Asîda deoksîrîbonukleyî

Asîda deoksîrîbonukleyî, an jî bi kurtenav ADN (bi înglîzî: deoxyribonucleic acid (DNA)) molekulek aloz e, di nav xaneyên zîndeweran de embarkarina zanyariyên bomaweyî dike. Hemû xaneyên navikseretayî (prokaryotî) û navikrasteqîn (êkaryotî) ADN lixwe digirin. Herwisa gellek corên vîrusan jî  ADN-yê lixwe digirin,  ji van vîrusan re tê gotin vîrusên ADN-yî

ADN ji bo du erkê serekî  kar dike;

 ADN çavkaniya zanyariyê ye ji bo diristkirina proteînên xaneyê û zindewerê .
 Zanyariyên bomaweyî bi navbeynkariya ADN-yê ji bavan derbasî xaneya nû an jî  weçeyê (bi înglîzî: offspring) dibe.

Molekula sereke ya zanyariyên bomaweyî ADN ye, pêwendiya ADN-yê bi gen û kromozoman heye. Gen yekeya  bingehîna zanyariyên bomaweyî ye. Gen ji koma nukleotîdên li ser ADN-yê pêk tê. Cihê her genek li ser kromozomê de taybet e. Ev cihên genan wekî lokus bi nav dibe. ADN xwe li ser proteînên hîstonê dipêçîne, bi vî awayî kurttir dibe, ev pêkhate wekî kromotîn tê navkirin. Dema dabeşbûna xaneyê dest pê dike, kromotîn xwe li dor xwe dipêçînîn, hê kurtir û stûrtir dibin. Di vê qonaxê de kromatîn êdî wekî kromozom tên navkirin. Kromozom ji ADN û proteînên hîstonê pêk tê. Ango di xaneyek mirov de 46 kromozom an jî 46 molekulên ADNyê heye.

Dîroka keşfa Asîda deoksîrîbonukleyî 

Mirovahî cara pêşîn di sala 1869ê de bi xebatên biyokîmyagerê Swisrî Friedrich Miescher (1844-1895) ji hebûna asîdên nûkleyî (ADN û ARN) agahdar bû. Di salên pêşî de asîdên nukleyî wekî “nukleîn” hatin navkirin. Di 1874ê de  Miescher, pêkhateya ko em îro wê wekî ADN dizanin, wekî asîda nukleyî da nasîn.

Phoebus Levene (1863-1940) zanyarêk amerîkî bû, di sala 1905e de li Enstîtuya Rockefellerê de dest bi xebata li ser pêkhatina asîdên nukleyî kir. Levene bi xebatên xwe yên navbera 1909-1929an de cara pêşîn yekeya ADN-yê wekî nukleotîd bi nav kir. Herwisa yekeyên nukleotîdê jî wêkî komeleya fosfatî, şekir û baza nîtrojenî diyar kir. Li gel wan xebatên wî, Levene şekirê rîboz û ê deoksîrîbozê jî keşf kir. Levene der barê pekhatina ADN-yê de hîpoteza “tetranukleotid”ê pêşvazî kir. Li gor vê hîpotezê, ADN ji Adenîn, Guanîn, Tîmîn û Sîtozînê pêk dihat û di ADN-yê de hejmara hemû bazên nîtrojenî wekhev bû. (A=G=T=C) Lê mixabin Levene erkê ADN-yê bi awayekî rast fam nekirî bû. Li gor dîtina wî, ADN molekulek hêsan bû, loma nedibû ko zanyariyên bomaweyî li ser vê molekulê ba.

Hîpoteza Levene bi du ezmûnan hat pûçkirin. Ezmûna yekemîn di sala 1928an de ji aliyê Frederick Griffith(1879–1941) a duyemîn ko berdewamiya a yekemînê ye, di sala 1944ê de ji aliyê Oswald Avery û karhevalên wî ve hat kirin. Di van herdu ezmûnan da êdî bi awayekî bêşik derket holê ko zanyariyên bomaweyî li ser molekula ADN-yê ye.

