Lise Öğretmenleri Fizik, Kimya, Biyoloji, Matematik Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı LİSE-2 (Çalıştay 2012) GEN TRANSFER YÖNTEMLERİ Doç. Dr. Cüneyt AKI ÇOMÜ FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ BİYOLOJİ BÖLÜMÜ MOLEKÜLER BİYOLOJİ ANA BİLİM DALI cuneytaki@comu.edu.tr
2. Gen 1. DNA Hücre 4. Genom 3. Kromozom 7. Populasyon 5. Birey 6Aile (pedigri)
DNA: Hayatın kimyasal şifresi Gen Haberci RNA (m RNA) protein fenotip İnsan genomu* kromozom gen hücre ~ 23.000 gen İnsanı insan yapan özellikler protein İnsan fenotipi *Genom: Bir organizmanın DNA sında kayıtlı genetik bilgilerin tamamı
Gen bilgileri hücrelerimize proteinlerin nasıl yapılacağını tarif ederler Hormon Antikor Reseptör
Gen bilgilerini değiştirerek hücrelere yeni proteinleri üretmeleri öğretilebilir: GDOlara doğru İnsülin Hepatit Aşısı Yeni vitamin sentezi
Biyoteknoloji Nedir? CANLILAR ve canlılığı oluşturan birimler (gen, protein, hücre, doku) hakkındaki BİLGİnin ekonomik DEĞERi veya toplumsal FAYDAsı olan ÜRÜN ve ÜRETİM süreçlerinde UYGULANMAsı Ekmek, bira, yoğurt, peynir yapımı ve geliştirilmesi süreçlerinde biyoteknolojiden yararlanılmıştır Biyoteknoloji Moleküler biyolog, Biyolog, Mikrobiyolog, Biyokimya uzmanı, Eczacı, Mühendis, Doktor vb. gibi birçok disiplini bir araya getiren kişiler aracılığıyla şekillenir.
Bitkilerin hayatımızdaki önemi Hayatın temelidir ve temel besin kaynağıdır. Havadaki oksijen dengesini sağlarlar. Çevre dengelerini düzenlerler. Erozyonu önlerler, nem sağlarlar. Sessiz fabrikalardır; tıp, kağıt, boya,kozmetik vb. sanayi uygulamalarında ve enerji alanında kullanılırlar.
Bitkileri tehdit eden tehlikeler Böcekler Bakteriler Virüsler Tuzluluk Soğuk Kuraklık Asitlik BİTKİ ISLAHI
Genetik Mühendisliği + Bitki Doku Kültürü TRANSGENİK BİTKİ Yabancı genlerin aktarımı kültürde yetiştirilen bitki kısımlarının kullanımını gerektirir DOKU KÜLTÜRÜ TRANSGENİK TEKNOLOJİ İÇİN ÖN KOŞULDUR
Genetik Transformasyon Gen aktarımı genetik mühendisliği teknikleriyle doğal ya da sentetik nükleik asit dizilerinin aktarımı (Genetik transformasyon) Yabancı nukleik asit molekülünün hücreye girişi (insersiyon) Genoma bağlanması (entegrasyon) Genin anlatım yapması (ekspresyon) Döllere aktarımı
GDO Üretim Tekniği Verici Organizma Hücresi Protein DNAsı Rekombinant Plazmid DNAsı Rekombinant Bakteri Hücreleri Protein Bakteri Hücresi Plazmid DNAsı Rekombinant Protein
Gen aktarımında kullanılan yöntemler Dolaylı Gen Aktarımı - Agrobacterium tumefaciens aracılığı ile - Agrobacterium rhizogenes aracılığı ile - Bacillus thuringiensis ile Dolaysız Gen Aktarımı - Biyolistik - Elektroporasyon - Mikroenjeksiyon - Sonikasyon
Gen aktarımında kullanılacak DNA parçası, aktarılmak istenen gene ilave olarak; Aktarılmak istenen genin bitki dokularında ifade edilebilmesi için RNA polimerazların tanıyıp bağlanabilecekleri düzenleyici diziler (Promotorler) Sadece gen aktarımı yapılan hücre ve dokuların seçimi için seçici bir işaret geni (Marker) Aktarılan genin bitkide anlatım yapıp yapmadığının anlaşılmasına yardımcı olmak üzere yer alan genlerden Reporter oluşur.
