BİYOTEKNOLOJİ

Klasik biyolojik yöntemlerle elde edilen ürünler

• Alkollü içecekler
  
• Süt ürünleri
  
• Ekmek, sirke, limon tuzu, alkol vb. maya ürünleri
  
• Aşı, serum, interferon
  
• Leke çıkarıcı enzimler içeren deterjanlar
  
• Kirli suların arıtımı
  
• Penisilin ve türevleri vb. dir.
  
• Hayvan ve bitki ıslah çalışmaları
  

Biyo-Teknolojik yöntemlerin uygulandığı alanlar

• DNA parmak izi
  
• Bitki ve hayvan klonlama
  
• Rekombinant canlılar elde etme
  
• Bakteriler insan hormon ve enzimleri üretme
  
• Kalıtsal hastalıkların önlenmesi
  
• Biyolojik savaş araçları üretme
  
• İnsan ömrünü uzatma
  
• Genetik açıdan iyileştirilmiş yeni ırkların üretilmesi
  

Biyo-teknolojik araçlar ve enzimler
Kesilmiş bir DNA parçasının yabancı DNA parçası ile birleştirilmesi sonucu ortaya çıkan DNA’ya rekombinant DNA, bu olaya ise rekombinasyon denir.
Klonlamada rekombinat DNA molekülü oluşturmak için kullanılan DNA parçaları hücrelerden izole edilip saf olarak elde edildikten sonra restriksiyon Endonükleaz enzimi ile kesilir. Bu DNA bakteri plazmitine aktarılır. Bu şekilde bir vektör aracılığı ile elde edilen yeni plâzmit genellikle bir bakteriye nakledilir ve bakteri içerisinde çoğaltılarak rekombinat DNA elde edilir


Örneğin, mikro-enjeksiyon tekniği ile insanda ve hayvanda insülin oluşumunu sağlayan gen bakteriye yerleştirilebilir. Bu şekilde bakterinin insülin üretmesi sağlanmış olur. Bakteriler yoluyla insülin üretilmesi kolay ve ucuzdur.
Gen klonlaması virüs, bitki, hayvan ve bakteri aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Bu canlılar taşıyıcılar olup vektör adını alır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan vektörler bakteri plazmitleri ve virüs DNA’larıdır.
Belirli bir DNA bölümünün kesilerek bir vektör içerisine konulması ve daha sonra bakteri içerisinde çoğaltılması işlemlerine gen klonlaması denir.
Gen klonlaması sırasında kullanılan enzimler :
Bir hücrenin DNA zincirini, farklı yerlerinden ve istenen uzunlukta kesilmesini sağlayan enzimler restriksiyon endonükleaz enzimidir.
Kesilen DNA parçalarını birbirine ekleyen enzim ligazdır.
DNA polimeraz enzimi DNA moleküllerinin çoğaltılmasını sağlayan enzimdir.
Çoğaltılmak istenilen DNA parçasının bir zincirin dizilimi bilindiğinde polimeraz enzimi aracılığı ile yeni DNA zincirleri elde edilir.
Bazı kimyasal maddeler ve enzimler ile canlı hücrelere ait hücre zarı veya canlı hücre duvarının yıkılıp DNA’nın ortaya çıkarılmasına DNA izolasyonu denir.
DNA’nın Hücreye Aktarımı
Hücre zarının sıcaklık şoku ve yoğun tuz çözeltisi ile işleme sokulması sonucunda hücre zarındaki delikler genişler. Böylece rekombinant DNA hücre zarından içeri girer. Bu şekilde DNA’nın herhangi bir canlı hücreye aktarılmasına transformasyon denir.
Animasyonu izle
DNA’nın Hayvan Hücresine Aktarımı
DNA’nın Hayvan hücresine aktarımı elektroporasyon, biyolistik ve mikroenjeksiyon tekniği ile olur.
a. Elektroporasyon yöntemi : Hücrelere kısa süreli elektrik akımı uygulanarak, DNA hücre zarında oluşan geçici deliklerden hücre içerisine aktarılır.

b. Biyolistik yöntemi : Hücre veya dokunun üzerine DNA kaplı parçacıklar içeren çok hızlı olan mermi ile ateş edilmesi tekniğidir.
c. Mikroenjeksiyon yöntemi : Çok ince uçlu iğneye sahip enjektör ile hücre zarı geçilip, doğrudan hücre çekirdeğine rekombinant DNA’nın enjekte edilmesidir.
Gen klonlamasında önemli olan aşamalar kısaca şöyledir (genel prensipler).