Zanyarek Emerîkî, Erwin Chargaff (1905-2002) di sala 1950 de pêşniyar kir ko di molekula ADN-yê de hejmara Adenîn û Tîmîn heman wekhev e. Her wisa hejmara Guanîn û a Sîtozîne jî wekhev e. Chargaf di xebata xwe de eşkere kir ko, rêjeya A-T ya bi  G-C ji bo her corêk zîndewer taybet e. Ev her du xebatên Chargaff wekî Zagonên Chargaf () tên navkirin.

Di sala 1952 de Alfred Hershey û Martha Chase bi ezmûnek piştrast kirin ko di vîrûsan de molekula bo zanyariyên bomaweyî ne proteîn lê ADN ye.

Di sala 1952yê de kîmyagera Britanî Rosalind Franklin (1920 – 1958) bi rêbaza şikestina tirojên-X  (bi înglîzî: X-ray diffraction ) wêneyê ADN-yê bi dest xist

Di sala 1953yê de şeweyê ADN-yê ji aliyê du zanyarên Zanîngeha Cambridgeê ve hat eşkerekirin. Herdu zanyar, Francis Crick û James Watson şeweyê ADN-yê wekî “lûlpêça hevcot” diyar kirin. Herwisa bi xebatên xwe, pêvajoya duhendebûna ADN-yê jî aşkere kirin.

Pêkhateya ADN-yê 

ADN ji karbon, oksîjen, hîdrojen, nîtrojen û fosforê pêk tê. Du zincîrê ADN-yê heye. Zincîrên ADN-yê bi arasteya dij hev ango antîparalel li ba hev dirêj dibin. Her zincîrek ADN-yê ji milyonan nukleotîdan pêk tê. Ango nukleotîd yekeyên ADN-yê ne. Nukleotîd ji sê beşan pêk tê; koma fosfatî, şekirê pênckarbonî û baza nîtrojenî. Ne tenê ADN, lê ARN û molekulên Wekî ATP, ADP jî ji nukleotîdan pêk tên.

Nukleotîdên zincîrên ADN-yê bi bendên fosfodîesterê bi hev re girêdayî ne. Di navbera şekirê nukleotîdek û koma fosfata nukleotîda din de, bi bendên kovalendî girêdan tê avakirin. Karbona sêyem a şekirê nukleodîdek bi fosfata nukleotîda din ve bi bendê fosfodîester, girêdana kovalendî ava dike. Bi vî awayî bi girêdana şekir-fosfat-şekir-fosfat... zincrek dirêj a nukleotîdan pêk tê, ji vê pêkhateyê re tê gotin peykerê şekir-fosfat (bi înglîzî: sugar-phosphate backbone). Li aliyê hundirin ê peykerê şekir - fosfat a herdu zincirên ADN-yê de, bazên nîtrojenî yên zincîrek bi bazên zincîra din ve bi bendên qels ên hîdrojenî girêdayî ne.

Dirêjiya zincîrên ADN-yê çiqas dibe bila bibe, dîsa jî ji herdu serên zîncîrê, a yek wekî serê 5, a din jî wekî serê 3 tê navkirin. Di serê 5 de karbona pêncem a şekirê nukleotîda kotahiyê bi koma fosfatî ve girêdayî ye. Ango li serê 5 de beşa koma fosfatî ya nukleotîdê serbest e. Di serê din ê zincîra  ADN-yê de, koma hîdroksîl (OH-) bi karbona sêyem a şekirê nukleotîdê ve girêdayî ye. Ango li vî serî de karbona sêyem a şekirê serbest e. Gava nukleotîdek nû li zincîrê tê zêdekirin, koma fosfatî ya nukleotîda nû bi serê 3 yê zîncîrê ve tê girêdan. Ji ber ko herdu zincîrên ADN-yê li gel hev bi şeweyê antîparalel dirêj dibin, li aliyê serê 5ê zîncirêk, serê 3yê zîncîra din cih digire.

