1 ÖĞRENME ALANI : CANLILAR VE HAYAT ÜNİTE

ÖĞRENME ALANI ÜNİTE 1 D­ : : CANLILAR VE HAYAT HÜCRE BÖLÜNMESİ VE KALITIM DNA ve GENETİK KOD (5 SAAT) 1­ Nükleik Asitler 2­ Nükleotitlerin Yapısı 3­ DNA Molekülü (Deoksiribo Nükleik Asit) 4­ RNA Molekülü (Ribo Nükleik Asit) 5­ DNA ve RNA Arasındaki Far klar 6­ Canlı Çeşitliliğinin Nedeni (Seni Sen Yapan DNA Molekülü) 7­ DNA­Gen­Kromozom İlişkisi 8­ Genetik Mühendisliği ve Çalışma Alanları 9­ Genetik Mühendisliğinin Amacı ve Yapılan Çalışmalar 10­ Bazı Genetik Mühendisliği Uygulamaları 11­ Genetik Mühendisliği Uygulamalarının Sakıncaları 12­ Biyoteknoloji ve Biyoteknoloji Uygulamalarının Sağladığı Yarar lar
1 D­ DNA VE GENETİK KOD : 1­ Nükleik Asitler : Bir canlının canlılık özelliğini taşıyan en küçük yapı birimine hücre denir. Canlıların yaşamlarını sürdürebilmek için gerçekleştirdikleri yaşamsal faaliyetlerin tamamı hücre içerisindeki organeller tarafından yapılır. Hücrelerdeki yaşamsal faaliyetleri yöneten ve kontrol eden, canlıya ait kalıtsal özelliklerin nesilden nesile aktarılmasını sağlayan moleküllere nükleik asitler veya yönetici moleküller denir. Nükleik asitler Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) ve Ribo Nükleik Asit (RNA) olmak üzere iki çeşittir. Nükleik asitler, vücudun sadece %2’sini oluşturmalarına rağmen önemli organik bileşiklerdir. Çünkü kalıtsal bilginin depolanmasından, ortaya çıkmasından (expression) ve iletiminden sorumludurlar. Nükleik asitler bütün canlılarda bulunur ve hücrenin kendisi tarafından üretilir. Virüsler hariç bütün canlıların hücrelerinde DNA ve RNA birlikte bulunurken virüslerde DNA ve RNA dan yalnızca biri bulunur. Gelişmiş canlıların hücrelerinde yani ökaryot hücrelerde nükleik asitler çekirdekte yer alır. İlkel ve basit yapılı canlıların hücrelerinde yani prokaryot hücrelerde nükleik asitler çekirdekte yer almayıp sitoplâzma içinde dağınık halde bulunurlar. Nükleik asitlerin yapısında C, H, O, N, P elementleri vardır. Nükleik asitlerin yapı birimleri nükleotitlerdir ve hem DNA hem de RNA binlerce nükleotitin birbirine bağlanmasıyla oluşur. 2­ Nükleotitlerin Yapısı : Nükleik asitlerin yapı birimlerine nükleotit denir. Bir nükleotitin yapısında azotlu organik bir baz, 5 C ‘lu bir şeker ve fosfat grubu yer alır. Nükleotitlerin yapısındaki 5 C’lu şekerler; riboz ve deoksiriboz dur. Bunlardan riboz şekeri RNA nın, deoksiriboz şekeri ise DNA nın yapısına katılır. Nükleotitlerin yapısındaki azotlu organik bazlar; Adenin (A), Guanin (G), Sitozin (S=C), Timin (T) ve Urasil (U) dir. Bunlardan adenin, guanin, sitozin ve timin (A–G–S–T) DNA nın yapısına, adenin, guanin, sitozin ve urasil (A–G–S–U) RNA nın yapısına katılır. Nükleotitlerin yapısındaki fosfat grubu fosforik asit (H 3PO 4) olup hem DNA hem de RNA da ortak olarak bulunur. Nükleotitlerin yapısındaki adenin ve guanin organik