Duble Helyumiks

DNA'nın Şekli

DNA, iki uzun kenarlı bir eğri gibi görünüyor: bilim adamları buna duble heliks adını veriyor.

Eğrinin iki uzun kenarı, şeker-fosfat kabuğu olarak adlandırılıyor. Bu, sürekli şeker molekülleri (deoksiriboz) ve fosfat gruplarından oluşuyor ve tüm yapıyı birbirine bağlıyor.

Merdivenlerin önemli kısmıdır. Her merdiven, birleşen iki baz'dan oluşur. Dört baz vardır:

- A (adenin)

- T (timin)

- C (sitozin)

- G (guanin)

Burada kritik kural: A her zaman T ile, C her zaman G ile eşleşir. Her zaman. Her türde. Bu, baz çiftleri olarak adlandırılır ve bir bazın, şeker ve fosfatının bir parçası olan nükleotit olarak adlandırılır.

Bir DNA şeridi ATCGGCTAA olabilir. Eğer bir kenarı biliyorsanız, diğerini de biliyorsunuz: çünkü A, T ile ve C, G ile eşleşir.

Kim Buldu?

DNA'nın Yapısını Keşfetme Yarışı

1953'te, James Watson ve Francis Crick DNA'nın yapısını açıkladılar. 1962'de bu keşif için Nobel Ödülü kazandılar.

Ama Watson ve Crick, Rosalind Franklin olmadan bunu yapamazlardı.

Franklin, King's College London'da harika bir kimyagerdi. O, X-ışını kristalografisi kullanıyordu: DNA kristallerine X-ışınılar ateşliyordu ve onlar yarattıkları desenleri okuyordu: DNA'nın yapısının şimdiye kadar görülmemiş en açık resmini üretmek için.

Franklin'ın bilgisi ve izni olmadan, meslektaşı Maurice Wilkins, Photo 51'i Watson'a gösterdi. Watson daha sonra, onu gördüğü anda, çift sarmal yapının açık olduğunu yazdı.

Franklin, 1958'de 37 yaşında, ovaryum kanseri nedeniyle öldü: muhtemelen X-ışını çalışması nedeniyle: ve Nobel Ödülleri, ölümünden sonra verilmez. Watson ve Crick, o zamanlar onun katkısını neredeyse tanımamışlardı.

Bugün, bilim adamları, Franklin'ın deneysel çalışmalarının önemli olduğunu kabul eder. Yaşamı boyunca kredisini gasbedildi ve hikayesi, bilim insanlar tarafından yapılan bilimin, insanlar tarafından yapıldığını ve insanların her zaman adil olmadığının bir hatırlatıcısıdır.

DNA'nın Kendi Kopyasını Nasıl Yaptığı

Kodu Kopyala

Her hücre bölünce: yara iyileşmesi, büyüme veya yıpranmış hücreleri değiştirmek için: önce DNA'sının tam bir kopyasını yapmak zorundadır. Bu süreç, replikasyon olarak adlandırılır.

İş böyle çalışır:

1. Bir enzim olan helicase çift sarmalını açar ve baz çiftleri arasındaki hidrojen bağlarını kırar. Gerçekten de, ipleri ortasından ikiye ayırır.

2. Bir başka enzim olan DNA polimeraz her bir açığa çıkan zinciri okuyup yeni eşleşen bir zincir inşa eder, baz eşleştirme kurallarına (A ile T, C ile G) göre.

3. Sonuç: özgün DNA molekülünün iki tam kopyası. Her kopya, bir eski ve bir yeni zincir içerir.

Vücut, bunu neredeyse her saniye 3,8 milyon kez yapar. Ve doğruyu hemen hemen her zaman yapar: DNA polimeraz, kopyalanan bazların bir milyar üzerinde hata yapar. Hata yaptığı zaman, diğer enzimler genellikle hengi düzelir.

Ancak her zaman değil. Bir hata geçerse, bu bir mutasyon haline gelir. Yakında bunun neden önemli olduğunu konuşacağız.

