İnsanoğlu ve Genetik

1. İnsanoğlu ve Genetik

2. Canlıların Var Oluşu • Günümüzde iki önemli görüş mevcuttur; • Evrimci görüş (Charles Darwin - 1859) • Canlılar 3.8 milyar yıl önce cansız moleküllerden rastlantı sonucu (doğal olasılık) oluşmuştur. • Amino asit molekülleri birleşerek ilkel canlı yapılarını oluşturdular • İlkel yapılar zamanla evrim geçirerek daha kompleks yapılara dönüştüler • Zeki Tasarım/Yaratıcı görüş • Tüm varlıklar bir yaratıcı/zeki tasarımcı tarafından ayrı ayrı ve farklı zamanlarda yaratılmıştır.

3. Canlıların Var Oluşu • Bu iki görüşten hangisi daha bilimsel? Neden?

4. Genetik Biliminin Kısa Tarihçesi • Genetik biliminin kurucusu GregorMendel olarak bilinir. • Menden 1822- 1884 yılları arasında yaşadı. • Bitkiler üzerinde pek başarıya ulaşamayan bazı incelemelerde bulundu. • Darwin’in doğal ayıklanma görüşü yayılmaya başladığında lisede öğretmenlik yapıyordu. • Biyologlar bir türün özelliklerinin miras olarak nasıl aktarılabildiği sorunu üzerinde çalışıyorlardı. Mendel de 1858’de aynı problem üzerinde çalışmaya başladı ve 8 yılda sonuca ulaştı.

5. Genetik Biliminin Kısa Tarihçesi • Mendel yirmi iki farklı bezelye seçti, bunları kendi aralarında çaprazladı ve bezelyenin yüzeyinin buruşuk veya düz olması gibi yedi farklı kalıtsal özelliğin görünme durumlarını kaydetti. • Mendel düz ve buruşuk bezelyeleri melezlediğinde bütün ürettiği bezelyelerin düz olduğunu gördü. • Ancak, eğer melez bezelyeleri kendi aralarında çaprazlarsa, ürettiği bezelyelerin dörtte birinin buruşuk olduğunu buldu. • Böylelikle bir türün özelliklerinin kalıtım yoluyla sonraki kuşaklara aktarıldığını ortaya koymuştur.

6. DNA nedir, nerede bulunur ? • DNA "Deoksi Ribo Nükleik Asit" isimli bir tür molekül grubunun kısaltılmış ismidir. • Örnek olarak;şu an ekrana bakan gözlerinizdeki her hücrenin içinde DNA zinciri paketlenmiş bir vaziyette yerleşik olarak bulunur. • Böbreklerinizin hücrelerinde, karaciğerinizin hücrelerinde, kemik hücrelerinizde kısacası vücudunuzdaki her hücrede DNA molekülü mevcuttur.

8. DNA’nın Yapısı • DNA merdivenin her iki zincirindeki karşılıklı basamaklardan her birine A(Adenin), T(Timin), S(Sitozin), G(Guanin) bazlarından biri tutulmuştur. Bu bazlar ikişer ikişer çiftleşmesi sonucu kendi kendisini eşlemektedir. • Adenin-Timin ile Guanin-Sitozin ile eşleşir. Bu eşleşme sırasında hidrojen bağlı le birbirlerine bağlı baz zincirleri birbirinden ayrılırlar. Bu sayede DNA iplikçiği herbiri kendi tarafında yeni bir ikili sarmal oluştururlar. • Böylece DNA’nın kopyası çıkarılabilir ve genler çoğaltılır

9. Kromozom • Kromozomlar DNA molekülünün proteinlerle bir araya gelmesi ile ortaya çıkan mükemmel paketlerdir. Kromozomlarda bir araya gelerek hücre çekirdeğini oluştururlar. Her bir kromozom kromatit diye adlandırılan iki koldan oluşur. • Bu iki kromatit mitoz bölünme sırasında ayrılır. Böylece genetik olarak aynı olması sağlanmaktadır. Kromozomlar hücre yapısının çekirdek kısmında yer alır.

