Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

MBG 102 - Genel Biyoloji - Biyoteknoloji

Canik Başarı University - Credits:Biology (Campbell) 9th edition, copyright Pearson 2011, & The Internet. Provided under the terms of a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License. Adapted from David Knuffke.
by

Ferhat Ozturk

on 4 March 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of MBG 102 - Genel Biyoloji - Biyoteknoloji

DNA'nın birçok kopyasını hücre kullanmadan üretme yolu.

Nobel Ödülü: 1993
Genetik bir diziyi kopyalamaktır. Tek bir geni bile klonlayabilirsiniz. Aslında insanların algısındaki klonlama bundan biraz daha farklıdır.

Hayatın birçok sahasında başarıyla uygulanmıştır.

Biyoteknoloji ve Genomiks
Uygulamalar
Araçlar ve Teknikler
Restriksiyon
Enzimleri

Elektroforez
PZR (PCR)
DNA Dizileme
Genetik Mühendislik
Genetik Test
Vektörler
Microarray
Etiketleme (Labeling)
Gen Kütüphaneleri
Klonlama
Klonlama sonucunda tıbbi amaçlarla kullanılabilecek özgün hücreler üretilir.

Bir embriyo yada erişkinden "plöripotent kök hücreler" toplanır.
Nedir?
Nedir?
Nedir?
Nedir
Nedir?
Nedir?
Nedir?
Nedir?
Nasıl çalışırlar?
Nasıl çalışırlar?
Nasıl çalışır?
Nasıl çalışır?
Nasıl Çalışır?
Nasıl çalışır?
Nasıl Çalışır?
Nasıl çalışır?
Resmi adı:
"Restriksiyon endunükleaz"
DNA'yı sadece belirli dizilerden keserler.
Kesme bölgeleri: "
Restriksiyon konumu
" genellikle 4-8 bp
Temel enzimatik DNA makasları
Yüzlerce farklı restriksiyon enzimi izole edilmiştir.

Büyük ihtimalle bakterilerde fajlara karşı bağışıklık sisteminde görev almaktalar.
1972 Nobel Ödülü
EcoRI: GAATTC konumunu keser

Restriksiyon enzimleri izole edildikleri bakterilerin isimleriyle adlandırılırlar.
Birçok farklı çeşitte restriksiyon enzimi vardır.

Genel olarak:
"Palindromik DNA dizilerini" tanırlar
Ya dizinin orta yerinden keserek "kör kesi = blunt cut" keserler.
Ya da birkaç bazdan oluşan 5' çıkıntılı "yapışkan uç = sticky end" bırakırlar
Farklı restriksiyon enzimleri farklı restriksiyon konumlarını tanırlar.
Farklı kaynaklardan elde edilen DNAlar, yapışkan uç üreten aynı resktriksiyon enzimleri kullanılarak birbirleriyle rekombine edilebilirler.

Ligaz enzimi DNA telleri arasındaki kırık ve boşlukları kapamak için kullanılır.
Farklı DNA dizilerini çoğaltmak ve saklamak için modifiye edilmiş DNA molekülleridir.

Örnekler: Bakteriyel plazmidler, fajlar, virüsler, yapay kromozomlar
We'll focus on
plasmids
Faydalı olabilmeleri için, plazmidler en az şu özelliklere sahip olmalı:

En az bir
Çoğaltma başlangıcı (Origin of replication)
Birçok restriksiyon konumu olan bir bölge ("
çoklu klonlama bölgesi
" - multiple cloning site)
Plazmidi alan hücrelerin tespitini sağlayan gen/genler (genellikle ampicillin dirençliliği -
ampicillin resistance
)
Plazmidlerde boyut limiti vardır.

Hücreler içerisine daha fazla gen yerleştirebilmek için yapay kromozomlar (
artificial chromosomes)
kullanılabilir.

2010 yılında J. Craig Venter Institute tamamen yapay/sentetik kromozomdan oluşan ilk hücreyi üretmiştir.
Boyutlarına bağlı olarak DNA parçalarının ayrılması.
DNA
agaroz
dan oluşan bir jel matriksine yerleştirilir.
Agaroz Jel Elektroforezi

Jel elektrik akımına maruz bırakılır.

DNA pozitif elektrota doğru hareket eder.

Değişik boyuttaki parçalar jel boyunca farklı hızlarla hareket ederler (küçük = hızlı)

"
DNA Parmakizi (Fingerprint)
":
Özgün bir DNA dizisinin belirli bir restriksiyon enzimi ile kesildiğinde ortaya çıkan özgün bant modeli (pattern).
İlgili dizilerin tanımlanması için kullanılan yöntem.
DNA parçaları (fragman) izole edilir ve denature edilir (ipler (strand) ayrılır)

Fragmanlar tamamlayıcı (komplementer) oligonükleotit işaretleyicilerine (probe) maruz bırakılır. Bu problar radyoaktif ya da floresan olabilir.

