan Hershey Chase deneyi
32P DNA’yı, 35S protein kılıfı izler; bakteri içine geçen işaret DNA’nın kalıtsal rolünü destekler.
Örnek - 6
Hershey–Chase deneyinin bir tekrarında faj DNA’sı 32P, protein kılıfı 35S ile işaretlenmiştir. Enfeksiyon, çalkalama ve santrifüj sonrasında hangi bulgu DNA’nın kalıtsal materyal olduğu görüşünü en doğrudan destekler?

A) 35S’nin bakteri çökeltiğinde, 32P’nin üst sıvıda bulunması
B) Her iki izotopun yalnız üst sıvıda bulunması
C) 32P’nin bakteri çökeltiğinde ve yeni oluşan fajlarda saptanması
D) 35S’nin DNA’nın şekerinde bulunması
E) Bakterilerin izotopsuz ortamda çoğalamaması
DNA’yı izleyen 32P’nin bakteriye girmesi ve yeni faj kuşağına aktarılması, çoğalmayı yöneten bilginin DNA ile taşındığını doğrudan destekler.

Cevap: C

Çift Sarmal Modeline Giden Bulgular

Chargaff’ın farklı canlılardan elde ettiği çift zincirli DNA örneklerinde A miktarının T’ye, G miktarının C’ye yaklaşık eşit olduğunu göstermesi tamamlayıcı eşleşme için önemli bir ipucuydu. Rosalind Franklin ve Maurice Wilkins’in X ışını kırınım çalışmaları DNA’nın sarmal yapısı ve düzenli çapı hakkında yapısal veri sağladı. Watson ve Crick bu bulguları kullanarak antiparalel çift sarmal modelini geliştirdi.

Bu çalışmalar birbirinin yerine geçmez: deneysel baz oranları ve kırınım verileri yapısal kısıtları sağlarken model bu verileri tek moleküler düzende birleştirmiştir. DNA’nın kalıtsal materyal olduğunu gösteren deneylerle DNA’nın üç boyutlu yapısını açıklayan çalışmalar da farklı sorulara yanıt verir.

Örnek - 7
DNA’nın çift sarmal modelinin geliştirilmesine ilişkin;
I. Chargaff bulguları tamamlayıcı baz oranlarına işaret eder.
II. X ışını kırınım verileri molekülün sarmal yapısı ve düzenli çapı hakkında bilgi verir.
III. Griffith deneyi zincirlerin antiparalel olduğunu doğrudan gösterir.
ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I
B) Yalnız III
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
Chargaff oranları ve X ışını kırınımı çift sarmal modeline yapısal dayanak sağlar. Griffith deneyi transformasyonu gösterir; antiparalelliği ölçmez.

Cevap: C

DNA’nın Moleküler Yapısı

Çift Sarmal, Şeker–Fosfat Omurgası ve Bazlar

DNA, ortak bir eksen çevresinde sarmallaşan iki polinükleotit zincirinden oluşur. Hidrofilik şeker–fosfat omurgaları molekülün dışına, azotlu bazlar ise iç kısmına yönelir. Aynı zincirdeki nükleotitleri kovalent fosfodiester bağları; iki zincirdeki tamamlayıcı bazları hidrojen bağları bir arada tutar.

Kovalent omurga bağları ile bazlar arasındaki hidrojen bağlarının görevleri ayrıdır. Hidrojen bağlarının tek tek zayıf olması, eşlenme sırasında zincirlerin enzimlerle ayrılabilmesini kolaylaştırır; çok sayıda bağın birlikte bulunması ise çift sarmala kararlılık kazandırır.

Antiparalel DNA zincirlerinde şeker fosfat omurgası ve tamamlayıcı baz çiftleri
Omurgadaki fosfodiester bağları zincir boyunca, hidrojen bağları ise iki zincirin tamamlayıcı bazları arasında kurulur.
Örnek - 8
Şekilde çift zincirli bir DNA parçasındaki bazı yapılar K, L, M ve N ile gösterilmiştir. K ile N sarı dairesel yapılara, L mavi beşgen yapıya, M ise iki zincir arasındaki kesikli çizgilere yöneltilmiştir. Buna göre M ve K sırasıyla hangi yapı ya da etkileşimi göstermektedir?

