Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar

Genetiği
Değiştirilmiş
Organizmalar
Uzm. Bio. Mustafa Koçkaya
S.T.Ö.
“- Organizmanın geçirdiği evrimi anlamadan
bugünü konuşamazsınız”…
Mustafa Koçkaya
BÜYÜK PATLAMA (15 milyar yıl önce)
Bundan yaklaşık 15 milyar yıl önce, sadece subatomik parçacıkların egemen olduğu
bir evrenden, "kütle, zaman, hız ve enerji aktarımı"nın egemen olduğu, yani doğal
yasaların ortaya çıktığı evrensel bir dönüşüm "Big-Bang" yaşandı.
GALAKSİLER
OLUŞUYOR …
SAMANYOLU OLUŞUYOR…
(10 milyar yıl önce)
Bundan yaklaşık 10 milyar yıl önce ait
olduğumuz galaksi "Samanyolu"
şekillenmeye başladı…
GÜNEŞ
(yaklaşık 6 milyar yıl önce oluşuyor)
TANRI
“RA”
Bundan yaklaşık 6-7 milyar yıl önce
Samanyolu Galaksisi'nin kollarının birinin
ortasında çapı 1.500.000 km olan bir yıldız
"Güneş" şekillenmeye başladı.
MAVİ GEZEGEN-DÜNYA OLUŞUYOR…
(4.9 milyar yıl önce)
Bundan yaklaşık 5 milyar yıl önce, güneşe yaklaşık 150 milyon km uzakta, çapı 12.500 km
olan bir uydu oluşmaya başladı "Dünya"
Allen Kuşakları
(yaklaşık 4.8 milyar yıl önce)
Bundan yaklaşık 4.8 milyar yıl önce, dünyayı yıkıcı güneş
ışınlarından koruyan "Allen Kuşakları", manyetik kuşaklar
ortaya çıktı ..
Güneşin yıkıcı
tanecikli ışınları
kutup ışınları
halinde yeryüzüne
boşaltılmaya
başladı.
Yüksek enerjili
ışınların oksijen
atomlarına çarpması
sonucu kutup
ışınları oluştu
KUTUP IŞINLARI
(Arora boralis ve arora australis)
DÜNYA-TAŞ KÜRE OLUŞUYOR
(4.8 milyar yıl önce)
Çok yoğun yanardağ işlevlerinin
olduğu katı küre ortaya çıktı, sıcaklık
100 derecenin altına düşmediği için,
su birkintileri ve dolayısıyle
okyanuslar henüz oluşmamıştı
DÜNYADA SIRASIYLA AŞAĞIDAKİ
YAPILANMALAR GERÇEKLEŞTİ
4.5 milyar yıl önce okyanuslar ve bizi yıkıcı ışınlardan koruyan "İlkin Ozon
Tabakası" oluştu
3.9 milyar yıl önce, kendini çoğaltabilen "Canlılar"
1.5 milyar yıl önce, ilk "Fotosentez Yapan Canlılar" ve bununla bağlantılı
olarak "Serbest Oksijen" ortaya çıktı ve bizi etkin bir şekilde koruyan
"Gelişmiş Ozon Tabakası" oluştu.
570 milyon yıl önce, "Gelişmiş Fotosentetik Bakteriler" ve "Algler" evrimleşti;
"Omurgasız Hayvanlar" denizlere egemen oldu (Kambriyen).
Telomerlerin oluşumu ile,
ilk defa “ölüm” canlılar
dünyasına girmiş oluyor.
İki milyar yıl öncesine
kadar düzenli ölümü
canlılar yaşamamıştı.
1 milyar yıl önce mayoz bölünme evrimleşiyor.
Rekombinasyon ortaya çıkınca, canlılık patlarcasına
çeşitlenme olanağını buluyor “Kambriyen Patlaması”
yaşanıyor ve bugünkü canlı şubelerinin tümü oluşuyor.
