Biyoteknoloji, Evrim Konu Anlatımı

BİYOTEKNOLOJİNİN TANIMI

Biyoteknoloji geniş anlamıyla; biyolojik sistemlerin ürün ve hizmet üretilmesinde kullanılmasıdır. Yani biyoteknoloji bilimi, canlı hücrelerin veya türevlerinin katma değer üretiminde kullanılması ile meşgul olmaktadır. Örneğin; ekmek mayası ile hamur kabartılması, yoğurt mayası ile sütten yoğurt yapılması eski çağlardan beri süre gelen biyoteknolojik yöntemlerdir. Örneğin; turşu, tarhana, sucuk yapımı da geleneksel biyoteknolojik yöntem sayılır. Bunun yanında aşı veya insülin gibi tıbbi ilaçların üretimi, geniş bilimsel bir birikim ve yüksek teknolojik yöntemler gerektirmektedir.

Biraz geniş tanımıyla biyoteknoloji; biyokimya, fizyoloji, mikrobiyoloji, genetik, moleküler biyoloji, hücre ve doku biyolojisi kültürü gibi doğa bilimlerinin yanında, mühendislik ve bilgisayar mühendisliğinden yararlanarak DNA teknolojisiyle mikroorganizma, bitki ve hayvan geliştirmek, doğal olarak var olmayan veya ihtiyacımız kadar üretilemeyen yani az bulunan maddeleri elde etmek amacıyla kullanılan teknolojilerin tümüdür.

Biyoteknoloji, temel bilim buluşlarını kısa sürede yararlı ticari ürünlere dönüştürebilmesiyle bir anlamda kendi talebini de yaratabilmektedir. Bu yönüyle biyoteknoloji diğer teknolojilerden ayrılır. Örneğin; sıcak su kaynaklarında yaşayan bakteriden elde edilen yüksek sıcaklığa dayanıklı bir enzim, günümüzde temel ve uygulamalı biyoteknolojik çalışmaların ayrılmaz bir parçası olan PCR (Polimeraze Chain Reaction: Polimeraz Zincir Reaksiyonu)’nin önemli bir girdisidir.

Daha geniş tanımıyla biyoteknoloji; yukarıda anılan birçok temel mühendislik bilim dallarından yararlanarak Rekombinant DNA teknolojisiyle mikroorganizma, bitki ve hayvan geliştirmek ve biyolojik ürünleri elde etmek için kullanılan bilim konularının tümüdür. Diğer bir değişle biyoteknoloji birçok bilimsel disiplinle karşılıklı ilişkiler içinde gelişir

Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji

✔ Çeşitli mühendislik alanlarını kullanarak bitki, hayvan ve mikroorganizma yapılarının laboratuvar ortamında geliştirip onlardan yeni ürünler üretmeyi amaçlayan bilim dalına biyoteknoloji denir.

Sütten yoğurt yapımı, sirke üretimi, hamur mayalanması gibi olaylar geleneksel biyoteknolojik yöntemlerdir. Aşı, ilaç, hormon üretimi, atık maddelerin temizlenmesi için canlıların kullanımı, gen aktarımı gibi çalışmalar ise modern biyoteknolojik yöntemlerdir.

✔ Genlerin izole edilmesini, çoğaltılmasını, farklı canlı genleri ile birleştirilmesini ya da genlerin canlılar arasında nakledilmesi için çalışmalar yapan bilim dalına genetik mühendisliği denir.

Islah Yöntemleri

✔ Melezleme: Farklı karakterler bakımından homozigot olan bireylerin çaprazlanması ile heterozigot bireyler elde edilmesidir.

✔ Yapay Dölleme: Üstün özellikli spermler ile üstün özellikli yumurtaların laboratuvar ortamında döllendirilmesidir.

✔ Poliploidi: Kromozom çift sayısının fazla olması durumudur. Poliploidi canlılar daha verimli ve daha dayanıklı ürün oluştururlar.

