AYT genetik mühendisliği ve biyoteknoloji konu anlatımı kapsamında ıslah, rekombinant DNA, gen aktarımı, klonlama, kök hücre, PCR, jel elektroforezi, uygulama alanları, biyogüvenlik ve biyoetik işlenecektir.
AYT biyoloji konularının tamamına AYT konu anlatımı arşivinden ulaşabilirsiniz.
Biyoteknolojinin Temelleri ve Islah
Biyoteknoloji ve Genetik Mühendisliği Arasındaki Fark
Biyoteknoloji, canlıların, hücrelerin veya biyolojik moleküllerin insan gereksinimlerine yönelik ürün ve süreçlerde kullanılmasını kapsayan geniş uygulama alanıdır. Yoğurt mayalanması, antibiyotik üretimi, atık su arıtımı ve rekombinant insülin üretimi biyoteknolojik uygulamalardır; ancak bu örneklerin hepsinde canlının DNA’sı değiştirilmez.
Genetik mühendisliği ise bir organizmanın DNA’sını laboratuvar teknikleriyle inceleme, ayırma, çoğaltma, birleştirme, çıkarma veya değiştirme çalışmalarına odaklanır. Genetik mühendisliği bir bilgi ve araç üretme alanı; biyoteknoloji bu araçların ürün ve uygulamaya dönüşebildiği daha geniş alandır. Bu nedenle gen aktarımı genetik mühendisliği işlemi, aktarılan genle ilaç proteini üretilmesi biyoteknolojik uygulamadır.
B) İnsan insülin geninin plazmite eklenmesi genetik mühendisliği; bu geni taşıyan bakteriden insülin elde edilmesi biyoteknolojidir.
C) Bir bitkinin sulanması genetik mühendisliği, hasadın depolanması biyoteknolojidir.
D) Genetik mühendisliği yalnız ürün üretir; biyoteknoloji yalnız genlerin baz dizisini inceler.
E) Biyoteknolojik uygulamaların tamamında başka türden gen aktarımı zorunludur.
Geleneksel ve Modern Biyoteknoloji
Geleneksel biyoteknoloji, mikroorganizmaların veya biyolojik süreçlerin genomlarına doğrudan müdahale edilmeden kullanılmasına dayanır. Hamurun mayalanması, sütten yoğurt ve peynir, etil alkolden sirke elde edilmesi bu gruptadır. İnsanlar ayrıca istenen özellikte bireyleri seçip çiftleştirerek uzun süredir geleneksel ıslah yapmaktadır.
Modern biyoteknoloji, hücre ve doku kültürü, moleküler tanı, rekombinant DNA, gen aktarımı, genom düzenleme, klonlama ve kök hücre teknolojileri gibi laboratuvar temelli yöntemleri içerir. “Modern” sözcüğü yöntemin mutlaka güvenli, yararlı veya gen aktarımına dayalı olduğunu göstermez; yalnız kullanılan tekniğin moleküler ya da hücresel düzeyde daha doğrudan ve denetlenebilir olduğunu belirtir.
II. Bir bitkinin doku kültüründen genetik olarak benzer fideler elde edilmesi
III. Hedef genin plazmite eklenerek bakteride çoğaltılması
IV. Yüksek süt verimli sığırların seçilerek çiftleştirilmesi
Bu uygulamaların geleneksel–modern sınıflandırması hangisinde doğrudur?
B) Geleneksel: Yalnız I – Modern: II, III ve IV
C) Geleneksel: I, II ve IV – Modern: Yalnız III
D) Geleneksel: I ve IV – Modern: II ve III
E) Geleneksel: III ve IV – Modern: I ve II
Yapay Döllenme ve Melezleme
Yapay döllenme, seçilen erkek bireyden alınan spermlerin uygun zamanda dişi üreme sistemine aktarılmasıdır. Gametlerin genetik yapısı değiştirilmez; yöntem, istenen genotipe sahip erkek bireyin çok sayıda dölle katkı vermesini kolaylaştırır. Bu nedenle tek başına yeni bir gen oluşturmaz veya yavrunun bütün özelliklerini garanti etmez.