• Gen taşıyan DNA'nın (veya RNA) saf olarak elde edilmesi,
  
• Genin yerinin belirlenmesi,
  
• Genin çıkarılması,
  
• Taşıyıcı (vektör) DNA'nın elde edilmesi,
  
• Gen DNA'sının vektör DNA'sı ile birleştirilmesi,
  
• Oluşan rekombinant vektör DNA'nın alıcı hücreye aktarılması,
  
• Seleksiyon,
  
• Gen ürününün kontrol edilmesi.
  

DNA parmak izi
Rekombinant DNA tekniğinin kullanım alanlarından birisidir. Bir insanın DNA'sını oluşturan nükleotit dizisi ile diğer insanın DNA'sını oluşturan nükleotit dizisi birbirinden farklıdır. buna göre iki farklı insanın DNA'sında her 100 nükleotitde 1 veya 2 nükleotit gibi farklılıkların olduğu anlaşılmıştır.
Uygulanışı: .jpg" style="width: 396;height: 275" border="0" alt=""/>
DNA lardan kesici enzimler tarafından farklı büyüklükte ve sayıda DNA parçaları elde edilir. Bu DNA parçaları jel içine enjekte edilir. Elektroforez adı verilen bir yöntemle farklı uzunlukta DNA parçaları birbirlerinden ayrılır. Kısa olan DNA parçalarının hareketleri uzun olanlara göre daha hızlıdır. DNA parçaları jel üzerinde büyüklüklerine göre belirli uzaklıklarda bantlar oluşturur. Bu bantlaşma her bireyin kendine özgüdür. Buna DNA parmak izi adı verilir. Bu yöntemle adli olaylarda şüphelinin DNA'sı olay yerinde bulunan DNA'larla karşılaştırılarak suçu gerçekten işleyip işlemediği belirlenebilir. Ayrıca
DNA parmak izi şüpheli çocuğun adli tıpta ana-baba tayininde de kullanılır.
Özet
Biyoteknolojik yöntemler aracılığıyla klonlanmak istenen DNA bölümleri restriksiyon endonükleaz enzimi ile kesildikten sonra vektör olarak kullanılacak hücrenin plazmiti içerisine yerleştirilir ve DNA ligaz enzimi ile birleştirilir. Bu şekilde elde edilen yeni plazmit genellikle bir bakteriye aktarılarak çoğaltılır. Biyoteknolojide kullanılan vektörler bakteri plazmitleri ve virüslerdir. Kesilmiş bir DNA parçacığının yabancı DNA parçacığı ile birleştirilmesi sonucu ortaya çıkan DNA'ya rekombiant DNA denir. Rekombinant DNA'ya sahip canlıya transgenik canlı denir. Biyoteknolojide rekombinant DNA elde edilmesine yönelik tekniğe gen klonloması denir.


Gelecekte Biyoteknoloji ile;
1-Biyoteknoloji sayesinde gelecekte canlılara ait genetik şifre çözülerek gen haritaları ortaya çıkacaktır.
2-Kalıtsal bir çok hastalık tedavi edilebilecek veya daha embriyo döneminde iken sağlam genlerle hasta genler değiştirilebilecektir.
3-İnsan ömrü uzayabilecek, anne ve babanın isteği doğrultusunda bebeğin cinsiyeti belirlenebilecek,
4-Kanser başta olmak üzere birçok hastalığa karşı koruyucu rekombinant aşılar geliştirilebilecektir.
5-İstenilen özellikte bitki ve hayvan türleri elde edilebilecektir.
Not:
DNA diğer hücre komponentlerinden daha kolay ve saf separe edilebilir. Çünkü: DNA'nın kendine özgü bir kimyasal yapısı ve fiziksel özellikleri vardır.
Şöyle ki:
1) Bakterilerde kromozom uzunluğu oldukça büyüktür. Örn., E. coli 'de kromozom 1.1 - 1.4 mm uzunluktadır.
2) DNA, fiziksel ve kimyasal muamelelere oldukça dirençlidir. Halbuki, diğer hücre komponentleri daha duyarlıdırlar ve kolayca tahrip olurlar.
3)DNA diğer hücre komponentlerinden daha fazla dansiteye sahiptir. DNA'nın bu özel karakterleri, hücre ekstraktlarından da daha kolay ayrılmasını ve pürifiye edilmesini sağlar. Özellikle, alkolde iplik görünümünde bir yumak oluşturması ve cam çubuğa yapışması, ekstraktlardan kolayca ayrılmasına yardımcı olur.