Biyoteknoloji hangi alanlarda kullanılır - Biyoteknoloji uygulama alanları

SAĞLIK

Hastalıkların erken tanımında, tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde
DNA, sentetik peptid,rekombinant aşı endüstirisinin geliştirilmesinde
Biyoteknoloji ile üretilen ilaçların geliştirilmesi
Tedavi amaçlı yapay hücre, doku, organların klonlama yöntemi ile yapılıp saklanması,
Genetik hastalıkların önlenmesi ve azaltılması için kök hücrelerin saklanması
Kanserlerde gen tedavisi uygulamalarının geliştirilmesi

TARIM ALANI

Tarım ürünlerinde verimi etkiliyenbiyolojik ajanlara karşı(bakteri,virus,mantar,) dayanıklı bitki türleri geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışmalarda çevreye zarar veren kimyasal ilaçlar kullanılmadan bitkiler daha elverişli hale getirilmektedir.

Bitkilerde faydalı maddeler(budayda lizin, baklada metionin gibi) zenginleştirilerek daha kaliteli ürünler elde edilmektedir.

Özellikle buğday, pamuk, yağ bitkileri, domates gibi stratejik önemi olan bitkilerin melezleme yöntemi ile yeni çeşitleri elde edilmekte yapay tohum olanakları araştırılmaktadır.

HAYVANCILIK ALANI

Türkiye için özgün olan hayvan ırklarının genomları belirlenerek devamlılığı sağlanmaktadır.(Ankara keçisi gibi)

Hayvanların daha verimli, daha sağlıklı, daha kaliteli üremelerini sağlamak için modern tekniklerle çalışmalar yapılmaktadır.

Hayvanların daha sağlıklı olması için aşılar üretilmektedir.

GIDA ÜRETİMİ

Sağlığa zararlı gıda üretiminin tesbiti, önlenmesi,
Gıdada zararlı maddelerin tespitine yarayan tekniklerin geliştirilmesine çalışılmaktadırç
Genleri ile oynanmış gıdaların dünya standartlarına uygun olması, insan ve çevreye zarar vermemesi bunlar için yasal denetimler yapılması gereklidir.

ENDÜSTRİYEL ÜRETİM

Rekombinant teknikler protein veantikor üretimi,aşıların geliştirilmesi, hormon üretimi.

Kriminal çalışmada DNA analizi

Tarım alanında çeşitli zor şartlara uygun bitki türlerinin geliştirilmesi,

Yeni ilaç moleküllerinin geliştirilmesi,

Hızlı tanı yöntemleri için spesifik genler, nükloititler, peptitleri kullanarak hasta başı tanı kitleri geliştirme çalışmaları yapılmaktadır.


