Nükleazlar DNA iplikçikleri kesen enzimlerdir, fosfodiester baÄŸlarının hidrolizini katalizlerler. DNA iplikçiklerinin uçlarındaki nükleotitleri hidrolizleyen nükleazlare eksonükleaz denir, iplikçiklerin iç kısımlarındaki baÄŸları hidrolizleyenlere ise endonükleaz. Moleküler biyolojide en sık kullanılan endonükleazlar restriksiyon endonükleazlarıdır, bunlar DNA’yı belli dizilerde keserler. ÖrneÄŸin soldaki resimde görülen EcoRV enzimi 6 bazlı 5′-GAT|ATC-3′ dizisini tanır ve dik çizgi ile gösterilen noktada onu keser. DoÄŸada bu enzimler, restriksiyon modifikasyon sisteminin bir parçası olarak, bakterileri fajlara karşı korumaya yararlar, hücrenin içine giren faj DNA’sını sindirerek.[78] Teknolojide bu enzimler moleküler klonlama ve DNA parmakizlemesi (DNA fingerprinting) için kullanılır.
Canlılarda DNA genelde tek bir molekül değil, birbirine sıkıca sarılı bir çift molekülden oluşur. [5][6] Bu iki uzun iplikçik sarmaşık gibi birbirine sarılarak bir çift sarmal oluşturur. Nükleotit birimler bir şeker, bir fosfat ve bir bazdan oluşurlar. Şeker ve fosfat DNA molekülünün omurgasını oluşturur, baz ise çifte sarmaldaki öbür DNA iplikçiği ile etkileşir. Genel olarak bir şekere bağlı baza nükleozit, bir şeker ve bir veya daha çok fosfata bağlı baza ise nükleotit denir. Birden çok nükleotidin birbirine bağlı haline polinükleotit denir.[7]
Modern biyoloji ve biyokimyada rekombinant DNA teknolojisi yoÄŸun bir ÅŸekilde kullanılır. Rekombinant DNA baÅŸka DNA parçalarından bir araya getirilmiÅŸ yapay bir DNA’dır. DNA parçaları, plazmit veya viral vektörler aracılığıyla canlıların içine transformasyon yoluyla sokulabilir.[101] Bu yolla ortaya çıkan, genetik deÄŸiÅŸime uÄŸramış canlılar kullanılarak rekombinant proteinler üretilebilir, bunlar tibbi araÅŸtırmalarda[102] veya tarımda[103][104] kullanılabilir.
DNA ikileÅŸmesinde, DNA-bağımlısı DNA polimeraz, bir DNA dizisinin kopyasını yapar. Bu süreçte hata olmaması hayatî önem taşıdığı için bu tip polimerazlarının çoÄŸunda prova okuma aktivitesi bulunur. Bunlarda, sentez reaksiyonunda meydana gelen ender hatalar, baz eÅŸleÅŸmesinin doÄŸru olmamasıyla anlaşılır. EÄŸer bir uyumsuzluk algılanırsa, 3′-5′ yönünde çalışan bir eksonükleaz aktivitesi etkinleÅŸtirilir ve hatalı baz çıkartılır.[83] ÇoÄŸu canlıda DNA polimerazlar replizom olarak adlandırılan ve yardımcı altbirimler (DNA kıskacı ve helikazlar gibi) içeren büyük bir kompleks içinde yer alır.[84]
DNA’nın tüm iÅŸlevleri onun proteinlerle olan etkileÅŸimine baÄŸlıdır. Bu protein etkileÅŸimlerinin bazıları özgül-dışıdır (non-spesifiktir), bazılarında ise protein ancak belli bir DNA dizisine baÄŸlanabilir. Enzimler de DNA’ya baÄŸlanabilir ve bunlar arasında DNA baz disini transkripsiyon ve DNA ikilemesi için kopyalayan polimerazlar özellikle çok önemlidir.
DNA’nın bir iplikçiÄŸindeki bir baz tipi, öbür iplikçikten tek bir baz tipi ile baÄŸ kurar. Buna tümleyici (komplemanter) baz eÅŸleÅŸmesi denir: pürinler pirimidinler ile hidrojen bağı kurar, A yalnızca T’ye baÄŸlanır, C’de yalnızca G’ye baÄŸlanır. Çift sarmalda karşıdan karşıya birine baÄŸlı iki baza bir baz çifti denir. Çift sarmalı kararlı kılan ayrıca hidrofobik etki ve pi istiflenmesi vardır, bunlar DNA dizisisinden bağımsızdır.[12] Hidrojen baÄŸları kovalent baÄŸlardan daha zayıf olduklarından kolayca kopup tekrar oluÅŸabilirler. Dolayısıyla DNA zincirinin iki iplikçiÄŸi bir fermuar gibi kolayca birbirinden ayrılabilir, ya mekanik güç ile veya yüksek sıcaklıkta.[13] KomplementerliÄŸin bir sonucu olarak bir DNA sarmalındaki iki iplikçikli dizideki tüm bilgi iplikçiklerin her birinde kopyalanmış durumdadır, bu da DNA kopyalanması için esas bir özelliktir. Aslında komplementer baz çiftleri arasındaki spesifik ve tersinir etkileÅŸimler DNA’nın canlılardaki iÅŸlevleri için ÅŸarttır.[1]
Bir DNA sarmalı genelde baÅŸka DNA parçaları ile etkileÅŸmez, ve hatta insan hücrelerinde farklı kromozomlar çekirdekte farklı bölgelerde yer alırlar.[88] Farklı kromozomların fiziksel olarak bu ÅŸekilde ayrı tutulması DNA’nın kararlı bir bilgi deposu olarak iÅŸlev görmesinde önemli bir rol oynar. Kromozomların birbiriyle etkileÅŸtiÄŸi zamanlar sadece rekombinasyona girdikleri krosover sırasındadır. Krosover sırasında iki DNA sarmalı kesilir, bir bölüm yer deÄŸiÅŸtirir ve kesik uçlar birleÅŸir.
Bazı kodlamayan DNA dizileri kromozomlar için yapısal rol oynarlar. Telomer ve sentromerler tipik olarak çok az sayıda gen içerir, ama kromozomların iÅŸlev ve stabilitesi için önemlidir.[34][60] Ä°nsanlarda bulunan kodlamayan DNA’ların önemli bir türü psödogenlerdir, bunlar mutasyon sonucu çalışmaz hale gelmiÅŸ genlerin kopyalarıdır.[61] Bu DNA dizileri genelde birer moleküler fosilden ibarettir ama bazen yeni genlerin oluÅŸumuna ham madde olabilirler, gen ikilenmesi ve ıraksak evrim süreçleri sonucu.[62]
Deoksiribonükleik asit (DNA), tüm organizmalar ve bazı virüslerin canlılık iÅŸlevleri ve biyolojik geliÅŸmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA’nın baÅŸlıca rolü bilginin uzun süreli saklanmasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diÄŸer bileÅŸenlerinin inÅŸası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA bir kalıp, ÅŸablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır, ama baÅŸka DNA dizilerinin yapısal iÅŸlevleri vardır, diÄŸerleri ise bu genetik bilginin kullanılmasının düzenlenmesine yararlar.
