Biyoteknoloji Nedir
Eski Bir Teknik Olarak Biyoteknoloji Genetik
Bundan 8000 yıl önce SÜMER ve BABİLLİLER bira gibi alkollü içkileri yapabiliyorlardı. Mısırlılar bundan 6000 yıl önce hamur mayası kullanarak, ekmek yapmayı biliyordu.
LOUIS PASTEUR mayalanmanın belli bazı mikroorganizmaların işi olduğunu keşfetti. PASTEUR, araştırmalarında aerob ve anaerob mikroorganizmaların varlığını ortaya koydu. BUCHNER 1897'de parçalanmış maya hücrelerinin alkolik mayalanma yaptığını buldu. Daha sonra mayalanma olayını gerçekleştiren biyokatalizörlerin bir nevi enzim olduğu anlaşıldı. Bu bulgu mayalanmanın anlaşılması için ilk bilimsel temeli oluşturdu.
Genetik ve Biyoteknoloji
AGAR (=BESI EKITI) KÜLTÜRÜNDEN ÜZÜM FERMENTASYONUNA DOĞRU GELİŞME
Mikrobiyolojik ve biyokimyasal bilgileri endüstride kullanmak için, mikroorganizmaların kitle üretimi ve onların metabolik ürünlerinin ekonomik olmasını sağlayan yöntemler geliştirildi. Bütün yöntemlerin temel bir şeması vardır.
Mikroorganizmaların Seçimi ve biyo teknoloji
Endüstride kullanılabilecek susun seçimi ve üretimine "SCREENING" denir. Büyük üretim kazanları için önemli miktarlarda mikroorganizmaya gereksinim vardır. Bunlar önce besi agarındaki hücre kolonilerinden elde edilir. Bunun akabinde hücre kolonileri adım adım, çalkalama kültürüne aktarılır ve son olarak büyük kaplara konur. Bunlara "BİYOREAKTÖR" veya "ÜRETİM FERMENTERİ" denir. Fermentasyon sistemi ve besi ortamı steril olmalıdır.
Biyoteknoloji uygulamaları
Mikroorganizmaları Biyoteknolojide Bu Kadar Önemli Yapan Nedir?
Mikroorganizmalar insanların kullanabileceği maddeleri üretir. Bu maddelere enzim, vitamin, organik asit ve antibiyotikler girer. Biyoteknolojide bakteri, mantar ve bira mayası ekonomik olarak kullanılır.
Büyük olmayışı nedeniyle mikroorganizmalar hacimlerine oranla önemli bir yüzeye sahiptir. Böylece besin maddeleri hücre içine, metabolik ürünler ise derhal dışına nakledilir. Mikroorganizmalar çok çabuk büyür ve çoğalırlar. Mikroorganizmaların özellikle maya yapanları, düşük enerji elde etmeleri nedeniyle, büyük miktarda besin maddesini dönüştürürler. Bu sayede bunlar insanın ekonomik olarak kullanacağı önemli miktarda metabolik ürün salgılar. Solunum yapanlar ise özel besi ortamı veya genetik müdahalelerle, ekonomik olarak kullanılan metabolik maddeyi üretmede kullanılır.
Biyoteknolojik Üretim Yöntemleri ve Biyoteknoloji çalışmaları
Bira ve şarap üretiminin klasik metodları yanında, yeni bilgiler ışığı altında devamlı yeni biyoteknolojik yöntemler geliştirilmektedir. Böylece sırf kimyasal sentezle hiç ilişkisi olmayan veya yalnız büyük masraflarla üretilebilecek maddeler elde edilir.
Biyoprotein Üretimi
insan yaşamı için önemli olan aminoasitlerin sağlanmasında, protein gereksiniminin 1/3'ünün hayvansal kökenli olması lazımdır. Bu ihtiyaç, özellikle açlığın kolgezdiği bölgelerde hiç karşılanamaz. Büyük ölçüde artan protein açığını kapamak için protein içeren biyomas, mikroorganizmalar şeklinde üretilir. Hammadde olarak melas, yağı alınmış peynir veya süt ve sülfit hidroksit gibi atık maddeler, metan, parafin veya alkol kullanılır. Özellikle gelişmiş bir yöntemde substrat (=madde) olarak "METANOL"dan, bakteri susu diye de Methylomonas chlara'dan yararlanılır.
Substratın yarısına yakın kısmını bakteriler enerji kazanımında kullanır. Diğer yarısı, Methylomonas'm ortamdaki tuzları da değerlendirip % 80'inin biyoproteinden oluştuğu biyomas sentezinde kullanılır. Bu, tek hücre proteini veya "SINGL CELL PROTEIN"i diye adlandırılır.