Melezleme, genotipleri farklı bireylerin istenen özellikleri aynı soyda birleştirmek amacıyla çaprazlanmasıdır. Tür içi melezleme verimli soylar oluşturabilir. Yakın türler arası melezlerde ise kromozomların mayozda eşleşememesi nedeniyle katır gibi kısır yavrular oluşabilir. Melezleme var olan alelleri yeni kombinasyonlarda bir araya getirir; doğrudan hedef gene laboratuvar müdahalesi değildir.
B) F1 bireylerinin tamamı istenen iki özelliği homozigot taşımak zorundadır.
C) Var olan aleller melezleme ve seçilimle yeni kombinasyonlarda bir araya getirilmiştir.
D) Uygulama bütün yavruların genetik olarak birbirinin klonu olmasını sağlar.
E) Yöntem yalnız farklı türler arasında uygulanabilir.
Poliploidi ve Tarımsal Sonuçları
Bir hücrede ikiden fazla tam kromozom takımı bulunmasına poliploidi denir. 3n birey triploid, 4n birey tetraploiddir. Poliploidi bitkilerde hayvanlara göre daha iyi tolere edilir; hücre ve organların büyüklüğünü, verimi veya süs bitkilerinde çiçek özelliklerini değiştirebilir.
Triploid bir bitkide homolog kromozomların mayozda dengeli ayrılması güçtür. Bu nedenle triploid bitkiler çoğunlukla kısırdır ve çekirdeksiz meyve oluşturabilir. Örneğin 2n ile 4n bitkinin çaprazlanması 3n yavru oluşturabilir. Buna karşılık çift sayıda kromozom takımına sahip bazı tetraploidlerde eşleşme daha düzenli olduğundan verimlilik korunabilir.
B) 2n=24; bütün gametleri genetik olarak aynı
C) 4n=48; yalnız mitozla çoğalabilir
D) n=12; çekirdeksiz meyve oluşturamaz
E) 6n=72; kromozomlar mayozda daima düzenli ayrılır
Model Organizma ve Seçim Ölçütleri
Model organizma, belirli bir biyolojik olayı araştırmak için özellikleri iyi bilinen ve deneysel çalışmaya elverişli canlıdır. Bakteriler, ekmek mayası, meyve sineği, yuvarlak solucan, zebra balığı, fare ve hardal bitkisi farklı araştırma sorularında model olabilir. Tek bir canlı bütün çalışmalar için en iyi model değildir.
Kısa yaşam döngüsü, çok döl, küçük ve haritalanmış genom, kolay yetiştirme, düşük maliyet, genetik müdahaleye uygunluk ve insanla korunmuş gen/yolakların bulunması seçimde önem taşır. Ancak araştırma amacı belirleyicidir: embriyo gelişimi için saydam embriyolu bir tür, memeli fizyolojisi için insana daha yakın bir model tercih edilebilir.
B) Laboratuvarda kolay yetişme
C) Genom bilgisinin erişilebilir olması
D) Çok sayıda yavru oluşturabilme
E) Zorunlu olarak büyük genom ve uzun döl verme süresi
Rekombinant DNA Teknolojisi ve Gen Aktarımı
Restriksiyon Enzimi, DNA Ligaz, Plazmit ve Vektör
Restriksiyon enzimleri, DNA’daki belirli kısa baz dizilerini tanıyıp fosfodiester bağlarını kesen enzimlerdir. Bazıları zincirlerde kaydırmalı kesim yaparak birbirini tamamlayan tek zincirli “yapışkan uçlar” oluşturur. Hedef DNA ile taşıyıcı DNA’nın aynı enzimle kesilmesi, uyumlu uçların eşleşmesini kolaylaştırır.
DNA ligaz, komşu DNA parçalarının şeker–fosfat omurgasını fosfodiester bağlarıyla birleştirir. Bakterilerdeki küçük halkasal DNA olan plazmit, hedef geni hücreye taşıyan bir vektör olarak kullanılabilir. Farklı kökenlerden DNA parçalarının birleştirilmesiyle oluşan molekül rekombinant DNAdır.
