BİYOTEKNOLOJİ VE GEN MÜHENDİSLİĞİ ÖMER YANIK BURSA ANADOLU KIZ LİSESİ 2018

Biyoloji Kimya Mühendislik Bilimleri Biyokimya Biyo teknoloji Kimya Genetik Mühendisliği Kimya Mühendisliği Mühendislik Bilimleri

BİYOTEKNOLOJİ VE GEN MÜHENDİSLİĞİ ISLAH YÖNTEMLERİ a)Melezleme b)Yapay döllenme c)Poliploidi KLONLAMA a)Bitkilerde klonlama b)Hayvanlarda klonlama Genetik mühendislik çalışmaları ve etkileri a)Transgenik canlılar b)GDO c)DNA parmak izi d)DNA Mikroçipleri ( Hastalık tanılama)

Biyoteknoloji , canlılara temel bilimlerin ve mühendislik ilkelerinin uygulanmasıdır. Biyoteknolojik yöntemlerle canlının genetik yapısında istenilen yönde değişiklikler yapılır. Biyoteknoloji ; doğa bilimleri , temel mühendislik ve bilgisayar bilimlerinden yararlanarak , genetik ve moleküler DNA teknikleriyle canlının Genetik haritasını çıkartmak , çoğaltmak ,ıslah etmek , değiştirmek geliştirmek yeni ve az bulunan ürünleri yine canlılara (Bakteri gibi) Ürettirmek için kullanılan teknolojilerin tümüdür.

Biyoteknoloji sayesinde kanser , AIDS gibi birçok hastalığın tedavisi mümkün olabilir. Büyüme hormonu , İnsülin , antikor gibi proteinler biyoteknolojik yöntemlerle elde edilir. Yüksek verimli bitkiler transgenik (Gen aktarılmış) canlılardır. Hasar görmüş hücreler biyoteknolojik yöntemlerle tedavi edilir. Organik ve sanayi atıkları transgenik bakterilerle temizlenir.

Hayvan ve Bitki üretiminde kullanılan Islah yöntemleri Tür içi ve türler arası melezleme: Aynı karakter açısından genotipleri farklı bireylerin çaprazlanmasına melezleme denir. Ortaya çıkan birey ise melez olarak adlandırılır. Örneğin iri taneli dayanıksız buğday ile küçük taneli dayanıklı buğdayın melezlemesi İle iri taneli dayanıklı buğdaylar elde edilmiştir. Birbirine benzer veya akraba canlılar arasında yapılan uzun süreli melezlemelerde hastalık oluşturabilecek çekinik genlerin bir araya gelme ve canlıya zarar verme olasılığı yüksektir. Melezleme tür içi yapılabileceği gibi az oranda olsada yakın türler arasında da yapılabilir.

Yapay döllenme: Uygun tekniklerle erkek hayvanlardan alınan spermlerin çeşitli tekniklerle dişi üreme kanalına bırakılma işlemidir. Daha çok sığırlarda kullanılmasıyla birlikte koyun , keçi at ve tavuk yetiştiriciliğin de de kullanılmaktadır. Canlılar çoğunlukla her bir kromozomun iki kopyasına sahiptirler. Yani Diploittirler. Ancak canlılarda her bir kromozomun ikiden fazla kopyasına da rastlanabilir. (3n, 4n) Poliploidi: Canlılarda her bir kromozomun ikiden fazla kopyasının olması durumudur. Böylece kromozom sayısı takımlar halinde artar. ( 3n , 4n gibi ) Bitkilerde rastlanan bu durum sonucu verimin arttığı görülmüştür. Yonca , muz Buğday ,elma çekirdeksiz karpuz, çilek , fasulye örnek verilebilir.

BİTKİ VE HAYVANLARDA KLONLAMA Gen klonlanması Çoğaltılmak istenen genin bir plazmite yerleştirilerek bakteri hücresine aktarılması ve bakterinin bölünerek bir çok kopya oluşturmasına gen klonlaması denir. Klonlama da temel işlem herhangi bir canlıdan alınan genin bir plazmite aktarılmasıdır. Bakteride ki plazmit DNA sına başka bir canlıdan alınan genin aktarılmasıyla oluşan DNA’ya Rekombinant DNA denir. Kopyalanacak gen ve plazmit Restriksiyon enzimleri ile kesilerek çıkarılır. Bu enzimler bakterilerin onları enfekte eden virüslere karşı oluşturduğu savunma enzimleridir. Kesilip çıkarılan gen ve plazmit DNA ligaz enzimi ile uygun sıcaklıkta birleştirilir.

Rekombinant DNA teknolojisinde kullanılan enzimler Polimerazlar:DNA ve RNA sentezinde kullanılırlar. Fosfatazlar:Fosfat bağlarını koparan enzimlerdir. Restriksiyon endonükleaz:DNA molekülünde İstenen bölgeleri tanıyıp kesen enzimlerdir. DNA Ligaz:İstenilen genin plazmite bağlanmasını sağlar.

Rekombinant DNA aktarım yöntemleri 1.Elektroporasyon yöntemi:Hücrelerin bulunduğu çözeltiye kısa süreli olarak yüksek elektrik akımı uygulanması sonucunda hücre zarında geçici deliklerin Oluşturulması işlemidir. Rekombinanat DNA bu deliklerden hücreye girer. 2.Biyolistik yöntem:Hücrelerin üzerine çok hızlı hareket eden bir mermi ile Ateş edilmesidir.Mermi DNA kaplı parçacıkların içerdiği için DNA nın Hücre içine girmesi sağlanır. 3.Mikroenjeksiyon yöntemi:İnce uçlu bir iğneye sahip bir enjektör ile hücre zarı Delinip doğrudan hücre çekirdeğine DNA içeren çözeltinin aktarılmasıdır.

