DNA Sarmalının Kimyasal Yapısı
DNA (Deoksiribo nükleik asit); karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfat atomlarından oluşan ve hücrenin bütün hayati fonksiyonlarında rol alan dev bir moleküldür. İnsana ait bir DNA molekülünde bu atomlardan milyarlarca bulunur14 ve her insanda kişinin kendisine özel bir biçimde düzenlenmiştir. DNA, bu molekülün kimyasal yapısını ifade eden deoksiribo (D), nükleik (N), asit (A) kelimelerinin kısa yazılımıdır.
Her insan hücresinin çekirdeğindeki DNA molekülü, 5 mikron (mikron: milimetrenin binde biri) çapında, minik bir top halinde sarılı duran "nükleik asit"ten oluşur.(1) Nükleik asitler, vücudumuzun sadece %2'sini oluşturan ancak son derece önemli bileşiklerdir. Nükleik asitlerin temel yapı birimi ise "nükleotid"lerdir. Nükleotidlerden 6.000.000.000 (milyar) kadarı kimyasal olarak çifte sarmal şeklinde birleşerek DNA'yı meydana getirirler.(2)
Sarmal şeklinde bir merdiven yapısına sahip olan DNA molekülü, bilim adamlarını şaşırtan bir mimari düzene sahiptir. Merdivenin yan tarafları, farklı türdeki "şeker" ve "fosfat"tan oluşan DNA molekülünün omurgasıdır. Basamaklar ise "baz" adı verilen ve birbirine bağlanan dört kimyasal madde çiftinden meydana gelmektedir: Adenin, timin, sitozin ve guanin. Bazlar karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen içeren 12 ila16 atomdan meydana gelen moleküllerdir.(3) Bu kimyasallar da DNA sarmalı üzerinde özel bir dizilime sahiptir. Bunların dizilimi sadece iki türde eşleşme ile mümkündür: Adenin (A) daima timinle (T) ve sitozin (C) daima guaninle (G) bağlanmaktadır.(4)
Bilim adamları DNA'yı oluşturan atomların, nükleotidleri meydana getirmek üzere nasıl özel bir dizilimle birleştiklerini tespit etmişlerdir. Ancak canlılığın yapıtaşlarının yapısını bilmekle, bunları meydana getirmek bir değildir. Nitekim bilim adamları ellerinde doğru malzemeler -atomlar ve bunları biraraya getirecek teknoloji- olmasına karşın, hiçbir şekilde canlılığın DNA molekülünü oluşturamamaktadırlar.
Yukarıda da ifade ettiğimiz gibi atomların diziliminde özel bir tasarım görülür. Her bir nükleotid içerisinde yaklaşık 34 atom bulunmaktadır. DNA'da toplam 6 milyar nükleotid olduğuna göre, (34 x 6.000.000.000) 204 milyar atomun DNA molekülünü oluşturmak için kimyasal olarak birleşmesi gereklidir.19 Eğer bir saniyede bir atom üzerinde işlem yapabilseydiniz ve günde 8 saat, yılda 350 gün çalışabilseydiniz, sadece tek bir DNA molekülünü üretmeniz 20.000 yıldan daha fazla sürecekti.(5) Akıl sahibi bir insan bile bunu yapamazken, DNA molekülünün, tesadüfler sonucu kendi kendine oluştuğu nasıl düşünülebilir? Elbette ki bu imkansız bir durumdur. Ayrıca kitap boyunca hatırda tutulması gereken bir nokta da, DNA molekülleri olmaksızın canlıların yaşamasının mümkün olmadığıdır. Hatta DNA'nın yapısında meydana gelen en ufak bir yanlış dahi ciddi sonuçlar doğurmaktadır. Tanınmış bilim yazarı Richard Milton durumu şöyle anlatmaktadır:
... her bir nükleozitin [nükleotidin fosfat bağlanmamış hali] doğru sırada "yazılması" ve DNA molekülü içinde tam olarak doğru yerde bulunması gerekir ve daha önce tanımlandığı gibi, insanlar, hayvanlar ve bitkilerdeki başlıca işlev bozukluklarına tek bir DNA molekülü, ya da o molekül içindeki tek bir nükleozitin yokluğu ya da yanlış yerleştirilmesi neden olmaktadır.(6)
DNA şeridinde bulunan her baz dizilimi -adenin, timin, sitozin ve guanin nükleotidlerinin dizilimi- hücre çekirdeğindeki genetik metni oluşturur ve hayati öneme sahip proteinleri inşa etmek için ihtiyaç duyulan bilgiyi içerir. Bu bakımdan DNA'nın bir yandan düzenli yapısını korurken, bir yandan da bilgi çeşitliliğine izin verecek bir dizilime sahip olması, son derece dikkat çekici bir durumdur.
