Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji Uygulamaları

Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji Uygulamaları

• Biyoteknoloji,

1. Klasik Biyoteknoloji ve
2. Modern Biyoteknoloji olmak üzere ikiye ayrılır.

1. Klasik (Geleneksel) Biyoteknoloji

Günlük yaşamda pek çok ürün başka bir ürüne klasik biyoteknoloji yöntemleriyle dönüştürülerek kullanılmaktadır. Örneğin; Sütten yoğurt, peynir ve kefir yapımı; sirke üretimi; hamurun mayalanması gibi olaylar.

• Biyolojik sistemler yardımıyla ham maddelerin yeni ürünlere dönüştürüldüğü işlemlere klasik biyoteknoloji denir.
• İnsanlık, nüfus artışı ile daha iri ve kaliteli meyve, daha çok et, süt ve yumurta elde etmek için bitki ve hayvanları çeşitli kültürel yöntemlerle iyileştirmeye (ıslah etmeye) çalışmış ve bunda da başarılı olmuştur.
• Günümüzde bakteri, maya, mantar gibi organizmaların genetik bilgilerinde değişiklikler yapılarak endüstrideki kullanım alanları genişletilmiştir.
• Bu çalışmaların sonuçları kullanılarak;

1. Çeşitli enzimler
2. Tek hücre proteinleri
3. Deterjan
4. Antibiyotik
5. Alkol gibi maddelerin üretimi yapılmaktadır.

EK BİLGİ: Tek Hücre Proteini: Çeşitli bakteri, maya, alg gibi tek hücreli canlılara laboratuvar ortamında karbonhidrat, aminoasit, protein gibi temel besin maddelerinin üretimelerini sağlatarak bunların kurutulması ile elde edilir. Tek hücre proteinler; hazır çorba ve yemeklerde, diyet ürünlerde kullanılmaktadır.

• Bu çalışmaların yanında klasik ıslah çalışmaları da hızla ilerlemiştir.
• Bu yöntemle daha iri ve kaliteli meyveler, daha çok et, süt ve yumurta elde etmek için bitki ve hayvanlar ıslah çalışmaları ile iyileştirilmeye çalışılmıştır.

NOT: Klasik ıslah çalışmaları dışındaki yapay döllenme, poliploidi, tür içi ve türler arası melezleme gibi ıslah yöntemleri biyoteknolojik çalışma olarak kabul edilmemektedir.

Bu yöntemleri kısaca şu şekilde açıklayabiliriz.

1. Melezleme:

Melez, kavram olarak hibrit, karışık anlamına gelir.

• Genetik yapısı farklı olan iki canlının çaprazlanması ile daha dayanıklı yavru canlıların elde edilmesidir.
• Bu çaprazlanan canlılar aynı ya da farklı türden olabilir.

• Oluşan yavrular istenilen özellikleri taşıyan yavrulardır.
• Yakın akraba canlılar arasındaki melezlemeler çekinik özellikteki hastalıklı genlerin bir araya gelme ihtimalini arttırdığı için canlıya zarar verecek hastalıkların oluşmasına neden olabilir.
• Türler arası melezlemeye Tritikale bitkisi örnek verilebilir. Bu bitki biyotik ve abiyotik koşullara dayanıklı bir bitki olup daha verimlidir. Bu bitki çavdar ve buğdayın çaprazlanması ile elde edilir.
• Tür içi melezlemeye buğday bitkisi örnek verilebilir.
• Kısa boylu verimsiz buğday ile uzun boylu verimli buğdayın çaprazlanması sonucu kısa boylu, çevre koşullarına dayanıklı ve iyi ürün veren melez buğdaylar elde edilir.

2. Yapay Döllenme:

• Yapay (suni) döllenme genellikle hayvan ıslahında kullanılır.
• Damızlık özelliklerine sahip, verimli erkek bireylerden alınan spermler dondurularak saklanır.
• Gerektiğinde yapay döllenme ile üstün özelliklere sahip yumurtaların döllenmesinde bu spermler kullanılır.
• Bu yöntem inek, koyun, keçi gibi memeli canlılarda; et ve süt verimi yüksek bireylerin oluşturulmasında tercih edilmektedir.

