LGS DNA ve Genetik Kod konu anlatımı

Konu özeti

DNA ve Genetik Kod, 8. sınıf Fen Bilimleri dersinin 2. ünitesidir ve LGS Fen testinde her yıl ortalama 4–5 soruyla en çok soru gelen ünitelerden biridir. Ünite; DNA'nın yapısı, nükleotid, gen ve kromozom ilişkisi, DNA'nın kendini eşlemesi, kalıtım (Mendel çaprazlamaları, soyağacı), mutasyon, modifikasyon ve adaptasyon ile biyoteknoloji konularını kapsar.

LGS'de bu ünitenin soruları genellikle bir deney, bir tablo ya da bir çaprazlama durumu üzerine kurulur. Ezber bilgiden çok, bilgiyi yeni bir duruma uygulama becerisi ölçülür. Bu yüzden kavramları birbirinden ayırt etmek ve çaprazlama tablosunu hızlı kurabilmek çok önemlidir.

Temel kavramlar

Nükleotid: DNA'nın en küçük yapı birimidir. Her nükleotid üç parçadan oluşur: fosfat, deoksiriboz şekeri ve organik baz. DNA'da dört çeşit organik baz vardır: adenin (A), timin (T), guanin (G), sitozin (C). Nükleotidler, taşıdıkları baza göre adlandırılır.

DNA: İki nükleotid zincirinin karşılıklı bağlanıp birbirine sarılmasıyla oluşan çift sarmal yapıdır. Zincirler arasında bazlar her zaman belirli eşleşir: A karşısına T, G karşısına C gelir. Bu nedenle bir DNA'da A sayısı = T sayısı, G sayısı = C sayısı olur. Ayrıca fosfat sayısı = şeker sayısı = baz sayısı = nükleotid sayısıdır.

Gen: DNA üzerinde, bir özelliğin (örneğin göz rengi) ortaya çıkmasını sağlayan bilgiyi taşıyan bölümdür. Bir DNA molekülü üzerinde çok sayıda gen bulunur.

Kromozom: DNA'nın özel proteinlerle birlikte kısalıp kalınlaşarak oluşturduğu yapıdır. Hücre bölünmesi sırasında belirgin hâle gelir. Büyüklük sıralaması: nükleotid < gen < DNA < kromozom.

Kromozom sayısı: Her türün kromozom sayısı sabittir (insanda vücut hücrelerinde 46). Kromozom sayısı ile canlının gelişmişliği arasında bir ilişki yoktur; farklı türlerin kromozom sayısı aynı olabilir.

DNA eşlenmesi: Hücre bölünmeden önce DNA kendini eşler. Çift zincir fermuar gibi açılır, her eski zincirin karşısına çekirdekteki serbest nükleotidlerden uygun olanlar yerleşir. Sonuçta birbirinin aynısı iki DNA oluşur ve her yeni DNA'da bir eski, bir yeni zincir bulunur.

Kalıtım kavramları:

• Kalıtım: Özelliklerin anne–babadan yavrulara aktarılması. Kalıtımın babası Mendel, deneylerini bezelyelerle yapmıştır.
• Baskın (dominant) gen: Büyük harfle gösterilir (S), bulunduğu her durumda etkisini gösterir.
• Çekinik (resesif) gen: Küçük harfle gösterilir (s), yalnızca iki çekinik gen bir araya gelince (ss) ortaya çıkar.
• Homozigot (saf döl): Aynı genleri taşıyan (SS veya ss); heterozigot (melez): farklı genleri taşıyan (Ss).
• Genotip: Genlerin yapısı (SS, Ss, ss). Fenotip: Dışa yansıyan özellik (sarı, yeşil).

Mutasyon: DNA'nın yapısında meydana gelen, kalıtsal değişikliktir. Radyasyon, bazı kimyasallar, aşırı sıcaklık değişimleri neden olabilir. Üreme hücrelerinde oluşursa yavrulara aktarılır. Yararlı, zararlı ya da etkisiz olabilir.

Modifikasyon: Çevre etkisiyle ortaya çıkan, genlerin yapısını değiştirmeyen, kalıtsal olmayan değişikliktir. Örnek: güneşte bronzlaşma, spor yapanın kaslarının gelişmesi, ortanca çiçeğinin toprağın asitliğine göre farklı renk alması.

Adaptasyon: Canlının bulunduğu ortamda yaşama ve üreme şansını artıran kalıtsal özelliklerdir. Örnek: çöl bitkilerinde yaprakların diken şeklinde olması, kutup ayısının kalın yağ tabakası.

Biyoteknoloji: Canlılar ve onların genleri kullanılarak insan yararına ürün ve yöntem geliştirilmesidir. Gen aktarımı (insülin genini bakteriye aktarma), klonlama (genetik olarak aynı canlı elde etme), gen tedavisi ve ıslah çalışmaları örneklerdir.