K, L, M ve N ile işaretlenmiş çift zincirli DNA parçası
K, L, M ve N, DNA parçasındaki farklı yapı ve bağları gösteren işaretlerdir.
A) Fosfodiester bağı – deoksiriboz
B) Hidrojen bağı – fosfat
C) Glikozit bağı – organik baz
D) Ester bağı – deoksiriboz
E) Peptit bağı – fosfat
M, karşılıklı organik bazlar arasındaki hidrojen bağlarına yönelmiştir. K ve N ile gösterilen sarı dairesel yapılar fosfattır; L ise deoksiribozdur.

Cevap: B

Tamamlayıcı Baz Eşleşmesi ve Chargaff İlişkileri

Çift zincirli DNA’da adenin timinle iki, guanin sitozinle üç hidrojen bağı kurar. Bu nedenle molekülün tamamında A = T ve G = C eşitlikleri; ayrıca toplam pürin = toplam pirimidin ilişkisi geçerlidir. Tek bir zincirde ise A = T veya G = C olma zorunluluğu yoktur.

Bir zincirin dizisi biliniyorsa karşı zincirin dizisi tamamlayıcılık kuralıyla bulunabilir. Ancak iki zincirin baz dizileri aynı olmak zorunda değildir; birbirini tamamlar. Toplam nükleotit sayısı iki zincirin toplamıdır, baz çifti sayısı ise bunun yarısıdır.

Örnek - 9
Çift zincirli bir DNA molekülünde 2400 nükleotit vardır ve adenin nükleotitlerinin oranı %30’dur. Buna göre guanin nükleotitlerinin sayısı ve toplam hidrojen bağı sayısı sırasıyla kaçtır?

A) 240 – 2400
B) 480 – 2880
C) 480 – 3600
D) 720 – 2880
E) 720 – 3360
A = 720 ve T = 720’dir. G + C için 960 nükleotit kalır; G = C = 480 olur. AT çifti sayısı 720, GC çifti sayısı 480’dir. Hidrojen bağı sayısı 720 × 2 + 480 × 3 = 2880’dir.

Cevap: B

Antiparalel Zincirler ve 5′–3′ Yönlülüğü

Bir DNA zincirinin iki ucu kimyasal olarak farklıdır. 5′ uç, şekerin 5′ karbonuna bağlı fosfatla; 3′ uç ise şekerin 3′ karbonundaki serbest hidroksil grubuyla tanımlanır. DNA’nın iki zinciri zıt yönlerde uzandığı için biri 5′→3′ yönündeyken tamamlayıcısı 3′→5′ yönündedir; bu düzene antiparalellik denir.

Dizi yazımında varsayılan yön 5′→3′’tür. Örneğin 5′-AGTC-3′ zincirinin karşısı 3′-TCAG-5′ olur. Karşı zinciri yine 5′→3′ yönünde yazmak gerekirse sıra ters çevrilir ve 5′-GACT-3′ biçimi elde edilir.

Örnek - 10
Bir DNA zincirinin dizisi 5′-A G T C C A-3′ olarak verilmiştir. Tamamlayıcı zincirin 5′→3′ yönündeki dizisi hangisidir?

A) 5′-T C A G G T-3′
B) 5′-T G G A C T-3′
C) 5′-A C C T G A-3′
D) 5′-G A C T T G-3′
E) 5′-U G G A C U-3′
Doğrudan tamamlayıcı dizi 3′-T C A G G T-5′ olur. Bunu 5′→3′ yönünde yazmak için sıra ters çevrilir: 5′-T G G A C T-3′.

Cevap: B

DNA’nın Hücrede Bulunduğu Yerler ve Gen Kavramı

Prokaryot hücrelerde DNA sitoplazmadaki nükleoit bölgede ve plazmitlerde bulunabilir. Ökaryot hücrelerin başlıca DNA’sı çekirdektedir; mitokondri ve kloroplastlar da kendi DNA’larını taşır. Bu organel DNA’ları ökaryot hücrenin bütün genetik bilgisini içermez.

