LİNKLER

 

NOT

 

YENİ

 

BAĞLANTILAR

 

BİYOTEKNOLOJİ


A-Klasik Biyolojik yöntemlerle elde edilen ürünler :

  • Alkollü içecekler
  • Süt ürünleri
  • Ekmek, sirke, limon tuzu, alkol vb. maya ürünleri
  • Diğer canlılardan insülin hormonu eldesi
  • Aşı, serum, interferon üretme
  • Leke çıkarıcı enzimler içeren deterjanlar
  • Kirli suların arıtımı
  • Penisilin ve türevleri vb. dir.
  • Tek hücre proteini

B-Biyo-Teknolojik yöntemlerin uygulama alanları ve elde edilen ürünler

  • DNA parmak izi
  • Bitki ve hayvan klonlama
  • Rekombinant canlılar elde etme
  • Bakteriler insan hormon ve enzimleri üretme
  • Kalıtsal hastalıkların önlenmesi
  • Biyolojik savaş araçları üretme
  • İnsan ömrünü uzatma
  • Genetik açıdan iyileştirilmiş yeni ırkların üretilmesi

Biyoteknoloji ve Genetik Mühendislik
Biyoteknoloji’ye başta tıp, gıda ve sağlık olmak üzere bir çok meseleyi çözebileceği ümidiyle bakılmaktadır.Rekombinant DNA teknolojisiyle bitki, hayvan ve mikroorganizmaları geliştirmek, doğal olarak var olmayan veya ihtiyacımız kadar üretilemeyen yeni ve az bulunan maddeler (ürünler) elde etmek için kullanılan teknolojilerin tümüdür.
Örnek: yağ, protein, aminoasit, vitamin, mikroelement ve lif gibi kalite etmenlerince iyileştirilmiş yeni bitki genotipleri geliştirmek (buğday,pamuk,mısır,domates..)

I. Bitki doku kültürü
Aseptik şartlarda yapay bir besin ortamında hücre, doku veya organ gibi bitki kısımlarından yeni doku,bitki veya bitkisel ürünlerin üretilmesidir.

Bitki doku kültürü şartları;
•Uygun bitki dokusu
•Aseptik koşullar  (besi ortamı)
•Uygun büyüme ortamı (sıvı, katı), enerji kaynağı, tuzlar
ve büyüme düzenleyicileri
•Kök ve gövde oluşumu sağlayan kültürleme
•Yeni bitkilerin uygun toprağa alınması


 
Bu yöntemde;
1.Uygun doku: çoğunlukla sürgün uçları ve meristemi kullanılır
2.Aseptik koşullar:Çalışma ortamının mantar,bakteri ve virüslerden arındırılması, ayrıca çalışılan dokunun zarar görmemesi
3.Büyüme (Besin) ortamı
•Makro elementler (azot, fosfor,sodyum,magnezyum, kükürt, vb.)
•Mikro elementler (demir, manganez, çinko, bakır,vb.)
•Vitaminler (tiamin, nikotinik asit, vb.)
•Şekerler (sakkaroz, glikoz, vb.)
•Jel yapıcı maddeler (agar, fitajel, jelatin, vb.)
•Amino asitler (glisin, arginin, vb.)
•Bitki büyüme düzenleyicileri
4. İstenen özelliklere sahip kopya bitki üretimi:Kök, sürgün veya yaprakların oluşumunun sağlanması, Bu organlar, yeni meristematik hücrelerin farklılaşarak gelişmesi sonucunda oluşurlar

Doku Kültürü ile şu amaçlara ulaşılır:
•             İstenilen zamanda,istenilen kadar üretim
•             Türlerin kaybolma tehlikesi yok
•             Standart kalitede ve bol miktarda üretim
•             İstenildiği kadar bitkinin elde edilme kolaylığı

II. Mikro-çoğaltım (çelikleme) yöntemiyle bitki üretimi
Uygulanışı:
A:Kültüre alınıp çoğaltılacak bitki seçilir
B:Bitkiye ait meristem doku izole edilerek uygun besi ortamına alınır
C:Burada organogenezin (Kök ve gövde oluşumu) gerekleşmesi sağlanır
D:Uygun olan klonlar seçilir
E:Klon bitkilerin toprağa ekimi yapılır

