DNA EŞLENMESİ (REPLİKASYON)

12. SINIF ÜNİTE, KONU, KAZANIM VE AÇIKLAMALARI

12.1.1.4. DNA' nın kendini eşlemesini açıklar.

 a. Helikaz, DNA polimeraz ve DNA ligaz dışındaki enzimler verilmez.

b. Aziz Sancar’ın biyoloji bilimine katkısı, vatanseverliği ve bir bilim insanının genel özellikleri bağlamında şahsına vurgu yapılan bir okuma parçası verilir.

DNA EŞLENMESİ (REPLİKASYON)

-DNA molekülü, her hücre bölünmesi öncesinde kendisini eşleyerek kalıtsal bilginin yavru hücrelere eşit miktarda aktarılmasını sağlar.

-DNA eşlenmesinin nasıl gerçekleştiğini ispatlamak için 1958 yılında Matthew Meselson (Methiv Meselsın, 1930- ) ve Franklin Stahl (Franklin Sıtal, 1929- ) tarafından deneyler yapılarak farklı modeller test edilmiştir. Sonuçta DNA’nın her iki ipliğinin de kendisini eşleyerek yeni birer iplik oluşturduğu “yarı korunumlu (semikonservatif) eşlenme” modelinin doğruluğu ispatlanmıştır. 

- Meselson ve Stahl, bakterilerin gelişme ortamlarına azotun izotopunu ekleyerek deneylerini yaptılar.

-Meselson ve Stahl, tafından yapılan çalışmalar aşağıda özetlenmiştir:

a) Meselson ve Stahl tarafından E. coli bakterileri azotun ağır izotopu olan ¹⁵N içeren kültür ortamında birçok nesil boyunca üretilmiştir. Nesiller sonra ortamdaki bakteri DNA'larının ¹⁵N izotopunu taşıdığı gözlemlenmiştir. Bu bakterilerin DNA'ları ayrıştırılıp santrifüjlendiğinde DNA'ların tüpün dip kısmında bir bant oluşturacak şekilde toplandığı görülmüştür.

b) DNA'larında ¹⁵N bulunan bakteriler, ¹⁴N izotoplu azotun bulunduğu ortama bırakılmıştır. Birinci üreme sonucunda bakteri DNA'ları ayrıştırılıp santrifüjlendiğinde deney tüpünün orta kısmında bir bantlaşma olduğu gözlemlenmiştir. Orta kısımda bantlaşmanın nedeni birinci bölünme sonucu meydana gelen bakteri DNA'larının %50 ¹⁵N, %50 ¹⁴N (%100 melez) taşımasıdır.

c) İkinci üreme sonunda santrifüj edildiklerinde ise oluşan bakteri DNA’larının %50’sinin melez (¹⁴N¹⁵N) olduğu, %50’sinin normal azot (¹⁴N¹⁴N) içerdiği, bu nedenle de hem ortada hem üstte bantlaşma olduğu gözlemlenmiştir.

SONUÇ: Çalışmaların sonucunda DNA'nın bir ipliği aynen korunurken diğer ipliği yeniden sentezlenmiştir. Bunun sonucu DNA kendisini “yarı korunumlu” olarak eşler denilmiştir.

DNA eşlenmesinin önemi:

-Hücrenin bölünmesini sağlar.

-Kalıtsal özelliklerin yeni hücrelere aktarılmasını sağlar.

-Çok hücreli bir organizmanın tüm vücut hücrelerinin aynı genetik bilgiye sahip olmasını sağlar.

-Üremeyle kalıtsal özelliklerin oğul döllere aktarılmasını sağlar.

-Bazı organellerin (mitokondri ve kloroplast) hücre içinde çoğalmasını sağlar.

DNA EŞLENME MEKANİZMASI

- DNA eşlenmesinin başladığı özel bölgelere replikasyon orijini adı verilir.

