Erwin Chargaff ile DNAnın Yapısına İlk Bakış Chargaff Kuralları

TVC-mall WW

Erwin Chargaff ileri sürmek “Chargaff Kuralları”İle ilgili bilgileri yakında okuyacaksınız. Ama önce DNA, nükleotid ve nükleik asit kavramlarını hatırlayalım.

 

DNA

Deoxyribo Nükleik asit veya kısaca DNA, canlıların kalıtım özelliklerine sahip olan ve canlılar için gerekli tüm biyolojik bilgileri içeren malzemedir. Yaşamın temelinin DNA olarak görülmesinin nedeni, sadece kalıtsal bilgi taşıması değil, aynı zamanda bu bilgileri kopyalama ve değiştirme gücüne sahip olmasıdır.

Nükleotitler

 

Nükleotidler DNA’nın temel yapısal birimleridir.

Fosfat + Şeker + Organik Baz = Nükleotit[/caption]

5 karbon şeker (deoksiriboz) ile nükleoitit yapısındaki malzemeler adenin (A) timin (T), sitozin (C) ve guanin (G) dahil olmak üzere organik bazlar. Nükleotidler, içerdikleri organik ne olursa olsun, baz adı ile adlandırılır.

Nükleik asitler

Nükleik asitler[/caption]

Nükleik asitler, kalıtsal bilgileri taşıyan ve kullanılmasını sağlayan moleküllerdir. Protein sentezlendikçe (yaşam için gerekli süreç) bu bilgiyi iletir. Binalarda; pentoz şekerleri (riboz ve deoksiribozis ve hücre zarından geçer), pürin (çift halka baz – adenin ve guanin bazlar) ve pirimidin (tek halka baz – sitozin, timin ve urasil bazlar), fosfat grubu, nükleositler (baz + şeker), nükleotitler (nükleosid + fosfat). 2 tip nükleik asit vardır: DNA ve RNA.

Nükleik asit yapısında bulunan fosfat DNA’ya asitlik verir. Farklı sekansların, organik bazların miktarları ve kullanımları sonucunda, farklı sekanslara, yani DNA’lara sahip nükleik asitler oluşur.

Friedrich[/caption]

DNA hakkında bilgi 1800’lere kadar mevcut değildir. İlk kez İsviçreli bilim adamı Friedrich Miescher (Biyolog, 1844-1895). Yani, Miescher 1869’da atık sargılarında kalan irin içinde mikroskobik bir madde keşfeder. Bu madde hücrenin çekirdeğinde (çekirdek) olduğu için buna “nüklein” denir.

Çekirdek yapısı nedeniyle fosfat yoğunluklu bir maddedir. Miescher aslında bu maddenin kalıtsal bir özellik olduğunu düşünüyor; ancak DNA’nın bu özelliğini açığa çıkaramaz.

1919 Phoebus Levene (Biochemist, 1869-1940), nükleotit birimlerini oluşturan baz, şeker ve fosfatı tarif eder. Levene, DNA’nın fosfat grupları ile birbirine bağlı bir nükleotit birimi zinciri olduğunu ileri sürer. Levene bu zincirin kısa olduğunu ve bazların (adenin, timin, sitozin ve guanin) tekrarlayan bir sekansa sahip olduğunu düşünmektedir (Tetranükleotid Teorisi).

1937 William Astbury (Fizikçi ve moleküler biyolog, 1898 – 1961), DNA’nın düzenli bir yapıya sahip olduğunu gösteren ilk X-ışını kırınımı (kırınımı) görüntülerini elde eder.

1953’te günümüzde DNA’nın yapısı James D. Watson (Molecular Biologist, 1928) ve Francis Crick (Fizikçi ve moleküler biyolog, 1898-1961).

Tetranükleotid Teorisi

Phoebus Levene tarafından önerilen ve Edwin Chargaff tarafından tahrif edilene kadar kabul edilen bu tura göre; DNA’nın bileşenleri arasında yer alan adenin, guanin, sitozin ve timin bazları, DNA’nın yapısını belirli bir kimyasal formülle ve aynı sırada oluşturur. Böylece bu bazlar farklı sırayla değil, aynı tekrar sırasına göre eşleşir. Bu teori Chargaff kurallarına kadar geçerli kaldı.

Erwin Chargaff (11 Ağustos 1905 – 20 Haziran 2002)

 

Chargaff Channovic (Avusturya) doğumludur. Babası annesi Hermann Chargaff ve özel bir bankanın sahibi Rosa Silberstein. I. Dünya Savaşı’nın zorlukları nedeniyle Erwin, dokuz yaşındayken annesi, babası ve kız kardeşi Geta ile Viyana’ya göç etti.

18 yaşında Erwin akademik olarak ne çalışacağı konusunda kararsız kalır; Dönem boyunca fizik, tıp ve hukuk disiplinleri popülerdi. Ancak öğretmen, doktor ya da avukat olmak istemez; Dahası, bir ticaret yapmak onun için anlamsızdır. Sonunda kimya okumaya karar verir; çünkü kimya bölümünün belirsizliklerle dolu bir bilim dalı olduğunu düşünüyor.

23 yaşında Viyana Üniversitesi Kimya Bölümü’nden mezun oldu. Viyana’da Karl KrausEdebi bilimlerin seyrini Yazardan alır (1874 – 1936). 1928-1930 yılları arasında Yale Üniversitesi’nde çalıştı ve iki zincir yağ asidi dalı keşfetti, tüberküloz üzerinde çalıştı ve yedi makale yayınladı.

