Biyoteknoloji ve Genetik Mühendisliği: Genel Bir Bakış

biyoteknoloji değiştirilmiş veya yeni organizmalar veya faydalı ürünler yaratmak için canlı organizmaları ve biyolojik sistemleri kullanan bir yaşam bilimi alanıdır. Biyoteknolojinin önemli bir bileşeni, genetik mühendisliği.

Biyoteknolojinin popüler konsepti, laboratuvarlarda yapılan deneylerden ve en son teknolojilerden biridir. endüstriyel ilerlemeler, ancak biyoteknoloji çoğu insanın günlük yaşamına ondan çok daha fazla entegre edilmiştir. görünüyor.

Aldığınız aşılar, marketten aldığınız soya sosu, peynir ve ekmek, günlük hayatınızdaki plastikler. çevre, kırışmaz pamuklu giysileriniz, petrol sızıntısı haberlerinden sonra yapılan temizlik ve daha fazlası biyoteknoloji. Hepsi bir ürün yaratmak için yaşayan mikropları "kullanıyor".

Lyme hastalığı kan testi, meme kanseri kemoterapi tedavisi veya insülin enjeksiyonu bile biyoteknolojinin sonucu olabilir.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Biyoteknoloji, canlı organizmaların işlevini veya diğer özelliklerini değiştirmek için DNA'yı değiştiren genetik mühendisliği alanına dayanır.

Bunun ilk örnekleri, binlerce yıl önce bitki ve hayvanların seçici üremesidir. Bugün, bilim adamları DNA'yı bir türden diğerine düzenler veya aktarır. Biyoteknoloji, bu süreçleri tıp, gıda ve tarım, imalat ve biyoyakıtlar dahil olmak üzere çok çeşitli endüstriler için kullanır.

Biyoteknoloji olmadan olmaz genetik mühendisliği. Modern anlamda, bu süreç, canlı organizmaların özelliklerini değiştirmek için laboratuvar tekniklerini kullanarak hücrelerin genetik bilgilerini manipüle eder.

Bilim adamları, bir organizmanın görünüşünü, davranışını, işlevini veya çevresindeki belirli materyaller veya uyaranlarla etkileşim şeklini değiştirmek için genetik mühendisliği kullanabilir. Genetik mühendisliği tüm canlı hücrelerde mümkündür; buna bakteri gibi mikroorganizmalar ve bitkiler ve hayvanlar gibi çok hücreli organizmaların tek tek hücreleri dahildir. Hatta insan genomu Bu teknikler kullanılarak düzenlenebilir.

Bazen bilim adamları, bir hücredeki genetik bilgiyi doğrudan genlerini değiştirerek değiştirirler. Diğer durumlarda, bir organizmadan alınan DNA parçaları başka bir organizmanın hücrelerine implante edilir. Yeni hibrit hücreler denir transgenik.

Genetik mühendisliği son derece modern bir teknolojik ilerleme gibi görünebilir, ancak onlarca yıldır birçok alanda kullanılmaktadır. Aslında modern genetik mühendisliğinin kökleri, ilk olarak Charles Darwin tarafından şu şekilde tanımlanan eski insan uygulamalarında yatmaktadır. yapay seçim.

Yapay seçilim olarak da adlandırılan seçici yetiştirme, istenen özelliklere dayalı olarak bitkiler, hayvanlar veya diğer organizmalar için çiftleşme çiftlerini kasıtlı olarak seçme yöntemidir. Bunu yapmanın nedeni, bu özelliklere sahip yavrular yaratmak ve popülasyondaki özellikleri kademeli olarak güçlendirmek için süreci gelecek nesillerle tekrarlamak.

Yapay seçilim, mikroskopi veya diğer gelişmiş laboratuvar ekipmanı gerektirmese de, genetik mühendisliğinin etkili bir şeklidir. Eski bir teknik olarak başlasa da, insanlar bugün hala kullanıyor.

Yaygın örnekler şunları içerir:

• Hayvancılık yapmak.
• Çiçek çeşitleri oluşturma.
• Araştırma çalışmaları için hastalıklara yatkınlık gibi belirli istenen özelliklere sahip kemirgenler veya primatlar gibi üreme hayvanları.

Bir organizmanın yapay seçilimiyle uğraşan insanların bilinen ilk örneği, canis lupus aşinaveya daha yaygın olarak bilindiği gibi, köpek. Yaklaşık 32.000 yıl önce, Doğu Asya'nın şu an Çin olan bir bölgesinde insanlar avcı-toplayıcı gruplar halinde yaşıyordu. Vahşi kurtlar, insan gruplarını takip etti ve avcıların geride bıraktığı leşleri topladı.