B) Hidrojen bağlarını kurma – DNA’yı tek zincire ayırma
C) Belirli tanıma bölgelerinden DNA’yı kesme – DNA omurgasındaki kesikleri birleştirme
D) Plazmiti bakteriden çıkarma – bakteriyi kültürde çoğaltma
E) Amino asit taşıma – peptit bağı kurma
B) Plazmit ile hedef geni R ve S enzimleriyle uyumlu uçlar oluşturacak biçimde kesip ligazla birleştirmek
C) Plazmiti kesmeden hedef geni bakteri ribozomuna bağlamak
D) Hedef geni RNA polimerazla plazmitin protein kısmına eklemek
E) Her iki DNA’yı farklı sıcaklıklarda eritip amino asitlerle birleştirmek
Gen İzolasyonu ve Gen Klonlamasının Basamakları
Gen izolasyonu, incelenecek veya aktarılacak DNA bölgesinin genomdan ayrılmasıdır. Hedef gen doğrudan genomik DNA’dan kesilebilir ya da gerekli bölge PCR ile çoğaltılabilir. Ökaryotik bir proteinin bakteride üretilmesi amaçlanıyorsa intron içermeyen olgun mRNA’dan ters transkripsiyonla oluşturulan tamamlayıcı DNA kullanılabilir; çünkü bakteriler ökaryotik intronları ayıklayamaz.
Gen klonlamasında hedef DNA ve plazmit hazırlanır, uyumlu biçimde kesilir, ligazla birleştirilir, rekombinant plazmit konak hücreye aktarılır ve bu hücreler çoğaltılır. Sonuçta hedef genin çok sayıda kopyası veya genin kodladığı ürün elde edilebilir. Gen klonlama, bütün bir canlının klonlanmasıyla aynı işlem değildir.
I. Rekombinant plazmitin bakteriye aktarılması
II. Hedef gen ve plazmitin uyumlu uçlar verecek biçimde kesilmesi
III. Hedef gen ile plazmitin ligazla birleştirilmesi
IV. Rekombinant bakterilerin kültürde çoğaltılması
İşlemlerin doğru sırası hangisidir?
B) I → II → IV → III
C) II → I → III → IV
D) III → II → IV → I
E) IV → I → II → III
Rekombinant DNA’nın Hücreye Aktarılması ve Klonların Seçilmesi
Rekombinant DNA’nın konak hücreye alınmasına bakteriler için çoğunlukla transformasyon denir. Her hücre plazmiti alamayabilir; bazı plazmitler de hedef geni içermeden yeniden kapanabilir. Bu nedenle vektördeki seçilebilir belirteçler ve tarama yöntemleri kullanılarak doğru rekombinant hücreler ayırt edilir.
Seçilen tek bir hücre bölündükçe genetik olarak benzer hücrelerden oluşan koloni meydana gelir. Plazmit hücre içinde eşlendiğinden hedef gen kopyalanır. Ürün elde edilmesi amaçlanıyorsa genin uygun promotörle okunması, mRNA ve protein sentezinin gerçekleşmesi de gerekir; genin hücreye girmesi tek başına yüksek protein üretimini garanti etmez.
B) Hedef genin baz dizisinin kendiliğinden değişmesi
C) Bütün bakterilerin aynı proteini üretmesi
D) Plazmit DNA’sının RNA’ya dönüşmesi
E) Plazmit alan hücrelerin plazmit almayanlardan güvenilir biçimde ayrılamaması
Genetiği Değiştirilmiş ve Transgenik Organizma Ayrımı
Genetiği değiştirilmiş organizma (GDO), DNA’sı doğal çiftleşme ve rekombinasyonun ötesindeki laboratuvar yöntemleriyle değiştirilmiş canlıdır. Bir gen eklenebilir, çıkarılabilir veya düzenlenebilir. Transgenik organizma ise genomunda başka bir kaynaktan aktarılmış genetik materyal taşıyan daha özel bir örnektir.
Bu nedenle her transgenik organizma genetiği değiştirilmiştir; fakat hedef genin kendi genomu içinde düzenlendiği her GDO transgenik olmak zorunda değildir. Melezleme ve yapay seçilim, var olan alelleri eşeyli üremeyle birleştirir; tek başına transgenik organizma oluşturmaz.
Bitki, Hayvan ve Mikroorganizmalara Gen Aktarımı
Gen aktarımında çıplak DNA, plazmit, virüs kökenli vektör veya bitkilerde Agrobacterium gibi taşıyıcı sistemlerden yararlanılabilir. Taşıyıcı, hedef DNA’yı uygun hücreye ulaştırır. Bitki hücresine aktarılan gen doku kültürüyle bütün bitkiye taşınabilir; hayvanlarda hedef hücre tipi ve genin vücut hücresine mi üreme hücresi hattına mı aktarıldığı sonucu değiştirir.