Kurallar / pratik yöntemler

• Baz eşleşmesi kuralı: A–T, G–C. Bir baz sayısı verilirse eşinin sayısı hemen yazılır: A = T, G = C.
• Yüzde soruları: A yüzdesi %30 ise T de %30'dur; kalan %40, G ve C arasında eşit paylaşılır (%20 + %20).
• Toplam nükleotid: Toplam = 2A + 2G (çift zincirli DNA'da).
• Eşlenme sayısı: Bir DNA art arda n kez eşlenirse 2ⁿ DNA oluşur. Kaç kez eşlenirse eşlensin, ilk DNA'nın iki eski zinciri yalnızca 2 DNA'da bulunur.
• Çaprazlama tablosu (Punnett karesi): Anne ve babanın üreme hücrelerini tablonun kenarlarına yaz, kutuları doldur. Ss × Ss → 1 SS : 2 Ss : 1 ss (fenotipte 3 baskın : 1 çekinik).
• Ss × ss → 1 Ss : 1 ss (yarı yarıya).
• Soyağacı ipucu: Çekinik özellik gösteren bir çocuğun anne ve babası baskın fenotipte ise ikisi de heterozigottur. Çekinik bir ebeveynin baskın fenotipli çocuğu kesinlikle heterozigottur.
• Mutasyon mu, modifikasyon mu? Değişiklik genlerde mi (kalıtsal) yoksa yalnızca görünüşte mi (çevre etkisi, kalıtsal değil) diye sor.

Çözümlü örnekler

Örnek 1: Çift zincirli bir DNA molekülünde 200 adenin ve 300 guanin bulunmaktadır. Bu DNA'daki toplam nükleotid sayısı ve fosfat sayısı kaçtır?

Çözüm: A = T = 200, G = C = 300 olduğundan toplam nükleotid 200 + 200 + 300 + 300 = 1000'dir. Her nükleotidde bir fosfat bulunduğundan fosfat sayısı da 1000'dir.

Örnek 2: Bezelyelerde uzun boy (U), kısa boya (u) baskındır. Heterozigot uzun boylu bir bezelye ile kısa boylu bir bezelye çaprazlanıyor. Oluşacak bezelyelerin kısa boylu olma olasılığı nedir?

Çözüm: Uu × uu çaprazlamasında Uu'dan U veya u, uu'dan yalnızca u gelir. Yavrular: Uu, Uu, uu, uu. Kısa boylu (uu) olma olasılığı 2/4 = 1/2'dir.

Örnek 3: Himalaya tavşanlarının vücut tüyleri beyaz, kulak, burun, kuyruk ve pati uçlarındaki tüyleri siyahtır. Bu tavşanların sırtındaki beyaz tüyler tıraş edilip bölge bir süre buz torbasıyla soğuk tutulursa, burada siyah tüyler çıkar. Bu tavşanın yavrularında ise sırt tüyleri yine beyaz olur. Bu durum neye örnektir?

Çözüm: Tavşanın genleri değişmemiştir; siyah tüy çıkmasına düşük sıcaklık yani çevre neden olmuştur. Yavrulara aktarılmadığı için değişiklik kalıtsal değildir. Bu bir modifikasyon örneğidir.

Sık yapılan hatalar

• DNA'da A'nın karşısına G, T'nin karşısına C gelir sanmak. Doğrusu A–T ve G–C'dir.
• Nükleotidin yapısında şeker olarak riboz ya da amino asit bulunduğunu düşünmek. DNA nükleotidinde deoksiriboz vardır.
• Kromozom sayısı arttıkça canlının daha gelişmiş olduğunu sanmak.
• Modifikasyonun da yavrulara aktarıldığını düşünmek; modifikasyon kalıtsal değildir.
• Bütün mutasyonları zararlı sanmak; mutasyonlar yararlı veya etkisiz de olabilir.
• Çaprazlamada fenotip ile genotip oranlarını karıştırmak: Ss × Ss'de genotip oranı 1 : 2 : 1, fenotip oranı 3 : 1'dir.
• Eşlenmede yeni DNA'ların tamamen yeni zincirlerden oluştuğunu sanmak.

Sınavda nasıl soruluyor

• DNA yapısı ve sayısal hesaplar: Verilen baz sayısı ya da yüzdesinden diğer bazları, toplam nükleotidi veya fosfat sayısını bulma.
• Kavram ilişkileri: Nükleotid–gen–DNA–kromozom sıralaması, doğru–yanlış ifadeler.
• Çaprazlama ve olasılık: Punnett karesiyle yavruların genotip ve fenotip oranları; sayı verilerek "kaç tanesi homozigottur?" gibi sorular.
• Soyağacı: Bir ailedeki bireylerin genotiplerini bulma, "kesinlikle doğrudur" türü sorular. Sınavda soyağacı şekille verilir; burada sözel olarak anlatılır.
• Mutasyon–modifikasyon–adaptasyon: Günlük hayattan verilen örneğin hangi kavrama karşılık geldiği.
• Biyoteknoloji: Gen aktarımı, klonlama gibi uygulamaların tanınması ve yararları.
• Sorular çoğunlukla bir deney, tablo ya da bilim insanının gözlemi ile başlar; önce verilen durumu dikkatle oku.

Kısa tekrar

• Nükleotid = fosfat + deoksiriboz + organik baz (A, T, G, C).
• A–T, G–C eşleşir; A = T, G = C.
• Nükleotid < gen < DNA < kromozom.
• Eşlenmede her yeni DNA'da bir eski, bir yeni zincir vardır; n eşlenmede 2ⁿ DNA oluşur.
• Ss × Ss → 3 baskın : 1 çekinik; Ss × ss → 1 : 1.
• Mutasyon kalıtsal, modifikasyon kalıtsal değil, adaptasyon kalıtsal ve yaşama şansını artırır.
• Biyoteknoloji: gen aktarımı, klonlama, gen tedavisi, ıslah.