İnsan ve çevre sağlığını olumsuz etkilemeyecek yöntemlerle, bilim ve mühendislik alanında çalışmalar yapılarak, biyolojik sistemlerin mal ve hizmet üretiminde kullanılmasıdır.
GENETİK MÜHENDİSLİĞİ NEDİR?
Gen ve DNA yapılarında incelemeler yapan, gen onarımı ve genlerin başka canlılara aktarılması ile ilgili çalışmalar yapan bilim insanlarına GENETİK MÜHENDİSİ denir. Genetik mühendisliğinin çalıştığı en büyük projelerden biri İnsan Genom Projesidir. Bu projede insan DNA ‘sının şifreleri çözülmeye çalışılmakta ve böylece sağlıktan beslenmeye pek çok sorunun çözülmesi hedeflenmektedir.
***Genetik mühendisliği Biyoteknolojinin bir alt dalı olan Moleküler Biyolojinin bir uygulamasıdır. Bu durumda her Biyoteknoloji çalışması Genetik Mühendisliğine ait değildir fakat bütün Genetik Mühendisliği çalışmaları bir Biyoteknoloji çalışmasıdır.***
GENETİK MÜHENDİSLİĞİ ÇALIŞMALARI
1-GEN AKTARIMI
Bir canlıya ait DNA’nın bir bölümünün başka bir canlı DNA’sına aktarılmasına denir.
GEN AKTARIMI ÖRNEKLERİ
Kutuplarda yaşayan bir balıktan alınan soğuğa karşı dayanıklılık geninin domates ve çileğe aktarılarak soğukta yetiştirilmelerinin sağlanması
Petrolü ve organik atıkları parçalayan enzim üretiminden sorumlu genin bakterilere aktarılması ile denizlerdeki kirliliğin bakterilere temizletilmiştir.
Ateş böceklerinden alınan ışık saçma geninin tütün bitkisine aktarılarak ışık saçan tütün elde edilmiştir.
Yapısında A vitamini olmayan pirince bir bakteri ve nergis bitkisinden gen aktarılarak A vitamini üreten pirinç elde edilmiştir.
İnsanlardan alınan ve insülin hormonu üretmekle görevli olan gen bakterilere aktarılarak bakterilerin insülin hormonu üretmeleri sağlanmıştır.
Larvalara karşı zehirli madde üretiminden sorumlu genin bitkilere aktarılarak zararlı böceklere karşı dirençli bitkiler yetiştirilmiştir.
İnsandan alınan genlerin domuzlara aktarılarak insanlar için gerekli organlar domuzlardan elde edilmiştir.
2-GEN TEDAVİSİ(TERAPİSİ)
Kalıtsal veya sonradan edinilmiş bir hastalığın tedavisi için ilgili hücre veya dokulara ait genetik yapının değiştirilmesine dayanan yöntemdir.
GEN TERAPİSİ BASAMAKLARI
Hastalığa neden olan hatalı gen dizilimi ve olması gereken sağlıklı gen dizilimi belirlenir.
Doğru dizilime sahip gen insan için zararlı olmayan bir virüsün DNA’sına aktarılır.
Bu virüs hastalıklı hücreye gönderilir ve sitoplazmaya ulaşan virüs kendi DNA’sını hücreye gönderir. Virüs DNA’sı hücrenin orijinal DNA’sını bloke eder ve kendi DNA’sını hücreye çoğalttırır.
Böylece sağlıklı genin olduğu DNA hücre çekirdeğine ulaşmış olur. Bu DNA ile artık daha önce kodlanamayan protein kodlanmaya başlar ve hücre sağlıklı hale gelir.
Sağlıklı hücre laboratuvar ortamında çoğaltılarak hastaya nakledilir.
Nakil sonucu sağlıklı hücreler hastada bölünerek çoğalır ve hastalık tedavi edilir.
3-KLONLAMA
Seçilen bir canlının veya bir özelliğin, bir organın birçok kopyasının oluşturulmasıdır.