Bitki biyo teknolojsinin faydaları
•İyi çiçek meyve gibi özelliklere sahip bitkilerin kontrollü üretimi
•Hızla olgun bitki üretimi
•Çoklu bitki üretiminde
•Tohum veya gerekli polinatörlerin yokluğunda tohum üretimi
•Mutasyona uğratılmış bitki hücresinden bütün bitkiyi elde etme
•Steril kaplarda bitki üretimi hastalıklardan ve patojenlerden büyük oranda korunmayı sağlar
•Tohumdan üreme ve gelişme şansı çok az olan bitkilerin üretimini sağlar; orkide
•Virüslerden ve diğer enfeksiyonlardan temiz bitkiler alt kültür ve tarım için stok olarak kullanılabilir.

Not: Yabancı genlerin bitkiye aktarımı ve transgenik bitki üretimi,  kültürde yetiştirilen bitki kısımlarının(tek hücre veya hücreler) kullanılarak yapılır.

III. Rekombinant DNA  ve Transgenik canlı üretimi
•DNA ve Genler tüm canlılar için yapı ve görev bakımından aynıdır.
•Replikasyon-transkripsiyon ve translasyon özellikleri ve sonuçları aynıdır.
•İki farklı DNA nın birleştirilmesinden Rekombinant DNA oluşur.
•Bu tür DNA ları taşıyan canlılara veya başka canlı türünden gen almış canlılara Transgenik canlı denir.

Gen klonlamasında aşamaları

  • Gen taşıyan DNA'nın (veya RNA) saf olarak elde edilmesi,
  • Genin yerinin belirlenmesi,
  • Genin çıkarılması,
  • Taşıyıcı (vektör) DNA'nın elde edilmesi,
  • Gen DNA'sının vektör DNA'sı ile birleştirilmesi,
  • Oluşan rekombinant vektör DNA'nın alıcı hücreye aktarılması,
  • Seleksiyon,
  • Gen ürününün kontrol edilmesi. 

 Biyoteknolojik yöntem
1.DNA izolasyonu: Bazı kimyasal maddeler ve enzimler ile canlı hücrelere ait hücre zarı veya canlı hücre duvarının yıkılıp DNA’nın ortaya çıkarılmasına DNA izolasyonu denir.
Bu uygulama hedef genin elde edilmesi için gereklidir. Hedef geni taşıyan DNA  hücrelerden izole edilip saf olarak elde edildikten sonra restriksiyon endonükleaz enzimi ile kesilir.

2.Hedef genin vektöre eklenmesi: Kesilmiş  DNA parçalarından işaretleniş hedef gen seçilir. Aynı endonükleazla kesilmiş ve vektör ödevi görecek  yabancı DNA parçası (çoğunlukla plazmid) ile birleştirilir. Oluşan yeni DNA’ya rekombinant DNA, bu olaya ise rekombinasyon denir
 Günümüzde yaygın olarak kullanılan vektörler bakteri plâzmitleri ve virüs DNA’larıdır.

Plasmid:
Bazı bakterilerde ana DNA dan başka halka şeklinde olan küçük DNA lardır. Plasmidlere farklı genlerin eklenmesi ile bakteri farklı özellikler kazanır.
Bunlar:
• Küçüktür (birkaç bin baz çifti)
• Genellikle tek bir veya birkaç gen taşıyabilecek yapılardır
• Daireseldir
• Tek replikasyon merkezi taşır

3.Rekombinat DNA nın bakteriye (canlıya) aktarılması: Bu şekilde bir vektör aracılığı ile elde edilen yeni plâzmid genellikle bir bakteriye nakledilir ve bakteri içerisinde çoğaltılarak rekombinat DNA klonları elde edilir.

4.Gen klonlama: Belirli bir DNA bölümünün kesilerek bir vektör içerisine konulması ve daha sonra bakteri içerisinde çoğaltılması işlemlerine gen klonlaması denir.
Gen klonlaması virüs, bitki, hayvan ve bakteri aracılığıyla gerçekleştirilebilir.

Konak hücreler:
Prokaryotlar

  • Bakteriler

Ökaryotlar

  • Bitki hücreleri
  • Memeli hücreleri

Konak bitki hücreleri:
•Yüksek yapılı bitkilere gen aktarmak için plasmid vektörler kullanılır.
•Toprak bakterisi Agrobacterium tumifaciens, bitki hücrelerini enfekte eder ve birçok farklı bitki türlerinde “gal” adı verilen tümörler oluşturur.
•Tümör oluşumu, bakterinin taşıdığı tümör-indükleyici (Ti) plasmidi sayesinde olur.