Restriksiyon enzimleri DNA ligaz

Hayvanların klonlanması Hayvanlarda klonlama için önce klonlanacak canlının çekirdeği çıkarılır. Çekirdeği olmayan bir yumurta hücresine bu çekirdek aşılanır. Daha sonra bu çekirdek aynı tür başka bir canlının rahmine yerleştirilir. Gelişen embriyo çekirdeği alınan bireyin genetik kopyasıdır.

Bitkilerde klonlama ve gen nakli Bitkilere istenen genlerin aktarılması için kullanılan en önemli bakteri Agrobakterium tumefasiensdir. Bu bakteride iki tane plazmid bulunur birine Antibiyotiğe direnç geni diğerine de bitkiye aşılanması istenen esas gen olan Böceklere direnç geni aktarılır. Diğer plazmid bitki hücrelerine girişten sorumlu genleri taşır. Bitkilerin bulunduğu ortama konan bakteriler bitki hücrelerinin içerisine girer. Gen naklinin olduğu bitki hücrelerinin ayırt edilebilmesi amacılığıyla ortama antibiyotik uygulanır. Genetiği değişmemiş hücreler antibiyotik sebebiyle ölürken, genetiği değiştirilerek direnç kazanmış hücreler çoğalır ve yeni bitkiler oluşturur.

GENETİK MÜHENDİSLİĞİNİN PRATİK UYGULAMALARI Tıp ve eczacılık: İnsan sağlığı için gerekli İnsülin , Büyüme hormonu gibi ürünler kadavralardan değil Rekombinant DNA yardımıyla bakterilerden üretilmektedir. Tarımda uygulamaları: A vitamini yönünca fakir olan doğal pirinçe gen aktarımı yoluyla taransgenik altın pirinç elde edilmesi. İnsan genom projesi: İnsan genomunun 2003 yılında ortaya çıkarılması ile bazı hastalık genleri ortaya çıkarılmıştır.Birçok hastalığın tedavisi ileride mümkün olacaktır. GDO: Bir canlıdaki genetik bir özelliğin başka canlılara aktarılmasıyla GDO lu ürünler elde edilmiştir. Bu teknoloji sayesinde mısır ve pamuk böceklere dayanıklılığı arttırılmıştır. Kontrol dışı ve yüksek kazançlı çalışmaların doğal türlerin yok olmasına neden olabileceği de göz önüne alınmalıdır.

Kök hücreler Gen mühendisleri kök hücreler üzerinde de çeşitli çalışmalar yapmaktadır. Kök hücreler, kendini yenileme özelliğine sahip olan farklılaşmamış hücrelerdir. Bu hücreler gerek vücut içinde gerekse laboratuvar ortamında bölünerek farklı hücre tiplerine dönüşebilirler. İnsanlardaki temel kök hücreleri üç çeşittir. Yetişkin kök hücreleri, vücutta birçok doku ve organda bulunur. Bulundukları dokuda hasar olması durumunda bölünerek hasarı onarırlar. Embriyonik kök hücreleri, embriyonun erken dönemlerinde elde edilen hücreler olup zamana bağlı olmaksızın çoğalırlar. Sürekli kendini yenileme ve tüm hücrelere dönüşebilme yetenekleri vardır. Kordon kanından elde edilen kök hücreleri, uygun ortamlarda bekletilir. Bireyin ilerleyen yaşamında ortaya çıkabilecek sağlık sorunlarının tedavisinde kullanılırlar.

Gen tedavisi Zararsız hale getirilmiş bir retrovirüs vektörü bir genin normal allelini buna sahip olmayan bir hastanın hücreleri içerisine sokulmasında kullanılır. Eğer viral nükleik asit yabancı bir gen bulunduruyorsa ve bu gen ifade ediliyorsa bu hücre ve hücrenin nesilleri , gen ürününe sahip olacak ve iyileşecektir. Kemik iliği hücreleri gibi yaşam boyu çoğalan hücreler , gen tedavisi için ideal hücrelerdir.

DNA Parmak izi İnsan genomunda bazı anlamsız ve gen şifrelemeyen DNA dizi sıraları bulunur. Bu DNA dizileri kişiden kişiye farklılık gösterir. DNA paramak izi yöntemiyle Adli olaylarda genetik teşhis yapılabilir. Çeşitli yöntemlerle izole edilen DNA parçası bantlar oluşturarak ayrıştırılır. Oluşan Bant profiline DNA parmak izi denir. Bir bireyin bütün hücrelerinin DNA pamak izi Aynıdır. Bir adli uygulama Zanlının elbiselerinin Üzerindeki DNA , kurbanın DNA parmak izine uymak Ta ancak davalının DNA Parmak izinden farklılık Göstermektedir. Bu kanıtlar neyi işaret etmektedir ?

DNA Mikroçipleri Her biri bir geni temsil eden, ayrı ayrı küçük katı yüzeye kovalent bağlarla sabitlenmiş binlerce DNA parçacıkları topluğudur. DNA mikroçip teknolojisi çoğunlukla gen ifadesi profilini çıkarmada, yani aynı anda çok sayıda genin ifade düzeyinin gözlemlenmesinde veya karşılaştırmalı genomik hibridizasyon çalışmalarında ayrıca hastalıkların önceden tanımlanmasında kullanılmaktadır