Bilim adamları, insanların yaşaması için bir tehdit oluşturmayan uysal kurtlara izin vermenin büyük olasılıkla olduğunu düşünüyor. Bu şekilde, bu özelliğe sahip bireyler olarak, köpeklerin kurtlardan ayrılması, kendi kendini seçme ile başlamıştır. insanların varlığına tahammül etmelerine izin veren bu, onların evcilleştirilmiş yoldaşları haline geldi. avcı-toplayıcılar.

Sonunda, insanlar kasıtlı olarak evcilleştirmeye ve daha sonra istenen özellikler, özellikle de uysallık için nesiller boyu köpek yetiştirmeye başladı. Köpekler insanlara sadık ve koruyucu arkadaş oldular. Binlerce yıl boyunca, insanlar onları kürk uzunluğu ve rengi, göz büyüklüğü ve burun uzunluğu, vücut büyüklüğü, mizaç ve daha fazlası gibi belirli özellikler için seçici olarak yetiştirdi.

32.000 yıl önce köpeklere ayrılan Doğu Asya'nın 32.000 yıl önceki vahşi kurtları, yaklaşık 350 farklı köpek ırkından oluşuyor. Bu ilk köpekler, genetik olarak Çin yerli köpekleri olarak adlandırılan modern köpeklerle yakından ilişkilidir.

Yapay seçilim, eski insan kültürlerinde de başka şekillerde kendini gösterdi. İnsanlar tarım toplumlarına doğru ilerledikçe, artan sayıda bitki ve hayvan türüyle yapay seçilim kullandılar.

Hayvanları nesilden nesile yetiştirerek evcilleştirdiler, sadece istenen özellikleri gösteren yavruları çiftleştirdiler. Bu özellikler hayvanın amacına bağlıydı. Örneğin, modern evcilleştirilmiş atlar birçok kültürde ulaşım ve yük hayvanı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. yük hayvanları.

Bu nedenle, at yetiştiricilerinin aramış olabileceği özellikler, soğukta veya sıcakta sağlamlık ve esaret altında üreme yeteneğinin yanı sıra uysallık ve güçtür.

Eski toplumlar genetik mühendisliğini yapay seçilim dışında da kullandılar. 6.000 yıl önce Mısırlılar ekmeği mayalamak için mayayı, şarap ve bira yapmak için mayalanmış mayayı kullandılar.

Modern genetik mühendisliği, genler farklı olduğu için seçici yetiştirme yerine laboratuvarda gerçekleşir. kopyalanıp bir DNA parçasından diğerine veya bir organizmanın hücresinden başka bir organizmanın hücresine taşınmıştır. DNA. Bu, adı verilen bir DNA halkasına dayanır. plazmit.

plazmitler bakteri ve maya hücrelerinde bulunur ve kromozomlardan ayrıdır. Her ikisi de DNA içermesine rağmen, hücrenin hayatta kalması için plazmitler tipik olarak gerekli değildir. Bakteri kromozomları binlerce gen içerirken, plazmitler yalnızca bir yandan sayabileceğiniz kadar gen içerir. Bu, onları manipüle etmeyi ve analiz etmeyi çok daha basit hale getirir.

1960'larda keşfedilen kısıtlama endonükleazları, Ayrıca şöyle bilinir Kısıtlama enzimleri, gen düzenlemede bir atılıma yol açtı. Bu enzimler, DNA'yı zincirdeki belirli yerlerde keser. baz çiftleri.

Baz çiftleri bağlı nükleotidler DNA zincirini oluşturanlar. Bakteri türlerine bağlı olarak, kısıtlama enzimi, farklı baz çifti dizilerini tanımak ve kesmek için özelleşecektir.

İlgili içerik: Moleküler Biyolojinin Tanımı

Bilim adamları, plazmit halkalarının parçalarını kesmek için kısıtlama enzimlerini kullanabildiklerini keşfettiler. Daha sonra DNA'yı farklı bir kaynaktan sunabildiler.

adı verilen başka bir enzim DNA ligazı eksik DNA dizisinin bıraktığı boş boşlukta yabancı DNA'yı orijinal plazmide bağlar. Bu işlemin nihai sonucu, yabancı bir gen segmentine sahip bir plazmittir. vektör.

DNA kaynağı farklı bir tür ise, yeni plazmit denir. rekombinant DNAveya bir kimera. Plazmit bakteri hücresine yeniden eklendiğinde, yeni genler, sanki bakteri her zaman bu genetik yapıya sahipmiş gibi ifade edilir. Bakteri çoğalıp çoğaldıkça, gen de kopyalanacaktır.

Amaç bakteri olmayan bir organizmanın hücresine yeni DNA'yı sokmaksa farklı teknikler gerekir. Bunlardan biri bir gen silahıbitki veya hayvan dokusunda rekombinant DNA ile kaplanmış çok küçük ağır metal element parçacıklarını patlatır.

