İçeriğe atla

Genetik mühendisliği

Genetik mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerini değiştirerek, onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapan bilim alanıdır. Bu uygulamalarla uğraşan bilim insanlarına "genetik mühendisi" denir. Genetik mühendisleri, genlerin yalıtılması, çoğaltılması, farklı canlıların genlerinin birleştirilmesi ya da genlerin bir canlıdan başka bir canlıya aktarılması gibi çalışmalarla uğraşırlar. Genetik mühendisliği için, rekombinant DNA teknolojisi, gen klonlaması, DNA klonlaması, genetik maniplasyon/modifikasyon veya gen ekleme (splays) birçok bilim insanınca eş anlamlı olarak kullanılabilmektedir.[1]

Genetik mühendisliği etki alanı son derece geniş bir meslek, bilim ve mühendislik dalı olup, genlerle yapılabilen uygulamalar, çalışmalar anlamına gelmektedir. Birçok bilim dalına ait bilgilerin ve çeşitli özel tekniklerin, canlılarla ilgili temele ve uygulamaya ait sorunların çözülmesi için genellenecek olursa, moleküler biyoloji hakkındaki bilgimizin artmasına yardım eden çok etkili bir araştırma aracıdır.

Gregor Mendel genetiğin ve bu bilimle ilgili yapılan çalışmaların kurucusu olarak kabul edilip, "Genetiğin Babası" olarak anılmaktadır.[2]

Tanım ve amaç

Genler, bir organizmanın özelliklerini belirleyen kimyasal bilgiyi taşır. Genler değiştirilerek bir organizmaya istenilen özellikler kazandırılabilir.

Genetik mühendisliği, genetik analiz yapmak ya da istenilen özellikte canlıları geliştirmek amacıyla, bir tür içinde veya farklı türlere ait organizmaların genleri üzerinde planlı olarak yapılan ve canlılardan sağlanan tıp bilimi işlemlerini kapsamaktadır. Bu teknoloji, en genel biçimiyle, insanlar tarafından belli bir amaca yönelik olarak genetik materyal üzerinde yapılan çalışmalar olarak tanımlanabilir. Böyle geniş bir tanım, bitki mikroorganizma ıslahı ve hayvan ıslahını ve bu bağlamda genetiği ve moleküler biyolojiyi kapsamaktadır.

Genetik uygulamalar temelde insanlar açısından ekonomik bakımdan önemli canlıları ve onların ürünlerinin iyileştirilmesini kapsar. Buna ait ilk bilinen örnekler, yabani bitki, hayvan, insan ve diğer türleri kullanılmaktaydı. Hatta insanlar göçebe yaşam tarzından kurtulduktan sonra, hiçbir bilimsel bilgi olmadan sadece gözlemleriyle doğada meydana gelen mutasyonları ve çeşitlilikleri sonucu ortaya çıkan değişik özellikteki bitki mikroorganizma ve hayvanlar içinde amaçları için en uygun, özellikteki olanlarını bulmuş ve ıslahını yapmışlardır.

Tarihçe

Genetik mühendislik ürünü buğdaylar

Islah ile ilgili ilk uygulamaların yaklaşık 17.000 yıl kadar önce Nil vadisinde başladığı sanılmaktadır. Çağlar boyu süregelen, önceleri tamamen gelenek ve görgüye dayanan, sonraları da özellikle genetiğin ilerlemesiyle, bu bilim dalından elde edilen bilgiye dayanarak yapılan uygulamalar sadece doğal çeşitlenme işleyişlerini temel almış ve kontrollü döllenmeyi ardışık seçilime bağlamıştır. Bu yüzden canlılarda istenilen özelliklerin eldesi sadece tür içinde kısıtlı kalmış ve büyük ölçüde rastlantıya dayanmıştır. Bu kısıtlanmayı kırmak isteyen araştırmacılar, özellikle bitki ıslahçıları çeşitli teknikler geliştirerek doğal olarak eşleşmeyen türler arasında gen aktarımları yapmayı ve bunların sonucunda çeşitliliği oluşturmayı başarmışlardır. Bu nedenle klasik ıslahçıların dışında bu şekilde çalışan araştırmacıların ilk gen mühendisleri oldukları kabul edilebilir.

