DNA

DNA — Canlı orqanizmin formalaşması və həyati proseslərini davam etdirə bilməsi üçün irsi informasiyanın saxlanıldığı, nəsildən-nəslə ötürülən biopolimerdir. Bütün orqanizmlər, bəzi viruslar da daxil olmaq üzrə DNA-ya sahibdir.

DNA heyvan və ya bitki kimi eukariot hüceyrələrdə nüvədə yerləşir. Buradaki DNA hüceyrənin bəzi mərhələlərində xromosom şəklində yüksək dərəcədə sıxışdırılır. Eukariotlarda DNA, həmçinin, mitoxondri və ya plastid kimi bəzi orqanellərdə də var. Bakteriya və ya arxey kimi prokariot orqanizmlərdə isə, DNA nüvəvari ərazidə hüceyrə membranına tutunmuş haldadır. Bu orqanizmlərdə plazmid deyilən, avtonom bölünə bilən kiçik və adətən dairəvi DNA molekulları da mövcuddur. Bundan başqa bəzi viruslar genetik material olaraq təkzəncirli və ya ikizəncirli DNA molekuluna sahibdir.

Söz
Molekulun tam adı dezoksiribonuklein turşusu olub, adətən DNT şəklində qısaldılır. Burada, heç bir beynəlxalq qısaltmaları dəyişdirməmək prinsipi izlənərək, DNA istifadə olunur.

Quruluş
thumb|320 px|Atom səviyyəsində DNT quruluşu. DNT molekulunun əsas rolu hüceyrədə uzunmüddətli informasiyanın saxlanılmasıdır. DNT ən önəmlisi gen olan bir sıra vahidlərə bölünür.

Kimyəvi cəhətdən, DNT nukleotid deyilən vahidlərdən əmələ gələn uzun polimerdir. Hər bir nukleotid azotlu əsas, şəkər (dezoksiriboza) və fosfat qrupundan meydana gəlir. DNT zəncirinin onurğasını fosfat və şəkər qrupları əmələ gətirir, əsaslar isə ikili zəncirin iç qismində digər tərəfdəki əsas ilə qarşı qarşıya duracaq şəkildədir. DNT molekulunun bu cür iki zəncirli quruluşu təbiətdə çoxluq təşkil edir və spiral formasına büründüyü üçün ikiqat spiral adını almasına səbəb olmuşdur.

DNT molekulunda dörd növ azotlu əsas mövcuddur: adenin, quanin, timin və sitozin. Molekulun bir zəncirindəki əsaslar digər zəncirdəki əsaslar ilə komplementarlıq prinsipinə uyğun olaraq rabitə meydana gətirirlər. Belə ki, adenin sadəcə timin ilə, quanin isə sadəcə sitozin ilə qoşalaşmaqdadır. Məhz bu xususiyyət DNT maddəsininin üzünün çıxarılmasına və məlumatın RNT polimerinə ötürülməsinə imkan verir. Bu özəlliklər hüceyrə strukturlarının yaradılması və işlədilməsi, eləcə də informasiyanın bir sonraki nəslə keçirilməsi kimi təməl proseslərin əsasını təşkil etməkdədir.

DNT molekulunun fiziki quruluşunun 1953-cü ildə kəşfi biologiya elmi tarixində çevriliş nöqtələrindən birinə çevrilmişdir. Bu müstəsna kəşf üçün Fransis Krik, Ceyms Uatson, Mauris Uilkins 1962-ci ildə Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel mükafatına layiq görülmüşdir.

Bioloji funksiya
DNT, genetik kod vasitəsiylə nukleotidlərin ardıcıllığı şəklində saxlanılan genetik informasiyanın daşıyıcısıdır. Reduplikasiya adlanan proses nəticəsində DNT özünün genetik olaraq tamamilə eynisi olan iki kopyasını yaratmaqdadır, beləcə molekulda saxlanılan irsi informasiya yeni nəsillərə ötürüləbilməkdədir. DNT-dəki informasiyanın reallaşması genlerin ifadə edilməsi nəticəsində yəni transkripsiya və translyasiya adlanan proseslər nəticəsində olmaqdadır. Transkripsiya DNT əsasında RNT-nin yaradılması, translyasiya isə RNT əsasında zülalların istehsalıdır.