✔ Günümüzde biyoteknoloji ve genetik mühendisliğinin çalışmaları ile;

alkollü içecekler

aşı

süt ürünleri

interferon

insülin hormonu

penisilin ve türevleri

büyüme hormonları

ekmek, sirke, alkol ve aseton gibi ürünler

deterjan… gibi maddeler üretilmektedir.

GDO (Transgenik Organizma)

✔ İstenilen özellikte bitki ve hayvan üretilebilmek için, insana yarar sağlayacak şekilde organizmaların genetik yapıları değiştirilmektedir. Bu şekilde genetiği değiştirilmiş canlılara GDO (Transgenik canlı) denir.

✔ Bu canlıların besin olarak kullanılmasına, ileriki dönemde insanlarda alerjik reaksiyonlara sebep olabileceğinden birçok bilim insanı tarafından karşı çıkılmaktadır.

İnsan Genom Projesi

✔ 1990 yılında pek çok ülkenin desteği ile insanların genetik maddesinin nükleotit diziliminin belirlenebilmesi için başlatılmış projedir.

✔ Genetik maddenin 3 milyardan fazla nükleotid, 20000-25000 civarında gen içerdiği saptanmıştır. (Genomun yaklaşık olarak %97si tüm insanlarda aynıdır.)

Gen Klonlanması: Bir canlıya ait olan genin başka bir canlıya aktarılmasıdır.

✔ Seçilmiş bir genin plazmit ya da bir virüs içerisine yerleştirilerek bir bakteriye aktarılması ve bakteri aracılığı ile birçok kopyasının üretilmesine gen klonlanması denir.

Gen klonlanmasının aşamaları:
1. İstenilen geni taşıyan DNA molekülü ile vektör olarak kullanılacak olan bakteri plazmiti saf olarak elde edilir.
2. DNA molekülü üzerinde klonlanacak gen belirlenir. Vektör olarak kullanılacak plazmit ve klonlanacak gen kesilir.
3. Klonlanacak gen plazmitin boş kalan kısmı ile birleştirilir. Bu şekilde rekombinant DNA molekülü elde edilmiş olur. Böylece klonlanacak gen plazmit içine yerleştirilir.
4. Rekombinant DNA bir bakteriye aktarılarak rekombinant bakteri elde edilir.
5. Rekombinant bakterinin üremesi ile klonlar oluşur. Bunlar arasından istenilenler seçilir. Seçilenler ile uygun çalışmalar yapılır.

Hayatın Başlangıcı ve Evrim Teorileri

Bilim adamları uzun yıllardır hayatın nasıl başladığını bulmaya çalışmışlar ve bunun üzerine bir çok hipotez, görüş ve teoriler (Doğal Seleksiyon, Evrimle ile ilgili Görüşleri(Lamarck’ın Görüşleri, Darwin’in Görüşleri), Abiyogenez Hipotezi, Biyogenez Hipotezi, Heterotrof Hipotezi, Ototrof Hipotezi,Panspermia Hipotezi) kurulmuştur.

Abiyogenez (Kendiliğinden Oluş) Hipotezi

Eski Yunan filozofu Aristo canlıların kendiliğinde var olabileceğine, yani cansız maddelerden kendiliğinden ve kısa sürede meydana geldiğine inanıyordur. Ama bu hipotez ileri ki zamanlarda çürütülmüştür.

Biyogenez Hipotezi:

Bu görüş canlının kendinden önceki canlılardan meydana geldiği öne sürer.a

Panspermia Hipotezi:

Bu görüş yeryüzündeki yaşamanın başka bir gezegenden ya da uzaydan geldiğini öne sürer. Günümüzde bu fikri savunanlar vardır. Ama bu görüş ilk canlının nasıl oluştuğu hakkında bir fikir ileri sürmüyor.