3. Poliploidi:

• Bazı canlıların somatik (vücut) hücrelerinde iki kromozom takımından daha fazla sayıda kromozom takımına sahip olması durumuna poliploidi denir.
• Poliploidi daha çok bitkilerde görülür.
• Poliploid canlılar, genellikle normalden daha büyük olmaları ile göze çarpar.
• Poliploidi, yaygın olarak kültür bitkilerinde uygulanan biyoteknolojik bir yöntemdir.
• Bu sayede daha gösterişli çiçeklere sahip, iri meyveli ve bol ürün veren bitkiler elde edilebilmiştir.
• Çekirdeksiz karpuz, çilek, muz, şeker kamışı, poliploid bitkilere örnek verilebilir.
• Poliploid bitkilerin ticari değerleri yüksek olduğu için bu yöntemle bitki üretimi oldukça önemlidir.

2. Modern Biyoteknoloji

• Geleneksel ıslah çalışmalarının günümüzde yetersiz kalması modern ıslah çalışmalarını doğurmuştur. 
• Genetik mühendisliği çalışmalarının hızla ilerlemesi gelişmiş ve modern tekniklerin biyolojik sistemlere uygulanmasını da geliştirmiştir.

Genetik mühendisliğinin çalışma alanına;

1. Gen Teknolojileri
2. Rekombinant DNA Teknolojisi
3. Gen Klonlama
4. DNA Klonlama
5. Kök Hücre Teknolojileri girmektedir.

1. Gen Teknolojisi

Bir canlı türüne başka bir canlı türünden gen aktarılması veya var olan genetik yapıya müdahale edilmesi ile yeni genetik özelliklerin kazandırılmasını sağlayan biyoteknolojik yöntemlere gen teknolojisi denir.

Gen teknolojisi çalışmaları yapılırken genellikle model organizmalar kullanılır.

Model Organizma

• Deney ve araştırmalarda kullanılmaya uygun özellikleri taşıyan canlılara model organizma denir.
• Model organizmalar sayesinde bir canlıdan diğerine kolaylıkla gen aktarımı yapılmaktadır.
• Model organizmalar, insanlarda oluşan hastalıkların sebepleri ve bunların tedavileri için yapılacak deneylerin insanlar üzerinde gerçekleştirilemediği ve etik olmadığı durumlarda yaygın olarak kullanılır.
• Biyoteknoloji, genetik, moleküler biyoloji gibi biyolojinin pek çok dalında farklı özelliklere sahip model organizmalar kullanılmaktadır.

Model organizma seçiminde göz önünde bulundurulan faktörler aşağıdaki şekilde sıralanabilir.

Kısa Yaşam Döngüsüne Sahip Olma

 Deneylerin daha kısa sürede sonuca ulaşması ve daha fazla yeni nesil üzerinde gözlem yapılabilmesi için model organizmalar genellikle kısa yaşam döngüsüne sahip canlılar arasından seçilir.

Deneysel Uygulamalar İçin Elverişli Olma

• Genomunda kolay değişiklik yapılan canlılar, özellikle moleküler biyoloji ve genetik alanlarındaki araştırmalar için çok uygundur.
• Drosophila melanogaster (Drosofila melanogaster) bir çeşit meyve sineği türüdür.
• Günümüzde en sık kullanılan model organizmalardan biridir.

Laboratuvar Ortamında Yetiştirilebilme

• Model organizmalar, sıklıkla laboratuvar ortamında kolayca bakımı yapılabilecek canlılar arasından seçilir.
• Bu seçimde canlının boyutu, beslenme biçimi, yaşadığı sıcaklık gibi faktörler göz önünde bulundurulur.
• Örneğin fare [Mus musculus (Mus muskulus)] araştırmalarda en sık kullanılan model organizmadır.
• Yetiştirilmesi ve bakımı kolaydır.
• Üreme hızı yüksek olduğu için özellikle ilaçların olası yan etkilerini nesiller boyu gözlemlemeye uygundur.
• Memeliler sınıfına ait bir canlı olduğu için ilaçların insanlar üzerindeki etkisi açısından da ipucu vermektedir.

