Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Tüm Reklamları Kapat

Klonlama ve Genetik Mühendislik: Genler Nasıl Klonlanır?

Gen Klonlama Nasıl Yapılır?

Klonlama ve Genetik Mühendislik: Genler Nasıl Klonlanır?
18 dakika
21,559
Evrim Ağacı Akademi: Biyoteknoloji Yazı Dizisi

Bu yazı, Biyoteknoloji yazı dizisinin 1. yazısıdır.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
Tüm Reklamları Kapat

Gen klonlama, konak hücre içerisinde istenilen bir genin çok sayıda kopyasını elde etme işlemidir. Eğer elinizde az bulunan önemli bir protein geni varsa ve bu proteinden daha fazlasını üretmek istiyorsanız, az sayıdaki protein geni ile bu işlemi yapmanız çok zor ve uzun sürecektir. Oysa 1970 yılında keşfedilen gen klonlama teknikleri sayesinde bir DNA parçasını istediğiniz sayıda üretebilirsiniz.

Biyoteknoloji ise, yapay yollarla organizmaların veya hücrelerin genetik materyalinin değiştirilmesi yoluyla yeni bileşiklerin üretilmesini veya söz konusu organizmalara, hücrelere yeni işlevler kazandırılmasını konu alır ve tarımın başlangıcından bu yana yapay seçilim gibi yollarla çiftlik hayvanlarını ve mahsulleri geliştirmek için kullanılmaktadır.

Tüm Reklamları Kapat

1953 yılında DNA yapısının keşfedilmesi ve ardından 1970 yılında DNA'yı manipüle etmemizi sağlayan araç ve yöntemlerin geliştirilmesiyle beraber biyoteknoloji, organizmaların DNA'sının moleküler düzeyde manipüle edilmesini de mümkün kılmıştır. Bu teknolojinin başlıca kullanım alanları aşı ve antibiyotik üretimi bağlamında tıp, mahsullerin genetik modifikasyonları bağlamında ise tarımdır. Bunun yanında, aynı teknolojiler fermentasyon, petrol sızıntılarının arıtılması, biyoyakıt üretimi gibi birçok endüstriyel kullanım alanının yanında "enzimli çamaşır deterjanı" gibi birçok ev içi kullanım alanına da sahiptir.

Genetik Materyalin Manipüle Edilmesi

Yukarıda sayılan kullanım alanlarında herhangi bir atılımda bulunmadan önce biyoteknologlar öncelikle nükleik asitleri çıkarabilmeli, manipüle ve analiz edebilmelidir.

Tüm Reklamları Kapat

Nükleik Asit Yapısına Genel Bakış

Bu başlığa geçmeden, nükleik asitlerle yapılan çalışmalarda kullanılan temel teknikleri okumadan önce bilgilerimizi tazeleyelim:

  • Nükleik asitlerin nükleotidlerden (bir şeker, bir fosfat ve bir azotlu baz) oluşan makromoleküllerdir.
  • Bu moleküller üzerinde bulunan fosfat gruplarının her biri net negatif yüklüdür. Ökaryotik organizmaların çekirdeğindeki DNA moleküllerinin tamamına ise genom denir.
  • DNA, eşleştirilmiş bazlar arasında hidrojen bağları ile birbirine bağlanmış iki tamamlayıcı sarmaldan oluşur.
  • Ökaryotik hücrelerdeki DNA'nın aksine, RNA molekülleri çekirdekten çıkar.
  • Mesajcı RNA (mRNA), hücrelerde ifade edilen, protein kodlayan genleri temsil etmesi sebebiyle en sık analiz edilen genlerdir.

Klonlanacak Genin Elde Edilmesi ve Nükleik Asitlerin İzolasyonu

Nükleik asitleri incelemek veya manipüle etmek için öncelikle DNA'nın hücrelerden çıkarılması gerekir. Farklı DNA türlerini çıkarmak için farklı teknikler kullanılır. Çoğu nükleik asit ekstraksiyon tekniği, hücrenin açılması ve ardından enzimatik reaksiyonlarla istenmeyen tüm makromoleküllerin yok edilmesini içerir. Hücreler, tamponlayıcı bileşikler içeren bir deterjan çözeltisi kullanılarak açılır. Proteinler ve RNA gibi makromoleküllerin bozulması ve kontaminasyonunu engellemek amacıyla bu makromoleküller enzimlerle inaktive edilir. DNA, alkol ile çözeltiden çıkarılır ve uzun polimerlerden oluştuğu için jelatinimsi bir kütle oluşturur.