Gen, işlevsel bir RNA’nın veya bir polipeptidin sentezi için bilgi taşıyan DNA bölgesidir. DNA’nın tamamı tek bir gen olmadığı gibi her üçlü baz dizisi de bağımsız bir gen değildir. Hücrenin genetik bilgisinin düzenlenmesi, yalnız bazların sayısına değil, dizilişine ve genlerin kullanımına da bağlıdır.

Örnek - 11
Ökaryot bir hücrede çekirdek DNA’sının eşlenmesi seçici olarak durdurulurken mitokondri DNA’sının eşlenmesi bir süre devam etmektedir. Bu gözlem;
I. ökaryotlarda DNA’nın yalnız çekirdekte bulunmadığı,
II. mitokondrinin hücrenin bütün genlerini taşıdığı,
III. farklı DNA moleküllerinin eşlenmesinin ayrı düzenlenebildiği
yargılarından hangilerini destekler?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
Mitokondri DNA’sının ayrıca eşlenebilmesi DNA’nın çekirdek dışında da bulunduğunu ve farklı DNA moleküllerinin ayrı düzenlenebildiğini gösterir. Mitokondri hücrenin bütün genlerini taşımaz.

Cevap: C

DNA Uzunluğu, Bağ Sayıları ve Isıl Kararlılık

Aynı sayıda baz çifti taşıyan iki doğrusal DNA molekülünün uzunlukları ve toplam zincir içi fosfodiester bağlantıları aynıdır. Buna karşılık GC oranları farklıysa hidrojen bağı sayıları ve yüksek sıcaklıkta zincirlerin ayrılmasına karşı dirençleri farklı olabilir. GC çifti üç, AT çifti iki hidrojen bağı taşıdığı için GC oranı yüksek DNA’nın ayrılması genellikle daha fazla enerji gerektirir.

Bu karşılaştırma aynı uzunluktaki DNA’lar için özellikle açıktır. Daha yüksek ısıl kararlılık, nükleotit dizilerinin aynı olduğu veya fosfodiester bağlarının daha fazla olduğu anlamına gelmez.

Dikkat
GC oranı arttığında her baz çiftinin sayısı değişmez; değişen, iki ve üç hidrojen bağı taşıyan baz çiftlerinin dağılımıdır. Aynı uzunluktaki DNA’larda fosfodiester bağlantısı sayısı GC oranından etkilenmez.
Örnek - 12
Eşit sayıda baz çifti taşıyan doğrusal X ve Y DNA’larından X’in GC oranı Y’den yüksektir. Buna göre;
I. X’in toplam hidrojen bağı sayısı daha fazladır.
II. X ve Y’nin zincir içi fosfodiester bağlantılarının toplamı eşittir.
III. X’in iki zincirini ayırmak için genellikle daha fazla ısı enerjisi gerekir.
yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
GC çiftleri üç hidrojen bağı taşıdığı için X’in hidrojen bağı ve genel ısıl kararlılığı daha yüksektir. İki DNA eşit uzunlukta ve doğrusal olduğundan zincir içi fosfodiester bağlantılarının toplamı aynıdır.

Cevap: E

Örnek - 13
Doğrusal çift zincirli bir DNA parçasında 1000 baz çifti ve toplam 2600 hidrojen bağı vardır. Bu DNA’daki guanin nükleotitlerinin sayısı kaçtır?

A) 200
B) 300
C) 400
D) 600
E) 800
AT çiftine x, GC çiftine y denirse x + y = 1000 ve 2x + 3y = 2600 olur. İlk denklemin iki katı ikinci denklemden çıkarıldığında y = 600 bulunur. Her GC çiftinde bir guanin bulunduğundan guanin sayısı 600’dür.

Cevap: D

DNA’nın Eşlenmesi

Yarı Korunumlu Eşlenmenin Mantığı

Replikasyon, bir DNA molekülünün kendine eş iki DNA molekülü oluşturmasıdır. İki eski zincirin her biri tamamlayıcı yeni bir zincirin sentezinde kalıp olur. Sonuçta oluşan her DNA’da ana molekülden gelen bir eski zincir ile yeni sentezlenmiş bir zincir bulunduğu için eşlenme yarı korunumlu olarak adlandırılır.

