DNA'daki şifrelerden canlı bir organizmanın meydana gelmesi, aslında hücre içinde oldukça karmaşık bir dizi işlem neticesinde meyadana gelir. Fakat yazımızda bu işlemleri en kaba haliyle ele aldık.

 Anlaşılacağı gibi DNA zinciri açılmış ve RNA polimeraz enzimi vasıtasıyla DNA'daki bazlara karşılık gelen diğer bazlar birbirlerine eklenerek RNA üretilmektedir.

 Üretilen RNA'nın DNA'dan tek farkı Adenin bazının karşısına Timin yerin "U"harfiyle gösterilen "Urasil"bazının gelmiş olmasıdır. Üretimi tamamlanan RNA daha sonra DNA üzerinden ayrılarak bir dizi işleme tabii tutulur.

 Yüzlerce binlerce tRNA yanyana dizildiklerinde, üzerlerindeki aminoasitlerde yanyana gelmiş olur. İşte yanyana gelmiş olan bu aminoasitler birbirleriyle bağ yaparak proteini sentez etmeye başlar. Hatırlarsanız protein molekülünün aminoasit zincirlerinden meydana geldiğini soylemiştik.

 

  Yukarıda anlatmak istediğimiz olayları yandaki şekil gayet iyi açıklıyor. Sağ tarafta yaklaşmakta olan mavi renkli tRNA lar görülüyor. tRNA ların üzerlerinde ise yeşil ve sarı renklerle gösterilmiş "aminoasit "ler görülüyor. Yeşil renkli şerit mRNA yı, boynuzlu gri yapı ise Ribozomu temsil etmektedir.

 tRNA lar sırasıyla mRNA üzerine yerleştikten sonra, sırtlarındaki amino asitler bağ yapar. Tam bu sırada işi biten tRNA yükünü boşaltmış olarak mRNA dan bağını kopararır ve Ribozomdan ayrılır. Fakat taşıdığı amino asit, kendinden önceki tRNA'nın getirdiği aminoasitle bağ yapmış olarak protein zinciri oluşumuna katılır.

 Bu gerçektende insanı hayranlık içerisinde bırakan bir sistemdir. Bugün dünya üzerinde yapay olarak üretilen proteinler bile canlı bir hücre tarafından üretilen proteinin adi bir taklidi olmaktadır.

3-) Proteini Üretilen Hücrenin Farklılaşması

  Buraya kadar olan aşamalar hücrede protein sentezi için gerekli işlemleri kapsıyordu. Bundan sonra ise üretilen proteinin çeşidine göre hücrenin kazandığı fonksiyondur.

Bir yumurta ile bir spermin birleşmesiyle meydana gelen yapı zigot adını alır ve tek bir hücreden ibarettir. Zigot içerisinde DNA kendisinin bir kopyasını çıkarır. Dolayısıyla hücrede DNA miktarı iki katına çıkmış olur. Fakat hücre derhal bölünmeye başlar bu DNA'lardan birisi bir hücreye giderken diğer DNA ise ikinci yavru hücreye aktarılır. Böylelikle hücre ikiye bölünmüş olur. Bölünmeler ta ki anne karnında bir bebeğin meydana gelmesine dek sürer.

 Yani tek bir hücre, o kadar çok bölünme geçirir ki sayıları trilyonları bulur ve bir canlı embriyoyu (anne karnındaki bebek) meydana getirir. DNA şifrelemesi ise bu noktada devreye girer.

 Bir önceki basamağımız protein sentezi ile ilgiliydi. Fakat proteinler çeşitli hücreler için farklı tiplerde üretilir. Bir yavru anne karnında gelişirken, yavrunun gözlerini oluşturacak hücrelerdeki DNA'lar yalnızca göz organı ile ilgili proteinleri üretirler. Aynı şekilde yavrunun beynini oluşturacak hücrelerin DNA'ları ise yalnızca beyin organı ile ilgili proteinleri üretirler.

 Burada önemli olan nokta şudur. İnsanın kemik hücresi olsun, karaciğer hücresi olsun, böbrek hücresi olsun kısacası vücudunun her bölgesindeki hücrelerin içindeki DNA'larda insanın bütün organlarını oluşturacak bilgiler saklıdır. Fakat saklanan bu bilgilerden yalnızca ilgili organ için üretilecek proteinlerin meydana getirilmesi sağlanır. Yani her hücrede insan vücudunun her organının protein bilgileri saklanır fakat bu proteinlerin hepsi üretilmez. Yalnızca meydana getirilecek organla ilgili proteinler üretilir. Bir organda, organla ilgili proteinler dışında DNA'da saklanan diğer proteinlerin üretilmemesi için DNA'nın üzeri "Histon" adı verilen özel bir proteinle örtülür.