10. Kromozom • İnsanın kromozom sayısı ise 46'dır. 22'si çift kromozomdur. İnsan hücresinde 1 çift de eşeysel kromozom bulunur ve toplam sayı 46 eder. • Eşeysel kromozomları kadınlarda XX, erkeklerde ise XYdir. • Kromozom sayısı canlılara göre farklılık gösterir. • Kurbağada 26, Farede 40, Tavşanda 44, Şempanzede 48 ve Köpekte 78 kromozom vardır. • Kromozomların mikroskop altında incelendiği bilim dalına Sitogenetikadı verilir.

11. Genetik Mühendisliği ve Gen Teknolojileri: Rekombinant–DNA, Kök Hücre, Klonlama vb.

12. GENETİK MÜHENDİSLİĞİ • Canlıların kalıtsal özelliklerinin değiştirilerek, onlara yeni işlevler kazandırılmasına yönelik araştırmalar yapılan alandır. Bu uygulamalarla uğraşanlara "genetik mühendisi" denir.

13. GENETİK MÜHENDİSLİĞİ • Genler değiştirilerek bir organizmaya istenilen özellikler kazandırılabilir. • Genetik mühendisliği ile genlerin bir organizmadan alınıp diğerine aktarılmasına imkan veren teknolojiler geliştirilmektedir. • Bu teknoloji; nükleik asit hibridizasyonu, rekombinant DNA , hücre kültürü ve mono-klonal antikor tekniklerini içerir. • Bugün genetik mühendisliğinin bitki ve hayvanlarda uygulanmasıyla daha iyi ve sağlıklı yiyecekler, daha güvenli temiz bir çevre ve sağlık alanındaki gelişmeler insanlara sunulmaya çalışılmaktadır.

14. Genetik Mühendisliği’nin Uygulama Alanları

15. Genetik mühendisleri tarafından genleri değiştirilmiş ve hayvanlara özel olan "ışıma"yı sağlayan bir tütün bitkisi.

16. Rekombinant–DNA • Rekombinat DNA teknolojisi ile bir çok canlının genetik yapısı yeniden düzenlenebilmektedir. Bu şekilde, bitkilerden daha verimli ürünler elde edilebilir. • 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.

17. Rekombinat DNA teknolojisi ile bir çok canlının genetik yapısı yeniden düzenlenebilmektedir. Bu şekilde, bitkilerden daha verimli ürünler elde edilebilir.

18. İLAÇ ÜRETİMİNDE REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ İnsan Hücresi Hormon DNAsı Rekombinant Bakteri Hücresi Rekombinant Plazmid DNAsı Hormon Bakteri Hücresi Plazmid DNAsı Rekombinant Hormon Rekombinant Hayvan Hücresi

19. Tüm bir bilgisayar diskini dolduran bilgiyi DNA dizilimi şekline dönüştürerek E. coli bakterisi içinde saklamak mümkün. Sabit disk yerine bakteri

20. Çevre Temizliği • Çevresel temizliğin anahtarı olarak da genetik mühendisliği görülüyor. • Ürkütücü kirlenmeyi ve tehlikeli atıkları ortadan kaldırmak ya da zararsız hale getirmek için canlı organizmalar; özellikle de mikroorganizmalar üzerinde çalışılıyor. • Zehirli materyali, zararsız maddeler haline dönüştürmek için genetik olarak değiştirilmiş, yeni organizmalar geliştirilebilmektedir.

21. KLONLAMA VE KÖK HÜCRE

22. KÖK HÜCRE • Farklı hücre tiplerine dönüşebilme potansiyeline ve kendisini yenileyebilme gücüne sahip olan hücrelere kök hücre denir. • 2000’li yıllarda biyolojide kök hücre çalışmaları büyük önem kazanmıştır. Kök hücreler kullanılarak gelecekte birçok hastalığın tedavisi yapılabileceğine inanılmaktadır.