Zaman içinde DNA’da biriken mutasyonlar sonra kalıtsal olarak aktarıldığı için, taşıdığı bilgi bir anlamda tarihseldir. Genetikçiler DNA dizlerini karşılaÅŸtırarak bir canlının evrimsel tarihi yani onun filogenetiÄŸi hakında çıkarımlar yapabilirler.[114] Filogenetik sahası evimsel biyolojide güçlü bir araçtır. Bir türün bireylerine ait DNA dizileri karşılaÅŸtırıldığında topluluk genetikçileri o topluluÄŸun tarihine dair bilgiler edinebilirler. Ekoloji genetiÄŸinden antropolojiye kadar uzanan çeÅŸitli sahalarda bu bilgilerden yararlanılabilir. ÖrneÄŸin, tevratta söz konusu olan Ä°srail’in on kayıp kavmi, DNA bulguları ile tanımlanmaktadır.[115][116]
Genomu oluşturan DNA ökaryotlarda hücre çekirdeğinde, ayrıca az miktarda mitokondrilerde bulunur. Prokaryotlardaki DNA, sitoplazma içinde yer alan, düzensiz şekilli nükleoid denen cismin içindedir.[55] Genom tarafından kodlanan bilgi genlerde yer alır, bir canlı birey tarafından taşınan bu bilginin tamamına onun genotipi denir. Gen kalıtımsal bir birimdir ve organizmanın belli bir özelliğini belirleyen bir DNA dizisi ile tanımlanır. Ayrıca, bu DNA bölgesinin transkripsiyonunu düzenleyen diziler (promotör ve hızlandırıcılar gibi) de vardır.
DNA çeÅŸitli farklı mutajenler tarafından hasara uÄŸrayabilir, bunun sonucunda DNA dizisi deÄŸiÅŸebilir. Mutajenler arasında baÅŸlıca, yükseltgen (oksitleyici) etmenler, alkilleyici etmenler ve yüksek enerjili elektomanyetik ışınlar (morötesi ışık ve X ışınları gibi) sayılabilir. DNA’da meydana gelen hasarın tipi mutagenin tipine baÄŸlıdır. ÖrneÄŸin, mor ötesi ışık timin ikilileri (timin dimerleri) oluÅŸturarak DNA’ya hasar verir.[45] Buna karşın, serbest radikaller veya hidrojen peroksit gibi yükseltgen etmenler çeÅŸitli farklı türden hasar oluÅŸturabilirler, baz deÄŸiÅŸimi (özellikle guanozin) ve iki iplikçikli kırılmalar gibi.[46] Her bir insan hücresinde günde 500 baz yükseltgeyici zarar görür.[47][48] Bu yükseltgeyici hasarlardan en zararlısı çift zincirli kırılmalardır, çünkü bunların onarımı zordur, bunlar DNA dizilerinde noktasal mutasyonlara, insersiyonlara ve delesyonlara ayrıca kromozomal translokasyonlara yol açabilirler.[49]
Nükleotit olarak adlandırılan birimlerden oluşan bir polimerdir.[1][2] DNA zinciri 22 ila 26  Ångström arası (2,2-2,6 nanometre) genişliktedir bir nükleotit birim 3,3 Å (0.33 nm) uzunluğundadır.[3] Herbir birim çok küçük olmasına rağmen, DNA polimerleri milyonlarca nükleotitten oluşan muazzam moleküllerdir. Örneğin, en büyük insan kromozomu olan 1 numaralı kromozom yaklaşık 220 milyon baz çifti uzunluğundadır. [4]
Çifte sarmal saÄŸ elli bir spiraldir(sarmal). DNA iplikçiklerinin birbirine sarılı halinde ÅŸeker-fosfatlı omurgalar arasındaki aralıktan bazların kenarları görünür (animasyona bakınız). Sarmal etrafında dolanan bu oyuklardan iki tane vardır: bunlardan büyük oyuk (majör oyuk) olarak adlandırılanı 22 Å geniÅŸliÄŸinde, küçük (minör) oyuk ise 12 Å geniÅŸliÄŸindedir.[10] Küçük oyuÄŸun darlığı nedeniyle bazların kenarlarına eriÅŸmek büyük oluktan daha kolaydır. Bu nedenle, DNA’daki belli baz dizilerine baÄŸlanan, transkripsiyon faktörü gibi proteinler büyük oyuktan bazların kenarlarına temas ederler. [11]
Bu istiflenmiÅŸ yapıların aynı sıra, telomerler ayrıca telomer ilmiÄŸi (T-ilmiÄŸi; ingilizce telomere loops veya T-loops) adlı yapılar oluÅŸtururlar. Bunlarda tek iplikçikli DNA, telomer baÄŸlanıcı proteinler tarafından stabilize edilmiÅŸ bir halka olarak kıvrılır.[38] Bir T-ilmiÄŸinin en ucundaki tek iplikçikli DNA, çift iplikçi bir DNA bölgesine baÄŸlıdır. Bu birleÅŸme noktasında tek iplikçikli telomer DNA’sı, çift iplikçikli DNA’nın çifte sarmalını bozup iki sarmaldan biri ile baz eÅŸleÅŸmesi yapar. Bu üç sarmallı yapıya yer deÄŸiÅŸim halkası (Ä°ngilizce displacement loop veya D-loop) denir.[36]
DNA ayrıca aile iliÅŸkilerini belirlemek için kullanılmıştır, örneÄŸin Amerikan baÅŸkanlarından Thomas Jefferson’un kölesi Sally Hemings’in soyundan kiÅŸiler ile Jefferson arasında akrabalık olduÄŸunun kanıtlanmasında. Bu amaçlı kullanım, yukarda deÄŸinilen suç tahkikatlarında DNA’nın kullanılmasına benzerdir. Nitekim, bazı tahkikatların çözümlenmesi, suç mahalinde bulunan DNA’nın suçlunun akrabalarının DNA’sıyla uyuÅŸması sayesinde olmuÅŸtur.[117]
DNA’da bulunan genetik bilgi tüm modern canlıların iÅŸlev görmesine, yani büyümesi ve çoÄŸalmasına olanak saÄŸlar. Ancak, 4 milyar yıldır sürmekte olan yaÅŸamın tarihçesi boyunca DNA’nın bu iÅŸlevi yerine getirdiÄŸi belli deÄŸildir, yaÅŸamın en eski biçimlerinin kullanmış olduÄŸu kalıtsal malzemenin RNA olduÄŸu öne sürülmüştür.[82][94] RNA, hem genetik bilgi aktarma hem de ribozimlerin parçası olarak katalizör özelliÄŸine sahip olmasından dolayı ilk hücrelerin metabolizmasında merkezî bir rol oynamış olabilir.[95] Nükleik asitlerin hem kalıtımda hem de katalizde rol oynadığı bu eski RNA dünyası, günümüz genetik kodunun dört nükleotit bazından oluÅŸmuÅŸ ÅŸekilde evrimleÅŸmesine etki etmiÅŸ olabilir. Bunun nedeni, bir canlıdaki bazların sayısının azlığının replikasyon verimini artıracağı ama bazların çokluÄŸunun ise ribozimlerin katalitik verimini artıracağı, bu iki zıt etki ile kalıtsal bilgiyi kodlayan baz sayısının dört olarak dengelenmiÅŸ olabileceÄŸi öne sürülmüştür.[96]
Helikazlar moleküler motor özellikli proteinlerdir. Nükleozit trifosfatlarda, özellikle ATP’de taşınan kimyasal enerjiyi kullanıp bazlar arasındaki hidrojen baÄŸlarını kırarlar ve DNA çifte sarmalını ters yönde burarak onu tek iplikçikler halinde açarlar.[81] Bu enzimler DNA bazlarına eriÅŸmeye gerek duyan enzimlerin bulunduÄŸu süreçlerde gereklidir.