Amöboid Hareket
Amip, yalancı ayak veya "PSÖDOPOD" adı da verilen plazma uzantılarının, dışarıya akıp, içeriye çekilmesi ile hareket eder. Işık mikroskobunda sadece hareket değil, aynı zamanda hareket yönüne doğru olan plazma akışı da izlenir. Burada ön kısımdaki daneli "ENDOPLAZMA" ve saydam "EKTOPLAZMA" söz konusudur. Hücrenin arka bölümünde bu olayların karşıtı olur. Amöboid hareket de aktin filamanlarına dayanır. Bunlar amip ektoplazmasında çok vardır
Kamçı ve Sil Yardımı ile Hareket
Bir sigara tiryakisinin sabah erkenden öksürmesi üst solunum yolundaki mukozada bulunan birkaç yüz milyar kirpik veya kamçının çalışması ile ilgilidir. Bunlar hareket ederek sayısız miktarda küçük duman parçacığını yukarıya doğru iter ve tiryakinin sürekli olarak öksürmesine neden olur.
Örneğin Euglena ve sperm hücresi de kamçı ya da "FLAGELLUM"la hareket eder. Kamçı ve kirpik hareketinin temeli aynıdır. Bir silin elektron mikroskobik kesitinde önceki bölümde ayrıntılı anlatılan tipik yapısı izlenir.
Şiilerin mikrotubuli borularının yapısına başka proteinler de katılır. Şiilerin hareketi için en önemli olanlar, dış çift tubulilerde oturur. İki kol gibi olan yapı komşu çift tubuliye doğru uzanır. Bunlar "DİNEİN" adlı proteinden yapılır. Bu dinein kolları sillerin hareketinden sorumludur.
Şiilerin hareketinin çift tüplerin karşılıklı hareketine bağlı olduğu düşünülür.
Nefes borusundaki silli bölgeler endoskopla incelenirse, sillerin ayrı ayrı değil de, birlikte hareket ettikleri görülür. Bu hareket rüzgarın etkisi ile başakları birlikte sallanan bir buğday tarlasını andırır. Dışı sillerle kaplı terliksi hayvanda, düzenli sil vuruşu, hareketi sağlar. Eğer yoğun sigara içmede görüldüğü gibi, soluk borusunun silleri düzenli hareket özelliğini yitirirse, akciğer mukus ve toz taneciklerinden temizlenmez. Sonuçta da "KRONİK BRONŞİT" kaçınılmaz olur.
Mikrotubulideki yapısal ve işlevsel bozukluklar, insanda önemli rahatsızlıklara neden olur. Örneğin erkeğin steril oluşu, spermin hareketini sağlayan kamçıların olmayışı ile ilişkilidir. Kamçıların çift tüplerinde dinein kolları yoktur, ya da sadece biri vardır veya merkez tüpte hiç bulunmaz. Bütün bu bozukluklar steriliteye (=dölsüzlük) neden olur.
İnsan yumurta hücresi de siller tarafından yumurta kanalından nakledildiğinden, işlev gören mikrotubulilerin çoğalma için önemi büyüktür.
Kas Hareketi, Kas ve Hareket
Günde yüzlerce km koşabilen bir atlet, koşu sırasında binlerce adım atar. Kaslar her adım atışta kasılır ve diğer kaslarca ilk konumuna çekilerek kısalır
Kas ve Hareket Sistemi
Kas dokuda çıplak gözle bile kolayca kas fibril demeti izlenir. Işık mikroskobik gözlemde, onların fıbrilleri seçilir. Bunlar santimetrelerce kas boyunca uzanır ve kemiğe sıkıca bağlı topukda son bulur. Kas fibrilleri "miyofibriller"den oluşur. İzole edilmiş taze miyofibrile ATP çözeltisi eklenirse hemen kasılır. Bu olayları anlamak için elektronmikroskobik bulgulardan yararlanılır. Her miyofibrilde izlenen bazı birimler vardır, bunlar 2,5 pm uzunluk ve 1,5 pm çapında küçük silindirlerdir. "SARKOMER" adını alırlar. Sarkomer kesidi elektronmikroskobunda düzenli bir yapıya sahiptir. Bunlardan, ince ve ipliksi yapılara "AKTİN FİLAMANI" kalınlara da "MİYOZİN FİLAMANI" denir. Bunların ikisinin de yapısı karmaşık olup proteinden oluşur. Sarkomerler 2 Z-çizgisi arasındaki kısımdır. Bunlar, üzerinde aktin filamanlarının fırça kılları gibi düzenlendiği protein plakaları olup, kasılma birimi diye adlandırılır.
Aktin küre veya kabarcık şeklinde ve inci tanesi gibi ardarda dizilmiş protein birimlerinden oluşur. Bu şekildeki iki inci zinciri yan yana gelince, birbirine sarılı bir aktin filamanı oluşur.