Genom Büyüklüğü

• Bazı model organizmalar küçük genoma sahip olmalarından dolayı tercih edilir.
• Örneğin hardal bitkisi [Arabidopsis thaliana (Arabidopsis talina)], bitkisel araştırmalarda en çok kullanılan model organizmadır.
• Çok küçük bir genoma sahip olması ve genom haritası çıkarılmış ilk bitki olması nedeniyle tercih edilir.

Genom Haritasının Çıkarılmış Olması

• Genom diziliminin tamamı bilinen canlılar, özellikle genetik alanındaki araştırmalar için çok uygun birer model organizmadır.
• Bir çeşit nematot olan yuvarlak solucan [Caenorhabditis elegans (Senorabdidis elegans)], genom dizilimi haritalanmış ilk çok hücreli canlı olması bakımından önemlidir.

Ekonomik Koşullar

• Model organizma olarak seçilen canlının ucuz ve kolay bulunabilir olması, bakımının masraflı olmaması bilim insanları için tercih edilen bir durumdur.
• Örneğin ekmek mayası [Saccharomyces cerevisiae (Sakkaromises serevise)], kolay yetiştirilebilir olduğu için genetik ve mikrobiyoloji alanında sıklıkla kullanılmaktadır.

EK BİLGİ: Bilim insanları model organizmaların seçiminde aşağıdaki özellikleri dikkate alırlar.

• Kolay ulaşılabilir olmalı
• Gelişimi kolay incelenmeli ve takip edilebilmeli
• Embriyonik gelişimine kolay müdahale edilebilmeli
• Yapılacak deneylere uygun olmalı
• Yaşam döngüsü kısa olmalı
• Canlı genomu ile benzerliği fazla olmalı
• Laboratuvar ortamında kolay yetiştirilebilmeli
• Genom haritası çıkarılmış olmalı

İnsan Genom Projesi

• Genetik mühendisliği çalışmaları ile bir canlının genomundaki tüm genlerin yerlerini belirlemek ve haritalarını çıkarmak için yapılan çalışmalara Genom Projesi denir.
• Genom Projesi ile ilk yıllarda E.coli bakterilerinin, mayaların, meyve sineklerinin, çeşitli tek hücreli canlıların ve farelerin gen haritaları çıkarılmıştır.
• Bu canlılardan özellikle meyve sineğinin ve farenin genetik işleyişinin insanlarla büyük oranda benzerlik göstermesi, bu model organizmalar üzerindeki çalışmaları daha önemli hâle getirmiştir.
• Bu tip canlıların genomları üzerindeki çalışmalar, daha karmaşık yapılı insan genomunun haritalanması açısından umut verici olmuştur.
• 1990 yılında birçok ülkenin bilimsel ve finansal desteği ile insan genomunun tümünün haritalanması ve kromozomların nükleotit dizilerinin belirlenebilmesi için İnsan Genom Projesi adı verilen çalışma başlatılmıştır.
• Bu proje 2003 yılında tamamlanmıştır.
• Bazı bilim insanları bu projenin insanlığın aya ayak basmasından hatta tekerleğin icadından bile daha önemli olduğunu söylemişlerdir.
• Bu proje tam olarak hedefine ulaşırsa şeker, kanser ve kalp damar hastalıklarının tedavisi kolaylaşacak ve bu tip hastalıklar önceden teşhis edilip önlenebilecektir.
• Ayrıca bu proje ile kişiye özel ilaçlar üretilerek ilaçların olası yan etkileri azaltılmış ve ilaçla tedavide daha başarılı sonuçlar elde edilmiştir.
• Genom Projesi sonuçları gen teknolojisini geliştirmiştir.
• Genetik mühendisleri, gen terapisi sayesinde istenmeyen özelliklere sahip genleri istenilen özellikteki genlerle değiştirerek genetik hastalıkları ve kusurları önlemeyi planlamaktadırlar.
• İnsan genomunda 3 milyardan fazla nükleotit, 25 - 30 bin civarında gen bulunduğu tahmin edilmektedir.
• İnsan Genom Projesi sayesinde bazı hastalıklara neden olan genlerin DNA dizilimleri çözümlenebilmiştir.
• Birçok kanser çeşidine bu sayede çözüm bulunabileceği öngörülmektedir.
• Bu proje sayesinde yakın bir zamanda organ nakillerinde yaşanan doku uyumuyla ilgili sorunların ortadan kaldırılması amaçlanmaktadır.
• Bu sayede doku ve organ nakillerinde daha başarılı sonuçlar alınması sağlanacaktır.

