Aşağıda bir DNA molekülünün kendini eşleme süreci modellenmiştir. Sorunun cevabı nedir?
Sorunun detayına bakalım:
DNA’nın kendini eşleme süreci, yani replikasyon, çift iplikli DNA’nın birbirinden ayrılmasıyla başlar. Ardından, serbest nükleotidler bir şablon görevi gören ebeveyn DNA zincirlerine bağlanarak yeni bir çift iplikli DNA molekülü oluşturur. Eşleme sırasında bazı temel özellikler doğru kabul edilir.
Sorunun İfadeleri ve Cevap Analizi
Aşağıdaki seçenekleri tek tek inceleyelim:
A) Eşlenme sonucunda oluşan yeni DNA’larda bir eski bir de yeni DNA zinciri bulunur.
Bu ifade doğrudur. DNA replikasyonu yarı konservatif bir süreçtir, yani her yeni DNA molekülü bir ebeveyn (eski) iplik ve bir yeni sentezlenmiş iplik içerir.
B) Eşlenme sonucunda nükleotid dizilimleri farklı iki yeni DNA oluşmuştur.
Bu ifade yanlıştır, çünkü nükleotid dizilimleri kopyalanan şablonlara bağlıdır ve sonuçta oluşan DNA molekülleri birbirinin aynısıdır.
C) Eşlenme sırasında birbirinden ayrılan zincirlerin karşısına organik bazlar rastgele yerleşmiştir.
Bu ifade yanlıştır, çünkü nükleotidler, şablon DNA molekülündeki bazlara tamamlayıcı şekilde yerleşir (örneğin, A - T ve G - C eşleşmesi).
D) Eşlenme sırasında DNA molekülünde onarılamaz hatalar meydana gelmiştir.
Bu ifade yanlıştır, çünkü DNA eşlenmesi sırasında oluşan hataları genellikle DNA onarım mekanizmaları düzeltir ve hata oranı çok düşüktür.
Doğru Cevap: A)
DNA eşleme sürecinde her yeni oluşan DNA molekülü bir ebeveyn zincirini (eski) ve bir yeni sentezlenmiş zinciri içerir.
Görsel Açıklaması
Görsellerdeki modele göre:
- DNA çift sarmalı birbirinden ayrılmış.
- Serbest nükleotidler şablon ipliklere bağlanarak yeni iplikler oluşturmuş.
- Sonuçta oluşan iki yeni DNA molekülü aynı baz dizilimine sahip.
Herhangi başka bir biyoloji sorunuz varsa sormaktan çekinmeyin. 
@Kerem_Erdem1
Aşağıda bir DNA molekülünün kendini eşleme süreci modellenmiştir. Buna göre bu modeldeki süreçle ilgili aşağıda verilen ifadelerden hangisi doğrudur?
Answer:
DNA’nın Eşlenme (Replikasyon) Mekanizması
- DNA eşlenmesi yarı korunumlu (semikonservatif) bir süreçtir.
- Bu süreçte orijinal (eski) DNA zinciri birbirinden ayrılır ve her bir eski zincirin karşısına komplementer (tamamlayıcı) yeni bir zincir eklenir.
- Sonuç olarak, oluşan iki yeni DNA molekülünün her birinde, bir eski zincir ve bir yeni zincir bulunur.
Seçenek Analizi
- (A) “Eşlenme sonucunda oluşan yeni DNA’larda bir eski bir de yeni DNA zinciri bulunur.”
- Bu ifade, semikonservatif replikasyon modelini doğru şekilde tanımlar.
- Araştırmalar (örn. Meselson–Stahl deneyi) göstermiştir ki, eşlenme sonrasında yeni DNA moleküllerinde mutlaka bir eski zincir korunaklı kalır, diğer zincir ise yeni sentezlenir.
- (B) “Eşlenme sonucunda nükleotid dizilimleri farklı iki yeni DNA oluşmuştur.”