Agrobacterium toprakta yaşayan gram negatif bir bakteri, Rhizobieceae fam., doğal genetik mühendisi, A. Rhizogenes Saçak Kök (hairy root) hastalığı A. Tumefaciens Dikotillerde Taç Tümörü ( crown gall ) hastalığı
Agrobacterium rhizogenes ve saçak kök ( hairy root ) oluşumu kontrol transforman t
Agrobacterium tumefaciens Taç Tümörü (crown gall) hastalığı
Agrobacterium tumefaciens gövde tümörleri
Agrobacterium aracılığı ile gen aktarımı ve transgenik bitkilerin elde edilmesi
Ti Plasmid T-DNA region Tumorproducing genes Sol ve sağ sınır arasında kalan T-DNA bölgesine istenen özellikteki gen transfer edilir ve sonra tek zincirli DNA olarak bitkilere aktarılır. Opine catabolism Virulence region ORI
Agrobacterium tumefaciens bakterisi yolu ile bitkilere gen aktarımı ve transgenik bitkilerin elde edilmesi AÇIKLAYICI FİLM
Bacillus thuringiensis endotoksini içeren bitkiler Bacillus thuringiensis bakterisi ilk olarak 1902 yılında Japonya da, daha sonra 1911 de bir un güvesi topluluğunda n izole edilmiştir. Bu bakteriler böcek öldürücü etki gösteren Cry proteinlerini üretebilmektedir. Böceklere dayanıklı Pamuk Bt toksinleri pamuk kurdunu öldürür. transgen = Bt protein Böceklere dayanıklı Mısır Bt toksinleri Avrupa mısır kurdunu öldürür. transgene = Bt protein Normal Transgenik
22
Biyolistik cihazı ve sistemin çalışma prensibi
Elektroporasyon Yolu İle Gen Aktarımı; Elektroporasyon, hücrelere veya dokulara kısa zamanlı çok kuvvetli elektrik akımı uygulayarak, hücre zarında küçük boyutta geçici delikler oluşturulması işlemidir. Bu geçişken durumdaki zar, hücrelere DNA enzim, geçisine izin verir.
Electroporatio n D C Cell Membrane Before Pulse Cell Membrane During Pulse Cell Membrane After Pulse (Cell returns to original state)
Alıcı hücreler ve bu hücrelere sokulacak moleküller solüsyonda süspansiyon halindedir Tipik olarak elektroporasyon için bir akımda bir mikrosaniye bir mili saniye arasında 10.000-100.000 V/cm gereklidir.
28
Gen aktarımından sonra marker gen (antibiyotik) ile seleksiyon
Gen aktarımından sonra reporter gen (ateş böceği lusiferazı ile gen anlatım analizi
Gfp* reporter geni taşıyan Arabidopsis bitkileri 2008 Yılı NOBEL KİMYA ÖDÜLÜ How the Jellyfish s Green Light Revolutionised Bioscience adlı çalışma *Green Fluorescent Protein (yeşil flörosan proteini)
GDO ürün tüketimi Tıpta GDO ürünleri 75 in üstünde ilaç ve aşı Bütün Dünya ülkelerinde kanser, diyabet, hepatit, böbrek yetmezliği gibi yaygın ve ölümcül hastalıkların tedavisinde alternatifi olmayan ilaçlar Günlük GDO lu gıdalar (ABD) Ekmek Süt Soda/İçecekler Meyve suları Kahvaltı hamurluları Kahvaltı gevrekleri Pastalar, Cipsler Ketçap, Bal Bira, Domates, Biber Yerfıstığı Şeker, Sakız Turşu Bazı antibiyotikler
Gelecekteki Aile Fotoğrafı 33
ÖZETLE... Araştırma Bilgi Uygulama Ürün BİYOBİLİM VE BİYOTEKNOLOJİ TÜRKİYE NİN AÇMAZI BİYOBİLİM SİZ BİYOTEKNOLOJİ GDO karşıtlığı BİYOBİLİM düşmanlığına dönüşmesin!
AB de GDO başvuru süreci 35
Tarımsal Biyoçeşitlilik Uygulamalarının Güncel Önlemleri Kontrolsuz üretim ve ithalat durdurulmalı, Yasal yapılanma kurulmalı Tüketici tercihleri ve halkın kabulü de gözetilerek, etiketlemeyle; tüketici Bilgi Edinme Hakkı tüketicinin Seçme Hakkı 36 gözetilerek sağlanmalıdır.
