İki zincir, ters yönde ve birbirinin tamamlayıcısı
Bu ünitede DNA’nın çift sarmal yapısını, antiparalel yerleşimi ve A–T iki, C–G üç hidrojen bağı kuralını göreceksin. Sonra üç RNA çeşidini (rRNA %80, tRNA %15, mRNA %5), DNA’nın histonlarla paketlenip kromozoma dönüşmesini ve yarı korunumlu eşlenmeyi kanıtlayan Meselson–Stahl deneyini adım adım işleyeceğiz. Son bölümde replikasyon çatalında helikaz, DNA polimeraz ve DNA ligaz iş başında.
DNA ökaryot hücrelerde çekirdekte, mitokondride ve kloroplastlarda; prokaryot hücrelerde ise sitoplazmada bulunur. Kalıtsal bilgiyi taşır ve bu bilginin yavru hücrelere aktarılmasını sağlar. Protein sentezini ve hücredeki metabolik olayları yönetir. Her DNA zinciri, nükleotit adı verilen birimlerden oluşan bir polinükleotittir. Çift sarmal olarak bilinen iki zincirden oluşur.
Kaydırakla baz çifti sayısını değiştir. Her basamakta iki baz karşı karşıya gelir ve aralarındaki hidrojen bağı sayısı gerçekten çizilir: adenin–timin arasında iki, sitozin–guanin arasında üç bağ. Sağdaki sayaç, molekülün toplam hidrojen bağını sayar; “yalnız G–C’yi artır” kutucuğu işaretlenince baz çifti sayısı değişmeden bağ sayısının nasıl arttığını görürsün. Zincirlerin uçlarındaki 5’ ve 3’ etiketleri de canlıdır: iki zincir daima ters yönde dizilir.
İki nükleotit arası mesafe 0,34 nm ve bir tam sarmalın boyu 3,4 nm’dir. Bir tam sarmalda 10 nükleotit bulunur. Özgül bir nükleotit dizisinden meydana gelmiş kalıtsal bilgiyi taşıyan DNA birimine gen adı verilir.
Ders kitabı sarmalın çapını veren sayıyı dizgide düşürmüş (“yaklaşık … nanometre” diye boş kalmış); bu yüzden sayfada çap için bir değer verilmemiştir. Verilen 0,34 nm ile 3,4 nm ölçüleri birbirini tutar: 10 × 0,34 = 3,4 nm.
DNA molekülünü oluşturan iki zincirin deoksiriboz şekerleri birbirine ters şekilde konumlanmıştır. DNA’nın iki zincirinden birinin sonunda yer alan deoksiribozun beşinci karbonuna fosfat bağlıdır. Fosfatın bağlı olduğu bu uç 5’ (5 üssü) olarak adlandırılır. Aynı zincirin diğer ucundaki deoksiribozun üçüncü karbonunda hidroksil grubu bulunur. Hidroksil grubunun bulunduğu bu uca ise 3’ (3 üssü) denir. Zincirlerin bu şekilde konumlanmasından dolayı DNA’nın zincirleri antiparalel olarak nitelendirilir. Birbirine zıt uzanan bu iki zincir birbirinin tamamlayıcısıdır.
DNA’da eşleşme her zaman pürin ve pirimidin bazları arasında gerçekleşir. Böylece iki zincir arasındaki uzaklık sabit tutulur. Sitozin ve guanin arasında üç hidrojen bağı, adenin ve timin arasında iki hidrojen bağı vardır.
DNA molekülünde azotlu bazların (A, T, C ve G) miktarları birbirine eşit değildir. Ancak her zaman A miktarı T miktarına, C miktarı G miktarına eşittir.
