Soğuk iklim bölgelerindeki canlıların hücrelerinde eğer antifriz proteinleri üretilmemiş olsaydı canlı yaşayamazdı. Bu durumun nedeni şudur:
-
Antifriz proteinleri, vücut sıvılarının donma noktasını düşürür: Antifriz proteinleri, hidroksil ve karbonil grupları ile buz kristallerine bağlanarak donma olayını engeller ve buz kristallerinin gelişimini modifiye eder. Bu sayede, vücut sıvılarının donma noktası sıfırın altına düşer ve canlılar sıfırın altındaki sıcaklıklarda da yaşayabilir.
-
Antifriz proteinleri, hücre zarlarının hasar görmesini önler: Antifriz proteinleri, donma ve erime sırasında rekristalizasyonu inhibe eder. Rekristalizasyon, buz kristallerinin büyümesi ve birleşmesi anlamına gelir. Rekristalizasyon, hücre zarlarının yırtılmasına ve hücre içeriğinin dışarı çıkmasına neden olur. Bu da hücre ölümüne yol açar. Antifriz proteinleri, rekristalizasyonu önleyerek hücre zarlarının hasar görmesini engeller.
Bu nedenlerle, soğuk iklim bölgelerindeki canlıların hücrelerinde eğer antifriz proteinleri üretilmemiş olsaydı canlı yaşayamazdı.
2. Soğuk stresine maruz kalan tarım alanlarında tarımsal ve ekonomik önemi olan bitkilerin verimini arttırmak için hangi biyoteknolojik çalışma yapılmıştır?
Cevap:
Soğuk stresine maruz kalan tarım alanlarında tarımsal ve ekonomik önemi olan bitkilerin verimini arttırmak için şu biyoteknolojik çalışma yapılmıştır:
-
Soğuğa dayanıklı bitkilerin genetik mühendisliği ile geliştirilmesi: Soğuğa dayanıklı bitkiler, vücut sıvılarının donma noktasını düşüren antifriz proteinleri gibi özel moleküller üretebilir. Bu moleküller, bitkilerin soğuk stresine karşı toleransını artırır. Bu nedenle, soğuğa dayanıklı bitkilerin genleri, soğuğa duyarlı bitkilere aktarılarak, bu bitkilerin de soğuk stresine karşı direnci artırılabilir. Örneğin, soğuğa dayanıklı bir bakteriden elde edilen antifriz protein geni, domatese aktarılarak, domatesin donmaya karşı toleransı artırılmıştır.
-
Soğuk stresine karşı biyostimülanlar kullanılması: Biyostimülanlar, bitkilerin büyümesini ve verimini artıran doğal veya sentetik maddelerdir. Biyostimülanlar, bitkilerin stres altında metabolizmalarını düzenleyerek, stresle başa çıkma kapasitelerini artırabilir. Bu nedenle, soğuk stresine maruz kalan bitkilere biyostimülan uygulanarak, bu bitkilerin soğuk stresine karşı direnci artırılabilir. Örneğin, Panoramix adlı bir biyostimülan, güç, direnç ve sağlık kazandırarak, bitkilerin soğuk havalarda dahi güçlü bir gelişim göstermesini sağlamaktadır.
3. Doğal ortamda farklı türden iki canlının DNA parçalarının bir araya gelmesi (yatay gen transferi) sıklıkla gerçekleşmez. Rekombinant DNA teknolojisiyle yapay olarak gen transferi gerçekleştirilir. Görselde antifriz geni taşıyan plazmit (rekombinant DNA) nasıl oluşturulmuştur?
Cevap: Nükleotit dizileri birbirinden farklı iki DNA parçasının homo- loji gösteren bölgeleri restriksiyon enzimleriyle kesilip çıkarılır ve ligaz enzimleriyle moleküler düzeyde tekrar bir araya getirilir. Böylece rekombinant DNA (rDNA) elde edilir. rDNA, bakteri plazmiti ve hedeflenen geni (antifriz geni) içeren DNA parçası olmak üzere iki ana parçadan oluşur.
4. “Genetik mühendisliği, istenilen bir özelliğe sahip olan genin uygun olan canlıdan elde edilmesi ve yine bu genin istenilen bir canlıya aktarılması ile ilgilenirken biyoteknoloji istenilen amaca yönelik ürün elde edilmesi ile ilgilenir.” ifadelerini metinden yararlanarak örneklendiriniz.
Cevap:
Bu ifadeleri şöyle örneklendirebiliriz:
-
Genetik mühendisliği, örneğin, soğuk iklimlerde yaşayan bir balıktan antifriz genini elde ederek bu geni bir bitkiye aktarır ve böylece bitkinin soğuğa dayanıklılığını artırır.
-
Biyoteknoloji, örneğin, penisilin üreten bir mantarı kullanarak bu antibiyotiği insan sağlığı için faydalı bir ürün olarak elde eder.
-
Genetik mühendisliği, örneğin, bir insan genini bir bakteri plazmidine bağlayarak insülin üreten rekombinant DNA molekülleri oluşturur. Bu moleküller, bakteri hücrelerine aktarılarak insülin üretimini sağlar.
-
Biyoteknoloji, örneğin, insülin üreten bakterilerden elde edilen insülini saflaştırarak, gerekli kontrollerini yaparak ve ilaç özelliği kazandırarak insan sağlığı için faydalı bir ürün olarak sunar.
-
Genetik mühendisliği, örneğin, bir bitkinin genetik yapısını değiştirerek ona yeni özellikler kazandırır. Örneğin, soğuğa dayanıklı, hastalıklara dirençli veya daha besleyici bitkiler elde edilebilir.
-
Biyoteknoloji, örneğin, genetiği değiştirilmiş bitkilerden elde edilen ürünleri gıda, tekstil, kozmetik veya biyoyakıt gibi farklı alanlarda kullanır.
5. Dondurulmuş balık ve dana etinin çözünme işleminde meydana gelen hasarı en aza indirmek için hangi biyoteknolojik çalışma yapılabilir?
Cevap:
