Biyoteknoloji Nedir?
Biyoteknoloji; hücre ve doku biyolojisi kültürü, moleküler biyoloji, mikrobiyoloji, genetik, fizyoloji ve biyokimya gibi doğa bilimlerinin yanı sıra makine mühendisliği, elektrik-elektronik mühendisliği ve bilgisayar mühendisliği gibi mühendislik dallarından yararlanarak, DNA teknolojisiyle bitki, hayvan ve mikroorganizmaları geliştirmek, doğal olarak var olmayan veya ihtiyacımız kadar üretilemeyen yeni ve az bulunan maddeleri (ürünleri) elde etmek için kullanılan teknolojilerin tümüdür.
Bitki, hayvan veya mikroorganizmaların tamamı ya da bir parçası kullanılarak yeni bir organizma (bitki, hayvan ya da mikroorganizma) elde etmek veya var olan bir organizmanın genetik yapısında arzu edilen yönde değişiklikler meydana getirmek amacı ile kullanılan yöntemlerin tamamına Biyoteknoloji denmektedir.
Biyoteknoloji, insan, hayvan ve bitki hücrelerinin fonksiyonlarını anlamak ve değiştirmek amacıyla uygulanan çeşitli teknikleri ve işlemleri tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Canlıların iyileştirilmesi ya da endüstriyel kullanımına yönelik ürünler geliştirilmesini, modern teknolojinin doğa bilimlerine uygulanmasını kapsar.
Biyoteknoloji uygulamaları; mikrobiyoloji, biyokimya, moleküler biyoloji, hücre biyolojisi, immünoloji, protein mühendisliği, enzimoloji ve biyoproses teknolojileri gibi farklı alanları bünyesinde toplar. Bu nedenle de biyoteknoloji birçok bilimsel disiplinle karşılıklı ilişki içinde gelişir.
Biyoteknoloji Uygulama Alanları
Biyosüreç Teknolojisi
– Alkollü içeceklerin üretimi
– Antibiyotik üretimi
– Memeli hücre kültürleri
– Yeni ürünlerin üretimi (Ör: Polisakkaritler)
– İlaç üretimi
– Organik çözücü üretimi (Ör:Aseton, butanol)
– Protein bakımından zenginleştirilmiş gıdaların üretimi
– Üretim kapasitesi artışı için fermantasyon tasarımı optimizasyonu
Enzim Teknolojisi
– Özgün kimyasal reaksiyonlar için kullanımları
– Enzim immobilizasyonu (tutuklanması)
– Yarı sentetik penisilin üretiminde
– Nişasta ve selüloz hidrolizinde
– Biyolojik analizler için sensörlerin oluşturulmasında
– Atıkların yeniden kullanılabilmesinde
– Atıklardan yeni ürünlerin üretilmesi (Ör: alkol)
Çevre Teknolojisi
– Kirliliğin kontrolü
– Atık toksinlerin uzaklaştırılması
– Düşük dereceli madenlerden ve madencilik endüstrisi atıklarından metallerin geri kazanılması
Yenilenebilen Kaynaklar Teknolojisi
– Kimyasal ham madde ve etanol, metan ve hidrojen üretimi için lignosellülozik materyalin yenilenebilen enerji kaynağı olarak kullanılması
– Bitki ve hayvan materyalinin tamamının kullanılması
Ziraat ve Hayvancılık
– Besin değeri yüksek, hastalığa dirençli, strese toleranslı yüksek kalitede ve verimde genetik mühendisliği ile geliştirilmiş bitkilerin oluşturulması
– Hayvancılıkta ürün artırımını sağlamak
Sağlık
– Yeni ilaçların oluşturulması
– İlaçların sadece hastalıklı bölgeye ulaşmasının sağlanması
– Hastalık tanılarının geliştirilmesi
– Aşıların geliştirilmesi
– İnsan genomunun anlaşılması
– Gen tedavisi
Kısaca Biyoteknolojinin Tarihsel Gelişimi
İlk defa, 1919 yılında, Karl Ereky tarafından kullanılan Biyoteknoloji teriminin o zamanki tanımı, anlamı ve kapsamı, günümüze kadar gelişen modern tekniklerin bu alana uygulanması ile, önemli ölçüde değişikliklere uğramıştır.
Karl Ereky, biyoteknolojiyi ‘Biyoteknolojik Sistemler Yardımıyla Hammaddelerin Yeni Ürünlere
Dönüştürüldüğü işlemlerdir’ şeklinde tanımlamıştır.
Bu tanım, o zamanki geleneksel biyoteknolojik uygulamalara çok benzemekte idi. Çünkü, o yıllarda biyoteknolojik sistemler herhangi bir değişikliğe uğratılmadan kullanılmaktaydı. Bunun başlıca nedeni, teknolojinin gelişmemiş olmasıydı.
Son 25-30 yıl, biyoteknolojik gelişmelerin altın çağı olarak kabul edilmekte, biyoloji, kimya, fizik,
biyokimya, mikrobiyoloji ve diğer bilim dallarındaki yeni buluşlarla bu yeni alan desteklenmiş ve insanoğlunun hayallerinin sınırladığı noktaya kadar adım adım gerçekleşmiştir.
Ortaya konan her yeni buluş veya teknik, diğer bir uygulamaya, ileriye dönük olarak, büyük
katkıda bulunmuş, onun temel ve itici gücünü oluşturmuş ve yeni ufukların açılmasına ve yeni
problemlerin ortaya çıkmasını yol açmıştır.
Dünyada giderek artan sayıda ülke, biyoteknolojik araştırmalarda ve buna bağlı olarak oluşturulan yeni ürünlerin kullanıma çıkarılmasında, bu yönden öncelik kazanarak biyoteknoloji pazarına hakim olmada birbirleriyle yarış haline girmiş bulunmaktadır.
Bu alanda büyük aktivite gösteren birçok büyük firma kurulmuş ve çok büyük yatırım yapılmıştır.
Kısa bir gelecekte biyoteknolojik ürünlerin, aynen mikroelektronik malzemeler gibi, gelişmiş ülkelerin ticarî bir silahı haline geleceği çok açıktır.
Biyoteknolojinin Tarihsel Kronolojisi
MÖ 1750: Sümerler, bira mayaladı.
MÖ 500: Çinliler, küflü soya fasulyesini antibiyotik olarak kullandı.
MS 100: Çinliler, toz haline getirilmiş krizantem biktisini böcek öldürücü olarak kullandı.
1590: Janssen, mikroskobu icat etti.
1663: Hooke ‘hücre’ tanımını getirdi.
1675: Leeuwenhoek, bakteriyi tanımladı.
1797: Jenner, ilk çiçek aşısı denemesini bir çoçuğa virüs inoküle ederek yaptı.
1830: Proteinler keşfedildi.
1833: İlk enzim ayrıştırması (izolasyonu).
1855: Escherichia coli (E. coli) bakterisi tanımlandı. Daha sonraları bu bakteri pek çok araştırma, geliştirme ve üretim uygulamasına temel oluşturdu.
1863: Mendel, bezelyeler ile yaptığı araştırmalarda karakteristik özelliklerin bir kuşaktan diğerine belirgin, bağımsız birimlerce aktarıldığını keşfetti. Bu birimler çok sonraları ‘gen’ olarak tanımlandı. Bu araştırma genetik biliminin temelini oluşturdu.
1866 yılında Avusturyalı botanikçi Gregor Meldel o hepimizin bildiği bezelye taneleri deneyini yaptı. Ancak deneyleri 30 yıl kadar bir süre kimsenin ilgisini çekmedi
1869: Miescher, balık sperminde DNA keşfetti.
1877: Koch, bakterileri boyayarak ayrıştırma ve karakterize etmeye olanak sağlayan bir yöntem geliştirdi.
1878: Laval, ilk santrifüjü geliştirdi.
1879: William James Beal, Michigan’da ilk klinik kontrollü mısır çaprazlamasını yaptı.
1879: Fleming, hücre çekirdeğinde küçük çubuklara benzeyen kromatin adlı bir yapı keşfetti. Daha sonra bu yapının kromozomları oluşturduğu anlaşıldı.
1882 yılında Alman embiryolog Walther Fleming kertenkele larvalarını mikroskobun altına yatırdı. Burada bir hücre bölünmesi olayını ilk kez izledi. Bu bölünmede arada iletişim sağlayan iplikçiklerin kromozomlar olduğunu saptadı.
1883 Charles Darwin’in kuzeni Francis Gulton seçici çoğalma hipotezini ortaya attı. Ve bunu savundu
1910 Amerikalı biyolog Thomas Hunt Morgan meyve sinekleri üzerine bir deney yaptı. Cinsiyetin kromozomlarda belirlendiği gerçeğine ulaştı.
1926 Amereikalı biyolog Herman Mueller X ışınlarının meyve sineklerinin kromozomlarında mutasyon yarattığına şahit oldu.
1932 Atılımcı bir yayın evi Aldous Huxley’in genetic mühendisliği ile ilgili çok teknik bir kitabını yayımladı.
1944 Bir bakteri üzerinde çalışan üç bilim adamı Oswald Awery, Colin McLeod, Meclyn McCarty DNA’nın bir protein olmadığını, canlının temel yapı taşı olduğunu keşfetti.
1950 İngiliz bilim adamı Douglas Bevis aminoasitlerin Rh faktörü üzerindeki belirleyici etkilerini keşfetti. Bevis’in uyguladığı bu teknik uzun süre doğum öncesi genetik bozuklukların saptanabilmesi için kullanıldı.
1953 Amerikalı biyokimyager James Watson ve İngiliz biyofizikçi Francis Crick DNA’nın çift sarmal yapıda olduğunu ilan ettiler. DNA’nın aynı zamanda genetik kod taşıyan bir molekül yapısı olduğunu da belirttiler.
