KALITIM #12 MODERN GENETİK UYGULAMALARI (BİYOTEKNOLOJİ) SELİN HOCA
BİYOTEKNOLOJİ Canlılara temel bilimlerin ve mühendislik ilkelerinin uygulanmasıdır. Gen mühendisliği, genetik madde lan DNA üzerinde yapılan değişiklikleri ilgilenir. Biyoteknoloji ise biyolojik bir sistem ya da yapının endüstriyel boyutta kullanılması yoluyla farklı ürünlerin elde edilmesini amaçlar. Gen mühendisliği ile biyoteknoloji net bir çizgi ile birbirinden ayrılmaz. Bazı uygulamalar her ikisinin de ortak çalışmasıdır.
GELENEKSEL BİYOTEKNOLOJİ YÖNTEMLERİ İnsanlar yıllardır geleneksel yöntemlerle melezleme çalışmaları yapmaya çalışmıştır. Bu çalışmalar çok uzun zaman alır. Çünkü yeni bireylere istenilen genle birlikte istenmeyen özelliklerde aktarılır. Bu nedenle, üstün özelliklere sahip bireylerin elde edilebilmesi için binlerce eşleşmenin yapılması gerekirdi. İstenilen özellikleri elde edebilmek için DNA sıkıntısı vardı. Çünkü sadece anne ve babanın DNAları vardır.
MODERN BİYOTEKNOLOJİK YÖNTEMLER Yüksek kaliteli ve daha fazla ürün veren türlerin elde edilmesi amaçlanır. Islah yöntemleri; 1) MELEZLEME: Uzun süre sadece kendi arasında gen alışverişi yapan ırklar genetik olarak zayıf kabul edilir. Çünkü bu durum zararlı çekinik genlerin homozigot durumlarla fenotipte ortaya çıkmasına neden olur. Farklı karakterler bakımından homozigot olan bireyler arasında çaprazlama yapılarak üstün özelliklere sahip melez bireyler elde edilir. örn; küçük ve tatlı eriklerle büyük ve tatsız eriklerin çaprazlanmasıyla büyük ve tatlı erikler üretilmiştir. 2) YAPAY DÖLLENME: Üstün özelliklere sahip olan hayvanlardan alınan spermlerin sperm bankalarında saklanarak uygun zamanda yumurta hücresini döllemek için kullanılır.
3. POLİPLOİDİ: Hücrelerdeki kromozom çifti sayısının 3n ve üstü olduğu durumdur. Bitkilerde poliploidi bireyler hayvanlardan daha çok görülür. Poliploidi bitkilerin meyveleri diploit bitkilerin meyvelerinden daha büyük olduğundan poliploidi bitkiler ticari olarak değrlidir. Poliploidi durum genellikle; patates, muz, çekirdeksiz karpuz ve elma da çok görülür.
GEN KLONLAMA Seçilmiş bir genin plazmit ya da bir virüs içerisine yerleştirilerek bir bakteriye aktarılması ve bakteri aracılığı ile birçok kopyasının üretilmesine GEN KLONLANMASI denir. PLAZMİT: Bakterilerde gerçek DNA molekülünden farklı olarak birbirlerine aktarabildikleri hareketli küçük halkasal DNAlardır. Gen klonlanmasında genellikle plazmitler kullanılır.
1. İstenilen geni taşıyan DNA molekülü ile vektör olarak kullanılacak olan bakteri pazmiti saf olarak elde edilir. 2. DNA molekülü üzerinde klonlanacak gen belirlenir. Vektör olarak kullanılacak plazmit ve klonlanacak gen «restriksiyon enzimleri» ile kesilir. 3. Klonlanacak gen plazmitin boş kalan kısmına «DNA Ligaz«enzimi ile birleştirilir. Bu şekilde rekombinant DNA molekülü elde edilmiş olur. Böylece klonlanacak gen plazmit içine yerleştirilmiş olur. 4. Rekombinant DNA bir bakteriye aktarılarak rekombinant bakteri elde edilmiş olur. 5. Bakterilerin üreme yapması ise klonlar oluşur. Bunların arasından istenilenler seçilir. Seçilenlerle istenilen şekilde uygulamalar yapılır.
GEN KLONLAMASI İLE YAPILABİLEN ÇALIŞMA ÖRNEKLERİ Bitkilere genlerin aktarılması ile bitkilerin zararlı organizmalara karşı direnç kazanması sağlanabilir. Klonlama ile üretilen bakteriler çevrenin temizlenmesi amacı ile kullanılabilir. Klonlama ile insülin hormonu üretilebilir. Klonlama ile üretilen enzimler deterjan, şeker ve peynir üretiminde kullanılır. GDO (GENETİĞİ DEĞİŞTİRLMİŞ ORGANİZMA): Bir canlıdaki genetik özelliklerin kopyalanarak bu özelliği taşımayan canlılara aktarılması sonucunda üretilen canlıya GDO denir.
Gen klonlama hayvanlarda da yapılır. Hayvan hücrelerinde genetik yapı değiştirilerek istenilen özelliğe sahip hayvanlar elde edilebilir. İnsanın büyüme hormonu üretiminden sorumlu gen restriksiyon enzimleri ile kesilerek mikroenjeksiyon yöntemi ile döllendirilmiş fare zigotuna aktarılarak rekombinant DNA elde edilir. Rekombinant DNA taşıyan zigot taşıyıcı anne farenin rahmine yerleştirilir. Doğan fareler rekombinant DNA taşıyan farelerdir. Bu farelerin normal farelerden daha büyük olduğu görülmüştür.
HAYVANLARDA KLONLAMA «DOLLY» İlk klon canlı DOLLY ismi verilen bir koyundur. (1996) Bu çalışma şu şekilde yapılmıştır. Dişi bir koyunun (2. koyun) yumurta hücresi alınmış ve bu hücrenin çekirdeği çıkartılmış bir süre bu şekilde yaşaması sağlanmıştır. Başka bir dişi koyunun (1.koyun) memesinden bir hücre alınmış bu hücrenin çekirdeği çıkartılarak 2. koyundan alınmış çekirdeği olmayan yumurta hücresine yerleştirilmiştir. Bu şekilde 2n kromozomlu bir hücre elde edilmiştir. Oluşan bu hücre farklı bir dişi koyun (3. koyun) rahmine yerleştirilerek gelişmesi sağlanmıştır. Doğan koyun genetik yapı olarak 1. koyunun aynısı yani klonu olmuştur. Bu koyuna Dolly ismi verilmiştir. Ancak Dolly sadece 6 ay yaşayabilmiştir.
Ülkemizde de klonlama çalışmaları yapılmaktadır. Ülkemizde üretilen ilk klon canlı bir koyundur ve bu canlıya OYALI ismi verilmiştir. Oyalı 2007 yılında klonlanmış, enfeksiyon nedeniyle 2012 de ölmüştür.