Programda belirtilmiş DNA replikasyonunda görev yapan enzimler ve görevleri:

 Helikaz: DNA çift sarmalını replikasyon orijinleri bölgelerinden iki kolu tersine büküp açan enzim.

DNA polimeraz: Açılan DNA zincirlerini kalıp olarak kullanarak yeni DNA zincirinin oluşumunu sağlayan enzim.

DNA ligaz: DNA parçalarını birleştiren (yapıştıran) enzim.

Prokaryotlarda DNA replikasyonu

-Prokaryotlarda DNA çembersel olduğu için bir noktadan başlayan replikasyon, iki yönde ve her iki iplikte birden devam ederek DNA tamamen kopyalanıncaya kadar sürer.

Ökaryotlarda DNA replikasyonu

-Ökaryotların DNA’ları doğrusaldır ve çok daha uzundur. Ökaryot DNA’larında replikasyon sırasında yüzlerce replikasyon orijini oluşur. Böylece DNA eşlenmesi daha kısa sürede tamamlanır.

-DNA eşlenmesi sırasında helikaz adı verilen enzim, çift sarmalın replikasyon orijinleri bölgelerine gelerek iki kolu tersine büküp açar. Arkasından DNA polimeraz enzimi, ayrılmış olan her DNA ipliğinin karşısına uygun yeni nükleotitleri sıralayarak kalıp DNA ipliklerine uygun birer DNA ipliği daha oluşmasını sağlar.

- Sentezlenen yeni iplikler farklı şekillerde uzar. DNA polimeraz enzimi, uzayan bir ipliğin sadece 3´ ucundaki nükleotidin karşısına yeni nükleotit ekleyebilir.

Bunun için DNA replikasyonu,  5’ → 3’ yönünde ilerler;  Kalıp olarak görev gören zincir 3’ → 5’ yönünde okunur. 3´→ 5´ yönünde uzanan kalıp ipliğin karşısına gelecek olan yeni iplik, 5´ ucundan 3´ ucuna doğru kesintisiz olarak sentezlenir.

-Diğer kalıp DNA ipliği ise 5´→3´ yönünde uzanır. Bu nedenle karşısındaki ipliğin kesintisiz bir şekilde sentezlenmesi mümkün olmaz. Replikasyon çatalı açıldıkça yeni iplik, 5´ ucundan 3´ ucuna doğru uzanan parçalar hâlinde sentezlenir. Oluşan parçaların bir süre sonra ligaz enzimi ile birbirine bağlanmasıyla kesintisiz bir iplik oluşur.

-Bu durumda yeni sentezlenen ipliklerden biri, ileriye doğru kesintisiz bir şekilde sentezlenirken diğeri parçalar hâlinde geriye doğru sentezlenmiş olur. Bu parçalara Okazaki parçaları adı verilmiştir

SORU 1: (2024-AYT/FEN)

Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde DNA replikasyonu karşılaştırıldığında

I. DNA’ları aynı sayıda replikasyon orijinine sahiptir.

II. DNA replikasyonunda kullanılan azotlu organik baz çeşitleri aynıdır.

III. DNA replikasyonunun hücrede gerçekleştiği yerler farklılık gösterir.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız II    B) I ve II   C) I ve III

D) II ve III     E) I, II ve III

SORU 2.(2020-AYT/FEN)

Biri ökaryotik diğeri prokaryotik hücreye ait olan, aynı uzunluktaki iki DNA molekülünün kendini eşleme hızları

karşılaştırıldığında, ökaryotik hücreye ait DNA’nın kendini daha kısa sürede eşleyebildiği tespit edilmiştir.