DNA ekstraksiyonunun temel yöntemi.
DNA ekstraksiyonunun temel yöntemi.
Libre Texts

RNA, hücrelerdeki genlerin ifade örüntülerini anlamak için incelenir. Ancak RNA, doğal olarak stabil bir halde değildir, zira RNA'yı parçalayan enzimler doğada yaygın olarak bulunur. Hatta bu enzimlerden bazıları cildimizde de bulunmaktadır ve inaktivasyonları çok zordur. DNA ekstraksiyonuna benzer şekilde RNA ekstraksiyonu da diğer makromoleküllerin inaktive edilmesi ve sadece RNA'nın alınması amacıyla çeşitli tamponlardan ve enzimlerden faydalanır.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Jel Elektroforezi

Nükleik asitler, sulu bir ortamda nötr veya alkali pH'da negatif yüklü iyonlar halinde bulunurlar; dolayısıyla bir elektrik alanıyla hareket ettirilebilirler. Jel elektroforezi de bu ilkeyi temel alan, yüklü molekülleri boyut ve yük temelinde ayırmak için kullanılan bir tekniktir. Nükleik asitler bu teknikle bütün kromozomlar veya fragmanlar halinde ayrılabilir. Nükleik asitler bir jel matrisinin bir ucundaki bir yuvada kümelenir, bir elektrik akımı uygulanır ve negatif yüklü moleküller jelin karşı (pozitif elektrotlu) ucuna doğru çekilir. Daha küçük moleküller, daha büyük moleküllere kıyasla jeldeki gözeneklerden daha hızlı geçer; geçiş hızındaki bu fark da parçaları boyutlarına göre ayırmamızı sağlar. Jel matrisindeki nükleik asitler, boya gibi görülmelerini sağlayan bir bileşikle boyanana değin görünmezler. Nükleik asitlerin farklı parçaları, boyutlarına bağlı olarak jelin üst kısmından (negatif elektrot ucu) belirli mesafelerde bantlar halinde görülebilmektedir. Farklı boyutlardaki birçok parçadan oluşan bir karışım uzun bir leke olarak görünürken, dokunulmamış genomik DNA genellikle jelden geçemeyecek kadar büyüktür ve jelin tepesinde tek bir büyük bant oluşturur.

Bir jel üzerinde bulunan, floresan boya ile boyanmış ve UV ışık altında görülebilen altı örnekten alınan DNA parçaları.
Bir jel üzerinde bulunan, floresan boya ile boyanmış ve UV ışık altında görülebilen altı örnekten alınan DNA parçaları.
J. Jacob, Tompkins Cortland Community College

Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR)

DNA analizinde, genellikle genomun bir veya daha fazla spesifik bölgesine odaklanılır ve sıklıkla bir DNA molekülünün yalnızca bir veya birkaç kopyasının daha ileri analizlerde kullanılabileceği durumlarda kullanılır. Bir veya birkaç kopya, jel elektroforezi gibi çoğu prosedür için yetersizdir. Bu prosedürlerin uygulanması gereken durumlarda polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) yöntemine başvurulur ve DNA'nın belirli bölgelerinin kopya sayısı, bu yolla hızla artırılır.

PCR yönteminde DNA'yı kopyalayan enzim olan DNA polimerazın özel bir formu ve çoğaltılan DNA'nın belirli bir kısmıyla baz eşleşmesi yapan primer adı verilen diğer kısa nükleotid dizileri kullanılmaktadır. Birçok amaçla kullanılabilecek PCR'ın genel kullanım alanları şu şekildedir:

  1. Suç mahalline bırakılan bir DNA örneğinin sahibinin belirlenmesi,
  2. Babalık testleri,
  3. Küçük miktarlardaki antik DNA'nın modern organizmalarla karşılaştırılması,
  4. Belirli bir bölgedeki nükleotid dizisinin belirlenmesi,
  5. COVID-19 testleri.
Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile DNA polimerazının belirli bir formu kullanılarak DNA'nın belirli bir dizisinin birçok kopyası üretilebilir.
Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile DNA polimerazının belirli bir formu kullanılarak DNA'nın belirli bir dizisinin birçok kopyası üretilebilir.
Libre Texts

PCR'ın Temel Aşamaları

DNA Zincirinin Açılması (Denatürasyon)

Kalıp DNA'nın "thermal cycler" kullanarak 95 derecede 1-2 dakika tutularak çift sarmal yapıdaki DNA iplikçiklerinin birbirlerinden ayrılmasıdır. DNA zincirini ayırmak için bazı durumlarda 5-10 dakikada ön ısıtma yapmak gerekebilir.

Primerlerin Açılan DNA Zincirlerine Yapışması (Annealing)

Thermal cycler içindeki sıcaklığın 37-65 dereceye kadar düşürülmesiyle işlem başlar. Sıcaklığın düşmesiyle oligonükleotit primerlerinin açılan DNA zincirlerinin kendi baz dizilerine karşılık gelen bölgeye yapışması işlemidir. Bu işlem, üretilecek baz uzunluğuna bağlı olarak saniyeler içinde gerçekleşmektedir.

