Biyolojiye gercekci yaklasimin tek adresi.

Arama Sonuçları..

Toplam 88 kayıt bulundu.

CANLILAR NASIL OLUŞTU VE GELİŞTİ

Yakın geçmişteki atalarımız acaba nasıl bir canlıydı?Daha önce neydik? Oksijenli ortamdaki yaşam nasıl bir canlıyla başladı? Bilim çevrelerinde, insanların ve hayvanların atasının, bir barsak paraziti (giardia)ne benzer bir canlıdan türediği görüşü ağırlıkta. Dünya var olduğundan beri üzerinde milyarlarca canlı, yaşam sürdü. Bu gün de en az 30 milyon tür yaşamını sürdürüyor. Elbette tüm canlıları birer birer sayma ve sınıflandırma olanağı yok. 18. yüzyılda Linnaeus, 10 000 canlıyı sınıflayabilmişti. Daha sonraları canlıların nasıl sınıflandırılacağı konusu gündeme geldi. Bir yol, organizmaları gözle görülebilir özelliklerine göre sınıflamaktı( Taksonomi). Darwin' le birlikte bu bakış açısı değişti. Canlılar soy ağaçlarına göre sınıflandırılmaya başlandı. Bu sınıflandırma, evrimsel ortaya çıkışın izini sürer. Güneş Sistemi' nin yaşi yaklaşik 4.5 milyar yil. İlk canlıların oksijensiz ortamda, 4.5 milyar yıl önce türediklerini biliyoruz. O zamanlarda atmosfer, büyük oranda azot ve daha az oranlarda karbon dioksit, metan, amonyak gazlarıyla ve az miktarda su buharından oluşmuştu. Oksijen yoktu. Ozon da yoktu. Ozon tabakası olmayınca Güneş' ten gelen morötesi ışınlar, yeryüzünü tüm şiddetiyle bombalıyordu. Bu morötesi ışınlar, yüksek enerjili ışınlardı. Moleküllerin Yaşam Savaşi Morötesi ışınlar, bol miktarda çakan şimşek ve yıldırımlar, milyonlarca yıl boyunca, mevcut basit molekülleri parçaladı. Parça birimler, birleşerek yeni moleküller oluşturdu. Bazı moleküller, başka moleküllerin oluşmasını kolaylaştırdı. Böylesi maddelere katalizör diyoruz. Bazı moleküller, kendinin aynısı olan moleküllerin oluşmasını da kolaylaştırır ( kendi kendinin katalizörü, otokatalizör). " Bugün artık kopyalama (çoğalma) işleminde belli protein ve enzimler aracı oluyor. İkinci olarak, "kendinin tıpkısı" bir molekül yaratmak, özelliklerini "yeni kuşak" moleküle aktarmak demek oluyor ki, bu da "kalıtım" mekanizmasının müjdecisidir. Kopyalama işlemi sırasında arada bir hatalar oluyordu. Yeni yaratılan moleküllerin büyük bölümü, bu hatadan ötürü bulundukları ortama uyamıyor, hemen parçalanıyordu; ya da ortama uysa bile çoğalabilme özlelliğini kaybediyor ve çoğalamıyordu. Ancak, çok nadiren de olsa, bazı hatalı moleküller hem ortama uyabiliyor hem de çoğalma yeteneğini kaybetmiyordu. Ortalığı dolduran bu değişik moleküller yeni bir tür oluşturuyorlardı. Bu da canlıların çeşitliliğini sağlayan" mütayon" mkanizmasının başlangıcını oluşturdu." Bu değişik moleküller, canlı çeşitliliğinin başlangıcıydı. Bazı moleküller sıcağa, yüksek enerjiye dayanıklıydı; onlar "hayatta" kalıyordu. Bunlar diğerlerinin dayanamayacağı ortamlarda çoğalabiliyordu. Kimileri sıcaktan parçalanıyor ve "ölüyor" du.(Prof. Dr. Orhan Kural, Bilim ve Teknik 343. sayı) Sudan Doğan Yaşam Moleküllerin yaşam savaşi suda, deniz ve göllerde kök salmişti. Suyun dişindaki moleküller, morötesi işinlarin bombardimaniyla paramparça oluyordu. Su ise bu işinlarinin bombardiman ateşini kesiyordu. Denizlere ve göllere siginmiş moleküller, uzaylilarin saldirisina ugramiş dünyalilar gibi adeta bir siginaktaydilar. Su, sicakligi sabit bir ortamdi; ayrica moleküllere hareket ve yaşama olanagi taniyan iyi bir akişkandi."Yaşayan" moleküller, giderek daha karmaşik yapilar geliştirdi. teel yapilari, " çift sarmal" olarak bildigimiz DNA idi. Bu moleküller, çevrelerine bir zarf yaparak kendilerini diş etkilerden bir ölçüde korumayi başardilar ve böylece ilk bakteriler oluştu. Bu noktaya gelme, yaklaşik yarim milyar yil aldi. Bakteriyi Küçümsemeyelim! Bakteriler bir anlamda en ilkel canlılar. Ama bakterileri küçümsemeyelim. " Biz, her zamanki insan merkezli bakışımızla "en başarılı yaratık insandır" der ve bunu hiç sorgumlamayız. Oysa ki, bizim türümüz olan homo sapiens sapiens' in bilemediniz en fazla 100 bin yıllık bir geçmişi var, geleceği de pek parlak görünmüyor. Bakteriler 3.5 milyar yıldır var, heryere yayıldılar, değil insan, başka hiçbir canlının yaşayamayacağı koşullar altında dahi yaşamaya uyum sağladılar ve insanlar yok olduktan sonra da, hiçbir şey olmamışçasına varlıklarını sürdürecekleri kesin. Üstelik bakterilerin olmadığı bir dünyada başka hayatın olması da pek düşünülemez. şimdi siz söyleyin, gerçek başarı kiminki? Bir süre sonra bazı bakteriler, işbirliğine giderek yeteneklerinde özdeşleştiler, bu küçük bakteriler toplumu da ilk hücrelerei yarattı. Bu hücrelerin bazıları çoğalma sırasında bölünürken birbirinden ayrılmadılar ve zamanla çok hücreli organizmalar oluştu. Bu da yaklaşık olarak 3 milyar yıl önce oldu....." "Derken, yaklaşik 2 milyar yil önce, doga en büyük keşfini yapti: Cinsiyet.... O zamana kadar, bakteriler ve hücreler tek başlarina bölünerek çogaliyorlardi. Bölünme sirasinda kendileri ile ilgili yapisal ve davranişsal her türlü bilgiyi (yani genetik kodu) taşiyan DNA' lar kopyalaniyor ve iki yeni varlik arasinda paylaşiliyordu. Bu temel işlem, hiç degişmemişti..... Derken, bazi hücreler çogalirken kendi DNA' larina bir başka hücrenin DNA' larini katarak genetik kodlari kariştirmayi keşfettiler. Sonuçta her iki hücreden farkli bir hücre meydana geliyordu. Birden bire, mütasyon çok büyük bir hiz kazandi ve çeşitlilikte bir patlama oldu. Bunun önemi şöyle anlaşilabilir: Ilk 2 milyar yilda evrim, ancak bazi basit organizmalar yaratabildi. Cinsiyetin keşfinden sonraki 2 milyar yilda ise bugün çeremizde gördügümüz bu inanilmaz çeşitliligi yaratti." Kendini, Türünü Koru ve Çoğal "Bu sıralarda orada bulunnsaydınız, deniz ve göllerin içindeki bakterileri, tek ve çok hücreli canlıları görebilseydiniz aklınıza gelecek cümlecik mutlaka şu olurdu: " Bir faaliyet, bir faaliyet...!" Gerçekten de bu canlı-ların adeta oraya buraya koştuklarını, hızla çoğaldiklarını, bazılarının diğerlerini yediğini, bazılarının ise ortaklıklar kurup bir takım üstünlükler sağladıklarını görecektiniz. Bütün bunlar taa başından beri süregelen 1 numaralı genitik emrin uygulanmaları idi : "Kendini, türünü koru ve çoğal ". Bunu yerine getirmek için bütün türler kendilerine uygun taktik ve stratejiler geliştiriyor, bunlardan en başarılı olanların sahipleri ortama egemen oluyor, diğerleri yok oluyordu. Bu amansız mücadele hiç dinmeden bugüne kadar geldi. Cinsiyetin keşfinden 500-600 milyon yil sonra önemli bir adim daha atildi. Bazi bakteriler atik olarak oksijen üretmeye başladilar. Başlangiçta, varolan canlilar için bir zehir olan bu yeni gazi kullanarak enerji üretmeyeyi ögrenen canililar büyük üstünlük sagladilar, çünkü yeni enerji üretim mekanizmasi eskiye göre çok daha verimli idi." ( Bilim ve Teknik,TÜBITAK, 343. sayi s: 29 ; Prof. Dr. Orhan Kural) “Atmosferdeki oksijen miktarının ancak % 1' e ulaşması yaklaşık 2 milyar yıl önce gerçekleşmiştir." Bugünkü yaşamın sürdüğü ortamın büyük bir kısmı oksijenli kara ortamı olduğu, ve insanoğlu da bu ortamın bir üyesi olduğu için, oksijensiz yaşamın önemi gözden kaçabilir. Oysa oksijensiz ortamın canlıları, yakından tanıdığımız gelişmiş, çok hücreli canlıları incelerken değerli açılımlar sunabilir. 3-4 milyar yıl öncesinin oksijensiz ortam canlılarının yaşadığı ortamda ancak iz miktarda oksijen vardı. Canlıların evriminde oksijenin rol oynamaya başlamasından çok önce, 500 milyon yıl boyunca, oksijensiz ortam canlılarının hükümranlığı sürmüştü. Bu sürecin ortalarında bir yerde, Güneş enerjisini kullanarak fotosentez yapan bir prokaryot türü; siyanobakteriler türemişti.... Büyük olasılıkla, bugün soluduğumuz oksijen moleküllerinin bir kısmı da, yaklaşık 2 milyar yıl önce, siyanobakterilerce üretilmiştir." Atmosferdeki oksijen miktarı arttıkça oksijene bağımlı bakteriler türedi. Bunlar, hücre zarı, hücre çekirdeği, bağımsız organeller gibi öğelerle donatılmış canlı türleriydi. Oksijen enerji metebolizmasında olağanüstü bir verimlilik artışı sağlamıştı. Öte yandan oksijenin zehir (toksik) özlelliğini gidermek için canlılar enzim (biyolojik katalizör) üretmeliydi Ayrıca oksijene dayanmayan fotosentez sistemlerinin, oksijen kullanan sistemlerden mekanik bakımdan çok daha basit oluşu, oksijenli fotosentezin evrim tarihinin ileri bir aşamasında ortaya çıktığını gösteriyor." Zamanla atmosferde çoğalan oksijen, ozon tabakasını yarattı, bu da morötesi ışınları önemli ölçüde kestiği için artık canlıların sudan çıkmalarına engel kalmadı. Sonuçta karalar, hızla artan bir bitki ve hayvan çeşitliliği ile doldu. Bitkiler oksijeni üretiyor, hayvanlar tüketiyor, hayvanlar karbon dioksit üretiyor, bitkiler tüketiyordu. Bitkiler enerjilerini Güneş' ten alıyor, hayvanların bazıları bitkilerin bu hazır enerjilerini, onları yiyerek alıyor, bazıları ise daha yoğun bir enerji almak için diğer hayvanları yiyorlardı.Daha sonra da ölen hayvanlar, yapı maddelerini, çürüyen vücutları ile toprağa geri veriyor, bu da bitkiler tarafından alınıyor, çıkar zinciri tamamlanıyordu. Herkes gül gibi geçiniyordu. Bu, o kadar iyi işleyen bir mekanizma idi ki günümze kadar değişmeden geldi. Bütün bu gelişmeler sırasında, her adımda genetik bilgilere sürekli yenileri ekleniyordu. Genellikle eski bilgiler kalıyor, yeni edinilenler ekleniyordu. Buna örnek olarak, virüslerin (yalnızca bir parazit olarak yaşayabilen en basit canlıdır) genetik kodunda yaklaşık 10 bin "bit" vardır (Buradaki "bit", parazit değil, "bilgi taneciği" diye tanımlanabilecek olan bilgi ölçüsü). Bir bakterininkinde 1 milyon, bir amibinkinde 400 milyon ve bir insanınkinde yaklaşık 5 milyar bit vardı. Hemen gözünüze çarpmıştır, bir amip ile bir insan arasında genetik bilgi olarak yalnızca 10 kadar bir katsayı var, bu çok aşağılayıcı değil mi? Değil aslında, o fazla bitlerin bir kısmı çok önemli bir gelişme için kullanılmış: Bir yazılım üretme ve depolama organı, yani beyni geliştirmeye." (Orhan Kural, Bilim ve Teknik 343. sayı) Fotosentez, yalnız oksijenle olmaz. Örneğin, elektron vericisi olarak su yerine hidrojen sülfürü kullanan fotosentez sistemleri, atık olarak oksijen yerine kükürt salar. Oksijensiz ortamın canlıları bu yolla yakıt olarak yalnız Güneş enerjisini kullanabilir. Tek hücreli bu ilk hayvanlar, giderek oksijen kullanmaya başladı. Organizmaların, oksijenli yaşama görece hızlı bir biçimde uyum sağladıkları düşünülüyor. Bu kurama göre, organizmalar oksijenle beslenen küçük organizmaları bünyelerine almıştı. Bu küçük organizmaların mitokondri organelinin atası olduğu düşünülüyor. Mitokondri, hem kendisi, hem de konakladığı hücre için oksijeni ATP enerjisine dönüştürüyordu. Buna karşılık büyük hücre de mitokondri için protein sentezliyordu. Günümüz hücrelerindeki mitokondri organeli, işte bu bakteri benzeri atadan türemiştir. mitokondriye bitki ve hayvan hücrelerinde, ayrıca bitkilerin kloroplastlarında rastlanır. Mitokondri, kendi DNA sına sahiptir ve hücre bölünürken bağımsız biçimde kendi kendini kopyalayabilir. Elde edilebilen en eski mitokondrili fosil 850 milyon yıl öncesine ait. ( Bilim ve Teknik 332. sayı, Özgür Kurtuluş)

http://www.biyologlar.com/canlilar-nasil-olustu-ve-gelisti

Bitkilerde Virüs hastalıkları Tanımı ve Mücadelesi

Bitkilerde Virüs hastalıkları Tanımı ve Mücadelesi

Virüs, kelime olarak “Zehir” anlamına gelmektedir. 17. ve 18. yüzyılda yanlış olarak, sebebi bilinmeyen bütün hastalıklar için kullanılmıştır.