DNA Parmak İzi

• İnsanların DNA baz dizilimlerinin farklı olmasından dolayı tek yumurta ikizleri hariç hiçbir bireyin genetik yapısı diğeriyle aynı değildir.
• İki insanın DNA'sı %99,9 oranında benzerdir. Geriye kalan oran ise parmak izi gibi kişiye özgüdür.
• İnsan DNA'sında yaklaşık 3 milyar nükleotit çifti bulunmaktadır. Bu küçük fark insanlar arasında farklılıklar oluşturur.
• DNA örnekleri; tükürük, saç, kan, sperm gibi hücrelerden sağlanabilir.
• İnsan genomunda anlamlı ve anlamsız baz dizileri bulunmaktadır.
• Anlamsız diziler; herhangi bir proteini kodlamayan, büyük çoğunluğu tekrar eden DNA dizilerinden oluşmaktadır.
• Bir canlıya ait hücredeki DNA baz diziliminde tekrar eden anlamsız baz dizilerinin jel üzerinde oluşturdukları bantlı yapılara DNA parmak izi denir.
• DNA parmak izi; kalıtsal hastalıkların teşhisinde, babalık testlerinde, genetik çeşitliliği belirlemede, suçlularun tespitinde (kriminoloji), moleküler arkeoloji alanlarında kullanılmaktadır.

DNA Parmak İzinin çıkarılmasında PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) ve Elektroforez teknikleri kullanılır.

• DNA parmak izi elde etmek için DNA, uygun restriksiyon enzimi ile kesilir.
• Tekrar eden anlamsız baz dizileri PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) yöntemiyle çoğaltılır.
• Temel olarak PCR mekanizmasının amacı, yüksek sıcaklıkta yapısı bozulmayan bir DNA polimeraz kullanılarak DNA replikasyonunu ve çoğaltılmasını sağlamaktır.
• Elde edilen DNA’lar özel bir jele yüklenir.
• Elektroforez adı verilen bir yöntemle farklı uzunluktaki DNA parçaları birbirinden ayrılır.
• DNA parçaları jel üzerinde büyüklüklerine göre belirli uzaklıklarda bantlar oluşturur.
• Bu bantlı yapılar, bireylere özgüdür ve DNA parmak izi olarak adlandırılır.

Kök Hücreler

• Son yıllarda bilim dünyasında kök hücrelerle yapılan çalışmalar ilgi ile izlenmektedir.
• Kök hücreler; yenilenme gücü yüksek olan, vücut içinde ve uygun koşullar sağlanırsa laboratuvar ortamında sürekli bölünebilen ve birçok hücre tipine dönüşebilen farklılaşmamış hücrelerdir.
• Kök hücreler; embriyo, göbek kordonu ve yetişkin bireylerden elde edilebilir.
• Embriyonik kök hücrelerin kendilerini yenileme ve diğer doku hücrelerine dönüşme yetenekleri çok yüksektir.
• Embriyonun blastula evresinde elde edilen embriyonik kök hücreler, uygun kültür ortamında geliştirilerek farklı hücre tipleri oluşturabilir.
• Bu tip hücrelerin ilerleyen zamanlarda doku ve organ üretiminde kullanılabileceği öngörülmektedir.
• Bu yöntemle bir bireyden elde edilen kök hücrelerle başka bireylerdeki yıpranmış doku ve organların onarımı veya bazı hastalıkların tedavisi de sağlanabilmektedir.

Kök Hücre Tedavisinin Kullanım Alanları

• Embriyonik kök hücreler; kanser, omurilik zedelenmeleri, Alzheimer (Alzaymır) ve Parkinson gibi hastalıkların tedavileri için umut olarak görülmektedir.
• Göbek kordonundan alınan kök hücreler, en kolay elde edilen kök hücre çeşididir.
• Elde edilen bu kök hücreler; özel yöntemlerle dondurularak saklanmakta, gerektiğinde hasar gören doku ve organların tedavisinde kullanılmaktadır.
• Yetişkin birey kök hücrelerinin diğer doku hücrelerine dönüşüm gücü azdır.
• Kemik iliği, deri, ve yağ dokuda bol miktarda yetişkin birey kök hücreleri bulunmaktadır.