I. Biyoteknolojinin Tanımı ve Günümüzdeki Önemi
İnsan soyu, bugünkü teknolojik ve bilimsel olgunluğa erişinceye kadar geçen sürede, kendi yaşamını iyileştirmek için pek çok araştırma ve çalışmalar yapmıştır. Çünkü, dünyada zekasını kullanarak somut işler yapma yeteneğine sahip tek canlı insandır.
Dünden bugüne insanoğlu, bitki ve hayvanları ıslah etmiş. Daha iyi meyve, daha çok süt, yumurta ve et elde etmek için onların kuşaklarını kültürel yöntemler kullanmak suretiyle iyileştirmeye çalışmış ve büyük ölçüde de başarılı olmuştur.
Bir rastlantı sonucu bulunan kimera (aşı tekniği) ile, iyi meyve veren bitkiden alınan bir kromozomun yada bir parçanın, ayrı bitkiye aktarımı sayesinde daha verimli türler elde edilmiştir. İlk defa Mısır ve Meksika’da yapılan yapay tozlaşma ve hayvan çaprazlamaları gen teknolojisinin ilk aşaması olup, günümüzde yeni teknikler sayesinde halâ güncelliğini korumakta, biyoteknoloji ve gen mühendisliğinin önemi daha da artmaktadır.
Önceleri birkaç araştırmayla başlayan biyoteknoloji, şimdi yavaş yavaş bir sektör haline gelmektedir. Birçok tıbbi bitki ve hayvanın üretim, çeşitli antibiyotik, aşı, interferon, pestisidlerin üretimi insandaki zararlı genlerin ayıklanması, pek çok alanda biyoteknolojik yöntemlerden yani biyoteknolojiden yararlanılmaktadır.
Önceleri, kalıtsal materyalin rastgele değişimlerinin arasında amaca uygun olanlar deneme yanılma yoluyla seçiliyordu. Ancak 1950’li ve daha sonraki yıllarda DNA ve işlevi aydınlanınca biyoteknolojik uygulamalar, plânlanmış ve bir amaca yönelik olarak yapılmaya başlanmıştır. 1980’li yıllarda, kalıtsal dizilimin üzerinde ayrıntılı inceleme yapmak, DNA’daki baz sırasının bir kısmını değiştirmek bir kısım bazları çıkarmak yada DNA’ya yeni bir baz dizilişleri eklemek olanağı, yeni geliştirilen teknikler sayesinde mümkün olmuştur.
DNA’daki baz dizilimi sırasının, yapısının ve yerlerinin bilinmesi yani DNA’daki genlerin nerede olduğunu saptanması insan oğluna ne yarar sağlar?
Bu sırasının bilinmesiyle, insanda çeşitli kalıtsal hastalıklara neden olan bir takım genler bu sayede DNA’dan çıkarılır ve yeni neslin daha sağlıklı olması sağlanabilir. Doğum öncesi yada sonrası oluşabilecek başka hastalıklara neden olan genler zararsız hale getirilebilir. Söz gelimi zeka üzerine etki eden genler iyileştirilebilirse, Einstein gibi gelişmiş zekaya sahip bilim adamlarının ortaya çıkışı sağlanabilir. Bitkilerde ve hayvanlardaki bazların dizilişinin anlaşılması ve genlerin saptanmasıyla da daha verimli ırklar elde edebiliriz. Bunlar daha sonrada ticari olarak yetiştirilerek gerek aile gerekse ülke ekonomisine katkılar sağlayabilir. Normalde 100 kg. elma veren bir elma ağacından, iyileştirmeyle 500 kg. elma alındığını, bir tavıktan haftada 25 yumurta alındığını, bir süt ineğinden günde 100 kg. süt alındığını, çok güçlü atların yetiştirildiğini, hatta daha da ileriye giderek insanların angarya işlerini gören ve günümüzdekine göre daha ileri zekalı maymunların yetiştirdiğini, tarlalara zarar veren böceklerin genleriyle oynanarak onların zararsız hale getirildiğini düşünün. Ancak şimdiye kadar bahsettiklerimiz hep iyimser düşüncelerdir. Bilim adamları bu genlerle inceleme yaparlarken mutant canlılar meydana gelebilir. Söz gelişi daha uzun boylu insanlar, daha saldırgan, daha savaşçı olan ve sadece belirli emirlere uyan mutant insanlar meydana gelebilir. Bu çalışmaların kötü niyetli kişilerce, kötü maksatlara alet edilmesi dünyada kaosa neden olabilir. Dev fareler, daha da zararlı ve büyük böcekler, başka başka çeşitli zararlı kalıtsal hastalıklarda görülebilir. Bunların bazıları çoğu kez filmlere konu olmuştur. faka bu tip olaylarda olasıdır.
Yukarıda bahsedilen bu olayların tümüyle biyoteknolojik ve genetik mühendisliği ilgilenmektedir. Böylece, biyolojik yapının yada bir işleyişin, geniş çaptaki sanayi üretiminde kullanılması ve bunlardan yarar sağlanması girişimleri biyoteknoloji bilimini ortaya çıkarmıştır. Gelecekte, temel hak ve özgürlüklerden, tüm toplumsal ilişkilere kadar her dalda biyoteknolojiden yararlanmak mümkün olacaktır. Bu bilime yetersince önem vermeyen ülkeler kısa zamanda çağın gerisinde kalacaklardır.
O halde biyoteknoloji tanım olarak, mikroorganizmaların, hücrelerin ve doku kültürlerinin ve bunların çeşitli kısımlarının teknik uygulama potansiyelinden yararlanmak amacıyla biyokimya, mikrobiyoloji ve mühendislik bilimlerinin birleşik bir uygulamasıdır. Biyoteknoloji diziplinli bir çalışmadır. Biyoteknolojinin özellikleri aşağıdaki gibi şematize edilebilir.
