Tarımsal Biyoteknolojiye Giriş

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Tarımsal Biyoteknolojiye Giriş"

Kudret Topal
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Tarımsal Biyoteknolojiye Giriş Adnan Menderes Üniversitesi Tarımsal Biyoteknoloji TAB 101 Muavviz Ayvaz (Yrd. Doç. Dr.) 12. Hafta ( ) 1

2 Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO) 2

3 Genetik: Biyolojinin bir dalı olup, canlı organizmalarda kalıtım ve çeşitlilik konularını işler. Canlının sahip olduğu bütün özelliklerinin kuşaktan kuşağa nasıl geçtiğini inceler. Genetik bilimi genetik materyali oluşturan deoksiribonükleik asit (DNA) moleküllerini ve bu molekülün işlevsel birimleri olan genleri inceler. 3

Canlının sahip olduğu bütün özelliklerinin kuşaktan kuşağa nasıl geçtiğini

4 Genetik: Yeryüzündeki tüm canlılar genetik bilgi taşır. Genlerin çalışmaları sonucu proteinler üretilir. Proteinler organizmada birçok biyolojik fonksiyonda önemli rol oynar. 4

5 Genetik Bilginin Akışı DNA RNA PROTEIN DNA 1. REPLİKASYON (DNA SENTEZİ) 2. TRANSKRİPSİYON (RNA SENTEZİ) 3. TRANSLASYON (PROTEİN SENTEZİ) 5

6 Bilginin Biyolojik Olarak Akışı (Central Dogma) DNA RNA PROTEİN Özellik 6

7 Genetik Bilginin Akışı Genetik bilgi Protein Sentezine akar. DNA RNA PROTEİN 7

8 Mutasyon: Genetik değişim, mutasyon adı verilen DNA moleküllerindeki değişiklikler yoluyla olmaktadır. Biyoloji, kimya, fizik gibi temel bilim alanlarındaki gelişmeler sonucu 20. yy da canlılardaki genetik değişimler laboratuvar ortamında gerçekleştirilmeye başlanmış ve gen teknolojileri geliştirilmiştir. 8

Biyoloji, kimya, fizik gibi temel bilim alanlarındaki gelişmeler sonucu 20.

9 Gen Teknolojisi: Rekombinant DNA teknikleri gibi moleküler biyoloji yöntemleri ile genleri izole etme ve bu genleri canlıya aktarma işlemidir. Genin canlıya aktarılması işlemi sonucu oluşan canlıya Genetiği Değiştirilmiş Organizma (GDO) veya transgenik organizma adı verilir. Bütün bu işlemelere GDO teknolojisi ismide verilmektedir. 9

Genin canlıya aktarılması işlemi sonucu oluşan canlıya Genetiği Değiştirilmiş

10 İnsanoğlu eski zamanlarda üstün özellikli olarak kabul ettikleri bitkileri seçerek bir tür ıslah gerçekleştirmiştir. Benzer çalışmalara insanlığın modern çağlara ilerlemesiyle hız kazanmıştır. Hollandalı Jansen tarafından 1590 da mikroskobun keşfi ile bakteriler ve hücrelerin tanımlaması başlamıştır. 10

Benzer çalışmalara insanlığın modern çağlara ilerlemesiyle hız kazanmıştır.

11 Bugünkü DNA teknolojisi yada GDO teknolojisi uygulamalarında en çok kullanılan Escherichia coli bakterisi 1855 te bulunmuştur. Bu buluşu genetik biliminin öncüsü olarak bilinen Gregor Mendel in 1865 teki çalışmaları izlemiştir. Mendel Bitki Melezleri Üzerine Deneyler adlı eserini yayınlamış ancak yeterli ilgi görmemiştir. 11

Bu buluşu genetik biliminin öncüsü olarak bilinen Gregor Mendel in 1865 teki

12 Bugünkü DNA teknolojisi yada GDO teknolojisi uygulamalarında en çok kullanılan Escherichia coli bakterisi 1855 te bulunmuştur. Bu buluşu genetik biliminin öncüsü olarak bilinen Gregor Mendel in 1865 teki çalışmaları izlemiştir. Mendel Bitki Melezleri Üzerine Deneyler adlı eserini yayınlamış ancak yeterli ilgi görmemiştir. 12

13 O yıllarda Biyoloji bilimindeki bilgi birikimi, Mendel in kalıtım kurallarını kavrayacak düzeyde olmaması nedeniyle yeterli ilgi görmemiştir. Döllenmede çekirdeğin rol oynadığı yılları arasında Butschli, Strasburger, Oscar-Hertwig ve Fleming in çalışmaları sonucu keşfedilmiştir. Kromozonların kalıtımdaki rolü ise 1883 te Weismann tarafından ortaya konmuştur. 13

