Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji kavramları çoğu zaman karıştırılsa da birbirinden farklı kavramlardır. Genetik mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerinin değiştirilerek onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapan bilim dalıdır. Genetik mühendisliğinde genlerin izolasyonu ve çoğaltılması, nükleotit dizilişlerinin belirlenmesi, bir canlıdan diğerine gen aktarılması gibi çalışmalar yapılır.
Biyoteknoloji genetik mühendisliğinin sağladığı bilgileri kullanarak canlılardan ekonomik değeri yüksek ürünler elde etmeyi amaçlar. Örneğin; insanda büyüme hormonu üreten geni izole edip, bu geni bakterilere aktarmak ve bu bakterileri çoğaltmak genetik mühendisliğinin çalışmalarıdır. Bu bakterilerden çok miktarda ve ucuza büyüme hormonunu üretmek ise biyoteknolojinin çalışma alanıdır. Biyoteknoloji ile tarım, hayvancılık, endüstri, tıp ve eczacılık gibi çeşitli alanlarda ekonomik değeri yüksek ürünler elde edilir. Bu amaçla biyoteknoloji; mikrobiyoloji, biyokimya, moleküler biyoloji gibi bilim dallarıyla ortak çalışır.
Biyoteknolojik yöntemlerle protein, antibiyotik, hormon, antikor gibi maddeler, yeni özelliklere sahip sebze ve meyveler, tıbbi bitkiler, çiftlik hayvanları, yapay organ ve dokuların üretimi yapılabilmektedir. Biyoteknolojik yöntemlerle üretilen bazı özel mikroorganizmalar ise organik atıklara bağlı oluşan çevre kirliliğine karşı kullanılmaktadır.
İçindekiler
Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji Uygulamaları
Genetik mühendisliğinin ve biyoteknolojinin çok çeşitli uygulamaları vardır. Bunlardan bazıları; gen teknolojileri, DNA parmak izi ve kök hücre teknolojileridir.
Gen Teknolojileri
Bir canlı türüne başka bir canlı türünden gen aktarılarak ya da var olan genetik yapıya müdahale edilerek canlının yeni genetik özellikler kazanmasını sağlayan biyoteknolojik yöntemlere gen teknolojisi denir. Bu yöntemle genetiği değiştirilen canlılara genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) veya transgenik organizma adı verilir.
A vitaminin sentezlenmesi için beta karoten adı verilen bir moleküle ihtiyaç vardır. Beta karoteni sentezleyen gen, pirinçte olmadığı için pirinç A vitamini sentezleyemez. Gen teknolojisi yöntemleri ile pirince nergis bitkisinden alınan beta karoten geni aktarılır. Böylece A vitamini sentezleyen transgenik bir pirinç üretilir. Böylece pirincin besin değeri artırılır.
Bir başka gen teknolojisi yöntemi gen klonlamasıdır. Gen klonlaması yönteminde önce istenen gen, bakteriye aktarılır. Sonra bu bakteri çoğaltılır. Böylece genin kopyaları oluşturulur. Kopyası oluşturulan genler bakteride de çalışmaya devam ettiği için genin ürettiği proteini bakteri de üretir. Şeker hastalığının tedavisinde kullanılan insülin hormonu bu şekilde üretilir. İnsülin üreten gen, insan DNA’sından izole edilerek bakteriye aktarılır. Bakteri çoğaltılarak genin kopyaları oluşturulur. Bakteri DNA’sı içerdiği insülin geni sayesinde insülin hormonu üretir. Üretilen insülin hormonu bakteriden izole edilerek tedavide kullanılır. Böylece geçmiş yıllarda kadavradan (ölü insan bedeni) ve çeşitli memeli canlılardan çok az miktarda ve güçlükle elde edilen bu hormon, günümüzde gen klonlaması yöntemiyle daha kolay ve ucuza üretilir hâle gelmiştir.
Bir canlı türünden izole edilen genin bir başka canlı türünün DNA’ sına eklenmesi ile elde edilen DNA’ ya rekombinant DNA denir. Rekombinant DNA teknolojisi çeşitli hastalıkların tedavisi için gerekli olan hormon, antibiyotik ve antikor üretiminde, bitkilerde ürün verimini ve kalitesini artırmada kullanılmaktadır. Örneğin rekombinant DNA teknolojisi ile soğuğa, kuraklığa, virüslere ve tarım ilaçlarına (herbisit) karşı dirençli bitkiler üretilmektedir.