bazlarına pürin bazları denir. Nükleotitlerin yapısındaki sitozin, timin ve urasil organik bazlarına pirimidin bazları denir. ▪ ▪ Nükleotitler, yapısındaki organik baza göre adlandırılırlar. Nükleik asitler yapısındaki 5 C’lu şekere göre adlandırılırlar. ▪ Nükleik Asit = Nükleotit + Nükleotit + Nükleotit + ……. Poli Nükleotit ▪ Nükleotit = Organik Baz + 5 C’lu Şeker + Fosfat Grubu Organik Baz D P Nükleotit P D A → Adenin Nükleotit P D G → Guanin Nükleotit P D S=C → Sitozin Nükleotit P D T → Timin Nükleotit P D U → Urasil Nükleotit
2 3­ DNA Molekülü (Deoksiribo Nükleik Asit): a) DNA Molekülünün Yapısı : DNA molekülü binlerce nükleotitin birbirine bağlanmasıyla oluşan nükleik asittir. DNA’yı oluşturan nükleotitlerin yapısında 5C’lu deoksiriboz şekeri, A–G–S–T organik bazları ve fosfat grubu yer alır. DNA molekülü, birbiri üzerine sarmal şekilde kıvrılmış olan iki zincirden (iplikten) oluşur. (Cami minaresinin merdivenine ya da kıvrılmış ip merdivene benzer). DNA molekülünün kenarlarını (ip merdivenin kenarlarını) şeker ve fosfat, iç kısmını ise (ip merdivenin basamaklarını) organik bazlar oluşturur. DNA molekülünde her iki zinciri oluşturan nükleotitler birbirlerine şeker ve fosfat bağları ile bağlanmışlardır. DNA molekülünü oluşturan iki zincir birbirlerine zayıf H bağları ile bağlanmışlardır. Adenin ve timin arasında ikili, guanin ve sitozin arasında üçlü H bağı bulunur. (A=T , G≡S). DNA molekülünde iki zincirde bulunan nükleotitler karşılıklı dizilirler. Daima A nükleotit karşısına T nükleotiti, G nükleotit karşısına da S nükleotiti gelir. Bir DNA molekülünde A nükleotit sayısı T nükleotit sayısına, G nükleotit sayısı da S nükleotit sayısına eşittir. DNA molekülünü oluşturan iki zincirden birinin nükleotit dizilişi bilinirse diğer zincirin nükleotit dizilişi bulunabilir. DNA molekülü ökaryot hücrelerde genelde çekirdek olmak üzere mitokondri ve kloroplastta, prokaryot hücrelerde ise sitoplâzmada bulunur. Her canlının DNA yapısının farklı olmasının nedeni, DNA’yı oluşturan nükleotitlerin sıra, çeşit ve dizilişlerinin farklı olmasıdır. S D G P P T A D D T A P P D D P P T A D D S P G P T A D D S P
P G D D T A P P D D P P A T D D S G P P T D D A P P S G D D A T P P D D P P T A D D A P T P D G D A T D T A D P P D P P D G S D S G D P P 1. Zincir D 2. Zincir DNA Molekülünün Açılmış Şekli S D DNA Molekülünün Sarmal Şekli b) DNA Molekülünün Görevleri : 1­ RNA’ların üretilmesini sağlar. 2­ Hücrede yapılacak protein çeşidini belirler. 3­ Hücrelerdeki yaşamsal faaliyetleri yönetir ve kontrol eder. 4­ Canlılar arasında çeşitliliği sağlar. 5­ Canlıya veya hücreye ait kalıtsal bilgileri üzerinde taşır. 6­ Kalıtsal özellikleri, hücre bölünmesi sonucu oluşan hücrelere aktarır. 7­ Kendini eşleyerek hücre bölünmesini gerçekleştirir ve üremeyi sağlar. 8­ Çekirdekte bulunan kromozomları oluşturur.