1930’da Berlin’e döndü ama burada uzun süre kalamadı. Nazi döneminden kaçmak için ilk olarak 1933’te Paris’e gitti ve burada bakteri pigmentleri ve polisakkaritler üzerinde çalıştı. Daha sonra 1939’da ABD’ye göç etti ve New York Kolombiya Üniversitesi’ne kabul edildi.

1952’de biyokimya profesörü oldu. Chargaff’ın bilime katkıları Nobel Komitesi tarafından göz ardı edilmesine rağmen, diğer merkezlerde yaygın olarak tanınmaktadır.
1965’te Ulusal Bilimler Akademisi’ne seçildi. 1949’da Pasteur Madalyası, 1958’de Carl Neuberg Madalyası, 1964’te Heineken Ödülü, 1974’te Gregor Mendel Madalyası ve 1975’te Bilim Madalyası aldı. DNA’nın kimyasal yapısı üzerinde çalışır.

Kariyeri boyunca akademik dergilerde 500’den fazla makale ve yayın hazırladı. 1974’te 69 yaşında Columbia Üniversitesi’nden emekli oldu; ancak 1982 yılına kadar öğretim üyesi olarak kaldı. Daha sonra laboratuvarını Roosevelt Hastanesi’ne taşıdı ve 86 yaşındayken 1992’de aktif araştırmadan emekli olmaya karar verene kadar orada çalışıyor. 2002 yılında New York’ta öldü.

Chargaff Kuralları

 

Bu kurallar Chargaff tarafından 1949 ve 1951 arasındaki çalışmaları aracılığıyla yayınlanmıştır. Kurallar, DNA’daki çeşitli azotlu bazların değişimi ile ilgili çalışmaları içerir. Chargaff ve arkadaşları, DNA’nın çift sarmal yapısının keşfine izin veren iki önemli kural keşfederler.

İlk kural; DNA’nın yapısındaki guanin (G) bazlarının sayısı, sitozin (C) bazlarının sayısına ve adenin (A) bazlarının sayısına, timin (T) bazlarının sayısına eşittir. Yani aslında A – T ve G – C maçına atıfta bulunuyor.

% A =% T ve% G =% C

Ayrıca, pürin bazlarının miktarı pirimidin bazlarının miktarına eşittir.

A + G = T + C

Ek olarak, amino (A ve C) grubu bazlarının ve keto (T ve G) gruplarının bazının toplamı da eşittir.

A + C = T + G

Böylece, DNA’nın spiral yapısının “çift” olacağına dair ilk keşfin oluşumunun temeli. Bu kurala göre, insan DNA’sı% 29.3 A ve% 30T’dir; % 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 net bir sonuç olarak pirimidinlerin sayısına (T + C) yaklaşır. DNA çift sarmalının baz çiftlerinin doğası. Bir soru akla gelebilir: A neden T ile bağ kurabilir; C ve G ile bağlantı kuramıyor mu? Yapısal olarak, A, T ve G, C ile daha kararlı hidrojen bağları oluşturabilir.

İkinci kurala göre, guanin, sitozin, adenin ve timin bazlarının nispi miktarları bir türden diğerine değişir. Başka bir deyişle, DNA (A + T): (G + C) oranları birbirinden farklıdır. Bazı türlerde (A + T), bazı türlerde (G + C) daha baskındır.

İkinci kuralıyla Chargaff, DNA’nın genetik materyal olacağını keşfeden ilk bilim adamı oldu. Çünkü bir DNA ipliğindeki nükleotit sekansı okunduğunda, diğer sekanstaki tamamlayıcı sekansın açığa çıkabileceğini söyler. Bazı canlılara ait adenin, timin, guanin ve sitozin yüzdelerini açıklayan tablo aşağıda verilmiştir.

Kendi anlatımıyla kurallarını şöyle tanımlar: “Deoksiribonükleik asit (DNA)’da kimyasal bir fark olduğunu düşündük ve nükleik asit içindeki bazları kantitatif olarak ölçtük ve baz oranının türlere göre değiştiğini kanıtladık. Adenin ve timin ile guanin ve sitozinin içerik oranının, DNA’nın baz bileşimi arasında eşit olduğunu açıkladık.”

Özetle;

Chargaff kuralı 1, guanin birimlerinin sayısının yaklaşık olarak sitosin birimlerinin sayısına ve adenin birimlerinin sayısının yaklaşık olarak timin birimlerinin sayısına eşit olmasıdır.

Chargaff kuralı 2, DNA kompozisyonunun bir türden diğerine değişmesidir. Temel kuralları ile A’nın her zaman T ile, G’nin de her zaman C ile eşleştiğini belirtir.

Chargaff kurallarının yardımıyla James D. Watson ve Francis Crick, DNA’nın çift sarmal olduğunu keşfederler. Ayrıca hidrojen bağlarının yapısını keşfettiler ve 1962’de Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülü’nü kazandılar. Umarım Watson ve Crick ödüllerini alırken Erwin Chargaff’tan bahsetmeyi unutmamışlardır.

NOT: DNA’nın görünmez kahramanı “Rosalind Elsie Franklin (Biyofizikçi ve Kimyager, 1920-1958)” dünya hala ataerkil düzen etrafında dönüyor ve maalesef bilim dünyası da bu düzen tarafından yaratılıyor.

Chargaff kurallarının küçük bir animasyonunu aşağıdaki videodan izleyebilirsiniz.

https://www.youtube.com/watch?v=kvz84notmyg

Referanslar:

Chargaff’ın Temel Eşleme Kuralları – Gelişmiş“(Erişim Tarihi: 03.01.2020)

https://www.ck12.org/book/ck-12-biology-advanced-concepts/section/8.3/

Bu Haberi Sosyal Ağlarda Paylaşın!

İlgili Mesajlar

Leave a Comment