DNA iplikçiÄŸinin omurgası almaşıklı ÅŸeker ve fosfat artıklarından oluÅŸur.[8] DNA’da bulunan ÅŸeker 2-deoksiribozdur, bu bir pentozdur (beÅŸ karbonlu ÅŸekerdir). BitiÅŸik iki ÅŸekerden birinin 3 numaralı karbonu ile öbürünün 5 numaralı karbon atomu arasındaki fosfat grubu, bir fosfodiester bağı oluÅŸturarak ÅŸekerleri birbirine baÄŸlar. Fosfodiester bağın asimetrik olması nedeniyle DNA iplikçiÄŸinin bir yönü vardır. Çifte sarmalda bir iplikçikteki nükleotitlerin birbirine baÄŸlanma yönü, öbür iplikçiktekilerin yönünün tersidir. DNA iplikçiklerinin bu düzenine antiparalel denir. DNA iplikçiklerin asimetrik olan uçları 5′ (beÅŸ üssü) ve 3′ (üç üssü) olarak adlandırılır, 5′ uç bir fosfat grubu, 3′ uç ise bir hidroksil grubu taşır. DNA ve RNA arasındaki baÅŸlıca farklardan biri, içerdikleri ÅŸekerdir, RNA’da 2-deoksiriboz yerine baÅŸka bir pentoz ÅŸeker olan riboz bulunur.[6]
Yukarıda deÄŸinilen proteinlerden farklı olarak baÅŸka proteinler belli DNA dizilerine baÄŸlanacak ÅŸekilde evrimleÅŸmiÅŸlerdir. Bunların en iyi araÅŸtırılmış olanları transkripsiyon faktörleridir, bular transkripsiyonu düzenleyen proteinlerdir. Her transkripsiyon faktörü belli bir DNA diziler kümesine baÄŸlanır ve bu dizilere yakın protörleri olan genlerin transkripsiyonu etkinleÅŸtirir veya engeller. Transkripsiyon faktörleri bunu iki farklı yoldan gerçekletirir. Birincisi, transkripsiyondan sorumlu olan RNA polimeraz baÄŸlanırlar, bunu ya doÄŸrudan ya da aracı proteinlerle yaparlar, bunun sonucunda polimeraz promotöre yakın bir konuma yerleÅŸtitilmiÅŸ olur ve transkripsiyona baÅŸlaması mümkün hale gelir.[73] Bir diÄŸer yolda ise, transkripsiyon faktörleri promotörde yer alan histonları kimyasal deÄŸiÅŸime uÄŸratan enzimlere baÄŸlanırlar; bunun sonucunda polimerazın DNA’ya eriÅŸimi deÄŸiÅŸir.[74]
Transkripsiyon, DNA-bağımlısı RNA polimeraz tarafından gerçekleÅŸtirilir, bu enzim DNA iplikçiÄŸindeki diziyi RNA olarak kopyalar. Bir genin transkripsiyonu için RNA polimeraz, DNA üzerinde promotör adlı bir bölgeye baÄŸlanır ve DNA iplikçiklerini ayrıştırır. Sonra genin dizisini bir RNA zinciri olarak kopyalar, ta ki terminatör (sonlayıcı, Ä°ng. ‘terminator’) adlı bir DNA bölgesine gelip orada durup DNA’dan kopana kadar. DNA bağımlı DNA polimeraz da olduÄŸu gibi, RNA polimeraz II (ökaryotlardaki çoÄŸu genin transkripsiyonun yapan enzim) de çeÅŸitli düzenleyici ve yardımcı proteinlerden oluÅŸmuÅŸ büyük bir protein kompleksinin parçası olarak çalışır.[86]
DoÄŸrusal kromozomların uçlarında telomer olarak adlandırılan özelleÅŸmiÅŸ bölgeler bulunur. Bu bölgelerin ana fonksiyonu kromozom uçlarının telomeraz adlı enzim aracılığıyla kopyalanmasını saÄŸlamaktır. DNA’yı normalde kopyalayan enzimler kromozomların en uç kısımların kopyalayamadığı için bu kopyalama telomeraz aracılığıyla yapılır.[33] Bu özelleÅŸmiÅŸ kromozom baÅŸlıkları ayrıca DNA’nın uçlarını korurlar ve hücredeki DNA tamir sistemlerinin bunları tamir edilmesi gereken hasar olarak algılanmasını engeller.[34] Ä°nsan hücrelerinde telomerler genelde TTAGGG dizisinin birkaç bin kere tekrarından oluÅŸan tek iplikçikli DNA uzantılarıdır.[35]
Bir DNA dizisi, eÄŸer ondan protein sentezlemeye yarayan mesajcı RNA kopyası ile aynı diziye sahipse, “anlamlı” olduÄŸu söylenir.[17] Öbür iplikçikteki diziye “ters anlamlı” dizi denir. Aynı DNA iplikçiÄŸinin farklı bölgelerinde anlamlı ve ters anlamlı diziler bulunabilir, yani her iki iplikçikte hem anlamlı hem anlamsız diziler bulunur. Hem prokaryot ve ökaryotlarda ters anlamlı, yani protein üretimine yaramayan, RNA’nın üretildiÄŸi olur, bu RNA’ların iÅŸlevi halen tam bilinmemektedir.[18] Bir görüşe göre ters anlamlı RNA, RNA-RNA baz eÅŸleÅŸmesi yoluyla gen ifadesinin düzenlenmesine yaramaktadır.[19]
A biçimi daha geniş bir sarmaldır, B biçimine kıyasla küçük oluk daha geniş ve sığ, büyük oluk da daha dar ve derindir. A biçimli nükleik asitler, fizyolojik olmayan şartlarda, suyunu kaybetmiş DNA örneklerinde görülür, hücre içinde ise DNA ve RNA iplikçiklerinin birbirine sarılmasından oluşan karma (hibrit) eşleşmelerde, ayrıca bazı enzim-DNA komplekslerinde meydana gelebilir.[28][29] Metilasyonla kimyasal değişime uğrayan DNA parçaları daha büyük biçimsel değişiklik gösterip Z biçimini alabilirler. Bu durumda iplikçikler sarmal ekseni etrafında dönerek sol elli bir spiral oluşturur, bu daha yaygın olan B biçimimdekinin tersi yöndedir.[30] Bu sıra dışı yapılar Z-DNA bağlayıcı proteinler tarafından tanınır ve transkripsiyon kontrolü ile ilişkili olduğu sanılmaktadır.[31]
DNA ligaz enzimleri kesilmiş veya kırık DNA iplikçiklerini birleştirir.[79] Ligazlar özellikle gecikmeli iplikçik DNA ikileşmesinde önemli bir rol oynarlar, çünkü replikasyon çatalında meydana gelen kısa DNA parçalarını birleştirirler. Ayrıca DNA tamiri ve genetik rekombinasyonda kullanılırlar.