3 c) DNA Molekülünün Kendini Eşlemesi (DNA Replikasyonu) : DNA molekülü, hücre bölünmesinden önce, hücreye ait kalıtsal özellikleri bölünme sonucu oluşacak hücrelere aktarabilmek için kendini eşler. DNA kendini eşlerken iki zinciri bir arada tutan zayıf H bağları kopar ve sarmal yapısı fermuar gibi açılarak zincirler birbirinden ayrılır. Hücre tarafından üretilen ve sitoplazmada serbest halde bulunan nükleotitler çekirdeğe girer ve ayrılan zincirlerin açıkta kalan organik bazlarının karşısına bu organik bazların tamamlayıcı organik bazlarını içeren nükleotitler gelir. Eşlemede daima A nükleotit karşısına T nükleotit, G nükleotit karşısına da S nükleotit gelir. Organik bazlar yani nükleotitler birbirini tamamlayınca eşleme biter. DNA kendini eşleyince aynı genetik şifreye sahip yani aynı kalıtsal bilgileri taşıyan iki DNA molekülü oluşur. Oluşan DNA lar, hücre bölünmesi sonucu oluşan iki yeni hücreye geçerler. Böylece hücre bölünmesi sonucu aynı genetik şifreye yani aynı kalıtsal bilgilere sahip iki yeni hücre oluşmuş olur. 1.Zincir 2.Zincir 1.Zincir Eşlenen Zincir ler 2.Zincir A T G S S G S G T A A G S S T T S G G A A G S S T T S G G A A T G S S G T A T A A T G S A G S T T A G T A G S T T A G T S G A A T S G S T A S G G S A T G T S G A S G T S G A S A G S T NOT : 1­ 2­ 3­ 4­ 5­ S G A A T S A G S T Hücre Bölünmeye Başlamadan Önce DNA Kendini Eşler DNA lar Bölünme Sonucu Oluşan Hücrelere Geçerler Bölünme Sonucu Aynı DNA ya Yani Aynı Kalıtsal Bilgiye Sahip Hücreler Oluşur DNA daki Toplam Nükleotit Sayısı = A + G + S + T DNA daki Toplam H Bağı Sayısı =A(veya T) . 2 + G (veya S) .3 DNA molekülünde nükleotit sayıları arasındaki ilişkiler: ▪ A = T , G ≡ S ▪ A + G = S + T A G ▪ = = 1 T S A + G ▪ = 1 S + T DNA molekülünün eşleme sonucu oluşacak sayısı 2 n formülü ile bulunur. Bu formülde n, eşleme sayısıdır. Her canlının protein çeşidini farklı olmasının nedeni, proteinleri oluşturan amino asitlerin sıra, çeşit ve dizilişlerinin farklı olmasıdır. Amino asitlerin her canlıda farklı dizilmesinin nedeni ise her canlının DNA yapısının farklı olması ve amino asitlerin DNA’daki bilgilere göre dizilmesidir. 4­ RNA Molekülü (Ribo Nükleik Asit) : a) RNA Molekülünün Yapısı : RNA molekülü, DNA molekülü gibi binlerce nükleotitin birbirine bağlanmasıyla oluşan nükleik asittir. RNA’yı oluşturan nükleotitlerin yapısında 5C’lu riboz şekeri, A–G– S–U organik bazları ve fosfat grubu yer alır.
4 RNA molekülü tek zincirlidir ve kendini eşleyemez. RNA molekülleri, hücre çekirdeğinde DNA molekülü tarafından sentezlenir. RNA molekülü hücrede sitoplâzma, kloroplast, mitokondri, ribozom ve çekirdekte bulunur. b) RNA Molekülünün Görevi : Canlıların temel yapısını oluşturan proteinler hücre içerisinde ribozomlar tarafından üretilirler. RNA molekülü hücre içerisinde protein sentezinde görevlidir. c) RNA Çeşitleri : RNA molekülü görevlerine göre mesajcı RNA (mRNA), taşıyıcı RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA) olmak üzere üç çeşittir. 5­ 1­) Mesajcı (Elçi) RNA (mRNA) : Ribozomlar hücre içerisinde amino asitleri birleştirerek protein sentezler. Ribozomlarda, amino asitlerin hangi sırada ve şekilde dizilerek proteinleri oluşturacağı DNA molekülündeki bilgilere göre belirlenir. Çekirdekteki DNA molekülüne ait bilgilerin sitoplâzmadaki ribozomlara taşınmasını sağlayan moleküle mRNA denir. Ribozomlar, mRNA tarafından getirilen DNA bilgisine göre 20 çeşit amino asitten her canlının kendine özgü olan proteinlerini üretir. mRNA, DNA tarafından sentezlenir ve DNA bilgilerini üçlü nükleotitlerden oluşan ve kodon denilen birimler sayesinde taşır. Her kodon, bir amino asidi gösterir. 