DAHA KARMAŞIK ORGANİZMALAR
SAHNEYE ÇIKIYOR
•
430 milyon önce deniz algleri yaygınlaştı, ilk eklembacıklılar; likenler ve iletim
demetli bazı bitkiler ile bazı eklembacaklılar birkaç koldan karaya çıkmaya
başladı (Silüriyen).
•
yaklaşık 400 milyon yıl önce "İletim Demetli Bitkiler" evrimleşti; "Kemikli
Balıklar" çeşitlendi, "İlk Amfibi" oluştu, böcekler yaygınlaştı (Devoniyen).
•
Bundan yaklaşık 350 milyon yıl önce iletim demetli bitkiler yaygınlaştı, "İlk
Tohumlu Bitkiler" ortaya çıktı; amfibiler yaygınlaştı, yarıbaşkalaşımlı böcekler
yaygınlaştı (Karbonifer'in başı).
•
Bundan yaklaşık 300 milyon yıl önce iri yapılı ilkel iletim demetli bitkiler
yaygınlaştı, “eğreltiler ve iğneyapraklı ağaçlardan oluşan büyük ormanlar ve
kömür yatakları meydana geldi” (Karbonifer'in sonu).
•
Bundan yaklaşık 280 milyon yıl önce, ilkel iletim demetli bitkiler aniden azaldı,
“Sürüngenler evrimleşti”; trilobitler tümüyle ortadan kalktı (Permiyen).
EKLEMLERİ OLAN CANLILAR OLUŞUYOR
Aysheaia-Onikofor atası
Hallucigenia (ilk eksteremiteli hayvan)
İLK SIRTİPLİ
(OMURGALI ATASI)
OLUŞUYOR
Pikaia
Bundan yaklaşık 500 milyon yıl önce "İlk Omurgalılar" oluştu (Ordovisiyen).
KITALAR YER DEĞİŞTİRİYOR
Ordovisiyen
Orta Kambriyen
Pangea- Burgess Fanusı
Döneminde (540-500 milyon yıl önce)
Oksijen düzeyi bugünkü düzeyde
Kahverengi kara kütlesi Gondwana’yı
oluşturacak şekilde hareket etmektedir.
Her iki kutuptan görebilmesi için
kutupların yeri çarpıtılmıştır
(500-440 milyon yıl önce).
Bu dönemde kara kütlesinin büyük bir
kısmı Güney Kutbu’nda toplanmıştır.
Gondwana güneye doğru hareket
ediyor (kahverengi karalar). Kuzeydeki
kıtalar, Kambriyen’e göre birbirine daha
çok yaklaşmıştır.Güney Amerika, bu
dönemde, Güney Kutbun ortasında yer
alıyor.
KITALAR YER DEĞİŞTİRMEYE DEVAM EDİYOR
Devon
(400-345 milyon yıl önce)
Perm
(290-250 milyon yıl önce)
DİNOSORLAR (yaklaşık 250 milyon yıl
önce)
Bundan yaklaşık 250 milyon yıl önce, “iğneyapraklı
ağaçlar yaygınlaştı”.
“Dinozorlar sahneye çıktı” (Triyas).
KUŞLAR EVRİMLEŞTİ
• Bundan yaklaşık 180 milyon yıl önce, “ilk kuşlar
evrimleşti”; dinazorlar çok yaygınlaştı.
DİNOZORLAR YOK OLUYOR
Yeryüzüne düşen büyük çaplı meteorlar kitlesel ölümlere
neden oldu. Canlı türlerinin yaklaşık %90 ortadan kalktı.
İLK MEMELİ OLUŞUYOR
(190 milyon yıl önce)
İNSANA DOĞRU EVRİMLEŞME (4.5 milyon yıl önce)
İNSAN …
“merak duygusu”
“Doğada var olan her şey rastlantı ve
zorunluluğun ürünüdür”
Democritos
G.D.O.
Genetiği Değiştirilmiş
Organizmalar
Nedir?
Ne zaman üretildi?
Ne için üretildi – ne vaat ediyor?
Nerelerde kullanılır?
Nasıl elde edilir?
Kim üretiyor?
G.D.O. Nedir?