Tüm Reklamları Kapat

Primer Uzaması

DNA zincirleri üzerine yapışan primerlerin DNA polimeraz enzimi vasıtasıyla uzatılmasıdır. Taq DNA polimeraz 72 derece sıcaklıkta daha iyi çalıştığından, genel olarak tüm çoğaltma işlemleri bu sıcaklıkta yapılır.

PCR temel aşamaları
PCR temel aşamaları
Poimeraz Zincir Reaksiyonu

Klonlama

Klonlama, genel bağlamda mükemmel bir kopyanın yaratılması anlamına gelir ve tipik olarak bu kopya, kopyalandığı organizma ile genetik olarak özdeştir. Biyolojide, bütün bir organizmanın yeniden yaratılması "çoğaltımsal klonlama" olarak adlandırılır. Bütün bir organizmayı klonlama girişimleri yapılmadan çok önce araştırmacılar, moleküler klonlama adı verilen yöntemle DNA'nın kısa uzantılarının nasıl kopyalanacağını keşfetmişlerdir.

Moleküler Klonlama

Klonlama, genlerin birden fazla kopyasının oluşturulmasına, genlerin ifade edilmesine ve belirli genlerin incelenmesine olanak tanır. Ancak kopyalanacak olan DNA parçaları, konak hücresine doğrudan giremezler. Ancak restriksiyon enzimiyle kesilmiş bir DNA parçası, "vektör" adı verilen ve yine restriksiyon enzimi ile kesilmiş başka bir DNA molekülü ile birleşirse, konak hücreye girer.

Vektör Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Vektörler, kendilerine takılan DNA parçasını nakleden ve replike eden taşıyıcı DNA moleküllerindendir. Her DNA molekülü vektör olarak kullanılmaz. Aşağıdaki gibi bazı özellikleri olması gerekir:

Tüm Reklamları Kapat

  • Kendini ve taşıdığı herhangi bir DNA parçasını bağımsız replike edebilmelidir.
  • Klonlanacak DNA parçasının insersiyonuna olanak tanıyan birçok tanıma dizisi içermelidir.
  • Vektörde seçicilik sağlayan marker genler bulunmalıdır. Bunlar, vektör taşıyan ve taşımayan konak hücreleri ayırmak için gereklidir.
  • Vektör, dolayısıyla vektörün taşıdığı DNA parçası, konaktan kolay bir şekilde ayrıştırılabilmelidir.

Bu özelliklere sahip birçok farklı klonlama vektörü vardır.

Bu şekilde, DNA parçasını kopyalanacak veya ifade edilecek bir biçimde bir bakteri hücresine dahil etmek için parça, öncelikle bir plazmide (vektöre) yerleştirilir.

Plazmid Nedir? Nasıl Çalışır?

Plazmidler, bakterilerdeki kromozomal DNA'dan bağımsız olarak çoğalan küçük ve dairesel DNA molekülleridir. Klonlama bağlamında bu moleküller, belirlenen bir DNA parçasının taşınacağı "araçlar" olarak kullanılabilmektedir. Bu şekilde modifiye edilmiş plazmidler genellikle replikasyon amacıyla bakteriyel bir konağa ulaştırılır. Bakteriler de bölündükçe plazmidleri ayırmaksızın kendi DNA'larını kopyalar, dolayısıyla eklenen DNA parçası da bakteriyel DNA'nın geri kalanıyla birlikte kopyalanır. Bakteri hücrelerine vektör ile eklenen, insan genomundan veya başkaca bir organizmadan alınmış DNA parçaları, "yabancı DNA" olarak adlandırılmaktadır.

Plazmidler (Escherichia coli gibi) bakteri popülasyonlarında doğal olarak meydana gelir ve antibiyotik direnci gibi organizmaya faydalı özellikler katabilecek genler içerir. Bunun da yanında plazmidler, moleküler klonlama ve insülin gibi insan sağlığı açısından önemli moleküllerin büyük ölçekli üretiminde vektör olarak kullanılmak üzere tasarlanmaktadır.

Tüm Reklamları Kapat

Agora Bilim Pazarı
Specter Hybrid Yüksek Kaliteli Laptop Çantası

SPECTER HYBRID Çanta, sürekli değişen dünyaya ayak uyduran bir çanta çağrısına cevap veriyor, bu dönüştürülebilir dizüstü bilgisayar çantası, hem ofis hem de eğlence düşünülerek tasarlandı.

Çok yönlülüğü ile dikkatleri üzerine çeken bu çanta, iki benzersiz şekilde taşınabilir; İşten sonra sırt çantası modu veya ofiste Dizüstü bilgisayar modu.

Arka panel, çok yönlü bir stil ve gün boyu rahatlık için çantayı bir sırt çantasına dönüştüren gizli kayışlara sahiptir.