1960'lı yıllarda somatik hücrelerin birbirleriyle kaynaşabildiklerinin bulunmasıyla, belli bir amaca yönelik çeşitlilik çalışmalarına yön ve hız kazandırmıştır. Genetiğin bir alt dalı olarak gelişen somatik hücre genetiğine dayanarak gen aktarımı çalışmaları somatik hücre düzeyinde, eşeyli üremenin dışındaki yollarla da yapılmaya başlanmıştır.

1970'li yılların başında ise; temel ve teknik bilginin birikimiyle, istenilen amaca uygun gen kombinasyonu yapılası çalışmaları moleküler (nükleik asit) düzeyine indirilmiş ve günümüzde genetik mühendisliği denince akla gelen rekombinant DNA teknolojisinin temelleri atılmıştır. Bu teknoloji genetik mühendisliğindeki en etkili ve çarpıcı gelişmedir.

2010 yılında J. Craig Venter Enstitüsü, ilk sentetik bakteriyel genomu üretip, onu DNAsı olmayan bir bakterinin içine enjekte ettiklerini duyurdu. Böylece Synthia bakterisi dünyanın ilk sentetik yaşam formu oldu.

Uygulamalar

CRISPR teknolojisi kullanılarak, İzmir Biyotıp ve Genom Merkezin'de üretilen, Tyrosinase gen lokusu hedeflenmiş albino transgenik fareler. Tyrosinase enziminin üretilememesi kürk renginin albino olmasına neden olmaktadır.

Genetik mühendisliği, bilim insanlarının genleri bir organizmadan alıp diğerine aktarmalarına imkân veren bir teknolojidir. Bu teknoloji; nükleik asit hibridizasyon, rekombinant DNA, PCR, RNA,hücre kültürü ve monoklonal antikor tekniklerini içerir.

Genetik mühendisliği, biyoteknolojinin doğrudan bir alt dalı olmayıp, ayrı bir teknolojidir. Fakat modern biyoteknolojinin uğraşlarının hemen hepsinde, özellikle son yıllarda, biyoteknoloji gelişimine büyük katkılar sağlamaktadır.

Bunlardan en başarılı ve yaygın olan DNA tekniğinde, in vitro koşullarda; nükleik asit moleküllerinde kesme (restrüksiyon) enzimlerinin kullanılmasıyla, DNA'nın istenilen bölgesinin kesilip çıkarılması ve kesilen parçanın ligaz enzimi kullanılarak “vektör” adı verilen taşıyıcıya yapıştırılması işlemleri uygulanır. Daha sonra plazmid bakteri içine yerleştirilerek rekombinant DNA'nın normal hücresel aktivitesine devam etmesi sağlanır. Bu teknolojiyle, genlerin ait oldukları canlının genomundan yalıtılması ve çoğaltılmasına, yapı ve işlevlerinin araştırılmasına, değişik türlere ait canlılara aktarımına ve ürünlerin daha verimli şekilde eldesine olanak verilmektedir.[3]

Genetik mühendisliğinin çalışmalarından elde edilen sonuçlar iki yönde değerlendirilebilir:

  • Bilimsel katkı

Temelde moleküler biyolojiyle doğan bu teknolojiyle, hiç bilinmeyen pek çok konu aydınlatılmıştır. Netice de moleküler biyoloji ve genetik mühendisliği karşılıklı olarak birbirlerini geliştirmektedirler.

  • Uygulama alanlarına katkı

Genetik mühendisliğinin uygulama alanlarının başında endüstri gelmektedir. Çeşitli endüstriyel ürünlerin (ilaç, besin vb.) istenilen nitelikte ve miktarda eldesi için yapılan çalışmalar bu teknolojinin daha da gelişmesine neden olmuştur. Tıpta özellikle kalıtsal hastalıklarının tanısının yapılmasında, tarım ve hayvancılıkta istenilen özelliklerdeki ürünlerin eldesinde, çevre kirliliğin önlenmesi, madencilik gibi pek çok alanda yine genetik mühendisliği kullanılmaktadır.