• Genetik Mühendisliği
• Biyoteknoloji
• Transgenik Organizma
Genetik Mühendisliği
Tarihçe
Genetik mühendisliğinin en eski biçimi olan seçici
üretmenin tarihi, insanoğlunun tarım toplumları
halinde örgütlendiği 20 bin yıl öncesine kadar
dayanmaktadır.
G.D.O. Ne zaman üretildi?
Ülkemizde dönemin hükümetince 1985 yılında gizlice
denemelerine başlanılmıştır.
Dünya da ise 1996 yılında pazara sunulmuştur.
G.D.O. Ne için üretildi ?
Ne vaat ediyor?
1. Açlık sorunlarına çözüm
2. Sağlık sorunlarına çözüm
3. Doğal Çevrenin Korunması
4. Biyolojik sistemlerin detaylı tanısı ve
türlerin evriminin incelenmesi
G.D.O. Nerelerde kullanılır?
TIP
TARIM
CEVRE
ECZACILIK
ENDÜSTÜRİ
Modern Biyo-teknoloji ürünlerinin
pazar değerinin 20 Milyar dolar
seviyelerinde olduğu tahmin edilmekte.
2010-2020 tahminleri ise 50 Milyar dolar …
G.D.O. Kim üretiyor?
A.B.D.
Arjantin
Çin
Kanada
Üretimin %99’u
G.D.O. Kim Üretiyor? -2Monsanto
Aventis
Dupont
Dau
Signete
Cargill
Bitkilerde G.D.O. Elde Edilmesi
GENETİK MATERYAL
(DNA) (GENLER)
ÖZGÜN PROTEİNLERİN
SENTEZİ
ORGANİZMADA ÖZGÜN
FONKSYONLARIN-İŞLEVLERİN
KONTROLÜ
Genetik kod evrensel olup,
tüm yaşayan organizmalar
protein sentezinde aynı kodu
kullanmaktadır.
Kodlanan protein bir
diğer organizmada da
aynı işlevi yerine
getirebilmektedir..
Diğer Bir
Organizmaya
Transferi
Genetik Mühendisliği
REKOMBİNANT DNA
TEKNOLOJİSİ
İlgili Genin
Klonlanması
ÜREME GENİ
Genetiği
Değiştirilmiş Organizma
GDO
YENİ BİR ÜRÜN
YENİ BİR KARAKTER
Derin ve soğuk su balıkları (0-1 C)
Yaşayabilmek için antifiriz proteinleri üretirler.
Domatese transferi
Domatesde antifiriz
Proteinlerinin üretimi
Antifiriz geninin
izolasyonu
Soğuğa- Dona
dirençli yeni domates
Transgenik Bitki Uygulamaları
DİRENÇ KAZANDIRILMIŞ TR BİTKİLER
HERBİSİT
HASTALIK (fungal, viral, bakteriel)
BÖCEK
STRESS FAKTÖRLERİ (tuz, soğuk vb.)
KALİTE İYİLEŞTİRME
UZUN RAF ÖMRÜ
FONKSYONEL GIDALAR (yeni proteinler, vitaminler=yeni yağ asitleri)
KURU MADDE ARTTIRIMI
ÇİÇEKÇİLİK UYGULAMALARI (uzun saksı ömrü)
BİO-MOLEKÜL ÜRETİMİ
AŞI
PROTEİN
POLİMER
Transgenik Bitkiler
•Soya fasülyesi
•Kanola
•Mısır
•Pamuk
•Patates
•Kabak
•Domates
•Karpuz
•Pirinç
UZUN RAF ÖMRÜ
KESİMDEN 8 GÜN SONRA
NORMAL
KESİMDEN 24 GÜN SONRA
TRANSGENİK
UZUN RAF ÖMRÜ
Normal
GDO
YENİLEBİLİR İNSAN ve HAYVAN AŞILARI
HEPATİT
KOLERA
ŞAP (ayak ve ağız hastalığı)
AİDS
BÖCEK DİRENCİ
ZARARLI BÖCEKLER BİTKİLERE MEKANİK ZARAR VERDİĞİ
GİBİ VİRÜSLERİN TAŞINMASINDA VEKTÖR OLARAKTA
ÖNEMLİ ROL OYNAMAKTADIR. MÜCADELE EDİLMEDİĞİ
TAKTİRDE BÜYÜK ÜRETİM KAYIPLARINA NEDEN
OLMAKTADIRLAR…
PESTİSİT KULLANIMI
BİYOLOJİK MÜCADELE
SÜNE
Transgenik (Bt) tütün bitkilerinin Heliothis armigera larvalarına
karşı gösterdikleri tepki.
