Biyoteknoloji, temel olarak canlının genetik yapısını değiştirerek daha verimli ve ekonomik ürünler elde edilmesini sağlayan bilim dalıdır. Örneğin;
insülin hormonu önceden çok miktarda üretilemiyordu. Biyoteknolojide bakterilerden faydalanılarak çok fazla insülin hormonu üretilir.
Günümüzde biyoteknolojinin çalışma, uygulama ve kullanım alanları 4 başlık altında açıklayabiliriz;
1. Tıp ve Eczacılık Alanında Biyoteknoloji
- Bilim adamları, gen mühendisliği uygulamalarını kullanarak insanlardaki yüzlerce genetik bozukluğu teşhis edebilmektedir. Hastalıklar henüz
belirti vermeden, hatta doğumdan önce bile genetik hastalığı olan bireyler belirlenebilmektedir. - Bu yolla, potansiyel olarak zararı olan çekinik alleli bünyesinde taşıyan ancak hastalık belirtisi bulunmayan taşıyıcı bireyleri belirlemek de mümkündür. Hemofili ve sistik fibrozis dahil çeşitli insan hastalıklarından sorumlu olan genler klonlanabilmiştir.
- DNA ile ilgili teknikler, gen tedavisi (terapisi) ile değişik hastalıkların tedavisinde büyük bir potansiyele sahiptir. Sorunlu bir bireyin genlerinin
değiştirilmesi gen tedavisi ile mümkündür. - DNA teknolojisi, çoğunlukla protein olmak üzere, yararlı pek çok eczacılık ürününün elde edilmesinde kullanılır. ‹stenen bir proteini kodlayan gen, kültürde kolaylıkla üretilebilen bir bakteri, maya ya da farklı bir hücreye aktarılarak, doğal koşullarda sadece az miktarlarda bulunan bir protein fazla miktarlarda üretilebilir.
- İnsana ait insülin hormonu üreten gen, virüs aracılığı ile bakteriye aktarılır. Bunun sonucunda bakteri insan insülini üretir. Bu hormon saşaştırılarak hastalara verilir. Bu teknik yardımıyla büyüme ve kalsitonin hormonları da üretilebilir.
- Etkili ilaç tedavisi bulunmayan pek çok virüs hastalığı ancak, aşılama yoluyla önlenebilmektedir. Bir aşı, bağışıklık sistemini uyaran patojenin
zararsız bir tipi ya da türevidir. Rekombinant DNA teknikleri ile, bir patojenin yüzeyinde normal olarak bulunan mikroba özgü bir protein molekülü fazla miktarlarda üretilebilir. - Rekombinant DNA teknolojisi ile aşı ve önemli proteinleri ürettirmek için bitkiler genetik olarak değişikliğe uğratılmıştır.
- Virüslere karşı vücudun savunulmasında kullanılan interferon, E.coli bakterisinin genomuna yerleştirilmiştir. Bu şekilde ucuz ve fazla miktarda interferon üretilebilmektedir.
Canlılarda gen aktarımı yöntemlerinin bazıları aşağıda verilmiştir.
- Mikroenjeksiyon = Mikro uçlu bir enjektör yardımıyla istenilen genin hücre içine aktarılmasıdır.
- Biyolistik = ‹stenilen DNA parçasının yüksek hızda ateşleme ile hücre zarını delip geçmesi sağlanır.
- Elektroporasyon = Hücrenin bulunduğu ortama elektrik şoku uygulaması
ile zar yüzeyi bütünlüğü bozularak porların genişlemesi sağlanır ve istenilen DNA parçasının hücre içine aktarımı yapılır. - Transdüksiyon = Aktarımı yapılacak DNA parçasının virus aracılığıyla alıcı hücreye aktarılması sağlanır.
2. Endüstri Alanında Biyoteknoloji
Endüstri alanında yapılan üretimlerin bazılarında enzimler kullanılır. Bu enzimler biyoteknolojik yöntemlerle mikroorganizmalara hızlı ve ekonomik şekilde ürettirilebilir. Mikroorganizmalardan elde edilen bu enzimler, besin, deri, deterjan vb. sanayisinde kullanılabilir.
3. Tarım ve Hayvancılık Alanında Biyoteknoloji
Bilim adamları, tarımsal yönden önemli bitki ve hayvan genomları hakkında daha fazla bilgi edinerek tarımsal üretimi artırmayı amaçlamaktadır. Bunun için de DNA teknolojisini kullanmaktadırlar.
DNA teknolojisi günümüzde,
- çiftlik hayvanlarının tedavisi amacıyla aşı üretiminde,
- büyüme hormonlarının yapımında,
- başka bir türün genlerini taşıyan genoma sahip transgenik canlıların yapımında büyük çoğunluğu deneysel düzeyde olmak üzere kullanılır.
4. Çevre Alanında Biyoteknoloji
Mikroorganizmalar, kimyasal maddeleri değişikliğe uğratabilir. Örneğin; pek çok bakteri, bakır, kurşun ve nikel gibi ağır metalleri çevreden alır ve bu metalleri bakır sülfat ya da demir sülfat gibi bileşiklerin yapısına katar. Bu bileşikler, kolayca geri kazanılabilir. Genetik mühendisliği çalışmaları ile elde edilen mikroorganizmalar, hem mineral madenciliğinde ve hem de oldukça toksik olan atıkların temizlenmesinde önemlidir.
- Mikroorganizmalardaki metabolik farklılık, aynı zamanda diğer kaynaklardan gelen atıklar için de kullanışlıdır. Lağım suyunun arıtıldığı sistemlerde, pek çok organik bileşiği toksik olmayan forma parçalayan mikroorganizmalardan yararlanılır.
- Klorlu hidrokarbonlar, doğal mikroorganizmalar tarafından parçalanamaz. Biyoteknologlar, bu bileşikleri parçalayacak mikroorganizmaları elde etmeye çalışmaktadır. Bu mikroorganizmalar, atık su arıtma tesislerinde kullanılabilir.
- Çöplerdeki toksik atıkları parçalayabilen mikroorganizmalar saptanabilir ve genetik olarak düzenlenebilir. Örneğin, petrolün çıkarılması sırasında çevreye bazı kirleticiler yayılır. Bu bileşikleri parçalayabilen bakteriler geliştirilmiştir.
