Nükleotid = Azotlu bir baz (Pürin(Adenin ve Guanin) veya Primidin(Sitozin, Timin, Urasil)) + Pentoz denen beş karbonlu bir şeker (RNA’da Riboz veya DNA’da Deoksiriboz) + Fosfat (bir, iki veya üç fosfat grubu eklenebilir ve nükleotit monofosfat, difosfat ve trifosfat denir). Nükleotidler, nükleik asitlerin yapı taşlarıdır.
Nükleozid: Nükleotidin fosfatsız kısmı.
Nükleik Asit: nükleotid birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)’dır. İnsan DNA’sı milyonlarca nükleotitten oluşur.
. DNA ve RNA içerdikleri azotlu bazlarda da farklılık gösterirler: A,G,C her ikisinde, T yalnızca DNA’da, U ise yalnızca RNA’da bulunur.
. DNA’da her zaman A-T ile, G-C ile eşlidir. Bu baz çiftlerine tümleyici bazlar denir.
. Nükleik asitlerin başlıca işlevi genetik bilginin depolanması ve aktarımını sağlamaktır. DNA polimeraz enzimi tarafından katalizlenen DNA’nın kopyalanmasında iki zincir birbinden ayrılır, ve her bir bazın karşısına onu tamamlayıcı bazı içeren nükleotid yerleştirilerek yeni bir zincir oluşturulur. DNA’daki bilginin RNA’ya kopyalanması da benzer bir mekanizmayla gerçekleşir.
Kromozom: Hücre çekirdeği içinde bulunan, DNA’nın “histon” proteinleri etrafına sarılmasıyla, hücreye sığsın diye sıkı şekilde paketlendiği, canlılarda kalıtımı sağlayan genetik birimlerdir. Kromozomlar, DNA zinciri ile histon denilen proteinlerden oluşur.
. İnsanın hücresinin çekirdeğinde kromozom sayısı ise 46’dır. 22’si çift otozom kromozom,1 çift de eşeysel(seks) kromozom bulunur ve toplam sayı 46 eder (Down sendromunda 47, Turner sendromunda 45). Eşey kromozomları kadınlarda XX, erkeklerde XY dir. Döllenme sırasında annenin yumurtasındaki 23 kromozom, babanın spermindeki 23 kromozomla birleşir. Kromozomlarda yer alan ve sayıları 25 bin ile 30 bin arasında olduğu tahmin edilen genlerin oluşturduğu zincir, kişinin göz renginden boyuna, yaşam süresinden yakalanacağı hastalıklara kadar pek çok şeyi programlar. Bu genetik programlar, nükleotit denen yapıların farklı dizilimleriyle şifrelenir.
. Canlıların benzerliği farklılık ve gelişmişlik kromozom sayısına değil DNA’daki bazı dizilişlere bağlıdır (farede 42, köpekte 78 kromozom var).
. İnsanda her bir kromozomun içerdiği gen sayısı ve baz sayısı biliniyor. (A,C,T,G 4 harfli alfebeyle yazılmış 46 adet ciltlenmiş kitap gibi, bir insan yapmak için bu harflerden 6 milyar tanesine ihtiyaç var. İnsan genomu tesbit edilebiliyor. Örneğin gen sayısı ve baz sayıları: 1. kromozomda 3,148 ve 247,200,000 iken X-kromozomunda 1,093 ve 154,910,000 iken Y-kromozomunda 125 ve 57,740,000)
Telomer: Kromozomların uç kısımlarında, ayakkabı bağının ucundaki plastik koruyular gibi kromozomu korumaya yarayan bölgeler.
Kromatin: hücre çekirdeğindeki DNA’nın, histon denilen küçük molekül ağırlıklı bazik proteinler ile beraber oluşturduğu yapı.
Gen: DNA zincirlerinde özgül proteinleri sentezlemekle görevli birimler, DNA’nın protein kodlayan bir bölümüdür. Bu protein hücre içinde veya dışında görev yapacağı yere gider. Bir DNA’nın belirli bir kısmını oluşturan nükleotid dizisidir, bir kalıtım birimidir. Kromozomun kesitleri olan genler birbirinden çok farklı işlevlerde ve büyüklüklerde (uzunluklarda) olabilirler. Genler hücrelere hangi proteini nerede, ne zaman, ne kadar yapılması gerektiği talimatını verir. Her hücrede genlerimizin tamamı var, ancak her gen her hücrede aktif değil. Bir hücrenin kas mı, deri mi, kemik hücresi mi olacağını genler belirler. Bizi biz yapan özelliklerin çoğu birden fazla genin etkileşimi sonucu ortaya çıkıyor, örneği boy uzunluğuna etki eden 800 kadar gen var.
Genom: Bir organizmanın kalıtım materyalinde bulunan genetik şifrelerin tamamını simgeler. Bir canlının gen ve kromozomlarındaki “genetik materyale” verilen addır. Her canlının hücrelerinin içine yerleştirilmiş genetik program, o canlının “genom”unu oluşturur. İnsan Genom Projesi (Human Genome Project), insan DNA’sını oluşturan baz çiftlerini belirlemek, insan genomunun tüm genlerini fiziksel ve işlevsel açıdan tanımlamak ve gen haritasını çıkarmak amacını güden uluslararası bir bilimsel araştırma projesi. 1990’da başladı, 2003’te tamamlandığı duyuruldu, 2021’de üçüncü sürüm olarak güncellendi. Baz çiftlerinin özel enzimlerce kesilme profili kaydedilerek genomdaki yeri saptanmıştır (örneğin göz rengi).