KONTROL
TRANSGENİK
K
GDO
TRANSGENİK BAKTERİLER
• İneklerde süt verimi uyarımı,
• ilaç üretimi İnsülin ve interferon,
• Endüstriyel önemli enzim üretimi,
• Fermente süt endüstrisi kullanımı,
• Pestisit olarak kullanımı,
• Gıda katkı maddeleri üretimi,
• Petrol ürünlerinin arıtımı,
• Madencilikte kullanımı,
TRANSGENİK HAYVANLAR
• İlaç üretimi
•Yağsız et üretimi
•Transplant organ üretimi
•Hastalık dirençliliği
•Genetik düzenlenmiş balıklar ve kabuklular
•Zirai sistemlerde düzenlenen sinekler
HAYVANLARDA G.D.O. ELDESİ
GEN TRANSFERLERİ
1) Mikroinjeksiyon
2) Retroviruslar
3) Embriyonik Kök Hücresi
Yeşil Fluoresan Proteini
(Deniz anası kaynaklı)
Normal Fareler
Transgenik Fareler
Klon
k
Transgenik
- Çekirdek transferi yoluyla meydana
getirilen tüm yavrular ebeveynlerinin ikiz
kopyasıdır “Dolly”
-Yabancı bir gen taşıyan ancak yavruları
transgenik olmayan canlılardır
“Genie” (insan protein C)
Transgenik Klon -Ebeveyninin kopyası olma yanında
yavruları yabancı gen taşıyan transgenik
canlılardır İnsan Serum Albumini üreten sığır
“Rosie”
Klonlanmış Hayvanlar
Koyun
Sığır
Domuz
Keçi
Fare
Kedi
Gaur (bir tür vahşi sığır)
Rat
Vahşi koyun
Banteng (bir tür vahşi sığır)
Tavşan
Şempanze
İnsan?
GDO Teknolojisi Uygulama Alanları
TARIM
1- Yetiştirme : Süt üretimi, büyüme hızı (rBST)
2- Kalite: Et, süt, yumurta (düşük kolesterol),
yapağı
3- Hastalıklara Direnç: İnfluenza’ya dirençli
domuz
Tıp
1- Ksenotransplantasyon
Bazı kritik insan doku ve organları için
İnsan geni nakledilmiş çiftlik hayvanları
İnsan kalbi için domuz
İnsan kan nakli için sığır
2- İlaç, aşı, tanı kiti üretimi
Transgenik hayvanın kan, idrar, süt, sperm
sıvısından yararlanılır.
