İnsanlar tarafından daha verimli bitki ve hayvan ırklarının elde edilmesi ıslah çalışması olarak adlandırılır. İnsanlar binlerce yıldan beri geleneksel ıslah çalışmalarını başarıyla yürütmüşlerdir. Bunun için aynı türün farklı özelliklerine sahip bireylerini çaprazlayarak, bazı yönlerden atalarına göre daha üstün özelliklere sahip yavrular elde etmişlerdir. Geleneksel ıslah çalışmalarının bazı eksiklikleri de vardır.  Örneğin bu çalışmalarda istenmeyen bazı özellikler de yeni çeşide aktarılabilmektedir. Ayrıca bu çalışmalar çok zaman alır ve istenilen özelliklere sahip kullanışlı bir döl bulabilmek için binlerce melezleme yapılması gerekir. Çalışma aracı olarak elde sadece anne ve babanın DNA’ları olduğu için ıslah amaçlı kullanabilen genetik madde çok kısıtlıdır. Geleneksel ıslah yönteminin bu olumsuzlukları gen mühendisliği çalışmalarıyla giderilebilmektedir. Bilim insanları istenilen genleri bitki ya da hayvana aktarımını kontrol edebilmekte ve canlıya yeni özellikler kazandırabilmektedir. Farklı bir türden gen aktarılarak belirli özellikleri değiştirilmiş canlılara genetiği değiştirilmiş organizma “GOD” veya “transgenetik organizma” denir.

Yeni ıslah yöntemlerinin gelişmesiyle hem miktarı hem kalitesi yüksek ürünler elde edilmeye başlanmıştır. Bu çalışmalarda tür içi ve türler arası melezleme, yapay döllenme, poliploidi, gen aktarımı ve klonlama gibi metotlar kullanılır. Bunlar biyoteknoloji ve gen mühendisliğinin alanına girmektedir. Biyoteknoloji, biyolojik bir sistemin ya da yapının endüstriyel boyutta kullanılması yoluyla üretim anlamına gelir. Gen mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerinin değiştirilerek onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapan bilim alanıdır. Biyoloteknoloji, gen mühendisliği yöntemlerini araç olarak kullanır.

Bitki ve Hayvanlarda Klonlama

Tek bir hücreden çoğaltılan ve genetik yapısı birbirinin aynı olan hücre topluluklarına klon adı verilir. Gen klonlaması terimi, bir genin kopyasını oluşturmak için kullanılan yöntemleri kapsar. Genlerin ya da DNA parçalarının klonlanmasında plazmitler kullanılır. Plazmit, bakteri sitoplazmasında hücre kromozomundan bağımsız olarak çoğalan halka şeklindeki küçük bir DNA parçasıdır.

Gen klonlamasındaki aşamaların en önemlileri şunlardır:

1)     İstenilen geni taşıyan DNA saf olarak elde edilir (izolasyon). Plazmit de bakteriden ayrıştırılır.

2)     Klonlanacak gen ve plazmit aynı restriksiyon enzimleriyle kesilir.

3)     Kesilen plazmit ve klonlanacak gen ligaz enzimi ile birleştirilir. Böylece rekombinant DNA elde edilir.

4)     Genetiği değiştirilmiş plazmit (rekombinant DNA) bakteri hücresine tekrar aktarılır.

5)     Bakteri, kültürde çoğaltılır. Böylece istenilen ürünü sentezleme yeteneğine sahip yüzlerce yeni hücre (klonlar) meydana gelir.

Bitkilerde Klonlama

Rekombinant DNA teknolojisi bitkilerde verimi yükseltmek; bitkinin böceklere, soğuğa, kuraklığa, herbisitlere (ot öldürücüler), virüslere vb. karşı direncini artırmak amacıyla kullanılmaktadır.

Bitki hücrelerine yeni genlerin aktarılmasında, taşıyıcı (vektör) olarak Agrobacterium tumefaciens bakterisinden elde edilen plazmit kullanılır. Bu bakteri, plazmitini doğal olarak bitki hücresine verebilme özelliğindedir. Bakteri plazmitine istenilen genler (örneğin böceğe direnç geni) aktarılır. Rekombinant olan bu plazmit bitki hücrelerine geçince,istenilen gen bitkiye aktarılmış olur. Genetiği değiştirilerek böceğe direnç kazanmış bitki hücreleri, doku kültürü yöntemiyle çoğaltılır. Böylece rekombinant DNA (böceğe karşı direnç genleri) taşıyan bitkiler elde edilmiş olur.