DNA’da her zincir, şeker (deoksiriboz) ve fosfat gruplarından oluşan bir omurgaya sahiptir. Bu omurgada bulunan birinci nükleotidin pentozunun 3’ karbon atomundaki hidroksil grubu ve ikinci nükleotidin pentozunun 5’ karbon atomundaki fosfat grubu arasında 1 mol su çıkışı ile fosfodiester bağı oluşur.
| Ölçüt | DNA | RNA |
|---|---|---|
| Zincir sayısı | İki (çift sarmal) | Tek zincir |
| Şeker | Deoksiriboz | Riboz |
| Bazlar | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Kendini eşleme | Eşler (replikasyon) | Eşleyemez ve onaramaz |
| Görev | Kalıtsal bilgiyi taşır, protein sentezini ve metabolizmayı yönetir | Protein sentezinde görev alır |
| Bağ | Nükleotitler arası fosfodiester, zincirler arası hidrojen bağı | Nükleotitler arası fosfodiester |
Tablonun satırları DNA ve RNA maddelerinden derlenmiştir.
Kural çok nettir: DNA molekülünde azotlu bazların (A, T, C ve G) miktarları birbirine eşit değildir. Ancak her zaman A miktarı T miktarına, C miktarı G miktarına eşittir. Yani bir DNA’da A = T ve C = G’dir ama A ile C’nin eşit olması gerekmez. Bir DNA’da %30 adenin varsa %30 timin, geriye kalan %40’ın yarısı sitozin, yarısı guanindir. Eşitlik çift içinde geçerlidir, çiftler arasında değil.
Ribonükleik asit (RNA) nükleotitlerden oluşan polimer yapıya sahip tek zincirli bir nükleik asittir. Her nükleotitte adenin, guanin, sitozin ve urasil bazlarından biri ile fosfat ve riboz vardır. RNA oluşurken bu bazları içeren dört çeşit nükleotit, fosfodiester bağlarıyla birbirine bağlanır. RNA, DNA gibi kendini eşleyemez ve onaramaz. RNA’lar protein sentezinde görev alır.
Üç RNA çeşidini seç. Solda hücredeki oran halkası seçilen çeşidin dilimini vurgular — rRNA %80, tRNA %15, mRNA %5 —, sağda o RNA’nın hücredeki işi çizilir: rRNA ribozomun yapısında, mRNA çekirdekten çıkıp ribozoma bağlanan kalıp, tRNA ise antikodon ucu ve amino asit bağlanma bölgesiyle taşıyıcı. Miktar sıralaması ile görev arasında bir bağ olmadığını burada görürsün: en az bulunan mRNA, bilgiyi taşıyandır.
Hücrede miktarı en fazla olan, protein sentezinden sorumlu RNA çeşidine rRNA denir. Ribozomun yapısında yer alır. Hücredeki toplam RNA’ların %80’ini oluşturur. Protein sentezi sırasında ribozomda tRNA ile etkileşerek uzayan polipeptit zincirine amino asit bağlar. Protein sentezinin fazla görüldüğü hücrelerde rRNA, ribozom ve çekirdekçik sayısı fazladır.
Ökaryot hücre yapısına sahip canlılarda rRNA’lar çekirdekçikte DNA üzerinden sentezlenir. Sentezlenen rRNA’lar proteinlerle birleşerek ribozomun alt birimlerini oluşturur. Yapımı tamamlanan ribozom alt birimleri, çekirdek porlarından sitoplazmaya geçer. mRNA, alt birimlere bağlandığında işlevsel hâle gelir. rRNA enzim gibi davranarak amino asitler arasında peptit bağı kurulmasında görev alır.
Hücrede miktarı en az olan RNA çeşididir. Hücredeki toplam RNA’ların sadece %5’ini oluşturur. mRNA, DNA’dan aldığı bilgiyi sitoplazmaya taşıyarak ribozoma bağlanır. Polipeptit sentezi için kalıp görevi görür.
mRNA sentezi sırasında DNA’nın iki zincirinden sadece biri kalıp olarak kullanılır. Sentez sırasında DNA’daki adeninin karşısına mRNA’da urasil gelir. Hücrede mRNA çeşidi sayısı, sentezlenen protein çeşidi sayısı kadardır. İhtiyaç duyulan protein sentezlendikten sonra mRNA yıkılır. mRNA’daki nükleotit dizilimi; sentezlenecek olan proteinin amino asitlerinin çeşidini, sırasını ve sayısını belirler.