Döllenmede çekirdeğin rol oynadığı 1875-1880 yılları arasında Butschli, Strasburger,

14 Kuşkusuz bu temel bilgilerin ışığı olmaksızın 1865 teki Mendel in çalışmalarının önemi anlaşılamamıştır yılında birbirinden habersiz olarak çalışan Correns, De Vries ve Tschermak, Mendel in ortaya koyduğu kuralları yeniden keşfetmişler ve 20. yy. başlarında İngiliz Bateson bilimin bu dalına genetik adını vermiştir. 14

1900 yılında birbirinden habersiz olarak çalışan Correns, De Vries ve Tschermak,

15 1953 yılında Watson-Crick kromozomların kimyasal yapısını oluşturan DNA nın molekül formülünü geliştirmiştir. DNA nın üç boyutlu ve çift zincirli yapısının belirlenmesi kilometre taşı kabul edilmiş ve sonrası moleküler genetik alanında hızlı gelişmeler olmuştur. Bu gelişmeler bitki ıslahını etkilemiştir. Bunlardan birincisi 1960 yılında gerçekleşen yeşil devrimdir. 15

DNA nın üç boyutlu ve çift zincirli yapısının belirlenmesi kilometre taşı kabul edilmiş ve

16 Bu devrimle kısa boylu, yatmaya dayanıklı, azotlu gübreye iyi yanıt veren, gün uzunluğuna tepki göstermeyen buğday ticari varyeteleri geliştirilmiştir. Bu devrim yüksek verim teknolojisine dayanmaktadır. Gübre, tarımsal savaş, herbisit, su gibi girdiler çok artmıştır. Buna paralel olarak buğday üretiminde hızlı artışlar ortaya çıkmıştır. 16

Bu devrim yüksek verim teknolojisine dayanmaktadır.

17 Örneğin Hindistan da yeşil devrim öncesi 12,3 milyon ton olan buğday üretimi, yeşil devrim sonrası 26,6 milyon tona yükselmiştir. Ülkemizde ise bu artış %55 olmuştur. Ancak bu devrimde gübre, ilaç gibi girdilerde önemli artışların olması çevre kirlenmesini başlatmıştır. 17

18 1960 lı yılların sonuna doğru gen izolasyonu ve klonlama işlemlerinin yolunu açan DNA yı kesebilen restriksiyon enzimlerinin Escherichia coli bakterisinde bulunuşuyla moleküler genetik alanında hızlı ilerlemeler sağlanmış ve yeni çalışmalar gündeme gelmiştir. Bu çalışmalar sonucu olarak tarımda yeşil gen devrimi, tıp alanında kırmızı gen devrimi ve çevre kirliliği ve atıklarla ilgili olarakta gri gen devrimi gündeme gelmiştir. 18

ilerlemeler sağlanmış ve yeni çalışmalar gündeme gelmiştir.

19 Herbert Boyer ve Stanley Cohen restriksiyon enzimlerini kullanarak ilk gen klonlama çalışmasını yapmıştır. Bu çalışma ile bir DNA parçası bakteri DNA sına eklenmiş ve ilk genetiği değiştirilmiş mikroorganizma üretilmiştir. Altmışlı yıllarda başlatılan protoplast kültürü (hücre duvarı uzaklaştırılmış bitki hücresi) çalışmalarını seksenli yıllarda protoplast füzyonu (kaynaştırması) çalışmaları izlemiştir. 19

Bu çalışma ile bir DNA parçası bakteri DNA sına eklenmiş ve ilk genetiği değiştirilmiş mikroorganizma

20 Geleneksel ıslah yöntemlerinde, melezleme çalışmaları genetik olarak birbirine yakın türler arasında olurken protoplast kültürü ile genetik materyallerin bir hücrede birleştirilmesi ile yeni melez bitki türü elde edilmesinde beklenen başarı oranı elde edilememiştir. 20

ile genetik materyallerin bir hücrede birleştirilmesi ile yeni

21 Bitkilerde tümör oluşumuna neden olan bir toprak bakterisinin (Agrobacterium tumacafiens) bu hastalığı kendi DNA sının bir parçasını bitkilere aktararak yaptığı seksenli yıllarda bulunmuştur. 21

22 DNA nın kimyasal dili aynı olduğundan, her türlü canlıdan gen aktarılabilme imkanı oluşmuştur. Yeşil gen devrimi ile dünya tarımı büyük beklentiler içindedir. Onun için biyoteknoloji alanında dünya ülkeleri yarışa girmiştir. 22