Biyoteknoloji ve genetik mühendisliği çoğu kez aynı anlamda kullanılmasına karşın; genetik mühendisliği genetik materyaldeki çeşitlendirmeleri ve değişiklikleri ifade ederken, biyoteknoloji, biyolojik bir sistemin yada yapının endüstriyel boyutta kullanılması yoluyla üretim anlamına gelir. Bir başka anlatımla biyoteknoloji, genetik mühendisliği, yöntemlerini araç olarak kullanan bir teknolojidir.
A. Klâsik Biyolojik Yöntemler
Biyoteknolojik uygulamaların temeli çok eski yıllara dayanır. Sirkenin yaklaşık 7 bin yıl önce Mezopotamya’da bakteriler yardımıyla şaraptan üretilmesi 19. yy’da Pastör’ün mayalanma konusundaki çalışmaları klâsik biyolojik yöntemlere örnektir. Yine R. Koh’un bakterilerin insan hastalıklarındaki rolünü bulması bağışıklık sisteminin keşfedilmesi ve sonuçta aşıların bulunması tıpta mikrobiyolojinin ilerlemesine olanak tanımıştır.
Klâsik biyolojik yöntemlerdeki en önemli uygulama penislinin ilk antibiyotik olarak hastalıkların tedavisinde kullanılmasıdır. Bunu streptomisin üretimi konusundaki araştırmalar izlemiştir. Ayrıca bitki steroitlerinin memelilere ait hormonlara dönüştürülmesi tıpta önemli ilerlemelere neden olmuştur. son 30 yıl içerisinde şuruplar ve polisakkaritler üretilmiştir. Ayrıca ilaçlar, besin tatlandırıcı ve renklendiricileri doğrudan bitkilerden elde edilmektedir. Önceleri verimli ırklar arasında melezleme ve seçim tarzında ıslah çalışmaları yapılmaktaydı. Yani yapılan çalışmalar, bir tek özellik bakımından saf ırk elde etme yada üstün özellikleri ortaya çıkarma şeklindeydi. Ancak geleneksel olarak yapılan bu tip ıslah yöntemlerinde hem başarı oranı düşük olmakta ve hem de çok uzun zaman almaktaydı. Verimi arttırmak için, seleksiyon (seçilim) ve melezleme, organ transplantasyonları, kan nakilleri ve ışınlama gibi yöntemler kullanılmaktaydı.
B. Biyoteknolojik Yöntemler
İnsanlar bitkilerin ve hayvanların genetik bilgilerini taşıyan moleküllerini etkileyerek ekonomik ve verimli ırklar üretme çabasındadır. Bu amaçla geliştirilen tekniklere biyoteknoloji denir. Biyoteknolojik yöntemlerin çoğunluğu substratın, mikroorganizmalarca ürününe dönüştürülmesi şeklinde gerçekleştirilir. Mühendislik hizmetleri, daha sonraki üretim yöntemlerini ve öteki işlemleri içerir. Burada ürün biyokütle yada hücrelerin metabolik ürünü yada biyotransformasyon ürünü olabilir.
Biyoteknolojik üretimde en etkin görev, mikroorganizmalarındır. Bunlar çeşitli şekillerde izole edilebilirler. Yöntemin geliştirilmesi sırasında, bir yandan seleksiyon ve mutasyon ile diğer yandan substratın iyileştirmesiyle ürün verimi yükseltilmeye çalışır.
Biyoteknolojik yöntemler sağlık ve gıda sanayiinde ayrıca veteriner hekimlikte ve mikrobik hastalıkların teşhisinde de kullanılmaktadır. Sağlık hizmetlerinde kullanılan biyoteknolojik yöntemler iki başlık altında toplanabilir. Bunlar, melezleme tekniği ve bağışıklık meydana getiren maddelerin tespiti yöntemleridir.
Melezleme tekniği ile hastalıklı doku ve organlarda yada hücre kültürlerinde hasta organların genetik maddeleri (DNA, RNA) ortaya konur. Daha sonra hastalık yapan mikroorganizmaların yapılarındaki antijenik proteinler saf olarak elde edilir. Sonuçta, bu hastalık yapan etkenlere karşı tedavi yöntemi izlenir.
Biyoteknolojinin son dönemdeki adı, “Yeni Biyoteknoloji”dir. Yeni biyoteknolojinin amacı, bir canlının belirli özelliklerini kodlayan genetik bilginin, bir başka canlıya naklidir. Böylece, nakledilen bilgi ilgili özellikler ikinci canlı tarafından yerine getirilir. DNA molekülünün yapısı üzerinde yapılan bu değişiklikle (gen eklenmesi yada gen çıkarılması), amaca yönelik üretim yapılabilir. Örneğin, şeker hastalığında kullanılan insülini kodlayan genetik bilgi uygun bakterinin DNA’sına eklendiğinde, o mikroorganizma şeker hastalığını kontrol eden insülini üretir. İnsülin elde eskiden pahalı idi, gen nakli sayesinde insülinin fiyatı oldukça düşmüştür.
Gıda sanayiinde, peynir üretiminde atık suların artımında ve artıkların değerlendirilmesinde, meyve sularının berraklaştırılmasında biyoteknolojiden yararlanılır. Söz gelimi, peynir mayasının DNA’sına uygun şifre aktarımıyla daha kaliteli peynir elde edilebilir. Yada pis sulardaki bakterilerin DNA’sına konacak uygun bir şifreyle sudaki toksik maddelerin bu bakterilerce zararsız hale dönüştürülmesiyle arıtım sağlanabilir.
Biyoteknolojik yöntemlerle üretilebilecek bazı ürünler şunlardır:
• Alkollü içkiler
• Süt ürünleri
• Ekmek, sirke, limon tuzu, alkol ve aseton gibi mayaların ürünleri
• Penisilin ve türevleri
• Virüs aşıları
• Aerobik su arıtımı
• Deterjanlar için leke çıkarıcı olan enzimler
• Anaerobik sı arıtımı (Biyogaz üretimi)
• Hayvan aşıları
• İnsan insülini
• Büyüme hormonları
• İnterferon