http://www.biyologlar.com/bitkilerde-virus-hastaliklari-tanimi-ve-mucadelesi

Evrim Konusunda ilk Düşünceler

Dini Düşünceler: Düşünebilen insanin, dogadaki çeşitlenmeyi, canilar arasindaki benzerliklerin ve farkliliklarin derecesini gözledigi an evrim konusunda ilk düşünceler başlamiş demektir. İlk yaygın düşünceler, Asur ve Babil yazıtlarında; daha sonra bunlardan köken alan Ortadoğu kökenli dinlerde görülmüştür. Hemen hepsinde insanın özel olarak yaratıldığı ve evrende özel bir yere sahip olduğu vurgulanmış; türlerin değişmezliğine ve sabitliğine inanılmış ve diğer canlılar konusunda herhangi bir yoruma yer verilmemiştir. Bununla beraber Kuran’da yaratılışın kademeli olduğu vurgulanmıştır. Yalnız bir Türk din adamı, astronomu ve filozofu olan Hasankale’li İbrahim Hakkı(1703-1780), insanların değişik bitkilerden ve hayvanlardan köken aldığını belirtmiştir. 17. yüzyıla kadar, piskopos Ussher’in ve diğerlerinin savunduğu ‘türlerin olduğu gibi yaratıldığı ve değişmeden kaldığı fikri’ yani ‘Genesis’ geniş halk kitleleri tarafından benimsendi ve etkisini günümüze kadar sürdürdü. Ussher’e göre dünya İÖ 4040 yılında, Ekim ayının 4'ünde sabah saat 9.00'da yaratılmıştı. Bu düşünce Ussher tarafından İncil’e eklenmiştir. Daha sonra yine Hıristiyan din adamları olan Augustin (İS 354-430) ve Aquinas (İS 1225-1274) tarafından canlıların basit olarak tanrı tarafından yaratıldığı ve daha sonra değişerek çeşitlendiği savunulmuştu. Özellikle bizim toplumumuzda, birçok dini belgeden de anlaşilacagi gibi, Adem’in çamurdan yaratildigi, Havva’nin Adem’in kaburga kemiginden oluştugu ileri sürülerek, yaratilişin ilk olark inorganik kökenli oldugu ve daha sonra eşeylerin ortaya çiktigi savunulmuştur. Yunanlılardaki ve Ortaçağdaki Düşünceler: Yunan filozoflarından Empedocles, İÖ 500 yıllarında bitkilerin tomurcuklanma ile çeşitli hayvan kısımlarını, bu kısımların da birleşmesiyle hayvanların oluştuğunu savunmuştu. Thales(İÖ 624-548), Ege Denizindeki canlıları çalışmış ve denizlerin canlılığın anası olduğunu ileri sürmüştür. Aristo (İÖ 384-322) bitkiler ve hayvanlar konusunda oldukça geniş bilgiye sahipti. Onların doğruya yakın tanımlarını vermiş ve gelişmişliklerine göre sınıflandırmıştır. Canlıların metabiyolojik olarak değişerek birbirlerinden oluştuklarına ve her birinin tanrıların yeryüzündeki ilahi taslakları olduklarına inanmıştır. Daha sonra, canlıların kökenini Der Rerum Natura adlı şiirinde veren Lucretius (İÖ 99-55) u anmadan ortaçağa geçemeyeceğiz. Yeni Çağdaki ve Yakın Çağdaki düşünceler: Rönesans ile canlılar konusundaki bilgilerin, en önemlisi evrim konusundaki düşürnürlerin sayısı artmıştır. Hooke (1635-1703), Ray (1627-1705), Buffon ( 1707-1788) ve Erasmus Darwin (1731-1802) bu devrin en önemli evrimcileridir. Rönesanstan önce de bulunan hayvan kabuklarının, dişlerinin, kemiklerinin ve diğer parçalarının bugünkü canlıların benzer tarafları ve farkları saptanmıştır.Ayrıca yüksek dağların başında bulunan fosillerin, yaşayanlarla olan akrabaliklyarı gözlenmiştir. Bu gözlemlerin ışığı altında, her konuda çalışmış, düşünür ve sanatçı olan Leonardo da Vinci, canlıların tümünün bir defada yaratıldığını ve zamanla bazılarının ortadan kalktığını savunmuştur. Buna karşılık birçok doğa ibilimcisi, canlıların zaman zaman oluştuklarını doğal afetlerle tamamen ortadan kalktıklarını ve yeniden başka şekillerde yaratıldıklarını ileri sürmüştür. Bu şekilde farklı devirlerde 2arklı canlıların yaşaması kolaylıkla açıklanabiliyordu. Her doğal yıkımdan sonra, oluşan canlıların, organizasyon bakımından biraz daha gelişmiş olduklarına inanılıyordu. Bu kurama “Tufan Kuramı” denir. Bu yıkımın yedi defa olduğu varayılmıştır. Cuvier, 1812 yılında, fosiller üzerinde ünlü kitabını yanılayarak fosillerin, kesik, kesik değil, birbirlerinin devamı olacak şekilde olduklarını bilimsel olarak açıklamıştır. 18. yüzyılın sonu ile 19. yüzyılın başlangıcında, üç İngiliz jeoloğun çalışmalarıyla katstrofizm kuramı yerine ‘Uniformizmi’ kuramı getirildi. Hutton 1785'te geçmişte de bugünkü gibi jeolojik kuvvetlerin rol oynadığını, yükselmelerin ve alçalmaların, keza erozyonlaların belki de daha kuvvetli olurak meydene galdiğini ve yüksek dağlarda bulunan fosilli tabakalar ile sediman (katman) tayinlerinin yaılabileceğini buldu. John Playfair’in yapıtı 1802'de yayınlandı. Üçüncü araştırıcı, Charles Lyell, bir çok jeolojik soruna çözüm getirmenin yanısıra, canlıların büyük afetlerle değil, çevre koşullarının uzun sürede etki etmesiyle değiştiğini savundu. Kitabının bir yerinde ‘geçmişteki güçler bugünkünden hiç de çok farklı değildi’ diye yazmıştır. Bu yaklaşım, Nuh Tufanı’nın gerçeküstü olduğunu savunuyordu. Lyell’in fikirleri C.Darwin’i büyük ölçüde etkilemiştir. Lamarck’ın Düşünceleri Organik evrimi konusunda ilk kapsamlı kuram 1809 yılında ‘Philosophie Zoologique’ adlı yapıtıyla, Fransız zooloğu Jean Baptiste Lamarck’a (1774-1829) aittir. Lamarck, zamanının meslektaşları gibi, tüm canlıların, gelişimlerini ve işlevlerini denetleyen bir canlılık gücüyle donatıldığına ve değişen çevre koşullarına karşı bir savaşım gücünün olmadığına inanıyordu. Kitabında, hayvanları, karmıaşıkyıklarına göre düzenlemeye çalışırken, yanlışlığı daha sonra kesin olarak saptanan bir varsayımı ileri sürdü: “ Eğer bir onrgan fazla kullanılıyorsa, o organ gelişmesini sürdürerek, daha etkin bir yapı kazanır”. Bu varsayıma ‘lamarkizm’ denir. Ayrıca canlının yaşamı boyunca kazanmış olduğu herhangi bir özelliğin, gelecek döllere geçtiğine de inanmıştı. Örneğin demircinin oğlunun kol kasları diğerlerine göre daha iyi gelişir. Zürafalırın atası kısa boyunlu olmalıran karşın, yaşadıkları ortamın bir zaman sonra kuraklaşarak, dibi çıplak ve çayırsız ağaçların bulunduğu ortama dönüşmesi sonucu, zürafalar ağaçların yapraklarıyla beslenmek zorunda kaylmışlar ve böylece boyunları dölden döle uzamıştır. Körfarelerin gözlerini, karıncaayısının dişlerini yitirmesini; su kuşlarının perde ayakları kazanmasını bu şekilrde açıklamıştır. Bu üaçıklamalar,kalıtımın yasaları ortaya çıkarılmadan önce, çok iyi bir açıklama şekli olarak benimsendi. Fakat kalıtım konusunda bilgiler gelişince, özellikle Weismann tarafından somatoplazma ile germplazma arasındaki kuramsal farklar bulununca, evrimsel değişmenin, vücut hücrelerinde olmadığı, sadece eşeysel hücrelerdeki kalıtsal materyalin etkisi ile yürütüldüğü anlaşıldı. Böylece Lamarck’ın varsayımı tümüyle geçerliliğini yitirdi. Çünkü bir birey gerçekte belirli ölçüde çevre koşullarına uyum yapar; fakat ölümüyle birlikte bu özellikler de yitirilir. Halbuki her döl uyumunu, doğduğu zaman taşıdığı kalıtım materyalinin izin verdiği ölçüler içerisinde yapabilir ve ancak bu özellikleri gelecek döllere verebilir. Buffon ve Erasmus Darwin de buna benzer fikirler ileri sürmüşler, fakat inandırıcı olamamışlardır. Charles Darwin ve Alfred Wallace’ın Görüşleri Charles Darwin (1809-1882), evrim bilimine iki önemli katkıda bulundu. Birincisi, organik evrim düşüncesini destekleyen zengin bir kanıtlar dizisini toplayarak ve derleyerek bilim dünyasına sundu. İkincisi, evrim mekanizmasının esasını oluşturan ‘Doğal Seçilim’ ya da diğer bir deyimle ‘Doğal Seçim’ kuramının ilkelerini ortaya çıkardı.Evrim Kuramı, bilimsel anlamda 19. yy kuramıdır; ama bu kuram 20. yy’da büyük bir kuram niteliğini aldı. Bu nedenle Darwin’ i biraz daha yakından tanımalıyız: Darwin, 1809'da İngitere’de doğdu. Babas, onun hekim olmasını istiyordu; 16 yaşında Edinburg Üniversitesi’ne gönderdi. Darwin, ilk olarak başladığı hekimlik eğitimini ve daha sonra başladığı hukuk eğitimini sıkıcı bularak her ikisini de bıraktı. Sonunda Cambridge Üniversitesi’ne bağlı Christ Kolejinde teoloji (= dinibilimler) öğrenimi yaptı. Fakat Edinburg’daki arkadaşlarının çoğu jeoloji ve zooloji ile ilgileniyordu. Cambridge’de kırkanatlıları toplayan bir grupla ilişki kurdu. Bu bilim çevresi içerisinde botanikçi John Henslow’ u tanıdı ve onun önerileri ile dünya çevresinde beş sene sürecek bir geziye katılmaya karar verdi. Beagle, 1831 yılında Devonport limanından denize açıldı. Lyell’in kitabını gezisi sırasında okudu ve dünya yüzünün devamlı değiştiğini savunan düşüncesinden çok etkilendi. Gemidekiler harita yaparken, Darwin de sürekli bitki, hayvan, fosil topluyor; jeoljik katmanları inceliyor; sayısız gözlem yapıyor ve dikkatlice notlar alıyordu. Gemi, ilk olarak Güney Amerika’nın doğu sahilleri boyunca güneye inip, daha sonra batı kıyılarından kuzeye doğru yol aldı. Bu arada Arjantin’in Pampas’larında soyu tükenmiş birçok hayvanın fosilini buldu ve yine jelojik aktmanlardaki fosillerin değişimine özellikle dikkat etti. Bu gözlemleriyle, her türün özel yaratıldığına ilişkin düşüncelere olan inancını yitirmeye başladı. Yine insan da dahil, çeşitli bitki ve hayvan türlerinin değişik ortamylara yaptıkları uyumları, bu arada yaşadığı bir deprem olayı ile yeryüzünün nasıl değişebileceğini gözledi. Beagle, 1835 yılında, Güney Amerika kıtasının batı kıyısına yaklaşık 1000 km kadar uzak olar Galapagos adalarına ulaştı. Bu adalarda yaptığı gözlemlerde, büyük bir olasılıkla aynı kökenden gelmiş birçok canlının coğrafik yalıtım nedeniyle, birbirlerinden nasıl farklılaştıklarını ve her canlının bulunduğu ortamdaki koşullara nasıl uyum yaptığını bizzat gözledi. Örneğin ispinoz kuşlarının, dev kaplumbağaların, dev kertenkelelerin, adalara ve her adanın değişik koşulları taşıyan bölgeliren göre çeşitlenmelerini, yapısal uyumlarını, varyasyonlarını ve sonuç olarak uyumsal açılımlarını gördü. Buradaki bitkilerin ve hayvanların hemen hepsi, Amerika kıtasının güney sahillerindeki bitki e hayvan türlerine benzerlik gösteriyor; ama onlardan özellikle uzaklığı oranında farklılaşmalar gösteriyordu. Daha sonra araştirmalarina Pasifik Adalarindan, Yeni Zelanda’da, Avusturalya’da ve Güney Afrika Kiyilarinda devam etti. Tüm bu araştirma süreci içerisinde evrimsel uyumu destekleyecek kanitlari titizlikle topladi.1836 yilinda Ingiltere’ye ulaşti. Darwin, ileri süreceği fikrin yankı uyandıracağını, dolaysıyla yeterince kanıt toplaması gerekeceğini biliyordu. Kanıtlar evrimsel dallanmayı göstermekle birlikte, bunun nasıl olduğunu açıklamaya yetmiyordu. İngiltere’ye varışından itibaren 20 yıl boyunca biyolojinin çeşitli kollarındaki gelişmeleri de dikkatlice inceleyerek, gözlemlerini ve notlarını biraraya getirip doğal seçilim konusundaki düşüncesini ana hatlarıyla hazırladı. 1857 yılında düşüncelerini kabataslak arkadaşlarının görüşüne sundu. Bu sırada kendisi gibi, Malthus’un bilimse serisini okuyarak ve yine sekiz yıl Malaya’da ve Doğu Hindistan’da dört yıl Amazon ormanlarında bitkiler ve hayvanlar üzerinde gözlemler yaparak, bitkilerin ve hayvanların dallanmalarındaki ve yayılışlarındaki özelikleri görmüş ve doğal seçilim ilkesine ulaşmış, bir doğa bilimcisi olan Alfred Russel Wallace’ın hazırlamış olduğu bilimsel kitabın taslağını aldı. Wallace, Darwin’e yazdığı mektupta eğer çalışmasını ilginç bulursa, onu, Linnean Society kurumuna sunmasını diliyordu. Çalışmasının adı “ Orjinal Tipten Belirsiz Olarak Ayrılan Varyetelerin Eğilimi ” idi. Darwin’in yıllarını vererek bulduğu sonuç, yani canlıların yavaş yavaş değişmesine ilişkin görüş, Wallace’ın çalışmalarında yer almaktaydı. Durum, Darwin için üzücüydü. Fakat arkadaşlarının büyük baskısıyla, kendi çalışmasını, Wallace’ınkiyle birlikte basılmak üzere 1 Temmuz 1858'de Linnean Society’ye teslim etti Basılmadan duyulan bu düşünceler 24 Kasım 1859'da “Doğal Seçilim ya da Yaşam Savaşında Başarılı Irkların Korunmasıyla Türlerin Kökeni” kısaltılmış adıyla Türlerin Kökeni yayınlandı. İlk gün kitapların hepsi satıldı. Herkes, organik evrim konusunda yeni düşünceler getiren bu kitabı okumak istiyordu. Özünde organik evrimin benimsenmesi için zemin hazırladı. Çünkü jeolojide, paleontolojide, embriyolojide, karşılaştırmalı anatomide birçok aşama yapılmış ve birden yaratılmanın olanaksızlığı ortaya konmuştu. Darwin, uysal bir adam olduğundan, bir tepki yaratmamak için, eserinin son kısmını tanrısal bir yaratılış fikrini benimsediğini yazarak bitirmişti. Buna rağmen, başta din adamları ve bazı bilim adamları dini inançlara karşı geliniyor diye bu çalışmaya karşı büyük bir tepki başlattılar. Hatta eseriyle Darwin’e çok büyük yardımlarda bulunan Lyell ve gezisi sırasında geminin kaptanlığını yapan Fitzroy , bu karşı akımın öncüleri oldular. Bu arada Huxley, çok etkin bir şekilde Darwin’e destek oldu. Darwin, çalışmalarına devam etti, birinci eserinde değinmediği insanın evrimiyle ilgili düşüncelerini İnsanın Oluşumu ve Eşeye Bağlı Seçilim adlı eseriyle yayımladı. Bu eserde insanın daha önceki inançlarda benimsenen özel yaratılışı ve yeri reddeliyor, diğer memelilerin yapısal ve fizyolojik özelliklerine sahip olduğu ve iyne diğer çcanlılar gibi aynı evrimsel yasalara bağlıolduğu savunuluyordu. Ayrıca eşeyseyl seçmenin, türlerin oluşumundaki önemi belirtiliyordu. Darwin’in “İnsanın Oluşumu ” adlı eseri, başlangıçta birçok tepkiye neden olduysa da, zamanla, biyolojideki yeni gelişmeler ve bulgular, özellikle kalıtım konusundaki bilgilerin birdikmesi, Darwin’in görüşünün ana hatlarıyla doğru olduğunu kanıtlamıştır. Doğal Seçilim Kuramının Ana Hatları (Darwin- Wallace Temellerini atmıştı) Bu kuram, ana hatlarıyla iki gerçeği, üç varsayımı ortaya çıkarmıştır. Gerçekler şunlar: 1. Tüm canlılar, ortamdaki sayılarını koruyacak matematiksel oranların üzerinde çoğalma eğilimindedir. Elemine edilen bireylerle bu fazlalık azaltılır ve popülasyonların dengede kalması sağlanır. Doğal koşullar sabit kaldıkça bu denge korunur. 