 Hücrelerin programlanmış bir şekilde farklı farklı proteinler üretip farklı organlara dönüşmesi olayına biyoloji dilinde farklılaşma (morfogenez) denir. Bugün bilim adamlarının kafasını kurcalayan en büyük problem ise hücrelerdeki Histonların hangi genlerin üzerini örtüp hangilerinin üzerini açık bırakacağını nereden bildiğidir. Çünkü proteinlerde birer moleküldür ve moleküllerde atomlardan oluşur. Dolayısıyla şuursuz atomların bu derece zekice düşünülmüş bir mekanizmayı meydana getirmesi beklenemez.
 

KLONLAMA (KOPYALAMA):

Kopyalama konusunu açıklamadan önce bazı terimlerin en anlama geldiğini belirtelim.

Kromozom: Kromozomlar, genetik materyalin (DNA) ' nın yardımcı proteinlerle birlikte dönümler yapıp katlanmasıyla ve kısalmasıyla oluşan yoğunlaşmış yapılardır.

Somatik Hücre: İnsanın veya başka bir canlının eşey hücreleri (üreme) dışındaki tüm hücrelere somatik hücre denir. Örneğin deri hücresi, karaciğer hücresi, kas hücresi gibi. Bu hücrelerin taşıdıkları kromozom sayısı 2n ile gösterilir.
 
Eşey Hücresi: Eşey hücreleri, bir canlının dişi ve erkek bireyleri tarafından üretilen ve "n "sayıda kromozom taşıyan üreme hücreleridir. Erkek canlı tarafından üretilen eşey hücresi "Sperm ", dişi canlının tarafından üretilen eşey hücresine ise "Yumurta "adı verilir.

 Örnek olarak insanın somatik hücrelerinde daima 46 tane kromozom bulunur. Ve bu 46 kromozom 2n harfiyle gösterilir. Tabii kromozom sayıları canlıdan canlıya değişmektedir. Mesela sığır somatik hücrelerindeki kromozom sayısı 60, farede 40, kurbağada 26'dır. Sayısı ne olursa olsun eğer kromozomlar somatik bir hücreye ait ise 2n harfiyle gösterilir.

 Canlının eşey hücrelerinde ise kromozom sayısı somatik hücrelerindekinin yarısı kadardır ve n harfiyle gösterilir. İnsanın somatik hücrelerinde 46 kromozom, eşey hücrelerinde ise yarısı sayıda yani 23 tane kromozom bulunur. Dişi ve erkek eşey hücreleri birleştiği zaman (buna döllenme denir) meydana gelecek yavrunun kromozom sayıları yine 46 olacaktır.

 Bir yavru anne ve babasına genetik materyal düzeyinde hiçbir zaman benzemez. Çünkü anne birey, eşey hücrelerini (yumurta) meydana getirirken bu eşey hücrelerine kendi DNA sının yarısını nakleder. Aynı şekilde erkek bireyde eşey hücrelerini meydana getirirken (sperm) somatik hücrelerindeki DNA'nın yarı miktarını eşey hücrelerine nakleder. Dolayısıyla dünyaya gelecek yavrunun DNA sı ne annenin nede babanın DNA sının aynısıdır. Yavrunun DNA sı anne ve babasının DNA'larının karışımı olduğu için bazı karakterleri annesine bazı karakterleri de babasına benzer.

 

 
  Soldaki şekilde, n sayıda kromozom taşıyan dişi ve erkek eşey hücreleri rakam ve harflerle gösterilmiştir.

 Dişi ve erkek eşey hücrelerinden her hangi ikisi birbiriyle birleştiği takdirde meydana gelecek yavru anneye de babaya da benzemez.

 Dişinin somatik hücrelerinde "1 - 2 "genlerini taşıdığını varsayarsak, dişinin "1 "genetik yapılı eşey hücresiyle erkeğin herhangi bir eşey hücresinin birleşmesi halinde meydana gelecek yavrunun DNA'sı ya "1-A " olacak yada "1-B" olacaktır.

 Aynı şekilde dişinin "2 "genetik yapılı diğer eşey hücresinin erkeğin herhangi bir eşey hücresi ile birleşmesi halinde, meydana gelecek yavru erkeğe de dişiye de benzemeyecektir.

 Doğadaki çeşitliliğin diğer bir nedeni ise "Krossing-Over "olayıdır. Krossing-Over olayında, kromozomlar arasında parça değiş tokuşu yapılarak genetik materyalin çok daha değişik bir yapıya sahip olması sağlanır. Eşey hücreleri, mayoz bölünme ile meydana getirilirken kromozomlar eşey hücrelerine dağıtılmadan önce Krossing-Over meydana gelir. Krossing-Over'da parça değiş tokuşu ise, birbirinin eşi olan iki kormozomun kromatidleri arasında meydana gelir (Bkz. Hücre sayfası, Bölüm: Hücre bölünmesi).