Epigenetik: Çevresel etkilerin, ortam şartlarının genler üzerindeki etkisi. Bir hücredeki DNA üzerindeki geni değiştirmeden hangi genin “on”, hangi genin “off” olacağını belirler (gene expression). Eritrositler hariç tüm hücrelerimizde aynı DNA var, genom (eritrositler olgunlaşmadan önce çekirdeğe sahiptir fakat olgunlaşırken çekirdeğini hücreden atar, böylece hücresinin içinde oksijen bağlayıp taşımaya daha fazla yer kalır) ama değişik hücrelerde değişik şekilde fonksiyon görüyorlar. Epigenetik, örneğin beyin hücresine insülin yapımıyla ilgili genleri “off” yapmasını kontrol eder. Böylece özel görevlere sahip multiselüler organizma oluşur, epigenetik sistem olmasaydı tüm hücreler aynı görevleri yapar ve kaos oluşurdu, epigenetik sen beyin hücresi olacaksın veya sen deri hücresi olacaksın ve ihtiyacın olmayanlar özelliklerini “off” yapıyorum diye fonsiyonlarını tanzim eder. Her hücre nükleusunda parçalar halinde 46 ayrı kromozom(23’ü anneden, 23’ü babadan) içine sıkıştırılmış yaklaşık 2 metre uzunluğunda DNA var. Hücreler hücre içinden, çevre hücrelerden veya ortamlardan gelen sinyalleri dinler (diyet, egzersiz, sigara, ilaç, psikolojik durum, stres, sosyal ilişkiler, iklim değişiklikleri, hastalıklar). Örneğin bal arılarında dişi embryolar arı sütü ile beslenirse kraliçe arıya(overleri ve yumurtaları için büyük karnı var), bitki tozuyla beslenirse kısır olan işçi arıya dönüşüyor, yani diyet haricinde genetik olarak aynıydılar. Fertilizasyondan sonra embriyonik hücrelerde anne ve babadan gelen metilasyon etiketleri başlangıçta söndürülür, böylece bu hücre her hücreye ilerde diferensiye olabilecektir, vücut şekillendikçe beyin hücrelerine beyin etiketi veya deri hücrelerine deri etiketi yapıştırılır ve etiketlemeye göre değişime uğrarlar. Epigenetik hafıza vardır, hücre bir doku hücresi olmaya evrildikten sonra evrilmeden önceki eski haline geri gelmesini epigenetik önler.
. Tek yumurta ikizlerinde DNA tamamen aynı olmasına rağmen, hayata benzer epigenomla başlamalarına rağmen yıllar içinde epigenomları çok farklı olabilir, bu hangi genlerin “on” hangilerinin “off” olmasına bağlı. Biri futbol severken diğeri tenis sevebilir, değişik arkadaş grupları olur, biri sigara içebilir, biri okumayı sevebilir, IQ’ları farklı oluyor.
Transgenik: Genetik mühendisliği metotlarıyla kendine ait olmayan genler (trans gen) nakledilmiş canlılar. Genomu içinde başka bir organizmanın genleriyle birleşmiş bir organizma. Günümüzde fareler, domuzlar, keçiler gibi çeşitli canlılara gen aktarımı yapılmıştır. Domuzda hümanize böbrek ve kalp üretilip insana aktarılması işlemi gerçekleştirildi, ancak kalp nakledilen hasta 2 ay sonra öldü. Sıçanların bütün organları değiştirilebiliyor, örneğin Covid çalışılan sıçanların akciğeri ACE-2 proteini barındıran insan akciğerleri var. Transgenik insan olarak HIV virusuna dayanıklı insan yapıldı. Gelecekte embriyo nakledilmeden önce zeka genleriyle oynanmış, çeşitli özellikleri belirlenmiş insan yapılabilir.
Histone Modifikasyonu: Histonlardaki kuyruklara metil, asetil, fosfat grupları bağlanabilir. Bu grupların kuyruktaki pozisyonu ve sonrasında ne geldiğine bağlı olarak bu etiketin ne yapacağı belirlenir. DNA metilasyonu DNA expresyonunu her zaman “off” yapar. Histonda ise metilasyonun ne yapacağı tam belirli değildir, bazı pozisyonlarda genin açılmasını ve gen expresyonunu sağlarken bazı pozisyonlarda DNA’nın sarılmasına ve gen ekspresyonunun kapanmasına neden olur. Histon kuyrukları asetillendiğinde ise DNA açılır ve genler trankripsiyon için okunur hale gelir, ekspresyon artar. Böylece genlere ulaşılabilir veya ulaşılamaz hale gelir.
Genin kendisine modifikasyon: Promoter bölge genin sonunu belirttiği gibi genin aktivasyon ve supresyonunun regülasyonuna da yardım eder. Metil grupları bağlandığında transkripsiyon bloke olur, ekspresyon olmaz. DNA metilasyonu genleri “off” yapar.
Epigenetik tedavi gelecekte önemli olacak. Selektif olması önemli, vücuttaki tüm hücrelerdeki aynı geni kapatırsan olmaz, örneğin sadece akciğer hücrelerinde o geni kapatmazsak belki böbrek veya karaciğerde kansere neden oluruz.