Bioteknoloji Dünyasına Hoşgeldiniz

Mesut AKPUNAR

Bioteknoloji nedir?

Biyoteknoloji klasik anlamda biyolojik sistemlerin (canlı organizmalar ve çeşitli türlerin ) özel amaçlarla ürün ya da işleme teknikleriyle kullanıldığı teknolojik uygulamalara

denilmektedir. Temel amacı bir canlının belirli özelliklerini şifreleyen

genetik bilginin bir başka canlıya nakledilmesidir ( gen transferi) .

BİYOTOKNOLOJİK TAŞIYICILAR

• Biyoteknolojik çalışmalarda bakteri, virüs ve

Maya mantarı gibi mikroorganizmalar taşıyıcı olarak kullanılır.

REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ

Farklı biyolojik kaynaklardan elde edilen DNA moleküllerini

birleşmesinden oluşan yapıya rekombinant DNA denir.

Rekombinant DNA oluşturmak için ön koşul yabancı DNA parçası ile Taşıyıcı plazmitin (DNA) aynı

restriksiyon enzimiyle kesilmesidir. Daha sonra yabancı DNA ve plazmit DNA ligaz enzimi ile

birleştirilir. Elde edilen rekombinant DNA taşıyıcı organizmalar yardımıyla

bakteriye nakledilip orda çoğaltılır bu işleme ise klonlama denir.

Rekombinant DNA teknolojisinin uygulandığı veuygulana bileceği bazı

çalışmalar ;

• 1970’li yıllardan itibaren insülin hormonu, büyüme hormonu gibi insana özgü gen ürünleri diğer canlılarda sentezlenebilmektedir

• Koyuna bir insan geni aktarılarak, koyun sütünde bir insan proteinin bulunması sağlanmıştır.

• Sazan balığı gibi bazı canlıların daha hızlı büyümesi sağlanabilmektedir.• (Bir genin farklı bir hücreye nakliyle o hücrenin işlevi artabilir, değişebilir veya

salgıladığı kimyasal maddeler farklılaşabilir.) Böylece, şimdiye dek fare, tavşan, koyun, domuz, tavuk, balık gibi birçok hayvan üzerinde embriyonları tek hücre

aşamasındayken yüzlerce değişik gen denenmiş ve değişik türler elde edilmiştir. Bu yolla elde edilen yalnızca fare türlerinin sayısı bini aşmıştır.

Genetik yapısı değiştirilmiş bir Zebra balığı sürüsü

Normal bir Zebra balığı

• Tarımda biyolojik mücadele sayesinde bazı bakteriler kullanılarak böceklere karşı dirençli domates, tütün

pamuk, fasulye gibi bitkiler elde edilmektedir.

• Yonca bitkisine aminoasit sentezine yardımcı olan bir gen aktarılarak bitkinin protein değeri yükseltilmiştir.

• İlk biyoteknoloji patenti 1980’de ham petrolü parçalamak amacıyla genetik yapısı değiştirilmiş bir

mikrop geliştiren, yani yaratan Dr. Ananda Chakrabarty’ye verilmiştirGenleri değiştirilmiş ve

hayvanlara özel olan "ışıma"yı sağlayan bir tütün

bitkisi

Bir böceğin, bir balığın genleri bir bitki ya da mikroorganizmaya aktarılabilmektedir. Örneğin

akrebin zehirini üreten gen bir virüse nakledilebilmekte, böcek öldüren bir bakterinin geni

de bitkilere nakledilebilmektedir böylece, tarım ürünlerine verimin arttırılması, ürünlerin zararlılardan

etkilenmemesi gibi çeşitli amaçlarla genetik müdahaleler yapılmaktadır.

Genleri değiştirilmiş bir güvercin .

KLONLAMA• Kopyalama (klonlama) eşeysiz

üreme yöntemiyle genetik yapısı birbirinin aynı canlıların oluşturulması anlamına

gelmektedir. • Tek yumurta ikizi olarak

adlandırılan ikiz çeşitleri (duruma göre üçüz ve dördüz de

olabilir) aslında birbirlerinin doğal yoldan klonlanmış

halleridir.• Wilmut ve arkadaşları bir koyun

üzereinde yaptıkları çalışmalar sonucunda kopyalanmış ilk canlıyı (koyunu) elde ettiler.• İlk defa 1997 yılında bir omurgalı klonlandı bu canlının

adı Dolly di.

Klonlama için en çok kullanılan yönteme "çekirdek transferi yöntemi" adı verilir.

Bu yöntemde ilk olarak bir canlıdan yumurta hücresi alınır ve çekirdeği çıkartılır .

Daha sonra ise yine aynı canlıdan ya da aynı türdeki başka bir canlıdan alınan herhangi bir vücut hücresinin çekirdeği laboratuar ortamında bu yumurta hücresine nakledilir.

Naklin başarılı olması durumunda oluşan bu yeni hücreye hafif bir elektrik şoku uygulanarak bölünmeye zorlanır.