2­) Taşıyıcı RNA (tRNA) : Sitoplâzmada dağınık halde bulunan amino asitleri toplayarak ribozomlara getiren moleküle tRNA denir. ▪ Bir amino asit birden fazla tRNA çeşidi ile taşınabilir. ▪ Hücrede protein ve enzim sentezinin olabilmesi için, her amino asit çeşidine karşılık en az 20 çeşit tRNA bulunmalıdır. 3­) Ribozomal RNA (rRNA) : Proteinlerle birlikte ribozomların yapısına katılan moleküle rRNA denir. En fazla bulunan RNA çeşidi rRNA dır. DNA ve RNA Arasındaki Far klar : 1­ 2­ 3­ 4­ 5­ 6­ 7­ 8­ 9­ DNA Molekülü Çift zincirlidir (ipliklidir). Kendini eşleyebilir. 1­ 2­ Çekirdek, mitokondri ve kloroplastta 3­ bulunur. Organik bazları A–G–S–T dir. U 4­ bulunmaz. Yapısında deoksiriboz şekeri 5­ bulunur Yaşamsal faaliyetleri yönetir, 6­ kontrol eder ve kalıtsal bilgileri taşır. Ökaryot hücrelerde çekirdekte, 7­ prokaryot hücrelerde sitoplâzmada sentezlenir. Genleri vardır. 8­ Genetik şifreye sahiptir. 9­ RNA Molekülü Tek zincirlidir (ipliklidir). Kendini eşleyemez, DNA tarafından sentezlenir. Sitoplâzma, kloroplast, mitokondri, ribozom ve çekirdekte bulunur. Organik bazları A–G–S–U dir. T bulunmaz. Yapısında riboz şekeri bulunur. Protein sentezinde görevlidir. Çekirdekte sentezlenir. DNA tarafından Genleri bulunmaz. Genetik şifreye sahip değildir, sadece şifre taşırlar.
5 10­ 11­ NOT : 1­ Hücredeki DNA sayısı sabittir. Genleri bozulmaya uğrayabilir. 10­ 11­ Hücredeki RNA sayısı sabit değildir. Genleri olmadığı için bozulmaya uğrasa bile DNA tarafından yenisi yapılır. mRNA, DNA tarafından sentezlenir ve DNA bilgilerini üçlü nükleotitlerden oluşan ve kodon denilen birimler sayesinde taşır. ÖRNEKLER : 1­ Bir DNA molekülü kendini art arda 3 kez eşlerse toplam kaç tane DNA molekülü oluşur? 2­ Bir DNA molekülünde 300 tane A nükleotid ve 250 tane S nükleotid varsa bu DNA molekülünde toplam kaç tane nükleotid bulunur? 3­ 1200 nükleotidli bir DNA molekülünde S nükleotid sayısı 375 ise T nükleotid sayısı kaçtır? 4­ Bir DNA zincirinde toplam 900 nükleotid vardır. Zincirde 200 tane A nükleotid varsa kaç tane G nükleotid vardır? 5­ Bir DNA molekülünde 150 A, 175 G olduğuna göre bu DNA molekülünde T nükleotidlerin S nükleotidlerine oranı kaçtır? 6­ 1200 nükleotitten meydana gelen bir DNA molekülünde A nükleotidlerinin sayısı S nükleotidlerin sayısının 3 katı ise G sayısı kaçtır? 7­ Bir DNA molekülünün 1. zincirinde 200 A ve 150 G, 2. zincirinde 100 A, 200 G varsa bu DNA molekülünde toplam kaç tane nükleotit vardır? 8­ 1000 nükleotitten oluşan DNA nın tek zincirinde 250 A, 300 G, 200 T varsa bu DNA molekülündeki toplam T/S oranı kaçtır? 9­ 1000 nükleotidli DNA molekülünde A sayısı 200 ise bu DNA molekülünde toplam kaç tane H bağı bulunur? 10­ Bir DNA molekülünde 4500 zayıf H bağı vardır.650 G, nükleotid olduğuna göre toplam nükleotid sayısı kaçtır? 