Nukleotidlərin ardıcıllığında saxlanılar informasiya müxtəlif növ RNT tiplərinin yaranmasına yarayır: informasiya (qəlib, matriks) RNT (mRNT), ribosomal (rRNT) və nəqliyyat RNT (tRNT). Bütün RNT növləri zülal istehsalında rol alırlar. mRNT özündə yaradılacaq zülalın amin turşuları ardıcıllığı məlumatını saxlayır. rRNT ribosomun əsas tərkibində yer alır. tRNT isə amin turşularını ribosomdaki zülal quraşdırma aktiv mərkəzinə daşıyır.

Bir qayda olaraq DNT prokariotlarda dairəvi şəkildə, eukariotlarda isə dairəvi olmayan düz molekul şəklində xromosomlarda tapılır. İnsanda nüvə DNT-si 46 parçadan ibarət olub təxminən 3 milyard əsas cütündən ibarətdir. Uotson-Krik modelinə əsasən 2 zəncir arasında məsafə 20A°dır, zəncirin sarmal (tam burulma) boyu isə 34 A°, iki nukleotid arasında məsafə isə 3,4 A° uzunluqdadır. DNT-dəki azotlu əsaslar olan Adenin və Quanin — Purin əsasları, Sitozin və Quanin — Primidin əsasları adlanır. Purinlər kütləcə primidinlərdən 1.38 dəfə daha yüngüldür.

Tarix
thumb|200 px|right|Frensis Krik

DNT tarixdə ilk dəfə İsveçrəli həkim Fridrix Mişer tərəfindən 1869-cu ildə kəşf edilmişdir. Zülallar üzərində tədqiqat aparan Mişer, onlardan çox fərqli xüsusiyyətlərə sahib olan və sadəcə hüceyrə nüvəsində tapılan bir maddə diqqətini cəlb etmiş və bu yeni maddəyə nüvə mənasına gələn "nuklein" adını vermişdir. 1919-da Fobus Levene nukleotidin tərkibindəki azotlu əsas, şəkər və fosfatı aşkar eləyir. Ancaq Levenenin DNT-nin ümumi quruluşu haqqqında irəli sürdüyi səhv idi. O, DNT-nin nukleotidlərin fosfat qruplarının birləşməsi vasitəsilə əmələ gələn qısa və sabit ardıcıllığa malik bir zəncir olduğunu düşünmüşdür. 1937-ci ildə Villiam Osburi Rentgen diffraksiya təcrübəsi ilə göstərir ki, DNT təkrarlanan quruluşa malikdir.

Frederik Qriffit 1928-də bu gün öz adını daşıyan, klassik Qriffit təcrübəsi ilə göstərdi ki, "hamar" və ölü Pneumococcus bakteriyaları ilə canlı və "hamar olmayan" bakteriyaları qarışdıraraq, bu bakteriyanın "hamarlıq" xüsusiyyətləri hüceyrələr arasında köçürülə bilir. 1943-cü ildə Osvald Teodor Averi, Kolin Makleod və Maklin Makkarti DNT-ni genetik informasiyanın daçıyıcısı olaraq irəli sürdüklərində, Qriffit təcrübəsindəki tranformasiyaedici faktorun DNT olduğunu göstərmiş oldular. 1953-cü ildə Alfred Hörşi və Marta Çeyz DNT-nin T2 bakteriofaq virusunun genetik maddəsi olduğunu göstərərək, bir daha sübut etdilər ki, bu molekul irsiyyətdə mərkəzi rol oynamaqdadır.