DNA şeridi bobinler üzerine sarılıdır
İnsan hücrelerinde bulunan tek bir DNA şeridi yaklaşık 3 milyar baz çiftinden oluşmuştur ve yaklaşık iki metre uzunluğundadır. Bu büyüklükte iki zincirin küçültülüp, gözle görülemeyecek boyutlara indirilmesi gerekmektedir. Uzun bir ipin makara üzerine sarılmasına benzer şekilde, DNA da hücre içinde benzer bir mekanizma ile paketlenerek çekirdeğin içine yerleşmiştir. DNA şeridi, "nükleozom"lar halinde bobinlere sarılarak paketlenir ve kromozomları oluşturur. Burada bobin görevini ise "histon" denilen proteinler üstlenirler.
Bir nükleozomda, DNA sarmalının 15 dönüşlük kısmı yer alır; bu da 150 nükleotid kadar uzunluktadır.(7) Bu parça, bir protein çekirdeğinin etrafında iki kez sarılıdır. Bu çekirdek de, çok sayıda artı yüklü amino asit içeren sekiz histondan meydana gelir. Bunlar, DNA üzerindeki eksi yüklü fosfatları mükemmel biçimde tamamlarlar. Protein üretimi için, DNA'nın herhangi bir bölümünde yazılı olan bilgiye ihtiyaç olduğunda, nükleozom açılır ve okunması için DNA şeridi serbest bırakılır. Bundan sonra DNA tekrar histonlar üzerine sarılır ve bir sonraki sefer ihtiyaç duyulana kadar orada saklanır ve çevredeki moleküllerin yıpratıcı etkilerinden korunur. Genetik bilginin yalnız içeriği değil, aynı zamanda yapısı ve bulunduğu ortamın özellikleri de hassas bir düzen gerektirir.
DNA'nın sarmal yapısındaki şaşırtıcı düzen
Telefonun ahizeye bağlanan kıvrımlı kordonunu düşünün. Uzun bir kablo çok daha kısa bir mesafeye sığdırılmış, gerektiğinde uzayabilecek şekilde üretilmiştir. Kimse kabloya bakıp, kablonun tesadüf eseri böyle bir şekil aldığını düşünmez. Çünkü bu şeklin kullanılış yeri, amacı ve neticesinde sağladığı kolaylık, bir aklın, bilginin ve bilincin göstergesidir.
İnsanın hücrelerindeki DNA'lar da buna benzer özel bir şekle sahiptir. Üstelik DNA'daki sarmal yapı çok daha düzgün, uzun ve katmerlidir. Bu şeklin kullanılması son derece hikmetlidir. İleride bahsedeceğimiz DNA'nın olağanüstü bilgi kapasitesinin, küçücük bir mekana sığması bu özel şekil sayesinde mümkün olmaktadır. Sarmal yapısı çözüldüğünde toplam 4 metre olan DNA, sadece milimetrenin iki milyonda biri kadar yer kaplar ve bu nedenle elektron mikroskobu altında bile güçlükle görülür.(8)
DNA çok düzgün, dönen bir merdiveni andırır
DNA heliks şeklinde kıvrılmış, iki sarmaldan oluşan, merdiven biçiminde bir moleküldür. DNA sarmalındaki kıvrımlar da son derece düzenli bir yapıya sahiptir. Her iki DNA zincirinin şeker ve fosfattan oluşan omurgaları, ortak bir eksen çevresinde eşit ölçüde, aynı yöne -sağa- doğru dönüşler meydana getirirler. Ayrıca her iki kolun arasındaki merdiven basamaklarında da gelişigüzel bir sıralama yoktur. Merdivenin basamaklarını oluşturan bazlar, sarmalın eksenine 90 derece açı yapar konumdadırlar. Bu durum DNA şeridine düzgün, sarmal bir merdiven görünümü verir.