4-DNA PARMAK İZİ
DNA testi olarak bilinir. DNA’daki gen diziliminin çıkarılması işlemidir. Normal parmak izi ile ilişkisi yoktur. Örneğin; bir cinayet vakasında suçlunun olay yerinde düşen bir saç telinden alınan DNA örneği ile suçlunun tespit edilmesi, babalık testi DNA parmak izi ile ilgilidir.
5-ISLAH
Tarım ve hayvancılıkta daha kaliteli ve verimli ürün almak için Biyoteknolojinin kullanılmasıdır.
BİYOTEKNOLOJİNİN YARAR VE ZARARLARI
YARARLARI
Oluşabilecek salgın ve bulaşıcı hastalıkların erken teşhisinde ve tedavisinde çok önemli bir rol oynamaktadır.
Aşı sektörünün gelişmesini sağlamaktadır.
İlaç sektörünün daha da gelişmesi biyoteknolojinin en büyük yararları arasında yer almaktadır.
Biyoteknoloji genetik hastalıkların azaltılmasında büyük rol oynamaktadır.Azaltılabildiği gibi önlenebilir genetik hastalıklar biyoteknoloji sayesinde mümkün olabilmektedir.
Hastalıklar veya ilaç sektörü dışında tarımdaki verimi arttırmak için de biyoteknoloji önemli bir rol oynamaktadır.
Hayvancılığın daha verimli hale gelmesi sağlanmaktadır
Gıda zehirlenmelerinin önüne geçilebilmesi biyoteknoloji sayesinde mümkün olmaktadır.
Tarımda elde edilen dayanıklı ve verimli ürünler ile ilaç ve gübre kullanımı azaltılabilir.
Nesli tükenme tehlikesinde olan canlılar klonlama ile çoğaltılabilir.
Çevre kirliliği azaltılabilir.
Yapay doku ve organlar üretilebilir.
Hormonlar elde edilebilir.
Kök hücre elde edilip kullanılabilir.
Vitamin tabletleri meyveli yoğurt gibi besinler elde edilebilir.
Sebze ve meyvelerin raf ömrü uzatılabilir.
A vitaminli pirinç,yüksek proteinli soya gibi besinler üretilebilir.
ZARARLARI
Biyoteknoloji taraflı olarak kullanıma çok müsaittir.
Biyolojik silah yapımında kullanılmaktadır.
Genetiği değiştirilmiş organizmalar sebze ve meyve üretiminde kullanılmasına neden olmaktadır.
Biyoteknoloji kullanımı nedeniyle toksik atıklar meydana gelmektedir.
Birçok canlının ölmesine ve besin zincirinin bozulmasına neden olmaktadır.
Ekosistemin bozulmasına neden olmaktadır.
Doğal denge ve döngülerin bozulmasına neden olmaktadır.
Biyolojik çeşitliliği azaltabilir.
Elde edilen yeni ürünler alerjik reaksiyonlara sebep olabilir.
GDO’lu besinler insan sağlığını olumsuz etkilemektedir.
Genetiği değiştirilmiş bitkilerle beslenen yararlı kuş ve böcekleri öldürerek doğal dengeyi bozabilir.
ÖZETLE;
Biyoteknoloji, insan, hayvan ve bitki hücrelerinin fonksiyonlarını anlamak ve değiştirmek amacıyla uygulanan çeşitli teknikleri ve işlemleri tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Canlıların iyileştirilmesi ya da endüstriyel kullanımına yönelik ürünler geliştirilmesini, modern teknolojinin doğa bilimlerine uygulanmasını kapsar.
Uygulamalar arasında;
İnsan sağlığına yönelik olarak proteinlerin üretilmesi
Bazı hormon, antikor, vitamin ve antibiyotik üretilmesi
Çok zor şartlara sahip çevrelerde (sıcak, kurak,tuzlu…) yaşayan organizmaların enzimlerini ve biyomoleküllerini saflaştırarak bunların sanayide kullanılması
Yeni sebze ve meyve üretimi
İnsandaki zararlı genlerin elemine edilmesi
Aşı, pestisit, tıbbi bitki üretimi
İnsanın zarar görmüş veya işlevini kaybetmiş organ ve dokularının değiştirilmesi için yapay organ ve doku üretimi
Canlıların bir çevrede yaşama ve üreme şansını artıran, o çevreye uyumunu sağlayan kalıtsal özelliklerinde ADAPTASYON denir.
