1868 yılında İsviçreli bilim adamı Friedrich MIESHER, balık spermlerinin çekirdeklerini ve akyuvar çekirdeklerini izole ederek yaptığı çalışmalarda, bu hücrelerin çekirdeklerinin asit özelliği gösterdiğini gözlemiştir. Bilim adamı, bu moleküllere çekirdekte bulunan asit anlamına gelen “nükleik asit” adını vermiştir. Bugünkü bilgilerimize göre, nükleik asitler bütün canlılarda bulunan organik moleküllerdir. Çünkü, organik moleküller canlı tarafından sentezlenebilen ve canlının yapısını oluşturan moleküllerdir. Her canlı organizmada veya hücrede iki çeşit nükleik asit vardır: ribonükleik asit (RNA) ve deoksiribonükleik asit (DNA). Sadece virüsler ya DNA ya da RNA içerirler. DNA ve RNA fosforca zengin organik moleküller olup, organizman›n genetik bilgi deposudur. Nükleik asitlerin kimyasal yapısında C (karbon), H (hidrojen), O (oksijen), N (azot) ve P (fosfor) elementleri bulunur. Nükleik asitlerin biyolojik fonksiyonu genetik informasyonun saklanması, çoğaltılması, çeşitlendirilmesi ve nesilden nesile aktarılması şeklinde sıralanabilir. Tüm nükleik asitler polimerik yapılar olup bir çok farklı büyüklüklerde bulunabilirler (1 milyondan 1 milyara kadar değişik moleküler büyüklükte). Transfer RNA’lar (tRNA) en küçük moleküllerdir (25,000 dalton kadar).

1. Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
1
301 BİYOKİMYA I
Hikmet Geçkil, Profesör
İnönü Üniversitesi
Biyoloji Bölümü
Bölüm 10: Nükleik asitler
Hikmet Geçkil

2. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
2
NÜKLEİK ASİTLER
•1868 yılında İsviçreli bilim adamı Friedrich MIESHER, balık
spermlerinin çekirdeklerini ve akyuvar çekirdeklerini izole
ederek yaptığı çalışmalarda, bu hücrelerin çekirdeklerinin asit
özelliği gösterdiğini gözlemiştir.
•Bilim adamı, bu moleküllere çekirdekte bulunan asit anlamına
gelen “nükleik asit” adını vermiştir.

3. • Bugünkü bilgilerimize göre, nükleik asitler bütün
canlılarda bulunan organik moleküllerdir.
• Çünkü, organik moleküller canlı tarafından sentezlenebilen
ve canlının yapısını oluşturan moleküllerdir.
• Her canlı organizmada veya hücrede iki çeşit nükleik asit
vardır: ribonükleik asit (RNA) ve deoksiribonükleik asit
(DNA).
Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
3

4. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
4
• Sadece virüsler ya DNA ya da RNA içerirler.
• DNA ve RNA fosforca zengin organik moleküller
olup, organizmanın genetik bilgi deposudur.
• Nükleik asitlerin kimyasal yapısında C (karbon), H
(hidrojen), O (oksijen), N (azot) ve P (fosfor)
elementleri bulunur.

5. • Nükleik asitlerin biyolojik fonksiyonu genetik
informasyonun saklanması, çoğaltılması, çeşitlendirilmesi
ve nesilden nesile aktarılması şeklinde sıralanabilir.
• Nükleik asitler polimerik yapılar olup bir çok farklı
büyüklüklerde bulunabilirler (1 milyondan 1 milyara kadar
değişik moleküler büyüklükte). Transfer RNA’lar (tRNA)
en küçük moleküllerdir (25,000 dalton kadar).
Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
5

6. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
6
• Nükleik asitlerin biyokimyası konusunda her yıl çok önemli
bulgular elde edilmektedir.
• Bugün rekombinant DNA teknikleri kullanılarak genler
izole edilebilmekte, kopyalanabilmekte ve bir canlının yeni
hayatsal formları elde edilebilmektedir (Doly’i
hatırlayınız!!!!).
• İkinci dönem sonu biraz daha detaylı olarak rekombinant
DNA ve uygulamaları üzerinde duracağız.

7. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
7
• 20. y.y.’ın başında nesilden nesile genetik bilginin kromozomlar
üzerinde yer alan “genler” vasıtası ile taşındığı belirlendi.
• Fred Griffith 1928 yılında bir bakterinin (Streptococcus pneumoniae)
iki suşu ile yaptığı çalışmalarda hem in vitro (yani, hücresel ortamı
simüle eden tüp içinde) ve hem de in vivo (yani, hücre ortamında)
olarak genetik bilginin proteinlerele değil, fakat DNA ile taşındığını
kanıtladı.

8. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
8
• Griffith ve daha sonra (1944) Oswald T. Avery yaptığı çalışmalarda
ısı ile öldürülmüş virülent suşun ekstraktını, virülent olmayan canlı
bir suşla karıştırıp farelere verilmesi halinde farelerin öldüğünü
görmüşlerdir.
• Tek başlarına verilmeleri durumunda ise ne ölü virulent suşun extraktı
ne de canlı fakat virülent olmayan suş farede böyle bir etki
yaratmamışlardır.

9. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
9
• Farelerde ölümün virülent suşun genetik maddesinin, yani
DNA’sının canlı fakat virülent olmayan suşa geçerek
meydana geldiği daha sonra in vitro olarak da gösterildi.
buna transformasyon denir.
• Burada, yarı katı bir besi ortamı üzerine ekilen canlı iki suş
kendilerine has koloni morfolojileri gösterirken, ölü
virülent ve canlı virülent olmayan suşun karışımının
ekimin yapıldığı besi ortamı üzerinde iki çeşit koloni (hem
virülent ve hem de virülent olmayan koloni morfolojisi)
gözlendi.

10. • Öldürülmüş virülent suşun ekiminin yapıldığı besi ortamı
üzerinde ise herhangi bir koloninin büyümemesi bu
durumun şöyle açıklanmasına neden oldu;
• Cansız yani ölü virülent suş ile canlı fakat virülent
olmayan suş birbirine karıştırıldığında, ölü virülent suştan
gelen DNA bazı canli fakat virülent olmayan suşlar içine
geçmiş (transformasyon) ve onu virülent forma sokmuştur.
Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
10

11. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
11

12. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
12
• Dolayısı ile besi ortamı üzerinde transform olan virülent
suşların yanında transform olmayan virülent olmayan suşta
bulunacak ve iki koloni morfolojisi gözlenecektir.
• Daha sonra aynı deney virülent suşun saflaştırılmiş DNA’sı ile
de yapılmıştır.
• Daha sonraki yıllarda (1952) AD Hersey ve Martha Chase
tarafından yapılan çalışmalarda ki onlar konakçı olarak fare
yerine baterileri ve enfektif ajan olarak da bakteri virslerini
kullandılar, virülent virüslerden gelen proteinlerinin
kullanımının böyle bir transformasyonu sağlamadığı ancak
virüs DNA’sının bunda etkili olduğu kanıtlandı.

13. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
13

14. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
14
• Her iki nükleik asit çeşidi de (DNA ve RNA) nükleotid denen
yapı taslarından (monomerlerden) meydana gelmişlerdir. Bu
nedenledir ki nükleik asitlere polinükleotid adi da verilir.

15. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
15
Nükleotidler DNA ve RNA’nın yapısına girme özelliklerinin
yanında, enerji metabolizmasında, fizyolojik aktivite
düzenleyici moleküller olarak, koenzim komponentleri,
allosterik effektörler olarak görev yaparlar.

16. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
16
Bir nükleotid 3 kimyasal kısımdan oluşmuştur:
• inorganik fosfat
• beş karbonlu bir şeker (riboz veya deoksiriboz)
• azot içeren bir baz (pürin veya pirimidin).
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPI TAŞLARI: NÜKLEOTİDLER

17. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
17
• Hem DNA ve hem de RNA’da 4 adet farklı baz
bulunur.
• Stearik özelliklerinden dolayı
DNA heliksinde (sarmal) veya
bazı tRNA ve rRNA’larda
olduğu gibi bir pürin ancak
bir pirimidinle bag (H-bağı)
yapabilir.
• Milyonlarca hidrojen bağının bir
eksende dizilimi ile oldukça kararlı
bir yapı olan DNA sarmalları
meydana gelir.
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPI TAŞLARI: NÜKLEOTİDLER

18. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
18
• Bunlardan adenin (A) ve guanin (G) pürin bazı
iken sitozin (C), timin (T) ve urasil (U) pirimidin
bazlarıdırlar.
• DNA’da timin, RNA’da ise bunun yerine urasil bulunur.
Pürinler halkadaki N9 (yani 9. pozisyonda bulunan azotla)
ile 5 karbonlu şekerin (riboz veya deoksiriboz) C1 atomuna
bağlı iken, pirimidinlerde bu bağlanma N1’le olur.
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPI TAŞLARI: NÜKLEOTİDLER

19. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
19
• Nükleotid içeren hücresel komponentler nükleotidlerin UV
ışığını maksimum absorbe etme özellikleri sayesinde
kolaylıkla belirlenir.
• Nükleotid ve nükleik asitler 260 nm dalga boyunda ışığı
maksimum olarak absorbe ederler (organik baz halkasından
dolayı).
• Bu dalga boyunda nükleotid veya nükleik asitlerin
solüsyondaki konsantrasyonları bulunabilir.
NÜKLEİK ASİT VE NÜKLEOTİDLERİN SPEKTRAL
KARAKTERİSTİKLERİ

20. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
20
• Bir polinükleotid molekülünde
ester bağları (fosfodiester) şeker
ve fosfat kısımlarını diğer
monomere bağlar.
• Şeker fosfat bağları polimerin
omurgasını oluştururken, bazlar
içeriye doğru bulunurlar ve
DNA’da bir pürin bir pirimidine
karşılık gelerek (A-T, G-C)
aralarında hidrojen bagları
kurulur ve DNA’nın ünlü heliks
yapısı ortaya çıkar:
NÜKLEİK ASİTLERİN SARMAL YAPISI

21. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
21
NÜKLEİK ASİTLERİN SARMAL YAPISI

22. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
22

23. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
23
• Baz cifti (bc) averaj ağırlığı
(A-T veya G-C)= 650 dalton
DNA’NIN TOPOGRAFİSİ

24. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
24
• DNA’nın en yaygın formu Watson-Crick modelidir (B-DNA).
• Heliks sağa dönümlü olup her ikisi de 5’ → 3’ yönünde uzamış
antiparellel zincirden oluşur. İki baz çifti arasındaki mesafe
3.4Å olup her heliks tam döngüsü 10 baz çiftine denk gelir.
• Zincirde fosfat köprüleri arasındaki mesafe homojen olmayıp,
büyük ve küçük girinti vardır. Bu girintier su ve diger iyonlar
(Na+, K+) ile doludur.
• Heliksin iç kısmı biri birine H-bagları ile bağlanmış bazlardan
oluşur. Bazlar deoksiriboz şekerinin 1. karbonuna üzerlerinde
olan bir azot ile bağlıdırlar (N-glikozidik bağ).
DNA’NIN ÇİFT SARMAL YAPISI

25. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
25
DNA’NIN ÇİFT SARMAL YAPISI

26. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
26
• Ancak, bütün DNA moleküllerinde aynı baz çiftleri bulunduğu
halde, bütün DNA molekülleri B-formunda bulunmaz.
• Bunun nedeni, şekerin furanoz halkasının ve bazı tek bağların
serbestçe rotasyonundan kaynaklanır.
• Bu nedenle, DNA helksi bulunduğu ortamın yapısına göre
(örneğin, iyonik içerik) değişik formalar kazanabilir. Bu
formlardan en yaygın karşılaşılanlar A ve Z formlarıdır ve bazı
özellikleri ile yaygın doğal form olan B formundan ayrılırlar.
Bu formları özetle karşılaştırırsak:
DNA’NIN ÇİFT SARMAL YAPISI

27. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
27
A DNA B DNA Z DNA
• Heliksin dönümü sağa sağa sola
• Dönüş başına düşen baz çifti 11 10 12
• İki baz çifti arasındaki mesafe 2.55 Å 3.4 Å 3.7 Å
• Tam bir dönümün uzunluğu 28 Å 34 Å 45 Å
• İki baz çifti arasındaki açı 33o
36o
-60o
DNA’NIN FARKLI FORMLARI

28. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
28
DNA’NIN FARKLI FORMLARI

29. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
29
• Isının arttırılması (> 80 oC) veya
tuz konsantrasyonunun
düşürülmesi ile bu çift zincirli
DNA heliksi bozulabilir ki buna
denaturasyon denir.
• Uygun ısı ve iyonik şartlar
sağlandığında ayrılan iki zincir
tekrar komplementer baz çifti
oluşturma özellikleri sayesinde bu
heliksler yeniden oluşur,
nükleotidler arasında H-bagları
tekrar kurulur. Bu olaya
renaturasyon denir.
NÜKLEİK ASİTLERİN DENATÜRASYONU

30. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
30

31. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
31

32. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
32

33. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
33
• Yukarıda RNA’nın yapısına giren ATP
gösterilmiştir. DNA’nın yapısına ise dATP
(deoksi ATP) girer:

34. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
34

35. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
35

36. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
36

37. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
37

38. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
38

39. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
39

40. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
40

41. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
41

42. Hikmet Geçkil Biyokimya: Nükleik asitler
26 Eylül 2007
42