2. Bir türe ait popülasyondaki bireylerin kalıtsal özelliği birbirinden farklıdır. Yani canlı popülasyonlarınnın hepsi varyasyon gösterir. Darwin ve Wallace, bunun nedenini tam anlayamadılar ve varyasyonların canlıların iç özelliği olduğunu varsaydılar. Bugün bu varyasyonların mutasyonlarla oluştuğu bilinmektedir. Varsayımlar: 1. Ayakta kalan bireylerin sayısı, başlangıçta meydana gelenlerden çok daha az olduğuna göre, ayakta kalabilmek için canlılar arasında karşılıklı, besin, yer vs için, saöaşım, ayrıca sıcaklık, soğukluk, nem vs. gibi doğal koşullara karşı bir mücadele vardır. Bu savaşım ve mücadele bir ölüm kalım kavgasıdır. Gerek besin ve yer gereksinmesi aynı olan canlı türleri arasında ve gerekse normalden daha fazla sayıda bireyle temsil edilen popülasyonlardaki aynı türe bağlı bireyler arasında, yani doymuş popülasyonlarda bir yaşam kavgası vardır. Bu görüş ilk defa Malthus tarafından ortaya atılmıştır’Yaşamak İçin Savaş”. 2. İyi uyum yapacak özellikleri (= varyasyonları) taşıyan bireyler, yaşam kavgasında, bu özellikleri taşıayan bireylere karşı daha etkili bir savaşım gücü göstereceğinden, ayakta kalır, gösteremeylenler ise yok olur. Böylece bulunduğu bireye o koşullara en iyi uyum yapabilecek yeteneği veren özellikler, gelecek döllere kalıtılmış olur. Bu varsayımın anahtar cümleciği “Biyolojik olarak En İyi Uyum Yapan Ayakta Kalır”dır. 3. Bir bölgedeki koşullar digerlerinden farkli oldugundan, özelliklerin seçimi de her bölgede, koşullara göre farkli olur. Çevrede meydana gelecek yeni degişiklikler, tekar yeni uyumlarin meydana gelmesini saglar. Birçok döl boyunca meydana gelecek bu tipp uyumlar, daha dogrusu dogal seçilim, bir zaman sonra, atasindan tamamen degişik yeni bireyler toplulugunun ortaya çikmasini saglar’Uyumsal Açilim’. Farklilaşmanin derecesi, eskiyle yeni popülasyondaki bireyler bir araya getirildiginde çiftleşmeyecek, çiftleşse dahi verimli döller meydana getiremeyecek düzeye ulaşmişsa, artik bu iki popülasyon iki farkli tür olarak degerlendirilir. Bir ata popülsayondaki bir kisim bireyler, taşidiklari varyasyon yetenekleriyle herhangi yeni bir ortama uyum yaparken, diger bir kismi da taşidigi farkli varyasyonlar nedeniyle daha degişik bir ortama uyum yapabilir. Böylece uyumsal açilim ortaya çikar. Bununla beraber, bitkiler ve hayvanlar, yaşam kavgasinda, bulundugu koşullarda, yarari ya da zarari olmayan diger birçok varyasyonu da meydana getirebilir ve onlari daha sonraki döllere aktarabilir. Darwin’in kuramı o karar akla yatkın ve o kadar kuvvetli kanıtlarla desteklendi ki, birçok biyolog onu hemen kabul etti. Daha önceki varsayımlar, yararsız organların ve yapıların neden meydana geldiğini bir türlü açıklığa kavuşturamamıştı.Bugün, türler arasında görülen birçok farkın, yaşam savaşında hiç de önemli olmadığı bilinmektedir.Fakat bu küçük farkları oluşturan genlerdeki herhangibir değişiklik, yaşam savaşında büyük değerleri taşıyan fizyolojik ve yapısal değişikliklerin oluşmasına neden olabilir. Uyumsal etkinliği olmayan birçok özelliği oluşturan genler, kromozomlar içinde yaşamsal öneme sahip özellikleri oluşturan genlerle bağlantı halinde olabilir. Bu durumda bu varyasyonlar elenmeden gelecek döllere aktarılabilir. Bu uyumsal etkinliği olmayan genler, bir popülasyon içerisinde gelecekteki değişikliklerde kullanılmak üzere ya da genetiksel sürüklenmelerde kullanılmak üzere fikse edilmiş olarak bulunur. Evrim Kuramına Bilimsel İtirazlar Belki insanlık tarihinin ilk dönemlerinden beri uygulanmakta olan öğretim ve eğitim yöntemleri, belki dini inançların etkisi, belki de insanın doğal yapısı, insanın yeniliklere karşı itirazcı olmasına neden olmuştur. Bu direniş, en fazla da eksik kanıtlarla desteklenmekte olan Evrim Kuramı’na yapılmıştı ve yapılmaktadır. Özellikle dogmatik düşünceye yatkın olanlar, bu karşı koymada en önemli tarafı oluşturur. Bununla birlikte son zamanlarda, birçok aydın din bilimcisi de olmak üzere, iyi eğitim görmüş toplumların büyük bir kısmı Evrim Kuramı’na sahip çıkmaktadır. Evrim Kuramı’na, Darwin’den beri bilimsel karşı koymalar da olmuştur. Özellikle varyasyonların zamanla popülasyonlardan kaybolacağı inancı yaygındı. Çünkü bir varyasyona sahip bir birey, aynı özellikli bireyle çifleşmediği takdirde, bu varyasyonun o popülasyondan yitirileceği düşünülmüştü. Popülasyon genetiğinde, çekinik özelliklerin, yitirilmeden kalıtıldığı bulununca, itirazların geçerliliği de tümüyle kaybolmuş oldu. Darwin, Pangeneze, yani anadan ve babadan gelen özelliklerin, bir çeşit karışmak suretiyle yavrulara geçtiğine inanarak hataya düşmüşü. Eğer kalıtsal işleyiş böyle olsaydı, iyi özelliklerin yoğunluğu gittikçe azalacaktı ve zamanla kaybolacaktı. Halbuki, bugün, özelliklerin sıvı gibi değil, gen denen kalıtsal birimlerle kalıtıldığı bilinmektedir. İkinci önemli karşıkoyma, bu kadar karmaşık yapıya sahip canlıların, doğal seçimle oluşamayacağıydı. Çünkü bir canlının, hatta bir organın oluşması, çok küçük olasılıkların biraraya gelmesiyle mümkündü. Fakat cınlıların oluşmasından bugünekadar geçen uzun süre ve her bireyde muhtemelen ortaya çıkan küçük değişikliklerin, yani nokta mutasyonların, zamanla gen havuzunda birikmesi, sonuçta büyük değişikliklere neden olabileceği hesaplanınca, bu karşı koymalar da kısmen zayıflamıştır. Üçüncü bir karşikoymaya yanit vermek oldukça zordur. Karmaşik bir organ yarar saglasa da birden bire nasil oluşabilir? Örnegin omurglilarda, gözün bir çok kisimdan meydana geldigi bilinmektedir. Yalniz başina bir kismin, hehangi bir işlevi olamaz. Tümü bir araya geldigi zaman görme olayi saglanabilir. O zaman degişik kisimlarin ya ayni zamanda birden meydana geldigini varsaymak gerekiyor- bu popülasyon genetegi açisindan olanaksizdir- ya da yavaş gelşitigini herhangi bir şekilde açiklamak gerekiyor. Bir parçanin gelişmesinden sonra digerin gelişebilecegini savunmak anlamsizdir; çünkü hepsi birlikte gelişmezse, ilk gelişen kisim, işlevsiz olacagi için körelir ya da artik organ olarak ortadan zamanla kalkar. Bununla birlikte, bu teip organlarin da nokta mutasyonlarin birikmesiyle, ilkelden gelişmişe dogru evrimleştigine ilişkin bazi kanitlar vardir. Evrim Kuram’nda dördünrcü karanlık nokta, fosillerdeki eksikliktir. Örneğin balıklardan amfibilere, amfibilerden sürüngenlere, sürüngenlerden memelilere geçişi gösteren bazı fosiller bulunmakla birlikte(bazıları canlı olarak günümüzde hala yaşamaktadır), tüm ayrıntıyı verebilecek ya da akrabalık ilişkilerini kuşkusuz şekilde aydınlatabilecek, seri halindeki fosil dizileri ne yazık ki bazı gruplarda bulunanamımıştır. Bununla birlikte zamanla bulunan yeni fosiller, Evrim Kuramı’ndaki açıklıkları kapatmaktadır. Anorganik Evrim Bulutsuz bir yaz gecesi gökyüzüne bakan her insan, içinde yaşadigi evrenin nasil oluştugunu, onun sonsuzlugunu, içinde başka canlilarin, belki de düşünebilir canlilarin bulunabilecegini ya da sinirli oldugunu, özellikle o sinirin ötesinde neler olabelecegini, dünyadakilerden başka canli olmadigini, kapatilmiş oldugu evrensel yalnizligi ve karantinayi düşününce irkilir.Bu duygu coşkularimizin kaynagi, inançlarimizin temeli ve çok defa teslimiyetimizin nedeni olmuştur. Ilkçaglardan beri evrenin yapisi üzerinde varsayimlar ileriye sürülmüş ve çok defa da bu görüşler, belirli çevrelerce politik basiki araci olarak kullanilmiştir. Yüzyilimizin oyldukça güvenilir ölçümlerinin ve gözlemlerinin ışığı altında ortaya atılan Anorganik Evrim Kuramı’nı incelemeden, evrenin oluşumu konusundaki düşüncelerin tarihsel gelişimine kısaca bir göz atalım. Gerek ilkçağlarda, gerekse ortaçağda, evrenin merkezinin dünya olduğu ve dünyanın da sabit durduğu savunulmuş, diğer tüm gök cisimlerinin Dünya’nın ektrafını saran evrensel kürenin kabuğu üzerinde çakılı olduğu varsayılmıştır. Bu zarfın ötesi, Tanrısal gök olarak tanımlanmıştır. Bruno’ya kadar hemen tüm görüşler, evrenin sınırlı boyutlar içerisinde olduğu şeklindeydi. İlk -ve ortaçağın değişik bir çok toplumunda tanrı kavramının gök cisimler ile özdeşleştirildiği görülmektedir. Gökyüzünün mekaniği konusunda ilk ciddi gözlemler, Asurd, Babil, Mısır kültürlerinde yapılmış, bazı evrensel ölçümler ve ilkeler bulunmuştur.Fakat yaratılışı konusundaki düşünceler çoğunlukla din adamlarının tekeline bırakılmıştır. İlk defa Giordano Bruno, yıldızların da bizim Güneş sistemimiz gibi, gökte asılı olarak durduğunu ve evrenin sonsuz olduğunu zamanın din adamlarına ve filozoflarına karşı savundu. Çünkü Bruno’ya göre, evren, tanrının kendisiydi ve onu sınırlı düşühmek Tanrı kavramına aykırı düşmekteydi. Düşünüclerinden dolayı 17 Şubat 1600 yılında, Roma’da, halkın gözü önünde yakıldı. Immanuel Kant, Bruno’dan 150 yıl sonra, evreni Tanrının yarattığını savunarak, onun sonsuz büyük olması gerekeceğini, pozitif bir kanıta dayanmadan ileri sürdü. Daha sonra Olbers, gökyüzünün, geceleri neden karanlık olduğunu merak etti. Çünkü ışık veren gökkcisimlerinin, ana hatlarıyla evrende homojen bir dağılım gösterdiği bilinmekteydi. Fiziki yasalarından bilindiği kadarıyla, bir kaynaktan gelen ışık şiddeti uzaklığın karisi ile aazalmaktaydı.Fakat buna karşın küresel bir şekilde, hacim, yanrıçapın, yani uzaklığın küpüyle artmaktaydı. Dolaysıyla dühnyaya ışık gönderen kaynakların ışık şiddeti, uzamklıklarının karesi oranında çoğalmaktaydı. Bu durumda, evrenin çapının büyüklüğü oranında, dünyaya gelen ışık miktarı fazla olmalıydı.Halbuki geceleri karanlıktır, yani dünyanın gökyüzünü aydınlatacak kadar ışık gelmemektedir. Öyleyse evrenin boyutları sınırlı olmalıydı. Olbers’in bizzat kendisi, bu inanılmazı sınırlı evren tanımını ortadan kalrdırmak için, ışık kaynaklarının gittikçe azaldığını varsaymıştır. Yüzyılımızda, ünlü fizikçi Einstein, evren konusunda hesaplarını yaparken, onun sabit boyutlar içerisinde çıktığını gördü. Sonuç kendisine dahi inanılmız geldi. Bu nedenle sonucu değiştirmek için, denklemlerine, yanlışlığı sonradan saptanan, doğal kuvvetler dediği, bir takım kozmik terimler ekledi. Hubble, 1926 yılında, çıplak gözle görülmeyen; ama fotoğraf camında iz bırakan, bizden çok uzak birtakım spiral nebulalar saptadı. Spiral nebulaların, uzun dalgalı ışık (kırmızı ışık) çıkardıkları 1912 yılından beri bilinmekteydi. Hubble, 1929 yılında, bu nebulalaların ışığının kırmızıya kaymasını, Doppler etkisi ile açıklayarak, ünlü kuramını ortaya attı. Yani tüm nebulalar bizden ve muhtemelen birbirlerinden büyük hızlarla uzaklaşmaktaydı, yani evren her saniye yapısını değiştirmekte, genişlemekydi. Böylece dünyaya gönderdikleri ışığın frekansında, kaynağın hızla uzaklaşmasından domlayı, azalma, yani ışığın döküldüğü yerde, ışığın kırmızıya kaydığı gözlenmekteydi Işık kaynakları gözlenen yere doğru hızla yaklaşsaydı, ışıklarının maviye kaydığı, yani gözlem yerine ulaşan ışığın frekansında artma görülecekti. Bu cisimlerin hızı bizden uzaklaştıkça artmaktaydı.Gözlenebilen en uzaktaki gök cisimleri (dünyadan 8 milyar ışıkı yılı uzakta ve 240. 