Adaptasyon canlının bir çevrede ;
Yaşama sansını artıran özellikleri
Düşmandan korunmasını sağlayan özellikleri
Beslenmesini sağlayan özellikleri
Avlanmasını sağlayan özellikleri
Üreme şansını artıran özellikleri
Çevresel faktörlere uyumunu sağlayan özellikleridir.
ADAPTASYON ÖRNEKLERİ
KUTUP AYISI
Küçük kulak ve burun ısı kaybını engeller.
Beyaz post karda gizlenmesini ve avlanmasını kolaylaştırır.
Kalın kürk ve yağ deposu vücut sıcaklığını korur
Geniş ayak tabanları karda batmadan yürümeyi sağlar.
DEVE
Geniş ayak tabanları çölde batmadan yürümeyi sağlar.
Hörgüçte depolanan yağ uzun süre su içmeden hayatta kalmayı sağlar.
Uzun kirpik ve kulak kılları çöl kumlarından bu organları korur.
Postunun rengi çöle kamufle olmasını sağlar.
ÇİTA
Kuvvetli bacaklar hızlı koşarak avlanmayı kolaylaştırır.
Keskin dişleri eti parçalamasına yardımcı olur.
Desenli kürk savanda gizlenmesini kolaylaştırır.
Esnek ve hafif vücut hızlı koşmasına yardımcı olur.
Keskin ve kuvvetli pençelere avlanmayı kolaylaştırır.
KAKTÜS
Çöl ortamına adapte olmak için gövdede su depolanması kaktüsün uzun süre susuz yaşamasını sağlar.
İğne şeklindeki yapraklar terlemeyi en aza indirerek su kaybını engeller.
KURBAĞA
Deri ve akciğer solunumu yapması hem karada hem suda yaşamasını sağlar.
Arka uzun bacaklar zıplamayı ve hızlı yüzmeyi sağlar.
Çok sayıda yumurta bırakması üreme şansını artırır.
Uzun dili ile sinek yakalayarak beslenme şansı artar.
Ayak parmaklarının perdeli olması yüzmeyi kolaylaştırır.
NİLÜFER
Geniş yapraklar terlemeyi artırarak fazla suyu dışarı atar.
Geniş yaprakları ve yaprakların içinde bulunan geniş hava boşlukları ile su yüzeyinde kalması sağlanır.
Kartal, şahin ve atmaca gibi yırtıcı kuşların gaga ve pençe yapılarının avlarını yakalayacak ve parçalayacak şekilde olması.
Bukalemunun bulunduğu ortama ve duruma göre renk değiştirmesi.
Karanlık ortamda kalan yarasanın sese karşı duyarlı olması.
Ördek ve kazların suda yüzebilmek için ayak parmaklarının arasında perde bulunması.
Yunusların vücutlarında yağ depo edebilmeleri.
Zebraların çizgili görünümleri.
Arıların renkleri ve polen toplamaya uygun ağız yapıları
Örümceklerin ağ örebilmeleri.
Fillerin uzun hortumlarının ve kulaklarının olması.
Yılanların yaşadıkları ortama uygun renkte olması ve deri değiştirebilmeleri
Deve kuşlarının hızlı koşabilmek için uzun ve güçlü bacaklarının olması.
Penguenlerin ayak parmaklarının arasındaki perdeleri hızlı yürümelerini, deri altında depolanan yağ ise soğuk ortamlarda vücut sıcaklığının korunmasını sağlar.
Sıcak bölgelerde yaşayan tilki, fare ve tavşanların ısı kaybını arttırarak vücut sıcaklığını koruması için kulak ve kuyrukların uzun, vücut yüzeylerinin geniş olması.