Ototrof Hipotezi:

Bu hipoteze göre dünyada ilk meydana gelen canlı ototroftur.Ototroflar hem kendilerinin hem de başka canlıların yaşabileceği besinleri üretebildiği için karmaşık yapıda anlılardır. Bazı bilim adamları böyle karmaşık yapılı bir ototrofun ilk meydana gelen canlı olamayacağı idea ederek bu fikri karşı çıkmışlardır. Ototrofların karmaşık bir yapıda olması için milyonlarca yılın geçtiğini söylüyorlar.

Heterotrof Hipotezi:

Bu hipoteze göre ilk canlı heterotrof bir organizmadır İlk canlı dünyanın geçirdiği uzun süren kimyasal evrim sonucu ortaya çıkan özel koşullarda uzun süren bir zaman diliminde çok basit olarak oluşmuştur.Heterotrof hipotezi Oparin ve Halden tarafından ileri sürülmüştür.İlk atmosferdeki basit gazlar ilk atmosfer koşullarındaki enerjilerle iyonlaşıp birleşerek ilk organik molekülleri oluşturur.

Kanıt : Wöhler deneyi : CO2 + NH3 ÜreMiller deneyi : CH4 , NH3 , H2O , H2 Mor ötesi ve elektrik şarjıyla organik moleküllere dönüşür.Oluşan basit organik moleküller kimyasal yolla birbirini etkileyerek kompleksleşmişlerdir. Kanıt : FOX deneyi; Erime noktasına kadar ısıtılan aminoasitlerden bir çeşit protein elde etmiştir.

Sulara taşınan kompleks moleküller arasındaki çarpışmalarla elektron alışverişi olmuş iyonlaşmışlardır. Farklı yüklü iyonlar birbirini çekerek organik molekül kümeleri oluşur. Yoğun olan bu moleküller su difüzyonuyla sudan zarımsı bir yapıyla çevrilerek KOASERVAT’ı meydana getirir. Hücre öncüsü diyebileceğimiz koaservatların dayanıklı olanları evrimleşerek ilk heterotrofları oluşturur

EVRİMLE İLE İLGİLİ GÖRÜŞLER:

Lamarck’ın Görüşleri:

Biyolojide türlerin değişebileceğini ilk ortaya atan Fransız Buffon ve Lamarck’tır. Bu görüşe göre bitki ve hayvan türleri, çevre şartlarının etkisiyle değişebilmektedir.
Lamarck; canlıların çevre şartları ile sonradan kazandıkları özellikler ileri nesillere aktarılır. Diğer bir nokta ise kullanma ve kullanmama. Bu görüşe göre canlı bir vücudunun bir parçasını çok kullanırsa gelişir ve kuvvetlenir. ÖR: Zürafalar.Kullanılmayan kısımlar ise zamanla zayıflar, küçülür ve hatta kaybolur.
Deneyler sonradan kazanılan özelliklerin döllere geçmeyeceğini göstermiştir.ÖR: Bir farenin 20 nesil boyunca kuyruğu kesilmiş ama her seferinde yeni doğan farede kuyruk olmuştur.

Darwin’in Görüşleri:

Rekombinasyon:Eşeyli üreyen canlılarda farklı gametlerin birleşmesi sonucu yeni döllerin oluşması
Varyasyon:Bir türdeki bireylerde görülen farklılık ve değişmedir. Kalıtsal varyasyonlar mutasyonla veya eşeyli üremesiyle ortaya çıkar (mayoz döllenme). Vücut hücrelerinde görülen mutasyonlar kalıtsal değildir. Üreme hücrelerinde görülen mutasyonlar kalıtsaldır.
Kalıtsal olmayan çevresel varyasyonlara modifikasyondenir: ÖR: Kas geliştirmek, bronzlaşmak
Doğal Seleksiyon (Seçilim):Bir türün ortama uyum sağlayanlarının yaşaması, sağlayamayanların ise yok olurlar.

Doğal seleksiyonlar sonucu adaptasyonlar ortaya çıkar.