Bir kez bölünen hücre bölünmeye devam eder bu aşamadan sonra anne rahmine yerleştirilen embriyonun doğması beklenir. Sonuçta genetik bilgiler yani DNA çekirdekte saklandığı için doğan yeni birey hücre çekirdeği kullanılan bireyle aynı genetik

özelliklere sahip olur.

EN ÇOK KULLANILAN YÖNTEM

Bazı Klonlama Ürünleri

1) Embriyonel Kök Hücre(Totipotent hücre)

Blastosist adı verilen hücre

kümesinden alınan hücrelerin her birine

embriyonel kök hücre denir.

Bu hücreler 200 çeşit hücreye dönüşe bilir

Embriyonal kök hücreler, kültür ortamlarında

çoğaltılarak bilimsel araştırmalarda kullanılıyor.

Blastosist

Hızlı çoğalma yetenekleri vardır.

Çoğalma çeşitliliği bakımından diğerlerine göre

daha zengindir.Yani farklılaşma potansiyeli oldukça

yüksek.

Embriyonel kök hücrelerin telomerleri çok uzun olduğu

için çok uzun süre çoğalabiliyorlar. Hatta

laboratuvar ortamlarında 2 yıldan fazla yaşatılabiliyorlar.

Hızlı çoğalma yetenekleri vardır.

Çoğalma çeşitliliği bakımından diğerlerine göre

daha zengindir.Yani farklılaşma potansiyeli oldukça

yüksek.

Embriyonel kök hücrelerin telomerleri çok uzun olduğu

için çok uzun süre çoğalabiliyorlar. Hatta

laboratuvar ortamlarında 2 yıldan fazla yaşatılabiliyorlar.

2) Fetüs Kök Hücreler(Pluripotent hücre)

Düşük yapan kadınlardan elde edilirler.

Sınırsız sayıda bölünebilip, kendini yenileme özelliğine sahip kök hücre tipleridir.

Farklılaşma yeteneği fetüs kök hücrelerinden azdır.

Bu hücreler, pluripotent yapıda yani gerekli koşullar sağlandığında çeşitli hücre türlerine dönüşebilen kök

hücrelerdir.

Fetüs kök hücresi, farklılaşarak kromozom sayısını yarıya indirip yumurta ya da sperm hücresine

dönüşebiliyor.

Ancak tek başına bir organizmayı oluşturma becerisine sahip değil.

Fetüsten elde edilen kök hücreler gelişimin daha geç safhasında elde edildiği için çoğalma potansiyeli

embriyonik kök hücreye göre daha azdır.

Hasarlı fare beyinine insan fetal kök hücre nakli sonrası makroskopik görünüm (sağda)

• Farklılaşmış dokularda bulunan ancak farklılaşmamış hücrelerdir. Her yaştaki insanda bulunur.

• İhtiyaç duyulduğunda bulundukları dokudaki değişik hücre türlerine dönüşüyorlar.

• Bu hücreler bulundukları dokulardaki eskiyen, hastalanan veya ölen hücrelerin yerine yenilerini

üreten yedek parça kaynakları olarak görev yapıyorlar..

• Kemik iliğinden elde edilen kök hücreler kan kanserinin tedavisinde kullanılır.

3) Erişkin Kök Hücreler (Multipotent hücre)

• Bu hücrelerden tüm hücreler elde edilemez sadece iki farklı hücre tipine dönüşe bilir

3)Göbek Kordunu Kök Hücreleri

Bebeğin göbek kordonu plasentaya bağlıdır. Doğumun tamamlanmasından sonra plasenta denilen bu

yapının görevi bittiğinden, doğumu takiben plasenta rahim duvarına yapıştığı yerden ayrılarak rahimin dışına atılır. "Kordon kanı" adı verilen kan, bebeğin doğumundan

sonra göbek kordonu içinde kalan kandır. Yapılan araştırmalarda kordon içinde kalan bu kanının çeşitli hastalıkların tedavisinde önemi bir görevi olduğu

bulunmuştur. Kordon kanı kök hüre kaynağıdır .

Farklılaşma yeteneği fetüs kök hücrelerinden azdır.

Zigottan embriyoya…

• Kordon kanı üzerinde hiç bir işlem yapılmadan hastaya nakil edilebilir.

• Kordon kanı kök hücreleri, enjekte edilen doku içerisinde etraftan gelen kimyasal ve fiziksel sinyaller sonucu özelleşmiş

hücrelere dönüşerek hasta dokuyu yenilemeye başlar.

• İkincisinde kordon kanı kök hücreleri gen terapisi için araç olarak kullanılır.

•Kök hücrelerinin DNA dizilerine yeni genler yerleştirildikten sonra hastaya nakledilebilir.

• Üçüncü metotta ise kök hücrelerin özelleşmiş dokuya veya organa dönüştürülmesidir.

Olumlu Yönleri