3- İnsan gen terapisi
Buzağılarda insan eritrosit yapımı ile ilgili promotor genler
4-Hastalık modeli oluşturma
Kanser, Beta talasemi modelleri. İlaç denemeleri yapılır
Transgenik hayvan ürünleri
Hayvanlar
İlaç/protein
Kullanım
koyun
alpha1 anti trypsin
amfizem tedavisi
koyun
CFTR
cystic fibrosis tedavisi
koyun
tissue plasminogen activator
tromboz tedavisi
koyun
factor VIII, IX
hemofili tedavisi
koyun
fibrinogen
yara tedavisi
domuz
tissue plasminogen activator
tromboz tedavisi
domuz
factor VIII, IX
hemofili tedavisi
keçi
insan protein C
tromboz tedavisi
keçi
antithrombin 3
tromboz tedavisi
keçi
glutamic acid decarboxylase
type 1 diabetes tedavisi
keçi
Pro542
HIV tedavisi
sığır
alpha-lactalbumin
anti-infeksiyon
sığır
factor VIII
hemofili tedavisi
sığır
fibrinogen
yara tedavisi
sığır
kollagen I, kollagen II
doku onarımı, rheumatoid arthritis tedavisi
sığır
laktoferrin
sindirim kanalı infeksiyonu tedavisi, infeksiyöz
arthritis tedavisi
sığır
insan serum albumin
kan hacminin sağlanması
tavuk, sığır,
keçi
monoclonal antibodies
aşı üretimi
Balıkçılık
Hastalıklara dayanıklılık
20 çeşit balıkta büyüme artışı
Soğuk koşullara dayanıklılık
Süs balıkları
Endüstri
Kanadalı bilim adamları 2001 yılında keçiye aşıladıkları örümcek geni ile keçi
sütünde örümcek ağı ipeğini üretmeyi başardılar. Böylelikle, süt
salgılandıkça kovalar dolusu ince ipek zincirler elde edildi. Sütten polimer
zincirler ekstrakte edilip dokunarak ipliğe dönüştürüldü. Böylelikle, askeri
üniformalarda, tıbbi mikrodikişlerde ve tenis raketlerinde kullanılabilecek,
hafif, dayanıklı, esnek bir materyal meydana getirildi.
Transgenik Hayvanların Avantajları
Bazı özel hayvanların klonları elde edilebilir
Hastalıklara dirençli hayvanlar yetiştirilebilir; Deli Dana
Hastalık modeli için yetiştirilebilirler; AIDS gibi
Modifiye edilmiş organları insanlara nakledilebilir
Klonlanmış embriyoların kök hücreleri elde edilebilir
İstenilen gen ürününü üretebilirler (biofarma)
İzogenik hayvanlar üretilebilir
RİSKLER – 1
Toksisite ve allerjenite
(Gıdalarda oluşacak yeni proteinler bunlara karşı alerjisi olanları
etkileyecektir. )
Daha fazla pestisit kullanımı
Antibiyotik direnç gelişimi
Rekombinant çapraz polenleşme
kontrolsüz hibritlerin oluşabilmesi.
RİSKLER – 2
Rekoaombinant DNA’nın tüketici hücresine bulaşması
Mülkiyet hakları – PatentGeleneksel teknoloji ve ürünlerin hızlı değişimi ve tekelleşme
Transgenik hatların kararsızlığı nedeniyle yaygın ürün kaybı.
Genetik müdahalenin geri dönüşsüz oluşu,
RİSKLER – 3
Açlığa çözüm değil.
Öjenik (insan ırkının ıslahı)
Klonlanmış hayvanlar = zor doğumlar
Çekirdek nakli sırasında bazı gen kayıpları olmaktadır
Çene ve eklemlerde bozukluklar
RİSKLER – 4
Büyüme hızı
Yaşam süreci
Üreme potansiyeli
Fiziksel ve kimyasal stres toleransı
Zararlı direncinin oluşması
YASAL ÖNLEMLER
Cartagena Biyo-güvenlik protokolü küresel sermaye etkisinden
arındırılarak uygulanmalıdır.
Coğrafi bölgenin sınırları belirlenmelidir.
Transgenik organizma, işaret içermelidir.
Acil durum planları yapılmalıdır.
Ulusal araştırma ve önlem enstitüleri acilen kurulmalıdır.
KAYNAKLAR
1) Türkiye Biyologlar Derneği GDO yayınları, Yayın No:1
2) Türkiye Biyologlar Derneği GDO yayınları, Yayın No:2
3) Prof. Dr. M. Cihat TOKER, Biyoteknoloji Ders Notları
4) Prof.Dr. Ali Demirsoy Kalıtım ve Evrim Kitabı
5) Prof.Dr. Hakan Yardımcı Transgenik Hayvanlar
6) ) Prof.Dr. Tahir F. Aksoy Hayvansal üretim Yöntemleri