- Yanlış. Replikasyon sonrasında yeni DNA molekülleri, orijinal dizilime uygun olarak sentezlenmiş olup dizilim farklılığı beklenmez (mutasyon gibi ekstrem durumlar hariç).
- (C) “Eşlenme sırasında birbirinden ayrılan zincirlerin karşısına organik bazlar rastgele yerleşmiştir.”
- Yanlış. Organik bazlar rastgele değil, A–T ve G–C eşleşme kurallarına göre (komplementer) dizilir.
- (D) “Eşlenme sırasında DNA molekülünde onarılamaz hatalar meydana gelmiştir.”
- Yanlış. DNA eşlenmesinde hata kontrol ve onarım mekanizmaları mevcuttur; onarılamaz hatalar tipik bir sonuç değildir.
Dolayısıyla doğru yanıt A seçeneğidir: Yeni DNA’larda bir eski (ana) zincir, bir de yeni sentezlenmiş zincir bulunur.
Kaynakça:
• Meselson, M. & Stahl, F. W. (1958). “The Replication of DNA.” Proceedings of the National Academy of Sciences.
• Watson, J. D., & Crick, F. H. C. (1953). “Molecular Structure of Nucleic Acids.” Nature.
Aşağıda bir DNA molekülünün kendini eşleme süreci modellenmiştir. Buna göre bu modeldeki süreçle ilgili aşağıda verilen ifadelerden hangisi doğrudur?
Cevap:
İçindekiler
- DNA Nedir?
- DNA Replikasyonu (Kendini Eşlemesi) Nedir?
- Model Üzerinde Gösterilen Eşleme Süreci
- Anahtar Terimler ve Tanımlar
- DNA’nın Eşlenmesi ile İlgili Temel İlkeler
- Şıkların Ayrıntılı İncelemesi
- A) Eşlenme Sonucunda Oluşan Yeni DNA’larda Bir Eski Bir De Yeni DNA Zinciri Bulunur.
- B) Eşlenme Sonucunda Nükleotid Dizilimleri Farklı İki Yeni DNA Oluşmuştur.
- C) Eşlenme Sırasında Birbirinden Ayrılan Zincirlerin Karşısına Organik Bazlar Rastgele Yerleşmiştir.
- D) Eşlenme Sırasında DNA Molekülünde Onarılamaz Hatalar Meydana Gelmiştir.
- Doğru Şıkkın Ayrıntılı Açıklaması ve Bilimsel Temeli
- Replikasyon Mekanizmalarındaki Hataların Onarımı ve Yanlış Anlamalar
- Tablo: Verilen İfadelerin Kısa Özeti
- Ek Örnekler ve Açıklamalar
- Replikasyonun Evrimsel Önemi
- Prokaryot ve Ökaryot Canlılarda Replikasyon Farkları
- Hücre Döngüsü Bağlamında Replikasyon
- Gerçek Yaşam Uygulamaları ve Biyoteknoloji
- Özet ve Sonuç
1. DNA Nedir?
Deoksiribonükleik asit (DNA), tüm yaşayan organizmaların kalıtsal bilgisini barındıran, nükleotit adı verilen birimlerden oluşan çift sarmallı bir makromoleküldür. Nükleotitler şu üç kısımdan oluşur:
- Beş karbonlu şeker (deoksiriboz)
- Fosfat grubu
- Azotlu organik baz (A, T, G, C)
Genellikle çift zincirli bir yapı gösteren DNA, hücre bölünmesi sırasında kendini eşleyerek (replike ederek) genetik bilgiyi yavru hücrelere aktarır. Bu süreç hücrenin yaşamı ve organizmanın devamı için kritik öneme sahiptir.