 
5.Hedef genin canlıya aktarılması: İzole edilip çoğaltılmış genle istenen canlılara uygun tekniklerle aktarılır.
a.Yabancı DNA’nın bakteri hücresine aktarımı


DNA’nın Hücreye aktarımı hücre zarının sıcaklık şoku ve yoğun tuz çözeltisi ile işleme sokulması sonucunda hücre zarındaki delikler genişler. Böylece rekombinant DNA hücre zarından içeri girer. Bu şekilde DNA’nın herhangi bir canlı hücreye aktarılmasına transformasyon denir.
 
b.Yabancı DNA’nın Hayvan hücresine aktarımı
I. Elektroporasyon yöntemi : Hücrelere kısa süreli elektrik akımı uygulanarak, DNA hücre zarında oluşan geçici deliklerden hücre içerisine aktarılır.
II. Biyolistik yöntemi : Hücre veya dokunun üzerine DNA kaplı parçacıklar içeren çok hızlı olan mermi ile ateş edilmesi tekniğidir.
III. Mikroenjeksiyon yöntemi : Çok ince uçlu iğneye sahip enjektör ile hücre zarı geçilip, doğrudan hücre çekirdeğine rekombinant DNA’nın enjekte edilmesidir.
IV.Retrovirüs aracılığıyla:Konak hücreyi enfekte ettikten sonra RNA, Ters transkriptaz enzimiyle çift zincirli DNA molekülüne çevrilir. Bu DNA, konak genomuna katılır ve hücre bölünmesi sırasında yavru hücrelere aktarılır.

c.Yabancı DNA nın bitki hücresine aktarımı
I. DNA tabancası:Bu yöntemle izole edilmiş hedef genler bitki hücresin yüksek hızlarla gönderilerek hücreye zarar vermeden girmeleri sağlanır.
II.Vektörlerle: Yüksek yapılı bitkilere gen aktarmak için plasmid  özellikteki vektörler kullanılır.Bu amaçla Ti-plazmid kullanılmaktadır

T- DNA (Plazmid) neden önemlidir:
•Yabancı genler, Ti-DNA parçasının içine sokulur. Oluşan rekombinant Ti DNA yı taşıyan  bakterinin bitkiyi enfekte etmesiyle, rekombinant plasmid bitki hücrelerine aktarılır.
•Ti-DNA konak hücre kromozomuna katıldığında, yabancı genler bitki genomuna girmiş olur.

Örnek:mikro-enjeksiyon tekniği ile insanda ve hayvanda insülin oluşumunu sağlayan gen bakteriye yerleştirilebilir. Bu şekilde bakterinin insülin üretmesi sağlanmış olur. Bakteriler yoluyla insülin üretilmesi kolay ve ucuzdur.
Örnek:Nergis bitkisinden alınan beta-karoten geni bir bakteri aracılığıyla pirinç bitkisine aktarılarak, pirinç bitkisinin (Altın pirinç) beta karoten üretme sağlanmıştır.Pirinçle beslen toplumlarda A vitamini eksikliğine bağlı hastalıkların (Kseroftalmi) önüne geçilmiştir.
 
Araçlar ve Enzimler
A.Gen klonlaması sırasında kullanılan araçlar:
Virüsler:
1-DNA virüsleri:               DNA-----------mRNA---------------Protein
2-RNA virüsleri:                mRNA---------cDNA----------mRNA-------------Protein

B.Gen klonlaması sırasında kullanılan enzimler :


1. Bir hücrenin DNA zincirini, farklı yerlerinden ve istenen uzunlukta kesilmesini sağlayan enzimler restriksiyon endonükleaz enzimidir.


