DNA hücre bölünmesi öncesinde kendisini eşler ve yeni oluşacak hücrelere kalıtım bilgisinin eşit miktarda aktarılmasını sağlar.
DNA'nın kendisini eşlemesine de DNA replikasyonu adı verilir.
Ökaryot ve prokaryot hücrelerde DNA replikasyonunda ufak farklılıklar vardır ama replikasyonun gerçekleşme şekli hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde aynıdır.
Replikasyon sürecini başlatan olay ilk olarak replikasyon başlangıç noktalarının belirlenmesidir.
Bu replikasyon başlangıç noktalarına replikasyon orjinleri de denir.
Replikasyonun gerçekleştiği bölgelerde bir başlangıç bir de bitiş noktası vardır.
Replikasyon orjini belirlendikten sonra da replikasyonun başlayabilmesi için DNA çift zincirinin açılması gerekir.
İşte başlangıç noktasından iki zincir ters yönde ayrılmaya başladığında kromozom üzerinde replikasyon çatalı oluşur.
Birazdan zaten şekil üzerinde göreceğiz. Replikasyon çatalı önce orjin noktasında meydana gelir ve replikasyon devam ettikçe ilerler. Şimdi prokaryot hücrelerde replikasyonun nasıl gerçekleştiğine bakalım.
Prokaryot hücrelerde halkasal DNA bulunur.
Mesela bunun bakteriye ait bir halkasal DNA olduğunu düşünün.
Bu halkasal DNA'da replikasyon için bir başlangıç bir de bitiş noktası bulunur.
Burada da replikasyon çatalı oluşmuş.
Replikasyon iki yönde devam ederek tek noktada sonlanır.
Sonuçta birbirinin aynısı 2 adet yeni halkasal DNA elde edilmiş olur.
Evet prokaryotlarda bu şekilde gerçekleşir.
Şimdi bir de ökaryotlara bakalım.
Ökaryot hücrelerdeki DNA doğrusaldır ve prokaryot hücrelerdekinin aksine ökaryot hücrelerde çok fazla sayıda replikasyon orjini bulunur.
Şu morla gösterdiğim bölgeler replikasyon orjini yani başlangıç noktası.
Şu kısımlarda da hep replikasyon çatalı var.
Bu yeşille çizdiğim zincir kalıp DNA zinciri, kırmızı olan da yeni sentezleneniyor yani kırmızı olan yeni sentezlenen DNA zinciri.
Bakın replikasyon bittikten sonra 2 adet yeni doğrusal DNA oluştu.
Tabii ki DNA sarmal şeklinde bulunur, birazdan biraz daha detaya ineceğiz. Ama öncelikle bazı enzimleri konuşmamız lazım.
DNA'nın kendini eşleyebilmesi için ortamda dört çeşit deoksiribonükleotit, DNA polimeraz enzimi, DNA ligaz enzimi, helikaz enzimleri, kalıp görevi görecek DNA ve DNA polimeraz enziminin aktivitesi için de magnezyum iyonları gereklidir.
DNA'nın kendini eşlemesi için öncelikle çift sarmal zincirlerin açılması gerekir, işte helikaz enzimi azotlu organik bazlar arasındaki zayıf hidrojen bağlarını kopararak sarmal zincirleri birbirinden ayırır.
Ayrılan zincirleri replikasyon sırasında kalıp zincir haline getirir.
Helikaz enziminin DNA zincirlerini açması sırasında ATP harcanır.
Replikasyon olayı da helikaz enziminin aktivitesi ile oluşan replikasyon çatalının ana DNA molekülü boyunca replikasyon orjininden başlayarak ilerlemesiyle gerçekleşir.
DNA polimeraz enzimi de DNA sentezi sırasında yeni sentezlenecek zincirin ucuna nükleotit eklemesi yapar.
Yani DNA polimeraz açıkta kalan baz uçlarına ortamda bulunan ve daha önce sentezlenmiş olan serbest nükleotitlerden uygun olanları eşleştirir.
Eşleşme sırasında DNA polimeraz adeninin karşısına timin, guaninin karşısına sitozin nükleotidini ekler.
Yani DNA polimeraz aktivitesi sonucunda iki tane çift zincirli DNA sentezlenmiş olur.
Ayrıca bu enzim replikasyonda görevli olmasının dışında DNA ipliğinde meydana gelen hataların onarılmasında da rol oynar.
DNA polimerazın varlığı DNA ipliklerinde meydana gelen hataların yavru hücrelere aktarılma ihtimalini de azaltır.
Şimdi gelelim DNA ligaz enzimine.