DNA’nın çeÅŸitli biçimleri (konformasyonları) mevcuttur.[8] Ancak, canlılarda sadece A-DNA, B-DNA, ve Z-DNA gözlemlenmiÅŸtir. DNA’nın hangi biçimi aldığı DNA dizisine, süperburulmanın yönü ve miktarına, bazlardaki kimyasal deÄŸiÅŸimlere, ve çözeltinin özelliklerine (metal iyonu ve poliamin konsantrasyonu gibi) baÄŸlıdır. [26] Bu üç biçimden yukarıda betimlenmiÅŸ olan “B” biçimi, hücrelerdebulunan ÅŸartlar altında en sık görülenidir.[27] DNA’nın diÄŸer iki alternatif biçiminin geometri ve boyutları farklıdır.
RNA-bağımlısı DNA polimerazlar RNA iplikçiğinde bulunan diziyi DNA olarak kopyalayan özel bir polimeraz sınıfıdır. Ters transkiptazlar bu sınıfa dahildir, bunlar viral enzimler olup hücrelerin retrovirüsler tarafından enfeksiyonunda yer alırlar. Telomerazlar da bu sınıfa dahildir, bunlar da telomerlerin ikilenmesi için gereklidir.[85][33] Telomerazı diğer bu tip enzimlerden farklı kılan bir özelliği, kullandığı RNA kalbın kendi yapısının bir parçası olmasıdır.[34]
Adli bilimciler, bir suç mahalinde bulunmuÅŸ kan, meni, deri, tükürük veya saçta bulunan DNA’yı kullanarak bir failin kimliÄŸini belirleyebilirler. Bu iÅŸleme genetik parmak izi çıkarma veya genetik profilleme denir. DNA profillemesinde, tekrarlı diziler (kısa tandem tekrar ve miniuydu) içeren DNA’nın deÄŸiÅŸken kısımlarının uzunlukları belirlenir, bunlar farklı insanlarda karşılaÅŸtırılır. Bu yöntem bir suçlunun tanınması için son derece güvenilir bir yöntemdir.[105] Ancak, eÄŸer suç mahaline birde fazla kiÅŸinin DNA’sı bulaÅŸmışsa bu kimlik belirleme karmaşıklaÅŸabilir.[106] DNA profillemesi 1984′te Britanyalı genetikçi Sir Alec Jeffreys,[107] tarafından geliÅŸtirilmiÅŸ ve adli bilimde ilk defa 1988′de Enderby cinayetleri için Colin Pitchfork’un suçlu bulnmasında kullanılmasında kullanılmıştır.[108] Bazı tür suçları iÅŸlemiÅŸ kiÅŸiler bir veritabanında depolanmak amacıyla kendi DNA’larından bir örnek vermeye mecbur tutlabilirler. Bu sayede suç mahalinde bulunmuÅŸ DNA örneÄŸinden baÅŸka elde hiç bir delil bulunmayan bazı eski vakalar çözülebilmiÅŸtir. DNA profillemesi katliam kurbanlarının kimliklerinin belirlenmesinde de kullanılmıştır.[109]
Crick, 1957′de yaptığı etkili bir sunumda, moleküler biyolojinin “Temel Dogması”nı ortaya koyarak DNA, RNA ve proteinler arasındaki iliÅŸkiyi, bu konuda kanıtlar henüz tamamen toplanmadan, özetledi, ayrıca “adaptör hipotezi”ni dile getirdi.[130] Çift sarmallı yapının ima ettiÄŸi kopyalama mekanizmasının teyidi, 1958′de yayımlanan Meselson-Stahl deneyi ile edildi.[131] Crick ve arkadaÅŸları tarafından yapılan diÄŸer çalışmalar genetik kodun, kodon olarak adlandırılan, örtüşmeyen baz üçlülerinden oluÅŸtuÄŸunu gösterdi, bu sayede Har Gobind Khorana, Robert W. Holley ve Marshall Warren Nirenberg genetik kodu çözdüler.[132] Bu keÅŸifler moleküler biyolojinin doÄŸumuna karşılık gelir.