6­ Canlı Çeşitliliğinin Nedeni (Seni Sen Yapan DNA Molekülü) : Dünya’da yaşayan bütün canlı türlerinde nükleik asitler bulunur ve canlılardaki nükleik asitler nükleotitlerden oluşur. Bütün canlılardaki nükleik asitleri oluşturan nükleotitlerin yapısı aynıdır. Canlılardaki nükleik asitleri oluşturan nükleotitlerin yapısı aynı olmasına rağmen her canlı türünün hatta aynı türün farklı bireylerinin DNA yapıları farklıdır. Her canlının DNA yapısının farklı olmasının nedeni, DNA’yı oluşturan nükleotitlerin sıra, sayı ve dizilişlerinin farklı olmasıdır. Canlıların temel yapısını proteinler oluşturur ve proteinler hücrede ribozomlar tarafından üretilir. Dünyada yaşayan her canlı türünün (1,5 – 2 milyon tür) hatta aynı türün farklı bireylerinin hatta bir bireyin farklı hücrelerinin ürettiği protein çeşidi birbirinden farklıdır. Canlıların protein yapılarının birbirinden farklı olmasının nedeni proteinleri oluşturan amino asitlerin sıra, sayı ve dizilişlerinin farklı olmasıdır. Proteinler, hücre içerisinde mRNA tarafından taşınan DNA bilgisine göre üretilir. Her canlının DNA yapısı farklı olduğu için amino asitlerin dizilişleri dolayısıyla protein çeşitleri birbirinden farklı olur. Canlıların protein yapıları farklı olduğu için canlılar birbirlerine benzemezler
6 ve canlıların görünüşleri, vücut büyüklükleri, saç renkleri, ten renkleri, göz renkleri, parmak izleri birbirinden farklı olur. Her hücre DNA’daki 4 nükleotiti (A–G–C–T) 64 çeşit üçlü şifreler haline getirir ve böylece yüzlerce çeşit protein üretebilir. DNA’daki bu üçlü baz dizilişinin her birine genetik şifr e veya genetik kod denir. 7­ DNA­Gen­Kromozom İlişkisi : Hücredeki yaşamsal faaliyetleri yöneten, kontrol eden ve hücreye ait kalıtsal bilgileri bulunduran yönetim merkezi çekirdektir. Hücredeki kalıtsal bilgilerin tamamı çekirdekteki kromatin ipliklerde bulunur. Kromatin iplikler aslında birer DNA molekülüdür. Kromatin iplikler hücre bölünmesinden önce kısalıp kalınlaşarak kr omozomları oluştururlar. Kromozomların yapısında DNA molekülü ve protein kılıf bulunur. Kromozomlar hücre bölünmesinden önce kendini eşleyerek iki iplik oluştururlar. Oluşan ipliklerden her birine kromatit denir. Bir kromozom iki kromatitten oluşur. Kromozomların kendini eşlemesi demek, yapısındaki DNA’nın kendini eşlemesi demektir. DNA kendini eşleyince oluşan iki DNA molekülünün etrafına protein kılıf örülür. Bu şekilde oluşan her bir ipliğe kromatit, iki kromatite de kromozom denir. DNA’nın en küçük görev ve kalıtım birimine gen denir. Gen, canlılardaki her bir özelliği (saç rengi, saç şekli, göz rengi, ten rengi, parmak izi, burun yapısı gibi) belirleyen, DNA’nın 1500 nükleotitinden oluşan ve birleşerek DNA’yı meydana getiren yapıdır. Gen, DNA’nın bir bölümü ve kromozomun da bir parçasıdır. Her bir gen bir proteinin üretilmesinden sorumludur. ▪▪▪ Canlıların temel yapısını oluşturan proteinler genler tarafından taşınan bilgilere göre sentezlenir. Kromozomlar DNA’ları, DNA’lar genler taşır. Genler de nükleotitlerden oluşur. Saç Rengi GEN (1500 Nükleotit) Saç Şekli GEN (1500 Nükleotit) Göz Rengi GEN (1500 Nükleotit) Ten Rengi GEN (1500 Nükleotit) Parmak İzi GEN (1500 Nükleotit) Burun Yapısı GEN (1500 Nükleotit) NOT : 1­ 2­ 4­ 5­ 6­ DNA Molekülü Protein Kılıf Kromatit + Kromatit = KROMOZOM Dünya’da yaşayan insanların DNA yapılarının %99,5’i aynıdır. İnsanların farklı kişiliklere, davranışlara ve özelliklere sahip olmasının nedeni DNA’larındaki %0,5’lik farklılıktan kaynaklanır. İnsanların parmak izlerinin, zebraların çizgilerinin farklı olmasının nedeni DNA yapılarının farklı olmasıdır. Kromozomların kendini eşlemesi sonucu oluşan çekirdekteki kromatitler, RNA’nın sentezlenmesini sağlar. 1500 Nükleotit → Gen DNA Kromatit 1500 Nükleotit → Gen Protein Kılıf Kromatit KROMOZOM 1500 Nükleotit → Gen : : : : Kromozom > DNA > Gen > Nükleotit