000 km/s hıza sahip) birkaç yıml içerisinde tamamen kayboluyor, yerlerini kuvvetli radyo dalgaları veren kuasarlara bırakıyorlardı Kuasarların nasıl birg ök cismi oldukları tam olarak bilinmemektedir. Birçok astrofizikçi, cisimlerin kuasarlara dönüştüğü bu bölgeleri, evrenin kıyıları olarak tanımlamada fikir birliği etmektedir. Hubble’ın bu bulgularını duyan Einstein, daha önce denklemlerine eklediği kozmik terimleri ve ilave sayıları sessizce geri çekti. Çünkü, onlarsız yaptığı tüm işlemler hemen henmen doğruydu. Böylece evrenin büyüklüğünün sonlu, yapısının değişken olduğu kesin olarak kanıtlanmaktaydı. Evren patlarcasına genişliyor, buna bağlı olarak birim hacimdeki madde miktarı, yani yoğunluk azalıyordu. Bu genişlemenin bir başlangıcı olmalıydı. (Demirsoy, Ali, Yaşamin Temel Kurallari Cilt-1, Kisim-1, Onbirinci Baski, Ankara 1998, s:543-555) Evrim Kuramında Bir Paradoks İngliz bilim adamı Charles Darwin (1809-1882) ve Alfred Russel Wallace (1823-1913) gerek yaptıkları seyahatler sonucunda elde etmiş oldukları coğrafik deller gerekse mevcut karşılaştırmalı anatomi çalışmalarıyla emriyoloji bilgilerini kullanmak suretiyle ve de Malthus’un da etkisiyle, şekkillendirdikleri evrim kuramında canlıların yaşamlaranı sürdürebilmelerinde iki gücün etkin olduğunu belirlemişlerdir. Bunlardan birisi doğal eleme gücüdür; canlı bu güç sayesinde çevre şartlarına uyum göstererek yaşamını devam ettirebilme şansına sahip olabilir; kendine nisbetle şartlara uyum göstermeyenler yaşamlarını sürdüremezler, yok olurlar. Uyum gösterenler ise çevre şartlarına uygun olarak değişim gösterirler. Böylece, meydana gelen değişimler sonucunda yeni türler ortaya çıkar. Ancak, canlılarda bir ikinci güç daha vardır; o da ataya dönüş gücüdür (atavizm). Canlı ne kadar asıl tipinden uzaklaşmış olursa olsun, atalarına dönüş meyli taşır ve dolaysıyla söz konusu dönüşü yapabilir. Bunun tipik örneğini Darwin, güvercinlerde göstermiştir. Evcilleştirilmiş güvercinlerin yabanıl kaya güvercinlerine dönüş göstermesi gibi. Evrim kuramını desteklemek üzere, bu iki güce ek olarak, Darwin ve Wallace ‘koruyucu benzerlik’ ten söz ederler. Buna göre canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için doğal çevre şartlarına uyarlar; örneğin çölde yaşayan canlıların renkleri sarı tonlarındadır; ormanda yaşayan hayvanların renkleri çok parlaktır; kutuplardaki hayvanlar için ise aynı şekilde, çevreye uyum göstermiştir; genellikle beyaz renktedir. Buna paralel olmak üzere, hayvanların kendilerini korumak için bazı başka korunma yollarını da denedikleri görülmüştür. Bazı hayvanlar, sansarlar gibi, kötü koku salar ya da seslerini daha güçlü hayvanlara benzeterek düşmanlarına karşı kendilerini korur. Koruyucu benzerlik, aslında evrim kuramıyla garip bir şekilde zıt düşmektedir. Çünkü eğer canlı, mimikri, yani daha güçlüyü taklit etme şeklinde bir kuruyucu benzerlik gücüne sahipse, o takdirde, nisbeten kuvvetli olan canlılara karşı koruyucu bir silah geliştirmiş olur ve her ne kadar evrim kuramına göre, yaşamını sürdürebilmek için güçlü olması gerekiyorsa da, taklit kaabiliyeti sayesinde, zayıf olsa da, yaşamını sürdürebilme şansına sahip olur. Doğabilimler yapmış oldukları araştırmalarla, doğada birçok mimikri belirlemeyi başarmışlardır. (Esin Kahya, AÜ DTCF Felsefe Bölümü, Bilim ve Teknik, Mayıs 1995, 330. sayı) Bilgi Çocuklarımızın yüzüne aynaya bakar gibi bakıyoruz. Onlar bizim yeniden dirilişimizdir. Kendileri tıpkı bize benzer yapabilmeleri çin hücrelerinde bulunan, bizim fiziksel yapımızı belirleyen bilgiyi, onlara sperm ve yumurta olarak veriyoruz. Bu bilgi bizim geleceğe armağanımızdır. Hücre yapımı için gerekli bilgi; harita, plan veya taslak niteliğindedir. Bir rehber, bir kitap, bir broşür gibi de denebilir. Bu rehber çok özel bir yaratmayı gerçekleştirecek olan aracının veya makinenin, canlı üretme makinesinin “anlayacağı” eksiksiz bir bilgi anahtarı olmalıdır. Genler Genetek bilimi, her canlının özelliklerinin (örneğin göz rengi) kalıtımla geçtiğini, yani yavruda hassas bir şekilde yeniden ortaya çıktığını göstermişttir. Kişisel özelliklerini düzenleyen bilgi, “genler” denilen özel varlıklarla nesilden nesile geçer. Her belirgin kalıtımsal özelliğin ayrı bir geni daha vardır. Genetik biliminin kurucusu Gregor Mendel 1860'larda, genlerin kalıtımla gerçek şeyler gibi; sulandırılmadan, bölünmeden, karışmadan aktarıldığını açığa çıkardı. Öyleyse genler, her biri (s:19) organizmanın belirli bir özelliğini içeren, kalıtımla yavruya aktarılabilen küçük bilgi paketleridir diyebiliriz. 1920'lerde büyük genetikçi Thomas Hunt Morgan, genlerin hücrei içindeki yerlerini buldu. Bütün hücrelerde, çekirdek dedğimiz kapalı bir kap vardır. Hücre bölünüp iki hücre haline gelirken, ilk önce bu çekirdeğin bölündüğü, dolaysıyla hücre içinde önemli bir rolü olduğu daha önce de biliniyordu. Yani, tek hücrenin servetini yeni hücrelere eşit bölüştürme işlemi, çekirdekte başlıyordu. Dahası; mikroskop, çekirdeğin içinde kromozom denilen iplik gibi yapıları açığa çıkardı. Bu yapılar, çekirdeki bölünmeden kendilerini bir kat artırıyorlar ve her kromozom dizini, bir yeni “yavru” hücrenin içine yerleşiyordu. Bu düzenleme yüzünden, koromozomların genlerin yuvaları olmalarından kuşkulanıyorlardı. Morgan, adi meyve sineklerini deney hayvanı olarak kullanarak bunun gerçekten de doğru olduğunu, bir dizi ince deneyle kanıtladı. Bu işi tamamlandığında, genlerin kromozom ipliklerinin etrafında top top sarılmış oldukları artık biliniyordu. Genler Neden Yapılmışlardır? Kromozomlar (genler) neden yapılmışlardı? Biyolojide kuşkusuz çok önemli bir yeri olan Oswald Avery’nin deneyleri bu soruya çok açik ve parlak bir yanit getirdi. Çalişmalari, şimdi “moleküler biyoloji” dedigimiz modern çagi açti. 1940'larin başinda Avery, iki tarafli zatürreye (akciger iltihasbi) neden olan bakteriyle ugraşiyordu (penisilin bulunmadan önce, en büyük ölüm nedenlerinden biriyldi bu hastalik). Yaptigi deneylerde açiklayamadigi şaşirtici sonuçlar buldu. (s:20) Ölü zatürre bakterileri, kötü niteliklerini, zatürre yapmayan türden canli bakterilere geçirebiliyorlardi. Bu, tehlikeli ölü bakterilerin, canli ve zararsiz bakterileri tehlikeli hale getirebilmeleri demekti.Bu nitlik bir defa geçirilince artik kalici oluyor ve bir zamanlar iyi huylu olan bakterilerin gelecek kuşaklarina kalitimla geçiyordu. Hastaliga neden olabilme kapasitesi bir veya bir grup özellekten kaynaklanir. Bu özellikler, genler tarafindan kontrol edilir ve kalitimla geçirilirler. Avery, ölü baterilerin parçalandiklarini, vücutlarinin bilgi taşiyan kimyasal maddeler çikardigini, canli baketirelirn de bulari besin olarak kullandiklarini düşündü. Yani genler, canli bakterilere girip onlarin kalitimlarini belirtiyorlardi. Avery ve arkadaşlari, bu gene benzer maddeyi kesin olarak belirlemek üzere çalişmaya başladilar. İnsan, Tıp bilimi için, genlerin kimyasal özelliklerinin bulunmasından daha önemli bir problem olabileceğini düşünüemez. Ancak bu kesinlikle insanlar, hatta hayvanlar üzerinde de incelenebilecek bir problem değildi. Neyse ki zatürre yapan bakteriler, Avery’e uygun bir sistem getirdiler. Bu iyi ve değerli bir model-deney sistemi örneği oluşturuyordu. Aslında, bütün genetik bilgi birikimi, 100 yıl önce Gregor Mendel’le başlangıcından bugünkü araştırmalara kadar, büyük ölçüde basit deney modellerine dayanır. Bezelyeler, meyve sinektleri, ekmek küfü ve bakteriler... Avery’nin üzerinde çalıştığı bakteriler geretik olarak birbirinin tıpkısıydı. Başka cinslerle karışmamış, safkan bakterilerdi bunlar. Hızla üreyebiliyorlardı öyle ki kalıtım özelliklerini birçok kuşağın üzerinde izlemek olanaklıydı. Zatürreye neden olma yetenekleri, farelere verilerek kolayca ölçülebiliyordu. Avery’nin yaptığı önemli deneyleden biri, probleme açık bir yanıt getirdi. Ölü bakterilerden dağılan bir molekül karışımını aldı ve içine DNA’yı “bozan” bir enzim ekledi. DNA’nın bozulması, karışımın zararsız bakterileri zararlı bakteriye çevirebilme yeteneğine bir son verdi. Buna ek bir deneyle Avery ve arkadaşlari, zararsiz bakterileri hastalik yapan bakteriye çeviren maddenin “deoksiribonükleik asit” veya DNA oldugunu kanitladilar. DNA: Deoksiribonükleik Asit Aslında, DNA’yı Avery bulmadı. Bu işi, Avery’den altmış yıl önce Friedrich Miescher adında bir araştırmacı yapmıştı. O ve onu izleyen bilim adamları bu konuda bir sürü kimyasal bilgi toplamışlardı. DNA’nın zinci şeklinde birbirine bağlı, büyük miktarlarda fosforik asit içeren “nükleotid” denilen moleküllerden oluştuğu biliniyordu. Bunlar, o zamana kadar hücrede bilinen en büyük moleküllerdi. Avery, DNA’nın kalıtımın temel maddesi olduğunu gösterdi. Başka ir deyişle “bir şeyi kalıtımla geçirmek demek, bir parça DNA aktarmak demektir”. Genler DNA’dır. Bilgi DNA’dır ve DNA bilgidir. Avery’nin ispatından beri, DNA konusunda bilinenler öyle şaşırtıcı bir hızla arttı ki, 1960'larda (s: 22) artık bilginin DNA’da nasıl kodlandığını bu bilginin nasıl hücre maddesine dönüştüğü ve DNA’nın gelecek kuşakla paylaşılmak üzere nasıl kopya edildiğini biliyorduk. Bu zorlu yarışa bir çok bilim adamı katıldı; ama James Watson ve Francis Crick ’in DNA’nın doğru yapısının ikili sarmal, yani içiçe dönen iki zincir olduğunu düşünüp bulmaları en büyük aşamalardan biridir. Öyleyse işte DNA’nin temel özelliklerine bakalim: 1.Molekül zincir şeklindedir( Degişik basit molekül çeşitlerinin birbirine eklenmesinden oluşmuş zincir şeklindeki madde) 2.Olağanüstü uzun ve son derece incedir.Hücrenin çekirdeği 100 kere büyütülseyydi aşağı yukarı iğne ucu büyüklüğünde olacaktı, yani gözün ancak seçebileceği kadar. İte bu küçücük çekirdek içinde katlanmış durumda bulunan DNA açılırsa, boyu, bir futbol sahasının boyu kadar olur. 3. Zincirde dört çeşit halka vardir (nükleotid denilen moleküller). Isimleri adenilik asit, guanilik asit, sitidilik asit ve timidilik asit; kisaltmalari A. G, C ve T. 4. Bu dört tür halkanın bağlanma biçimi, adi bir zincirin halkaları gibi birbirinin aynıdır. 5. Halkaların şaşmaz bir düzeni vardır, bu kitaptaki harflerin düzeni gibi. Bundan sonra, zincirler üzerine söyleyecek çok şeyimiz olacak. Bir zinciri her resimleyişimizde, buradaki beş biçimden hangisi en uygun, en açiklayicisiysa onu kullanacagiz. Kuşkusuz, gerçek zincirlr bizim resimlerde gösterdiklerimizden çok daha uzundur. DNA = Dil = Bilgi Şimdi dört çeşit halkasi olan bir zincirimiz olsa ve bunun yeni bir bireyin oluşmasi için gerekli bütün bilgiyi içerdigini bilsek, bu sirrin halkalarin siralanmasinda veya düzenininde yattigi sonucunu çikarmamiz gerekir. Zincirin bu kadar çok anlam taşimasinin başka bir açiklamasi olamaz. Bilgi, böylece harita veya plan olmak yerine, düz bir yüzey üzerinde iki boyutlu bir şeye, daha dogrusu tek boyutlu “yazili” talimat dizinine dönüşür. Burada dille-benzetme (analoji) yapilabilir.DNA alfabesinin dört harfi var, ama bunlarla yazilabelecek mesajlarin sayisi sonsuzdur. Tipki iki harfli Mors alfabesiyle (nokta-çizgi) söylenebileceklerin sinir olmadigi gibi. Kitaplardaki harfler kağıt üzerindeki yerlerine göre diziler halinde bağlanmışlardır. DNA içindeki dört nükleotid halkası ise gerçek kimyasal bağlarla dizi halinde bağlanmıştır. Belli bir organizma içindeki toplam DNA’da bir kitap gibi düşünülebilir.