1953-cü ildə Ceyms Uotson və Frensis Krik, Rozalind Franklin tərəfindən əldə edilən Rentgen diffraksiya şəkilləri və əsasların qoşalaşdığı fakrtlarına arxalanaraq ilk doğru model olaraq qəbul edilən ikili sarmal modelini irəli sürdülər. Bu kəşf ümumilikdə molekulyar biologiyada dönüm nöqtəsi olaraq qəbul edilir. Vatson və Krik modelinə eksperimental sübutlar olan başqa 5 məqalə də sözü gedən modelin təklif edildiyi məqalə ilə birlikdə Nature elmi jurnalında dərc olunmuşdur. Bu məqalələrdən biri Rozalind Franklin və Raymond Qoslinqin Vatson-Krik modelini dəstəkləyən ilk rentqen diffraksiya təcrübəsidir. Franklinin ölümündən sonra 1962-ci ildə Vatson, Krik və Vilkins birlikdə Fiziologiya və Tibb Nobel mükafatına layiq görülürlər. Bu gün də Vatson və Krik modellərinə ən böyük eksperimental sübut olan Franklinin təcrübəsini yetərincə önəm vermədikləri haqda danışılır. Vatson və Krik məqalələrində Franklinə təşəkkür belə etməyiblər.

Krik 1957-ci ildə hal-hazırda molekulyar biologiyanın təməl prinsiplərindən biri kimi qəbul edilən "mərkəzi doğma" aksiyomunu irəli sürür. Bu aksiyom zülalların RNT-dən, RNT-nin isə öz növbəsində DNT-dən istehsal olunduğunu və bu informasiya axışının tək yönlü olduğu prinsipidir. İkili sarmal quruluşunun gərəktirdiyi DNT-nin kopyalanması mexanizmi 1958-ci ildə Meselson-Stahl təcrübəsi ilə aydınlığa qovuşduruldu. Krik və əməkdaşlarının informasiyanın DNT-də üst-üstə düşməyən, yəni ardıcıl kodon adı verilən üçlü əsas şəklində tutulduğunu irəli sürdükdən sonra, Korana, Holli və Nirenberq genetik şifrəni aşkarlamışlardır.

Bu kəşflər molekulyar biologiya elminin doğuşunu təmsil etməkdədirlər.

DNT ikiqat spiralı
DNT molekulunda müəyyən bir bioloji növün irsiyyət məlumatı nukleotidlərin müxtəlif ardıcıllığı şəklində kodlaşdırılmışdır.

DNT makromolekulları ümumi ox ətrafında burulmuş iki zəncirdən təşkil olunmuş spiraldan ibarətdir. Bu onların ikinci quruluşudur. Zülallarda olduğu kimi, ikinci quruluşun saxlanmasında hidrogen rabitələrinin böyük rolu var. Onlar burada makromolekulun müxtəlif zəncirlərin pirimidin və purin əsasları arasında əmələ gəlir, zülal makromolekullarının radikallarından fərqli olaraq, bu əsaslar spiralın xaricində deyil, daxilində yerləşir.

Məlumdur ki, hidrogen rabitələri qismən müsbət yüklü hidrogen atomları ilə qismən mənfi yüklü oksigen atomları arasında əmələ gəlir. Buradan aydın olur ki, oxşar rabitələr, həmçinin hidrogen atomları ilə kifayət dərəcədə mənfi yükə malik azot atomları arasında yaranır. Azotlu əsaslar müəyyən bir prinsip əsasında, sanki bir- birini tamalayaraq birləşir: pirimidin əsası mütləq purin əsası ilə və əksinə birləşir ki, bu zaman molekulun zəncirləri həmişə üç hetrotsikldən (iki və dörd heterotsikldən deyil) ibarət eyni pillələr olur.

Bu, DNT-nin bütöv molekulunun quruluşunda bərabərliyi təmin edir. Belə cütlərin əmələ gəlməsi zamanı aşağıdakı qanunauyğunluq gözlənilir: cütləri əmələ gətirən əsaslardan biri purin, digəri isə pirimidin əsası olur. Bir qayda olaraq adenin timinlə, quanin isə yalnız sitozinlə cüt əmələ gətirir.

Məhz bu cür cütlərin əmələ gəlməsi bütövlükdə DNT-nin ikiqat spiralının komplementarlığını təmin edir. Zülalların və nuklein turşularının kimyası və biokimyası öz inkşafına yeni elmlərin – bioüzvi kimya, molekulyar biologiya, gen mühəndisliyi elmlərinin yaranmasına gətirib çıxartdı. Bu elm sahələri bəşəriyyətin qarşısında həyatın sirlərinə daha dərindən yanaşmağa və dərk edilə bilən qanunauyğunluqlardan praktik məqsədlər üçün daha geniş istifadə etməyə tükənməz imkanlar açdı.