7 8­ Genetik Mühendisliği ve Çalışma Alanları : Canlıların sahip olduğu özellikler ya genler sayesinde aktarılır ya da çevre etkisiyle sonrada kazanılır. Canlıların sahip olduğu özellikleri belirleyen DNA molekülü ve yapısı hakkında araştırmalar yapan bilim dalına moleküler biyoloji denir. DNA’yı oluşturan ve canlıların sahip olduğu özelliklerin aktarılmasını sağlayan genler, genlerin ve genleri oluşturan nükleotitlerin dizilişleri hakkında araştırmalar yapan bilim dalına genetik (gen) mühendisliği denir. ▪ Genetik mühendisliğinin temelini, genler üzerinde yapılan çalışmalar oluşturur. ▪ Genetik mühendisleri, genlerle ilgili anormallikleri düzeltmek üzere çalışmalar yapmaktadır. Bu sayede öncelikle üreme hücrelerindeki zararlı genlerin gelecek kuşağa aktarılmasını önlemek amaçlanmaktadır. ▪ Genetik mühendisleri tarafından yapılan DNA hakkında araştırmalar, DNA’nın yapısının anlaşılmasını ve genlerin canlıdaki etkilerinin tespit edilmesi konusunda fayda sağlar. ▪ Genetik mühendisliği uygulamaları, insanlığın başta sağlık ve gıda olmak üzere endüstri, tarım, bitki ve hayvan ıslahı, insanların hastalıklardan korunması gibi birçok problemini çözmek amacıyla hızlı bir şekilde ilerlemektedir. 9­ Genetik Mühendisliğinin Amacı ve Yapılan Çalışmalar : Genetik alanında yapılan çalışmalar ve elde edilen bilgilere göre genetik mühendisliğinin amacı ve yapılan çalışmalar şöyledir: a) Endüstri Alanında Yapılan Çalışmalar : 1­ Yeni ekolojik enerji kaynaklarının elde edilmesini sağlamak. 2­ Çevre kirliliğine yol açan maddelerin belirlenmesi ve yok edilmesini sağlamak. 3­ Kimyasal ve biyolojik silahlara ve savaşlara karşı konulmasını sağlamak. 4­ Canlı vücudu için gerekli olan protein, vitamin ve hormonların ucuz, kolay ve fazla miktarda üretilmesini sağlamak. b) Bitki ve Hayvancılık Alanında Yapılan Çalışmalar : 1­ Daha verimli ve dayanıklı hayvan ve bitki türlerinin ve ürünlerinin elde edilmesini sağlamak. 2­ Mikroplara ve böceklere karşı dirençli olacak şekilde bitki üretilmesini sağlamak. 3­ Endüstri ve tarımda, bitki ve hayvan ıslahının sağlanması. c) Sağlık Alanında Yapılan Çalışmalar : 1­ Canlıların özürlerinin giderilmesini sağlamak. 2­ İnsandan insana ya da hayvandan insana doku ve organ naklinin yapılmasını sağlamak. 3­ Bedensel ve kalıtsal hastalıklarının tedavi edilmesini sağlamak. 4­ Canlıdan canlıya veya hücreden hücreye gen naklinin yapılması ile ya da genlerde yapılan değişiklikler sonucu yeni canlı türlerinin ve üstün özellikli canlıların elde edilmesini sağlamak. 5­ İnsanların hastalıklardan korunmasının sağlanması. 6­ Alkolizm, madde bağımlılığı, suça yatkınlık gibi sorunların, insanın genetik yapısının değiştirilmesi ile ortadan kaldırılmaya çalışılması. 7­ İnsan zekâsının geliştirilmesi ve daha zeki nesillerin yetiştirilmesi. 8­ Canlıların ömürlerinin uzatılmasını sağlamak. 9­ Gen tedavisi uygulamasının yapılmasını sağlamak. 10­ Yapay döllenme (tüp bebek) yapılmasının sağlanması. 11­ DNA parmak izinin çıkartılmasını ve kullanılmasını sağlamak. 12­ Genetik kopyalama (klonlama) yapılmasını sağlamak. 13­ İnsanın genetik şifresinin çözümlenmesini sağlamak.