(s:24) Bu kitapta, bütün harfler, deyimler, cümleler ve paragfraflar bir zincir oluşturacak biçimde birbirine eklidir. Organizmanın bütün bölümleri ve bütün işlevleri böylece tanımlanır. Bu organizmanın özdeş bir ikizi varsa, o da aynı DNA’ları içerir, aynı kitaptan bir tane daha diye düşünülebilir; ne bir harf, ne bir sözcük farklıdır ikisi arasında. Aynı türün başka bir organizması da, gramerda sık sık ve göze çarpıcı farklar olduğu halde, benzer bir kitabı oluşturur. Değişik türlerin kitapları, içlerinde bir sürü benzer cümleler de olsa oldukça değişik öyküler anlatırlar. Yukarıdaki benzetmede zincirin parçaları olan genler, aşağı yukarı cümlelerin krşılığıdırlar. Bir gen, organizmanın belirli bir yapısını oluşturan veya işlevini gören bir harf (nükleotid) dizidir. Genler, çok uzun bir DNA molekülünde arka arkaya eklenmiş cümleler gibidirler. Bir İnsan Oluşması İçin Ne kadar Bilgi Gerekli? Bilginin ne olduğunu gördükten sonra isterseniz, canlıları oluşturmak için ne kadar bilgi gerektiği üzerine kabaca bir fikir edinelim: 1. Bir bakteri, canlı yaratıkların en basitlerindendir, 2 000 civarında geni vardır. Her gen 100 civarında harf (halka) içerir. Buna göre, bir bakterinin DNA’sı en azından iki milyon harf uzunluğunda olmalıdır. 2. İnsanın, bakteriden 500 kat fazla geni vardır.Öyleyse DNA en azından bir milyar harf uzunluğundadır. 3. Bir bakterinin DNA’sı bu hebsaba göre, her biri 100.000 kelimelik 20 ortaama uzunlukta romana, insanın ki ise bu romanlardan 10.000 tanesine eşittir! Dilden Maddeye DNA dilinin anlamı, belirli bir canlı organizmayı tanımlamasındadır. Başka bir deyişle genler, maddenin, yaşamın gerçek özünün, gerçek canlı unsurun yaratılması için gerekli bilgiyi verirler. DNA dili fizik olarak yaşamaya, nefes almaya, hareket etmeye, et üretmeye nasıl çevrilebiliyor? Bu soruyu yanıtlamadan önce, nelerden yapılmış olduğumuzu bilmemiz gerekir. Proteinler Bu konu zor görünebilir ama aslında öyle değil. Bizi oluşturan en önemli malzeme proteindir denilebilir. Diğer yapı maddelerimiz (su, tuzlar, vitaminler, metaller, karbohidratlar, yağlar vb.) proteinlere destek olmak üzere bulunurlar. Proteinler yalnızca kütlemizin (suyu saymazsak) çoğnu oluşturmakla kalmayıp, aynı zamanda vücut ısımızı, hareketlerimizi ayarlarlar, düşüncelerimizin ve duygularımızın da temelini oluştururlar. Kısacası bizi oluşturan ve yaptığımız her şey proteinlere dayanır. Örneğin, kendimi gözlüyorum: bütün kütlesi proteindir; ne görüyorsam (kürkü, gözleri, hareket etmesi bile) proteindir. İçindeki her şyey de proteindir. Ayrıca kendime çok özel bir kişilik veren herşey de özel proteinlerle belirlenmiştir. DNA’nın yönlendirilmesiyle yapılan proteinler birey olmanın, tek olmanın, bütün türlerin fiziksel temelidir. Metal, otomobil için neyse, protein bizim için odur. Otomobilde başka malzemeler de vardır; ama yapıyı ve işlevi sağlayan en önemli eleman metaldir. Hem görünüşü, hem de işleme yeteneğini belirler. Bir arabanın diğerinden farkını; biçimini, niteliği ve metal kısımların durumu belirler.(s:26) Şimdi, yeni bir soru ve başka bir ayrintili inceleme için haziriz. Proteinler neden yapilmişlardir? İşte özelliklerinin listesi: 1. Zincir moleküldürler. 2. Uzundurlar ama DNA kadar değil. 3. Yirmi çeşit protein halkasi vardir. Bunalara amino asitler denir. 4. Yirmi birimin de bağlantı biçimi tamamen aynıdır. 5.Yirmi birimin veya halkanın düzeni veya diziliş sırası hassas ve kesindir. Bu düzen, hangi protein olduğunu ve sonuçta işlevinin ne olduğunu belirler. Amino asitler, isimlerinin ilk üç harfi eklenmiş zincir halkalariyla gösterilirler. Yirmi amino asit şunlardir: fenilalanin, leusin, izoleusin, metyonin, valin, serine, prolin, treoinin, alanin, tirosin,histidin, glutamin, asparajin, lisin, aspartik asit,glutamik asit, sistein, triptofan,arjinin,glisin. Çeviri Bu beş özelligin DNA zincirininkine ne kadar benzedigini gördünüz. Halkalari özel bir düzende olan zincirler, protein alfabesinde yirmi çeşit harften oluşuyor;DNA alfabesinde ise dört harf var. DNA bilgisinin protein maddesine dönüşmesinin aslinda dildeki gibi bir çeviri işlemi oldugu hemen (s: 27) görülebilir. Dört harfli bir alfabedeki harf dizisinden, yirmi harfli bir alfabenin harf dizisine geçilmektedir. Mors dilinden (iki harfli nokta-çizgi alfabesinden) Ingilizce gibi yirmisekiz harfli alfabesi olan bir dile çeviri yapmaya da benzetilebilir bu. Bütün olan biten aslında bu kadar.Hücerelerin protein zincirleri içinde binlerce çok ufak, son derece basit çeviri makinesi var. Bunlara “ribosomlar” deniyor. Şu şekilde çalışırlar: Önce DNA bilgisinin bir bölümü, bir gen, bir enzim (bu işlemin hızlanmasına yardım eden bir protein) tarafından kopye ediliyor. Mesajcı RNA (mesajcıribonükleik asit) dernilen bu gen kopyası da bir zincirdir. RNA molekülleri,DNA moleküllerinin hemen hemen aynı zincir moleküllerdir; ama onlar kadar uzun değildirler. Bir DNA molekülü bir çok geni içerir, bir mesajcı RNA molekülü ise yalnızca bir tek genin kopyasıdır. Bu RNA moleküllerine “mesajcı” denir, çünkü genin mesajının, ribosomlar yolu ile DNA’nın hücredeki yeri olan çekirdekten proteinlerin yapıldıkları hücrenin çekirdek dışındaki kısmına (stoplazma) taşırlar.(s:28) Gen kopyası mesajcı RNA bir ucunu ribosoma bağlar, Ribosom okuyucudur;mesajcı RNA’nın içindeki nükleotidlerin (harflerin) dizilişini okur; ama bildiğimiz anlamlı bir sözcük çıkarmak yerine protein çıkarır. Bu şu şekilde gerçekleşir: Özel enzimler amino asitleri “transfer” RNA (tRNA) denilen küçük bir RNA molekülüne bağlarlar. Yirmi amino asitin her biri özel RNA molekülüne bağlanır. Amino asite bağlanmış tRNA’lar kendilerini ribosoma yöneltirler. Ribosom, gerekli tRNA’yı (bağlı amino asitlerle birlikte) o anda mesajcı RNA’dan okuduğu deyimlere uygun olarak seçer. Yani eğere ribosom mesajcıdan ala amino asitini (alanin) belirleyen bir grup nükleotid mesajını okumuşsa, bu amino asitin (Hayatın Kökleri, s:29) bağlı olduğu gruba uygun nükleotidleri olan bir tRNA seçer. Mesajcı nükleotidin, belli bir amino asite uygunluğu, nükleotidlerin doğal uygunluk ilişkisine dayanır.Mesajcı üzerindeki her nükleotid dizisi, transfer RNA üzerindeki uygun nükleotid dizisiyle mükemmel bir şekilde eşleşir. Her yeni aminoasit ve onun tRNA’sı ribosoma gelip uygun biçimde yerleştikçe, amino asit kendisenden önce ribosoma gelmiş olan amino asitle kimyasay olarak birleşir. Böylece, halkalar sırayla birer birer bağlanır. Ribosom mesajı okudukça protein zincirinin boyu durmadan inin okunma ıbitince, bütühn protein halkası serbest bırakılır. Böylece yeni bir protein doğmuş olur. Bir genboyu DNA’nın içindeki nükleotid dizilişi, bir protein içindeki amino asit dizisini tam olarak belirler. Bir gen, bir protein. Bir gen; bir protein kavramı bizim proteinlerin nasıl oluştuğunu öğrenmemizden çok uzun zaman önce bulunmuştu.1930'larda ekmek küfü üzerine bir dizi parlak deney yapan biyokimyacı George Beadle, bir teks gen içindeki değişikyiklerin, bir tek proteinde bozulmaya yol açtığını göstermişti.Buna dayanılarak yapılan çcalışmalar bakteri kullanılarak ilerletildi ve genişletildi. Bu büyük çalışma ve burada anlatacağımız niceleri, herman Müller’in 1920'lerdeki DNA’daki değişmelerin (mutasyon), istenildiğinde canlı sistemleri x-ışınlarına tutarak sağlanabaleceğini gösteren önemli buluşu olmasaydı başarılamazdı. DNA, bir hücrdede bulunan değişik p;roteinler kadar gen içerir (bakteride 2000; insanda 200.000). Protein yapan makinenin bu çeviri işlemindeki şaşmayan hatasizligi,kuşkusuz dikkate deger. bir hücrenin yaşamasi için gerekli binlerce proteinin üretilmesinde ancak bir-iki yanlişligüa yer olabilir. Insanlarin yahptigi hiçbir makine, bunun gibi 200 romana eşdeger bir yaziyi bu kadar az yanlişla yazamaz. t-RNA’nın Bulunması Hocam Paul Zamecnik ve ben, 1956'da transfer RNA’yı birlikte bulduk ve neye yaradığını açıkladık. Zamecnik daha önce ribosomların, üzerinde proteinlerin biraraya getirildiği strüktürler olduğunu göstermişti.Ben de bu tarihten bir yıl önce amino asitlerin özel bir dizi enzimle aktif hale getireilebildiğini (yani diğer amino asitlerle reaksiyona hazırlandığını) kanıtlamıştım (bu dördüncü bölümde anlatılıyor). Ama arada eksik bir şey vardı: amino asitlerin bağlanabileceği ve onlara (Hayatın kökleri, s: 31), mesajcı RNA’ların gösterdiği yerlere yerleştirilmelerini sağlayan kimliği kazandıracak bir şey. Paul Zamecnikle birlikte, hücreler içinde amino asitlere önemli bir yatkılnığı olan, yani onlarla olağandışı bir sıklıkla bağlanabilen küçük RNA molekülleri olduğunu gördük. Proteinin yapılışnıda ki eksik olan halkayı bulduğumuzu hemen anladık. Bir sürü yoğun ve zevkli deneyden sonra, ondan sonraki yılın sonlarına doğru,tRNA’nın protein yapımına katılım yönteminin size daha önce açıkladığım oldukça tam bir resimini elde ettik. Zincirlerden Üç Boyutlu Varlıklara Buraya kadar öykü yeterince doyurucu; canlı mekanizmalar, zincirleri dil olarak kullanırlar. Plandan bitmiş üretime geçmek, basit bir çeviri işidir. Ama hala aşmamız gereken bir engelimiz var. Çeviri bir simgeyi başka bir simgeye, tek boyutu tek boyuta, bir zinciri başka bir zincire, nükleotitleri amino asitlere dönüştürülüyor. Zincirden “maddeye” nasıl varabiliriz? Protein moleküllerinin görevlerini yerine getirmelerine, dokunabildiğimiz, kavrayabildiğimiz şeylere, tohumlara, çiceklere, kurbağalara, size, bana bir boyuttan üç boyuta sıçramak zorundayız demek ki. Yanıt, protein zincirleri içindeki halkaların yani aminoasitlerin özelliğinde yatıyor. Protein molekülleri, zincir oldukları halde asılnrad (fiziki olarak) gerçek zincirlerde olduğu gibi üç boyutlu yapılardır. Proteinin yirmi değişik amino asiti, etkisiz simgeler değildirler. Herbirinin kendine özgü kimyasal özellikleri vardır. Bazıları zincirdeki ikiz eşleriyle kimyasal bağlar yapmayı yeğlerken, bazıları daha çok asit, bazıları da alkali özelliğini gösterir. Kimi suyu aramak eğilimindeyken, kimi de sudan kaçar. bazıları öyle biçimlendirilmişlerdir ki zinciri bükebilirler. (s: 32). Birkaç tanesinin de bir proteinin yalnızca bir tek işe yaramasına katkıda bulunacak özel marfetleri vardır.Bu amino asitler zincirdeki yerlerine göre zincirin son biçimini belirler. Zincirler tamamlandıkları zaman, bir çeşit ip yumağı oluşturmak için kendi kendilerine içiçe dolanıp katlanırlar. çözülmüş zincirdeki amino asitlerin “sırası”, molekülün katlanmak için hazır olduğu zaman nasıl davranacağını, ne yapacağını “şaşmaz” bir şekilde belirler. katlanma biçimi de protein molekülünün şeklini, özelliklerini, işlevini belirler. Kas proteinler için, bir gen, protein yapar makinelere son bitmiş biçiminde katlanabeilecek ve komşu liflerin üzerinedn kayabilecek çok uzun bir protein zinciri yapmasini emreder. Böylece kisalabilen uzun lifler oluşur. kan hücrelerindeki oksijen taşiyan protein zinciri hemoglobin, özel bir üç boyutlu katlahnma biçimine sahiptir. Böylece yalnizca kendisine özgü bir yolla oksijeni tutma ve serbest birakma işlevini yerine getirebilir. Sonuç olarak herbirini siralanişi, genler içindeki nükleotidlerin siralanişiyla belirlenmiş binlerce protein zinciri, özel biçimlerde katlanip, özel işlevler elde ederler. Düzen Yaratmak, Çoğu Kez Zincir Yapmaktır Birinci bölümde düzen konusunda söylediklerimizi hatırlayın: Yaşam, sürekli düzensizliğe giden bir evrende düzene yönelik çalışır.