Her nûkleotid ji molekula şekirê kêmoksîjenî , koma fosfat, û yek ji çar corên bazên nîtrojenî pêk tê. Ji nukleotîdên ADN-yê re tê gotin nukleotîdên deoksîrîbonukleyî. Şekirê nukleotîdên ADN-yê monosakkaridek pênckarbonî ye û wekî rîboz tê navkirin. Lê ji ber ko riboza nûkleotîdên ADN-yê de oksîjenek kêm e, ev rîboz wekî rîboza kêmoksîjenî (deoksîrîboz) tê navkirin.

Nukleotîdên ADN-yê çar cor in;  Adenîn, Tîmîn, Guanîn û Sîtozîn. Nukleotîd navê xwe ji cora baza nîtrojenî digirin. Wekî mînak,  deoksîrîbonukleyî ya Adenîn, li gel koma fosfat û şekirê pênckarbonî, baza nîtrojenî ya bi navê Adenîn jî lixwe digire. Di ADN-ya asayî de bazên Adenîn hertim bi Tîmîn ve, bazên Guanîn jî hertim bi Sîtozînê ve bi bendên hîdrojenî girêdan ava dikin. Di navbera baza Adenîn û Tîmînê de du bendên hîdrojenî, navbera Guanîn û Sîtozînê de sê bendên hîdrojenî çê dibe.Ji van nukleotîdan, Adenîn û Guanîn wekî purîn (bi înglîzî: purines), Sîtozîn û Tîmîn  jî wekî pîrîmîdîn (bi înglîzî: pyrimidine) tên navkirin. Lê ji ber ko hin bazên nîtrojenî  cot xelekî ne (purîn), hinekî jî yek xelekî ne (pîrîmîdîn), hertim purîn bi prîmîdan re hevbeşî dikin. Bi vî awayî firehiya navbera herdu şerîdan hertim sabit dimîne.

Li gor zagona Chargaf, di molekulek ADN-yê de hejmara nukleotîdên Adenînê bi qasî nukleotîdên Tîmînê ye (A=T). Herwisa hejmara nukleoîdên Guanînê û hejmara Sîtozînê jî heman in (G=C). Heke rêjeya corek baza ADN-yê diyar be, mirov dikare rêjeya bazên din ên wê ADN-yê jî pê derxe.

Wekî mînak, heke molekulek ADN-yê %20 ji bazên Adenînê pêk hatibe, divê di heman molekulê de rêjeya bazên Tîmîn jî %20 be.  Ango %40ê ADN-yê ji Adenîn û Tîmîn pêk tê. Vê gavê divê rêjeya Guanîn + Sîtozîn jî %60 be. Ji ber ko hejmara Guanîn û Sîtozînê yeksan e, divê di molekula ADN-yê de rêjeya Guanîn %30 û rêjeya Sîtozîn jî %30 be.

Di molekula ADN-yê de herdu zincîr li dora hev bi awayekî lûleyî hatine pêçandin. Ji ber vê pêçînê, şeweyê ADN wekî lûlpêça hevcot (bi înglîzî: double helix) tê navkirin.

Di xaneyên navikrasteqînan de ADN proteînên hîston dipêçînê, pêkhateya ji ADN û hîston peyda dibe wekî kromatîn tê navkirin. Di pêvajoya dabeşbûna xaneyê de piştî qonaxa înterfazê, kromatînên zirav û dirêj xwe li dor xwe ba didin û xwe gilok dikin, bi vî awayî kromatîn kin û stûr dibin. Ev şiklê kromatîn wekî kromozom tê navkirin. Dibe ko kromozomek bi deh hezaran gen lixwe bigire.Yekeya zanyariyên bomaweyî wekî gen tê navkirin. Gen ji beşek ADN-yê pêk tê. Pirraniya genan, zanyariyên ji bo berhemkirina proteînan lixwe digirin. Hinek ji genan jî zanyariyên bo diristkirina ARNyan lixwe digirin. ADN bi vekirina (çalakkirin) genan an jî bi girtina (rawestandina çalakiyê) genan, hemû çalakiyên xaneyê kontrol dike.