Hayvanlarda Klonlama

1997 yılının şubat ayında Dr. Wilmut ve ekibi bir koyunu kopyalamayı başarmışlardır. Klonlama sonucu oluşan kuzuya Dolly adı verilmiştir. Dolly kopyalanırken yetişkin bir koyundan alınan bir vücut hücresinin çekirdeği, başka bir koyunun çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine konulmuştur. Bu yumurtanın çoğaltılmasıyla elde edilen embriyo, taşıyıcı bir annede gelişimini tamamlamıştır. Bu yolla oluşan yavru (Dolly), DNA’sını aldığı koyununun genetik ikizidir.

Bir hayvan hücresine rekombinant DNA aktarımıyla ilgili çalışmalar başarıyla sürdürülmektedir. Örneğin insanda büyüme hormonu genini taşıyan hücrenin DNA parçası restriksiyon enzimi ile kesilmiş ve bir deney tüpündeki fare zigotuna mikroenjeksiyon yöntemiyle aktarılmıştır. Daha sonra yeni gen aktarılmış (rekombinant DNA’lı) bu zigot vakumlanarak taşıyıcı annenin döl yatağına aşılanmıştır. Bunun sonucunda rekombinant DNA’lı zigottan gelişen farelerin, işlem görmemiş zigottan gelişen farelere göre çok daha büyük oldukları gözlemiştir.

Gen mühendisliği alanında kök hücrelerle de çalışılmaktadır. Kök hücreler, kendini yenileyebilen ve uygun şartlar sağlanırsa vücut içinde ya da laboratuarda birçok hücre tipine dönüşebilen farklılaşmamış hücrelerdir. Günümüzde kök hücrelerin üç temel kaynağı vardır. Bunlar yetişkin kök hücreleri,kordon kanından elde edilen kök hücreler ve embriyonik kök hücrelerdir. Kök hücrelerin kullanılmasıyla bazı hastalıkların (Parkinson, Alzheimer, enfarktüs vb.) yakın gelecekte tedavi edilebileceği düşünülmektedir.

Gen Mühendisliğinin Uygulama Alanları

Gen mühendisliğinin birçok uygulama alanı vardır. Bunların en önemlileri tıp, endüstri, tarım, çevre alanlarında yapılmaktadır.

Tıp Alanındaki Uygulamalar: 1980 yılında ilk kez biyoteknoloji yoluyla insülin hormonu üretilmiştir. Eskiden domuz ve koyundan elde edilen insülin, hem maliyetin yüksek olmasına hem de insanlarda bazı alerjik tepkimelerin oluşmasına yol açmaktaydı. Günümüzde ise izole edilen insan insülin hormonu geni, E.coli genomuna yerleştirilmekte ve böylece hem ucuz hem de bol miktarda insülin üretimi gerçekleştirilmektedir. Bu yöntemden yararlanılarak büyüme hormonu, interferon, antibiyotik gibi ürünler de elde edilmektedir.

Endüstri Alanındaki Uygulamalar: Rekombinant DNA teknolojisinden yararlanılarak elde edilen ürünlerden biri de endüstriyel enzimlerdir. Bu enzimler tıpta, gıda endüstrisinde, deterjanlarda, tekstilde, dericilikte ve kağıt endüstrisinde kullanılmaktadır.

Tarım Alanındaki Uygulamalar: Tarım ürünlerine zarar veren böceklerde mücadelede,böcek öldürücüler kullanılır.Ancak bunların uzun süre kullanımı bazı sorunlara yol açar. Bunları ortadan kaldırmak için gen teknolojisi yöntemleri kullanılarak böceklere dayanıklı bitkiler elde edilir.

Gen mühendisliği çalışmaları bitkilerde verimi artırmak amacıyla da yapılmaktadır. Örneğin yoncaya, amino asit sentezine yardımcı bir gen aktarılmış ve böylece bitkinin protein bakımından zenginleşmesi sağlanmıştır.

1986 yılında S.Howell,ateş böceğinin ışık saçmasını sağlayan lusiferaz adlı enzimin genini izole ederek tütün bitkisine aktarmıştır. Gen aktarılan bu bitkinin ışık saçtığı gözlenmiştir.