Diğer iki teknik, bulaşıcı hastalık süreçlerinin gücünden yararlanmayı gerektirir. adı verilen bir bakteri suşu Agrobacterium tumefaciens bitkileri enfekte ederek bitkide tümörlerin büyümesine neden olur. Bilim adamları, hastalığa neden olan genleri tümörlerden sorumlu plazmitten çıkarırlar. Tiveya tümör indükleyici plazmit. Bitkiye istenen DNA ile "enfekte" olması için bu genleri bitkiye aktarmak istedikleri genlerle değiştirirler.

İlgili içerik: Hücre Biyolojisi: Prokaryotik ve Ökaryotik Hücrelere Genel Bir Bakış

Virüsler genellikle bakterilerden insan hücrelerine kadar diğer hücreleri istila eder ve kendi DNA'larını ekler. bir viral vektör Bilim adamları tarafından DNA'yı bir bitki veya hayvan hücresine aktarmak için kullanılır. Hastalığa neden olan genler çıkarılır ve transferin gerçekleştiğini gösteren işaretleyici genleri içerebilen istenen genlerle değiştirilir.

Modern genetik modifikasyonun ilk örneği, 1973'te Herbert Boyer ve Stanley Cohen'in bir bakteri türünden bir geni diğerine aktardıkları zamandı. Antibiyotik direncini kodlayan gen.

Ertesi yıl, Rudolf Jaenisch ve Beatrice Mintz yabancı DNA'yı fare embriyolarına başarıyla yerleştirdiğinde, bilim adamları genetiği değiştirilmiş bir hayvanın ilk örneğini yarattılar.

Bilim adamları, artan sayıda yeni teknoloji için geniş bir organizma alanına genetik mühendisliği uygulamaya başladılar. Örneğin, çiftçilerin ekinlerine zarar vermeden yabani otları ilaçlayabilmeleri için herbisit direncine sahip bitkiler geliştirdiler.

Ayrıca gıdaları, özellikle sebze ve meyveleri, değiştirilmemiş kuzenlerinden çok daha fazla büyüyecek ve daha uzun süre dayanacak şekilde değiştirdiler.

Genetik mühendisliği, biyoteknolojinin temelidir, çünkü biyoteknoloji endüstrisi, genel anlamda, insanların ihtiyaçları için diğer canlı türlerinden yararlanmayı içeren geniş bir alandır.

Binlerce yıl önceki atalarınız, seçici olarak köpekleri veya belirli mahsulleri yetiştiren biyoteknolojiyi kullanıyordu. Günümüz çiftçileri ve köpek yetiştiricileri de öyle, herhangi bir fırın veya şaraphane de öyle.

İlgili içerik: İklim Değişikliği Hakkında Temsilcinizle Nasıl İletişime Geçebilirsiniz?

Yakıt kaynakları için endüstriyel biyoteknoloji kullanılmaktadır; “biyoyakıtlar” teriminin ortaya çıktığı yer burasıdır. Mikroorganizmalar yağları tüketerek tüketilebilir bir yakıt kaynağı olan etanole dönüştürürler.

Enzimler, geleneksel yöntemlere göre daha az atık ve maliyetle kimyasallar üretmek veya kimyasal yan ürünleri parçalayarak üretim süreçlerini temizlemek için kullanılır.

Kök hücre tedavilerinden gelişmiş kan testlerine ve çeşitli ilaçlara kadar, sağlık hizmetlerinin çehresi biyoteknoloji ile değişti. Tıbbi biyoteknoloji şirketleri, yeni ilaçlar oluşturmak için mikropları kullanır. monoklonal antikorlar (bu ilaçlar kanser dahil çeşitli durumları tedavi etmek için kullanılır), antibiyotikler, aşılar ve hormonlar.

Önemli bir tıbbi ilerleme, genetik mühendisliği ve mikropların yardımıyla sentetik insülin oluşturmak için bir sürecin geliştirilmesiydi. İnsan insülini için DNA, insülin toplanana ve saflaştırılana kadar çoğalan, çoğalan ve insülin üreten bakterilere eklenir.

1991'de Ingo Potrykus, vücudun ihtiyaç duyduğu beta karoten ile güçlendirilmiş bir tür pirinç geliştirmek için tarımsal biyoteknoloji araştırmalarını kullandı. A vitaminine dönüşür ve A vitamini eksikliğinden kaynaklanan çocukluk körlüğünün özellikle önemli olduğu Asya ülkelerinde yetiştirilmek için idealdir. sorun.

Bilim topluluğu ve halk arasındaki yanlış iletişim, genetiği değiştirilmiş organizmalar veya GDO'lar konusunda büyük tartışmalara yol açtı. Öyle bir korku ve haykırış vardı ki, Altın Pirinç gibi genetiği değiştirilmiş gıda ürünü, 1999 yılında Asyalı çiftçilere dağıtıma hazır bitkilere sahip olmasına rağmen, bu dağıtım henüz yapılmadı. meydana geldi.