8 10­ Bazı Genetik Mühendisliği Uygulamaları a) Klonlama : DNA’nın belirli bir bölümünün, genellikle bir genin kopyasını oluşturmak için kullanılan yönteme klonlama (kopyalama = gen klonlaması) denir. Klonlamada, bir canlıda bulunan ve canlıya ait önemli bir özelliği belirleyen gen, o canlıdan alınıp taşıyıcı bir canlının DNA’sıyla birleştirilerek başka bir hücreye aktarılır ve bu hücre çoğaltılır. Genetik kopyalama sayesinde bir canlıdan aynı kalıtsal özelliğe sahip yeni canlılar üretilebilir. Gen klonlanması ilk defa 1975 yılında Köhler ve Milstein tarafından yapılmıştır. Gen kopyalaması yoluyla DNA’nın tamamının taşınması yani canlının tamamen kopyalanması ilk defa 22 Şubat 1997 yılında İskoçya’nın Edinburgh kentinde bulunan Roslin Enstitüsü’nde Dr.Wilmut tarafından yapılmıştır. Dr.Wilmut bu tarihte koyun kopyalamayı başarmıştır. Kopyalama olayında üç farklı koyun kullanılmıştır. ▪ 1. koyunun yumurta hücresinin çekirdeği çıkartılmıştır. ▪ 2. koyunun vücut hücresinin çekirdeği alınmış ve 1. koyunun yumurta hücresinin içine yerleştirilmiş ve bu hücrenin çoğalması sağlanmıştır. ▪ Çoğaltılmış vücut hücreleri 3. koyuna (taşıyıcı koyuna) verilmiştir. ▪ 3. koyunun rahminde gelişen embriyo yavru koyunu (kuzuyu) doğurmuş ve bu kuzuya DOLLY adı verilmiştir. ▪ Dolly, 2. koyunun yani çekirdeği alınan koyunun kopyasıdır. DNA Sahibi (Çekirdek Vericisi Koyun) : 1.Koyun 2.Koyun Vücut Hücresi Yumurta Hücresi Vericisi Koyun Yumurta Hücresi Vücut Hücresinin Çekirdek ve DNA’sı Çekirdeği Alınmış Yumurta Hücresi Çekirdek Çekirdeksiz Yumurta Hücresi 1. Koyunun Yumurta Hücresi İle 2. Koyunun Çekirdeği Birleşir Oluşan Hücreler Çoğaltılır ve Embriyo=Klon Oluşur. b) 3.Koyun Taşıyıcı Koyuna Embriyo Aşılanır. DOLLY Yavru, Kuzu, DNA Sahibi 2.Koyuna Benzer. DNA Parmak İzi : DNA’larda yer alan bazların dizlimin, izinin çıkarılması işlemine DNA parmak izi denir.
9 c) Gen Tedavisi : Hastalara tedavi edici genleri aktararak ya da zararlı olan genleri etkisiz hale getirerek sağlık problemlerinin çözülmesine gen tedavisi denir. d) İnsan Genomu Projesi : İnsan DNA’sının şifresinin çözülerek gen haritasının çıkarılması çalışmalarına genom projesi denir. Bu projede çıkarılan gen haritası sayesinde şeker, kalp ve kanser hastalığının tedavisi yapılıp, hastalıklar çok önceden teşhis edilip önlenebilecek ve insan yaşamının kalitesi artarak uzayacak. 11­ Genetik Mühendisliği Uygulamalarının Sakıncaları : Genetik mühendislerinin uygulamaları ekolojik, sağlık, sosyal ve ahlaki yönden olumsuzluklara neden olmaktadır. a) Ekolojik Yönden Zar ar ları : Genetik mühendisliği uygulamaları nedeniyle ekosistemler zarar görebilir. Genetik mühendisliği çalışmaları sonucunda zararlı bir böceğe karşı direnç kazanmış olarak üretilen bir bitkinin polenleri zararlı böceğe karşı direnç oluşturan genleri taşır. Bu genleri taşıyan polenler de yakında büyüyen yabani bitkilere ulaşabilir. Genin bu şekilde yayılımı böceklerin yabani bitkilerle beslenmesini engelleyeceğinden ekosistem içindeki besin ağını bozabilir. b) Sağlık Yönünden Zarar ları : Genetik mühendisliği uygulamaları nedeniyle çeşitli salgın hastalıklar ortaya çıkabilir. Bazı hastalık genleri başka hastalıklara karşı vücuda direnç sağlar. Orak hücre anemisi olarak bilinen bir anemi türü, sıtmaya karşı direnç oluşturur. Bu nedenle anemiyi yok etmek için anemi hastalığına yol açan genin ortadan kaldırılması, sıtma salgınına yol açar. c) Sosyal Yönden Zarar lar ı : Genom projesinin başlamasıyla sigorta ve insan kaynakları şirketlerinin genetik bilgileri insanların aleyhine kullanacakları doğrultusunda kaygılar artmaktadır. Pek çok insan, ölümcül bir hastalığın genini taşıdığı için sigorta şirketleri tarafından sigorta kapsamından çıkartılabilir. Başka bir kişi, işvereni tarafından aynı gerekçeyle işten atılabilir. d) Ahlaki Yönden Zarar ları : Genetik kodlarımızın anlaşılması, insan türünün insan eliyle şekillendirilmesi olasılığını da güçlendiriyor. Biyologlar genomik biliminden yararlanarak yedek parça listesi hazırlayabilirler, ana baba adayları doğmamış çocuklarını 'ısmarlayabilir', bilim adamları ellerindeki bilgilerle, istenilen karakterde, vücut yapısında ve bilişsel yetenekte insanlar üretebilir.