Di xaneyên navikrasteqînan de molekulên ADN-yê di bi şêweyê xêzî (lînear) di navikê de cih digirin.  ADN bi proteîna hîston ve girêdayî ye û wekî kromozom tê navkirin. Ango kromozom ji ADN û proteîna hîstonpêk tê. Di xaneyên navikrasteqînan de kromozom di nav navika xaneyê de cih digirin.

ADN-ya  xaneyên navikseretayiyan (bakterî, arkea), ya mîtokondriyan, ya kloroplastan û ya hin vîrusan bi şeweyî xelekî (helqeyî) ye. ADN-ya nav navika xaneyê, hin caran wekî ADN-ya navikî (bi înglîzî: nuclear DNA) jî tê navkirin. ADN-ya navikî li gor ADN-ya mîtokonriyê gellek aloztir e.

Duhendebûna ADN-yê  

Di destpêka jiyanê de laşê mirov ji yek xaneyek, ango ji zîgotê pêk tê. Zîgot, bi dabeşbûnê zêde dibe û hejmara xaneyên mirov digihîje mîlyaran. Ne tenê hejmara xaneyan lê erk û şiklê xaneyan jî diguhere. Şane û endam li gor erkê xwe dibin çerm, xwîn, gurçik, hestî hwd. Di laşê mirov de li gor erk, şikl û şemal, ji 200î zêdetir cor xane heye. Lê di laşê mirovek de, rêz, hejmar û mêjera nukleotîdên ADN-yê di hemû xaneyên wî de wekhev in. Kromozomên hemû xaneyan kopîyên hev in. Ev kopîyên kromozoman bi kopîbûna ADN-yê (bi înglîzî: DNA replication), ango bi duhendebûna ADN-yê çê dibin. ADN di qonaxa interfazê ya dabeşbûna xaneyê de duhende dibe.

Gavên Duhendebûnê 

 Du zincîrên ADN-yê tewawkerên hev in û herdu zincîr bi bendên hîdrojenî bi awayekî antîparalel bi hev re girêdayî ne. Ango zîncîrek ADN-yê li gor zîncîra din serberjêr e. Ji bo duhendebûna ADN-yê gava yekem hilweşandina bendên hîdrojenî ye.Bendên hîdrojenî di navbera bazên nukleotîdên hevbeş de cih digirin. Bendên hîdrojenî, bi navbeynkariya enzîmên topoîzomeraz û ADN helîkaz tên hilweşandin. Dema bendên hîdrojenî hildiweşin, herdu zincîrên ADN-ye di wê beşê de ji hev dûr dikevin û du heb duriyanê duhendebûn peyda dibin. Duriyanê duhendebûn dişibe tîpa Y. Navbera herdu duriyanê duhendebûnan de peqikek (bi înglîzî: bubble) çê dibe. Peqik wekî beşa destpêka dûhendebûnê (bi înglîzî: origin of replication) kar dike. Duhendebûn li herdu duruyanê duhendebûnê de dest pê dike û ber bi herdu aliyên ADN-yê ve didome.
 Proteînên li ser zincîrên bineretî (bi înglîzî: single strand binding protein(SSB)) zincîran vekirî dihêle, bernade ko zincîr cardin li hev bipêçin.
 Ev  herdu zincîrên vekirî ji bo çêkirina zîncîrên nû, wekî zincîrên bineretî (qalib) kar dikin. Hilweşandina bendên hîdrojenê di gellek beşên ADN-yê de di heman demê de dest pê dike. Bi vî awayî duhendebûn di demek kurt de bi dawî dibe.
 Ji ber ko herdu zincîrên  ADN-yê bi awayekî antîparalel bi hev re girêdayine, zincîra yek bi serê 3’-5’ be a din bi serê 5’-3’ li hemberî wê dirêj dibe.
 Nukleotîdek nû bi serê 3’ (ango bi karbona sêyemîn)  bi komeleya fosfatî ya nûkleotîda pêş ve tê girêdan.  Di zîncîra bineretî ya bi serê 3’-5’ de karê duhendebûnê ber bi duriyanê duhendebûnê bi rê ve diçe. Zincîra nû ya ko li hember vê zincîrê tê çêkirin, wekî zincîra bênavber (bi înglîzî: leading strand) tê navkirin. Ji bo destpêkirina girêdana nûkleotîdan, pêşî ARN destpêk (bi înglîzî: RNA primer) li ser zincîra  bineratî ve tê girêdan. Paşê enzîma bi navê “ ADN polîmeraz”, dest bi xebatê dike. ADN polîmeraz li hember zincîra bineretî ya 3’-5’, zincîra bênavber  a 5’-3’çê dike. ADN lîgaz navbera nukleotîden zincîra bênavber da bi bendê fosfodîester, girêdan ava dike, bi vî awayî ji zîncîrek bineretî, zincîrek nû tê çêkirin.
 Zincîra bineratiya din jî bi serê 5’-3’ ye. Li hember vê zincîra bineretî divê zincîra nû ya tewawker, bi serê 3’-5’ be. Lê enzîma polîmeraz di duriyanê duhenendebûnê de tenê bi arasteya serê 5’ ber bi serê 3’ ve dikare zincîra nû ava bike. Loma di vê zincîrê de karê duhendebûnê, bi arasteyê dûr li duriyanê duhendebûnê ve bi rê ve diçe. Bi alîkariya ARN polîmeraz li ser hin beşên zincîra bineretî de pirtkên  ARN destpêk tê çêkirin. Bi vî awayî girêdana nukleotîdan ji aliyê serê 3’ dest pê dike û bi arasteyê dûr ji duriyanê duhendebûne ve bi rê ve diçe. Di vê demê de perçeyên piçûk ên ji 100 heta 2000 nukleotîdan peyda dibe ji van perçeyan re tê gotin pirtikên Okazakî. Zincîra nû jî wekî zincîra binavber (bi înglîzî: lagging strand) tê navkirin. Paşê corek din a  ADN polîmeraz,  ARN destpêkan hildiweşîne û li şûna wan, ADN çê dike. Bi vî awaye pirtikên Okazakî digêhêjin hev û zîncîra binavber dibe yek perçe. ADN lîgaz navbera pirtikên ADN-yê de bendên fosfodîester ava dike û duhendebûn bi dawî dibe.