Şimdi bunun ne demek olduğunu çok daha açıkça görebiliriz. Canlı olmak, daha önceden şaşmaz bir kesinlikle tanımlanmış bir düzenle, halkaları zincire eklemektir. Düzen bir defa kurulunca, son biçimin ve işlevin elde edilmesi hemen hemen kendiliğinden gelir diye düşünülebilir. İsterseniz, bir parçayı bir başka parçanın önüne koymak (Hayatın Kökleri, s: 33) kendiliğinden sonuca götürüyor diye düşünebilirz bu düzeni. Zayıf Kimyasal Bağlantıların Önemi Hücrelerin önemli molekülleri yani DNA,RNA ve proteinler üzerine yapılan bir çalışmadan çok ilginç bir genelleme ortaya çıkmıştır. Aslında “zayıf” kimyasal bağlantılar, yaşam için son derece önemil işlevler taşırlar.Güçlü bağlantılar (sağlam kovalent bağlar), amino asitleri protein içinde birbirine bağlayanlar cinsinden veya RNA ve DNA içinde nükleotidleri bağlayanlar cinsinden olanlardır.Bunlar zincirin her halkasında komşuyu sıkıca tutarlar. Zayıf bağlantılar ise bütün büyük zincirlerde katlanma noktalarını belirleyen ve molekülün biçimini sağlayanlardır. DNA’da iki zinciri,çift sarmalı oluşturmak iççin birarada tutan nükleotidler arasında zayıf halkalar vardır. Bunlar ileride göreceğimiz gibi RNA üretiminde çok greklidirler. Proteinin içinde,onu işlevine uygun katlanmış biçimlerde tutan amini asitler arasındaki bağalantılar da zayıftır. Ribosomlar üzerinde yeni protein yapımında,transfer RNA üzerinde tamamlayıcı biçimdeki nükleotidlere uydurarak,tam yerlerini “bulurlar”. Bu önemli bağlantıların özelliği,zayı oluşları yüzünden çok kısa sürmeleridir. Görevlerini yaparlar ve sonra kolayca çözülüp yeniden kullanılabilirler. Hayatla İçli Dışlı Cansız Varlıklar: Virüsler Virüsler ya da DNA’lı ya da RNA’lı proteinden yapılmışlardır. Yani ya DNA ya da RNA biçiminde bilgiyi içerirler ve protein biçiminde birşyelerin yerine geçebilen bir kimlikleri vardır. Ama yardımcısız kendi kendilerine üreyemezler. Yardım (s:34) canlı hücereler tarafından sağlanır. Virüsün proteinleri,onun bir hücre bulup içine girmesine yol açar. Virüs, orada kandini üretecek makinaları;hücrenin makinalarının bulur. Üreme işini tamamladıktan sonra kendisi ve yeni virüsler,aynı tatsız işi başka hücrelerde yinelemek üzere o hücreden çıkarlar.Bu olaylar sırasında virüs,”ev sahibi” hücreyi öldürebilir,ona zarar verebilir,değiştirebilir veya hiçbir şey yapmaz;bu virüsün ve hücrenin cinsinei bağlıdır. Bir virüsün hücrede neden olabileceği önemli bir değişiklik de onu kansere dönüştürmesidir. Bu esrarlı olay, 8. Bölümde göreceğimiz gibi en son kanser araştırmalarındaki yoğun çabaların temelinde yatlmaktadır. Hücrelerden daha basit oldukları halde,virüslerin daha ilkel olmadıklarını sanıyoruz. çok uzak geçmişte bir zaman, normal hücerelerine parçalarıyken kopup kendi asalak “yaşama” biçimlerini kurmuş olmaları mümkün görünüyor. Virüslerin bağımsız olarak üreme yetenekleri olmadığı için kendi başlarına canlı olduklarını düşünemiyoruz. Ölümlülük ve Ölümsüzlük Şimdi,bir bireyin yaratilmasinin bir dizi yazili talimat gerektirdigini biliyoruz. Bunlar milyonlarca yildir dikkate deger bir baglilikla tekrar tekrar kopye edilmişlerdir; ama her birey yalnizca birkaç on yil içinde yaşar ve ölür. O zaman bu talimatlarin ölümsüz olup olmadiklarini sorabiliriz. En azindan bir biyolog için her hangi bir şey ne kadar ölümsüz olabilirse,genetik bilgi de o kadar ölümsüzdür diyebiliriz. Aslinda ölümlü her birey,gelecek kuşaklara geçirilecek tarifnamenin geçici koruyucusudur;sopanin DNA oldugu bir bayrak yarişinda koşucu... Bir birey yaşaminin,ancak atalarindan çocuklarina geçirdigi bilgi kadar önemi (Hayatin Kökleri, s:35) vardir. Bazi güveler agizsiz dogarlar ve dogduklari andan başlayarak açiliktan ölüme mahkimdurlar. Tek işlevleri,çiftleşip daha çabuk yumurtlayarak güve bilgisini gelecek kuşaga geçirmektedir. Eğer DNA ölümlünün ölümsüzlüğü ise,insanları inatçı merakı,daha ötesini de sormadan edemez;Bütün bunlar nasıl başladı?(Hayatın Kökleri, s:19-36). Başlangiç Hangisi önce geldi, tavuk mu yumurta mı? Bu çok duyulmuş bir sorudur ama yanıtlanamaz. Yanıtlanamamasının sebebi “tavuk yumurtadan, yumurta tavuktan vs.” diye zaman içinde bitmez tükenmez bir geriye doğru sayış gerektrmesi değil, bu şekilde geriye giderken biriken küçük değişikliklerle tavuğun tavukluktan,yumurtanın da yumurta olmaktan çıkmasıdır.Tavuğun bir milyar yıl gerilere giden soy ağacını incelersek;tüylü arkadaşımızı,hayal gücümüzü ne ölçüde zorlarsak zorlayalım adına “tavuk” diyemeyeceğimiz atalara bağlayan bir değişimle karşılaşırız. Benim tahminim, bir milyar yıl önceki tavuk atasının her halde,toplu iğne başından küçük ve okyanusta yaşayan bir yaratık olduğu. Kendi soyumuzu gerilere doğru izlersek,yine buna benzer bir sonuçlar karşılaşırız. Ne kadar geriye gidebiliriz? Bir başlangiç oldugunu düşünmemiz gerek. Bundan önçeki bölümde sözü edilen,DNA’nin ölümsüzlügünü benzetmesine şimdi daha iyi bir perspektiften bakmaliyiz.Dünyamizin şimdiki canli biçimlerini dogracak tüm bilgiyi taşiyan bu kocaman moleküllerin,çok uzak bir geçmiş zamanda, alçakgönüllü bir başlangiçlari olmasi gerek. (s: 37) En iyi tahminlere göre yaşam; bundan üç milyar yil önceki Dünya'da başladi.Üç milyar yil önce Dünya'miz iki milyar yaşindaydive canlilari barindiracak kadar sogumay başlamişti.Son derece küçük ve oldukça basit deniz yaratiklarinin iki milyar yildan daha eski fosilleri var. Bu fosilleşmiş yaratiklarin atalari herhalde daha da küçüktü.. En ilkel canli biçimi, belki de bugün bolca bulunan basit tek hücreli canlilara hiç benzemeyen bir tek-hücreydi. Öyleyse bizim yoğunlaşacağmız soru şu: bir hücre,yaşamaya ilk olarak nasıl başlamış olabilir, bu aşama nasıl mümkün olabilir? Soru”hücre nasıl yaşamaya başladı?” değil;bu hiçbir zaman yanıtlanayacak bir sorudur. Çünkü bu olaya tanıklık edecek kimse yoktu o zaman; ama yaşamın nasıl oluşabileceğini sormak hakkımızdır. Akıllıca tahminler ve olasilıkıları gösteren deneyler yapabiliriz. Gerekli Maddeler Jeologların, paleontologların, fizikçilerin,biyologların çalışmalarına dayanarak,dünyanın üç milyar yıl öncesi nasıl bir yer olabileceği konusunda oldukça iyi bir fikrimiz var. Bilim kurgu kitapları ve filmelri olayı çok canlı ve belki de doğru resimliyorlar;lav ve kayalardan oluşmuş,gri, tümüyle kısır,hiç yeşili olmayan manzaralar,patlayan yanardağlar,sivri dağ tepeleri,buharlaşan denizler,alçak bulutlar,arada çakan şimşeklerle gürültüyyle parçalanan ve sürekli yağan yağmurlar. Herhangi bir canlı tarafından görülmemiş ve duyulmamış olaylar. Kuşkusuz bu, sizin ve benim için çok sefil bir ortam olurdu. ÜAma yaşamın başlangıcı için iyi bir düzendi. Herşeyi harekete geçirmek için gerekenler şunlardı: 1. Ilık bir ortam 2. Çok miktarda su(s:38) 3. Gerekli atomların kaynakları/karbon,hidrojen,oksijen,nitrojen ve fosfor) 4. Enerji kaynağı. Su ve ısı, sorun değildi. Dünya soğurken, milyonlarca yıllık yağmur okyanusları doldurmuş hala sıcak olan Dünya bu okyanusyarı ısıtmıştı. Şimşekler bol bol enerji sağlıyorlardı. Bulutlar aralandığı sıralarda da Güneş’ten ulraviyole ışınları geliyordu(Bu ışınlar o zaman şimdi olduklarından çok daha güçlüydüler, çünkü atmosferimizi sarran ozon tabakası henüz oluşmamıştı. Ozon, yeryüzünde bitki yaşamının sonucu olarak yavaş yavaş birikmiş bir oksjijen tabakasıdır. Bu tabaka ultraviyole ışınlarını geçirmez). Bu koşullar;kuşkusuz başlangiçta,en basit birimlerin,bilgi zincirlerinin (DNA) ve hücre maddesi zincirlerinin (protein) oluşmasi için yeterince basitti. Ama zincirlerimiz olmadan önce halkalarimizin olmasi gerekir. Önce DNA nükleotidleri ve proteinlerin amino asitleri oluşmalidir. Bildigimiz gibi, bu halkalar ufak moleküllerdir. Bunlar, karbon, hidrojen,oksijen,nitrojen ve fosfor elementlerinin kimyasal olarak baglanip düzenlenmeleriyle oluşurlar. Basit Moleküllerin Doğuşu Öyleyse işte senaryomuz: Deniz suyunda erimiş karbon,hidrojen,oksijen,nitrojen ve fosfor içeren basit bileşikler, ultraviyole işinlari ve şimşeklerle sürekli bombardiman edilmiyorlar. Bu arada bir kismi kalici ve dengede olan,degişik kombinasyonlara da zorlaniyorlar. İşlem yüz milyonlarca yıl boyunca sürerken,denz, elemanlarının değişik kombinasyonları yönünden giderek zenginleşiyor. Yeni moleküller,bu arada nükleotidler ve amino asitler birikiyor. Sonunda denizin son derece bol ve bütün yeni molekül(s:39) çeşitlerini içeren koyu bir çorbaya dönüştüğüü bir zaman geliyor. Zamanın Önemi Sözkonusu süreçte zamanın önemini kavramak için biraz duralım. Zaman ne kadar uzun olursa bir şeylerin olması da o kadar olasıdır. Kimyasal tepkimeler için de bu doğrudur. Zaman sınırlaması olmazsa,yeterince uzun süre beklenirse en olanaksız tepkimeler gerçekleşebilir. Eğer bu tepkimelerin ürettikleri bileşikler kalıcı (dengeli) iseler, deniz suyunun nisbeten değişmez maddeleri haline geleceklerdir. İçinde canlı Olmadığı için Çorba Varlığını sürdürebilir Şimdidenizin çorba gibi olma düşüncesi size aşiri görünebilir. Bunun bugünkü deneylerimizle karşilaştiralabilecek hiçbir yani yoktur. Böyle zengin bir oluşumun birikmesi,canlilar onu hemen yiyip biterecegi çin bugün belik de olanaksizdir. Bakteriler ve diger açgözlü yaratiklar şimdi çok kalabaliklar ve ne zaman iyi bir besin kaynagi belirse,hemen onu tüketiyorlar. Kaynak kuruyana kadar üreyip sayilarini arttiriyorlar. Görüyorsunuz ki eskiden yaşam olmadiggi için okyanuslar çorba gibi olabilirdi. Eski Olayların Laboratuvardaki Benzerleri Aslında,anlattıklarımız hiçbir zaman kanıtlanamayacak bir hipotez. Yine de biz,laboratuvarda bunların olabileceğini gösterebiliriz,Eskiden olduğu öne sürülen koşulların laboratuvarda istenen tepkiyi sağlaması kuşkusuz olanaklıdır. Üç milyar yıl önce denizde bulunduğu (s: 40) düşünülen basit bileşikler bir cam kapta suda eritilebilirler. Kap, şimşekylerin enerji katkısını sağlamak üzere bir elektrik kaynağına bağlanır. Ssitemin bütün parçaları hiçbir canlı hücre olmadığından emin olabilmemiz için önceden sterilize edilir. sonra kaptakilerin bir süre pişmesi için elektrik verilmeye başlanabilir. sonunda kap açılıp içindekiler incelenir. Bu deneyin yapılmış olduğunu ve sonucun tümüyle inandırıcı olduğunu sevinerek söyleyebilirim. Hem nükleotidler hem amino asitler beş elementten bu şekilde oluşturulabildiler. yani yaşam zincirlerinin halkaları, deniz benzeri bir ortamda şimşikleri enerji kaynağı olarak kullanılmasıyla üretildi. Zincir Moleküllerinin Doğuşu Bundan sonraki adım,açıkça görülüyor ki halkaları,DNA gibi ve protein gibi zincirler oluşturmak için birleştirmektir.İlkel koşulların laboratuvarda yapılmış benzerlerinin,halkaların oluşumu aşamasını sağlamasına bakarak,çalışma ilerletilirse halkaların zincir biçiminde eklenebileceğini de düşünmek akla yakındır. Nitekim kısa zincirlerin oluştuğunu gröüyoruz. Basit kimyalarıyla bugünün DNA’larına ve proteinlerine benziyorlar. Yined hatırlayalım, bu deneyler yalnızca oylabileceğini gösterir, ne olduğunu değil. Durum, Thor Heyerdahl’ın Polinezya Adaları halkının Güney amerika’dan batıya yelken açarak, şimdiki yurtlarını buldukları savını kanıtlamaya çalışırken kaşılaştığından farklı değil. sal üzerinde aynı yolculuğu başarıyla yaparak,yalnızca polinezyalıların gerçekten bu yolculuğu yaptığını kanıtlamış olmadı, benzer taşıt kullanan herhangi birinin de aynı işi yapabileceğini gösterdi(s:41) Bir Hücreye Doğru Bu noktadan sonra,hücdreyi daha çok tanımak için beş önemli adıma daha göz atabiliriz. Hücrenin ikiye bölünmesi DNA’nın ikiye bölünmesi Zarlar Çift zincirli DNA Yapısal proteinler Enzimler tek zinciril DNA Proteinler Yağlar Nükleotidler Aminoasitler karbon, hidrojen,oksijen, azot(nitrojen) ve fosfor 1. Enzimlerin ortaya çıkması Enziler, hücre içindeki bütün kimyasal tepkimeleri hızlandıracak özel protein molekülleridir. Bugün canlı hücre;herbiri kenid özel işini yapan, besin maddelerini parçalayan,besinden enerji üreten, basit moleküllerden zincir yapımını kolaylaştıran ve sayısız başka işler yapan binlece enzim içerir. Olayların denizdeki başlangıt çağlarında yavaş gelişimleri, ancak enzimlerle hızlandırılabilirdi, İlk enzimler, raslatısal olaramk birbiren eklenmiş kısa aminoasit zincirleri olsa gerek. Tekrar tekrar “deneme-yanılma”yla bu kombinasyonların bazıları; birtakım reaksiyonları hızlandırabilecek,yalnız kenidlerine özgü bir yeteneği elde etmiş olmalılar.(s: 42) 2. DNA’nın çift Kat oluşu. Okyanuslar boyunca DNA zincirinin rasgele eklenen nükleotidlerle yavaş yavaş uzamasini gözünüzün önüne getirmeye çaliştiginzda baszi anlamli diziler oluşcaktir.Burada “anlamli”, birkaç yeni ilkel proteini yapmak için gereken bilgiyi içermek olarak kullanilmiştir. Bunladan bazilari, yararli enzimler veya önemli yapilarin parçalari olacktir. Basit bir çift kat halinde birleşme bunu sagladi. birbiren sarilmiş ipliklerin zarar görmesi,ayri ayri tek başlarini olduklari zamandan daha az olasiydi.Dahasi, çift kat olmak,DNA’nin üremesi için gereklidir. 3. DNA’nın Çoğalması Bu, çift sarmal DNA zincirindeki her ipliğin,kendisini tıpatıp bir kopyasını yapması,sonuçta ikinçci bir çift sarmalın(s:43) oluşması demektir. son erece basit ve zarif olan bubişlem,bir halatın çözülüp ayrılışı gibi iki zincirin birbirinden ayrılmasıyla baş

http://www.biyologlar.com/evrim-konusunda-ilk-dusunceler

Canlıların Ortak Özellikleri

Canlı ve cansızların aynı kimyasal ve fiziksel yasalara bağlı olduğuna inanan felsefeye Materyalizm ya da mekanik görüş, buna karşılık canlıların farklı yasalar altında hareket ettiğini ve canlılığın mistik bir güç ile meydana geldiğini benimseyen görüşe de Vitalizm ya da kadercilik denir. Her iki görüşün de temelinde belirli kimyasal ve fiziksel ilkelerin yattığı bir gerçektir. Canlılk ile cansızlığı virüslerde birbirinden ayırmak oldukça zordur (uygun koşullarda canlı özelliği, uygun olmayan koşullarda ise kristal hale geçerek cansız özelliği gösterir). Daha ileriki kademelerde canlılık özelliği belirgin hale geçerken, o zaman da canlının bitki mi yoksa hayvan mı olduğu konusunda bazı sorunlar ortaya çıkar. Nitekim birhücreli bazı hayvan grupları bugün hem botanikçiler hem de zoologlar tarafından incelenmektedir. (Örneğin; kamçılılardan öglenanın karanlıkta hayvansal, ışıkta bitkisel davranması, evrimsel gelişimde her iki grubun bu kademede ortak bir organizasyona ve ataya sahip olduğu fikrini güçlendirmektedir.) Bu aşamadaki ortaklık, daha sonraki kademelerde "bu bir canlıdır"yargısını açıkça verdirecek ortak özellikleri beraberinde vermiş; uyuma göre bu özellikler sonradan geliştirilmiştir. A. ÖZEL BİR KİMYASAL DİZİLİME SAHİP OLMALARI Cansızlar, kimyasal bağların izin verdiği ölçüler içerisinde bir bileşime sahiptirler. Canlılar ise bu kimyasal bağların dizilimini özel bir şekilde saptarlar. Tüm canlılar genleri oluşturan çekirdek asitlerini -genellikle DNA (bazı virüslerde RNA)- içerirler. Gensiz bir canlılık düşünemeyiz. Çünkü genler değişik yaşam formlarının sentez ve replikasyonundan (eşlenmesinden) sorumludur. Tüm genler aynı birimlerden; fakat değişik dizilimlerden oluşmuştur. Dolayısıyla tüm canlıların yapısına giren protein, bu genlerin yapısal değişikliğine uygun olarak, her hücrede farklı amino asit dizilimine sahip olurlar. İlave olarak karbonhidrat, yağ, ve su içerirler. Tüm bu maddelerin özel karışımı protoplazmayı meydana getirir. B. HÜCRESEL DİZİLİM Canlıların büyük bir kısmı (kural olarak çokhücreliler) hücre olarak bilinen birimlerden yapılmıştır. Her hücre çok ince zarla (plazma zarı) çevrilmiştir. Bu zar erimiş maddelerin ve suyun hücre içerisine girip çıkmasına izin verir. Her iki yönde de geçirim bakımından çok özelleşmiş seçici bir yeteneği vardır. Hücre bir çok kimyasal değişimin yapılabilmesi için değişik enzimleri ve en önemlisi yalnız başına kendinin aynını üretebilecek yeteneğe sahiptir. C. ORGANİZASYON Canlıların vücut kısımlarının görev bölümüne ve belirli kurallar içerisinde canlılık etkinliğini devam ettirmelerine organizasyon denir. Bütün hayvan ve bitkilerin vücudu, yapısal ve işlevsel olarak birim kabul edilen hücrelerden yapılmış olmasına karşın homojen değildir. Farklılaşmış vücut kısımları değişik görevleri üzerine almıştır. Hatta birhücreli canlılarda, ergin evrede, boy ve şekil sabit olmakla beraber, hücrenin farklı kısımları farklı görevleri üzerine almıştır. D. UYARILMA Bütün canlıların çevrelerindeki fiziksel ve kimyasal koşulların değişmesine karşı tepkileri kalıtsaldır. Basit organizmalarda uyarı, genel olarak bütün vücutla algılandığı halde, yüksek organizmalarda duyu organlarının yeri merkezileşmiştir. Örneğin; ışık gözle, koku burunla, tat dille, basınç ve sıcaklık deriyle vs. Uyarının alınması ve gerekli tepkinin gösterilmesi, canlının evren içerisinde en uygun yerde ve koşullarda yaşamasını sağlamayı yaratmaktadır. E. HAREKET Beslenme, korunma, üreme, yayılma, en rahat edebileceği bölgeyi bulma vs. gibi yaşamın temel işlevlerini yürütebilmek için, ilkel organizmalarda ya vücudun tamamıyla protoplazmik hareket ya bir kısmıyla sil ve kamçı hareketi ya da yüksek organizmalarda görülen, yürüme, yüzme, ve uçmanın sağlanması için belirli organ oluşumları görülür. Birçok canlı tüm yaşamı süresince belirli bir yere bağlı kalmasına karşın, vücudun değişik kısımlarının çevre koşullarına göre değişimi de hareket olarak kabul edilir. Örneğin; bitkilerde ışığa (fototropizm), yerçekimine (geotropizm), neme (higrotropizm), vs. ye yönelim bir hareket kavramı içerisinde değerlendirilir. F. ENERJİ KULLANIMI Canlılığın en önemli öğelerinden biri büyüme, üreme, yenilenme vs. için enerjiye olan gereksinimleridir. Hücre kendi başına enerji üretemez; dışarıdan kaynak sağlamak zorundadır. Hayvanlar enerji bağları içeren molekülleri yıkmak (katabolik tepkimeler) suretiyle gerekli enerjiyi sağlarlar. (karbonhidrat, yağ ve proteinden). Küçük molekülleri büyük moleküller halinde bağlayarak (anabolik tepkimeler) yapı taşlarını ve enerji depolanmasını da yapabilirler. Bu tepkimelerin tümüne birden biyoenerjitik denir. Bir moleküldeki enerjinin büyük bir kısmını kullanma oksijen kullanmakla olur; yani tamamıyla oksitlenmelidir (aerobik solunum=oksijenli solunum). İlkel canlıların bir kısmı (bazı mikroorganizmalar, özellikle mayalar) ve bazı endoparazitler (bağırsak solucanları gibi) bu kaynak maddeleri oksijensiz yıktığı için enerjinin pek az bir kısmından yararlanabilir (anaerobik solunum=oksijensiz solunum). Pek az bir organizma grubu da bazı inorganik maddeleri yıkmak suretiyle enerji elde eder; azot, demir ve kükürt bakterileri bunlara tipik örneklerdir. Dünyada serbest oksijenin olmadığı devirlerde, canlılar enerjilerini bu yollarla sağlıyorlardı. Bitkiler ise (saprofit ve parazit olanların bir kısmı hariç) enerji kaynağı olarak güneş ışınlarını kullanır. Güneş ışınlarının kuantlarındaki enerjiyi kimyasal bağlar halinde (nişasta) tutarlar ve bu kimyasal bağlar tüm adrıbeslek (heterotrof) canlıların enerji kaynağını ve yapı maddelerini oluşturur. İlk evrelerde (bitkiler oluşmadan önce) enerji kaynağı olarak UV ışınlarının katalizlediği bazı ilkin organik moleküller kullanılmıştır. Ozon perdesi oluştuktan sonra bu kaynak büyük ölçüde kurumuştur. G. ÇEVREYE UYUM Canlılar kural olarak yaşadığı ortamın koşullarına uyum yapabilecek yeteneğe sahiptir. Bu durum homeostatik tepki olarak bilinir. Değişik koşulların bulunduğu ortamda en uygun yeri seçmeye çalışır; şayet tam anlamıyla uygun ortam bulamazsa, yapısal değişikliklerle (mutasyonların yardımıyla) bu uyum sağlanmaya çalışılır. Günlük uyumlardan binlercesini farkında olmadan yaparız. Örneğin gözün karanlığa ve aydınlığa uyum yapması gibi. Çevre koşullarının değişmesi canlı bünyesine en az etki bırakacak şekilde iletilmeye çalışılır (özellikle sıcakkanlılarda); örneğin çölde ve kutuplarda insan kanı her zaman aynı sıcaklıktadır. Canlı, uyum yapabildiği oranda hayatta kalma şansına sahiptir. Bu oran ise kalıtsal yapı ile saptanmıştır. Bu sınırların dışındaki uyumlar ancak mutasyonlarla sağlanabilir. H. ÜREME Hiçbir canlı sonsuz olarak yaşamını devam ettiremez. Herhangi bir şekilde, üremeyle, kalıtsal materyal gelecek kuşaklara aktarılır. Birhücrelilerde bölünme aynı zamanda çoğalmayı sağlamasına karşın, çokhücrelilerde üreme belirli vücut kısımlarına özgü bir yetenek olarak ortaya çıkmıştır. Bazı canlı gruplarında gen değişimi olmaksızın (eşeysiz) üreme görülmesine karşın (birhücrelilerde mitoz bölünme; çokhücrelilerde tomurcuklanma, dallanma, partenogenez çoğalma, bitkilerde çeliklenme vs.) kural olarak eşeyli üreme çok daha sıktır. Bu şekilde değişik gen kombinasyonları ortaya çıkarak daha başarılı döllerin meydana gelmesini sağlar. Bu, evrim mekanizmasının en önemli ögelerinden biridir. İ. EVRİMSEL UYUM VE VARYASYONLARIN KALITIMI Tüm canlılar genlere sahiptir ve genlerin tümü de mutasyonla değişebilir. Bu, aynı türün farklı bireylerinin kalıtsal olarak değişmesini sağlar. Dolayısıyla o anda faydalı olan mutasyonları taşıyan bireyler seçilir, zararlı olanlar uyum yapamadığı için ortadan kaldırılır ve evrimsel bir yönlendirme ortaya çıkar. Bu, zamanla türün değişmesine neden olur; özellikle çevre koşulları değiştiği zaman. Kalıtsal uyumlar meydana gelmeseydi, hiçbir tür yaşamını sürdüremeyecekti; çünkü çevre koşulları devamlı olarak değişmektedir. I. BÜYÜME Çevresindeki anorganik (ham) maddeleri kendi protoplazma yapısına çevirme, büyüme olarak bilinir. Bitkilerde (çok yıllık) kural olarak sınırsız bir büyüme görülmekle beraber, hayvanlarda her türün kendine özgü şekil ve büyüklüğe ulaşmasına kadar devam eder. Çok hücreli hayvanlarda genellikle bir büyüme evresi vardır. Bu evrede büyüme hızlıdır. Daha sonraki evre olgunluk evresidir, büyüme yoktur; fakat protoplazmanın yenilenmesi için devamlı besin yadımlaması (asimilasyonu) vardır. Protoplazma, metabolik tepkimeler sonucu sürekli olarak yıkılır, eğer yaşam devam edecekse bu protoplazmanın yenilenmesi gerekir. Birhücrelilerde büyüme, çoğalma ile sonuçlanmasına karşın; çokhücrelilerde vücudun gelişmesini ve irileşmesini sağlar. Yaşlılık evresinde protoplazmanın yenilenmesi gittikçe azalır; hücre yavaş yavaş işlevini; ilerlemiş ve yaygınlaşmış durumlarda da yaşamını yitirir. Bu bozulma herhangi bir yaşta, yeterince besin alınmadığında veya nitelik bakımından doyurucu olmadığında da ortaya çıkabilir. Yenilenmenin kusursuz olması protoplazmanın içerdiği maddelerin eksiksiz olmasıyla sağlanabilir. Büyüme her türde kalıtsal yapıyla sınırlandırılmıştır. Bunun alt ve üst sınırları çevre koşullarıyla belirlenmistir.