  • Boyutlar 380×260×20 mm

 

Devamını Göster
₺1,399.00
Specter Hybrid Yüksek Kaliteli Laptop Çantası
  • Dış Sitelerde Paylaş

Plazmid vektörlerin önemli bir özelliği, yabancı bir DNA parçasının konak organizmaya kolaylıkla eklenebilmesidir. Bu plazmid vektörler, yaygın olarak bulunan ve yabancı DNA'lara karşı bir savunma mekanizması olan (restriksiyon endonükleazları olarak da bilinen) restriksiyon enzimleriyle kesilebilen birçok kısa DNA dizisi içerir. Bu enzimler, belirli DNA dizilerini tanıyabilir ve tanıdıkları dizileri öngörülebilir bir şekilde keser.

Birçok restriksiyon enzimi DNA'nın iki ipliğinde kademeli kesimler yapmaktadır ve kesilen uçlarda 2 ila 4 nükleotidlik tek sarmallı bir çıkıntı oluşur. Restriksiyon enzimi tarafından tanınan dizi, aynı zamanda bir palindrom (düz ve ters okunduğunda aynı) olan dört ila sekiz nükleotidlik bir dizidir. Çoğu durumda ilgili dizi, bir sarmalda ileriye doğru nasıl okunuyorsa tamamlayıcı dizide de geriye doğru aynı şekilde okunur. Böyle bir dizide kademeli bir kesim yapıldığında, çıkıntıların birbirini tamamlayıcı nitelikte olduğu görülür.

Bu (a) altı nükleotidli restriksiyon enzimi tanıma bölgesinde, altı nükleotid dizisinin bir iplikçikte 5' ila 3' yönünde, tamamlayıcı iplikçikte 5' ila 3' yönünde olduğu şekliyle aynı okunduğuna dikkat ediniz. Bu bir palindrom olarak bilinir. (b) Restriksiyon enzimi DNA ipliklerinde kırılmalara sebep olur ve (c) DNA'daki kesim "yapışkan uçların" meydana gelmesiyle sonuçlanır. Aynı restriksiyon enzimi tarafından her iki ucundan kesilen başka bir DNA parçası, bu yapışkan uçlara bağlanabilir ve bu kesik tarafından oluşturulan boşluğa yerleştirilebilir.
Bu (a) altı nükleotidli restriksiyon enzimi tanıma bölgesinde, altı nükleotid dizisinin bir iplikçikte 5' ila 3' yönünde, tamamlayıcı iplikçikte 5' ila 3' yönünde olduğu şekliyle aynı okunduğuna dikkat ediniz. Bu bir palindrom olarak bilinir. (b) Restriksiyon enzimi DNA ipliklerinde kırılmalara sebep olur ve (c) DNA'daki kesim "yapışkan uçların" meydana gelmesiyle sonuçlanır. Aynı restriksiyon enzimi tarafından her iki ucundan kesilen başka bir DNA parçası, bu yapışkan uçlara bağlanabilir ve bu kesik tarafından oluşturulan boşluğa yerleştirilebilir.
Libre Texts

Bu çıkıntılar, aynı restriksiyon enzimi ile kesilmiş bir DNA parçası üzerindeki tamamlayıcı çıkıntılarla hidrojen bağı kurarak tekrar bir araya gelebilmektedir, bu sebeple "yapışkan uçlar" adını almışlardır. Çift sarmallı DNA oluşturmak amacıyla tek sarmal üzerindeki tamamlayıcı diziler arasında hidrojen bağları oluşturması işlemine ise tavlama adı verilmiştir. Hücrelerde DNA replikasyonunda görev alan DNA ligaz adlı bir enzimin eklenmesiyle yapışkan uçlar bir araya geldiğinde DNA parçalarının kalıcı olarak birleşmesi sağlanır. Böylelikle herhangi bir DNA parçası, aynı restriksiyon enzimi ile kesilmiş bir plazmid DNA'sının iki ucu arasına eklenebilmektedir.

Moleküler klonlamada takip edilen adımlar.
Moleküler klonlamada takip edilen adımlar.
Libre Texts

Yapışkan Uçların Bağlanması

Aynı cins restriksiyon enzimle kesilmiş DNA parçaları ve vektör bir araya getirildiğinde, kökenleri farklı olsa bile birbirlerini tamamlayıcı özellikteki yapışkan uçları taşımalarından dolayı uçlar arasındaki baz eşleşmeleriyle moleküller bağlanır. Sonrasında ligaz enzimi nükleotidler arasında fosfodiester bağları kurarak açık uçları kapatır. Bu yöntem, rDNA elde etmek için kullanılan en basit ve etkili yoldur.

Bağlayıcı ya da Aracı Moleküller Kullanarak Bağlanma

Bu yöntem, küt olan uçların bağlanmasında kullanılır. Aracı olarak yapay bağlayıcı moleküller kullanılmaktadır. Bu sentetik aracı moleküller 6-10 baz çiftinden oluşan oligonükleotidlerdir. Bu moleküller, 5' uçları polinükleotid kinaz ile fosforlanma sonrası T4 DNA ligaz yardımıyla küt uçlu parçalara bağlanır ve bir restriksiyon enzimi yardımıyla yapışkan uçlar oluşturulur. Bu şekilde oluşturulmuş diğer bir taşıyıcıya bağlanma ve aralıkların ligazla kapatılmasıyla bağlanma işlemi tamamlanır.