Transkripsiyon ve Translasyon

Nasıl DNA Şeyler Yapar

DNA, bedeni doğrudan inşa etmez. RNA (ribonukleik asit) adlı bir araştırmacı aracılığıyla çalışır.

Bu süreç iki ana adımı içerir:

Adım 1: Transkripsiyon (DNA → mRNA)

DNA'nın (bir gen) bir bölümü, mesaj RNA (mRNA) adlı bir molekül olarak kopyalanır. Bu, devasa bir talimat kitabından bir sayfanın fotokopisi gibi düşünün. Orijinal nükleüstayiş; kopya fabrika zeminine gidiyor.

Adım 2: Translasyon (mRNA → Protein)

Ribozomlar: hücrenin protein inşa eden makineleri: mRNA'yı üç harflik gruplar olarak okur. Her üç harflik grup, kodon olarak adlandırılır. Her kodon, bir amino asit belirtir. Amino asitleri birleştirin ve bir protein elde edersiniz.

Örneğin, kodon AUG, amino asit metionin için kodlanır ve aynı zamanda 'burada inşa etmeye başla' işareti verir. Kodon UAA, 'durdur' işareti verir.

Bir gen, proteinlerle yüzlerce amino asit içerebilecek bir protein kodlayabilir. Bu protein, yiyeceklerinizi sindiren bir enzim olabilir, kanınızda oksijen taşıyan hemoglobin moleülü olabilir veya saçınızı oluşturan bir keratin fiberi olabilir.

**Bir gen → bir mRNA → bir protein → bedende bir görev. (Bu, gerçekliğin daha karmaşık olduğunu göstermektedir: ancak temel mantığı yakalar.)

Genlerde Mutasyonlar

Kod Değiştiğinde Ne Olur?

Bir mutasyon, DNA dizisindeki herhangi bir değişiklik demektir. Bir bazın başka biriyle değiştirilmesi, bir bazın silinmesi veya ekstra bazların eklenmesi olabilir.

Bazı mutasyonlar hiçbir şey yapmaz: kodon hala aynı amino asit için kodlanır (genetik kodu içinde yinelenme vardır). Bu tür mutasyonlara sessiz mutasyonlar denir.

Bazı mutasyonlar bir amino asit değiştirir ama protein hala çalışır. Bazıları kritik bir amino asidi değiştirir ve protein çöker.

Ve bazı mutasyonlar: çok nadiren: orijinalden daha iyi çalışan bir protein üretir.

Neden Hepimiz Farklıyız

Varyasyon Nereden Geliyor

Eğer DNA kendini bu kadar doğru kopylarsa, neden hepsi aynı değiliz?

Genetik varyasyonun üç ana kaynağı vardır:

1. Mutasyonlar: Rastgele kopyalama hataları, UV ışınları veya kimyasal maruziyet, DNA'nın bazlarını değiştirebilir. Çoğu mutasyon nötrdür. Bazıları zararlıdır. Birkaçı faydalıdır.

2. Cinsel üreme: Organizmalar cinsel olarak ürerlerse, her iki ebeveyn de yarısı DNA'yı sağlar. Hangi 50% aldığınız rastgele bir kura oldu. Bu nedenle, kardeşler benzer ancak eşsizdir.

3. Rekombinasyon: Toza ve spermbirim hücrelerinin oluşturulması sırasında, kromozomlar birbirleriyle fiziksel olarak bölümleri değiştirir. Bu, neyin ne olduğu gibi hiçbir ebeveynin kombinasyonunu karıştırır.

Varyasyonun Önemi

Genetik varyasyon, bir kusur değil: bir hayatta kalma stratejisi. Her bireyin genetik olarak aynı olduğu bir popülasyon, zayıf bir yapıdır. Bir hastalık, hiçbirisinin direniği olmadığı için tüm grupları silebilir.

Ancak, genetik çeşitlilikli bir popülasyonda, bazı bireylerin tesadüfen dirençli olan mutasyonları olacaktır. Onlar hayatta kalırlar, ürerler ve bu direnci geçişlere geçirir. Bu, doğal seçilim: evrimin motorudur.