Organ Nakli Konusunda Yapılan Çalışmalar

• Günümüzde üzerinde en çok çalışılan konulardan biri, kök hücre teknolojileriyle yapay doku ve organ üretimidir.
• Doku ve organ naklinin hayat kurtardığı herkes tarafından bilinen bir gerçektir.
• Ancak uygun doku ve organ temin edilmesi ciddi bir sorundur.
• Organ nakillerinde en önemli kaynak, organ bağışlayan sağlıklı bireyler ile beyin ölümü gerçekleşen insanlardır.
• Ülkemizde ve dünyada tüm çabalara rağmen doku ve organ bağışı, istenilen düzeye ulaşamamıştır.
• Yeterli organ bağışı yapılsa bile doku ve organ nakillerinde başarısızlığa neden olan bazı tıbbi sorunlar ile karşılaşılmaktadır.
• Bu tıbbi sorunların büyük çoğunluğu doku reddinden kaynaklanır.
• Doku reddini önlemek için doku nakli yapılan bireyler bağışıklık sistemini baskılayan ilaçları kullanmak zorundadır.
• Bu tür ilaçlar da çeşitli enfeksiyonlara ve kansere yakalanma riskini büyük ölçüde artırmaktadır.
• Bilim insanları bu ve buna benzer durumlardan dolayı yapay doku ve organ üretme çalışmalarına hız vermişlerdir.

Yapay Organ Çalışmalarına Katkısı

• Fizyolojik görevini tam olarak yerine getiremeyen hayati organların yerine mekanik malzemelerden tasarlanan, doku mühendisliği ile üretilen organlara yapay organ denilmektedir.
• Bu çalışmalar sonucunda 1997 yılında ilk kez yapay olarak insan derisi üretilmiştir.
• Bu teknoloji sayesinde yara ve yanıklar, kalıcı izler bırakmadan tedavi edilebilmektedir.
• Günümüzde kalp, pankreas, böbrek, karaciğer, deri ve kulak gibi organların yapay modellerinin üretimi için çeşitli çalışmalar yürütülmektedir.
• Yapay organ üretiminde yapay organ nakli yapılacak bireylerden elde edilen kök hücreler kullanılarak doku reddi gibi sorunların ortadan kaldırılması hedeflenmektedir.
• Ancak kök hücrelerin laboratuvar koşullarında çoğaltılmasında yaşanan zorluklar ve yapay organların fizyolojik yönden doğal organların işlevlerini tam olarak yerine getirememesi yapay organ üretimindeki temel sorunlardır.
• Yapay doku ve organ üretimi sayesinde engelli bireylerin sorunları ortadan kalkacaktır.
• İlaçlara bağımlı yaşamak zorunda kalan, kimi zaman yıllarca uygun organ bulunması için bekleyen kişilerin hayatı büyük ölçüde değişecek ve yaşam kalitesi artacaktır.

Kısırlık Probleminin Çözümüne Katkıları

• Günümüzde kısırlık problem olmaktan çıkmak üzeredir.
• Geliştirilen çeşitli yöntemlerle ile yumurta ve spermin dış ortamda birleşmesi sağlanmış ve çiftlerin bebek sahibi olmaları kolaylaştırılmıştır.
• Normal yollarla gebe kalmayı engelleyen sperm sayısının azlığı, tüp bebek yöntemi ile sorun olmaktan çıkmıştır.
• Üzerinde çalışılan bir diğer yöntem de yapay rahim üretimidir.
• Yapay rahim üretilebilirse erken doğan bireylerin hayatta kalma şansı artacaktır.
• Çeşitli hayvanlarda uygulanan yapay rahim çalışmaları umut vericidir. Hamilelik sürecinde embriyo, geliştirilen yeni teknonolojik çalışmalarla anne karnında ameliyat edilerek sağlığına kavuşturulmaktadır.