Duhendebûna nîvparezî 

Pêkhateya ADN-yê di sala 1953yan da hat aşkere kirin, lê zanyariyên rasteqîn ê der barê duhendebûna ADN-yê, hata sala 1958an ne dîyar bû. Herdu zanyarên amerîkî, Matthew Stanley Meselson û Franklin William Stahl di sala 1958an bi ezmûnekî, pêvajoya duhendebûna ADN diyar kirin. Ev ezmûn wekî ezmûna Meselson û Sthal (bi înglîzî: Meselson and Stahl experiment) tê navkirin.

Meselson û Sthal ezmûnê li ser ADN ya bakteriya bi navê E.colî de saz kirin. Ji bo şopandina ADNyên nû,15N (Nîtrojena giran) bi kar anîn. Li siruştê nîtrojena asayî, ya 14N e. Hemû bazên nîtrojenî yên nukleotîdan di pêkhateya xwe da nîtrojena aseyî, ango 14N lixwe digirin.

Di navika nîtrojena asayî de 7 proton û 7 nêtron heye. Nêtronek 15N-yê zêde ye, ango 7 proton û 8 nêtronê 15N-yê hene. Ango 14N û 15N  îzotopê hev in. Ji ber ko nêtronekî wê zêdeye, 15N wekî nîtrojena giran tê navkirin. Taybetmendiya 15N-yê ev e ko, mîna 14N-yê bi hêsanî tevlê çêkirina bazên nûkleotîdan dibe. Zanyar jî ev taybetmendiya 15N-yê ji bo nîşankirina ADN-yê bi kar anîn.

Di destpêka ezmûnê de zanyar îyonên amonyumê (15N H4)+ didin bakteriya E.colî û rê didin ko bakterî bi dabeşbûnê pir bibe. Bakterî ji bo debaşbûnê ji dorhêla xwe nîtrojena di nav amonyuma giran digirin û ev nîtrojenê di çêkirina nukleotîd û proteînên nû de bi kar tînin. Bakterî di nav dorhêla 15N-yê de gellek nifşên nû çê dike, êdî ADN-ya hemû bakteriyan 15N lixwe digirin.