Transgenik çalışma ve ürünlerin masumiyeti kanıtlanmadan, ticari boyutlu üretim, açık alan çalışmaları durdurulmalı ve uluslararası ticari işlemler denetlenmeli, etiketleme, izleme-kontrol sistemi geliştirilmeli, kararlılıkla uygulanmalıdır. Dünya genelinde oluşturulan bu yeni varyetelerin tüketici haklarını koruma amaçlı etiketlenmesi 3 farklı şekildedir. -Avrupa Birliği, Avustralya/ Yeni Zelanda, Rusya, Japonya, Çin, Kore, Tayland ve Malezya` da tam olarak düzenlenmiş zorunlu etiketleme rejimi, - Kanada, ABD, Hong Kong` ta çeşitli düzenleyici ve gönüllü yaklaşımlardan oluşan etiketleme rejimi uygulanmakta, - Filipinler ve Singapur`da herhangi bir etiketleme rejimi belirlenmemiş ve uygulanmamaktadır. 37
Bu çalışmalara hız katılmalı ve objektif ve tarafsız çözümler üretilmelidir. Ancak böylece külfeti, nimet dönüştürmek olanakları aranabilecektir. Bu bir insanlık borcu olup; topluma, tüm canlılar âlemine, evrene ve gelecek nesillere karşı görevimiz olarak algılanmalıdır. 38
Konuya; dipsiz kuyu olmadan sahip çıkılmalı ve duyarlı olunmalıdır. 39
T ü k e t i c i l e r i n; Temel İhtiyaçların Karşılanması Hakkı, Güvenlik ve Güven duyma Hakkı, Bilgi Edinme Hakkı, Seçme Hakkı, Sesini Duyurma Hakkı, Tazmin Edilme Hakkı, Eğitilme Hakkı, Sağlıklı Bir Çevreye Sahip Olma Hakkı, gibi en temel haklarına gereken önem ve saygının gösterilmesi gerektiğine, tüm hakların birlik ve dayanışmayla elde edileceğine inanılmalıdır. Bütün bu hususların ışığında, Ulusal Biyogüvenlik Yasamızın bir an önce çıkarılması önemli bir zorunluluk olarak ortaya çıkmaktadır. 40
Bu ise ancak duyarlı ve toplumsal sorumluluk sahibi bireylerin kararlılığı ve işbirliği ile ile sağlanabilecektir. 41
Transgenik Bitkiler Umutlar ve Korkular Sağlığa yararlı Çevreye yararlı Verimde artış Daha az kimyasal gübre Daha az tarım ilacı Kurak ve tuzlu arazilerde tarım Sağlık riskleri var Ekolojik riskler var
Transgenik bitkiler hakkında karşıt görüşler Kimler karşı çıkıyor? Organik tarımcılar Çevreci örgütler Tüketici örgütleri Bazı politikacılar Tarımsal üretici örgütleri Küreselleşme karşıtları Bazı akademisyenler... Kimler destekliyor? Üretici firmalar Tarımsal üreticiler Bilimsel kurumlar Uzman kamu kuruluşları Bazı ülkelerde tüketiciler...
Transgenik bitkilere hakkında görüşler Neden karşı çıkıyorlar? İlerde insan sağlığına zararlı riskleri ortaya çıkabilir. Çevrenin biyolojik yapısını değiştirebilirler. Dışa bağımlılığı artıran, ülkelerin tarım sektörlerini tekelci firmaların eline teslim eden ürünler olmaları Dile getirilmeyen gerekçeler Pazar payında çıkar çatışmaları, Duygu sömürüsüne açık bir konu ( canavar domates söylemi) Korumacı ülke politikaları için bahane...
Transgenik bitkiler hakkında görüşler Neden destekliyorlar? Üretici firmaların mal satma kaygısı. Tarımsal üreticinin verimini ve gelirini artırma arzusu Bilimsel kurumların karşılaştırmalı risk analizlerinde alternatif yolların daha üstün olmadığı gösteren değerlendirmeleri. Tüketicinin bilime ve teknolojije güveni (bilimin güçlü olduğu ülkelerde)...