Bazı DNA dizilerinde anlam ve ters anlam kavramları birbirine karışır, çünkü bazen genler birbiriye örtüşebilir.[20] Böyle durumlarda bazı DNA dizileri çifte görev yapar, bir iplikçik boyunca okununca bir protein kodlar, öbür iplikçik boyunca okununca ikinci bir protein kodlar. Bakterilerde bu tür gen örtüşmeleri gen transkripsiyonunun düzenlenmesi ile ilişkili olduğuna dair bulgular vardır,[21] virüslerde ise, genlerin örtüşmesi küçük bir viral genoma daha çok bilginin sığmasını sağlar.[22]
DNA ilk Ä°sviçreli hekim Friedrich Miescher tarafından saflaÅŸtırılmıştır, kendisi 1869′da atık cerrahi pansumanlardaki irin içinde mikroskopik bir madde keÅŸfetmiÅŸtir. Hücre çekirdeklerinde (nükleus) bulunduÄŸu için ona “nüklein” adını vermiÅŸtir. [118] 1919′da Phoebus Levene, nükleotit birimleri oluÅŸturan baz, ÅŸeker ve fosfatı tanımlanmıştır.[119] Levene DNA’nın, birbirine fosfat grupları ile baÄŸlı olan nükleotit birimlerden oluÅŸan bir zincir olduÄŸunu öne sürmüştür. Ancak, Levene, bu zincirin kısa olduÄŸunu ve bazları kendini tekrar eden bir sıralamaya sahip olduÄŸunu düşünmüştür. 1937′de William Astbury DNA’nın düzenli bir yapıya sahip olduÄŸunu gösteren ilk X ışını difraksiyon görüntülerini elde etti.[120]
Kromozom sarılmasının en yaygın şekli homolog rekombinasyondur, bunda iki kromozom birbirine çok benzer dizilere sahiptir. Non-homolog rekombinasyon hücreye zarar verici olabilir çünkü kromozomal translokasyon ve genetik anormalliklere yol açabilir. Rekombinasyon tepkimesi rekombinaz olarak adlandırılan enzimler (örneğin RAD51) tarafından katalizlenir.[91] Rekombinasyonun ilk adımı çift iplikli bir kesik oluşturulmasıdır, bu ya bir endonükleaz ya da DNA hasarı sonucunda meydana gelir.[92] Rekombinaz tarafından kısmen katalizlenen bir dizi adım sonucunda iki sarmal en az bir Holliday bağlantısı tarafından birleştirilir: her sarmalın bir iplikçiği, öbür sarmalda ona komplementer olan öbür iplikçik ile kaynaşır. Holliday kavşağı, tetrahedral bir yapıdır, bu şekilde birleşmiş iki kromozomda bir iplikçiğin bir diğeriyle yer değiştirmesiyle bu yapı kromozomlar boyunca ilerler. Rekombinasyon tepkimesi junction2ın kesilmesi ve serbest kalan DNA uçlarının tekrar birleşmesi ile son bulur.[93]
Çoğu mutajen, iki baz çifti arasındaki boşluğa girer, buna enterkalasyon denir. Çoğu enterkalatörler aromatik ve düzlemsel moleküllerdir, bunlara örnek olarak etidyum bromür, daunomisin, doksorubisin ve talidomit sayılabilir. Bir enterkalatörün iki baz çifti arasına girebilmesi için bunların arasının açılması, bunun olabilesi için de DNA sarmalının normalin aksi yönde burularak gevşemesi gerekir. Bunlar olunca transkripsiyon ve DNA ikilenmesi engellenir, zehirlenme ve mutasyonlar meydana gelir. Bu yüzden DNA enterkalatörleri çoğunlukla kanserojendir, bunların iyi bilinen örnekleri olarak benzopiren diol epoksit, akridin türevleri aflatoksin ve etidyum bromür sayılabilir.[50][51][52] Tüm bunlara rağmen, DNA transkripsiyonuna engel olma özelliklerinden dolayı bu toksinler aynı zamanda hızla büyüyen kanser hücrelerini engellemek amacıyla kemoterapide kullanılırlar.[53]
Bu guanin zengini diziler normal DNA’daki baz çiftleri yerine, dört bazlı birimlerden meydana gelmiÅŸ istiflenme kümeleri ile kromozom uçlarını stabilize ederler. Burada dört guanin baz yassı bir tabaka oluÅŸtururlar, bular da birbiri üzerine istiflenerek kararlı bir G-dörtlüsü (G-quadruplex) yapısı oluÅŸtururlar.[36] Bu yapıların stabilizasyonu, bazların kenarları arasındaki hidrojen baÄŸları ve her dört bazlı birimin ortasında yer alan bir metal iyonun ÅŸelasyonu ile gerçekleÅŸir.[37] Bu G-dörtlüleri baÅŸka yollardan da oluÅŸabilir: tek bir iplikçiÄŸin bir kaç kere katlanması ile bu dörtli birim oluÅŸabilir, veya ikiden fazla farklı paralel iplikçiÄŸin her birinin ortak yapıya bir baz temin etmesi ile de bu dört baz bir araya gelebilir.
Topoizomerazlar hem nükleaz hem de ligaz etkinliÄŸine sahiptir. Bu proteinler DNA’daki süperburulma derecesini deÄŸiÅŸtirirler. Bu enzimlerin bazıları DNA sarmalının bir iplikçiÄŸini kesip bunun öbürü etrafında dönmesini saÄŸlar, sonra da DNA’daki kesiÄŸi tekrar birleÅŸtirir.[24] Bu enzimlerin diÄŸerleri ise DNA sarmalının bir iplikçiÄŸini kesip öbür iplikçiÄŸin bu kesiÄŸin içinden kesmesini saÄŸlarlar, sonra kesiÄŸi tekrar birleÅŸtirirler.[80] Topoizomerazlar DNA’yla ilgili pekçok süreçte yer alırlar, DNA ikileÅŸmesi ve transkripsiyonu gibi.[25]
1953′te Rosalind Franklin tarafından elde edilmiÅŸ X-ışını kırınım görüntülerine dayanarak ve bazların eÅŸlendiÄŸi bilgisini kullanarak, James D. Watson ve Francis Crick DNA’nın bugün kabul görmüş yapısını ilk defa öne sürdüler.[124] Watson ve Crick’in modelini destekleyen deneysel veriler Nature dergisinin aynı sayısında 5 ek makale olarak yayımlandı. Bunlardan Franklin ve Raymond Gosling’in makalesi, Watson ve Crick’in modelini destekleyen ilk X ışını kırınım verisi yayınıydı,[125][126] derginin bu sayısında ayrıca Maurice Wilkins ve çalışma arkadaÅŸları tarafından DNA yapısı hakkında bir makale de vardı.[127] 1962′de Franklin’in ölümünün ardından, Watson, Crick ve Wilkins beraberce Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü aldılar.[128] Ancak, bu keÅŸfin kime ait olduÄŸuna dair tartışma sürmektedir[129]
DNA, ökaryotlarda doğrusal kromozomlar, prokaryotlarda ise dairesel kromozomlar içinde bulunur. Bir hücredeki kromozomlar kümesine onun genomu denir; insan genomu 46 kromozom içinde yer alan yaklaşık 3 milyar baz çiftinden oluşur.[54] Protein ve diğer işlevsel RNA molekülleri kodlayan bilgi, gen adı verilen DNA parçalarının dizisinde yer alır. Genlerdeki genetik bilginin aktarılması baz eşleşmesi ile gerçekleşir. Örneğin, transkripsiyon sırasında bir DNA dizisinin ona komplementer bir RNA dizisi olarak kopyalanması, DNA ile doğru RNA nükleotitler arasındaki çekim ile mümkün olur. Protein çevrimi (translasyon) denen süreç sırasında bu RNA dizisine kaşılık gelen bir protein sentezlenirken, RNA nükleotitleri arasında gene baz eşleşmesi olur. Bir diğer önemli biyolojik süreç, hücredeki genetik bilginin kopyalanması olan DNA ikilenmesidir. Bu işlevlerin ayrıntıları başka maddelerde işlenmiştir; burada DNA ile genomun fonksiyonlarını yerine getiren diğer moleküller arasındaki etkileşimler ele alınmıştır.