Bitki yapraklarının dallara birbirlerinin güneşlenmesini engellemeyecek şekilde dizilmesi.
Kara ekosisteminde yaşayan çam ağaçlarının iğne yapraklı olması dört mevsim yeşil kalmasını ve çok sıcak veya soğuk iklimlere karşı dayanıklı olmasını sağlar.
Ilıman iklimde yaşayan palmiyelerin terlemeyi arttırmak için geniş yapraklı olması.
Yaprakların üzerinde yaşayan böceklerin yapraklarla aynı renkte olması düşmanlarından korunmasını sağlar.
Kamufle olmuş canlıların tamamı düşmandan korunma veya avlanma bakımından adapte olmuştur.
Tırpana balığının kuyruğunda üretilen elektrik düşmana karşı kendini korur ve karşı cinsin ilgisini çekerek üreme şansını arttırır.
Köpek balıklarının sırt ve karın bölgesinin renginin farklı olması, suyun üst ve alt kısmında görünmesini zorlaştırır ve avlanmayı kolaylaştırır.
Deniz kaplumbağasında, kara kaplumbağasından farklı olarak yüzmesini sağlayan palet şeklinde ayaklar bulunur.
Penguenlerin sırt kısmının koyu renkte ve karın kısmının açık renkte olması okyanusta yukarıdan ve aşağıdan bakan canlılardan korunmasını sağlar.
Mürekkep balıklarının düşman görünce mürekkep püskürtmesi ve suyu bulandırıp kaçması
Bombardıman böceklerinin düşman görünce karın kısmından kimyasal püskürtmesi
Balık ve kurbağaların çok sayıda yumurta bırakarak üreme şansını artırması
Yılanların ve bazı böcek türlerinin zehirli olması
KAMUFLE OLMUŞ CANLILAR
DOĞAL SEÇİLİM NEDİR?
Canlıların sağladığı adaptasyonlar yaşadıkları çevrede rekabete sebep olur. Bu sebeple çevreye en iyi uyum sağlayan canlı güçlüdür ve hayatta kalır. Uyum sağlayamayan zayıf canlılar ise çevre tarafından yok edilir. Bu sürece DOĞAL SEÇİLİM denir.
Açık renkte gövdeye sahip olan ağaçlarda yaşayan güve kelebeklerinden açık renk olanlar kamufle olurken koyu renk olanlar kuşlar tarafından avlanmaktadır.
Sanayi devriminden sonra artan çevre kirliliği ile ağaç renkleri koyulaşmıştır. Bu durumda ise açık renkli kelebekler kuşlara yem olurken koyu renkli olanlar kamufle olup korunmuştur.
RESİM 1 ve Resim 2’de verilen örnekte olduğu gibi değişen çevre koşullarına uyum sağlayan canlı hayatta kalır, uyum sağlayamayan canlı çevre tarafından yok edilir.
VARYASYON NEDİR?
Tür içindeki çeşitliliğe varyasyon denir.
NOT: Aynı ortamda yaşayan farklı canlılar benzer adaptasyonlar gösterebilir.
KUTUP EKOSİSTEMİ
Beyaz post, geniş tabanlı ayaklar, küçük kulaklar ve burun, kalın yağ tabakası
ÇÖL EKOSİSTEMİ
Terlemeyi artıran büyük kulaklar ve burun, çöle uygun kürk rengi
DNA’nın kendini eşlemesi esnasında oluşabilecek hatalı dizilimler canlının genetik özelliklerinin değişmesine sebep olabilir. DNA’da meydana gelen bu değişimlere mutasyon denir.
Mutasyonlar üreme hücrelerinde gerçekleşirse kalıtsal olur yani dölden döle aktarılır.
Mutasyonlar vücut hücrelerinde meydana gelirse sadece o canlıyı ilgilendirir.
Eşeysiz üreyen canlılarda vücut hücresindeki mutasyon da oluşacak yeni canlılara geçebilir.