Bugün, genetik mühendisliğinin bitki ve hayvanlarda uygulanmasıyla daha iyi ve sağlıklı yiyecekler, daha güvenli temiz bir çevre ve sağlık alanındaki gelişmeler insanlara sunulmuştur. Günümüzde büyük bir hızla gelişen bu teknoloji, özellikle gelişmiş ülkelerde bir yarış halini almıştır. Hemen hemen tüm çevreler 21. yüzyılın "biyoloji çağı" olacağı görüşünü, büyük ölçüde moleküler düzeyde ve biyoteknolojide genetik mühendisliği tekniklerinin gelişmeleriyle ilişkilendirmektedir.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ "Genetic Engineering". www.genome.gov (İngilizce). 23 Ocak 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Ocak 2024. 
  2. ^ "Gregor Mendel: the 'father of genetics'". John Innes Centre (İngilizce). 29 Ocak 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Ocak 2024. 
  3. ^ Suter, D. M.; Dubois-Dauphin, M. (15 Temmuz 2006). "Genetic engineering of embryonic stem cells". Swiss Medical Weekly (İngilizce). 136 (2728): 413-413. doi:10.4414/smw.2006.11406. ISSN 1424-3997. 29 Eylül 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Ocak 2024. 

Dış bağlantılar

Wikimedia Commons'ta Genetic engineering ile ilgili çoklu ortam belgeleri bulunur

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Genetik</span> biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve çeşitliliği inceleyen bir dalı

Genetik ya da kalıtım bilimi, biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve genetik varyasyonu inceleyen bir dalıdır. Türkçeye Almancadan geçen genetik sözcüğü 1831 yılında Yunanca γενετικός - genetikos ("genitif") sözcüğünden türetildi. Bu sözcüğün kökeni ise γένεσις - genesis ("köken") sözcüğüne dayanmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Sitoloji</span> Hücreleri inceleyen biyoloji dalı

Sitoloji veya hücre biyolojisi, kökü Yunancadaki kytos, barındırıcı kelimesidir), hücrelerin fizyolojisini, yapısını, içerdiği organelleri, bulunduğu ortamla olan ilişkisini, yaşam döngüsünü, bölünmesini ve ölümünü inceleyen bir bilim dalıdır. Bu işlem hem moleküler hem de mikroskobik ölçüde gerçekleştirilir. Sitoloji araştırmaları, bakteriler ve protozoa gibi tek hücreli organizmalardan, insan gibi çok hücreli organizmalara kadar büyük bir alana yayılır.

<span class="mw-page-title-main">Biyoteknoloji</span> Yararlı ürünler geliştirmek veya yapmak için canlı sistemlerin ve organizmaların kullanılması

Biyoteknoloji; hücre ve doku biyolojisi kültürü, moleküler biyoloji, mikrobiyoloji, genetik, fizyoloji ve biyokimya gibi doğa bilimlerinin yanı sıra makine mühendisliği, elektrik-elektronik mühendisliği ve bilgisayar mühendisliği gibi mühendislik dallarından yararlanarak, DNA teknolojisiyle bitki, hayvan ve mikroorganizmaları geliştirmek, özel bir kullanıma yönelik ürünleri oluşturmak ya da dönüştürmek için biyolojik sistemleri, canlı organizmaları ya da türevlerini kullanan uygulamaların tümüne verilen addır.

<span class="mw-page-title-main">Genom</span> Hücrenin genetik şifresinin tamamı

Genom, bir kalıtım birimi. Bir organizmanın kalıtım materyalinde bulunan genetik şifrelerin tamamını simgeler. Bir canlının gen ve kromozomlarındaki “genetik materyale” verilen addır.

