DNA’nın çift sarmal yapısı ve genetik bilgiyi kodlamadaki rolü gibi artık yaygın bilgi olarak kabul ettiğimiz DNA hakkındaki gerçeklerin çoğu, Erwin Chargaff adlı Avusturyalı-Macaristanlı bir biyokimyacı sayesinde ortaya çıktı. Bu yazıda kısaca Erwin Chargaff’ın deneylerini ve adı ile hatırlanan Chargaff kurallarını öğrenelim.
Deoksiribo Nükleik asit veya kısa adıyla DNA, canlıların kalıtım özelliklerini taşıyan ve canlının yaşaması için gerekli biyolojik bilginin tümünü içinde barındıran materyaldir. Yaşamın temelinin DNA olarak görülmesinin sebebi salt kalıtsal bilgiyi taşıması değil aynı zamanda bu bilgiyi kopyalayıp değiştirebilme gücünün de bulunmasıdır.
Nükleotitler, DNA’nın temel yapı birimleridir. Nükleoititin yapısında bulunan materyaller 5 karbonlu şeker (deoksiriboz) ile adenin (A), timin (T), sitozin (C) ve guanin (G) olmak üzere organik bazlardır. Nükleotidler hangi organik bazı içeriyorlarsa o bazın ismiyle adlandırılırlar.
Nükleik asitlerse kalıtsal bilgiyi taşıyan ve kullanılmasını sağlayan moleküllerdir. Protein sentezlenirken (yaşam için gerekli olan süreç) bu bilgiyi aktarır. Yapısında; pentoz şekerler (riboz ve deoksriboz şekerler olup hücre zarından geçerler), pürin (çift halkalı baz – adenin ve guanin bazları) ve pirimidin (tek halkalı baz – sitozin, timin ve urasil bazları), fosfat grubu, nükleozitler (baz + şeker), nükleotidler (nükleozid + fosfat) bulunur. 2 çeşit nükleik asit vardır: DNA ve RNA.
Nükleik asidin yapısında bulunan fosfat DNA’ya asitlik özelliği kazandırır. Organik bazların farklı sıra, miktar ve kullanımı sonucunda birbirinden farklı dizilimlere sahip nükleik asitler yani DNA’lar oluşur.
Chargaff Kuralları
Bu kurallar, Chargaff tarafından 1949 – 1951 yılları arasındaki çalışmaları sayesinde yayınlanmıştır. Kurallar, DNA’daki çeşitli azotlu bazların miktarları arasındaki değişimine yönelik çalışmaları içerir. Chargaff ve arkadaşları DNA’nın çift sarmal yapısının keşfini sağlayan iki önemli kural keşfederler.
İlk kural; DNA’nın yapısındaki guanin (G) bazlarının sayısı, sitozin (C) bazlarının sayısına ve adenin (A) bazlarının sayısının timin (T) bazlarının sayısına eşit olmasıdır. Yani aslında A – T ile G – C eşleşmesine işaret eder. Sonucunda %A = %T ve %G = %C olur. Aynı zamanda pürin bazlarının miktarı, pirimidin bazlarının miktarına eşittir. A + G = T + C. Ayrıca amino (A ve C) gruplu bazlar ile keto (T ve G) gruplu bazların toplamları da birbirine eşittir. A + C = T + G
Böylelikle DNA’nın sarmal yapısının “çift” olacağı yönündeki ilk keşfin oluşumunun temeli sağlanır. Bu kurala göre insan DNA’sı % 29,3 A ve % 30 T; % 20,7 G ve % 20 C’den oluşur. Kural, DNA çift sarmalındaki baz çiftlerinin temelini oluşturur. A her zaman T ile eşleşir ve G her zaman C ile eşleşir. Pürin sayısı (A + G) her zaman DNA çift sarmalının baz çiftlerinin doğasının açık bir sonucu olarak pirimidinlerin (T + C) sayısına yaklaşır.
Akla şöyle bir soru gelebilir. Neden A, T ile bağ kurabilirken; C ve G ile bağ kuramıyor? Çünkü yapısal olarak daha kararlı hidrojen bağlarını A, T ile ve G, C ile kurabilmektedir.
İkinci kurala göre de nispi miktarlarda guanin, sitozin, adenin ve timin bazları bir türden diğer bir türe değişir. Yani farklı türlerde incelenen DNA’larda (A + T) : (G + C) oranları birbirinden farklıdır. Kimi türlerde (A + T) baskınken kimi türlerde ( G + C) daha baskındır.
Sonuç olarak;
İkinci kuralıyla Chargaff, DNA’nın genetik materyal olacağını keşfeden ilk bilim insanı olur. Çünkü bir DNA ipliğindeki nükleotit dizisi okunduğunda diğer dizideki tamamlayıcı dizinin ortaya çıkarılabileceğini söyler. Bazı canlılara ait adenin, timin, guanin ve sitozin yüzdelerini açıkladığı tablo aşağıda yer almaktadır.
Şu ana kadar DNA çift sarmalının kaşifleri olan James Watson ve Francis Crick isimlerini duymuş olabilirsiniz. Peki ama Rosalind Franklin adını duydunuz mu? Rosalind DNA’nın çift sarmal yapısını bizlere gösteren fotoğrafı çeken kimyagerdi. Ama tarih rakiplerini ödüllendirirken onun adı unutulacaktı. Göz atmanızı öneririz: Bilimin Kraliçesi Rosalind Franklin DNA’nın Gizemini Nasıl Çözdü?
Kaynakça:
- “Chargaff’s Base-Pairing Rules – Advanced”. (Erişim Tarihi: 03.01.2020)https://www.ck12.org
- “Erwin Chargaff”. (Erişim Tarihi: 03.01.2020) http://www.nasonline.org
- Chargaff, Erwin at all, (1951). “The Composıtıon Of The Desoxyrıbonucleıc Acıd Of Salmon Sperm”. (Erişim Tarihi: 03.01.2020) https://www.jbc.org/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