Oligonükleotit, fragmanlar arasındaki komplementer diziye bağlanırlar.
Polimeraz Zincir Reaksiyonu
The "Polymerase Chain Reaction"
"Hedef" bir DNA dizisi analiz edilir.

Diziyi paranteze alan oligonükleotit
primerler
üretilir. (İleri ve geri primerler)

DNA, primerler, serbest nükleotitler (dNTP), koenzimler ve özel
Taq polymerase
hep birlikte ısıl döngünün (thermocycler) içine yerleştirilir.

Thermocycler programlanır ve çalıştırılır.

Her döngüde DNA dizisi bir defa kopyalanır. 2'nin üsleri şeklinde döngü sayısınca DNA dizisi çoğaltılır.
1.
Denaturasyon
:
94-98 C
DNA iplikçikleri ayrılır
2.
Tavlama (Annealing)
:
50-65 C
Primerler iplikçiklere bağlanır
3.
Uzatma
: 75-80 C
Taq polymerase primerlere bağlanır ve hedef diziyi çoğaltır.
Taq
Polimeraz (Polymerase)
PZR'nin çalışabilmesi için yüksek sıcaklıklarda bozulmayacak bir polimeraz enzimi gereklidir.

Taq polymerase
: İlk defa Yellowstone National Park'taki çermiklerde bulunan
Thermus aquaticus
adlı bakteride bulunmuştur
30
DNA dizi koleksiyonları vektörler içinde saklanır.
Büyük diziler küçük parçacıklara ayrılır.
Parçacıklar vektörlerin içerisine yerleştirilir.
Vektörler hücrelere aktarılır.
Bir DNA parçasındaki baz dizilerinin tespit etme yolu
Nobel Ödülü: 1980
Kary Mullis
*Biyokimya
Fred Sanger
(İkinci Nobel Ödülü)
DNA
dideoxynucleotides
(
ddNT's
) varlığında çoğaltılır.

ddNT DNA iplikçiğinin içerisine birleştirilir ve çoğalmayı sonlandırır.

İşlemin sonuçları elle (eski yöntem) ya da otomatik olarak okunur.
Birçok genin ifadesinin aynı anda görüntüleme yöntemi
Microarray üzerinde binlerce mRNA'nın komplementer dizilerini içeren mikroskopik noktalar vardır.
mRNA hücreden izole edilir ve mikroarray maruz bırakılır.
mRNA, komplementer dizisi bulunan kuyucuğa bağlanır ve buradan floresan ışın yayılır.
Floresan desen analiz edilir ve buna "İfade analizi" "
Expression analysis
" denir.
Nedir?
İki veya daha fazla organizmadan alınan genetik bilgiyi birleştirerek yeni karakterlere sahip "
transgenic
" organizma üretmek.

Restriksiyon enzimleri ve vektörler kullanılır.

Hayatın her sahasında başarıyla uygulanmıştır.

Tıp, Tarım, Sanayi ve Bilimsel Araştırma alanlarında kullanılmıştır.
Detaylar:
cDNA:
Rekombinant
Taraması
Başarılı mühendislik olaylarının sıklığı genellikle azdır.

Bir organizmanın tasarlanmış karakteri ifade edip etmediğini nasıl bilebilirsiniz?

Reporter genler
: Başarılı tasarımı tespit etmeye yarayan, vektörler içerisindeki genler
Örnekler: Ampicillin direnci, GFP, luciferase
"Komplementer "
Complementary DNA
"

RNA moleküllerinin DNA kopyaları
(reverse transcriptase enzimi ile gerçekleşir).

Kararlılığı (Stability) fazladır.
Ökaryotlarda intronların çıkarılmış halidir.
Ökaryot Mühendisliği
Çekirdek zarından ötürü prokaryotik mühendisliğine göre daha zordur.
Farklı stratejiler gereklidir.
Gen Terapisi
Çok hücreli organizmalardak hücre mühendisliğidir

Tatmin edici sonuçların alınması uzun zaman sürmüştür. Henüz rutin kullanıma geçilmemiştir.
Kompleks Mühendislik
Çoklu-gen karakterlerinin tasarımı gün geçtikçe artmaktadır.
Etik - Ahlak
Nedir
Belirli genetik dizilerin varlığını tespit etmek için biyoteknolojik araçların kullanılması.