23. KÖK HÜCRE • Kök hücreler vücudumuzda bütün dokuları ve organları oluşturan ana hücrelerdir. Henüz farklılaşmamış olan bu hücreler sınırsız bölünebilme ve kendini yenileme, organ ve dokulara dönüşebilme yeteneğine sahiptir. • Bu özellikleri bakımından kök hücreler kanser, sinir sistemi hastalıkları (Alzheimer) ve hasarları, metabolik hastalıklar (diabet), organ yetmezlikleri, romatizmal hastalıklar, kalp hastalıkları, kemik hastalıkları ve daha birçok alanda kullanıma sahiptirler.

24. KÖK HÜCRE • Günümüzde bu hastalıkların bazılarının tedavisinde organ veya doku nakilleri yapılmaktadır. Ancak, organ veya doku nakli gerektiren hastaların çokluğu, uygun organ ve dokunun her zaman bulunamaması gibi sorunlarla sürekli karşılaşılmaktadır. • Bilim ve teknolojideki son gelişmeler doğrultusunda kök hücrelerin bu alanda kullanılması gündeme gelmiştir.

25. Kök Hücre Türleri ve Özellikleri 1.Embriyonal Kök Hücreler: • Blastosist adı verilen hücre kümesinden alınan hücrelerin her birine embriyonal kök hücre denir. Bu hücreler 200 çeşit hücreye dönüşebilir. Tüp bebek ünitelerinde ebeveynlerin izni alınarak kullanılmayan embriyolardan elde edilir. Laboratuvar ortamında 2 yıldan daha uzun bir süre saklanabilir.

26. Kök Hücre Türleri ve Özellikleri 2. Fetüs Kök Hücreleri: • Fetüsten elde edilen kök hücrelerin araştırma veya tedavide kullanımı uygun doku gruplarına ait fetüs kaynaklarının oluşturulması gibi etik açıdan ciddi sorunlar doğurabilir. Ancak, kendiliğinden düşük yapmış kişilerde bu hücreler bağışlanarak araştırma ve tedavi amacıyla kullanılabilir. Kültür ortamında tüm hücrelere dönüşebilir. Fetüsten elde edilen bu hücreler gelişimin daha geç safhasında olduğu için çoğalma ve farklılaşma potansiyeli embriyonal kök hücrelerine göre daha düşüktür. • Günümüzde çeşitli kalıtsal hastalıklar fetal karaciğer kaynaklı kök hücre nakilleri ile tedavi edilmektedir.

27. Kök Hücre Türleri ve Özellikleri 3. Göbek Kordonu Kök Hücreleri: • Kordon kanı kök hücre kaynağıdır. Kordon kanından toplanan hücreler ancak doku uyumu görülen bireylerde kullanılabilir. • Farklılaşma yeteneği fetüs kök hücrelerinden daha fazladır. Göbek kordon kanı kök hücre kaynağı olarak dünyada, özellikle çocuklarda 1988 yılından beri çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır.

28. Kök Hücre Türleri ve Özellikleri 4. Erişkin Kök Hücreleri: • Farklılaşmış dokularda bulunan ancak henüz farklılaşmamış hücrelerdir. Her yaştaki insanda bulunur. • Bu hücreler kendilerini yenileyebilme, ihtiyaç duyulduğunda bulunduğu dokudaki hücrelere dönüşebilme yeteneğine sahip olduklarından, bazı hastalıkların tedavisinde kullanılabilirler. • Örneğin; kemik iliğinden elde edilen kök hücreleri kan kanserinin tedavisinde kullanılır. Erişkin kök hücrelerinden tüm hücreler elde edilemez. Sadece ait oldukları dokuların hücre türleri dışında bir iki farklı hücre tipine dönüşebilir.

