Biyolojide, "çift sarmal" terimi, DNA. Bir DNA çift sarmalı, iki sarmal deoksiribonükleik asit zincirinden oluşur. Şekil bir spiral merdivenin şekline benzer. DNA bir nükleik asit azotlu bazlar (adenin, sitozin, guanin ve timin), beş karbonlu şeker (deoksiriboz) ve fosfat moleküllerinden oluşur. DNA'nın nükleotid bazları merdivenin merdiven basamaklarını temsil eder ve deoksiriboz ve fosfat molekülleri merdivenin kenarlarını oluşturur.
Önemli Çıkarımlar
- Çift sarmal, DNA'nın genel yapısını tanımlayan biyolojik terimdir. Çift sarmalı iki sarmal DNA zincirinden oluşur. Bu çift sarmal şekli genellikle bir spiral merdiven olarak görselleştirilir.
- DNA'nın bükülmesi, bir hücrede DNA ve su içeren moleküller arasındaki hem hidrofilik hem de hidrofobik etkileşimlerin sonucudur.
- Hem DNA'nın replikasyonu hem de hücrelerimizdeki proteinlerin sentezi, DNA'nın çift sarmal şekline bağlıdır.
- James Watson, Dr. Francis Crick, Dr. Rosalind Franklin ve Dr. Maurice Wilkins, DNA'nın yapısının açıklanmasında önemli roller oynadılar.
DNA Neden Bükülür?
DNA içine sarılır kromozomlar ve sıkıca paketlenmiş çekirdek bizim hücreler. DNA'nın bükülme yönü, DNA ve su oluşturan moleküller arasındaki etkileşimlerin bir sonucudur. Bükülmüş merdivenin basamaklarını içeren azotlu bazlar hidrojen bağları ile bir arada tutulur. Adenin timine (A-T) ve guanin çiftlerine sitozin (G-C) ile bağlanır. Bu azotlu bazlar hidrofobiktir, yani su için afiniteleri yoktur. Hücreden beri sitoplazma ve sitosol su bazlı sıvılar içerir, azotlu bazlar hücre sıvılarıyla temastan kaçınmak ister. Molekülün şeker-fosfat omurgasını oluşturan şeker ve fosfat molekülleri hidrofiliktir, yani su severler ve su için afiniteye sahiptirler.
DNA, fosfat ve şeker omurgası dışarıda olacak ve sıvı ile temas edecek şekilde düzenlenirken, azotlu bazlar molekülün iç kısmında bulunur. Azotlu bazların daha fazla temas etmesini önlemek için hücre sıvı, molekül azotlu bazlar ve fosfat ve şeker lifleri arasındaki boşluğu azaltmak için bükülür. Çift sarmalı oluşturan iki DNA dizisinin anti-paralel olması, molekülü de bükmeye yardımcı olur. Anti-paralel, DNA iplikçiklerinin birbirine zıt yönlerde ilerlemesi, ipliklerin birbirine sıkıca oturmasını sağlar. Bu, sıvının bazlar arasında sızma potansiyelini azaltır.
DNA Replikasyonu ve Protein Sentezi
Çift sarmal şekli sayesinde DNA kopyalama ve protein sentezi ceryan etmek. Bu işlemlerde, bükülmüş DNA gevşer ve DNA'nın bir kopyasının yapılmasına izin vermek için açılır. DNA replikasyonunda, çift sarmal gevşer ve her bir ayrı kordon, yeni bir kordonu sentezlemek için kullanılır. Yeni teller oluştukça, bazlar, tek bir çift sarmallı DNA molekülünden iki çift sarmallı DNA molekülü oluşana kadar birlikte eşleştirilir. DNA replikasyonu, karyokinez ve az gösterme ceryan etmek.
Protein sentezinde DNA molekülü, transkripsiyonlu üretmek RNA haberci RNA (mRNA) olarak bilinen DNA kodunun versiyonu. Messenger RNA molekülü daha sonra tercüme üretmek için proteinler. DNA transkripsiyonunun gerçekleşmesi için DNA çift sarmalının gevşemesi ve RNA polimeraz adı verilen bir enzimin DNA'yı transkripte etmesine izin vermesi gerekir. RNA aynı zamanda bir nükleik asittir, ancak timin yerine baz urasili içerir. Transkripsiyonda guanin, RNA transkriptini oluşturmak için sitosin ile çiftler ve urasil ile adenin çiftleri. Transkripsiyondan sonra DNA kapanır ve orijinal durumuna geri döner.
DNA Yapısı Keşfi
DNA'nın çift sarmal yapısının keşfine James Watson ve Francis Crick, çalışmaları için Nobel Ödülü aldı. DNA'nın yapısını belirlemek kısmen de dahil olmak üzere diğer birçok bilim insanının çalışmalarına dayanıyordu. Rosalind Franklin. Franklin ve Maurice Wilkins, DNA'nın yapısı hakkında ipuçlarını belirlemek için X-ışını kırınımı kullandılar. Franklin tarafından "fotoğraf 51" adı verilen DNA'nın X-ışını kırınım fotoğrafı, DNA kristallerinin X-ışını filmi üzerinde bir X şekli oluşturduğunu gösterdi. Sarmal şekilli moleküller bu tip X şekilli desene sahiptir. Franklin'in X-ışını kırınım çalışmasından elde edilen kanıtları kullanan Watson ve Crick, daha önce önerilen üçlü sarmal DNA modellerini DNA için çift sarmallı bir modele revize etti.
Biyokimyacı Erwin Chargoff tarafından keşfedilen kanıtlar Watson ve Crick'in DNA'daki baz çiftliğini keşfetmesine yardımcı oldu. Chargoff, DNA'daki adenin konsantrasyonlarının timinin konsantrasyonuna ve sitozin konsantrasyonlarının guanine eşit olduğunu gösterdi. Bu bilgi ile Watson ve Crick, adenin ile timine (A-T) ve sitozinin guanine (C-G) bağlanmasının DNA'nın bükülmüş merdiven şeklinin basamaklarını oluşturduğunu belirleyebildiler. Şeker-fosfat omurgası merdivenin kenarlarını oluşturur.
Kaynaklar
- “DNA'nın Moleküler Yapısının Keşfi — Çift Sarmal.” Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.