Çocuklarımızı ve kendimizi değiştirmek kolaylaştıkça, değişiklik geçirmemiş olanları kabul etme hoşgörüsünde de azalma görülebilir. Genetik testler yardımıyla zekâ kusurlarının, şişmanlığın, kısa boyun önceden bilinmesi durumunda, toplumlar, anne ve babası tarafından kusurlarıyla doğmasına izin verilen çocukları küçük görmeye başlayacaklar. İnsanlar genlerinin görevlerini öğrendikleri anda başlarına gelen tüm olumsuzlukların suçunu genlerine yükleyecekler. İnsanlarda kadercilik olayı zayıflayacak.
10 12­ Biyoteknoloji ve Biyoteknoloji Uygulamalarının Sağladığı Yarar lar : Biyolojinin teknolojiye uygulanmasına biyoteknoloji denir. Biyoteknoloji uygulamaları sağlıkta çeşitli hastalıkların tedavisinde, gıda sanayinde, veterinerlikte endüstri ve tıp alanlarında kullanılır. Bunun için biyoteknolojik yöntemlerle, canlı hücreleri kullanarak çeşitli maddeler üretilir. Biyoteknoloji uygulamaları sayesinde; 1­ Endoskopi cihazıyla sindirim sistemi hastalıkları teşhis edilmiştir. 2­ Plastik cerrahide yapay kol ve bacak ile diz ve kalça eklemleri yapılmıştır. 3­ Yapay böbrek (diyaliz makinesi), akciğer (solunum cihazı) ve kalp kapağı yapılmıştır. 4­ Tahlil yapabilen cihazlar yapılmıştır. 5­ Şeker (diyabet) hastalığının tedavisinde kullanılan insülin hormonu bakteriden üretilmiştir. 6­ Hastalıkların tedavisinde ve korunmasında kullanılan serum ve aşı üretildi. 7­ Besin değeri yüksek sebze meyvelerin, süt verimi yüksek ineklerin, yumurta verimi yüksek tavukların üretilmesi sağlandı. 8­ DNA’daki genlerin değiştirilmesi ve çıkartılması gerçekleştirildi. 9­ Gıda sanayinde meyve suyu, süt ürünleri, sirke, alkol, vitamin tabletlerinin ve meyveli yoğurdun üretilmesi sağlandı. 10­ Özel koşullara dayanabilen ve vücudu koruyabilen elbiseler, araçlar üretildi. (Yangın, astronot elbisesi). 11­ Böcek ilacı, deterjan, parfüm gibi kimyasal maddeler üretildi. 12­ Kimyasal silahlar yapıldı. 13­ Kirli sularda yaşayan bakteriler, kirli suyu temizleyebilen canlılar haline getirildi. 14­ Herhangi bir vitaminin herhangi bir organda üretilmesi sağlandı. 15­ Kanser, AIDS, Akdeniz anemisi, lösemi gibi birçok hastalığın tedavisi ve önlenmesinde kullanılacak genetik ürünlerin elde edilmesi sağlandı. 16­ Büyüme geriliğine ya da bulaşıcı hastalıklara karşı proteinlerin üretilmesi sağlandı. 17­ Hasar görmüş beyin hücrelerinin ve omuriliğin onarılması sağlandı.
11