29. Genetik Kopyalama: KLONLAMA • Klonlama günümüzde embriyoların veya herhangi bir organizmanın kopyalanması ile aynı anlamda kullanılmaktadır. Ancak klonlama sadece bir embriyonun veya organizmanın benzeşik ikizinin yaratılması değil aynı zamanda özgün bir DNA parçasının çoğaltılması anlamına gelmektedir. • İlk kopyalama çalışmaları embriyonun bölünmesi ve bir embriyodan birden fazla canlının oluşturulması ile 1970’li yıllarda başlamıştır. 1972 yılında İngiliz bilim adamları tarafından ilk defa başlatılmıştır. Bu çalışmada kurbağa embriyosu hücrelerinin çekirdeği, döllenmiş kurbağa yumurtalarının içine yerleştirilmesiyle elde edilmiştir. Ancak bu kurbağaların çok yaşamadan ölmüştür. • Memeli bir hayvan kopyalanması ise 1996 yılında Dr. Willmut ve arkadaşları tarafından İskoçya’da gerçekleşmiştir. Dolly adı verilen koyunun kopyalanmasıyla birlikte klonlama tüm dünyada büyük yankılar uyandırmış, etik açıdan son derece tartışılır hale gelmiştir.

30. Genetik Kopyalama: KLONLAMA

31. Genetik Kopyalama: KLONLAMA • Dolly’nin Kopyalanmasında İzlenen Yöntem: 1) Ergin bir koyundan meme hücresi alınır. 2) Bir vücut hücresi olan meme hücresinin aktif olmayan bütün genleri aktif hale getirilir. 3) Başka bir ergin koyundan alınan döllenmiş yumurtanın çekirdeği çıkartılarak atılır. 4) Kopyalanacak koyundan alınan meme hücresinin çekirdeği anneden alınan çekirdeksiz yumurta hücresine aktarılır. 5) Oluşan bu yeni hücre, zigot gibi gelişerek embriyoyu oluşturur. Bu embriyo 3. Bir ergin koyun olan taşıyıcıyı annenin rahmine yerleştirerek 1. Koyunun kopyası elde edilmiş olur.

33. Genetik Kopyalama: KLONLAMA • Kopyalanma sonucu Dolly erken yaşlanma sonucu ölmüştür. Dolly’nin kopyalanmasından sonra, dünyada çok sayıda kopyalama çalışmalarında başarılı sonuçlar elde edilmiştir. • Dolly’den sonra çok sayıda koyun, sığır, kedi, domuz, gibi hayvanlar kopyalanmıştır. 2008 yılı başında Türkiye’de de kopyalama yapılmıştır ve oluşan kopya kuzuya Oyalı adı verilmiştir. • İribaş - (1952), Sığır - (2001) • Sazan - (1963), Kedi -(2001) • Koyun - (1996), Katır - (2003) • Şebek - (2000), At - (2003)

34. Kopyalanmanın Uygulama Alanları: • Genetik ıslahı yapılmış hayvanların kopyalanması ile çok sayıda kaliteli organizma çoğaltılabilecektir. • İlaçüretimi için transgenetikhayvanların kopyalanması mümkün olabilecektir. • Organ nakli için insanlarla genetik benzerliğe sahip bazı hayvanlar (belki de insanın kendisi) kopyalama ile çoğaltılabilecektir. • Nesli tükenmekte olan hayvanlar kopyalama yoluyla çoğaltılabilirler.

35. Tartışalım • Klonlomanın ne gibi sosyal veya ahlaki etkileri olabilir?

36. Bİyolojİk sİLAHLAR

37. BİYOLOJİK SİLAH NEDİR? • Biyolojik silahlar türlerine göre şu şekilde tanımlanabilirler:Mikroorganizmalar: Hedef canlıya yerleşerek gelişen ve bu canlının ölümü veya etkisiz hale gelmesiyle sonuçlanan bir hastalık tablosu ortaya çıkaran çok küçük canlılardır. Bu mikroplar doğal halde olabildikleri gibi genetik olarak değiştirilmiş halde de olabilirler • Biyolojik olarak üretilen biyo-aktif maddeler: Hedef canlıyı öldüren veya etkisiz hale getiren genellikle (her zaman değil) bir mikrop tarafından üretilmiş maddelerdir. Bu grupta çoğunlukla toksinler bulunmakla birlikte diğer biyolojik maddeler de bulunabilir (hormonlar, nöro-peptitler, sitokinler gibi) • Yapay olarak üretilmiş biyolojik madde taklitleri: Günümüzdeki teknik ve bilimsel gelişmeler sayesinde canlılara zararlı olan biyolojik maddelerin etkilerini taklit edecek yapay maddelerin üretilmesi ve üretilen bu maddelere, istenilen özellikteki canlılarda etkili olabilecek nitelikler kazandırılması mümkündür (örneğin belirgin genetik özellikleri bilinen bir insan ırkına etkili olmaları sağlanabilir)