Diğer taraftan basamaklar özel bir kenetlenme sistemi ile biraraya gelirler. Basamakların dört ayrı malzemesi olan "Adenin, Guanin, Sitozin, Timin" farklı büyüklüklerdedir. Adenin ve Guanin bazları büyük boylu, Sitozin ve Timin bazları küçük boylu moleküllerdir. Karşı karşıya gelecek moleküllerin boyutları, sarmal merdivenin her noktada eşit aralığa sahip olmasını sağlayacak şekilde belirlenmiştir. Basamakları düzenli oluşturabilmek için daima Guanin Sitozin'in, Adenin de Timin'in karşısına gelir. Böylelikle DNA molekülü içinde küçük bazlara karşı büyük bazların gelmesi ile mesafenin her noktada sabit kalması sağlanmış olur. Bunun sonucunda da kesintiye uğramadan uzayıp giden, düzgün bir merdiven meydana gelir. Ancak bir kez dahi Adenin bazının karşısına Timin değil de Guanin gelseydi, heliks yapısının düzgün ilerlemesi mümkün olmayacaktı. Böylece dizilimdeki herhangi bir hata, molekülün kimyasal yapısını tamamen bozabilir ve bilginin kullanılmasını, kopyalanmasını ve aktarılmasını engelleyebilirdi. Bu durum açık bir şekilde göstermektedir ki, bu dizilim tesadüf eseri oluşamaz.
Birbirine komşu baz çiftlerinin dönüşleri arasındaki uzaklık da sabittir. Merdiven kıvrımlarının eşit aralıklı olmasını sağlayan bu düzene göre, yaklaşık 10 baz çifti -yani 10 basamak- 360 derecelik tam bir dönüşü tamamlamış olur.(9) DNA saniyede bir milyar kere kıvrılmakta ve merdivenin basamakları sarmal bir hareket izleyerek bu düzenle bükülmektedir.(10) Bu hareket DNA'nın iki hayati görevi -protein oluşumunu yönlendirmek ve kendini kopyalamak- gerçekleştirmesinde çok önemli bir rol oynar. Alman Federal Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nün yöneticisi Prof. Werner Gitt, DNA'daki bu özel yapı ile ilgili şöyle söylemektedir:
Canlılar için kullanılan şifreleme sistemi, mühendislik bakış açısıyla en mükemmelidir. Bu gerçek, bunun rastlantısal tesadüfler yerine amaçlı bir yaratılış olduğu görüşünü sağlamlaştırır.(11)
(1) Michael J. Denton, Nature's Destiny, Free Press, New York, 1998, s. 149.
(2) Walter L. Starkey, The Cambrian Explosion, WLS Publishing, Ohio, 1999, s. 41.
(3) Lee M. Spetner, Not By Chance, Shattering The Modern Theory of Evolution, The Judaica Press Inc., 1997, s. 213.
(4) The Incredible Machine, National Geographic Society, Washington DC., 1986, s. 43.
(5) Walter L. Starkey, The Cambrian Explosion, WLS Publishing, Ohio, 1999, s. 41.
(6) Walter L. Starkey, The Cambrian Explosion, WLS Publishing, Ohio, 1999, s. 41.
(7) Richard Milton, Son Tartışmalar Işığında Darwinizm'in Mitleri, Gelenek Yayıncılık, Eylül 2003, çev: İbrahim Kapaklıkaya, s. 208.
(8) David S. Goodsell, Our Molecular Nature, Springer-Verlag, New York, 1996, s. 39.
(9) David S. Goodsell, Our Molecular Nature, Springer-Verlag, New York, 1996, s. 15.
(10) Gerald L. Schroeder, Tanrı'nın Saklı Yüzü, çev. Ahmet Ergenç, Gelenek Yayınları, İstanbul, 2003, s. 188.
(11) The Incredible Machine, National Geographic Society, Washington DC., 1986, s. 15.
Genetik
-
İnsanlarda Kaç Kromozom Vardır?
-
Sık görülen mikrodelesyon sendromları nelerdir?
-
Bilim insanları kromozomları nasıl inceler?
-
Arkea'da Kromozomlar ve DNA Replikasyonu
-
DNA Onarım Mekanizmaları Nelerdir?
-
DNA hasarına neden olan etkenler nelerdir?
-
XYY Süper Erkek Sendromu - JACOB’S, Sendromu
-
Bitki doku kültürü çalışmaları ile haploid bitkiler elde edilebilir
-
Gram pozitif bakterilerden genomik DNA izolasyon protokolü
-
E. coli bakterisinden genomik DNA izolasyon protokolü
-
DNA’nın Keşfi
-
İnsan Genom Projesi Nedir ? Amaçları Nelerdir ?
-
Genomik mikrodizilimlerle ikilenme teşhisi yöntemi
-
Gen duplikasyonu ve amplifikasyonu nedir?
-
DNA ile RNA Arasndaki Farklar ve Benzerlikler Nelerdir