Hucre ve Doku Kulturu

Hücre ve Doku Kültürleri

Bitkiler


Egzotik orkideler gibi kultivasyonu zor bitkilerde özel bir kültür tekniği uygulanır. Bitkiden izole edilen kısmı, hatta tek hücre, yapay besi ağarında tutulabilir. Doku parçaları kültür içinde genellikle heterotroftur. Kültür gerekli mineral tuzları, sakkaroz veya glikoz gibi bir şekeri enerji kaynağı olarak içermelidir. Ayrıca, büyüme ve hücre bölünmesini aktive eden bitki hormonu (=fitohormon) da eklenir.

Eksplante (=dışarıya alınma) edilen doku parçası, kültürde hücre bölünmeleri ile kesim yüzeyinde önce farklılaşmamış hücrelerden oluşan bir yara dokusu veya bir KALLUS oluşturur. Daha sonra bu kallusda farklılaşmalar olur. Bu da doğurgan doku, yani meris­temin oluşumu ile başlar. Kallus dokusundan birkaç haf­talık aralıklarla parçalar kesilir ve kultive edilir. Böylece kısa zamanda çok sayıda önkültür sağlanır. Bitki doku kültürleri hem ışıkta hem de karanlıkta tutulabilir. Uygun yoğunluk ve karışımda ilave edilen fitohormonla doku birikintisinde bitki organlarının oluşumu indüklenir. Sonuçta, toprakta normal olarak üretilebilecek küçük saf bitkiler yetiştirilir. (doku kültürü pdf)

İzole edilen tek hücrelilerle kültür yapmak için akıcı besi maddesine ihtiyaç vardır. Önce kallus dokusu yetiştirilir. Çalkalama ve besi ortamının uygun bileşimi ile farklı büyüklükte hücre agregatlarının ve hatta tek bir hücrenin ayrılması sağlanır. Böyle bir kültüre HÜCRE SÜSPANSİYON KÜLTÜRÜ denir.


Hücre kültürü, kültürü yapana birçok olanak verir. Döllenmede baba ve annenin kromozom seti ile bitki çoğalması ve mayozdaki tesadüfi kromozom dağılımı, yetiştirici için kalıtsal olarak değişmeyen tohum eldesini zorlaştırır. Polen ve yumurta döllenmeden önce haploiddir. Bu haploid hücrelerden tekrar tam bir bitki eldesi mümkündür. Gerçi bu bitkiler haploid olarak küçük ve sterildir; ama onların haploid genomları iki katına çıkarılarak verimli (=fertil) yapılabilir. Melezden saf kalıtsalların eldesi bu yolla çok hızlı olur.

İzole hücrelerden bitki yetiştirme, tek tek hücreleri ve böylece bitkinin tamamını genetik olarak değiştirme imkanı verir. Pratik için genomun tamamını değiştirmek yerine, bazı özelliklerin değiştirilmesi önem taşır. (doku kültürü teknikleri)

Hayvanlar

Hayvan ve insan organizmasından hücre ve doku kültürü yapılabilir. Mekanik ve kimyasal müdahalelerle bunlar hücre birliklerinden alınarak besi ağarına getirilir. Ağara hayvan serumu ilave edilir. Büyüme etmeni belli polipeptidler hücrelerin sabit bir temele doğru kaymasına etki yapar. Yani hayvan hücrelerinin çoğu, eğer cam veya plastik kaplarda kültive edilirse, büyür ve çoğalır. Bağ dokudaki bir ara madde olan kollajen de böyle yapışkan polipeptidler içerir. Bu yüzden deney kabının tabanı kollajenle kapanırsa hücre kültürünün büyümesi önemli ölçüde artar.

Organizmanın organ veya dokusundan elde edilen hücre kültürlerine PRİMER KÜLTÜR denir. Bu kültürler belli bir yoğunluğa ulaşırsa, bunun bir kısmı değiştirilir ve SEKONDER KÜLTÜR elde edilir.

Böylece çok miktarda kültür yapılabilir. Bunların içindeki hücreler, canlı organizmanın gösterdiği özelliklere sahiptir. Embriyonal iskelet kası hücreleri kültürde kasılabilen büyük kas ipliklerine kaynaşır. Epitel hücreleri, birbirine bağlı hücre yüzeylerini, intakt organizmada olduğu gibi oluşturur. Hatta sinir hücreleri uyarılabilir aksonları meydana getirir. Pasajların (sekonder kültürlerin yapılmasına verilen ad) farklı büyüklükte ve sayıda oluşuna göre hücreler organizmadaki gibi yaşlılık belirtileri gösterir. Hücreler alındıkları organizmanın sınırlı olan yaşını aksettirir; ama bazen kültürde uzun yıllar yaşayan ve hatta sınırsız kültive edilebilen hücreler de vardır. Böyle kültürler sıvı azotla -97°C'de dondurulabilir. Bugün bir sinir hücresi bankası vardır. Buradan tüm dünyaya materyal gönderilir. Böylece bütün dünyada aynı türden objelerle çalışılması sağlanır.

Hücre kültüründe füzyon maddesi yardımı ile çeşitli hücreler birleştirilir. Böylece iki çekirdekli HETEROKARYON denen hücre oluşur. Çekirdekler de birbiri ile kaynaşırsa HİBRİD HÜCRE meydana gelir.