DNA Parmak İzi
Tek yumurta ikizleri hariç tüm insanların DNA baz dizilimleri birbirinden farklıdır. Bu yüzden genetik yapıları da farklıdır. İnsan DNA’ sında anlamlı ve anlamsız baz dizileri vardır. Anlamlı diziler protein kodlarken, anlamsız diziler herhangi bir protein kodlamaz ve çoğunluğu tekrar eden DNA dizilerinden oluşur. Bir canlının DNA’ sındaki tekrar eden anlamsız baz dizilerinin jel üzerinde oluşturdukları bantlı yapıya DNA parmak izi denir.
DNA parmak izi elde etmek için DNA, uygun restriksiyon enzimi ile kesilir. Tekrar eden anlamsız baz dizileri PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) adı verilen yöntem ile çoğaltılır. Elde edilen DNA parçaları özel bir jelde elektroforez adı verilen bir yöntemle uzunluklarına göre birbirinden ayrılır. DNA parçaları büyüklüklerine göre jel üzerinde belirli uzaklıklarda bantlar oluşturur. Bu bantlı yapılar DNA parmak izi olarak adlandırılır.
Elektroforez yöntemi moleküllerin jel yapılı ortamda elektrik akımının etkisiyle göç etmeleri prensibine dayanır. Bu yöntemde büyük moleküller jel üzerinde yürümekte zorluk çektiği için geride kalan bantlaşmalar oluştururken, küçük moleküller hızlı ve rahat hareket ettiği için ileride olan bantlaşmalar oluşturur.
PCR; Polimeraz Zincir Reaksiyonu’nun kısaltmasıdır. PCR yöntemi; uygun enzim ile kesilen DNA parçalarının çoğaltılmasını sağlayan DNA sentez yöntemidir. Bu yöntem ile belirli DNA parçalarının büyük miktarlarda kopyası üretilir. Aynı DNA’nın çok miktarda kopyasının olması araştırmacıların genler üzerindeki çalışmalarını kolaylaştırır.
DNA parmak izi tek yumurta ikizleri hariç tüm bireylerde farklı olduğu için suçluların tespitinde sıkça kullanır. Olay yerinde bulunan kan, sindirim atığı, tükürük, kıl, tırnak, doku kalıntıları gibi örnekler toplanır. Bu örneklerin DNA baz dizilimleri çıkarılarak şüphelilerinki ile karşılaştırılır. Böylece suçlunun bulunması sağlanır. DNA parmak izi yöntemi sadece suçlu tespitinde değil safkan hayvan ırklarının tespitinde, babalık davalarında, bitki ve hayvan türlerinin korunması çalışmalarında da kullanılan bir yöntemdir.
Kök Hücre Teknolojileri
Kök hücreler; yenilenme gücü yüksek olan, vücut içinde veya laboratuvar ortamında uygun koşullar sağlandığında sürekli bölünebilen ve birçok hücre tipine dönüşebilen farklılaşmamış hücrelerdir. Kök hücreler; kan, kordon (göbek bağı) kanı, kemik iliği, embriyo gibi yapılardan elde edilir. Yetişkin kök hücreler, kordon kanından elde edilen kök hücreler ve embriyonik kök hücreler olmak üzere 3 tip kök hücre bulunur.
Embriyonik kök hücreler; kas, kan, sinir, kalp, akciğer, bağırsak gibi pek çok hücre tipine dönüşebilme yeteneğine sahiptir.
Kök hücrelerle ilgili yapılan bilimsel çalışmalar, ilerleyen zamanlarda doku ve organ üretiminde kullanılabileceğine dair öngörüler oluşturmaktadır. Ayrıca kök hücre teknolojisinde yapılan araştırmalarla omurilik yaralanmaları, kanser, sinir sistemi hastalıkları (parkinson, alzheimer, vb.) ve hasarları, diyabet, kalp hastalıkları, organ yetmezlikleri, kemik hastalıkları gibi günümüzde tedavisi olmayan ya da sınırlı olan hastalıklara da çözüm aranmaktadır.