Homopolimerik Tek Zincirli Kuyruklar Kullanarak Bağlanma

Bu yöntemle de küt uçların bağlanması sağlanmaktadır. Küt uçların 3' uçlarında terminal transferaz enzimi yardımıyla homopolimerik tek zincirli kuyruklar takılır. Bu yöntem, genellikle ökaryotik genlerin çoğaltılmasında kullanılır.

Bu üç yöntemlerden birini kullanarak, genimizi vektörümüzle birleştirebiliriz. Böylece rekombinant bir vektör elde ederiz. Ancak DNA parçası vektörle çok iyi birleşse bile, henüz tam olarak hazır sayılmaz. Vektör özellikleri arasında saydığımız "marker gen" denen işaretleyici bir gene ihtiyaç vardır. Bu gen, genellikle antibiyotik direnç genidir ve ilerde bahsedeceğimiz vektörleri ayırma işleminde önemi daha net anlaşılacaktır.

Yeni genetik materyal kombinasyonları içeren, yabancı DNA eklenmiş plazmidlere rekombinant DNA molekülleri adı verilmiştir. Bu moleküllerin ürettiği proteinler ise rekombinant proteinler adını almıştır. Tüm rekombinant plazmidler, genleri ifade edemeyebilir ve proteinleri yalnızca belirli çevresel faktörlerle uyarıldıklarında ifade edecek şekilde tasarlanabilir. Bilim insanları da bu yolla rekombinant proteinlerin ifadesi üzerinde kontrol sahibi olmaktadır.

Çoğaltımsal Klonlama

Çoğaltımsal klonlama, çok hücreli bir organizmanın tamamının bir klonunu veya özdeş bir kopyasını yapmak için kullanılan bir yöntemdir. Çok hücreli organizmaların çoğu, iki bireyin de (ebeveyn) DNA katkısında bulunduğu eşeyli yolla ürer; bu da ebeveynlerden birinin bir klonunu üretmeyi imkansız hale getirir. Biyoteknolojideki son gelişmeler, memelilerin laboratuvar ortamında çoğaltımsal klonlama yöntemiyle klonlanmasını mümkün kılmıştır.

Doğal eşeyli üreme, döllenme sırasında bir sperm ve bir yumurtanın birleşmesini içerir. Bu gametlerin her biri haploiddir, yani çekirdeklerinde bir set kromozom içerirler. Ortaya çıkan hücre ya da zigot ise diploiddir ve iki set kromozom içerir. Bu hücre mitotik olarak bölünerek çok hücreli bir organizma meydana getirir. Bununla birlikte, herhangi bir iki hücrenin birleşmesi canlı bir zigot meydana getiremez; zira yumurta hücresinin sitoplazmasında, ilk birkaç hücre bölünmesi sırasında embriyonun erken gelişimi için gerekli olan bileşenler bulunmaktadır. Bu bileşenler olmaksızın sonraki gelişim evreleri başlayamaz. Bu nedenle, yeni bir bireyin oluşumu için hem diploid bir genetik tamamlayıcı, hem de bir yumurta sitoplazması gereklidir.

Tüm Reklamları Kapat

Bir bireyin yapay olarak klonlanması süreci, bir bireyin yumurta hücresinin alınması ve haploid çekirdeğin çıkarılmasıyla başlar. Bunun ardından ikinci bir bireyin diploid çekirdeği alınır ve alınan haploid yumurta çekirdeğine yerleştirilir. Daha sonra yumurtaya, bölünmenin başlaması için elektrik verilir ve böylece gelişim devam eder. Bu şekilde anlatıldığında kulağa basit gelse de, her bir adımın başarıyla tamamlanması için pek çok deneme yapılması gerekmektedir.

İlk klonlanmış tarım hayvanı, 1996 yılında doğan koyun Dolly'dir. O dönemde çoğaltımsal klonlamanın başarı oranı çok düşüktü. Nitekim Dolly de altı yıl yaşamış, bir akciğer tümörü nedeniyle ölmüştür. Bu ölümün ardından Dolly'de kullanılan hücre DNA'sının daha yaşlı bir bireyden gelmesinin, bir başka deyişle DNA yaşının Dolly'nin ömrünü etkilemiş olabileceğine dair spekülasyonlar doğmuştur. Dolly'den bu yana atlar, boğalar ve keçiler gibi çeşitli hayvan türleri başarıyla klonlanmıştır.