Her düşünülebilecek her uyum: aslanın hızı, kaktüsün su deposu, insan beyni: rastlantısal bir mutasyonun işe yaradığını göreve başladı.

CRISPR ve Gen Düzenlemesi

Hayatın Kodunu Yeniden Yazma

Milyarlarca yıl boyunca, DNA'nın değişimi yavaş oldu: rastgele mutasyon ve doğal seleksiyon aracılığıyla.

Bu, 2012'de değişti.

Jennifer Doudna & Emmanuelle Charpentier, 2012'de CRISPR-Cas9 adlı bir bakteriyel savunma sistemiyi, herhangi bir dikkatli konumda kesilebileceğini yeniden programlayabileceklerini keşfettiler. Onlar 2020'de Nobel Kimya Ödülü'nü kazandılar.

CRISPR, moleküler bıçaklarla bir GPS gibi çalışır. Size DNA'nın düzenleneceği yeri eşleşen bir rehber RNA verin ve Cas9 proteini o exact nokta üzerinde DNA keser. Sonra hücrenin kendi tamir makineleri kesiği tamir ederken düzeltilen bir gen ekleyebilir ve yapabilirsiniz.

Bu, devrim niteliğindedir. Bilimler, CRISPR'ı kullanarak şu ana kadar:

- Hastalıklı hücreli hastalığa karşı klinik denemelerde hasta kan hücrelerini düzenleyen paryüzü hücrelerini tedavi etti

- Tradisyonel yetiştirmeden dirençli hastalıklar geliştiren mahsuller

- Kas yitimi, belirli kanserler ve HIV gibi hastalıklar için potansiyel tedaviler geliştiren

Ama CRISPR, aynı zamanda büyük etik soruları da ortaya çıkarmaktadır.

2018'de, Çinli bir bilim insanı olan He Jiankui, insan embriyolarının DNA'sını düzenlemek için CRISPR kullandığını açıkladı: ikiz kızlar, modifiye edilmiş genlerle doğdu. Bu, küresel bilimsel topluluk tarafından aceleci ve erken olarak lanetlendi. He, bu durumu kötü bir karar olarak nitelendirdi ve hapsedildi.

Nükleik asit havuzunu kalıcı olarak değiştiren embriyo düzenleme: bu, çocuklarının, çocuklarının çocuklarının çocuklarına kadar geçer. Kalıcı olarak insan gen havzasını değiştirmeye ilişkin bir tartışma yapıyoruz.

Genetik test kendi sorularını da ortaya koyuyor. Bugün, bir tüp içinde tükürük attığınızda yüzlerce hastalığa karşı riskinizi öğrenebilirsiniz. Ama işverenlerin veya sigorta şirketlerinin bu bilgiye erişimi olmalı mı? Ya da zekâ veya sporluluğun özelliklerine göre embriyo seçimi yapabilmeli mi?

İnsan DNA'sını Düzenlememiz Gerekiyor mu?

Sana Soruyorlar

Bu sorulara tek bir doğru yanıt yoktur. Ama iyi düşünülmüş yanıtlar ve kötü düşünülmüş yanıtlar vardır.

Güçlü bir argüman, potansiyel faydaları ve riskleri dikkate alır, kanıtlar kullanır ve sorunun karmaşıklığını kabul eder.

Neyi Hatırlayacaksın?

Son Bir Düşünce

Bu dersi kedilerle ilgili bir soru ile başladınız.

Şimdi, yaşamın her şeyi yöneten ve sadece nasıl yazmaya başladığımızı öğrenmeye yeni başladığımız dört kimyasal harfli bir twists ladderde yaşayan cevapları biliyorsun.

DNA bilimi, insan tarihi boyunca daha hızlı bir şekilde hareket ediyor. Bu konuyu öğrenen öğrenciler, nasıl kullanılacağını belirleyecek kararları alacaklar.