Eşlenme tamamlandığında DNA miktarı iki katına çıkar; ancak hücrenin kromozom sayısı o anda iki katına çıkmış sayılmaz. Kromozom, sentromer bölgesinden bağlı iki kardeş kromatitli hâle gelir. Kalıtsal bilginin korunması tamamlayıcı baz eşleşmesine ve polimerazların doğru nükleotidi seçmesine bağlıdır.

Örnek - 14
Tamamı ağır azotlu iki zincirden oluşan tek bir DNA, yalnız normal azotlu nükleotitlerin bulunduğu ortamda iki kez eşleniyor. Eşlenmeler hatasız olduğuna göre ikinci eşlenme sonunda oluşan dört DNA’nın kaçı bir ağır ve bir normal zincir taşır?

A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
İlk eşlenmede iki melez DNA oluşur. İkinci eşlenmede iki ağır eski zincirin her biri yine bir normal zincirle eşleşerek iki melez DNA oluşturur; önceki normal zincirler ise normal–normal DNA üretir. Sonuçta 2 melez DNA vardır.

Cevap: C

Replikasyonun Başlaması ve Eşlenme Çatalı

Eşlenme, replikasyon orijini adı verilen belirli DNA bölgelerinde başlar. Zincirlerin açıldığı her bölgede bir replikasyon kabarcığı, kabarcığın uçlarında Y biçimli replikasyon çatalları oluşur. Çatallar orijinden zıt yönlere ilerlediği için eşlenme çift yönlüdür.

Zincirlerin açılması tek başına yeni DNA üretmez; kalıp zincirlerin karşısına tamamlayıcı nükleotitlerin kovalent bağlarla eklenmesi gerekir. Replikasyon kabarcığının genişlemesi, açılma ile yeni zincir sentezinin eşgüdümlü sürdüğünü gösterir.

Örnek - 15
Doğrusal bir ökaryot DNA’sında aynı anda etkinleşen üç replikasyon orijini başlangıçta birbirinden bağımsız üç kabarcık oluşturuyor. Her kabarcığın iki ucunda aktif çatal bulunduğuna göre başlangıçta kaç replikasyon çatalı vardır?

A) 2
B) 3
C) 4
D) 6
E) 8
Her orijin iki yöne ilerleyen iki replikasyon çatalı oluşturur. Üç bağımsız orijin için başlangıçtaki toplam çatal sayısı 3 × 2 = 6’dır.

Cevap: D

Helikaz, DNA Polimeraz ve DNA Ligaz

Helikaz, tamamlayıcı bazlar arasındaki hidrojen bağlarını kopararak çift sarmalı açar. DNA polimeraz, kalıp zinciri 3′→5′ yönünde okurken yeni zinciri yalnız 5′→3′ yönünde uzatır; yeni nükleotidi büyüyen zincirin serbest 3′ ucuna ekler. Lise düzeyinde bu enzim aynı zamanda doğru nükleotidin seçimiyle ilişkilendirilir.

DNA ligaz, kesintili sentezlenen zincirde oluşan DNA parçaları arasındaki boşlukları fosfodiester bağlantıları kurarak kapatır. Ligaz, bazlar arasındaki hidrojen bağlarını kuran veya sarmalı açan enzim değildir. Replikasyon için kalıp DNA, serbest deoksiribonükleotitler, enzimler ve uygun hücresel koşullar gerekir.

Helikaz DNA polimeraz ligaz ve Okazaki parçalarını gösteren replikasyon çatalı
DNA polimeraz iki yeni zinciri de 5′→3′ yönünde sentezlediği için bir zincir kesintisiz, diğeri parçalar hâlinde uzar.
Örnek - 16
Bir hücrede replikasyon sırasında helikaz normal çalışırken DNA polimerazın etkinliği aniden durduruluyor. İlk olarak hangisinin gerçekleşmesi beklenir?

A) Açılan kalıp bölgelerin karşısına yeni nükleotit eklenememesi
B) Okazaki parçalarının ligaz tarafından daha hızlı birleştirilmesi
C) DNA’nın protein kılıfla çevrilmesi
D) RNA’daki urasilin timine dönüşmesi
E) Eski zincirlerin fosfodiester bağlarının tamamen kopması
Helikaz açılmayı bir süre sürdürebilse de DNA polimeraz çalışmadığında büyüyen zincirin 3′ ucuna tamamlayıcı deoksiribonükleotit eklenemez. Ligaz yeni parça sentezinin yerini tutamaz.