2. DNA Replikasyonu (Kendini Eşlemesi) Nedir?
DNA replikasyonu, kalıtsal bilginin korunması ve aktarılması amacıyla DNA’nın kendini çoğaltması anlamına gelir. Hücre bölünmesi (mitoz, mayoz) öncesinde genomun yalın kopyaları oluşturulurken, bu kopyaların özgün DNA dizisine sadık kalması son derece önemlidir. DNA replikasyon aşağıdaki temel adımlarda gelişir:
- Zincirlerin Ayrılması: DNA heliksi,
helikazenzimleri yardımıyla açılmaya ve iki zincir birbirinden ayrılmaya başlar. - Yeni Zincir Sentezi: Ayrılan her bir eski zincir, kalıp (template) görevi görerek yeni bir DNA zinciri sentezlenmesini sağlar.
- Sonuç: Ortaya çıkan iki DNA molekülü, orijinal DNA ile tıpatıp aynı nükleotid dizilimine sahip olur ve her biri bir eski ve bir yeni zincir bulundurur.
Bu süreç tamamlandıktan sonra hücre, bölünmeye hazırlıklı hale gelir.
3. Model Üzerinde Gösterilen Eşleme Süreci
Soru içerisinde yer alan görselde “DNA’nın kendini eşleme (replikasyon) süreci” aşamalı olarak gösterilmektedir. Resimde sırasıyla:
- Başlangıçta Çift Sarmal: DNA çift sarmal düzeninde ve belirli baz eşleşmelerine (A=T, G≡C) sahip olacak biçimde gösterilir.
- Zincirlerin Açılması: DNA heliksi, helikaz benzeri enzimlerin yardımıyla açılır ve iki zinciri birbirinden ayırarak uçlarından replikasyon çatalları oluşturur.
- Yeni Zincirlerin Sentezi: Ayrılmış her bir zincirin karşısına, DNA polimeraz aracılığıyla tamamlayıcı (komplementer) yeni nükleotidler dizilir.
- İki Yeni DNA Molekülü: Son aşamada, her biri bir “eski” (orijinal) ve bir “yeni” (sentezlenmiş) zincir olmak üzere iki tam DNA molekülü oluşur.
Bu modeller, DNA’nın yarı korunur (semikonservatif) şekilde çoğaldığını gösterir; yani yeni DNA’ların her biri anne (kalıp) zincirin bir kopyası olarak, hatırı sayılır derecede sadık kopyalar üretir.
4. Anahtar Terimler ve Tanımlar
- Semikonservatif Replikasyon: Her yeni çıkan DNA çift sarmalında bir “eski” ve bir “yeni” iplik bulunması.
- Helikaz: DNA’yı açarak (zinciri birbirinden ayırarak) replikasyonun başlamasını sağlayan enzim.
- DNA Polimeraz: Yeni nükleotidleri kalıp zincire uygun şekilde ekleyerek DNA sentezi yapan enzim.
- Nükleotid: Fosfat, şeker ve bazdan (A, T, G, C) oluşan, DNA’nın yapıtaşı birimi.
- Komplementer Baz Eşleşmesi: Adenin (A) daima Timin (T) ile; Guanin (G) her zaman Sitozin (C) ile eşleşir.
Bu sayede her iki iplik de birbirini tamamlar; birinin dizilimi bilinince diğer ipliğin dizilimi otomatik olarak tahmin edilebilir.
5. DNA’nın Eşlenmesi ile İlgili Temel İlkeler
5.1. Yarı Korunur (Semikonservatif) Model
1950’lerde yapılan deneyler (özellikle Meselson ve Stahl deneyleri), DNA’nın “semikonservatif” olarak çoğaldığını göstermiştir. Bu modelde, iki zincir birbirinden ayrıldıktan sonra, her bir zincir kalıp işlevi görür ve yeni bir polinükleotid zinciri eklenir. Böylece:
- Her iki yeni DNA molekülü de orijinal DNA ile aynı dizilimi korur.
- Yeni DNA moleküllerinin her biri, bir eski (parental) zincire ve bir yeni sentezlenmiş zincire sahiptir.
Bu mekanizma, “bir eski bir yeni iplik” mottosuyla güzelce özetlenebilir.