Biyomedikal Malzemelerin Üretimine Katkısı

• Biyomalzeme teknolojisi çok hızla gelişmekte ve her geçen gün organ fizyolojisini daha iyi taklit edebilir düzeye gelmektedir.
• Bu sebeple kısa vadede geliştirilecek yapay organların daha kullanışlı hâle geleceği açıkça görülmektedir.
• Böbrek yetmezliğinde kullanılan diyaliz makineleri, işitme güçlüğü çekenlerde kulanılan çeşitli cihazlar ve kalp pilleri yapay organ olmasa da organlar üretilinceye kadar tedavilerde kullanılmaya devam edilecektir.

Biyomedikal Malzemelerin Üretimine Katkısı

• Biyomalzeme teknolojisi çok hızla gelişmekte ve her geçen gün organ fizyolojisini daha iyi taklit edebilir düzeye gelmektedir.
• Bu sebeple kısa vadede geliştirilecek yapay organların daha kullanışlı hâle geleceği açıkça görülmektedir.
• Böbrek yetmezliğinde kullanılan diyaliz makineleri, işitme güçlüğü çekenlerde kulanılan çeşitli cihazlar ve kalp pilleri yapay organ olmasa da organlar üretilinceye kadar tedavilerde kullanılmaya devam edilecektir.

Rekombinant DNA Teknolojisi

• Günümüzde bilim insanları istenilen özelliklerdeki genleri; bitki, hayvan ve mikroorganizmalara özel yöntemlerle aktarabilmektedirler.
• Gen aktarımı ile yapısal özelliği değişmiş DNA’ya rekombinant DNA denir.

Genetiği Değiştirilmiş Organizma (GDO) Nedir?

• Çoğunlukla farklı bir türden gen aktarımıyla belirli özellikleri değiştirilmiş canlılara genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) veya transgenik organizma adı verilir.
• Pirinçte A vitaminin öncül maddesi olan beta karoten üretiminden sorumlu gen yoktur.
• Günümüzde gen teknolojisi ile normal olarak yetiştirilen beyaz pirince nergis bitkisinin beta karoten üretiminden sorumlu geni aktarılarak altın pirinç denilen transgenik bitki üretilmiştir.
• Altın pirincin tüketilmeye başlanması A vitamini eksikliğine bağlı hastalıkların önlenmesine katkı sağlayacaktır.

• Dünya nüfusu, her geçen yıl hızla artmakta bu durum besin kaynaklarının aynı hızla azalmasına neden olmaktadır.
• Bu anlamda çeşitli bakteri, maya, küf ve alg gibi tek hücreli canlılar bol miktarda üretilip bunların kurutulması ile tek hücre proteini üretilmiştir.
• Tek hücre proteinleri; hazır çorba ve yemeklerde, diyet ürünlerinde bol miktarda kullanılmaktadır.

Gen Klonlaması Nedir?

• Bir genin kopyasını oluşturmak için kullanılan yöntem ve tekniklerin tamamıdır.
• Bir hücreden çoğaltılan ve genetik yapısı tamamen aynı olan hücrelere klon adı verilir.
• Gen klonlaması için Escherichia coli (Eşherşiya koli) gibi kolay yetiştirilebilen, hızlı çoğalabilen ve genetik yapısı basit olan model organizmalar kullanılır.
• E. coli bağırsakta yaşayan bir bakteri çeşididir. Yaşam döngüsünün çok kısa olması yönüyle tercih edilir.

Gen Klonlama

• İnsülin ve büyüme hormonu, geçmiş yıllarda kadavralardan ve çeşitli memeli canlılardan çok az miktarda ve güçlükle elde edilmekteydi.
• Günümüzde ise bu hormonların sentezinden sorumlu genler, insan DNA’larından izole edilerek çeşitli bakterilere aktarılmaktadır.
• İnsülin ve büyüme hormonu daha kolay ve ucuza üretilebilmektedir.
• Klonlamada vektör olarak genellikle bakterinin sitoplazmasında bulunan ve plazmit adı verilen DNA parçaları kullanılır.

Gen Klonlama Uygulaması Nasıl Yapılmaktadır?

• Bu uygulamada öncelikli olarak geni klonlanmak istenen canlıya ait DNA ve vektör olarak kullanılacak bakteri DNA’sı (plazmit) özel yöntemlerle saf olarak izole edilir.
• İzole edilen DNA’daki istenilen gen ve bakteri plazmiti aynı restriksiyon enzimi ile kesilir.
• Kesilen gen ve plazmit, uygun koşullarda DNA ligaz enzimi ile birleştirilir.
• Bu işlem sonucunda elde edilen DNA, rekombinant DNA olarak isimlendirilir.
• Yeni özelliğe sahip plazmit tekrar bakteri hücresine aktarılır.
• Rekombinant bakteriler, uygun kültür ortamında çoğaltılır ve böylece istenen gen de klonlanmış olur.

