Question

12. Sınıf Biyoloji Beceri Temelli Etkinlik Kitabı Sayfa 26 Cevapları - Meb Yayınları

Answer 1

2. Prokaryot hücrelerde DNA replikasyonunda bir tane başlangıç noktası bulunmasına rağmen ökaryot hücrelerdeki DNA replikasyonunda çok sayıda başlangıç noktası bulunmaktadır. Prokaryot ve ökaryot hücrelerdeki DNA replikasyonlarmda gerçekleşen bu farklılıkların sebeplerini açıklayınız.

Cevap:

Prokaryot ve ökaryot hücrelerdeki DNA replikasyonlarında gerçekleşen bu farklılıkların sebepleri şunlardır:

• Prokaryot hücrelerde DNA, tek bir çembersel molekül olarak bulunur. Bu nedenle, DNA replikasyonu için tek bir başlangıç noktası yeterlidir. Bu noktadan itibaren, DNA polimeraz enzimi, iki yönde ilerleyerek DNA’yı kopyalar. Bu şekilde, DNA replikasyonu hızlı ve basit bir şekilde gerçekleşir.
• Ökaryot hücrelerde DNA, birden fazla lineer molekül olarak bulunur. Bu moleküller, kromozom adı verilen yapıları oluşturur. Kromozomlar, prokaryotlardaki DNA’ya göre çok daha uzun ve karmaşıktır. Bu nedenle, DNA replikasyonu için çok sayıda başlangıç noktası gereklidir. Bu noktalardan itibaren, DNA polimeraz enzimi, her iki yönde ilerleyerek DNA’yı kopyalar. Bu şekilde, DNA replikasyonu daha yavaş ve düzenli bir şekilde gerçekleşir.

3. DNA polimeraz enzimi açılan DNA zincirlerdeki bazların karşılarına uygun nükleotitlerin eşlenmesini sağlar. “Replikasyon sırasında DNA polimeraz enzimin bu görevi dışında başka görevleri de bulunur.” diyen bir kişinin replikasyon sırasında gerçekleşen hangi durumları gözlemlediği için bu sonuca ulaştığını açıklayınız.
Cevap:

Replikasyon sırasında DNA polimeraz enziminin bu görevi dışında başka görevleri de bulunduğunu söyleyen bir kişi, şu durumları gözlemlemiş olabilir:

• DNA polimeraz enzimi, açılan DNA zincirlerindeki bazların karşılarına uygun nükleotitleri eklerken, aynı zamanda eklediği nükleotitleri kontrol eder. Eğer bir eşleşme hatası tespit ederse, bu hatayı düzeltir. Bu işleme proofreading denir. Proofreading sayesinde, DNA polimeraz enzimi, DNA replikasyonu sırasında oluşan hataların çoğunu önler ve DNA’nın doğruluğunu korur.
• DNA polimeraz enzimi, sadece tek yönlü olarak çalışır. Yani, DNA’yı 3’ uçtan 5’ uca doğru okur ve yeni zinciri 5’ uçtan 3’ uca doğru oluşturur. Bu nedenle, açılan DNA zincirlerinden biri olan önder zincirde sürekli olarak, diğeri olan takipçi zincirde ise parçalı olarak replikasyon gerçekleşir. Takipçi zincirde oluşan parçalara Okazaki parçaları denir. DNA polimeraz enzimi, bu parçaların arasındaki boşlukları doldurarak, takipçi zinciri tamamlar. Bu işleme ligasyon denir. Ligasyon sayesinde, DNA polimeraz enzimi, iki yönlü olarak ilerleyen replikasyon çatalının eşitlenmesini sağlar.

4. Hücrelerde protein, enzim, hormon ve RNA gibi molekülleri kendisini oluşturan yapı taşlarına ayrıldıktan sonra tekrar sentezlenebilirken DNA molekülünün yıkımı gerçekleştikten sonra tekrar sentezi gerçekleşmez. Bu durumun sebebinin ne olabileceğini açıklayınız.
Cevap:

Bu durumun sebebi, DNA molekülünün hücrenin genetik materyalini taşıması ve kendini kopyalayabilmesidir. Protein, enzim, hormon ve RNA gibi moleküller, hücrenin ihtiyaçlarına göre sentezlenir ve yıkılır. Bu moleküllerin yapısını ve işlevini belirleyen genetik bilgi, DNA’da saklanır. DNA molekülü, hücre bölünmesi sırasında kendini kopyalayarak, genetik bilgiyi yeni hücrelere aktarır. Bu sayede, hücrenin özellikleri ve işlevleri korunur. DNA molekülünün yıkımı gerçekleştikten sonra tekrar sentezi gerçekleşmez. Çünkü DNA’nın kendisini kopyalamak için ihtiyaç duyduğu kalıp DNA’dır. Yani, DNA’nın sentezi için DNA gereklidir. Eğer DNA yıkılırsa, bu kalıp kaybolur ve yeni bir DNA sentezlenemez. Bu da hücrenin genetik bilgisinin kaybolması ve işlevsiz hale gelmesi anlamına gelir.