DNA parçalama için restriksiyon enzimleri,
DNA çoğaltımı için PCR
Analiz için jel elektroforezi
Sağlık:
Kimliklendirme
Araştırma
Farklı karakterlerle ilişkili genetik belirteçler incelenir .
Genellikle "
Restriction Fragment Length Polymorphisms
" (aka "
RFLP's
") analizi ile gen ifade modelleri karşılaştırılır.
Bu örnekte, RFLP sonucunda
single nucleotide polymorphism
(
SNP
) üzerinden
DdeI
restriksiyon konumu kaybı jelde görüntülenmiştir.
Genomdaki birçok tekrarlayan dizi bölgeleri ("
Short Tandem Repeats
":
STR's
) kullanılır.

Bu bölgeler karşılaştırılarak kimlik doğrulanır ya da reddedilir.
Yakında tam genom dizilimi (whole-genome sequencing) yeterince ucuzlayacak ve sigorta planları kapsamına alınacaktır.
Genetik testlerle ilgili bilimsel araştırmalardaki tek limit deneysel yaratıcılıktır.
Nedir?
Üretken (Reproductive) Klonlama
Klonlama sonucunda yeni bir organizma üretilir.
Somatik Hücre Transferi
(Somatic Cell Nuclear Transfer)
Tedavi Amaçlı (Therapeutic) Klonlama
Sahiplik
"Yaşam" Başlangıcı
Ne kadar bilmeye hakkımız var?
Diğer insanlar bizim hakkımızda ne kadar bilgiye ulaşabilir?
Bir gen "sahiplenilebilir" mi?
Bir organizma "sahiplenilebilir" mi?
Diğer canlılara yapabileceğimiz şeyler konusunda sınırlar olmalı mıdır?
"Yaşam" nerede başlar?
Onam (Consent)
Isıl Döngü Cihazı
The Thermocycler
Belirli sıcaklıklar arasında hızlı bir şekilde gel-git yapabilen bir fırın
Bu bakterilerdeki GFP ifadesi başarılı tranformantların tespitini sağlar
Ampicillin direnci plazmidi alan tüm bakterileri tespit eder
GFP'nin raportör gene olarak kullanımı genetik mühendisliği yanında birçok farklı alanda ortaya çıkmıştır.

Şekil:
Drosophila
gelişimi esnasında bazı genlerin ifadesini gösteren degişik floresan proteinler

Nobel Ödülü: 2008.
Agrobacterium is a bacterium that naturally inserts a plasmid (the "
Ti plasmid
") into plant cells during it's life cycle.

The Agrobacterium plasmid induces the formation of a tumor in the plant, where the bacterium lives.

By engineering the Ti plasmid, scientists can introduce novel genes into plants.
This is a "
gene gun
", which can be used to shoot micro-pellets coated with DNA into a eukaryotic cell's nucleus.
Insan kan pıhtılaşma proteini bu keçinin sütünde üretilmektedir. Bu hayvan modeline
"ecza (pharm) hayvanı"
denmektedir.
Altın Pirinç (Golden Rice)
Tahılında Beta carotene proteinini (A vitamini önmaddesi) içeren genetik mühendisliği pirinci.

Yılda 1-2 milyon insan, A Vitamini eksikliğinden dolayı ölmektedir.
The gene "
cassette
" that was constructed to create Golden Rice.
xkcd.com
CC, the first cloned cat
The Asilomar conference (1975), where the regulations for genetically engineering organisms were first established
AM Chakrabarty, the plaintiff in the major precedent case (oil-spill bacteria)
The BRCA-1 protein
Monsanto Terminator Seeds
Genetically engineered salmon (background)
A fast-aging knockout mouse
A cloned rhesus monkey
cell removal from an early embryo
"23 & Me": Consumer Genetic Testing
DNA örneği nasıl alınır?
Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO)
Genetically Modified (GMO) foods.
Temel Sorular
Bunları Öğrendiniz mi?
Bilim ve Teknoloji arasında nasıl bir ilişki vardır?

Genetikteki gelişmeler yeni teknolojilerin üretilmesini nasıl etkilemiştir?

Toplum için genetik teknolojilerin etkileri ve anlamı nelerdir?

Bilim insanlarının ne gibi etik ve ahlaki sorumlulukları vardır?
Alet ve Teknikler
Tüm alet ve teknikleri açıklayabiliyor musunuz?
Girdiler, işlemler, çıktılar ve kullanımlar
Bant modeli ethidium bromid gibi DNA boyalarıyla UV ışığı altında görüntülenir.
PCR Basamakları
Old School:
Uygulamalar:
Tüm uygulamaları açıklayabiliyor musunuz?
Girdiler, işlemler, çıktılar ve birçok gerçek hayat ve farazi örnekler.
Etik ve Ahlak:
Biyoteknolojik aletlerin uygulanması konusunda lehte ve aleyhte savunmalar sunabilir misiniz?
Making Recombinant DNA Molecules
PCR
PCR!
PCR!?!
Sanger Sequencing
Biotechnology
Review Song
DNA Microarrays
Full transcript