DR. ÖZGE KAHRAMAN ILIKKAN

Genel İşleyiş 1. Hafta Biyoteknolojiye giriş, tarihi ve kapsamı

2. Hafta Biyoteknolojide kullanılan yöntemler

3. Hafta Biyoteknolojide kullanılan yöntemler

4. Hafta Rekombinant DNA teknolojisi

5. Hafta Hücre kültürü

6. Hafta Biyoteknoloji uygulamaları

7. Hafta Biyoteknoloji, biyogüvenlik ve etik

8. Hafta ARA SINAV

9. Hafta Öğrenci sunumları

10. Hafta Öğrenci sunumları

11. Hafta Öğrenci sunumları

12. Hafta Öğrenci sunumları

13. Hafta Öğrenci sunumları

14. Hafta Biyoteknoloji lab. ve tekrar

15. Hafta YARIYIL SONU SINAVI

Amaç

- Biyoteknolojinin temeli, kavramlarıyla ve uygulamalarıyla

ilgili farkındalık yaratmak

- Ders ve programıyla bağlantıyı kurmasını sağlamak

Biyoteknoloji Nedir?

Bitki, hayvan veya mikroorganizmaların tamamı yada bir parçası

kullanılarak bir ürün elde etmek veya var olan bir organizmanın

genetik yapısında arzu edilen yönde değişiklikler meydana getirmek

amacı ile kullanılan yöntemlerin tamamına denilmektedir.

Biyoteknoloji Kapsamı Nedir?

Biyoteknoloji multidisipliner bir daldır.

Doğa bilimleri, mühendislik ve bilgisayar

bilimleriyle birlikte çalışır.

Biyoteknoloji rekombinant DNA teknolojisini de

içerir.

Rekombinant DNA teknolojisi, bakteri ve

mantarlardan, bitki ve hayvanlara kadar

genetik müdahale yöntemlerini içerir.

Rekombinant DNA teknolojisinin gelişimiyle son

40 yılda rekombinant canlılar ve bu canlılardan

çeşitli ürünler geliştirilmiştir.

Biyoteknoloji Kapsamı Nedir?

Biyosüreç Teknolojisi

Alkollü içeceklerin üretimi

Antibiyotik üretimi

Hücre kültürleri

Yeni ürünlerin üretimi (Ör: Polisakkaritler)

İlaç üretimi

Organik çözücü üretimi (Ör:Aseton, butanol)

Protein bakımından zenginleştirilmiş gıdaların üretimi

Üretim kapasitesi artışı için fermantasyon tasarımı optimizasyonu

Biyoteknoloji Kapsamı Nedir?

Enzim Teknolojisi

Özgün kimyasal reaksiyonlar için kullanımları

Enzim immobilizasyonu (tutuklanması)

Yarı sentetik penisilin üretiminde

Nişasta ve selüloz hidrolizinde

Biyolojik analizler için sensörlerin oluşturulmasında

Çok zor şartlara sahip çevrelerde (sıcak, kurak,tuzlu...) yaşayan

organizmaların enzimlerini ve biyomoleküllerini saflaştırarak bunların

sanayide kullanılması.

Biyoteknoloji Tarihi

1-GELENEKSEL DÖNEMDE BİYOTEKNOLOJİ:

Ekmek mayalanması M.Ö. 3000

Alkolik mayalanma M.Ö. 3000

Sirke yapımının öğrenilmesi M.Ö. 3000

Mezopotamyada şarap üretimi M.Ö. 2000

Sümerler , Babiller ve Mısırlılar Tarafından Bira üretimi M. Ö.300

1. Biyoteknoloji 1940’lı yıllara kadar mikroorganizmaların hiçbir

modifikasyona uğratılmadan aynen kullanıldığı bir döneme sahiptir.

Bu dönem fermantasyon teknolojisi ağırlıklıdır.

Biyoteknoloji Tarihi

2-ARA DÖNEMDE BİYOTEKNOLOJİ:

1940-1975 yılları ise biyoteknolojik uygulamaların endüstriyel anlamda

genişlediği bir dönemdir.

Antibiyotiklerin keşfi, virüs aşılarının üretimi, enzimlerin üretimi,

protein, karbonhidrat, organik asitler, alkol vb. üretimi, biyogaz

üretimi vs.

Bu dönemde de mikroorganizmalar üzerinde ve bunların genomlarında

köklü değişiklikler yapılmadığı için bugünkü anlamda kullanılan

biyoteknolojik uygulamaları pek kapsamamaktadır. Bu nedenle bu dönem

de fermentasyon teknolojisine dayanmaktadır.

Biyoteknoloji Tarihi 3-MODERN DÖNEMDE BİYOTEKNOLOJİ:

1975’li yıllardan günümüze geldiğimizde ise gelişmiş ve modern tekniklerin

biyolojik sistemlere uygulandığını görmekteyiz.

Bu dönemde rekombinant DNA teknolojisi ile mikroorganizmalardan yararlı

ürünler elde edilmiştir. Genetik mühendisliği ve moleküler genetik bilgilerinin

biyoteknolojiye uygulanması ile insan insülini, hayvan aşıları, büyüme

hormonları üretimi mümkün olmuştur.

Biyoteknoloji Tarihi

1928 –Alexander Fleming petri kaplarında bir parça küfle çevrelenmiş

bölümde tüm bakterilerin öldüğünü keşfetti. Böylece penisilin dönemi

başladı.

1938-Proteinler ve DNA çeşitli laboratuvarlarda çalışılmaya başlandı.

“Moleküler biyoloji” terimi gündeme girdi.

1953- DNA yapısı keşfedildi

1972- İlk rekombinant DNA molekülü

1977-Genetik Mühendisliği çalışmalarının başlaması. • Genentech, Inc.,

tarafından somatostatin (insan büyüme hormonu) bakteriye klonlandı.

1978-Herbert Boyer San Francisco California Üniversitesi laboratuvarında

rekombinant insulin genini E. coli içerisine aktarmayı başardı

Biyoteknoloji Tarihi

1985 • Böcek, bakteri ve viruslara dirençli bitkilerin toprakta yetiştirilmesi

çalışmaları

1986 • İlk rekombinant aşı (sarılık, Hepatit B)

1996 • Biyosensörlerin kullanılması

1996 • Koyun Doly’nin yapılması

2003- İnsan Genom Projesi Tamamlandı

Biyoteknoloji Kavramlar

Transgenik Organizma: Genellikle farklı türlerden alınan gen ya da

genlerin, modern genetik mühendisliği teknikleri kullanılarak aktarıldığı

organizmalar

Rekombinant DNA: Homolog olmayan kaynaklardan, özellikle farklı

organizmalardan gelen DNA’ların birliği

Transgen: Yabancı gen (veya DNA)

Transgenik: Yabancı geni taşıyan organizma

Transgenik model oluşturmak: Hücrelere yeni genetik bilgi (bazen DNA

bazen RNA) aktarımı ile farklı özellikler taşıyan organizmaların üretilmesi.

Biyoteknoloji Kavramlar

Genetik Yapısı Değiştirilmiş (GDO, Modifiye Edilmiş) Organizma:

Modern genetik mühendisliği teknikleri kullanılarak oluşturulan

(düzenlenen) organizmaların tümü bu tanımın kapsamı içerisindedir.

Bu anlamı ile, GDO’lar transgenik organizmaları da kapsamaktadır.

Ancak; GDO’lar, farklı organizmalardan alınan genlerin aktarımı ve

yeniden düzenlenmesi yanında, bu gen aktarımları olmaksızın, in-

vitro mutasyon teknikleri ile de oluşturulabilir

Neden böyle bir teknoloji (Rekombinant DNA Teknolojisi) gelişimine ihtiyaç

duyulmuştur?

1) Doğal kaynakların kullanımı sınırlıdır.

2) Doğal kaynaklardan izole edilen bir ürünün kontaminasyon riski taşıması

3) Maliyet

Tuz Gölü

Örnek

Örnek

Canan Dağdeviren

Bitmeyen kalp pili

Örnek

Bu teknoloji, kalbin, akciğerin ve diyaframın üzerine yapışan ve bu

organlara hiçbir şekilde zarar vermeyen ve mekanik olarak görünmeyen

aletler vasıtasıyla iç organlardaki hareket eden mekanik enerjiyi elektrik

enerjisine dönüştüren bir platform. Kalp pilinizin pili pittiği vakit, bu sistem

sayesinde onu tekrar şarj edebiliyor. Herkesin ortak noktası olan kalpten,

ücretsiz bir şekilde enerji elde ediyoruz" dedi.

Tübitak MAM

Örnek

İlk kopyalanan hayvan 1996

Yumurta

hücresi

vericisi Kopyalanan

Taşıyıcı anne

Örnek

ÖDEV Biyomekatronik

Bilindiği üzere mekatronik bir sistem; mekanizma, bu mekanizmayı tahrik eden tahrik

elemanları, çevreyle etkileşim halinde olan mekanizmadan gelen değişken parametreler

içeren geribesleme bilgilerini sağlayan sensörler, mekanizmanın kontrolünü sağlayan

elektronik donanım ve yazılımdan meydana gelir.

Biyomekatronik sistemlerde ise buna ek olarak insan vücudundan gelen biyolojik geri

beslemelerde biyolojik sensörler yolu ile algılanır ve kontrolde kullanılır.

Biyomekatronik sistemlerin amacı,

uzuv hareketlerinin desteklenmesi, uzuvların güçlendirilmesi, sorunlu vücut

fonksiyonlarının işler hale getirilmesi veya bu fonksiyonları yerine getiren birimlerin bizzat

yerini alarak fonksiyonları gerçekleştirmesidir.

Biyomekatronik

Biyomekatronik

Biyomekatronik, mekatronik mühendisliğinin biyoloji, mekanik, elektronik ve bilgisayar bilimleri

ile ilişkili alt alanlarından biridir.

Biyomedikal, biyonik, sibernetik ve biyomekatronik çalışmalar özellikle son 15 yılda önemli bir

ivme kazanmıştır.

Bundaki en büyük etken özellikle malzeme bilimi, sensör, aktüatör, mikroişlemci, malzeme bilimi

ve haberleşme teknolojilerindeki hızlı gelişmedir

Bu alt disiplinde akıllı ortez protezler, implantlar, alt üst uzuv rehabilitasyon

robotları tasarlanarak gerçekleştirilmektedir.

Biyomekatronikte tasarlanan protezler sıradan protezlerden farklıdır.

Bu akıllı protezlerde temelde dinamik, mekanik ve elektrik olmak üzere üç

bileşen vardır:

Dinamik, akıllı protezin hareket etmesini sağlayan bileşendir.

Mekanik ise protezin vücuda bağlanmasını sağlar

Elektrik ise protezin sinir sistemiyle iletişim kurmasını sağlar.

Elektronik Protezler

Çoğunlukla çalışır durumdaki kaslardan alınan hareket sinyalleri sensörler ve

elektrot adı verilen yapılar vasıtasıyla sinyale dönüştürülerek biyomedikal

Protezin motor kısmına iletilir. Motor bu sinyalleri harekete dönüştürerek

Protezin çalışmasına yardımcı olur. Bu tip Protezlerde kullanıcı kası

kasıldığında sinyaler harekete dönüşür. Kas kasılmasını kullanıcı durdurduğu

anda motorda hareketi durdurur.

Biyomekatronik Kaynak