Mikroorganizmalarda amaç çoğu kez proteini hızlı ve kontrollü üretmektir. Bitkilerde zararlıya, kuraklığa veya hastalığa dayanıklılık; hayvanlarda araştırma modeli veya belirli proteinlerin üretimi hedeflenebilir. Aktarılan genin varlığı ile işlevsel biçimde ifade edilmesi aynı değildir; promotör, hücresel ortam ve gen düzenlenmesi sonucu etkiler.
B) Bütün doku hücreleri bakteriye dönüşmüştür.
C) Gen aktarımı proteinin her çevre koşulunda aynı miktarda üretileceğini garanti eder.
D) Bitki başka bir kaynaktan genetik materyal taşıdığı için transgenik olarak tanımlanabilir.
E) Doku kültürü bitkinin kromozom sayısını zorunlu olarak yarıya indirir.
Canlı Klonlama, Kök Hücre ve Doku Mühendisliği
Somatik Hücre Çekirdeği Transferiyle Canlı Klonlama
Canlı klonlama, bir canlının nükleer genomuna büyük ölçüde aynı genomu taşıyan yeni birey oluşturma çalışmasıdır. Somatik hücre çekirdeği transferinde, vücut hücresinden alınan diploid çekirdek; çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine aktarılır. Hücre bölünmeye uyarılır ve oluşan erken embriyo taşıyıcı dişinin rahmine yerleştirilir.
Çekirdek vericisi nükleer DNA’yı, yumurta vericisi sitoplazma ile mitokondrileri, taşıyıcı anne ise gebelik ortamını sağlar. Döllenme gerçekleşmediği için sperm çekirdeği kullanılmaz. Yöntemin başarısı çekirdeğin gelişim programına yeniden ayarlanmasına bağlıdır; her deneme sağlıklı yavru oluşturmaz.
B) Taşıyıcı annenin çekirdeği embriyonun bütün hücrelerine aktarılır.
C) Yumurta hücresinin çekirdeği korunup somatik hücre çekirdeği uzaklaştırılır.
D) Diploid somatik hücre çekirdeği, çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine aktarılır.
E) Oluşan embriyonun kromozom sayısı mayozla yarıya indirilir.
Klonlarda Genetik Benzerliğin Sınırları
Klon yavrunun nükleer DNA’sı çekirdek vericisine çok büyük ölçüde benzer. Ancak yumurta sitoplazmasındaki mitokondrilerin kendi DNA’sı bulunduğundan mitokondri DNA’sı yumurta vericisinden gelir. Ayrıca gelişim sırasında oluşan mutasyonlar küçük genetik farklılıklar yaratabilir.
Aynı DNA dizisi aynı fenotipi garanti etmez. Rahim ortamı, beslenme, epigenetik düzenleme, yaşam koşulları ve rastlantısal gelişim farklılıkları genlerin çalışma biçimini ve fenotipi etkileyebilir. Bu nedenle klon “çekirdek vericisinin her bakımdan birebir kopyası” değildir.
B) X – Y – Z
C) Z – Y – X
D) X – Z – Y
E) Y – Z – X
B) Nükleer ve mitokondri DNA’sının tamamı Y’den gelir.
C) Nükleer DNA’sı büyük ölçüde X’ten, mitokondri DNA’sı Y’den; gebelik ortamı Z’den gelir.
D) Bütün genetik materyali X’ten geldiği için fenotipi X ile kesinlikle aynıdır.
E) Yalnız Z’nin çevresel etkileri kalıcıdır; DNA’nın fenotipe katkısı yoktur.
Kök Hücrenin Yenilenme ve Farklılaşma Özellikleri
Kök hücre, özelleşmemiş durumda kalabilen, kendini yenileyebilen ve uygun sinyaller altında farklı hücre tiplerine dönüşebilen hücredir. Kendini yenileme, bölünmeler sonucunda kök hücre havuzunun korunması; farklılaşma ise belirli genlerin etkinleşip hücrenin özel yapı ve görev kazanmasıdır.
Kök hücrenin dönüştürebildiği hücre çeşitlerinin kapsamına potensi denir. Potens ile bölünme hızı aynı kavram değildir. Bir hücre hızlı bölünebilir fakat az sayıda hücre tipine dönüşebilir; başka bir hücre daha yavaş bölünürken daha geniş farklılaşma potansiyeli taşıyabilir.