Cevap: A

Kesintisiz ve Kesintili Sentez: Okazaki Parçaları

İki kalıp zincir antiparalel olduğu, DNA polimeraz ise yalnız 5′→3′ sentez yapabildiği için yeni zincirler aynı biçimde üretilemez. Kalıbı çatala doğru 3′→5′ uzanan zincirde yeni DNA, çatalın ilerleme yönüne doğru kesintisiz sentezlenir.

Diğer kalıp zincirde yeni DNA, çatalın ilerleyişine ters yönde kısa Okazaki parçaları hâlinde üretilir; parçalar daha sonra ligazla birleştirilir. “Kesintili zincir 3′→5′ sentezlenir” ifadesi yanlıştır: her bir Okazaki parçası da 5′→3′ yönünde sentezlenir.

Örnek - 17
Şekilde sağa ilerleyen bir replikasyon çatalında K ve L kalıp zincirlerinin uç yönleri, M ve N yeni zincirleri gösterilmiştir. M sürekli, N ise Okazaki parçaları hâlinde sentezlenmektedir. Buna göre aşağıdaki yorumlardan hangisi doğrudur?

K ve L kalıp zincirleri ile M ve N yeni zincirlerini gösteren replikasyon çatalı
Çatal sağa ilerlemekte; ok uçları yeni DNA parçalarının sentez yönünü göstermektedir.
A) N zincirindeki her parça 3′→5′ yönünde sentezlenir.
B) M ve N zincirlerinin ikisi de 5′→3′ yönünde uzatılır.
C) M zincirini ligaz, N zincirini helikaz sentezler.
D) K ve L kalıp zincirleri birbirine paraleldir.
E) N zincirinde fosfodiester bağı kurulmaz.
DNA polimeraz bütün yeni DNA parçalarını 5′→3′ yönünde uzatır. Kesintili sentez, yönün değişmesi değil yeni zincirin ayrı Okazaki parçaları hâlinde yapılmasıdır.

Cevap: B

Örnek - 18
Replikasyon sırasında DNA ligazın seçici olarak baskılandığı, diğer enzimlerin çalışmayı sürdürdüğü bir hücrede aşağıdakilerden hangisinin birikmesi beklenir?

A) Birbirine bağlanamamış Okazaki parçaları
B) Protein kılıfı ayrılmamış bakteriyofajlar
C) Karşısında baz bulunmayan bütün eski zincirler
D) Fosfatsız serbest organik bazlar
E) Yalnız kesintisiz yeni DNA zincirinde kopukluklar
Ligazın temel görevi kesintili sentezlenen zincirdeki Okazaki parçalarını fosfodiester bağlarıyla birleştirmektir. Enzim baskılanınca parçalar sentezlenebilir fakat bütün bir zincire dönüştürülemez.

Cevap: A

Prokaryot ve Ökaryotlarda Replikasyon Orijinleri

Prokaryotların temel kromozomu çoğunlukla halkasaldır ve lise düzeyinde tek replikasyon orijininden başlayan çift yönlü eşlenmeyle açıklanır. İki çatal halka üzerinde zıt yönlerde ilerleyip karşılaştığında eşlenme tamamlanır.

Ökaryot kromozomları doğrusal ve çok uzundur; her DNA molekülünde çok sayıda orijin aynı dönemde etkinleşebilir. Komşu kabarcıklar büyüyüp birleşir. Çok sayıda orijin, ökaryot DNA polimerazlarının tek tek daha hızlı çalıştığı anlamına gelmez; uzun DNA’nın makul sürede eşlenmesini sağlar.

Halkasal prokaryot DNA'sında tek ve doğrusal ökaryot DNA'sında çok sayıda replikasyon orijini
Prokaryot kromozomunda tek başlangıç bölgesi, ökaryot kromozomunda aynı anda genişleyen çok sayıda replikasyon kabarcığı görülür.
Örnek - 19
Eşit uzunluktaki X ve Y DNA’larından X’te tek, Y’de aynı anda etkinleşen çok sayıda replikasyon orijini vardır. Nükleotit ekleme hızları ve diğer koşullar eşitse hangisi beklenir?