Gen Klonlamasının Kullanım Alanları

• Rekombinant DNA teknolojisi, günümüzde çeşitli hastalıkların tedavisi için hormon, antibiyotik ve antikor üretme amacıyla sıklıkla kullanılmaktadır.
• Özellikle rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak bitkilerde ürün verimi ve kalitesi artırılabilmektedir.
• Bu yöntemle bitkilerin soğuğa, kuraklığa, virüslere ve yabani ot mücadelesinde kullanılan ilaçlara (herbisit) karşı dirençli olması sağlanabilmektedir.
• Ayrıca özellikle kültür bitkilerinde tek bir doku hücresinden olgun bitkiler oluşturulabilmektedir.
• Tarımda biyoteknolojik çalışmalar, bitkilerin besin değerini ve kalitesini artırmak için de kullanılmaktadır.
• Pirinç, buğday, soya fasulyesi ve yonca gibi bitkilere uygun genler aktarılarak besin değerlerinin yüksek olması sağlanmıştır.
• Rekombinant DNA teknolojisi ile insanlardan izole edilen büyüme hormonu geninin fare embriyolarına aktarımı sonucu normale göre daha iri fareler elde edilmiştir.
• Bu bilimsel çalışma, insan embriyolarına da bu tip genlerin aktarılabilmesinde önemli ip uçları oluşturduğu için önemlidir.
• Bir sığır ırkında fazla kas üretimine neden olan gen, izole edilerek farklı ırktaki sığırlara hatta koyunlara aktarılmış ve daha fazla et üreten transgenik canlılar elde edilmiştir.
• Aynı yöntemle süt verimi yüksek koyun, keçi, inek ve yumurta verimi yüksek kümes hayvanları üretilmiştir.

Bitkilerde Gen Aktarımı

• Bitkilere gen aktarımı, ilk defa ateş böceğinden alınan lusiferaz enzimi geninin tütün bitkisine verilmesi ile gerçekleştirilmiştir.
• Lusiferaz, ateş böceğinin ışık saçmasını sağlayan özel bir enzimdir.
• Tütün bitkisi, gen aktarımından sonra ateş böceği gibi ışık saçmaya başlamıştır.

Canlı Klonlama

Klonlama Nedir?

• Klonlama, bir canlının genetik ikizinin oluşturulması olarak tanımlanabilir.
• Hayvan klonlamasında klonlanacak canlının bir vücut hücresinin çekirdeği çıkartılır.
• Bu çekirdek, aynı tür dişi bireyin çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine özel tekniklerle aktarılır.
• Bu hücre, zigot görevi görür ve aynı tür farklı dişi bireyin uterusuna (döl yatağına) yerleştirilir.
• Gebelik tamamlandıktan sonra doğan yavru, hücre çekirdeği alınan hayvanın kopyası olur.
• Bu yöntemle kurbağa, semender gibi birçok canlı kopyalanmıştır.

• 1996’da İskoç Bilim insanı Dr. Ian Wilmut (İyan Vilmut) ve ekibi, ilk kez memeli bir hayvanı kopyalamışlardır.
• Bunun için dişi bir koyunun meme hücresinden çıkarılan çekirdek, başka bir koyunun çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine aktarılmıştır.
• Zigot özelliğine sahip bu hücrenin mitoz bölünmesi ile elde edilen embriyo; başka bir koyunun döl yatağına aktarılmış, gebelik süresinin sonunda Dolly (Doli) adı verilen kuzu dünyaya gelmiştir.
• Dolly, hücre çekirdeği alınan koyun ile genetik ikiz olmuştur.
• Bu olay bilim dünyasında çok ses getirmiştir.
• Bu yöntemle verimli hayvan ırklarının özellikleri korunarak çoğaltılabilecektir.
• Özellikle nesli tükenme tehlikesi altında olan hayvanlar kolaylıkla üretilebilecektir.