Xwêya bi navê Sezyum klorûr (CsCl) ji bo cudakirina ADN-ya 15N ji ya 14N tên bi kar anîn. Xestiya Sezyum klorûr û ya ADN-yê wek hev in. Xestiya herduyan jî 1.710 g/cm3 e. Xestiya ADN-ya giran 1.724 g/cm3, ya ADN-ya dureg (hîbrîd) jî 1.717 g/cm3 e.

Zanyar ji bakteriyên 15N-yê hinek bakterî digrin û di nav dorhêla 14N-yê de diçînin. Bakterî di dorhêla 14N-yê de bi qasî 4 nifşan pir dibin.

Zanyar di her nifşê de ADN-ya hinek bakteriyan ji xaneya bakteriyan der dixin û dikin nav Sezyum klorûrê. Paşê, Sezyum klorûr, di nav lûleya ezmûne de bi santrîfujê bi qasî 20-30 seat tê santrîfujkirin. Di vê demê de ADN-yên di nav Sezyum klorûrê li gor giraniya xwe di lûleya ezmûnê de rêz dibin. Zanyar giraniya ADN-ya her nifşê didin ber hev.

ADN-ya herî giran li binê lûleyê, ya asayî (a sivik) li jorê lûleyê ya durreg jî di navbera herduyan de kom dibe.

Bi vê ezmûnê hat piştrastkirin ko ADN bi awayekî nîvparezî (bi înglîzî: semiconservative replication) duhende dibe. Piştî duhendebunê, molekula ADN-ya nû ji zîncîrek nû û zincîrek kevn (zincîra bineratî) pêk tê.

ADN-ya xaneyên navikseretayî (prokaryotî) 

Bakterî û arkea, zîndewrên navikseretayî ne. Di xaneyên navikseretayî de navik tune, loma kromozom di nav sîtoplazmayê de belavî ye. Bi gelemperî, tenê kromozomek bazineyî yên navikseretayiyan heye, lê hin bakterî kromozoma xêzî (linear) lixwe digirin. Hin corên bakteriyan jî ne yek lê du an jî zêdetir ADN-ya bazinî lixwe digirin. Ji ber ko ADN ya navikseretayiyan bi proteîn dorpêçî nîn e, kromozomên prokaryotiyan ji ne wek kromozomên navikrasteqînan (êkaryot) ê. Kromozoma navikseretayiyan bi şeweyî bazineyî (xelekî) ye û wekî  kromozoma bazineyî (xelekî) an jî ADN-yê navikseretayî tê bi nav kirin.

Her wekî hemû zindewerên din, ADN-ya bakteriyan jî 4 cor bazên nîtrojenî lixwe digirin. Nukleotîd li gor zagonên Chargaf rêz dibin. ADN-ya bakteriyan jî bi şeweyî lûlpêça hevcot e.

Ji xeynî ADN-ya navendî, di xaneyên bakteriyan de hin perçeyên ADN-yê jî heye. Ji van perçeyên bazineyî re tê gotin plazmîd (bi înglîzî: plasmid). Ne yek lê gellek plazmîd di xaneyên bakterî de cih digirin.

Di dema duhendebûnê de, di ADN-ya bakteriyan de tenê yek orjîn (destpêka duhendebûnê) peyda dibe, ev destpêka duhendebûne ji 100-200 nûkleotîdan pêk tê. Li vê bêşa  duhendebûnê ya ADN-yê de bendên qels ên hîdrojenî pir e. Piraniya bazên tewawker A=T ye. Loma duhendebûna ADN-yê ji vir dest pê dike.  Pirtikên Okazakî yên li ser zincîra ADN-ya navikseretiyan ji yên navikrasteqiyan girtir in (1000 - 2000 nukleotîd). Duhendebûna ADN-yê jî ji ya navikrasteqiyan leztir rû dide.

Çavkanî 

Genetîk