A) X kesinlikle daha kısa sürede eşlenir.
B) Y’de daha çok eşlenme çatalı aynı anda çalışabildiğinden eşlenme daha kısa sürebilir.
C) Y’nin baz eşleşme kuralları X’ten farklıdır.
D) X’te DNA polimeraz 3′→5′ sentez yapar.
E) Y yarı korunumlu eşlenemez.
Çok sayıda orijinin eş zamanlı etkinleşmesi daha fazla DNA bölgesinin paralel olarak kopyalanmasını sağlar. Sentez yönü ve yarı korunumlu mekanizma iki DNA için de değişmez.

Cevap: B

Meselson–Stahl Deneyi

Meselson ve Stahl, bakterileri önce ağır azotlu 15N ortamında yetiştirerek DNA zincirlerini ağırlaştırdı; sonra bakterileri normal azotlu 14N ortama aktardı. DNA örneklerini yoğunluk gradyanlı santrifüjde ayırdılar. Birinci eşlenme sonunda tek ara yoğunluk bandı, ikinci eşlenme sonunda bir ara ve bir hafif bant gözlendi.

İlk nesilde tek ara bandın görülmesi korunumlu modeli dışlar; yarı korunumlu ve dağınık modeller bu sonuçla birlikte mümkün kalır. İkinci nesilde ara ve hafif bantların birlikte görülmesi, yarı korunumlu modeli dağınık modelden ayırır. Sonraki nesillerde melez DNA oranı her eşlenmede yarıya inerken hafif DNA oranı artar; ağır–ağır DNA yeniden oluşmaz.

Meselson Stahl deneyinde ağır ara ve hafif DNA bantlarının nesillere göre değişimi
14N ortamındaki ilk nesil yalnız melez; ikinci nesil yarı melez ve yarı hafif DNA içerir.
Örnek - 20
Tamamı 15N ile işaretli DNA taşıyan bakteriler 14N ortamına aktarılıyor. Üç eşlenme sonunda DNA moleküllerinin yoğunluk dağılımını gösteren deney tüplerinden hangisi yarı korunumlu eşlenmeyle uyumludur?

A B C D E seçeneklerinde farklı ağır ara ve hafif DNA bandı dağılımları
Tüplerde üst bölge hafif, orta bölge melez, alt bölge ağır DNA bandını göstermektedir; bant kalınlığı göreli miktarı temsil eder.
A) Yalnız ağır bant
B) Yalnız ara bant
C) Eşit kalınlıkta ağır ve hafif bant
D) %25 ara, %75 hafif DNA’yı gösteren iki bant
E) %75 ara, %25 hafif DNA’yı gösteren iki bant
Birinci nesilde melez oranı %100, ikinci nesilde %50, üçüncü nesilde %25’tir. Kalan %75 hafif DNA’dır; ağır DNA bandı oluşmaz.

Cevap: D

DNA Yapısı ve Eşlenme Verilerinin Birlikte Yorumlanması

Baz, Nükleotit, Bağ ve Su Sayısı Problemleri

Çift zincirli DNA’da toplam nükleotit sayısı, baz çifti sayısının iki katıdır. AT ve GC çiftlerinin dağılımı belirlendiğinde toplam hidrojen bağı sayısı 2·AT + 3·GC bağıntısıyla hesaplanır.

Doğrusal bir DNA’nın iki zincirindeki fosfodiester bağlantılarının toplamı, toplam nükleotit sayısından 2 eksiktir. Polinükleotit zincirinin oluşumunda her yeni zincir içi bağlantı bir su çıkışıyla ilişkilidir. Halkasal DNA’da uçlar da birbirine bağlandığı için bu bağlantı sayısı bağıntısı kullanılmaz.