Embriyonik, Yetişkin ve Kordon Kanı Kök Hücreleri
Embriyonik kök hücreler erken embriyodaki iç hücre kitlesinden elde edilen pluripotent hücrelerdir; yetişkin vücudundaki çok sayıda hücre tipine dönüşebilir. Yetişkin kök hücreler kemik iliği, deri ve bağırsak gibi dokularda bakım ve onarıma katılır; çoğu multipotenttir ve belirli bir doku ailesindeki hücrelere dönüşür.
Kordon kanı kan yapıcı kök hücreler bakımından zengindir. Bu hücreler başlıca kan ve bağışıklık hücrelerinin kökenini oluşturur; vücuttaki her hücre tipine dönüşebildiği söylenemez. Kaynak, farklılaşma kapasitesi, bağışıklık uyumu, tümörleşme riski ve etik boyut klinik kullanım değerlendirmesinde birlikte ele alınır.
B) Kordon kanı kök hücreleri yalnız sinir hücrelerine dönüşebilir.
C) Farklılaşmış kas hücresi doğal olarak embriyonik kök hücreden daha yüksek potense sahiptir.
D) Pluripotentlik, hücrenin yalnız kendisinin aynısını oluşturabilmesidir.
E) Embriyonik kök hücrelerin farklılaşma kapasitesi çoğu yetişkin kök hücresinden daha geniştir.
Doku Mühendisliği, Yapay Doku ve Yapay Organ
Doku mühendisliği, hücreleri, biyouyumlu iskeleleri ve büyüme sinyallerini bir araya getirerek hasarlı dokuyu onarmayı veya işlevsel doku üretmeyi amaçlar. Hücrelerin yalnız çoğalması yeterli değildir; doğru hücre tipine farklılaşma, üç boyutlu düzen, damarlaşma ve alıcı dokuyla bütünleşme gerekir.
Yapay organ mekanik, elektronik veya biyolojik bileşenlerle bir organın işlevini kısmen ya da tamamen üstlenen sistemdir. Yapay kalp pompası mekanik ağırlıklı olabilir; laboratuvarda hücrelerle oluşturulan deri eşdeğeri biyolojik doku ürünüdür. Doku mühendisliği ürünü ile organ nakli ve klon canlı aynı kavramlar değildir.
B) Türler arası melezleme
C) Somatik hücre çekirdeği transferiyle canlı klonlama
D) Jel elektroforeziyle DNA parmak izi çıkarma
E) Poliploidi oluşturma
DNA’yı Çoğaltma ve Analiz Etme Teknikleri
PCR’ın Bileşenleri ve Üç Temel Evresi
Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), seçilmiş bir DNA bölgesini hücre dışında çok sayıda kopyalamaya yarar. Kalıp DNA, hedef bölgenin iki yanına bağlanan iki primer, serbest deoksiribonükleotitler, ısıya dayanıklı DNA polimeraz, uygun iyonlar ve tampon çözelti gerekir. Primerler çoğaltılacak bölgenin sınırlarını belirler.
Bir PCR döngüsünde yüksek sıcaklıkta denatürasyon ile DNA zincirleri ayrılır; sıcaklık düşürülünce primer bağlanması gerçekleşir; uygun sıcaklıkta uzama sırasında Taq gibi ısıya dayanıklı polimeraz primerlerin 3′ ucundan yeni DNA’yı 5′→3′ sentezler. Döngüler termal döngü cihazında art arda tekrarlanır.
B) Denatürasyonda DNA zincirlerinin ayrılamaması
C) Serbest nükleotitlerin amino aside dönüşmesi
D) Kalıp DNA’nın RNA’ya çevrilmesi
E) Jel üzerindeki bütün DNA parçalarının aynı uzaklığa göç etmesi
PCR’da Kopya Sayısı ve Sonuçların Yorumlanması
İdeal koşullarda her çift zincirli hedef DNA bir döngüde iki kopyaya çıkar. Başlangıçta N hedef molekül varsa n tam döngü sonunda teorik kopya sayısı N·2n olur. Gerçekte reaktiflerin azalması, enzimin etkinliği ve ürünlerin yeniden eşleşmesi nedeniyle ileri döngülerde verim yüzde yüz değildir.