5.2. Eşleşme Kuralları ve Bazların Organik Özellikleri
Komplementer baz eşleşmesi DNA replikasyonunun temelini oluşturur. Aşağıdaki kurallara riayet edilir:
- A karşısına her zaman T, T karşısına A gelir.
- G karşısına her zaman C, C karşısına G gelir.
Bu kural, rastgele yerleşim yerine son derece belirli bir düzen sağlar. Dolayısıyla, oluşan yeni zincirin dizilimi, eski zincirin dizilimini tamamlayacak şekilde katı bir kurala göre şekillenir.
5.3. DNA Polimeraz ve Replikasyon Yönü
DNA polimeraz enzimi, nükleotidleri sadece 5’ → 3’ yönünde ekleyebilir. Dolayısıyla:
- Kalıp DNA’nın 3’ → 5’ ucuna doğru okunarak
- Yeni zincir 5’ → 3’ doğrultusunda sentezlenir.
DNA polimeraz ayrıca hata kontrolü (proofreading) yaparak yanlış eklenen bazları düzeltebilir.
5.4. Lider (Leading) ve Gecikmeli (Lagging) Zincir Kavramları
Replikasyon çatalları açılırken:
- Lider zincir (Leading strand) kesintisiz biçimde 5’ → 3’ yönünde sentezlenebilir.
- Gecikmeli zincir (Lagging strand) ise replikasyon çatallarının ilerleme yönüne ters yönde sentezlendiğinden, Okazaki fragmentleri denilen kısa parçalar hâlinde sentezlenir ve daha sonra
DNA ligazenzimiyle birleştirilir.
5.5. Replikasyon Çatalları ve Başlangıç Noktaları
Ökaryot hücrelerde, büyük genomu kısa sürede kopyalamak için birden fazla “orijin (başlangıç) noktası” bulunur. Her orijin noktasından iki yönlü olarak bir “replikasyon çatalı” ilerler. Prokaryotlarda ise genellikle tek bir replikasyon orijini vardır.
6. Şıkların Ayrıntılı İncelemesi
Soruda verilen şıklar, DNA eşlenme sürecini farklı şekillerde ifade etmektedir. Bu şıklardan hangisinin doğru olduğu, yukarıda özetlenen bilimsel temellere göre değerlendirilmelidir.
6.1. (A) Eşlenme Sonucunda Oluşan Yeni DNA’larda Bir Eski Bir De Yeni DNA Zinciri Bulunur.
Bu ifade, DNA replikasyonunun “semikonservatif” (yarı korunur) modelini net bir biçimde anlatır. Meselson ve Stahl deneyiyle kanıtlanmış bu model, çift sarmalın açılması ve her bir iplikte yeni bir ipliğin sentezlenmesi yoluyla ilerler. Dolayısıyla her yeni oluşan DNA, bir ebeveyn (parental) ve bir yeni (daughter) iplik içerir.
Tipik bir biyoloji kaynağında “DNA kendini eşledikten sonra, her bir yeni DNA molekülü orijinal DNA’nın bir ipliğini ve bir yeni sentezlenmiş ipliği içerir” şeklinde ifade ediliyorsa bu, tam olarak (A) şıkkındakine denk gelir.
6.2. (B) Eşlenme Sonucunda Nükleotid Dizilimleri Farklı İki Yeni DNA Oluşmuştur.
DNA’nın temel işlevi kalıtsal bilginin korunmasıdır. Eğer eşlenme sonucunda nükleotid dizilimleri farklı olsaydı, kalıtsal bilginin nesilden nesile (hücre bölünmesi düzeyinde) tutarlı şekilde aktarılması sağlanamazdı. Evet, çok nadir mutasyonlar olabilir, ancak sağlıklı bir eşlenme süreci “iki farklı DNA” ortaya çıkarmaz; iki özdeş kopya oluşturur. Dolayısıyla bu ifade (B) biyolojik olarak yanlış kabul edilir.
6.3. (C) Eşlenme Sırasında Birbirinden Ayrılan Zincirlerin Karşısına Organik Bazlar Rastgele Yerleşmiştir.