Çevre Alanındaki Uygulamalar: Gen mühendisliğiyle elde edilen mikroorganizmalar, mineral madenciliği , zararlı atıkların temizlenmesi gibi faaliyetlerde kullanılmaktadır. Örneğin bazı toprak bakterileri , petroldeki hidrokarbonları yok edebilmektedir. Tuzlu deniz ortamında yaşamaya elverişli olmayan bu bakterilerin genetik yapıları değiştirilerek hem tuzlu hem de soğuk sularda yaşayan çeşitleri elde edilmiştir. Böylece bu mikroorganizmalar, denizlerdeki petrol kirliliğinin ortadan kaldırılmasında kullanılmaya başlanmıştır.

Genom Projesi

1990 yılında “İnsan Genom Projesi” adı altında büyük bir çalışma başlatılmıştır. Bu projenin temel hedefi insan genomunun tümünün haritalanması ve her bir kromozomun nükleotit diziliminin belirlenmesidir. Nükleotit diziliminin aydınlatılması sonucu hastalıkların teşhis ve tedavisinin kolaylaşacağı; şeker, kanser, kalp gibi hastalıkların önceden teşhis edilip önlenebileceği düşünülmektedir. Ayrıca kişiye özel ilaçlar da yapılabilecektir. Bugün huntington ve orak hücreli anemi verilen kalıtsal hastalıklara yol açan DNA dizilimleri saptanmıştır.

Projenin sunacağı yenilikler, bazı etik tartışmaları da yol açmıştır. Bunları ortadan kaldırmak için ELSİ adı verilen bir program başlatılmıştır.

DNA Parmak İzi

Bilindiği gibi insan genomunda baz dizilimleri tek yumurta ikizleri hariç, her bireyde farklıdır. Bu özellik dikkate alınarak “DNA Parmak İzi” adı verilen bir yöntem geliştirilmiştir. Günümüzde suçlular, DNA parmak izi incelenerek ortaya çıkarılabilmektedir. Bu yöntem ayrıca babalık davaları, bulaşıcı hastalıkların teşhis edilmesi, göçmen sorunları, bitki ve hayvan türlerinin korunması gibi alanlarda da kullanılmaktadır.

Genetiği Değiştirilmiş Organizmalarla İlgili Kaygılar

Günümüzde genetiği değiştirilmiş hayvan ve bitkilerin gıda ürünü olarak piyasaya sürülmesi  bazı kaygılara neden olmaktadır. Bu yöntemin yararlı olduğunu düşünen bazı genetik mühendisleri ve ABD gibi ülkeler, GDO ürünlerinin dünyadaki açlığın önlenmesine yardım edeceğini savunmaktadır. Bu konudaki en yoğun tartışmalardan birisi bu ürünlerin insan sağlığına olan etkileridir. GDO ürünlerinin, bunları tüketen insanlarda zararlı alerjik reaksiyonlara yol açabileceği saptanmıştır. GDO ürünlerini kullanan şirketler, çoğu kez bu ürünlerin etiketlenmesine karşı çıkmaktadır. Ancak besin alerjisi olan insanlar başta olmak üzere, tüm tüketiciler haklı olarak GDO ürünlerini tanıma ve satın aldığı ürünle ilgili bilgilere sahip olma ihtiyacını hissetmektedir.

GDO ürünlerinin insan sağlığı dışında ekolojik zararlara da yol açabileceği düşünülmektedir. Bu konudaki en önemli kaygılardan biri kontrol edilmesi zor süper yabani otların ortaya çıkma olasılığıdır. GDO ile ilgili endişelerden biri de yerel tohumların kaybedilmesi ve doğal türlerde genetik çeşitliliğin azalmasıdır.

Türkiye dahil 130’dan fazla ülke 2000 yılında, GDO’lu ürünleri riskli olarak kabul eden Biyogüvenlik Protokolü üzerinde anlaşmışlardır. Türkiye’de GDO ve ürünlerinin ithalatı, işlenmesi, ihracatı, kontrol ve denetimine dair yönetmelik 2009 yılında çıkarılmıştır.

Diğer bağlantılar Biyoloji
Kategoriler : Lise Biyoloji Konu Anlatımları

Etiketler : , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Kullanıcı Adınız ya da Facebook ile Giriş Yapmak İçin Tıklayınız..