Bu durumun nedeniyle ilgili;

I. ökaryotik hücrede DNA polimerazın nükleotit ekleme hızının prokaryotik hücredekinden yüksek olması,

II. ökaryotik hücrenin DNA’sında birden fazla replikasyon orijininin bulunması,

III. ökaryotik hücrede kromozomun doğrusal, prokaryotik hücrede ise halka şeklinde düzenlenmiş olması

 ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I    B) Yalnız II    C) Yalnız III

D) I ve II       E) II ve III 

SORU 3. (2019-AYT/Fen)

DNA’nın replikasyonunda;

I. hidrojen bağlarını kırarak ikili sarmal yapının

açılmasını sağlayan,

II. DNA parçacıklarını birbirine bağlayarak DNA zincirinin oluşumunu katalizleyen,

III. nükleotitleri birbirine ekleyerek DNA sentezini katalizleyen

enzimler aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

 SORU 4. (2017-LYS2/BİY)

DNA’nın replikasyonuyla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Replikasyon sırasında DNA’nın iki iplikçiği de kalıp olarak kullanılır.

B) Replikasyon sonucunda hücredeki DNA miktarı başlangıçtakinin iki katına çıkar.

C) Replikasyonda DNA polimeraz enzimi helikaz enziminden önce görev alır.

D) DNA polimeraz enzimi, DNA ipliğinin karşısına, doğru bazların getirilmesinden sorumludur.

E) Helikaz enzimi replikasyona uğrayacak DNA’nın iki iplikçiği arasındaki hidrojen bağlarını koparır.

 SORU 5. (1996 ÖSS)

Hücrede DNA’nın kendini doğru eşleyebilmesi için, C, H,O, N ve P elementlerinin de kullanıldığı,

I. Deoksiribozların sentezlenmesi

II. Organik bazların sentezlenmesi

III. Nükleotitlerin sentezlenmesi

IV. Fosfatların nükleotitleri bağlaması

V. Nükleotitlerin hidrojen köprüsüyle üç boyutlu yapıyı kazanması

gibi bazı metabolik olaylar gerçekleşir.

Bunlardan azotun kullanıldığı ilk metabolik olay ve DNA’nın işlerlik kazandığı olay aşağıdakilerden hangisinde birlikte verilmiştir?

A) I ve IV       B) II ve III       C) II ve V  

D) III ve IV      E) III ve V

 SORU 6. (1995 ÖSS)

Aşağıdakilerden hangisi DNA’nın kendini doğru olarak eşlediğine karar verebilmek için yeterli kanıt sağlar?

A) Nükleotitlerin yapısı

B) Organik bazların dizilişi

C) Deoksiribozların yapısı

D) Zayıf bağların dizilişi

E) Fosfat bağlarının dizilişi

SORU 7. Bir bakteri hücresinin bölünmesi sırasında DNA kendini eşlerken,

I. Deosiriboz  II. Sitozin 

III. Fosfat      IV.Timin

gibi moleküllerin hangilerini eşit miktarda kullanır?

A) I-III        B) II-IV       C) III-IV

D) II, III ve IV       E) I, II, III ve IV

SORU 8. DNA’nın kendini eşlemesi sırasında,

I. ATP

II. Helikaz

III. Ribonükleotid

moleküllerinden hangileri harcanır?

A) Yalnız I    B) Yalnız II    C) Yalnız III

D) I ve II        E) I, II ve III

SORU 9. Ökaryor bir hücrede,

I. DNA’nın kendini eşlemesi

II. mRNA sentezi

III. tRNA sentezi

olaylarından sitoplazma içerisinde gerçekleşmeyenlerin tamamı hangi seçenekte verilmiştir?

A) Yalnız I     B) Yalnız II   C) Yalnız III

D) II ve III         E) I, II ve III

SORU 10. Replikasyon sırasında gerçekleşen aşağıdaki olaylardan hangisi son olarak gerçekleşir?