PCR pozitif sonucu yalnız hedef diziye ait çoğaltılabilir DNA bulunduğunu gösterir; tek başına canlı organizma, hastalık şiddeti veya genin aktif biçimde protein ürettiği sonucunu vermez. Kontaminasyon yanlış pozitif, uygun olmayan primer ya da yetersiz kalıp yanlış negatif sonuca yol açabilir.
B) 32
C) 48
D) 96
E) 192
Jel Elektroforezinin Çalışma Mantığı
Jel elektroforezi, DNA parçalarını elektrik alanında büyüklüklerine göre ayırır. DNA’nın fosfat omurgası negatif yüklüdür; örnekler negatif kutba yakın kuyulara yüklenir ve pozitif kutba doğru hareket eder. Jel ağının gözenekleri büyük parçaları daha fazla yavaşlatır.
Aynı koşullarda küçük DNA parçaları daha hızlı ve daha uzağa göç eder; büyük parçalar kuyulara daha yakın kalır. Her görünür bant, benzer uzunlukta çok sayıda DNA parçasını temsil eder. Bant parlaklığı miktar hakkında bilgi verebilir; bant konumu ise öncelikle parça uzunluğuyla ilişkilidir.
B) L > K > M
C) K > L > M
D) K = L = M
E) Yalnız bant parlaklığı bilinmeden sıralanamaz.
DNA Parmak İzi ve Bant Eşleştirme
DNA parmak izi, bireyler arasında değişkenlik gösteren DNA bölgelerinin karşılaştırılmasına dayanır. DNA örneği alınır, uygun değişken bölgeler PCR ile çoğaltılır veya DNA parçaları hazırlanır, elektroforezle ayrılır ve bant örüntüleri karşılaştırılır. Tek yumurta ikizleri dışında bireylerin örüntülerinin aynı olması son derece düşük olasılıktır.
Adli karşılaştırmada olay yeri örneğindeki her bant aday örnekte de aynı konumda bulunmalıdır; ek veya eksik bantlar dışlama nedeni olabilir. Babalık analizinde çocuğun her aleli anneden ya da biyolojik babadan açıklanabilmelidir. DNA parmak izi olasılıksal kanıttır; örnek karışması, kontaminasyon ve laboratuvar hatası ayrıca değerlendirilir.
B) S kesin biyolojik babadır; az bant taşımak üstünlüktür.
C) Hiçbir aday dışlanamaz; bant konumları kullanılmaz.
D) Annenin bantları babalık adayında da zorunlu olarak bulunmalıdır.
E) R dışlanmaz; P ve S anneden gelmeyen bantların tamamını açıklayamadığı için dışlanır.
B) L
C) M
D) K ve M
E) Hiçbiri
Genom Projeleri, Dizileme ve Genom Haritaları
Genom, bir canlının bütün kalıtsal materyalidir. Genom projeleri DNA dizisini belirleme, genlerin yerlerini haritalama, varyasyonları tanımlama ve verileri karşılaştırılabilir hâle getirme çalışmalarını içerir. İnsan Genom Projesi 1990–2003 arasında insan genomunun ilk referans dizisini oluşturmuş; daha sonraki çalışmalar boşlukları tamamlamış ve genom çeşitliliğini genişletmiştir.
Dizinin bilinmesi bir genin bütün görevlerinin otomatik olarak bilindiği anlamına gelmez. Gen işlevi; gen ifadesi, protein ürünü, hücresel yolaklar, çevre ve diğer genlerle etkileşimlerle araştırılır. Model organizmaların genomları, insan genleriyle korunmuş bölgelerin işlevini anlamaya yardımcı olur.
Biyoteknolojinin Uygulama Alanları
Tıp ve Eczacılıkta Rekombinant Ürünler
İnsan genlerinin bakteri, maya veya hayvan hücresi kültürlerine aktarılmasıyla insülin, büyüme faktörleri, pıhtılaşma proteinleri ve bazı aşı bileşenleri üretilebilir. Konak seçimi önemlidir: bakteriler hızlı ve ucuzdur; ancak karmaşık ökaryotik proteinlerin katlanma ve hücre sonrası düzenlemelerini her zaman gerçekleştiremez.