 Klonlama yöntemiyle, eşey hücrelerinden meydana gelecek olan canlının anne veya babasının aynısı olması sağlanabilmektedir. Klonlama yönteminde temel olarak izlenen yol ise dişinin yumurta hücresine, yine dişinin somatik hücrelerinden alınan 2n sayıdaki kromozomun yerleştirilmesidir. Bu şekilde yumurtaya, DNA sı üzerinde hiçbir değişiklik yapılmamış somatik hücre kromozomları enjekte edilerek yapay bir döllenme sağlanmaktadır.

 Klonlamayı şekil üzerinde görelim:

 

 Şeklin sol tarafında, doğal döllenme görülmektedir. Doğal döllenmede dişi ve erkek eşey hücreleri birleşerek genetik düzeyde kendilerinden farklı bir yavru meydana getirirler.

 Sol tarafta ise klonlama yöntemi görülmektedir. Klonlama yönteminde ilk olarak dişi bireyin somatik hücrelerinde bulunan 2n sayıdaki kromozom, özel yöntemlerle hücre dışarısına çıkarılır ve izole edilir. Daha sonra yine dişi bir bireyin yumurta hücresinin n kromzom sayıdaki genetik materyali çıkarılır.

 Yumurtadan çıkarılan n sayıdaki kromozomların yerine, dişinin somatik hücrelerden izole edilen 2n sayıdaki orijinal kromozomları yerleştirilir. Bu kromozomlar annenin tüm genetik bilgilerini taşımaktadır. Somatik hücre kromozomları yumurta hücresine yerleştirildikten sonra, yumurta hücresine elektrik sinyalleri gönderilir. Bünyesinde 2n kromozom bulunan yumurta hücresi bu elektrik sinyallerini aldığında sperm tarafından döllendiğini zanneder. Çünkü sperm hücresi n sayıdaki kromozomunu yumurtaya aktarırken yumurta zarı üzerinde bir elektrik gradiyent meydana getirir.

 Yapay olarak elektrik sinyalleriyle aktif hale geçirilen yumurta hücresi, sahip olduğu enzimlerle içerisine yerleştirilen DNA'yı replike edip çoğalmaya başlar. Hücrenin bölünerek çoğalmasıyla nihayetinde embriyo (anne karnında gelişmekte olan yavru) oluşmaya başlar.

 Klonlanmış embriyo ile doğal yolla meydana gelen embriyo arasındaki fark DNA'sında yatmaktadır. Doğal yolla meydana gelen embriyonun genetik özellikleri, anne ve babasının genlerinin karışımı olduğu için her iki bireyden de farklı bir genoma sahiptir. Fakat klonlanmış embriyonun DNA sı annesinin DNA sının aynısıdır. Yani aralarında en ufak bir baz sırasında bile fark yoktur. Dolayısıyla dünyaya gelecek olan yavru, annenin genetik ve morfolojik tüm özelliklerini taşır.

 Mesela annesinin DNA'sından bir insan embriyosu kopyalandığını var sayalım. Dünyaya gelecek yavrunun göz rengi, saç rengi, yüz şekli, deri rengi, kafa yapısı, genlerinde taşıdığı hastalıkları, vücudunun üzerindeki benleri, kaşlarının uzunluğu kısacası vücudunun tamamı annesinin aynısı olacaktır. Tıpkı tek yumurta ikizlerinde olduğu gibi.

 Klonlama işlemi burada anlatıldığı kadar basit olmayıp oldukça karmaşık işlemler vasıtasıyla gerçekleştirilir. Öyle ki yumurtanın yapay olarak döllenmesi için ortam şartlarının olabildiğince ana rahmine benzetilmesi gerekmektedir. Mesela ortamın pH'ı, iyon konsantrasyonu, sıcaklığı vb.  gibi. Klonlamanın zor olması nedeniyle yalnızca tek bir yumurta hücresi üzerinde değil yüzlerce hatta binlerce yumurtası üzerinde deneyler yapılmakta, bu klonlama deneylerinden yalnızca bir kaç tanesinden netice alınabilmektedir.

 

MUTASYONLAR:

 Mutasyonlar, bir canlının DNA sı üzerinde yani genetik bilgileri üzerinde meydana gelen değişikliklerdir. Doğada mutasyonlara çok nadiren rastlanılmasına karşın meydana geldiği canlı üzerinde ağır tahribatlara neden olmaktadır.