MUTASYONA NEDENOLAN ETMENLER
Radyasyon
Ultraviyole ışınlar
Bazı kimyasallar
Sigara
Aşırı sıcaklık
NOT: Mutasyonlar her zaman genlerde olmak zorunda değildir. Hücre bölünmesi esnasında kromozomların birbirinden ayrılmaması sonucu kromozom mutasyonları da gerçekleşebilir.
ZARARLI MUTASYONLAR
Albinoluk
Down Sendromu
Orak hücreli anemi
Altı parmaklılık
İki başlı hayvanlar
Dört boynuzlu keçi
Yapışık ikizlilik
Bütün kanser çeşitleri
Hemofili
Yapışık parmaklılık
Renk körlüğü
ALTI PARMAKLILIK
İKİ BAŞLI KAPLUMBAĞA
DÖRT BOYNUZLU KOÇ
ALBİNOLUK
DOWN SENDROMU
YAPIŞIK İKİZLER
TAVŞAN DUDAK
YARARLI MUTASYONLAR
Van kedisi
Ankara kedisi
Çekirdeksiz üzüm
Ürün ve tohum sayısı artan bitkiler
HIV virüsüne karşı direncin artması
Akdeniz anemisine karşı direncin artması
Ölümcül virüslerin insan vücudu için uyumlu hale gelmesi ve ölümcül olma durumunun ortadan kalkması
VAN KEDİSİ
HIV VİRÜSÜ
ANKARA KEDİSİ
MODİFİKASYON
Çevre şartlarının etkisiyle canlının dış görünüşünde meydana gelen ve kalıtsal olmayan değişimlerdir.
Modifikasyonlar kalıtsal değildir.
Çevre şartları etkisiyle oluşan değişimlerdir. Şartlar eski haline geldiğinde canlı da tekrar eski haline gelebilir.
Genlerin yapısı değişmez, sadece işleyişi değişir.
MODİFİKASYONA NEDENOLAN ETMENLER
Sıcaklık
Işık miktarı
pH değeri
beslenme şekli
nem miktarı
basınç
MODİFİKASYON ÖRNEKLERİ
Himalaya tavşanı
Himalaya tavşanlarında beyaz tüyler kazınarak buz torbası bağlandığında tüyler siyah renkte çıkar.
Sirke sineği
Sirke sineği 18 ‘C civarında bir sıcaklıkta yetişirse kıvrık kanatlı olurken, 34 ‘C civarında yetişirse düz kanatlı olur.
Kasların gelişimi
Düzenli spor yapanlarda kaslar gelişir fakat sporu bırakırsa eski haline geri döner.
Çuha çiçeği
Çuha çiçeği 15-20 ‘C sıcaklıkta yetişirse kırmızı, 30-35 ‘C sıcaklıkta yetişirse beyaz renk çiçek açar.
Ortanca bitkisi
Ortanca bitkisi toprağın pH değeri düşükse mavi, yüksek ise pembe çiçek açar.
Arılar
Arı kovanında döllenmiş yumurtadan oluşan larvalar arı sütü ile beslenirse kraliçe arı, bal ve polen ile beslenirse işçi arıları oluşturur.
çimlenme
Işıklı ortamda çimlenen bitki yeşil renktedir fakat karanlıkta çimlenen bitki sarı renkte olur.
Karahindiba
Karahindiba bitkisinin dağlarda yetişenleri kısa boylu, ovada yetişenleri uzun boylu olur.
Bronzlaşma
Yazın Güneş altında uzun süre kalınca ten bronzlaşır ve kışın tekrar açılır.
MUTASYON
MODİFİKASYON
Genlerin yapısı değişir.
Genlerin işleyişi değişir.
Üreme hücrelerindeki mutasyonlar kalıtsaldır.
Kalıtsal değildir.
Bütün mutasyonlar dış görünüşte ortaya çıkmayabilir.
Etkisi dış görünüşte ortaya çıkar.
Radyasyon, aşırı sıcaklık, kimyasal maddeler, ultraviyole ışınlar, sigara mutasyona neden olur.
Sıcaklık, ışık miktarı, pH miktarı, beslenme şekli, nem modifikasyona neden olur.