Biyoteknoloji ve Genetik Mühendisliği

Biyoteknoloji, organizmaların ve bileşenlerinin faydalı ürünler elde etmek için kullanıldığı uygulamaların tümüdür. Bu alanda bir bitkinin protein değerini artırmak veya böcek saldırılarına karşı dirençli bitkiler üretmek gibi çalışmalar yapılır.

Genetik mühendisliği ise canlıların kalıtsal özelliklerini değiştirerek onlara yeni işlevler kazandırmayı amaçlayan bilim dalıdır. Bu bilim dalı, DNA yapısında yapılabilecek değişiklikleri araştırırken, biyoteknoloji bu bilgiyi kullanarak ekonomik değeri yüksek ürünler elde etmeyi hedefler.

Biyoteknolojinin en önemli amaçlarından biri insülin, kalsitonin ve büyüme hormonu gibi önemli maddeleri çok miktarda ve uygun maliyetle üretmektir. Bunun için GDO (Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar) kullanılır.

Bunu biliyor muydun? İki farklı hayvan türünü çiftleştirmek (örneğin at ve eşek) klasik bir genetik ıslah yöntemidir, GDO uygulaması değildir!

Modern Biyoteknolojik Uygulamalar

Biyoteknolojide birçok farklı yöntem kullanılır. Melezleme bunlardan biridir ve genetik yapısı farklı bireylerin çaprazlanmasıdır. Örneğin at ve eşeğin çiftleşmesinden ortam koşullarına daha dayanıklı katır elde edilir.

Yapay döllenme genellikle hayvan ıslahında kullanılan bir tekniktir. Verimli erkek bireyden alınan spermler dondurularak saklanır ve üstün özelliklere sahip yumurtaların döllenmesinde kullanılır. Bu yöntem sayesinde et ve süt verimi yüksek hayvanlar üretilmektedir.

Poliploidi ise canlılarda normalden daha fazla sayıda kromozom takımı bulunması durumudur. En çok bitkilerde görülür ve bu bitkiler genellikle daha büyüktür. Poliploidi sayesinde daha gösterişli çiçeklere sahip, iri meyveli ve bol ürün veren bitkiler elde edilmiştir.

Gen aktarımı ile bilim insanları istenilen özelliklerdeki genleri başka organizmalara aktarabilirler. Bu şekilde yapısal özelliği değişmiş DNA'ya rekombinant DNA denir.

Dikkat! Poliploidi bitkilerde olumlu sonuçlar verirken, insanlarda kromozom sayısındaki değişimler genellikle ciddi hastalıklara neden olur.

Gen Teknolojisi ve Model Organizmalar

Gen teknolojisi, bir canlıya başka bir canlıdan gen aktarılarak yeni özellikler kazandırılmasını sağlar. Bu yöntemlerle üretilen canlılara GDO (Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar) veya transgenik organizmalar denir.

Gen klonlaması, bir genin kopyasını oluşturmak için kullanılan yöntemlerin bütünüdür. Bir hücreden çoğaltılan ve genetik yapısı tamamen aynı olan hücrelere klon denir. Bu işlem çeşitli hastalıkların tedavisinde önemlidir.

Biyoteknoloji çalışmalarında model organizmalar kullanılır. Model organizmalar, araştırmalarda kolaylık sağlayan özel canlılardır. İyi bir model organizma seçiminde şu özellikler aranır:

• Genetik yapısında kolay değişiklik yapılabilmesi
• Kısa yaşam döngüsüne sahip olması
• Laboratuvar ortamında kolay yetiştirilebilmesi
• Küçük bir genoma sahip olması
• Genom haritasının çıkarılmış olması

Harika bir bilgi: Meyve sineği (Drosophila melanogaster), kolay üretilmesi ve kısa yaşam döngüsü sayesinde genetik çalışmalarda en sık kullanılan model organizmalardan biridir!

Gen ve Canlı Klonlama

Gen klonlama işlemi, belirli bir genin çoğaltılması için yapılan biyoteknolojik bir uygulamadır. Bu işlemde öncelikle geni klonlanmak istenen canlının DNA'sı ve vektör olarak kullanılacak bakteri plazmiti izole edilir.