Biyolojide rastgele yerleşmeden bahsetmek bu süreç için hatalıdır. Komplementer baz eşleşmesi kuralına göre, yeni zincirde hangi bazın ekleneceği, ayrılan eski zincirin baz dizilimiyle belirlenir. Adenine (A) karşısına Timin (T), Guanine (G) karşısına Sitozin (C) getirilir. Dolayısıyla “rastgele yerleşim” söz konusu değildir.
6.4. (D) Eşlenme Sırasında DNA Molekülünde Onarılamaz Hatalar Meydana Gelmiştir.
Replikasyon esnasında hatalar olabilir, ancak hücresel düzeyde işleyen çeşitli tamir (DNA onarım) mekanizmaları mevcuttur. DNA polimeraz, “proofreading” özelliğiyle çoğu hatayı anlık olarak düzeltir. Bazı hatalar tüm mekanizmalara rağmen kalabilir ve mutasyonlara yol açabilir; ancak “onarılmaz hatalar meydana gelmiştir” ifadesi, genel geçer ve mutlak bir sonuç gibi sunulamaz. Sağlıklı bir hücrede onarılmaz hata, çok nadir ve istisnai bir durumdur; sık rastlanan bir durum ya da replikasyonun “doğal” bir sonucu değildir. Bu nedenle (D) şıkkı da genel kural olarak “doğru” kabul edilmez.
7. Doğru Şıkkın Ayrıntılı Açıklaması ve Bilimsel Temeli
Doğru şık: (A) Eşlenme sonucu oluşan yeni DNA’larda bir eski bir de yeni DNA zinciri bulunur.
Bu ifade, “yarı korunur” (semikonservatif) replikasyon modelinin tanımını doğrudan yansıtır.
- Hali hazırda var olan (eski) iplik, kalıp olarak hareket eder.
- Yeni iplik, eski ipliğe dayanarak DNA polimeraz ile sentezlenir.
- Ortaya çıkan iki DNA molekülü, orijinal molekülün kopyasıdır ve ikisi de birer “eski” + birer “yeni” iplik taşır.
Bilimsel kanıt olarak Meselson-Stahl deneyi gösterilebilir. Bu deneyde ağır azot izotopları (15N) ve hafif azot (14N) kullanılmış, sonuçta ortaya çıkan DNA’nın melez (hibrit) yoğunlukta olduğu izlenmiş, sonrasında tekrar bölünme aşamalarında da kalıtılan zincirin değişmediği tespit edilmiştir. Bu deney, (A)’daki şıkkın doğruluğunu ispatlar niteliktedir.
8. Replikasyon Mekanizmalarındaki Hataların Onarımı ve Yanlış Anlamalar
Soruyu yanıtlarken akla gelebilecek bazı ek noktalar:
- Mutasyonlar: Replikasyon sırasında ender de olsa hatalar oluşabilir. Fakat hücrenin DNA onarım sistemleri (örn. DNA polimeraz proofreading, nükleotid eksizyon onarımı) bu hataların çoğunu giderir.
- Farklı Dizilim İfadesi: Hücreler genelde farklı dizilimli yeni DNA’lar oluşturmaz. Aynı dizilimi korumak, kalıtsal bilginin istikrarı için esastır.
- Rastgele Yerleşim: Rastgele baz yerleşimi mümkün değildir; her bazın tam karşısına sadece komplementer baz gelir. Kimyasal yapı, hidrojen bağları ve oryantasyon buna izin verir.
Dolayısıyla, (A) dışındaki şıklar bu yanlış anlamaları barındırmakta veya istisnai, extrem durumları genelleştirmektedir.