Embriyonik kök hücre kaynağı olarak kullanmak üzere klonlanmış insan embriyosu üretmeye yönelik girişimler de olmuştur. Bu prosedürde yetişkin bir insandan alınan DNA, bölünmesi için uyarılan bir insan yumurta hücresine eklenir. Bu yöntem, Dolly'yi üretmek için kullanılan teknolojiye benzemektedir; ancak Dolly'den farklı olarak embriyo, taşıyıcı anneye yerleştirilmemektedir. Üretilen hücreler, kas ve sinir hücreleri gibi birçok farklı hücre türüne dönüşebilme kapasitesine sahiptir ve bu nedenle embriyonik kök hücreler olarak adlandırılır. Bu embriyonik kök hücreler, araştırma amaçlarıyla ve nihayetinde hasarlı dokuların değiştirilmesi gibi terapötik amaçlarla kullanılabilmektedir. Zira klon, genin anıldığı organizma ile özdeş olduğundan mükemmel eşleşmeler mümkün olmaktadır. Dolayısıyla bu yöntem ile örneğin bir lösemi hastası, kemik iliği nakli için doku uyumu olan bir kardeşe ihtiyaç duymayacaktır.

Dolly, klonlanan ilk tarım hayvanıdır. Dolly'nin klonlanması sırasında donör yumurta hücresinin çekirdeği alınmış; bu çekirdeğin işlendiği yumurta, diğer hücre ile bir araya getirilmiş ve birleşmeleri için bir defa, hücre bölünmesinin başlaması için bir defa daha şoklanmıştır. Hücreler erken embriyonik bir seviyeye ulaşana kadar bölünmeye bırakılmış; ardından taşıyıcı anneye nakledilmiştir.
Dolly, klonlanan ilk tarım hayvanıdır. Dolly'nin klonlanması sırasında donör yumurta hücresinin çekirdeği alınmış; bu çekirdeğin işlendiği yumurta, diğer hücre ile bir araya getirilmiş ve birleşmeleri için bir defa, hücre bölünmesinin başlaması için bir defa daha şoklanmıştır. Hücreler erken embriyonik bir seviyeye ulaşana kadar bölünmeye bırakılmış; ardından taşıyıcı anneye nakledilmiştir.
Libre Texts

Taşıyıcının Konak Hücreye Aktarılması

Tüm bakteri türleri, DNA alımında eşit şekilde etkili değildir ve klonlamada en çok E. coli bakterisi kullanılmaktadır.

Tüm Reklamları Kapat

Transformasyondan önce vektörün bakteriye daha rahat girmesini sağlamak için bakteriye bazı muameleler uygulanır. Bu uygulamalardan sonra bakteriye "kompetan bakteri hücresi" denir ve vektörü içine alma kapasitesi arttırılır.

Transformasyon Etkinliği

Konak hücrenin hedef geni taşıyan ve onu ifade edebilecek hücre dışı aracı molekülü alabilme kapasitesidir ve tamamen kompetent hücreye bağlıdır. Transformasyon öncesi konağa gönderilecek aracı molekülün konsantrasyonu iyi ayarlanmalı ve optimum miktarda olmalıdır. Az veya yoğun olması transformasyon başarısını olumsuz olarak etkiler.

Transformasyon Etkinliğini Etkileyen Faktörler

Transformasyon basamağının başarılı olabilmesini sağlayan bir dizi faktör bulunmaktadır. Bunlar, şu şekilde sıralanabilir:

  1. Plazmid boyutu: Hücre kapasitesini zorlamayacak büyüklükte molekül olmalıdır.
  2. DNA formu: Süper sarmal yapıya sahip plazmidlerin transformasyonda daha etkili olduğu doğrulanmıştır.
  3. Hasarlı Materyal: Hücrelerin doğru şekilde kompetent hale getirilmemesi. Kullanılan materyallerin kontamine olması.
  4. Transformasyon Yöntemi: Bu alt başlığı daha ayrıntılı incelememiz gerekiyor çünkü iki farklı transformasyon yöntemimiz vardır ve oldukça önemlidir.

Transformasyon Yöntemleri

Isı Şoku

Bakterileri ve plazmidi soğuk ortamdan hızlıca sıcak ortama geçirerek, bakteri hücresinde porların açılmasını ve vektörün hücre içine girmesini sağlarız. Basamakları şu şekildedir:

Tüm Reklamları Kapat

  1. E. coli'ler büyümenin lag fazı evresindeyken soğuk kalsiyum klorür solüsyonuna alınır. Aynı zamanda plazmidler soğuk solüsyona atılır.
  2. Solüsyon, 42 derece de ısı şokuna alınır ve bu sırada E. coli'ler plazmidleri içine almış olur.
  3. Solüsyondan çıkarılan E. coli'ler besi ortamına alınır.
Elektroporasyon

E. coli'lere, elektroşok tüpünde elektrik vererek ve bu elektrik sayesinde hücre zarında nanometre boyutunda gözenekler açarak, E. coli'nin plazmidi içeri almasını sağlayan yöntemdir. Bu yöntemde dikkat edilmesi gereken şey, elektrik yükü altında kalmış bakterilerin besince zengin besi yerlerine hızlıca alınması gerektiğidir. Basamakları şu şekildedir:

  1. Yine lag fazındaki E. coli kültürü santrifüj edilir.
  2. Bakterileri steril suda süspanse ettikten sonra, süspanse edilen kap buzlu kova içine alınır ve bekletilir. Bu bekletmeden sonra bir kez daha santrifüj yapılır.
  3. E. coli'ler ve plazmidler elektroşok tüpüne alınır ve yüksek voltajda elektrik kısa süreli olarak verilir.