Mutasyonlar "nokta mutasyonu" ve "kromozom mutasyonu" olmak üzere iki ana sınıfa ayrılır. Bu iki ana mutasyon haricinde de mutasyonlar meydana gelmektedir fakat yazımızda diğer çeşitlerine yer vermedik. Nokta mutasyonları, DNA'nın yalnızca çok kısıtlı bir bölümünde meydana gelen mutasyonlardır. Bir veya birkaç baz sırasının kopması veya yerlerinin değişmesi nokta mutasyonlarına örnek verilebilir. Kromozom mutasyonlarına aşağıdaki şekillerden sonra değineceğiz.
 

 Soldaki resimde DNA'nın paketlenmeden önceki hali görülmektedir. İplik gibi görünen bu yapı upuzun bir baz sırasından oluşur. DNA'daki nokta mutasyonları, bu uzun baz sırasındaki bir veya birkaç bazın kopması veya yer değiştirmesi şeklinde meydana gelir.

 Sağdaki resimde ise DNA ipliğinin dönümler yaparak paketlenmiş hali görülmektedir (birisi solda birisi sağda iki karmaşık yapı). İşte DNA'nın bu şekilde paketlenmiş haline "Kromozom "adı verilir.  Kromozom mutasyonlarında ise, kromozomun bir parçasında kopma veya Krossing-Over sırasında yanlış bir kromozomla parça değiş tokuşu meydana gelmektedir. Dolayısıyla kromozom mutasyonları, nokta mutasyonlarından daha ağır hasarlara neden olur.
 

  Sağdaki küçük resimde ise nokta mutasyonunu temsil eden bir çizim görülüyor.

 Mutasyonların günümüzdeki en iyi örneklerine Down sendromu, Palindromi (altı parmaklılık), Albinizm (beyaz saç ve beyaz tenlilik) ve kan kanserini verebiliriz.  Bunların her biri birbirinden korkunç hastalıklar olup çoğu mutasyonlar canlının ölümüne bile neden olabilmektedir.

 Doğada hiçbir yararlı mutasyon yoktur. Meydana gelen mutasyonlar çeşitlerine göre ya canlıda ağır bir hasara neden olur, yada canlı üzerinde etkisiz kalır.

  Soldaki iki ayrı karede görülen resimler "Kan kanseri"ne yakalanmış bir insandaki kan hücrelerini göstermektedir.  Soldaki resimde görülen hücreler disk seklindeki normal alyuvar (eritrosit) hücreleridir. Fakat kanserli bir insanın kan hücreleri "orak"sekline dönüşmüştür.

 Bunun nedeni, kan hucrelerinin üreTiminden sorumlu DNA molekülünün üzerinde bulunan şifrelerden birisinin dejenere olmasından dolayıdır. Bu hata kan hücresinin üretildiği proteinin 6. aminoasitinin yerine başka bir aminoasidin bağlanmasına neden olur.

 DNA üzerindeki bu küçücük hata bile canlı bir organizma üzerinde korkunç sonuçlar doğurabilmektedir.

 Belki zaman zaman televizyonlarda görmüşsünüzdür. 6 ayaklı koyun, iki başlı sığır veya yapışık ikizler. Bu canlıların hepsi mutasyonlar sonucunda sakat kalmışlardır. Özellikle "Çernobil" faciasından sonraki kuşaklarda korkunç derecede sakatlıklar görülmüştür.

 Bunun temelinde ise mutasyona yol açan etmenler yatar. Bu etmenlerin başında ise kimyasal maddeler, fiziksel etkiler ve radyoaktif ışıma gelmektedir. Radyoaktif ışınlar çok yüksek enerjili olup gen dizilerinde kopmalara neden olurlar. Çernobil ve Hiroşima şehirlerinde meydana gelen her iki nükleer facianın üzerinden yıllar geçmesine rağmen halen birçok çocuk ya sakat yada kanserli olarak dünyaya gelmektedir.

 Aşağıdaki resimlerde mutasyona uğramış bir domuz ve başından anten yerine bir çift bacak çıkmış meyve sineği görülüyor.

  Doğada nadiren de olsa kendiliğinden mutasyonlar meydana gelebilmektedir. Fakat canlı hücrelerindeki kusursuz kontrol sistemleri sayesinde DNA üzerinde herhangi bir hataya yer vermemek için bir çok enzim görevlendirilmiştir. Bu enzimler DNA üzerinde sürekli dolaşarak kopma, kayma veya yer değiştirme gibi hataları düzelterek mutasyonun meydana gelmesini engellerler.

  Olağanüstü kusursuz bir sistemin yürüyüp gittiği canlılar ve onların hücrelerinde, mutasyon gibi ağır hasarların meydana gelmesi, canlıların iç yapılarının ne kadar kompleks olduğunu ve canlı hücrelerinde kesinlikle hata ve tesadüfe yer verilmediğini gözler önüne sermektedir.