Replikasyon sırasında oluşturulan DNA parçacıkları arasındaki boşluklar bu enzimle kapatılır.
Bu enzim birbirlerini takip eden DNA parçacıklarını fosfodiester bağıyla birleştirir.
Bağ kurulması sırasında ATP harcanır.
DNA ligaz aslında tam bir zincir oluşumunu sağlayan enzimdir.
Ökaryotlardaki DNA molekülleri hem çok uzundur hem de DNA polimerazların nükleotit ekleme hızları prokaryot hücrelerdekinden daha düşüktür.
Ancak buna rağmen ökaryot hücre DNA'sı replikasyonu daha kısa sürede tamamlar.
Acaba neden böyle?
Bunun sebebi ökaryotlarda birden fazla sayıda replikasyon orjininin bulunmasıdır.
Prokaryot hücrelerde sadece bir replikasyon orjinin olduğunu söylemiştim.
Ökaryot hücrelerde ise birden fazla yani çok sayıda başlangıç noktası var.
İşte bu farklılık DNA'nın kısa zamanda replikasyonunu sağlıyor.
Şimdi burayı konuşalım.
Bu enzim helikaz, bunlar da DNA polimeraz enzimi.
Şurada da DNA ligaz enzimi var.
DNA polimeraz enzimi DNA ipliğinin sadece 3' ucundaki nükleotidin yanına yeni nükleotit ekleyebilir.
Bakın burada kalıp zincir var.
Sonra DNA polimeraz bu 3' ucundaki nükleotidin yanına yeni nükleotitleri eklemiş. Böylece bu zincir 5' ucundan 3' ucuna doğru kesintisiz olarak sentezlenir yani replikasyon yönü bu şekilde.
Bu tarafta ise replikasyon yönü bu şekildedir.
Burada daha küçük olan kesintili parçalar sentezlenir.
Bakın buralarda DNA parçaları var.
Sonra bu DNA ipliğindeki parçalar burada DNA ligaz enzimi tarafından birbirine bağlanacak.
Zaten enzimlerin görevini biraz önce söylemiştim helikaz da hidrojen bağlarını açıyordu.
DNA polimeraz da yeni nükleotit eklemesi yapıyordu.
Sonuç olarak replikasyon bittiğinde her iki iplik de eksiksiz olarak sentezlenmiş olur ve iki yeni DNA molekülü oluşur.
DNA'nın kendisini eşlemesine de DNA replikasyonu adı verilir.
Ökaryot ve prokaryot hücrelerde DNA replikasyonunda ufak farklılıklar vardır ama replikasyonun gerçekleşme şekli hem prokaryot hem de ökaryot hücrelerde aynıdır.
Replikasyon sürecini başlatan olay ilk olarak replikasyon başlangıç noktalarının belirlenmesidir.
Bu replikasyon başlangıç noktalarına replikasyon orjinleri de denir.
Replikasyonun gerçekleştiği bölgelerde bir başlangıç bir de bitiş noktası vardır.
Replikasyon orjini belirlendikten sonra da replikasyonun başlayabilmesi için DNA çift zincirinin açılması gerekir.
İşte başlangıç noktasından iki zincir ters yönde ayrılmaya başladığında kromozom üzerinde replikasyon çatalı oluşur.
Birazdan zaten şekil üzerinde göreceğiz. Replikasyon çatalı önce orjin noktasında meydana gelir ve replikasyon devam ettikçe ilerler. Şimdi prokaryot hücrelerde replikasyonun nasıl gerçekleştiğine bakalım.
Prokaryot hücrelerde halkasal DNA bulunur.
Mesela bunun bakteriye ait bir halkasal DNA olduğunu düşünün.
Bu halkasal DNA'da replikasyon için bir başlangıç bir de bitiş noktası bulunur.
Burada da replikasyon çatalı oluşmuş.
Replikasyon iki yönde devam ederek tek noktada sonlanır.
Sonuçta birbirinin aynısı 2 adet yeni halkasal DNA elde edilmiş olur.
Evet prokaryotlarda bu şekilde gerçekleşir.
Şimdi bir de ökaryotlara bakalım.
Ökaryot hücrelerdeki DNA doğrusaldır ve prokaryot hücrelerdekinin aksine ökaryot hücrelerde çok fazla sayıda replikasyon orjini bulunur.
Şu morla gösterdiğim bölgeler replikasyon orjini yani başlangıç noktası.
Şu kısımlarda da hep replikasyon çatalı var.
Bu yeşille çizdiğim zincir kalıp DNA zinciri, kırmızı olan da yeni sentezleneniyor yani kırmızı olan yeni sentezlenen DNA zinciri.