Protein sentezinde kullanılacak olan uygun amino asitleri sitoplazmadan ribozoma taşıyan RNA’ya tRNA denir. tRNA’lar hücredeki toplam RNA’nın %15’ini oluşturur. Yaklaşık 80 nükleotitten oluşur ve DNA üzerinden sentezlenir. Protein sentezi sırasında tRNA, belirli bölgelerindeki bazların hidrojen bağlarıyla birleşmesi sonucu üç boyutlu bir yapı kazanır.
tRNA’da, mRNA’daki kodonlara karşılık gelen üçlü baz dizilerine antikodon denir. Canlı yapısında bulunan 20 çeşit amino asidin her birine özgü en az bir tRNA bulunur. Bu nedenle protein sentezinde 20 çeşit amino asidi ribozomlara taşıyan en az 20 çeşit tRNA vardır. tRNA’lar protein sentezi sırasında tekrar tekrar kullanılabilir.
Oranlar kolay karışır: rRNA %80, tRNA %15, mRNA %5. Ama bilgiyi DNA’dan alıp ribozoma götüren, en az bulunan mRNA’dır. Sebebi de ünitenin içinde: ihtiyaç duyulan protein sentezlendikten sonra mRNA yıkılır, oysa tRNA’lar tekrar tekrar kullanılabilir ve rRNA ribozomun kalıcı parçasıdır. Kısa ömürlü olan, az bulunur.
Gen bir polipeptidi ya da bir RNA molekülünü üretmek üzere ifade edilebilen DNA bölgesidir. Genler, birkaç bin nükleotitten oluşabildiği gibi milyonlarca nükleotitten de oluşabilir. Genler bilgi depolayabilir, DNA replikasyonu ile kopyalanabilir ve bu kopyalama sayesinde de yeni hücrelere aktarılabilir.
Beş basamağı sırayla gez: nükleotit → DNA ipliği → nükleozom → kromatin iplik → kromozom. Nükleozom basamağında DNA ipliği sekiz histondan oluşan bir kümenin etrafında iki kez gerçekten dolanır; kromatin basamağında nükleozomlar bir zincire dizilen boncuklar gibi birbirine bağlanır. Sağdaki kutu her basamakta yapının adını ve hücre döngüsünün hangi safhasında görüldüğünü yazar.
DNA, interfaz safhasında kromatin şeklinde bulunur. Kromatin, ökaryotlarda DNA’dan ve histon proteinlerden meydana gelmiş yapıdır. Bazı arkeler hariç prokaryotlar, histonlarla veya histon benzeri proteinlerle ilişkili olmayan DNA’ya sahiptir. Ökaryotlarda bir DNA ipliği, sekiz histondan oluşan bir kümenin etrafında iki kez dolanarak bir nükleozom oluşturur. Bu nükleozomlar, bir zincire dizilen boncuklar gibi birbirine bağlanır. Kromozom, hücre döngüsü sürecinde kromatinin yoğun bir şekilde paketlenmesiyle oluşan yapıdır. Metafaz safhası, kromozomların en belirgin görüldüğü safhadır.
Ökaryotlarda kromozomlar hem doğrusal hem de farklı uzunluk ve biçimde, prokaryotlarda ise halkasaldır. Kromozom sayısı türe özgüdür. Ancak farklı türdeki canlıların kromozom sayısı aynı olabilir. Örneğin; insanın kromozom sayısı ile moli balığı, kurtbağrı bitkisi ve samur antilobunun kromozom sayıları aynıdır.
Genler değişikliğe uğrayabilir. Değişikliğe uğramasına gen mutasyonu denir. Bir gendeki mutasyon; replikasyon sırasında yanlış baz eşleşmesi, karşılıklı nükleotit çiftinin yer değiştirmesi, yeni bir nükleotit çiftinin eksilmesi ya da eklenmesi şeklinde gerçekleşebilir.
Örnek tam bunun için verilmiştir: insanın kromozom sayısı ile moli balığı, kurtbağrı bitkisi ve samur antilobunun kromozom sayıları aynıdır. Kromozom sayısı türe özgüdür ama aynı sayıya sahip olmak akraba olmak demek değildir; belirleyici olan sayı değil, kromozomlardaki nükleotit dizilişidir.
DNA, kalıtsal özelliklerin aktarılmasından sorumlu moleküldür. Sağlıklı hücrelerde DNA’nın hücre bölünmesiyle değişikliğe uğramadan yavru hücrelere eşit olarak aktarılması için hücre bölünmesinden önce miktarı iki katına çıkar. DNA’nın eşlenerek bir kopyasının oluşturulmasına replikasyon denir. Replikasyon, interfaz safhasında gerçekleşir.
Kaydırak nesilleri gezdirir. Solda deney tüpü, sağda o nesildeki DNA molekülleri zincir zincir çizilir — ağır azotlu (15N) zincir ile normal azotlu (14N) zincir ayrı renktedir. Başlangıçta bütün DNA ağırdır ve tüpün dibinde tek bant verir; birinci çoğalmada bütün moleküller melez olur ve bant ortaya çıkar; ikinci çoğalmada %50 normal, %50 melez olur ve iki bant birden görünür. Her nesilde “eski zincir sayısı hep 2” yazısı ekranda kalır: eşlenme kaç kez tekrarlanırsa tekrarlansın başlangıçtaki iki zincir yok olmaz, yalnız oranları düşer.
DNA, kendisini yarı korunumlu olarak eşler. İki zincirli sarmal DNA’nın her bir ipliğinin kalıp görevi yaparak kendine eş yeni bir DNA ipliği oluşturmasına yarı korunumlu eşlenme denir.
Deneyi yapan iki bilim insanının adı ders kitabında Melson ve Stahl (bir yerde Stalh) biçiminde dizilmiş; sayfada doğru yazımlarıyla Meselson ve Stahl kullanılmıştır.
E. coli bakterilerinin azotun ağır izotopu olan 15N içeren kültür ortamında birçok nesil boyunca çoğalmaları sağlanmıştır. Kültürdeki bakterilerin DNA’ları ayrıştırılıp santrifüj edildiğinde DNA’ların tüpün dip kısmında bir bant oluşturacak şekilde toplandığı görülmüştür.
DNA’larında 15N bulunan bakteriler, 14N içeren kültür ortamına bırakılmıştır. Birinci çoğalma sonucunda DNA’lar santrifüj edildiğinde deney tüpünün orta kısmında bir bantlaşma olduğu gözlemlenmiştir. Orta kısımda bantlaşmanın nedeni, birinci bölünme sonucu meydana gelen bakteri DNA’larının %100 15N14N (melez DNA) taşımasıdır.
Melez DNA’lı bakteriler, bir kez daha 14N içeren ortama bırakılmıştır. İkinci çoğalma sonucunda deney tüpünün hem orta hem de üst kısmında bantlaşma olduğu gözlemlenmiştir. Bunun nedeni, ikinci çoğalma sonucu meydana gelen bakteri DNA’larının %50 14N14N (normal azotlu DNA) ve %50 15N14N (melez DNA) taşımasıdır. Bu deneyle semikonservatif (yarı korunumlu) model desteklenmiştir.
Ders kitabı deneyi ikinci nesilde bırakır. Tezgâhtaki üçüncü nesil, aynı kuralın devamıdır ve aynı mantıktan çıkar: eşlenme yarı korunumluysa ağır zincirlerin sayısı hep 2’de kalır, toplam zincir sayısı ise her nesilde ikiye katlanır. Bu yüzden melez molekül sayısı hep 2 tane, normal molekül sayısı ise 2ⁿ – 2 olur: birinci nesilde 2 melez + 0 normal, ikincide 2 melez + 2 normal (%50–%50), üçüncüde 2 melez + 6 normal (%25–%75). Bu bölüm sayfada ders kitabının verdiği sayıların dışına çıkmadan, yalnız aynı kural sürdürülerek gösterilmiştir.
DNA’nın kendini eşleyebilmesi için dört çeşit deoksiribonükleotit, DNA polimeraz, DNA ligaz, helikaz enzimleri, kalıp görevi görecek DNA, DNA polimeraz aktivitesi için de Mg iyonları gereklidir.
Dört adımı sırayla aç. Helikaz çatalda hidrojen bağlarını koparıp zincirleri ayırır; açılan zincirleri birleşmelerini engelleyen proteinler tutar. RNA primeri sentezi başlatır, DNA polimeraz uygun nükleotitleri ekler. Alt zincirde sentez parça parça gider: Okazaki parçaları oluşur ve aralarındaki boşlukları DNA ligaz fosfodiester bağıyla kapatır. Animasyonda kesintisiz zincir tek çizgi hâlinde uzarken kesintili zincirin parçaları ayrı ayrı belirir; son adımda ligaz gelince parçalar tek zincire dönüşür.
Kutucuk hücre tipini değiştirir. Prokaryotta halkasal DNA ve tek replikasyon orijini vardır; kabarcık açılır ve iki yöne birden ilerler. Ökaryotta ise doğrusal DNA üzerinde çok sayıda orijin aynı anda açılır; kaydırakla orijin sayısını artırdıkça kabarcıklar çoğalır, altta “tamamlanma süresi” çubuğu kısalır. Her kabarcığın iki ucunda birer replikasyon çatalı olduğu sayaçta yazılır.
Helikaz, replikasyon çatalında atasal zincirleri birbirinden ayırır. Helikaz, azotlu bazlar arasındaki hidrojen bağlarını kopararak açılmayı sağlar. DNA’nın her zinciri, yeni oluşturulacak DNA zincirleri için kalıp görevi yapar.
DNA polimeraz, DNA sentezi sırasında yeni sentezlenecek zincirin ucuna nükleotit eklemesi yapar. Ancak polinükleotidin sentezini başlatamaz. Sentezi başlatan kısa bir RNA primeridir. DNA polimeraz açıkta kalan baz uçlarına ortamda bulunan ve daha önce sentezlenmiş olan serbest nükleotitlerden uygun olanları eşleştirir, iki tane çift zincirli DNA sentezlenmiş olur. DNA ipliğinde meydana gelen hataların onarılmasında da rol oynar. DNA polimerazın varlığı, DNA ipliklerinde meydana gelen hataların yavru hücrelere aktarılma ihtimalini de azaltır.
DNA ligaz, DNA replikasyonu sırasında oluşturulan yeni polinükleotit parçacıkları arasındaki boşlukları kapatır. Bu DNA parçacıkları fosfodiester bağıyla birleşir. Böylece bir tam zincir oluşur.
Replikasyon orijini DNA’nın özel nükleotit dizilimine sahip bölgeleridir ve bir DNA molekülünün replikasyonu, replikasyon orijinleri denen özel bölgelerde başlar. Replikasyonu başlatan enzimler bu bölgeleri tanır.
Prokaryot hücrelerde bulunan halkasal DNA’da bir replikasyon orijini vardır. Bu bölgeyi tanıyan enzimler iki zinciri birbirinden ayırır. Bu bölgede oluşan kabarcığın iki yanında replikasyon çatalı oluşur. Bu noktalardan her iki yöne doğru tüm DNA kopyalanıncaya kadar replikasyon devam eder.
Ökaryot hücrelerde DNA, yüzlerce hatta binlerce replikasyon orijini içerebilir. Bakterilerde olduğu gibi ökaryotlardaki DNA replikasyonu, her replikasyon orijininden her iki yöne doğru ilerler. Her bir replikasyon kabarcığının iki ucunda replikasyon çatalı vardır. Dolayısıyla çok sayıda replikasyon kabarcığı oluşur. Her kabarcık içinde DNA zincirleri yarı korunumlu olarak sentezlenir.
Adı “yapan enzim” gibi durur ama tanım sınırı çizer: DNA polimeraz, yeni sentezlenecek zincirin ucuna nükleotit eklemesi yapar. Ancak polinükleotidin sentezini başlatamaz. Sentezi başlatan kısa bir RNA primeridir. Yani sıralama şudur: helikaz açar → RNA primeri başlatır → DNA polimeraz uzatır → DNA ligaz boşlukları kapatır. Üç enzimin görev tablosu da ayrıca verilmiştir.
Telefonundaki yedeklemeden kulaklık kablosunun düğümüne kadar bu ünitenin kuralları etrafında.
Bir belgeyi çoğaltırken aslını silmezsin. Replikasyon da öyle: her bir ipliğin kalıp görevi yaparak kendine eş yeni bir DNA ipliği oluşturması sayesinde eski zincir kaybolmaz, yeni molekülün yarısı olur.
Cebindeki iki metrelik kablo küçücük bir yumak olur. Hücrede aynı iş histonlarla yapılır: bir DNA ipliği, sekiz histondan oluşan bir kümenin etrafında iki kez dolanarak bir nükleozom oluşturur ve bu boncuklar sıkıştıkça kromozom çıkar.
Telefon yanlış yazdığın harfi düzeltir. Hücrenin düzelticisi de vardır: DNA polimeraz, DNA ipliğinde meydana gelen hataların onarılmasında da rol oynar ve hataların yavru hücrelere aktarılma ihtimalini azaltır.
İş bitince mesajı silmek mRNA’nın tam işidir: ihtiyaç duyulan protein sentezlendikten sonra mRNA yıkılır. İhtiyaç hâlinde DNA’dan ilgili mRNA sentezlenir. Asıl bilgi DNA’da durur, kopya geçicidir.
Montun fermuarını açarken dişleri tek tek ayırırsın. Helikazın işi budur: azotlu bazlar arasındaki hidrojen bağlarını kopararak açılmayı sağlar. Fermuarın iki yakası gibi zincirler de birbirinin tamamlayıcısıdır.
Sahayı birkaç kişiyle birden temizlemek işi hızlandırır. Ökaryot hücre de böyle yapar: DNA, yüzlerce hatta binlerce replikasyon orijini içerebilir ve hepsi aynı anda çalışır — dev DNA bu sayede makul sürede kopyalanır.
Bir harfi atlamak bütün cümleyi bozar. Gen mutasyonu da öyle tanımlanır: yanlış baz eşleşmesi, karşılıklı nükleotit çiftinin yer değiştirmesi, yeni bir nükleotit çiftinin eksilmesi ya da eklenmesi şeklinde gerçekleşebilir.
Belgeselde gördüğün üretim bandı ribozomdur ve rRNA hücredeki toplam RNA’ların %80’ini oluşturur. Bant her gün aynı, üzerinden geçen sipariş kâğıdı (mRNA) her seferinde başkadır.
Bir kutuya renkli bant sarıp sonra takip etmek Meselson–Stahl’in fikridir: bakteriler önce ağır izotop 15N ile beslendi, sonra 14N ortamına alındı; bantların tüpteki yeri moleküllerin geçmişini söyledi.
52 soruluk test · DNA’nın çift sarmal ve antiparalel yapısı, baz eşleşmesi ve hidrojen bağı sayıları, fosfodiester bağı, RNA çeşitleri ve oranları, genetik materyalin nükleozomdan kromozoma paketlenmesi, replikasyonun tanımı, Meselson–Stahl deneyi ile yarı korunumlu eşlenme, replikasyon orijini ve çatalı, helikaz-DNA polimeraz-DNA ligaz görevleri
DNA ökaryot hücrelerde çekirdekte, mitokondride ve kloroplastlarda; prokaryot hücrelerde ise sitoplazmada bulunur. Kalıtsal bilgiyi taşır ve bu bilginin yavru hücrelere aktarılmasını sağlar. Protein sentezini ve hücredeki metabolik olayları yönetir. Çift sarmal olarak bilinen iki zincirden oluşur. İki nükleotit arası mesafe 0,34 nm, bir tam sarmalın boyu 3,4 nm’dir; bir tam sarmalda 10 nükleotit bulunur. Özgül bir nükleotit dizisinden meydana gelmiş kalıtsal bilgiyi taşıyan DNA birimine gen adı verilir.
Fosfatın bağlı olduğu uç 5’, hidroksil grubunun bulunduğu uç 3’ olarak adlandırılır. Zincirlerin bu şekilde konumlanmasından dolayı DNA’nın zincirleri antiparalel olarak nitelendirilir. Birbirine zıt uzanan bu iki zincir birbirinin tamamlayıcısıdır. Sitozin ve guanin arasında üç hidrojen bağı, adenin ve timin arasında iki hidrojen bağı vardır. A miktarı T miktarına, C miktarı G miktarına eşittir. Nükleotitler arasında 1 mol su çıkışı ile fosfodiester bağı oluşur.
RNA nükleotitlerden oluşan polimer yapıya sahip tek zincirli bir nükleik asittir. Her nükleotitte adenin, guanin, sitozin ve urasil bazlarından biri ile fosfat ve riboz vardır. RNA, DNA gibi kendini eşleyemez ve onaramaz. RNA’lar protein sentezinde görev alır. Hücrede farklı görevler üstlenen 3 çeşit RNA vardır: rRNA, mRNA, tRNA.
rRNA hücrede miktarı en fazla olan, protein sentezinden sorumlu RNA çeşididir; toplam RNA’ların %80’ini oluşturur ve ribozomun yapısında yer alır. mRNA hücrede miktarı en az olan RNA çeşididir, %5’ini oluşturur; DNA’dan aldığı bilgiyi sitoplazmaya taşır ve polipeptit sentezi için kalıp görevi görür. tRNA uygun amino asitleri sitoplazmadan ribozoma taşır; %15’ini oluşturur, yaklaşık 80 nükleotitten oluşur, antikodon taşır ve en az 20 çeşittir.
Gen bir polipeptidi ya da bir RNA molekülünü üretmek üzere ifade edilebilen DNA bölgesidir. DNA, interfaz safhasında kromatin şeklinde bulunur. Ökaryotlarda bir DNA ipliği, sekiz histondan oluşan bir kümenin etrafında iki kez dolanarak bir nükleozom oluşturur. Kromozom, kromatinin yoğun bir şekilde paketlenmesiyle oluşan yapıdır. Metafaz safhası, kromozomların en belirgin görüldüğü safhadır. Ökaryotlarda kromozomlar doğrusal, prokaryotlarda halkasaldır. Kromozom sayısı türe özgüdür.
DNA’nın eşlenerek bir kopyasının oluşturulmasına replikasyon denir. Replikasyon, interfaz safhasında gerçekleşir. İki zincirli sarmal DNA’nın her bir ipliğinin kalıp görevi yaparak kendine eş yeni bir DNA ipliği oluşturmasına yarı korunumlu eşlenme denir. Meselson ve Stahl’ın deneyinde birinci çoğalmada DNA’ların %100’ü melez (15N14N), ikinci çoğalmada %50 normal (14N14N) ve %50 melez olmuştur.
Replikasyon orijini DNA’nın özel nükleotit dizilimine sahip bölgeleridir. Prokaryot hücrelerde halkasal DNA’da bir replikasyon orijini vardır; kabarcığın iki yanında replikasyon çatalı oluşur ve replikasyon iki yöne doğru devam eder. Ökaryot hücrelerde DNA, yüzlerce hatta binlerce replikasyon orijini içerebilir; her kabarcığın iki ucunda replikasyon çatalı vardır.
Helikaz atasal DNA zincirlerini açar. DNA polimeraz polinükleotide yeni nükleotitler ekleyerek sentezi devam ettirir; ancak sentezi başlatamaz, başlatan kısa bir RNA primeridir. DNA ligaz replikasyon sırasında oluşturulan yeni polinükleotit parçacıkları arasındaki boşlukları kapatır; parçacıklar fosfodiester bağıyla birleşir. Eşlenme için ayrıca dört çeşit deoksiribonükleotit, kalıp DNA ve Mg iyonları gereklidir.