<span class="mw-page-title-main">Rekombinant DNA</span> Moleküler düzeyde insan eliyle oluşturulan ve yeni DNA dizileri üreten DNA molekülleri

Rekombinant DNA teknolojisi, doğada kendiliğinden oluşması mümkün olmayan, çoğunlukla farklı biyolojik türlerden elde edilen DNA moleküllerinin, genetik mühendislik teknolojisiyle kesilmesine ve elde edilen farklı DNA parçalarının birleştirilmesi işlemlerini kapsayan bir teknolojidir. Rekombinant DNA ise; bu işlem sonucu üretilmiş olan yeni DNA molekülüne verilen isimdir ve kısaca rDNA olarak yazılır.

<span class="mw-page-title-main">Moleküler biyoloji</span> Canlı yapılarını moleküler düzeyde inceleyen bilim dalı.

Moleküler biyoloji, canlılardaki olayları moleküler seviyede inceleyen biyoloji dalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Klonlama</span> genetik olarak özdeş bireyler üretme süreci

Klonlama, temel olarak, herhangi bir şeyin aynısının kopyalanması anlamına gelmektedir. Klon ise; tek bir bireyden eşeysiz üreme yoluyla üretilmiş, genetik yapısı birbirinin tıpatıp aynı olan canlı topluluğuna karşılık gelen bir biyoloji terimidir ve kısaca "cl." simgesiyle gösterilir.

<span class="mw-page-title-main">Türkiye Biyogüvenlik Protokolü</span>

Türkiye´de biyogüvenlikle ilgili bir protokol Çevre Bakanlığı tarafından yürürlüğe konmuştur. Bu protokolün tanımlamaları ve düzenlemeleri şunlardır:

<span class="mw-page-title-main">Biyoenformatik</span> büyük, karmaşık biyolojik veri setlerinin hesaplamalı analizi

Biyobilişim veya Biyoenformatik, biyolojinin çeşitli dalları, ancak özellikle moleküler biyoloji ile bilgisayar teknolojisini ve bununla ilişkili veri işleme aygıtlarını bünyesinde barındıran bilimsel disiplin. Bir diğer tanımla, karmaşık biyolojik verilerin derlenmesi ve analiz edilmesi bilimidir.

<span class="mw-page-title-main">Biyolog</span> canlı organizmaları inceleyen bilim insanı

Biyolog, biyoloji alanında araştırma yapan bir bilim insanıdır. Biyologlar, ister tek bir hücre, ister çok hücreli bir organizma ya da etkileşim halindeki popülasyonlardan oluşan bir komünite olsun, Dünya üzerindeki yaşamı incelemekle ilgilenirler. Genellikle biyolojinin belirli bir dalında uzmanlaşırlar ve belirli bir araştırma odağına sahiptirler.

Moleküler biyolojideki ilk gelişmeler, hızlı çoğalan ve kullanışlı bakteri ve virüslerin incelenmeleriyle elde edilmiştir. İlerideki birçok çalışma, öncelikle prokaryotlarda, sonrasında ökaryotlara uyarlanarak sağlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Model canlı</span>

Model canlı veya model organizma, belirli biyolojik olayların anlaşılması için yapılan deneylerde yaygın olarak kullanılan canlılara verilen genel isimdir. Bu canlılarda çalışılarak bulunması ümit edilen keşiflerle, canlılardaki diğer süreçlerin de açıklanacakları düşünülmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Gen yalıtımı</span>

Gen yalıtımı veya izolasyonu, rekombinant DNA teknolojisinde, bir canlıya herhangi bir genin istenilen yön ve biçimde yeni bir düzenleme içine sokulmasındaki ilk aşamadır. Bu yöntemle ilgilenilen geni taşıyan DNA parçaları elde edilir. İşlem için değişik yollar kullanılabilir. Bu yöntemler şu şekilde sıralanabilir:

1. Genellikle kullanılan yöntemlerden biri, bir canlıdan yalıtılan ve saflaştırılan DNA moleküllerini, çift zincirli yapılarını bozmadan parçalamaktadır.
<span class="mw-page-title-main">Moleküler klonlama</span>

Moleküler klonlama, Gen çoğaltımı veya Gen klonlaması, rekombinant DNA moleküllerinin uygun bir konak hücreye sokularak orada çoğaltılması işlemine verilen addır.