 2. Kesilen DNA parçalarını birbirine ekleyen enzim ligazdır.


3. DNA polimeraz enzimi DNA moleküllerinin çoğaltılmasını sağlayan enzimdir. Çoğaltılmak istenilen DNA parçasının bir zincirin dizilimi bilindiğinde polimeraz enzimi aracılığı ile yeni DNA zincirleri elde edilir.
4.Ters transkriptaz :RNA dan cDNA sentezleyen enzim
5. DNA eşlenmesinde başlangıç nukleotidlerini (RNA) yerleştiren Primaz enzimdir

IV. Gen tedavisi
Sahip olduğu mutant (zararlı) gen taşıyan somatik hücreye bunun yerine normal (sağlıklı) aleli sokmaktır.
Sağlıklı genlerin hücreye sokulması, bir vektör yada gen sistemi ile başarılmaktadır.
Gen tedavisi genin aktarıldığı hücre tipine göre iki gruba ayrılır:
1.Somatik gen tedavisi: yeni genler vücut (somatik ) hücrelerine transfer edilmekte ve sadece tedavi edilen bireyi etkilemektedir.
2.Eşey (germ) hücre tedavisinde : insan eşey hücreleri tedavi edilmekte ve genetik değişimler yeni kuşağa da aktarılmaktadır.

V. Jel Elektroforez ve DNAparmak izi

 Bir DNA parmak izi oluşturmak için aşağıdaki yol takip edilir.


 1.  DNA hücreden izole edilir
 2.  DNA endonükleaz enzimleri ile kesilir
 3.  Kesilmiş DNA bir elektroforezdeki jel üzerine yerleştirilir
 4.  Negatif yüklü DNA lar elektroforezdeki pozitif uca doğru hareket ederler
 5.. Sistem kapanır ve DNA lar özel boyalar ve radyoaktif tekniklerle gözlenir şekilde işaretlenmiştir.

DNA parmak izi
Rekombinant DNA tekniğinin kullanım alanlarından birisidir. Bir insanın DNA'sını oluşturan nükleotit dizisi ile diğer insanın DNA'sını oluşturan nükleotit dizisi birbirinden farklıdır. buna göre iki farklı insanın DNA'sında her 100 nükleotitde 1 veya 2 nükleotit gibi farklılıkların olduğu anlaşılmıştır.

Restriksiyon enzimleri DNA yı belli nukleotid tekrar bölgelerinden keserler. Aynı DNA larda aynı tekrarlar olduğu için kesimleri sonunda aynı parçalar oluşur.Farklı DNA ların kesiminde benzer parça oranı DNA lar arasındaki benzerliği verir. Bu şekilde kesilmiş DNA ların elektroforezde karşılaştırılması ile benzerlikleri tespit edilir.Bu yönteme DNA parmak izi denir.

Uygulanışı:
Aynı kesici enzimle DNA’lardan farklı büyüklükte ve sayıda DNA parçaları elde edilir. Bu DNA parçaları jel içine enjekte edilir. Elektroforez adı verilen bir yöntemle farklı uzunlukta DNA parçaları birbirlerinden ayrılır. Kısa olan DNA parçalarının hareketleri uzun olanlara göre daha hızlıdır. DNA parçaları jel üzerinde büyüklüklerine göre belirli uzaklıklarda bantlar oluşturur. Bu bantlaşma her bireyin kendine özgüdür. Buna DNA parmak izi adı verilir. Bu yöntemle adli olaylarda şüphelinin DNA'sı olay yerinde bulunan DNA'larla karşılaştırılarak suçu gerçekten işleyip işlemediği belirlenebilir. Ayrıca DNA parmak izi şüpheli çocuğun adli tıpta ana-baba tayininde de kullanılır.

 
VI. Monoklonal antikor teknolojisi ve Hibridoma
Monoklonal antikor teknolojisi İle, antikorların saf halde ve oldukça büyük miktarlarda  üretilir.Bu amaçla biyoteknoloji kullanılarak  sürekli olarak antikor üreten "hibridoma" adı verilen hücreler elde edilir

Hibridoma teknolojisinin temelinde üç bilgi bulunur:
1- B-lenfositleri tek bir antijene özgü antikor üretip salgılayan, yaşam süreleri birkaç günle sınırlı kan hücreleridir.
2- Tümör hücreleri bölünerek çoğalma kontrolünü kaybetmiş, hızla üreyen ölümsüz hücrelerdir.
3- Belli koşullarda aynı organizmaya ait değişik hücreler birleştirelerek her iki hücrenin özelliklerini taşıyabilen melez hücreler (hibridoma) elde edilebilir.

Hibridoma hücreleri B ya da T lenfositlerinin kanserli hücrelerle birleştirilmesi sonucu  oluşur, bir taraftan sürekli bölünürken diğer taraftan antikor ya da T hücresi reseptörleri meydana getirir.
 Bu şekilde antikor üretimine  monoklonal antikor  teknolojisi  denir.