Son Adımlar

Bu iki yöntemden birini kullanarak plazmidi (vektör) E. coli bakterilerine aktardıktan sonra, bakterileri hemen uygun besi yerine almak gerekir. Uygun besi yeri, mikroorganizmaların veya hücrelerin gelişimini desteklemek için hazırlanmış sıvı yada jel olan besleyici ortamdır. Bu ortamda E. coli'ler rahatça büyür ve gelişir.

Sonrasında, vektörü alan bakterilerin hangileri olduğunu anlamak için besi yerine antibiyotik eklenir. Hatırlayacağınız üzere vektörün içinde antibiyotik direnç geni bulunmaktaydı. İşte o gen, bu basamak nedeniyle önemlidir. Bu sayede, antibiyotikli besi yerinde sadece vektörü taşıyan bakteriler kalır.

Bu vektörü taşıyan canlı hücreleri ölü hücrelerden ayırmak için LacZ geni kullanılır. Vektöre başta eklenen LacZ geni, beta galaktosidaz enzimini parçalar ve ortama renk verir. Böylece vektörü taşıyan canlı hücreleri ölü hücrelerden kolaylıkla ayrılır. Ayrılan hücreleri yeni bir besi yerine alarak, çoğaltmak istenen genler istendiği kadar klonlanabilir. Klonlanan genler de protein ifadesinde kullanılarak ürüne dönüştürülebilir.

Tüm Reklamları Kapat

Genetik Mühendislik

Bir organizmanın DNA'sını arzu edilen özellikleri elde edecek şekilde değiştirme amacıyla rekombinant DNA teknolojisinin kullanılması, genetik mühendisliğinin alanıdır. Moleküler klonlama ile üretilen rekombinant DNA vektörleri aracılığıyla yabancı DNA eklenmesi, genetik mühendisliğinde kullanılan en yaygın yöntemdir. Rekombinant DNA içeren organizmalara ise genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) adı verilir. Eklenen yabancı DNA farklı bir türden geliyorsa, konakçı organizma transgenik olarak adlandırılır. Genetik değiştirme çalışmaları, bakteriler, bitkiler ve hayvanlarda 1970'lerin başından bu yana akademik, tıbbi, tarımsal ve endüstriyel amaçlarla uygulanmaktadır.

Genlerin işlevini incelemeye yönelik klasik yöntemler, belirli bir fenotipin genetik temellerini belirlemekle sınırlı kalmaktadır. Buna karşın modern yöntemler, araştırmacıların DNA dizisi düzeyinde çalışmalarına başlayıp "Bu gen veya DNA elementi ne işe yarıyor?" sorusunu sormalarına olanak tanır.

Tersine genetik olarak adlandırılan bu teknik, klasik genetik yöntemlerin tersine çevrilmesiyle oluşturulmuştur. Bu yöntemin bir örneği, bir vücut parçasının işlevini belirlemek amacıyla bu vücut parçasına zarar vermeye benzer. Yani, bir kanadını kaybeden bir böcek uçamaz, bu da kanadın işlevinin uçuş olduğu anlamına gelir. Klasik genetik yöntem, uçamayan böcekleri uçabilen böceklerle karşılaştırır ve uçamayan böceklerin kanatlarını kaybettiğini gözlemler. Tersine genetikte de benzer bir yaklaşımla, genlerin mutasyona uğraması veya silinmesi, araştırmacılara mutasyona uğramış veya silinen genin işlevi hakkında ipuçları verir. Tersine genetik yaklaşımının kullanıldığı bir başka alan da bir genin normalden fazla ifade edilmesine sebep olarak hangi fenotipik etkilerin doğacağını gözlemlemektir.