38. Biyolojik Silahların Tarihçesi • Mö.6.yüzyılda Asurlar düşmanların su kuyularını çavdarmahmuzu denilen zehirli bir mantarla, başka bir kentin sularını da kokarca lahanasıyla zehirlemişlerdir. • 1346’da Tatar Ordusu Kırım’ı ele geçirmek için şehrin etrafındaki surların üzerinden vebadan ölenlerin cesetlerini ve pireleri atarak bu şehirde büyük bir veba salgınına neden oldu. • En yakın olay ise 2001’de ABD’ye mektupla şarbon sporları gönderilmesidir.

40. Biyolojik silahlar neden tercih ediliyor? • Biyolojik silahlarda kullanılan maddeler havada hissedilememekte ve ancak kişi hastalandığında şüphelenilmektedir. Ayrıca çok sayıda insanın aynı zamanda etkilenmesi nedeni ile tıbbi imkanlar genelde yetersiz kalmakta ve halk arasında panik oluşmaktadır. • Antibiyotik, aşı, gıda ve içecek üretiminde kullanılan tesislerin bir çoğu biyolojik silah hammaddesi yapımı için kullanılabilmektedir. • Çoğu biyolojik silahın yapımında kullanılan mikropların üretilmesi son derece kolaydır ve silah fabrikası kurmayı gerektirmez. Kullanılacak malzemeler çok kolay tedarik edilebilmektedir (üniversitelerden, biyolojik hammadde üreten firmalardan ve kliniklerden, ). • Hedef canlının vücudunda üreyecekleri için çok az miktarlarda kullanıldıklarında bile etki gösterirler. (İ) BOTULİNUM TOKSİNİ • Yapılan araştırmalara göre 10 bin ABD doları yatırım yapılarak kurulan 25 metrekarelik bir laboratuvarda, bir bira fabrikasında karşılaşılan risklerden daha fazla riski olmayacak bir çalışma ile çok yüksek miktarlarda bakteriyel biyolojik silah üretilebileceği saptanmıştır.

41. Biyolojik silahların zararları • Çalışanları üretim, taşıma ve kullanım aşamalarında tam olarak korumak çok güçtür. • Biyolojik silahların etkili bir şekilde düşmana uygulanması zordur. Çünkü bu maddeler genelde hava koşularından ve güneş kaynaklı ultraviyole ışınlardan etkilenmektedirler. Ayrıca rüzgar ve yağmur gibi hava olayları da maddelerin istenmeyen yerlere gitmesine veya etkilerinin ortadan kalkmasına neden olabilmektedir. • Bir kere atıldıktan sonra kontrolleri son derece güçtür. Savaş sırasında biyolojik silahı kullanan birlikler de silahtan etkilenebilirler. Bunu engellemek için kullanacağınız biyolojik silaha karşı kendi personelinizi aşılamanız gerekir, ancak bu durumda karşı tarafın biyolojik silah kullanacağınızı bilme şansı artar. • Bu tür çalışmalar sırasında üretilen maddelerin çevreye yayılma riski oldukça fazladır.

42. Biyolojik silahlardan korunma yolları • Uluslar arası yasaklar ve denetimler : 1925 Cenova protokolü 1972’de Biyolojik Silahlar Sözleşmesi imzalanmıştır. Dünya Tabipler Birliği ,Tokyo Bildirgesi ile hekimlerin, biyolojik silahların araştırılmasına katılmasını, kişisel bilgilerini bu silahların üretiminde kullanmalarını etik bulmamıştır. • Koruyucu Tedbirler: koruyucu elbiseler, maskeler • Ne tür bir biyolojik silah kullanıldığı ve etkilerinin neler olacağı tespit edilmelidir • Tespitten sonra tedavi edilmelidir • En son aşama temizlemedir