Rekombinant seçimi, rekombinant DNA teknolojisinde meydana getirilen rekombinant denilen yeni gen yapılarını taşıyan klonlardan istenilen özellikleri taşıyanları diğerlerinden ayıklama işlemine denir.

Genetik seçim yöntemleri, rekombinant DNA teknolojisinde konak hücreye girmiş rDNA molekülünde bulunan gen veya genlerin belirledikleri özelliklerin (genotipin) bireyde (fenotipte) gözlemlenmesine dayanan seçim yöntemleridir. Bu nedenle bunlara fenotipik yöntemler de denilir.

<span class="mw-page-title-main">Biyokimya mühendisliği</span>

Biyokimya mühendisliği, biyolojik ve biyokimyasal olaylara dayalı süreç ve ürünleri tasarlamak, geliştirmek veya kullanmak için mühendislik ilkelerinin benimsenerek uygulanmasıdır. Biyoproses mühendisliği olarak da bilinen ve biyolojik olayları kimyasal prensiplerle araştıran, analiz eden bir mühendislik dalıdır. Canlı bir organizmada meydana gelen kimyasal olayların incelenmesi ile başlayan biyokimya araştırmaları günümüzde başta tıp olmak üzere tarım, beslenme ve ilaç endüstrisinde de uygulama alanı bulan bir bilim dalı haline gelmiştir. Biyoloji ve kimya temel bilimlerinin bir çalışma alanı olan biyokimya, temel mühendislik prensipleriyle birçok çalışmanın gelişmesine öncülük etmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Tıbbi biyoloji</span>

Tıbbi biyoloji veya biyomedikal, sağlık hizmetlerinde ve laboratuvar teşhislerinde pratik uygulamaları olan bir biyoloji alanıdır. Medikal hizmetlerde ve medikal bilim araştırmalarında bu bilim dalı büyük önem taşır zira diğer canlılar ve insanın medikal olmayan özellikleri bu uzmanlığın araştırmaları ve ışığında ilerleyebilir. Örneğin; hayvan kaynaklı olabilecek enfeksiyonlarda hayvan biyolojisi ve insan hastalıkları arasındaki ilişkiyi iyi bilen ve aktaran uzmanlar gerekir veya genetik aktarımla ilgili klinisyenlerin yeterli bilgisi olmayabilir. Biyomedikal kendi çapında halihazırda büyük araştırmalara imza atan ve tıp alanının dışında insan biyolojisinin gizemlerini açıklayan bir bilim dalıdır fakat genellikle tıbbi kondisyonlar hakkında yardım alınması amacıyla istihdam edilir. Tipik olarak "biyo-" ön ekini içeren birçok biyomedikal disiplini ve uzmanlık alanını içerir, örneğin:

<span class="mw-page-title-main">Biyolojinin ana hatları</span> Vikimedya liste maddesi

Biyoloji - Yaşamı inceleyen doğa bilimi. Odaklandığı alanlar arasında yapı, işlev, büyüme, köken, evrim, dağılım ve taksonomi yer alır.

<span class="mw-page-title-main">Türdiriltimi</span>

Türdiriltimi, soyu tükenmiş türlerin genetik, ekolojik ve fiziksel olarak benzer organizmalarının yeniden oluşturulması sürecine verilen isimdir. Bu süreç, teknolojik yeniliklerden etik meselelere kadar geniş bir yelpazede çeşitli avantaj ve dezavantajları beraberinde getirir. Türkçede genellikle "nesli tükenmiş canlıların geri getirilmesi" şeklinde ifade edilse de, bu terimin anlamını doğru şekilde yanıstmaz çünkü bu ifade mantıksal olarak hatalıdır. Türdiriltimi terimi, 2023 yılında Evrim Ağacı platformu aracılığıyla, Alper Kaan Selçukoğlu öncülüğünde ve Deha Kaykı'nın destekleriyle Türkçeye kazandırılmıştır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.