Monoklonal antikorlar, tanı kitleri, hücresel tedaviler ve rekombinant aşılar da biyoteknolojinin tıbbi ürünleridir. Bir molekülün biyolojik kaynaktan üretilmesi onun otomatik olarak etkili ve güvenli olduğunu göstermez; saflık, doz, bağışıklık yanıtı, klinik yarar ve yan etki değerlendirilir.
B) Uygun bir plazmit vektörün kullanılması
C) Rekombinant plazmitin bakteriye aktarılması
D) Seçilen bakterilerin kültürde çoğaltılması
E) Bakteri plazmitinin insan hücresinin çekirdeğine yerleştirilerek insanın insülin üretmesinin sağlanması
Gen Terapisi ve Genetik Danışmanlık
Gen terapisi, hastalığa yol açan genetik işlevi düzeltmek, eksik bir işlevi sağlamak veya belirli hücrelerin davranışını değiştirmek amacıyla genetik materyalin hastanın hücrelerine verilmesi ya da hücre genomunun düzenlenmesidir. Vücut hücrelerine yapılan somatik uygulamalar tedavi edilen kişiyi etkiler; üreme hücresi hattındaki kalıtsal değişiklikler ayrı ve daha ağır etik–güvenlik sorunları taşır.
Genetik danışmanlık, birey ve ailelere kalıtsal hastalık riski, test seçenekleri, sonuçların anlamı ve olası izlem yolları hakkında bilimsel ve anlaşılır bilgi sunar. Danışmanlık kişinin yerine karar verme veya belirli bir üreme seçimini zorunlu kılma değildir; olasılık, belirsizlik, mahremiyet ve gönüllü karar birlikte korunur.
B) Somatik gen terapisi hedef hücrelerde genetik işlevi değiştirebilir; danışmanlık risk ve seçenekler hakkında bilgi sağlar.
C) Her somatik gen terapisi değişikliği zorunlu olarak çocuklara aktarılır.
D) Genetik danışmanlık yalnız hastalık ortaya çıktıktan sonra yapılabilir.
E) İki uygulamada da laboratuvar testi veya gönüllü onam gerekmez.
Tarım ve Hayvancılık Uygulamaları
Biyoteknoloji; hastalık, zararlı, kuraklık veya tuzluluğa dayanıklı bitkiler; besin içeriği değiştirilmiş ürünler; doku kültürüyle çoğaltılan fideler ve hastalıktan arındırılmış üretim materyali geliştirmede kullanılabilir. Hayvancılıkta yapay döllenme, embriyo aktarımı, genomik seçilim ve genetik mühendisliği farklı amaç ve yöntemlere sahiptir.
Bir özelliğin yararlı olması çevresel etkilerin olmadığı anlamına gelmez. Gen akışı, hedef dışı canlılar, zararlıların direnç geliştirmesi, genetik çeşitliliğin azalması ve üreticinin tohuma erişimi değerlendirilmelidir. Ürün, özellik ve kullanım koşulu ayrı ayrı incelenmeden bütün GDO’lar için tek bir yarar ya da zarar hükmü kurulamaz.
B) Yalnız bitkinin rengi
C) Yalnız laboratuvarda gen aktarımının başarılı olması
D) Bitkinin transgenik olması nedeniyle bütün çevre etkilerinin yararlı kabul edilmesi
E) Geleneksel çeşitlerin genetik çeşitliliğinin değerlendirme dışı bırakılması
Endüstri, Çevre Biyoteknolojisi ve Biyoyakıtlar
Mikroorganizmalar endüstriyel enzim, organik asit, vitamin, antibiyotik, biyoplastik ve yakıt üretiminde kullanılabilir. Enzimlerin sıcaklık, pH ve substrat özgüllüğü üretim verimini belirler. Fermantasyon kaplarında oksijen, besin, pH, sıcaklık ve kontaminasyon denetlenerek ürün standardı korunur.
Biyoremediasyon, mikroorganizma veya bitkilerin kirleticileri parçalama, dönüştürme ya da ortamdan uzaklaştırma kapasitesinden yararlanır. Atık su arıtımı, petrol türevlerinin parçalanması ve bazı metallerin tutulması örnektir. Biyoyakıtlar biyokütleden üretilebilir; ancak arazi, su, enerji girdisi ve yaşam döngüsü emisyonu dikkate alınmadan yalnız “biyolojik” olduğu için sürdürülebilir sayılmaz.