Örnek - 21
Doğrusal çift zincirli bir DNA molekülünde toplam 3000 nükleotit ve 3900 hidrojen bağı vardır. Bu molekül için;
I. 900 GC baz çifti vardır.
II. Toplam 2998 zincir içi fosfodiester bağlantısı vardır.
III. 600 AT baz çifti vardır.
ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
Baz çifti sayısı 1500’dür. x + y = 1500 ve 2x + 3y = 3900 denklemlerinden y = 900 GC, x = 600 AT çifti bulunur. Doğrusal iki zincirde bağlantı sayısı 3000 − 2 = 2998’dir.

Cevap: E

Eşlenme Turlarında Eski–Yeni Zincirlerin İzlenmesi

Tek bir çift zincirli DNA art arda n kez eşlenirse, oluşan DNA molekülü sayısı 2n olur. Başlangıçtaki iki eski zincir birbirinden ayrılır fakat parçalanmadıkları sürece sonraki kuşaklarda iki ayrı DNA molekülünün içinde korunur. Bu nedenle n eşlenme sonunda başlangıç zincirlerinden en az birini taşıyan DNA sayısı 2, oranı ise 2/2n olur.

“Eski zincir taşıyan DNA” ile “ilk eşlenmede üretilmiş zincir taşıyan DNA” aynı soru değildir. İzlenen zincir kuşağı açıkça tanımlanmalı, her zincirin sonraki eşlenmede ayrı kalıp olduğu unutulmamalıdır.

Örnek - 22
Bir DNA molekülü, başlangıçtaki iki zinciri radyoaktif işaretli ve ortamdaki bütün serbest nükleotitler işaretsiz olacak biçimde art arda dört kez eşleniyor. Eşlenmeler hatasız olduğuna göre oluşan DNA moleküllerinin kaçta kaçı başlangıçtaki işaretli zincirlerden birini taşır?

A) 1/16
B) 1/8
C) 1/4
D) 1/2
E) Tamamı
Dört eşlenme sonunda 24 = 16 DNA oluşur. Başlangıçtaki iki işaretli zincir korunur ve iki farklı DNA içinde bulunur. Oran 2/16 = 1/8’dir.

Cevap: B

Dikkat
DNA polimerazın bütün yeni zincirleri 5′→3′ yönünde sentezlemesi, replikasyon çatalının iki tarafında aynı zincirin sürekli sentezleneceği anlamına gelmez. Sürekli–kesintili ayrımı, her çataldaki kalıp yönüne göre ayrı belirlenir.

Enzim Baskılanması ve Replikasyon Sonuçları

Helikaz baskılandığında sarmalın yeni bölgeleri açılamaz; DNA polimeraz baskılandığında yeni zincir uzatılamaz; ligaz baskılandığında özellikle kesintili zincirdeki parçalar birleşemez. Bir enzimin bozulması diğer enzimin görevini üstlenmesine yol açmaz.

Replikasyon hataları onarılamazsa baz dizisini değiştirebilir; fakat her enzim engeli kalıcı mutasyon üretmek zorunda değildir. Hücre döngüsü denetimi eşlenmesi tamamlanmamış veya hasarlı DNA taşıyan hücrenin bölünmesini durdurabilir.

Örnek - 23
Bir deneyde aynı hücre tipinden alınan üç gruba replikasyon başlangıcında şekildeki işlemler uygulanıyor. Buna göre beklenen ilk bozuklukların doğru eşleştirilmesi hangisidir?

K L ve M deney gruplarında üç farklı replikasyon enziminin baskılanması
K grubunda helikaz, L grubunda DNA polimeraz, M grubunda DNA ligaz baskılanmıştır.
A) K: Okazaki birleştirme – L: sarmal açma – M: nükleotit ekleme
B) K: sarmal açma – L: nükleotit ekleme – M: Okazaki birleştirme
C) K: nükleotit ekleme – L: Okazaki birleştirme – M: sarmal açma
D) K: protein sentezi – L: transkripsiyon – M: translasyon
E) Üç grupta da yalnız hidrojen bağı sayısı artar.
Helikaz sarmalı açar, DNA polimeraz nükleotit ekleyerek yeni zinciri uzatır, ligaz ise Okazaki parçalarını birleştirir. Görev–sonuç eşleşmesi K, L ve M için bu sıradadır.

Cevap: B

Önceki Konu: Popülasyon Ekolojisi
Sonraki Konu: RNA ve Protein Sentezi

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz