Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Ders Notları

Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Ders Notları
A. HAYVAN VE BİTKİ ÜRETİMİNDE KULLANILAN ISLAH YÖNTEMLERİ
Gen mühendisleri istenilen özellikte bitki ve hayvan üretebilmek için canlılardan doğal olarak bulunan
moleküller bileşikleri kullanırlar. İnsanlığa yarar sağlayacak şekilde organizmaların genetik yapılarını
değiştirirler. Gen mühendisleri tarafından genleri değiştirilen canlılara genetiği değiştirilmiş
organizmalar (GDO) veya transgenik organizmalar denir.
Gen mühendisliği çalışmaları geleneksel ıslah yöntemlerini birkaç ürün için binlerce eşleme gerektiren
ıslahta kullanılan genetik materyallerin sınırlı olması uzun alması gibi olumsuzluklarını giderir.
Yeni ıslah yöntemlerinin genişlemesiyle yüksek kaliteli ve daha fazla ürün elde edilmeye başlamıştır.
Islah çalışmalarında tür içi ve türler arasında melezleme yapay dölleme, poliploidi, gen aktarımı ve
klonlama gibi yöntemler kullanılır.
İstenilen özellikleri taşıyan, farklı karakterdeki homozigot ırklar arasında çaprazlama yapılarak, üstün
melez bireyler elde edilir.
Üstün hayvanlar yetiştirmek için yararlanılan tekniklerden biri de yapay döllemedir. Bunun için üstün
özellikler hayvanlardan alınan spermler uzun süre dondurulup saklanarak, uygun zamanda üstün
yumurta ile döllenir.
Poliploidi yöntemi ile ekonomik değeri yüksek sebze meyve ve süs bitkileri elde edilir. Hücrelerdeki
kromozom sayısını 3n veya daha fazla olmasına poliploidi denir.
Bütün bu gelişmeler biyoteknoloji ve gen mühendisliğinin alanına girmektedir. Biyoteknoloji, biyolojik
sistemlerin yada yapıların ürün ve hizmet üretiminde kullanılmasıdır. Biyoteknolojik yöntemle bir
canlının belirli özelliklerini şifreleyen genetik bir bilgi başka canlıya aktarılır.
B. BİTKİ VE HAYVANLARDA KLONLAMA
Gen klonlaması, bir genin üzerinde bulunduğu DNA parçasının kopyalanmasıdır. Klonlamada
plazmitler kullanılır. Plazmitler, bakteriler kromozom dışında bulunan, kendi kendine bölünebilen
küçük halkasal yapıdaki DNA’lardır.
Gen klonlama aşamaları:
1. Klonlamada kullanılacak plazmit, bakteriden ayrıştırılır.
2. Klonlanacak geni taşıyan DNA parçası ve plazmit aynı restriksiyon enzimleriyle kesilir.
3. Ligaz enzimi yardımıyla kesilen plazmit ve klonlanacak genin uçları birleştirilir. Rekombinat (yeni
bileşenli) DNA molekülü oluşur.
4. Genetiği değiştirilmiş plazmit tekrar bakteri hücresine aktarılır.
5. Bakteri, klonunu oluşturmak üzere kültürde çoğaltılır. Plazmite aktarılan gen klonlanmış ve yeni
hücrelere aktarılmış olur.
1. Bitkilerde Klonlama
Rekombinant DNA teknolojisi bakterilerden sonra bitkiler içinde uygulamaya başlamıştır. İstenilen
bazı genlerin izole edildikten sonra bitkilere aktarılabileceğini, bunun için uygun vektörün
Agrobacterium turnefaciens bakterisinden elde edilen ve kendini eşleme özelliğine sahip plazmit
olduğu bulunmuştur. Bu bakterinin plazmiti konukçu bitki hücresinin çekirdeğindeki DNA’ya katılır.
Rekombinant olan plazmit bitki hücresinin enfekte etmekte kullanılır. Bu bitki hücrelerinden doku
kültürü yöntemi ile rekombinant DNA taşıyan bitkiler elde edilir.
Bu yöntemle herbisitlere, bitki virüslerine ve böcek öldürücülerine karşı dirençli bitkiler
oluşturulmuştur.
2. Hayvanlarda Klonlama
Hayvan hücresine rekombinant DNA’nın aktarımı sonucu genetik yapının değiştirilmesi ile hayvanlara
yeni özellikler kazandırılır.
Gen mühendisliği alanında kök hücreler üzerine de çalışmalar yapılmaktadır. Kök hücreler
vücudumuzda bütün dokuları ve organları oluşturan ana hücrelerdir. Henüz farklılaşmamış olan bu
hücreler sınırsız bölünebilme ve kendini yenileme, organ ve dokulara dönüşebilme yeteneğine
sahiptir.
Yetişkin kök hücreler, kordon kanı kök hücreleri, embriyonik kök hücreler günümüzde bilinen üç
temel kök hücre kaynaklarıdır.
Günümüzde kök hücre nakli ile iyileştirilebilen hastalıklardan bazıları;
Lenfoma, lösemiler, kellik, anemi, beyin tümörleri, göğüs kanserleri, kalıtsal metabolik bozukluklar.
C. GEN MÜHENDİSLİĞİ UYGULAMALARININ SAĞLADIĞI YARARLAR
Tıp alanındaki uygulamalar: Modern biyoteknolojiden, hem hastalıklara tanı konulmasında hem de
çeşitli ilaçların gelişmesinde faydalanılmıştır. Biyoteknolojik olarak ilk insülin hormonu üretilmiştir,
daha sonra büyüme ve kalsitonin hormonu üretimi için de uygulanmıştır. Bu yöntemlerin
uygulanmasıyla maliyet harcamaları en aza indirilerek daha ucuza ilaç elde edilmesi sağlanmış,
hayvanlardan elde edilen ilaçların neden olduğu bazı yan etkiler engellenmiş, ilaç eldesi ve
araştırmalar için hayvanların kullanılmasına son verilmiştir.
Hücrelerin virüslere karşı oluşturduğu protein yapılı özel savunma maddesi olan interferon üretimi
antibiyotik ve antikor üretimi de bu yöntemle gerçekleştirilmiştir.
Endüstri alanındaki uygulamalar: Endüstriyel ürünlerin yapısında bulunabilen enzimlerin bir kısmı
biyoteknolojik yöntemlerle mantar ve bakteriler gibi mikroorganizmalar tarafından hızlı ve ekonomik
olarak üretilmektedir. Enzimler çevre kirliliğinin önlenmesinde; besi, bira, malt üretiminde; ilaç, deri,
deterjan v.b sanayisinde kullanılmaktadır.
Tarım alanındaki uygulamalar: Biyoteknolojik yöntemler uygulanarak bitkilerde verimlilik ve özellikle
tarım zararlarına karşı dayanıklılıkları artırılması hedeflenmiştir. Aynı zamanda bitkinin böcek ilacına,
hastalığa, soğuğa, tuza, kuraklığa v.b karşı direncini arttırmak içinde uygulanabilir.
Çevre alanındaki uygulamalar: Gen mühendisleri çevre ile ilgili bazı problemlerin çözümünde
mikroorganizmalara gen aktarılması yöntemi kullanmaktadır. Biyolojik mücadelede, suların arıtılması,
atık maddelerin değerlendirilmesi, ağır metallerin canlıların kullanımına hazır hale getirilmesinde bu
mikroorganizmalar önemli rol oynar.
Genom Projesi: Genetikçiler bir organizmanın genomundaki tüm genleri sistematik olarak
tanımlamak ve haritalamak için projeler geliştirmiştir. Genom projelerinin en iyi bilineni ve en büyüğü
İnsan Genom Projesi (İGP)dir. Genom projesi de insan DNA’sının baz sırasının bilinmesiyle insanda
birçok kalıtsal hastalığın, birçok özelliğin ya da kusurların nedeni ve çözümleri bulunacak, bunlar
genomdan temizlenecektir.
DNA Parmak İzi: İnsan genomu oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu nedenle hiçbir birey diğerinin
aynısı değildir. İnsanlar arasındaki farklılıklar DNA parmak izi yöntemiyle belirlenebilmektedir.
DNA parmak izi yöntemi günümüzde suçluların tespiti, babalık davaları, göçmen sorunları, safkan
köpek ırklarının belirlenmesi, bitki ve hayvan türlerinin korunması çalışmaları dahil çok geniş bir
uygulama alanına sahiptir.
Ç. GENETİĞİ DEĞİŞTİRİLMİŞ ORGANİZMALARIN İNSAN SAĞLIĞINA ETKİLERİ
Dünya üzerinde biyoteknolojinin gücünün artmasıyla, genetik mühendisleri, yaşayan organizmaların
genetik ana yapısını değiştirmeyi ve elde edilen yeni ürünleri kar amaçlı satmayı hedeflemişlerdir. Bu
şekilde dünyadaki açlığın azaltılacağı, hastalıkları tedavi edeceğini, insan sağlığını olumlu
etkileyeceğini, tarımda sürekliliğin sağlanabileceğini iddia etmektedirler. Gerçekte yapılan
çalışmalarda amaç dünyadaki tohum, gıda, tıbbi ürünler, lifli besin sektörlerini kontrol altına almaktı.
Organizmalar üzerinde yapılan değişiklikler; canlı sağlığı biyolojik çeşitlilik, ekolojik dengenin
bozulması, ekonomik bağımlılık açısından önemli tehdit ve riskler taşımaktadır.
Genetik mühendisliği uygulanmış ürünler potansiyel olarak yüksek enerji riski taşıyor, toksin etki
oluşturabiliyor, bağışıklık sistemi bozuklukları gibi insan sağlığını ediyor.
İnsanların biyoteknoloji ile ilgili bilinçli olması, gen mühendisliği konusunda yapılan bilimsel
denemelerin sonuçlarını doğru değerlendirmek açısından önemlidir.
http://www.biyolojidersnotlari.com