Bakın replikasyon bittikten sonra 2 adet yeni doğrusal DNA oluştu.
Tabii ki DNA sarmal şeklinde bulunur, birazdan biraz daha detaya ineceğiz. Ama öncelikle bazı enzimleri konuşmamız lazım.
DNA'nın kendini eşleyebilmesi için ortamda dört çeşit deoksiribonükleotit, DNA polimeraz enzimi, DNA ligaz enzimi, helikaz enzimleri, kalıp görevi görecek DNA ve DNA polimeraz enziminin aktivitesi için de magnezyum iyonları gereklidir.
DNA'nın kendini eşlemesi için öncelikle çift sarmal zincirlerin açılması gerekir, işte helikaz enzimi azotlu organik bazlar arasındaki zayıf hidrojen bağlarını kopararak sarmal zincirleri birbirinden ayırır.
Ayrılan zincirleri replikasyon sırasında kalıp zincir haline getirir.
Helikaz enziminin DNA zincirlerini açması sırasında ATP harcanır.
Replikasyon olayı da helikaz enziminin aktivitesi ile oluşan replikasyon çatalının ana DNA molekülü boyunca replikasyon orjininden başlayarak ilerlemesiyle gerçekleşir.
DNA polimeraz enzimi de DNA sentezi sırasında yeni sentezlenecek zincirin ucuna nükleotit eklemesi yapar.
Yani DNA polimeraz açıkta kalan baz uçlarına ortamda bulunan ve daha önce sentezlenmiş olan serbest nükleotitlerden uygun olanları eşleştirir.
Eşleşme sırasında DNA polimeraz adeninin karşısına timin, guaninin karşısına sitozin nükleotidini ekler.
Yani DNA polimeraz aktivitesi sonucunda iki tane çift zincirli DNA sentezlenmiş olur.
Ayrıca bu enzim replikasyonda görevli olmasının dışında DNA ipliğinde meydana gelen hataların onarılmasında da rol oynar.
DNA polimerazın varlığı DNA ipliklerinde meydana gelen hataların yavru hücrelere aktarılma ihtimalini de azaltır.
Şimdi gelelim DNA ligaz enzimine.
Replikasyon sırasında oluşturulan DNA parçacıkları arasındaki boşluklar bu enzimle kapatılır.
Bu enzim birbirlerini takip eden DNA parçacıklarını fosfodiester bağıyla birleştirir.
Bağ kurulması sırasında ATP harcanır.
DNA ligaz aslında tam bir zincir oluşumunu sağlayan enzimdir.
Ökaryotlardaki DNA molekülleri hem çok uzundur hem de DNA polimerazların nükleotit ekleme hızları prokaryot hücrelerdekinden daha düşüktür.
Ancak buna rağmen ökaryot hücre DNA'sı replikasyonu daha kısa sürede tamamlar.
Acaba neden böyle?
Bunun sebebi ökaryotlarda birden fazla sayıda replikasyon orjininin bulunmasıdır.
Prokaryot hücrelerde sadece bir replikasyon orjinin olduğunu söylemiştim.
Ökaryot hücrelerde ise birden fazla yani çok sayıda başlangıç noktası var.
İşte bu farklılık DNA'nın kısa zamanda replikasyonunu sağlıyor.
Şimdi burayı konuşalım.
Bu enzim helikaz, bunlar da DNA polimeraz enzimi.
Şurada da DNA ligaz enzimi var.
DNA polimeraz enzimi DNA ipliğinin sadece 3' ucundaki nükleotidin yanına yeni nükleotit ekleyebilir.
Bakın burada kalıp zincir var.
Sonra DNA polimeraz bu 3' ucundaki nükleotidin yanına yeni nükleotitleri eklemiş. Böylece bu zincir 5' ucundan 3' ucuna doğru kesintisiz olarak sentezlenir yani replikasyon yönü bu şekilde.
Bu tarafta ise replikasyon yönü bu şekildedir.
Burada daha küçük olan kesintili parçalar sentezlenir.
Bakın buralarda DNA parçaları var.
Sonra bu DNA ipliğindeki parçalar burada DNA ligaz enzimi tarafından birbirine bağlanacak.
Zaten enzimlerin görevini biraz önce söylemiştim helikaz da hidrojen bağlarını açıyordu.
DNA polimeraz da yeni nükleotit eklemesi yapıyordu.
Sonuç olarak replikasyon bittiğinde her iki iplik de eksiksiz olarak sentezlenmiş olur ve iki yeni DNA molekülü oluşur.