Özet

  • Nükleik asitler, hücrelerin açılması ve diğer tüm ana makromoleküllerin enzimatik yollarla yok edilmesiyle hücrelerden izole edilebilir ve incelenebilir.
  • Bütün halinde veya parçalanmış kromozomlar, jel elektroforezi ile boyut ölçütü kullanılarak ayrılabilir.
  • Kısa DNA parçaları PCR yöntemi ile çoğaltılabilir.
  • DNA, restriksiyon enzimleri kullanılarak kesilebilir (ve daha sonra yeniden birleştirilebilir).
  • Biyoteknolojinin moleküler ve hücresel teknikleri, araştırmacıların arzu edilen özellikleri elde etme amacıyla değiştirmelerine olanak tanır.
  • Klonlama, küçük DNA parçalarının klonlanmasını (moleküler klonlama) veya tüm organizmaların klonlanmasını (çoğaltımsal klonlama) içerebilir.
  • Bakteriler üzerinde yapılan moleküler klonlamada, istenen bir DNA parçası restriksiyon enzimleri ile bir bakteri plazmidine yerleştirilir ve plazmid, yabancı DNA'yı ifade edecek bakterilerce hücreye alınır.
  • Başkaca teknikler kullanılarak genler, ökaryotik hücrelere de aktarılabilmektedir.
  • Her iki durumda da organizmalar transgenik, yani türlerinin dışında bir gen taşıyan organizmalar olarak adlandırılır.
  • Çoğaltımsal klonlamada, donörden alınan çekirdek, çekirdeği alınmış bir yumurta hücresine konulur ve bu hücrenin de şoklanma yoluyla bölünmesi ve gelişmesi sağlanır.
  • Tersine genetik yöntemlerinde ise bir gen, tüm organizmanın fenotipi üzerindeki etkisini belirlemek amacıyla mutasyona uğratılır veya silinir. Bu yolla genin fonksiyonu da belirlenmektedir.
Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
Evrim Ağacı Akademi: Biyoteknoloji Yazı Dizisi

Bu yazı, Biyoteknoloji yazı dizisinin 1. yazısıdır.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al
29
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 5
  • Muhteşem! 1
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • İnanılmaz 1
  • Bilim Budur! 0
  • Güldürdü 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • T. A. Brown. (1990). Gene Cloning: An Introduction.. ISBN: 9781119072560. Yayınevi: Chapman and Hall.
  • Y. Zhang, et al. (2000). Dna Cloning By Homologous Recombination In Escherichia Coli. Nature Biotechnology, sf: 1314-1317. | Arşiv Bağlantısı
  • A. J. Griffiths, et al. (2015). An Introduction To Genetic Analysis. ISBN: 9781464109485. Yayınevi: W. H. Freeman.
  • Wikipedia. Transformasyon. (10 Mart 2021). Alındığı Tarih: 28 Kasım 2021. Alındığı Yer: Wikipedia | Arşiv Bağlantısı
  • C. Baum, et al. (1994). An Optimized Electroporation Protocol Applicable To A Wide Range Of Cell Lines.. Biotechniques, sf: 1058-1068. | Arşiv Bağlantısı
  • Y. Ünver. (Bilimsel Broşür, 2021). Gen Mühendisliği.
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 02/03/2024 06:40:15 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/13689

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Tüm Reklamları Kapat
Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Astronomi
Ara Tür
Yağ
Elementler
Pediatri
Genom
Sayı
Kartal
Tercih
Kafatası
Kuş
Akciğer
Mikrobiyota
Sinirbilim
Yumurta
Eczacılık
Kozmoloji
Gaz
Bebek
Teyit
Müfredat
Plastik
İyi
Nötron Yıldızı
Kilo
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Youtube
Bir Beyin Cerrahının Gözünden BEYNİN İÇİ! | Mehmet Çağlar Berk (Anadolu Sağlık Merkezi Hastanesi)
Bir Beyin Cerrahının Gözünden BEYNİN İÇİ! | Mehmet Çağlar Berk (Anadolu Sağlık Merkezi Hastanesi)
Uzayda
Uzayda "Aşağı" Yön Ne Tarafta?
Hediye Almanın Gerçek Amacı Gerdek mi?!
Hediye Almanın Gerçek Amacı Gerdek mi?!
Ay'daki Bayrağı Teleskopla Görebilir miyiz?
Ay'daki Bayrağı Teleskopla Görebilir miyiz?
Arabada/Gemide Neden Mideniz Bulanıyor (Araç Tutuyor)?
Arabada/Gemide Neden Mideniz Bulanıyor (Araç Tutuyor)?
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
L. Texts, et al. Klonlama ve Genetik Mühendislik: Genler Nasıl Klonlanır?. (14 Ocak 2023). Alındığı Tarih: 2 Mart 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/13689
Texts, L., Karagözoğlu, M., Özal, . (2023, January 14). Klonlama ve Genetik Mühendislik: Genler Nasıl Klonlanır?. Evrim Ağacı. Retrieved March 02, 2024. from https://evrimagaci.org/s/13689
L. Texts, et al. “Klonlama ve Genetik Mühendislik: Genler Nasıl Klonlanır?.” Edited by Mert Karagözoğlu. Evrim Ağacı, 14 Jan. 2023, https://evrimagaci.org/s/13689.
Texts, Libre. Karagözoğlu, Mert. Özal, . “Klonlama ve Genetik Mühendislik: Genler Nasıl Klonlanır?.” Edited by Mert Karagözoğlu. Evrim Ağacı, January 14, 2023. https://evrimagaci.org/s/13689.
ve seni takip ediyor
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close