1928′de Frederick Griffith, Pnömokok bakterisinin “düz” ÅŸeklini belirleyen özelliÄŸin “buruÅŸuk” ÅŸekilli Pnömokok bakterilere aktarılmasının mümkün olduÄŸunu, bunun için ölü “düz” bakterilerin canlı “buruÅŸuk” bakterilerle karıştırılmasının yettiÄŸini gösterdi.[121] Bu deneysel sistem kullanarak Oswald Avery ve arkadaÅŸları Colin MacLeod ve Maclyn McCarty 1943′de deÄŸiÅŸtirici etmenin DNA olduÄŸunu gösterdiler.[122] 1952′de Alfred Hershey ve Martha Chase tarafından Hershey-Chase deneyinde T2 fajının genetik malzemesinin DNA olduÄŸunu göstererek DNA kalıtımdaki rolü teyid ettiler.[123]
Hücrelerde DNA, kromozom olarak adlandırılan yapıların içinde yer alır. Hücre bölünmesinden evvel kromozomlar ikilenir, bu sırada DNA ikileÅŸmesi gerçekleÅŸir. Ökaryotlarda (yani hayvan, bitki, mantar ve protistalar) DNA’larını hücre çekirdeÄŸi içinde bulundururlar, buna karşın prokaryotlarda (yani bakteri ve arkelerde) DNA hücre sitoplazmasında yer alır. Kromozomlarda bulunan kromatin proteinleri (histonlar gibi) DNA’yı sıkıştırıp organize ederler. Bu sıkışık yapılar DNA ile diÄŸer proteinler arasındaki etkileÅŸimleri düzenleyerek DNA’nın hangi kısımlarının okunacağını kontrol ederler.
Kromatin adı verilen bir yapı içinde DNA’nın paketlenmesi ile kromozomlar meydana gelir. Bu paketlenme gen ifadesine etki eder. Baz deÄŸiÅŸimi (modifikasyonu) bu paketlenmeyle iliÅŸkilidir, öyle ki gen ifadesinin az olduÄŸu veya hiç olmadığı yerlerde sitozin bazları yüksek derecede metilasyona uÄŸramıştır. ÖrneÄŸin, sitozin metilasyonu ile 5-metilsitozin meydana gelir, bu X kromozomu inaktivasyonu için önemlidir.[39] Ortalama metilasyon düzeyi canlıdan canlıya farkeder: solucan Caenorhabditis elegans’da sitozin metilasyonu olmaz, buna karşın omurgalı DNA’sının %1′e ulaÅŸan kadarı 5-metilsitozin içerebilir.[40] 5-metilsitozinin önemli bir baz olmasına raÄŸmen, onun deamidinasyonu sonucu bir timin bazı oluÅŸur, bu yüzden metillenmiÅŸ sitozinler mutasyona eÄŸilimlidirler.[41] DiÄŸer baz modifikasyonarı arasında bakterilerde görülen adenin metilasyonu ve kinetoplastitlerde urasilin glikozilasyonu sonunda meydana gelen “J-bazı” sayılabilir.[42][43]
DNA nanoteknolojisi DNA’ya has moleküler tanıma özelliklerini kullanarak faydalı özelliklere sahip, kendi kendini oluÅŸturan, dallı DNA komplksleri imal eder. DNA böylede biyolojik bilgi taşımak için deÄŸil, yapısal bir malzeme olarak kullanılır. Bu yolla iki boyutlu periyodik dizilimler ve polihedral ÅŸekilli üç boyutlu yapılar yaratılmıştır. Nanomekanik araçlar ve algoritmik olarak oluÅŸan yapılar da gösterilmiÅŸ, bu DNA yapıları ile baÅŸka moleküllerin (altın nano tanecikleri ve streptavidin proteinlerinin) düzenlenmesi saÄŸlanabilmiÅŸtir.
Transkripsiyonda, protein kodlayan bir genin kodonları önce RNA polimeraz tarafından bir mesajcı RNA ÅŸeklinde kopyalanır. Bu RNA kopya, ardından bir ribozom tarafından deÅŸifre edilir; ribozom, mesajcı RNA ile amino asit taşıyan taşıyıcı RNA’lar arasında baz eÅŸlemesi yaparak onu okur. Dört bazın 3′lü kombinasyonları olabildiÄŸi için 64 olası kodon vardır (43 kombinasyon). Bunlar yirmi standart amino asidi kodlarlar, böylece çoÄŸu amino asite birden çok kodon düşer. Ayrıca, protein kodlayıcı bölgenin sonuna iÅŸaret eden üç tane de ‘stop’ veya anlamsız (nonsense) kodon vardır, bunlar TAA, TGA ve TAG kodonlarıdır.
ÇoÄŸu biyolojik türde genomdaki dizilerin ancak ufak bir bölümü protein kodlar. ÖrneÄŸin insan genomunun ancak %1′i protein eksonları kodlar, buna karşın insan DNA’sının %50′si protein kodlamayan, kendini tekrar eden dizilerden oluÅŸur.[56] Ökaryot genomlarında bu kadar çok protein kodlamayan DNA’nın bulunması ve türlerin genom büyüklüğündeki (“C-deÄŸeri”ndeki) büyük farklılıkların nedeni henüz anlaşılamamıştır ve “C deÄŸeri muamması” olarak bilinir.[57] Ancak, protein kodlamayan (non-coding) DNA dizileri gene de iÅŸlevsel kodlamayan RNA molekülleri kodlamaktadır, bunlar da gen ifadesinin düzenlenmesinde rol oynarlar.[58]
DNA’ya baÄŸlanan yapısal proteinler, non-spesifik DNA-protein etkileÅŸimlerinin iyi anlaşılmış örneklerindendir. Kromozomlarda bulunan DNA, yapısal proteinlerle beraber kompleksler oluÅŸturur. Bu proteinler DNA’yı kromatin adlı kompakt yapı içinde organize ederler. Ökaryotlarda kromatinin oluÅŸmasında DNA’nın histon adlı küçük, bazik proteinlere baÄŸlanması önemli bir rol oynar; prokaryotlarda ise çeÅŸitli baÅŸka protein türleri DNA’ya baÄŸlanır.[64][65] Histonlar, nükleozom adlı disk ÅŸeklinde bir kompleks oluÅŸtururlar, çift iplikçikli DNA buna sarılarak iki kere bunun etrafında döner. Histonların bazik kalıntıları ile DNA’nın ÅŸeker-fosfat omurgasındaki asidik fosfatlar arasındaki iyonik baÄŸlar, non-spesifik bir etkileÅŸim oluÅŸturur, baz dizisinden büyük ölçüde bağımsızdırlar.[66] Bu bazik amino asitlerin kimyasal deÄŸiÅŸimleri arasında metilasyon, fosforilasyon, ve asetilasyon sayılabilir.[67] Bu kimyasal deÄŸiÅŸimler, DNA’nın histonlarla etkileÅŸimini etkiler, bunun sonucunda DNA’ya transkripsyon faktörlerinin eriÅŸimi ve transkripsiyon hızı deÄŸiÅŸir.[68] Kromatinde bulunan diÄŸer non-spesifik DNA’ya baÄŸlanıcı proteinler arasında bulunan yüksek hareketli grup proteinleri (ing. high-mobility group proteins) bükülmüş veya distorte olmuÅŸ DNA’ya baÄŸlanır.[69] Bu proteinler, bitiÅŸik nükleozom gruplarını bükerek daha büyük ölçekli yapılar oluÅŸturarlar ve kromozomları meydana getirirler.[70]