1964 Stanfordlu genetik bilimci Charles Yanofsky ve meslekdaşları, amino asitlerle proteinlerin DNA içerisinde nasıl bir dengede durduklarını ilan ettiler.
1969 Harvardlı bir grup tıp öğrencisi DNA’da bulunan ilk geni keşfetti. Bu şeker düzeyini belirleyen bir gen olarak genetik tarihine kaydedildi.
1970 Winconsin Üniversitesinden bir grup araştırmacı açık bir yaradan DNA örneği almayı başardı.
1973Amerikalı biyokimyager Stanley Cohen ve Herbert Boyer bir karakurbağasından aldıkları geni, bir bakteri DNA’sına aşıladılar ve uyum sağladığını izlediler. Bu ilk genetik deney olarak tarihe geçti.
1976 İlk genetik kuruluş olan Genentech Kaliforniya’da kuruldu.
1978 Genetech’li bilimadamları insandan ensülin genini kopyalamayı başardılar.
1980 Araştırmacılar bazı yararlı bakterilerle genler arasındaki protein alışverişini saptadılar.
1980 Birkaç genetik mühendisi Martin Cline başkanlığında bir fareye başka bir fareden işlevsel genler aktarmayı başardılar. Hayvan hakları savunucuları ayaklandı.
1982 ABD Sağlık Bakanlığı bir bakteriden üretilen ensülin iğnelerine onay verdi.
1983 Araştırmacılar Huntington hastalığının yok edilmesi için gerekli kodları barındıran bir gen keşfetti. Hastalığın ilerleme safhası engellenebiliyor ama fiziksel bozukluklar giderilemiyordu. Hastalığı tamamen ortadan kaldırmayı 10 yıl sonra başarabildiler.
1983 Kaliforniya karayolunda arabayla giderken, genetik mühendisi Kary Mullis polimer zincirleme reaksiyonunun nasıl olabileceğini keşfediverdi.
1984 Britain Üniversitesi’nden Alec Jefreys genetik parmakizi yöntemini keşfetti. Bu yöntemle parmakizleri yegane örneklemeler şeklinde bireylerin DNA’larıyla saptanabildi.
1985 Genetik parmakizi ilk kez bir suç araştırmasında kullanıldı.
1986 ABD Sağlık Bakanlığı ilk genetik mühendisliği aşısına insanlarda kullanılması için izin verdi, aşı Hepatit B için üretilmişti.
1988 Harvard Üniversitesi’nde göğüs kanserini yenebilen bir fare yetiştirildi. Bu çalışma o yıl ödül aldı.
1989-2005 yılına kadar Human Genome adıyla anılacak olan DNA haritalama çalışmaları için 3 milyar dolarlık fon ayrıldı. Projenin son bulma tarihi olarak 2005 hedef gösterildi.
1990 Human Genome projesi resmi olarak başlatıldı.
1990 Amerikalı genetikçi W.French Anderson ilk olarak dört yaşında bir kız çocuğu üzerinde gen müdahalesinde bulunarak bağışıklık sistemini çökerten ADA isimli hastalığı düzeltmeyi başardı.
1992 ABD ordusu savaşlardan tanınmayacak durumda dönen askerlerin kimliklerini kesin belirleyebilmek için DNA örneklerinden faydalanma yoluna gitti. Bu yönteme “köpek etiketleme” adı verilmesi şaşkınlık yarattı.
1993 Eşcinseller ve heteroseksüel erkekler arasında yapılan bir DNA taramasında, eşcinselliğin anneden gelen X kromozomu yoluyla geldiği belirlendi. Aynı yıl genetik bir müdahaleyle anne rahminde hemofili (Çar hastalığı) olduğu saptanan bir bebeğe doğmadan müdahale edildi ve bebek sağlıklı olarak doğdu.
1993 Sadece 23 çift kromozomdan oluşan basit bir insan genleri haritası yapıldı.
1995Genetik olarak türetilmiş yeni nesil bir domuz grubuna Baboon maymunlarından kalp nakledildi. Baboonların kalpleride domuzlarınkiyle değiştirildi. Amaç transgenetik plantasyonların mümkün olabileceğini ispatlamaktı. Denek hayvanları sadece 2 ya da 3 saat hayatta kalabildiler.
1997 İskoçya’da Roslin Üniversitesi’nde Dolly adı verilen bir koyun dünyaya geldi. Özelliği tamamen genetik (bilgi yelpazesi.net) olarak annesinin bir kopyası olmasıydı.
1998 Biyolog Craig Venter 2003 yılına kadar insanlığa lazım olacak bütün genlerin haritasının hazır olacağı müjdesini verdi.
1998 Japonya’da Kinki Üniversitesi’nde bilim adamları tek bir inekten sekiz adet dana kopyalamayı başardılar.
2003 Human Genome Project adıyla bilinen proje bütün insan DNA’sının haritasını çıkarmak için hedeflediği tarih olarak bilim dünyasının belleğine kazındı