5. Meselson (Meselsin) ve Stahl (Sıtal) yapmış oldukları çalışmalar ile DNA molekülünün yarı korunundu olarak eşlendiğine dair güçlü kanıtlar ortaya koymuşlardır. Meselson ve Stahl çalışmalarında azot atomunun izotoplarını kullanmışlardır. Buna göre:

a) Meselson ve Stahl’ın E. coli bakterilerini ağır azot (15N) içeren kültür ortamında birçok nesil çoğalttıktan sonra DNA’larım izole edip bunları santrifüj ettiklerinde DNA’ların tüpün tabanında bir bant oluşturacak şekilde toplanması nasıl açıklanabilir?
Cevap:

Meselson ve Stahl’ın E. coli bakterilerini ağır azot (15N) içeren kültür ortamında birçok nesil çoğalttıktan sonra DNA’larını izole edip bunları santrifüj ettiklerinde DNA’ların tüpün tabanında bir bant oluşturacak şekilde toplanması, şu şekilde açıklanabilir:

• Ağır azot (15N) içeren kültür ortamında birçok nesil çoğalan E. coli bakterilerinin DNA’ları, normalden daha ağır olur. Çünkü DNA’nın yapısındaki azot atomları, 15N izotopu ile değişir. Bu nedenle, bu DNA’lar, santrifüj edildiğinde, tüpün tabanına doğru çökerler ve bir bant oluştururlar.
• Eğer bu bakteriler, hafif azot (14N) içeren kültür ortamına alınıp, bir nesil daha çoğaltılırsa, DNA’larının yarısı ağır, yarısı hafif olur. Çünkü DNA replikasyonu sırasında, her bir DNA molekülü, kendisine tamamlayıcı yeni bir zincir oluşturur. Bu yeni zincirler, hafif azot (14N) içeren nükleotitlerden oluşur. Bu nedenle, bu DNA’lar, santrifüj edildiğinde, tüpün ortasında bir bant oluştururlar.
• Eğer bu bakteriler, hafif azot (14N) içeren kültür ortamında birkaç nesil daha çoğaltılırsa, DNA’larının yarısı orta ağırlıkta (yarısı ağır, yarısı hafif), yarısı ise hafif olur. Çünkü DNA replikasyonu sırasında, her bir DNA molekülü, kendisine tamamlayıcı yeni bir zincir oluşturur. Bu yeni zincirler, hafif azot (14N) içeren nükleotitlerden oluşur. Bu nedenle, bu DNA’lar, santrifüj edildiğinde, tüpün ortasında ve üstünde iki bant oluştururlar.

Bu sonuçlar, DNA’nın yarı korunumlu olarak eşlendiğini gösterir. Yani, her yeni DNA molekülü, eski bir kalıp zincir ve yeni bir sentezlenen zincirden oluşur. Bu şekilde, genetik bilgi korunmuş olur.

b) Meselson ve Stahl ağır azot taşıyan DNA’ya sahip olan E. coli bakterilerini hafif azot (14N) içeren kültür ortamında birçok nesü çoğalttıktan sonra DNA’larım izole edip santrifüj etmiş olsalardı DNA’ların tüpün hangi kısmında bir bant oluşturduğunu görürlerdi? Kısaca açıklayınız.
Cevap:

Meselson ve Stahl, ağır azot taşıyan DNA’ya sahip olan E. coli bakterilerini hafif azot (14N) içeren kültür ortamında birçok nesil çoğalttıktan sonra DNA’larını izole edip santrifüj etmiş olsalardı, DNA’ların tüpün ortasında ve üstünde iki bant oluşturduğunu görürlerdi. Çünkü:

• İlk nesilde, DNA’ların yarısı ağır, yarısı hafif olur. Çünkü DNA replikasyonu sırasında, her bir DNA molekülü, kendisine tamamlayıcı yeni bir zincir oluşturur. Bu yeni zincirler, hafif azot (14N) içeren nükleotitlerden oluşur. Bu nedenle, bu DNA’lar, santrifüj edildiğinde, tüpün ortasında bir bant oluştururlar.
• Sonraki nesillerde, DNA’ların yarısı orta ağırlıkta (yarısı ağır, yarısı hafif), yarısı ise hafif olur. Çünkü DNA replikasyonu sırasında, her bir DNA molekülü, kendisine tamamlayıcı yeni bir zincir oluşturur. Bu yeni zincirler, hafif azot (14N) içeren nükleotitlerden oluşur. Bu nedenle, bu DNA’lar, santrifüj edildiğinde, tüpün ortasında ve üstünde iki bant oluştururlar.

Bu sonuçlar, DNA’nın yarı korunumlu olarak eşlendiğini gösterir. Yani, her yeni DNA molekülü, eski bir kalıp zincir ve yeni bir sentezlenen zincirden oluşur. Bu şekilde, genetik bilgi korunmuş olur.