A) Azotlu organik bazların sentezlenmesi

B) Azotlu organik bazlara pentoz şekerinin bağlanması

C) Nükleotidler arasında fosfodiester bağların kurulması

D) Nükleotidlerin hidrojen bağlarıyla birbirine bağlanması ve üç boyutlu yapı kazanması

E) Kendisini eşleyecek DNA iki ipliğinin birbirinden ayrılması

SORU 11. Normal (¹⁴N) azot atomlarına sahip DNA taşıyan bir bakteri, ağır (¹⁵N) azot atomları bulunan bir besi ortamında üç nesil çoğaltılıyor. Üçüncü nesilde oluşan bakteriler ile ilgili olarak;

I. Melez DNA’ya sahip bakterilerin, ağır DNA’ya sahip bakterilere oranı 1/3’ tür.

II. Normal azot atomu bulunduran DNA ipliklerinin, ağır azot atomu bulunduran DNA ipliklerine oranı 1/7’dir.

III. DNA’sında sadece normal azot bulunduran bakteri oluşmaz.  

ifadelerinden hangisi ya da hangileri doğrudur?

A) Yalnız I       B) Yalnız III       C) I ve II 

D) II ve III        E) I, II, ve III

 CEVAPLAR ve ÇÖZÜMLERİ

1. Prokaryotlarda tek, ökaryotlarda çok sayıda replikasyon orijini oluşur.

Ökaryotlarda çekirdekte bazı organellerde, prokaryotlarda sitoplazmada gerçekleşir. Azotlu organik bazlar aynıdır.

CEVAP: D

2.Ökaryotik hücrede DNA polimerazın nükleotit ekleme hızı prokaryotik hücredekinden düşük olmasına rağmen çok sayıda replikasyon orjininin bulunması daha kısa sürede DNA eşlenebilmektedir.

Cevap: B

3. I: Helikaz, II. DNA ligaz, III. DNA polimeraz

Cevap: B

4. Önce helikaz DNA çift zincirini bir arada tutan zayıf hidrojen bağlarını yıkarak açar. Daha sonra açılan zincirler kalıp olarak kullanılarak DNA polimaraz aracılığıyla yeni zincirler oluşturulur.

Cevap: C

5. Azotun ilk kullanıldığı olay organik bazların sentezlenmesidir. DNA’nın işlerlik kazandığı olay DNA eşlenmesinde en son gerçekleşen nükleotitlerin hidrojen köprüsüyle üç boyutlu yapıyı kazanmasıdır.

Cevap: C

6. DNA eşlenirken Adenin karşısına Timin, Guanin karşısına Sitozin bazları gelmelidir. DNA’nın kendini doğru eşleyip eşlemediği bu baz eşleşmelerine bakılarak anlaşıılır.

Cevap: B

7. DNA’da Timin, Guanin eşitliği yoktur. Ancak fosfat sayısı, deoksiriboz sayısına eşittir.

Cevap: A

8. DNA eşlenmesi dehidrasyon olayıdır. ATP harcanır. Helikaz, eşlenme sırasında çift zinciri açan enzimdir. Enzimler tekrar tekrar kullanılır. Harcanmaz. Ribonükleotit RNA’da bulunur. DNA’da bulunmaz. Harcanmaz.

Cevap: A

9. Ökaryot bir hücrenin sitoplazmasında DNA bulunmaz. RNA’ların hepsi DNA tarafından sentezlendiğine göre verilenlerden hiç birisi sitoplazmada gerçekleşmez.

Cevap: E

10. Nükleotitlerin hidrojen bağlarıyla birbirine bağlanması ve üç boyutlu yapı kazanması en son gerçekleşen olaydır.

Cevap: D

11. Bölünmeler sonucu 8 DNA oluşur. Bunlardan 2’si melez 6’sı ağır DNA olacaktır. 2/6=1/3 I. öncül doğru.

-8x2=16 iplik oluşur. Bunlardan başlangıçtaki 2 iplik normal azot içerir. Diğerleri ağır azot içerir. Normal azotlu DNA/Ağır azotlu DNA = 2/14 = 1/7 

II. öncül doğru.

III. DNA’sında sadece normal azot bulunduran bakteri oluşmaz. İkisi melez, dördü ağır azotlu DNA olur. Doğru.

Cevap: E