23 Bu devrimin felsefesi yeşil devrimden çok farklıdır. Yeşil devrimde çevre genotipe göre optimize edilmekte, yeşil gen devriminde ise genotip çevreye göre iyileştirilmektedir. Diğer bir söyleyişle çevreyi değiştirmek yerine genotipin çevreye göre değiştirilmesi felsefi güdülmektedir. 23

24 Mikroorganizmalar ve hayvanlarla yapılan çalışmalar da bitki çalışmaları kadar hızlı ilerlemiştir. İlk genetiği değiştirilmiş hayvan olan fare, Frank Ruddle ve ark. Tarafında 1980 yılının başında üretilmiştir. Yine aynı yıllarda genetik yapısı değiştirilmiş domuz evcil hayvan olarak elde edilmiştir. 24

25 Şeker hastalığının tedavisinde kullanılmak amacıyla genetiği değiştirilmiş bakteri tarafından insülin elde edilmesi ise transgenik bakterilerin ilk uygulama alanlarından birisi olmuştur. Seksenli yılların sonuna doğru süt oluşumunda rol oynayan genleri taşıyan, Tracy adı verilen, ilk transgenik koyun elde edilmiştir ve bu çalışmayı transgenik boğa ve inek takip etmiştir. 25

26 İnsan sağlığı alanında da genetiği değiştirilmiş organizmalardan yararlanılmış ve kanser çalışmalarında transgenik fareler kullanılmıştır. Bitkiler üzerinde de benzer çalışmalar yapılmış, bakterinin aktardığı DNA parçasından hastalığın ortaya çıkmasını sağlayan bölgelerin çıkartılıp yerlerine istenilen herhangi bir gen yerleştirildiğinde de bitkiye gen aktarımının tespiti ile ilaç yapımında kullanılan maddeler üretilmeye başlamıştır 26

27 1990 yılında GDO teknolojisi hızlı bir gelişme göstermiş ve insanlarda bir tip genetik değişim uygulaması olarak kabul edilen gen terapisi yöntemi ile hastalıklar tedavi edilmeye başlanmıştır. Gen terapisi yöntemi kısaca, mutasyonlar sonucu bozulan gen veya genlerin yerine düzgün gen parçalarının hastalara aktarılması olarak tanımlanabilir ve bununla ilgili deneysel çalışmalar halen devam etmektedir. 27

28 GDO teknolojisinin yanı sıra klonlama teknolojisi 1990 lı yılların sonuna doğru ortaya çıkmış ve bilim insanları transgenik klonlanmış hayvanlar üretmeye başlamıştır. Çekirdek transferi yöntemi ile klonlanan ilk canlı olarak tarihe geçen Dolly adlı koyundan sonra, transgenik klonlanmış Polly adlı koyun üretilmiştir. 28

29 Transgenik bitkiler ise GDO teknolojisinin en hızlı ilerleyen ve gelişen dallarından biri olmuştur. İlk transgenik yada genetiği değiştirilmiş ürün olan uzun raf ömrü olan domates FlavrSavr adı ile 1996 yılında piyasaya çıkmıştır. 29

30 Bu gelişmeyi gen aktarılmış mısır, pamuk, kanola ve patates bitkileri izlemiştir. Ayrıca tüketicileri doğrudan ilgilendiren özellikleri içeren genetik yapısı değiştirilen bitkilerde üretilmeye başlanmıştır. Bunlara en iyi örnek ise hemoglobin ve insan kan proteini üreten tütün bitkisidir. 30

31 Bununla beraber ilaç hammaddesi, antikor ve diğer rekombinant proteinlerin üretiminde sadece bitkiler değil mikroorganizmalar ve hayvanlarda kullanılmıştır li yıllara gelindiğinde ise GDO teknolojisi altın çağını yaşamaktadır. 31

32 Genetik yapısı değiştirilmiş bitki, hayvan ve mikroorganizmalar başta sağlık sektörü olmak üzere tarım, hayvancılık ve endüstri sektörlerinin gelişmesinde rol oynamıştır. 32

33 Neden GDO Üretilir? 33

34 Never Stop Thinking! 34

Benzer belgeler

Tarımsal Biyoteknolojiye Giriş

Tarımsal Biyoteknolojiye Giriş Adnan Menderes Üniversitesi Tarımsal Biyoteknoloji TAB 101 Muavviz Ayvaz (Yrd. Doç. Dr.) 13. Hafta (10.12.2013) 1 Neden GDO Üretilir? 2 Neden GDO Üretilir? GDO lar doğal