Bitkilerde Kanser

Bitkilerde Kanser

Bitkilerde de kanserli yumrular görülür. Yaygın bir toprak bakterisi olan Agrobacterium tumafaciens, iki çenek-li bitkilerdeki yaralardan içeri girer. Kök ve gövde ekseni arasındaki geçiş bölgesinde KÖKBOYNU TÜMÖRLERİ ya da KÖKBOYNU GALLERİ'ni oluşturur Bu gibi oluşumlar bitki hücresinin büyümesi ile meydana gelir. Tümörlü hücrelerde bakterilerin beslendiği yüksek yoğunluktaki aminoasit derivatları oluşur. OPİNE adı ve­rilen bu maddeler normal bitkilerde görülmez. Tümör hücreleri bakterilerin uzaklaştırılmasından sonra bile, nor büyümelerini sürdürür. Yani tümörü artırıcı özellik bakteriden bitki hücresine geçmiştir. 70'1İ yıllarda, bakteri kromozomu dışında halka-şekilli DNA molekülünün buna yol açtığı bakteri tarafından bitki hücresine sokulan bir PLAZMİD olduğu anlaşıldı. Buna tümör indükleyici plazmid veya kısaca Tİ PLAZMİDİ denir. Ti Plazmidinin küçük bir bölümü konukçu hücrenin genomuna yerleşir ve orada tümörün büyümesi sırasında yıllarca kalır. Bu daima senkron (=uyumlu) olarak konukçu hücrenin çekirdeğinde­ki DNA ile replike olur. Ti Plazmidinin konukçuya yerleşen kısmının içinde OPİN SENTEZİ için gerekli olan genler de bulunur. (bitki kanser)

Agrobakteriler bir organizmanın genetik bilgisine nasıl yabancı genlerin sokulabileceği yolunu gösterir. Burada doğal bir gen teknolojisi örneği söz konusudur. Bitki yetiştiricileri bu yolla kültür bitkilerine yeni ve arzu edilen özellikleri kazandırmaya çaba sarfeder. Restriksiyon (=azaltma) enzim­leri yardımı ile arzu edilmeyen genler, örneğin tümör oluşturanlar, bakterinin Ti Plazmidinden ayrılır ve onun yerine arzu edilen genler getirilir. Bu yolla herbisitlere dirençli bitkiler yetiştirilir. Bir başka amaç da, bu yolla azot depolayan yararlı bitkilerin üretimidir.

Bitki tümörlerinin bir başka grubunu "genetik tümör­ler" oluşturur. Bu daha çok türler arası hibridlerde görülür. Farklı türlerin genomlarının kombinasyonu bazen tümör oluşumlarına yol açar

Radyoaktif Işınlanma, Kimyasalların Etkisi ve Kanser

Batı Almanya'da altmışlı yılların başında doğan çocuk­ların bir bölümünde bazı anormallikler izlendi. Thalidomid içerikli ilaçların alımına başlanan dönemlere bağlı olarak, embriyoda bozuklukların olduğu görüldü. Örneğin koldaki bozuklukların ilacın hamileliğin 3.-6. haftasında alınması halinde ortaya çıktığı anlaşıldı.

Her yıl yüzlerce çocuk, alkol bağımlısı anneleri nedeniyle sakat doğar. ALKOL EMBRİYOPATİSİ denen bu sakatlıkta iyi büyümeme, düşük ağırlık, beynin zarar görmesi ve çeşitli organların eksik oluşu gibi semptomlar izlenir. Sigara tirya­kisi bir annenin de çocuğunda iyi gelişememe gibi bozukluk­lar görülür.

Hamilelik sırasında, kızıl gibi bulaşıcı hastalıklar da embriyoya büyük zarar verir. Hamileliğin 4. haftasında kızıl olunması halinde, embriyonun zarar görme oranı %50; 9.-10. haftada ise %10'dan daha azdır. Hamilelik sırasında kızıl olan annenin çocuğunda kalp rahatsızlığı çıkma oranı %85, Karaciğer ve Dalak rahatsızlıkları çıkma oranı %65 ve ölüm aranı %20'yi bulur.

Röntgen gibi iyonize ışınlar, radyoaktif elementler ve kozmik ışınlar da, gelişen ve büyüyen organiz­mada etkili olur. Enerjice zengin ışınlar kanser tedavisinde kullanılır. Bu ışınların tıpta kullanımları sımrlıdır. Örneğin embriyonun erken gelişim dönemlerinde annenin tedavisi bu ışınlarla yapılamaz. Hatta bazı doku ve organlar duyarlı dönemlerinde iyonize ışına maruz kalmamalıdır. Burada kromozomlarda mutajenik etki söz konusudur. En çok da gametler bu mutajenik etkiden zarar görür; hatta zarar gören bireylerde resesif mutasyon meydana gelir. Bunlar ileri döllerde kalıtsal bir hastalık olarak ortaya çıkabilir.


İnsan embiryosu üç embiryonal tabakanın oluştuğu ilk 8 haftalık döneminde, bu tip ışınlardan en fazla etkilenir. Bu yüzden doğan çocuktaki sakatlıkların nedenlerini bu erken ve duyarlı embiryonal dönemde aramak gerekir. Zararlı etmenlerin zararının en az olduğu dönem, üç aydan sonraki fazdır. Zira bu dönemde insan embiryosunda temel olarak artık yeni organlar oluşmaz.