İzole edilen DNA'daki istenilen gen ve bakteri plazmiti aynı restriksiyon enzimi ile kesilir. Kesilen gen ve plazmit, DNA ligaz enzimi ile birleştirilerek rekombinant DNA elde edilir. Bu yeni özelliğe sahip plazmit tekrar bakteri hücresine aktarılır ve bakteri çoğaldıkça istenen gen de klonlanmış olur.

Canlı klonlama ise bir canlının genetik ikizinin oluşturulmasıdır. Hayvan klonlamasında, klonlanacak canlının bir vücut hücresinin çekirdeği alınır ve çekirdeği çıkarılmış bir yumurta hücresine aktarılır. Bu hücre zigot görevi görür ve taşıyıcı bir dişi bireyin rahmine yerleştirilir. Doğan yavru, hücre çekirdeği alınan hayvanın kopyası olur.

Aklında bulunsun: 1996'da klonlanan koyun Dolly, yetişkin bir memeli hücresinden klonlanan ilk hayvandır ve bilim dünyasında büyük yankı uyandırmıştır!

Biyoteknolojinin İnsan Hayatına Etkisi

Biyoteknoloji sayesinde hastalıklara karşı yeni çözümler geliştirilmiştir. Örneğin, virüslere karşı aşı üretimi için bakterilere virüs kılıf proteinlerini kodlayan genler aktarılarak bu proteinlerin çok miktarda üretilmesi sağlanır.

Kök hücreler, yenilenme gücü yüksek olan, sürekli bölünebilen ve birçok hücre tipine dönüşebilen farklılaşmamış hücrelerdir. Embriyo, göbek kordonu ve yetişkin bireylerden elde edilebilirler. Kök hücrelerle yıpranmış doku ve organların onarımı mümkün olabilmektedir.

Gen terapisi, canlılardaki işlev ve yapıca bozuk genlerin tespit edilip onarılmasını sağlayan uygulamalardır. Böylece kalıtsal hastalıkların tedavisi mümkün olabilir.

Genetik danışmanlık ise kalıtsal hastalığı olan veya taşıma riski bulunan bireylere bilgi verilmesidir. Bu sayede aileler, olası genetik hastalıklarla ilgili bilinçli kararlar alabilirler.

Umut verici gelişme: Kök hücre tedavileri sayesinde diyabet, Parkinson, omurilik yaralanmaları gibi tedavisi zor olan hastalıklarda önemli ilerlemeler kaydedilmektedir!

Biyoteknolojinin Etik ve Güvenlik Boyutları

İnsan Genom Projesi, insanın genetik şifresini çözmek için tüm genlerin yerlerini belirleme ve haritalarını çıkarma çalışmasıdır. Bu proje sayesinde genetik hastalıkların teşhis ve tedavisinde büyük ilerlemeler kaydedilmiştir.

DNA parmak izi, bir canlıya ait DNA'daki tekrar eden baz dizilerinin oluşturduğu benzersiz örüntüdür. Adli tıp, babalık testleri ve suçluların belirlenmesi gibi alanlarda kullanılır.

Biyogüvenlik, transgenik ürünlerin olası risklerinin değerlendirilmesi ve kontrol altına alınmasını sağlayan önlemlerdir. Modern biyoteknolojinin insan sağlığı ve çevreye zarar vermeden uygulanması için bu önlemler şarttır.

Biyoetik ise biyoloji ve tıp alanındaki gelişmelerin meydana getirdiği tartışmalı konuları inceleyen özel bir disiplindir. Bilimdeki hızlı değişimlerin ahlaki değerlere uygun olması gerektiği düşüncesinden doğmuştur.

Düşündürücü soru: Genetik mühendisliği teknolojileri ilerledikçe, "mükemmel bebek" tasarımı gibi etik sorunlarla daha fazla karşılaşacağız. Sizce bilimin sınırları nerede çizilmeli?