Ä°ki tip baz çifti farklı sayıda hidrojen baÄŸları oluÅŸturur, AT’nin iki hidrojen bağı, GC’nin üç hidrojen bağı vardır (bakınız ÅŸekil). Dolayısıyla GC çiftleri AT baz çiftlerinden daha güçlüdür. Dolayısyla iki DNA iplikçiÄŸinin birbirine baÄŸlanma gücünü belirleyen, hem DNA çift sarmalının uzunluÄŸu hem de onu oluÅŸturan GC baz çiftlerinin yüzde oranıdır. Yüksek oranda GC’li uzun DNA’ların iplikçikleri birbirine daha sıkı baÄŸlıdır, AT oranı yüksek kısa sarmalların iplikçikleri ise birbiriyle daha zayıf etkileÅŸirler.[14] Biyolojide, DNA çifte sarmalının kolay ayrılması gereken bölgelerinde AT oranı yüksek olur, örneÄŸin bazı promotörlerde bulunan TATAAT Pribnow kutusu.[15] Laboratuvarda bu etkileÅŸimin gücünü ölçmek için hidrojen baÄŸlarını koparmak için gerekli sıcaklık, ergime sıcaklığı belirlenir (bu, Tm sıcaklığı olarak da adlandırılır). DNA çifte sarmalındaki tüm baz çiftleri eridikten sonra ipliçikler ayrışır ve çözeltide iki bağımsız molekül olarak varlığını sürdürür. Bu iki tek iplikçikli DNA molekülün tek bir biçimi yoktur, ama bazı biçimler diÄŸerlerinden daha kararlıdır.[16]
Canlıların çoÄŸalması ve (çok hücreli canlıların) büyümesi için hücre bölünmesi gereklidir. Ancak bir hücre bölünürken DNA’sını da kopyalamak zorundadır ki iki yavru hücre ana hücredeki genetik bilginin aynısına sahip olsunlar. DNA’nın iki iplikli yapısı DNA ikileÅŸmesi için basit bir mekanizma saÄŸlar. Ä°ki iplikçik ayrışırlar, sonra her bir iplikçikteki dizinin komplementer dizisi DNA polimeraz adlı bir enzim tarafından imal edilir. Bu enzim, tümleyici iplikçiÄŸi sentezlemek için gereken her bazın doÄŸru olanını baz eÅŸleÅŸmesi yoluyla seçer ve onu uzamakta olan iplikçiÄŸe ekler. DNA polimeraz bir DNA iplikçiÄŸini ancak 5′ – 3′ yönünde uzatabildiÄŸi için, bir çifte sarmalın antiparalel iplikçiklerininin kopyalanması için farklı mekanizmalar mevcuttur.[63] Böylece, eski iplikçikteki baz, yeni iplikçiÄŸe eklenen bazları belirler, sonunda hücre DNA’sının mükemmel bir kopyasını elde eder.
Bazlar iki tip olarak sınıflandırılırlar: adenin ve guanin, pürin türevleridir, bunlar beÅŸ ve altı üyeli halkaların kaynaÅŸmasından oluÅŸmuÅŸ heterosiklik bileÅŸiklerdir; sitozin ve timin ise pirimidin türevleridir, bunlar altı üyeli bir halkadan oluÅŸur. Bir diÄŸer baz olan urasil (U), sitozinin yıkımı sonucu seyrek olarak DNA’da bulunabilir. Kimyasal olarak DNA’ya benzeyen RNA’da timin yerine urasil bulunur.
Bu DNA baÄŸlanma dizileri bir canlının genomunun her tarafında bulunabileceÄŸi için, bir transkripsiyon faktörünün etkinliÄŸinde meydan gelen degÄŸiÅŸiklikler binlerce gene etki edebilir.[75] Dolayısıyla bu proteinler çoklukla, çevresel deÄŸiÅŸiklikler, hücresel baÅŸkalaşım ve geliÅŸimi kontrol eden süreçlerle iliÅŸkili olan sinyal iletim süreçlerinin hedefidirler. Bu transkripsiyon faktörlerinin DNA ile etkileÅŸimindeki spesifisite, proteinin DNA bazlarının kenarları ile yaptığı temaslardan kaynaklanmaktadır, bu sayede bu proteinler DNA’nın dizisini “okurlar”. Bazlarla olan bu etkileÅŸimlerin çoÄŸu, bu bazlara kolaylıkla eriÅŸilebilen büyük olukta meydan gelir. [76]
Süper burulma (Ä°ngilizce supercoiling) tabir edilen bir süreç ile DNA bir halat gibi burulabilir. “GevÅŸek” halinde DNA’daki bir iplikçik, her 10,4 baz çiftinde bir, çift sarmalın ekseni etrafında bir tam dönüş yapar. Ama, eÄŸer DNA burulursa iplikçikler daha sıkı veya daha gevÅŸek sarılı olabilirler.[23] EÄŸer DNA sarmalı sarılma yönünde burulursa buna pozitif süperburulma denir ve bazlar birbirlerine daha sıkı ÅŸekilde tutunurlar. EÄŸer ters yönde burulursa DNA, buna negatif süperburulma denir ve bazlar birbirlerinden daha kolay ayrışırlar. DoÄŸadaki çoÄŸu DNA molekülü az derecede negatif süper burguludur, bundan topoizomeraz adlı enzimler sorumludur.[24] Bu enzimlerin bir iÅŸlevi transkripsiyon ve DNA ikileÅŸmesi gibi süreçler sırasında DNA iplikçiklerine etki eden burulmayı bertaraf etmektir.[25]
Kimyasal olarak DNA, nükleotit olarak adlandırılan basit birimlerden oluÅŸan iki uzun polimerden oluÅŸur. Bu polimerlerin omurgaları, ester baÄŸları ile birbirine baÄŸlanmış ÅŸeker ve fosfat gruplarından oluÅŸur. Bu iki iplikçik birbirlerine ters yönde giderler. Her bir ÅŸeker grubuna baz olarak adlandırılan dört tip molekülden biri baÄŸlıdır. DNA’nın omurgası boyunca bu bazların oluÅŸturduÄŸu dizi, genetik bilgiyi kodlar. Protein sentezi sırasında bu bilgi, genetik kod aracılığıyla okununca proteinlerin amino asit dizisini belirler. Bu süreç sırasında DNA’daki bilgi, DNA’ya benzer yapıya sahip baÅŸka bir nükleik asit olan RNA’ya kopyalanır, bu iÅŸleme transkripsiyon denir.