B) DNA parmak izi
C) Biyoremediasyon
D) Poliploidi
E) Yapay döllenme
Nanobiyoteknoloji ve Biyomalzemeler
Nanobiyoteknoloji, nanometre ölçeğindeki yapıların biyolojik sistemlerle etkileşimini tanı, ilaç taşıma, sensör ve doku mühendisliği gibi alanlarda kullanır. Küçük parçacıkların yüzey alanı/hacim oranı yüksek olduğundan çözünürlük, bağlanma ve hücreye giriş davranışları büyük maddelerden farklı olabilir.
Biyomalzeme, canlı dokuyla temas edecek biçimde tasarlanan doğal veya sentetik malzemedir. Biyouyumluluk, yalnız zehirli olmama değil; bağışıklık yanıtı, mekanik dayanım, parçalanma ürünleri ve dokuyla bütünleşme özelliklerini de kapsar. Nano ölçek yarar sağlayabileceği gibi beklenmeyen hücresel etkiler de oluşturabilir.
Biyogüvenlik, Biyolojik Emniyet ve Biyoetik
Yarar–Risk Değerlendirmesi
Biyoteknolojik ürünler sağlık, beslenme, üretim ve çevre sorunlarına çözüm sağlayabilir; fakat her uygulama hedeflenen yarar, hedef dışı etki, geri döndürülebilirlik, yayılma olasılığı ve uzun dönem sonuçları bakımından değerlendirilir. Risk, yalnız “yeni” olma durumuna değil tehlikenin büyüklüğü ile maruz kalma olasılığına bağlıdır.
Laboratuvar sonucu, gerçek çevre ve toplum koşullarında aynı etkiyi garanti etmez. Bu nedenle kontrollü deney, bağımsız değerlendirme, izleme, şeffaf veri ve gerektiğinde uygulamayı durdurma planı önem taşır. Bilimsel belirsizlik, ne otomatik onay ne de otomatik yasak anlamına gelir.
Biyogüvenlik ve Biyolojik Emniyet
Biyogüvenlik, biyolojik etken veya genetiği değiştirilmiş organizmalarla çalışırken insanı, diğer canlıları ve çevreyi kazara maruz kalma ya da kontrolsüz yayılmadan koruyan uygulamalardır. Fiziksel bariyer, steril çalışma, atıkların etkisizleştirilmesi, personel eğitimi ve risk düzeyine uygun laboratuvar kuralları bu kapsamdadır.
Biyolojik emniyet ise biyolojik materyalin çalınması, yetkisiz erişim veya kötüye kullanımını önlemeye odaklanır. Aynı araştırmada iki boyut birlikte bulunabilir: örneğin hastalık yapıcı mikroorganizmanın kazara dışarı çıkmasını önlemek biyogüvenlik; kültüre yetkisiz erişimi önlemek biyolojik emniyettir.
Biyoetik, Mahremiyet ve İnsan Genomu Düzenleme Sınırları
Biyoetik, canlılar ve biyoteknolojiyle ilgili kararları yarar sağlama, zarar vermeme, adalet, özerklik, hayvan refahı ve çevresel sorumluluk ilkeleriyle değerlendirir. Kök hücre kaynağı, klonlama, genetik testler, gen düzenleme, deneysel tedavilere erişim ve biyolojik silah riski biyoetik tartışma alanlarıdır.
Genom verileri yalnız birey hakkında değil biyolojik akrabaları hakkında da bilgi taşıyabilir. Bu nedenle açık rıza, veri güvenliği, ayrımcılığın önlenmesi ve sonucun doğru yorumlanması gerekir. Somatik hücre düzenlemesi yalnız tedavi edilen kişiyi hedeflerken kalıtsal genom düzenlemesi gelecek kuşakları etkileyebilir; bilimsel risk ve toplumsal sonuçları çok daha geniştir.
B) Hücrelerin kültürde yaşayıp yaşamadığı
C) Hedef dışı DNA değişikliklerinin sıklığı
D) Gelecek kuşakları etkileyebilecek değişiklik için rıza, adalet ve sorumluluğun nasıl ele alınacağı
E) PCR ürününün jel üzerinde bant oluşturup oluşturmadığı
Önceki Konu: RNA ve Protein Sentezi
Sonraki Konu: Canlılar, Çevre, Varyasyon ve Doğal Seçilim