Özetle Biyoteknolojik yöntem
Biyoteknolojik yöntemler aracılığıyla klonlanmak istenen DNA bölümleri restriksiyon endonükleaz enzimi ile kesildikten sonra vektör olarak kullanılacak hücrenin plazmiti içerisine yerleştirilir ve DNA ligaz enzimi ile birleştirilir. Bu şekilde elde edilen yeni plazmit genellikle bir bakteriye aktarılarak çoğaltılır. Biyoteknolojide kullanılan vektörler bakteri plazmitleri ve virüslerdir. Kesilmiş bir DNA parçacığının yabancı DNA parçacığı ile birleştirilmesi sonucu ortaya çıkan DNA'ya rekombiant DNA denir. Rekombinant DNA'ya sahip canlıya transgenik canlı denir. Biyoteknolojide rekombinant DNA elde edilmesine yönelik tekniğe gen klonloması denir.

Gen klonlamasında önemli olan aşamalar kısaca şöyledir (genel prensipler).

  • Gen taşıyan DNA'nın (veya RNA) saf olarak elde edilmesi,
  • Genin yerinin belirlenmesi,
  • Genin çıkarılması,
  • Taşıyıcı (vektör) DNA'nın elde edilmesi,
  • Gen DNA'sının vektör DNA'sı ile birleştirilmesi,
  • Oluşan rekombinant vektör DNA'nın alıcı hücreye aktarılması,
  • Seleksiyon,
  • Gen ürününün kontrol edilmesi. 

Biyoteknoloji ürünleri

  • Transgenik bakteri ve virüsler (Biyolojik savaş)
  • İnsulin hormonu
  • Büyüme hormonu
  • Kan pıhtı eritici faktörü
  • Pıhtılaşma faktörleri
  • Kan düzenleme hormonları
  • Sığır büyüme hormonu
  • Hepatit-b,sıtma,dizanteri ve bazı hayvan hastalıkları için aşılar
  • Bitkilerde donmayı engelleyen bakteriler
  • Suların temizlenmesinde kullanacak bakteriler
  • 50 nin üzerinde bitki türü (hastalıklara ve zararlılara dirençli)
  • Genetik olarak değişikliğe uğratılmış küçük ve büyük baş hayvanlar.
  • Et ve özellikle sütünde insan için kullanılacak kimyasallar (Hormon,enzim)bulunduran hayvanlar.
  • Hayvanlarda, insan kan özelliklerini taşıyan kan üretimi

Gelecekte Biyoteknoloji ile;

  • Biyoteknoloji sayesinde gelecekte canlılara ait genetik şifre çözülerek gen haritaları ortaya çıkacaktır.
  • Kalıtsal bir çok hastalık tedavi edilebilecek veya daha embriyo döneminde iken sağlam genlerle hasta genler değiştirilebilecektir.
  • İnsan ömrü uzayabilecek, anne ve babanın isteği doğrultusunda bebeğin cinsiyeti belirlenebilecek,
  • Kanser başta olmak üzere birçok hastalığa karşı koruyucu rekombinant aşılar geliştirilebilecektir.
  • İstenilen özellikte bitki ve hayvan türleri elde edilebilecektir.

DNA diğer hücre bileşenlerine göre daha kolay ve saf olarak elde edilebilir. Çünkü: DNA'nın kendine özgü bir kimyasal yapısı ve fiziksel özellikleri vardır.
Şöyle ki:
1) Bakterilerde kromozom uzunluğu oldukça büyüktür. Örn., E. coli 'de kromozom 1.1 - 1.4 mm uzunluktadır.
2) DNA, fiziksel ve kimyasal muamelelere oldukça dirençlidir. Halbuki, diğer hücre bileşenleri  daha duyarlıdırlar ve kolayca tahrip olurlar. 
3)DNA diğer hücre bileşenlerinden daha fazla özgül ağırlığa sahiptir.
DNA'nın bu özel karakterleri, hücre özütlerinden daha kolay ayrılmasını ve elde edilmesini sağlar. Özellikle, alkolde iplik görünümünde bir yumak oluşturması ve cam çubuğa yapışması, özütten kolayca ayrılmasına yardımcı olur.