9. Tablo: Verilen İfadelerin Kısa Özeti
| Şık | İfade | Değerlendirme |
|---|---|---|
| A | Eşlenme sonucunda yeni DNA’larda bir eski ve bir yeni DNA zinciri bulunur. | Doğru (Semikonservatif replikasyon modeli) |
| B | Eşlenme sonucunda nükleotid dizilimleri farklı iki yeni DNA oluşmuştur. | Yanlış. İki yeni DNA dizilimleri orijinale benzer şekilde aynı olmalıdır (mutasyon istisnası dışında). |
| C | Eşlenme sırasında birbirinden ayrılan zincirlerin karşısına organik bazlar rastgele yerleşmiştir. | Yanlış. Baz eşleşmesi komplementer ilkelere göre (A-T, G-C) düzenli olarak gerçekleşir, rastgele değildir. |
| D | Eşlenme sırasında DNA molekülünde onarılamaz hatalar meydana gelmiştir. | Yanlış. Hatalar büyük oranda onarılır; onarılamaz hasarlar çok nadir ve istisnaidir, normal süreç böyle tanımlanmaz. |
10. Ek Örnekler ve Açıklamalar
10.1. Replikasyonun Evrimsel Önemi
DNA’nın doğru kopyalanması, canlıların genetik bütünlüğünü koruması açısından kritik önem taşır. Herhangi bir değişiklik (mutasyon) - nadiren yararlı olsa da - çoğu zaman zararlı olabilir. Bu nedenle, replikasyon mekanizmasının güvenilir ve belirli bir düzende işlemesi, evrimsel süreçte seçilimle güçlenmiştir.
10.2. Prokaryot ve Ökaryot Canlılarda Replikasyon Farkları
- Prokaryotlar: Genellikle halkasal DNA’ya sahiptir, tek bir replikasyon orijini vardır. Replikasyon iki yönde ilerler ve tüm genomu hızla çoğaltmayı mümkün kılar.
- Ökaryotlar: Doğrusal kromozomlara sahiptir ve DNA daha büyük ve karmaşıktır. Birden fazla replikasyon orijini bulunur. Replikasyon, hücre çekirdeğinde gerçekleşir; histon proteinleri ve kromatin yapısı süreci complicate (karmaşık) kılar.
10.3. Hücre Döngüsü Bağlamında Replikasyon
Hücre döngüsünde replikasyon, S (Sentez) evresinde gerçekleşir. Bu evrede tüm kromozomların DNA’sı çoğaltılır. Ardından G2 fazında onarım süreçleri devreye girer ve hücre, mitoz evresine geçerek bölünmeye hazırlanır.
10.4. Gerçek Yaşam Uygulamaları ve Biyoteknoloji
- PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu): Laboratuvarda DNA çoğaltmak için kullanılan yöntem, doğal replikasyon mekanizmasının esasına benzer. Yine baz eşleşmesi kuralları temel alınır.
- DNA Dizileme: Hataların tespiti, genetik hastalıkların teşhisi gibi durumlarda DNA tekrar tekrar kopyalanır, dizilenir ve incelenir.
- Genetik Mühendisliği: DNA parçalarının kesilip eklenmesi ve klonlanması, replikasyon ve onarım sistemleri sayesinde kolaylaşır.
11. Özet ve Sonuç
Soruda görselde gösterilen DNA replikasyonu modeli, hücrenin kalıtsal bilgisini koruyan ve gelecek nesillere aktaran yarı korunur (semikonservatif) çoğalma mekanizmasını yansıtır. Temel olarak DNA molekülü, çift sarmaldaki iki ipliğin birbirinden ayrılmasıyla başlar; her bir eski iplik, yeni iplik sentezi için kalıp görevi görür. Neticede oluşan iki yeni DNA molekülü, birer eski ve birer yeni iplik barındırır.
Bu nedenle soruda sunulan ifadeler içinden doğru olanı:
- (A) Eşlenme sonucunda oluşan yeni DNA’larda her birinde bir eski (orijinal) ve bir de yeni DNA zincirinin bulunmasıdır.
(B), (C), (D) şıkları ise ya bilimsel olarak hatalı (örneğin rastgele baz yerleşimi, farklı dizilim oluşturma) ya da onarılamaz hata vurgusu gibi uç bir iddiayı genel kural şeklinde ortaya koymaktadır.