Rekombinasyon sayesinde kromozomlar arasında genetik bilgi takası olur ve yeni gen kombinasyonları meydan gelir, bunun doğal seleksiyonun verimini artırdığı ve yeni proteinlerin hızlı evrimleşmesinde önemli olduğu düşünülmektedir.[89] Genetik rekombinasyon DNA tamiriyle de ilişkilidir, özellikle çift iplikli kırılmalara hücrenin tepkisinde.[90]
Genler, iÅŸlevsel moleküller kodlayan DNA dizileridir, bunlar canlının fenotipini belirler. Protein kodlayan genler durumunda DNA dizisi bir mesajcı RNA dizisini tanımlar, bu da bir veya birkaç proteinin dizisini belirler. Genlerdeki DNA dizisi ile proteinlerdeki amino asit dizisi arasındaki iliÅŸki, biyolojik çevrim (translasyon) kuralları tarafından belirlenir, bunlar topluca genetik kod ile özetlenir. Genetik kod, üç nükleotitlik dizilere karşılık gelen, üç harfli ‘kelimelerden’ oluÅŸur (örneÄŸin, ACT, CAG, TTT), bu üçlüler kodon olarak adlandırılır.
Çift sarmalı iki iplikçiÄŸe baÄŸlı bazlar arasındaki hidrojen baÄŸları DNA’yı stabilize eder. DNA’a bulunan dört baz, adenin (A olarak kısaltılır), sitozin (C), guanin (G) ve timin (T) olarak adlandırılır. Bu dört baz ÅŸeker-fosfata baÄŸlanarak bir nükleotit oluÅŸturur, örneÄŸin “adenozin monofosfat” bir nükleotittir.
DNA’ya baÄŸlanıcı proteinler arasında bulunan baÅŸlıca bir protein grubu, tek iplikçikli DNA’ya baÄŸlanıcı proteinlerdir. Ä°nsanda replikasyon protein A bu protein ailesinin en iyi anlaşılmış üyesi sayılır, bu protein, cifte sarmalın ayrıştığı durumlarda, örneÄŸin DNA ikileÅŸmesi, rekombinasyon ve DNA tamirinde iÅŸlev görür.[71] Bu proteinler tek iplikçikli DNA’yı kararlı kılar, onun sap-ilmik (stem-loop) oluÅŸturmasına veya nükleazlar tarafında yıkımına engel olurlar.
Nükleik asit polimerazları, nükleozit trifosfatlardan polinükleotit zincirler sentezleyen enzimlerdir. Ãœrettikleri ürünler var olan polinükleotit zincirlerinin (bunlara kalıp denir) kopyalarıdır. Bu enzimler, bir DNA zincirindeki en son nükleotitin 3′ hidroksil grubuna yeni bir nükleotit ekleyerek çalışır. Dolayısıyla tüm polimerazlar 5′ – 3′ doÄŸrultusunda ilerler.[82] Bu enzimlerin aktif bölgesinde, gelen nükleozit trifosfat kalıp ile baz eÅŸleÅŸmesi yapar; bu sayede polimeraz, kalıba komplementer bir iplikçiÄŸi doÄŸru bir ÅŸekilde sentezleyebilir. Polimerazlar kullandıkları kalıbın tipine göre sınıflandırılır.
DNA dizilerinin bilgisayar aracılığıyla işlenmesi, aranması ve analizi, biyoinformatik bilminin konuları arasındadır. DNA dizilerinin depolanması ve aranması için yöntemlerin geliştirilmesi sayesinde bilgisayar bilimlerinde önemli ilerlemeler katedilmiştir, özelikle dizi arama algoritmaları, makine öğrenimi ve veritabanı teorisi konularında.[110] Dizi arama ve eşlendirme algoritmaları harflerden oluşan uzun diziler içinde daha kısa harf dizilerinin bulunmasıyla ilgilidir, bunlar belli nükleotit dizilerinin bulunması için geliştirilmiştir.[111] Yazı editörü programlarının kullandığı algoritmalar DNA dizileri durumunda son derece verimsiz çalışırlar, DNA dizilerini oluşturan farklı karakterlerin küçük sayısından dolayı. Bununla ilişkili olan dizi hizalama problemi ise benzer dizileri bulmayı ve bunları birbirinden faklı kılan mutasyonları tanımlamayı amaçlar. Bu teknikler, özellikle çoklu dizi hizalaması, filogenetik ilişki ve protein işlevi araştırmalarında kullanılır.[112] Bir genomun tamamına karşılık gelen DNA dizilerinin kullanılması için bu dizilerin üzerinde genlerin ve onların düzenleyici elemanlarının yerlerinin kaydedilmesi (ing. annotation) gerekmektedir. DNA dizilerinde protein veya RNA kodlayıcı genlerin özelliklerine sahip bölgelerin tanınması, gen bulma algoritmaları sayesinde mümkündür, bunlar sayesinde bilim adamları bir genin ürününü önceden tahmin edebilirler, bu ürün laboratuvarda daha saflaştırılmadan.[113]
Ne var ki, eski genetik sistemler hakkında doÄŸrudan delil mevcut deÄŸildir, çünkü çoÄŸu fosillerden DNA elde edilmesi mümkün deÄŸildir. Bunun nedeni, çevre etkilerine maruz kalan DNA’nın bir milyon yıldan az süre dayanması ve çözelti içinde zamanla küçük parçalara yıkımıdır.[97] Eski DNA’nın izole edilmiÅŸ olduÄŸuna dair iddialar vardır, özellikle 250 milyon evvelden kalma bir tuz kristalı içinde canlı kalmış bir bakterinin izole edildiÄŸi iddia edilmiÅŸtir[98] ama bu iddialar tartışmalıdır.[99][100]
Kaynak: http://tr.wikipedia.org/wiki/DNA_molek%C3%BClleri
Tags:
arama,
ATOM,
bilgisayar,
bilim,
bilim adamları,
biyolojik,
bus,
çevre,
diÄŸerler,
duy,
edildi,
ekmek,
en büyük,
fizik,
gaz,
iplik,
ışık,
keÅŸif,
KeÅŸifler,
kimya,
kombi,
makine,
metal,
metre,
mikroskop,
motor,
oyun,
para,
rad,
sıra,
tabak,
tartı,
thomas,
tiren,
üretim,
UYDU,
yazı,
zincir
Etiketler:arama, ATOM, bilgisayar, bilim, bilim adamları, biyolojik, bus, çevre, diğerler, duy, edildi, ekmek, en büyük, fizik, gaz, iplik, ışık, keşif, Keşifler, kimya, kombi, makine, metal, metre, mikroskop, motor, oyun, para, rad, sıra, tabak, tartı, thomas, tiren, üretim, UYDU, yazı, zincir