http://www.biyologlar.com/canlilarin-ortak-ozellikleri-2

Yassı Solucanların Anatomisi

Polycclad Yassı Solucanların Anatomisi İsmininin de önerdiği gibi, serbest yaşayan solucanlar dorso-ventrally yassılanmış olup birkaç milimetreden daha kalın değildirler Boyutlar bir milimetreden daha azdan balar ve 30 cm nin üzerine kadar uzanır. Çoğu polycladler son derece hassastırlar ve tipik olarak düz bir dorsal yüzey içeren ve/veya oval şekillerine sahiptirler. Bununlar birlikte, dorsal papillae (Acanthozoan, Thysomozoan) sergilerler. Solucanların anteriorlarında uç kısımlarda dokanaç (tentacle) yer aldığından ve çok parlak renklere sahiptirler ve nadiren de olsa bazen yanlışlıkla nudribranc olarak kabul edilirmişlerdir. Fakat nudribranclara karşıt olarak, anterior sınırında dokanaçlar çoğunlukta basit bir yapı halinde tutunmuşlardır. Onlar yol boyunca nudribranclara nazaran daha fazla hareket ederler ve aynı zamanda çok ince yapıya sahiptirler ve elle tutulduklarında kırılmaya çok eğilimlidirler. Bununda ötesinde, onların özel terleme organları (gills) yoktur ve terleme solucanların tüm yüzeylerinde difuzyon yoluyla gerçekleştirilmektedir. Tüm yüzeylerinde difuzyon yoluyla gerçekleştirilir. Polycladler geniş bir renk çeşitliliği ve yapısı sergilerler. Onlar marginal buruşukluklara sahiptirler ve boyutları ile sayıca artmaya eğilimlidirler. Donük türler haricinde (siyah ve esas itibariyle siyah renkli) türler transparenttirler ve iç organları epidermis boyunca görülebilir. Özellikle ovarisleri parlak veya koyu renkli mor renklere sahiptir ve dorsal yüzeyin en dış kısmı binlerde vurucu cilia ile beraber engelleyici epidermistirler (ectodermal orijinli bir tek hücre tabakası). Onun da altında, dairesel kasın dış tabakası ve kasların iç tabakası birbirine parallel uzantı şeklindedir ve aralarında vucut plastisitesi mevcuttur. Dorsal ve ventral epidermis arasındaki boşluk parenchymal doku ile dolmuştur ku bu çok sayıda gizli hücrelere sahiptir ve bununla sümükler dışarı atabilirler ve diğer bileşenler epidermal boşluklarla oluşmuştur. Dorsal ve ventral epidermis arasındaki boşluk parenchymall doku ile dolmuştur ve çok dallanmış bağırsak ve üreme sistemi gibi organları içermektedir. Parenchymal doku mesodermal kökenli olup sümük dışarı ataliben çok yüksek sayıda gizli hücreler ve epidermal boşluklar içermektedir. Polyclad hidrostatik iskelete sahiptir ki bu sulu hayata çok güzel adapte olmasını sağlamaktadır. Mesodermdeki içsel vucut sıvısı kapalı vucut kompartmanında basınç altında tutulmakta ve vucut duvar kaslarının hareketine destek sağlama amacıyla hidrostatik iskelete karşı kuvvet uygulamaktadırlar. İki yönle hareket vardır. Küçük boyutlu türler ince kıla benzeyen ventral cilia ile vuruşlarla taban boyunca kaymasını sağlar. Büyük boyutlu türleri ise (Tysanozoan sp. gibi) aşağıda sol panelde gösterildiği gibi vucut kaslarının ritmik vuruşlarıyla yüzmeye muktedir olabilirler. Solucanlar vucutlarını ileri ve kıyıya atarak bir seri dalgalandırma yaratırlar ve yer üzerinde ileriye doğru sürünürler. Polycladlerin iki yönlü vucut şekilli hali cephalize olmuştur, bu tanımlanabilen baş bölgelerine sahip olduğu anlamındadır ve orada sinir fonksiyonları ve duyu yapıları yer almaktadır. Solucanların sinir sistemi merdiven şekline benzeyen uzun boylu sinir ipi çiftine sahiptir ve bunlar çapraz olarak birleşmişlerdir. Beyinsel anteriordaki ganglion düğümde son bulurlar ve kafanın içinde veya dışında yeralan sinirsel büyük bir top şekline sahiptirler. Son zamanlarda bazı poyclad türlerinde küçük ama iyi tanımlanmış beyin sinirbiyolojisinde model sistem olarak servis yapan beyin cytoarchitecture ve sinirsel tamir mekanizmasını araştırmalar yapılmıştır (Bakınız Bölüm: Polyclads ve Neurobiology). Başın görünen karakteri dokunaçların oluşumudur ki çoğu durumlarda anterior sinirinin belirtilmesi (=pseudotentacle) gereklidir. Bu kör bir basit boru şeklinde veya geniş kapaklı olarak olarak gösterilirler. Çoğunlukla, Thysonozoon sp.‘nın kafa bölgesinde görüldüğü gibi kulağa benzerler (sol panel). Anterior beyinsel ganglion düğüm ve onun büyük iç sinirlerine benzerler ve solucanların “beyin” i çok sayıda foto ve kimyasal hassas hücrelerinden oluşan sinir sinyallerinin analizi esas olarak, kafada ve Pseudotentaclelerde konsantre olmuşlardır. İlave olarak, yüksek sayıda mekaniksel alıcılar epidermiste dağılmış vaziyette yer almışlardır. Fotoya duyarlı hücreler beyinsel göznoktalarında bulunur ki orada yuvarlak salkım olarak çeşitli gözler yeralmışlardır. İleri gözler, ventral ve dorsal yalancı dokanaçlarda yeralmışlardır. Bu gözler gelen görüntünün şekillenmesine kabiliyetli değildirler ama ışık istikameti ve yoğunluğunun değişimine hassatırlar. Yassı kurdun parlak ışığa duyarlı olduğu zaman, özellikle koyu yerlere doğru geri çekilirler. Vertebrateler ile mukayese edildiklerinde, poycladlerin gözlerinin organizasyonu oldukça basittir. Bu tip göz, birçok lens ile kapatılmış olup “pigment cup ocellus” olarak tarif edilirler. Ocelli beyinsel göznoktasının bir parçasıdır ve çeşitli ışığa duyarlı hücrelerden oluşurlar ve konkav kap şekline sahiptirler. Kabın duvarları pigment içermektedir ve bunlar uç taraftan gelen ışığın sızmasını enlellerler. Hücrelerin ışığa duyarlı kısımları (microvilli) opak kabın içersinde düzenlenmişlerdir ve yanlızca bir yönden gelecek ışığa karşı duyarlıdırlar. Gelen ışığın açısına bağlı olarak, loş kısımler ışığa duyarlı yapıların üzerine gölge olarak düşerler. Kap aktif olarak kaslar tarafından döndürüldüğünden çabuk değişen gölge izleri yaratılır. Sinir sinyallerine karşılık olarak, beyinsel ganglion’a gönderilirler ki orada bilgiler analiz edilirler, uç boyutlu oryentasyon ve uygun davranış reaksiyonu gösterirler. Polycladlerin görsel duyularından dolayı çevresel oryentasyonu için yeterli olmayabilir ve polycladler iyi gelişmiş kimyasal dedektörlü batarya vardır ve molekülleri tanımaktadırlar. Kimyasal bileşenlerin besin ve eş bulmada önemli rol oynadıkları düşünülmektedir. Besin ve eş bulmada belirgin moleküller boşalarak akış ile içeri girerler. Bu solucanlar kimyasal alıcıları tarafından algılanarak koku yayarlar. Bunlar özellikle ventral yalancı dokanaçlarda yerleşmişlerdir ve orada yivli ciliate şeklinde salkımlanmışlardır. Aktif solucanlardaki yalancı dokanaçlar hareket halinde meşgul görülürler ve bu kimyasal duyarlı alet solucanların yönünü bulmalarında ve koku çıkarmalarında temel karar veren davranış olarak kabul edilir. Auricle ve göz noktalarına ilave olarak (Bakınız: yukarıdaki sol foto ve alçak panel) yassı solucanlar statocyst adı verilen ilkel denge organları vardır ki basınca duyarlı saç ve küçük taneli materyalli hücreler içerirler ve bu hayvanların yukarıya doğru gitmesinde büyük rol oynarlar. Yassı solucanın dinlenme, tamirat ve cam slaylarda hazırlanmasından sonra (wholemounts) ventral bakış karakterlerinde ölü solucanlar gözlenerek incelenir. Bu karakterlerin coğu türlerin taxonomi belirlenmesinde önemli rol oynarlar ki bu oldukca zor bir görevdir. Basın yanında ağız ve pharynx gözlenebilir. Genel olarak, polycladlar pharynx plicatus’a sahiptirler. Bu tip pharyngeal tüb uzun be dairesel kas tabakası sergiler ki o pharynx’in şeklini çok fazla değiştirir ve sıvıyı bağırsak boşluklarına doğru pompalar. Bununda ötesinde, pharyngeal ceplerini ayıran özelliğine sahiptir ki orada kullanılmadığında dışarı atılırlar. Pharynx boru şeklinden çeşitli şekillere kadar yapı gösterirler (örneğin, yuvarlak veya oval çok sayıda pharyngeal lob içeren çok buruşuk şekiller). Beslenmede, pharynx ağızdan çıkıntı yapar ve Pseudobiceros türünün bazı tiplerinde tüm hayvanları yutacak boyutta açılırlar. Ventral yanın ortasında, alt sınıf Cotylea yapışkan organa sahiptir ve vantuz olarak adlandırılır. Arazi gözlemlerinde bu organ hayvanların alt tabakalara yapışmasında kullanılır. Küçük invertebratelerin yakalanmasında ve yiyeceklerin hazmında işlev görür. Ender olarak, Pseudobiceros örneğinde ve Pseudoceros’da iki eşit olmayan vantuz bulunmuştur. Diğer tür polycladlerin belirgin karakterleri erkek ve dişi üreme sistemlerinin anotomisidir. Polycladler hermaphrodiktir. Onların ikiside erkek ve dişi üreme organları yumurta ve sperm üretirler. Yetişkin solucanlar, ki esas olarak üremeye geçmişlerdir, vucut hacminin yüksek yüzdesi testes ve ovarislerden oluşmuştur. Çoğu türlerde, bu serpistirilmiş haldedir ve ventral ve dorsal parenchyma da yerleşmiştir. Bununla birlikte, dışarıdan yanlızca erkek ve dişi gonophore’lar gözlenmiştir. Genel olarak, erkek boşluk pharynx’de posterior olarak bulunmuştur ve penis papilla ve penial stylet tutarlar, organları eş için uzanırlar. Pseudobiceros türünün çift erkek üreme sistemi, iki erkek boşluk ve erkek organları ile karakterize edilirler. Dişi boşluk daima açıkca erkek boşlukta ayrılmıştır ve posterior’da yerleşmiştir. Çoğu türler (Pseudoceros, Pseudobiceros)’in bir tek dişi boşluğu vardır bununla fakat Nymphozoon’in çok sayıda dişi boşluğu vardır. Dişi üreme sistemi yumurtalık, yumurta sarısı, kabuk beze, bir yarı hazne, ve döl yatağı bulunur ve orada yumurtalar döllenir. Eşleşmeden sonra (Bakınız, Bölüm: Eşleşme ve yeniden üreme) spermler dişi vucuda enjekte edilir (Hypodermal insemination) dişinin üreme aygıtına ve yarı hazneye doğru depolanma amacıyla göçederler. Yumurtalar yumurtalıktan oviduct’a doğru geçerler ve yarı haznede sperm tarafından döllenirler ve yumurta sarısı ile kaplanmış ve kabuk beze ile gizlenirler. Daha sonra üreme organlarına geçerler ve düzensiz yumurta kütlesi şeklinde depolanırlar. Yeniden üreme sisteminin yanında, çok sayıda yanal dallara sahip bağırsak solucanlarının vücut hacminin yüksek yüzdesini teskil eden ikinci organdır. Nutrientlerin vücut hücresine transferinde bağırsak sistemi (intestial), vucudun hemen hemen her tarafına uzanmış olup vurucu cilia ile kaplanmışlardır. Yarı saydam solucanların haricinde (Aquaplana sp.) bağırsak dallarının dağılımı ve onların anotomik detayları gözlenmede çok zordur. Polycladlerin kör sindirme sistemi bulunduğundan sindirilemeyen materyaller pharynx’e doğru yani yiyeceklerin geldiği aynı açıklığa doğru dışlanırlar. Soldaki foto (PHOTO © Bill Rudman) Paraplanocera oligoglena’nin ventral gorünüşünü vermektedir ve hemen hemen transparent olan vucudun çoğu organlarını gosterirler. Beyaz kollu merkezi yapı cok buruşuk pharyngeal tüpdür (pharynx plicatus) ve ağıza doğru ağız vucudun merkezinde yerlemiştir. Donuk beyazımsı network, vucudun çoğu bolgelerine uzanmış çok dallı bagırsak ki bu solucanlara “polyclad” (yunanca = çok dallı) adı verilir. Erkeğin ve dişinin diğer tüm organları yeniden üreme sistemidir. Salgı ve osmoregulation için polycladler özel fonksiyonlu birimlere sahiptirler, bunlara protonephridia (tekil protonephridium) denir. Onlar iki veya daha fazla kapalı uzun tüp dalları halindeki networka benzerler ve vucut boyunca uzanırlar. Osmotik su dengesini kontrol eden özel yapılara sahiptirler ve böbreklerin atık suyu çıkarttığı gibi çalışırlar. Vucut boyunca Protonephridium dallanma yüksek özellikli hücreler tarafından cilia izli kap şeklindeki yapılarla kapatılmıştır. Cilia vurusu, kırpışan aleve benzediği için bu hücreye “alev hücresi” adı verilmiştir. Bu hücrelerden bir kaçı tüplü fonksiyonlar ile hücrelere bağlantılıdır. İç sıvı nitrojen atıkla yüklenmiştir, tübe doğru gitmesinde zorlanır ve alev hücreleri ile akan tüp sistemi yardımıyla bir veya daha fazla boşluktan taşınırak yol alırlar ve son bölümde atıklar gizlenir. Protonephridium ilkel böbreğe bir örnektir ve salgı çıkaran ve osmoregulator bir sistem olarak gözönüne alınırlar. Yassı Solucanlara Genel Giriş Platyhelminthes (Yunanca: platy – flat, helminthes: worm) Kingdom Animalia’ya ait olup bir baş ve uçta bir kuyruk ile bölümlenmeyen yassı solucanlardır. Onlar en ilkel iki bacaklı, iki yanal simetrik hayvan olarak düşünülürler. İki yanlı simetrik anlamı, vucutlarının kıç eksen boyunca, üst ve alt yüzeyler olmak üzere tariflenen anterior ve posterior bitişin bir ayna görüntüsünde olmasıdır. Vucudun iki taraflı şekilli olması önemli bir özelliktir çünkü bu cephalization’a bir örnektir ve kafanın duyu yapılarının konsantrasyonu ve sinir fonksiyonu (kafa ganglion) yeralir. Bu da gelişimde önemli bir eğilimdir. Bunun ötesinde, yassı solucanlar triploblastikdir, bunun anlamı vucut yapısı uç temel hücre yapısından meydana gelmesidir (endoderm, mesoderm ve ectoderm). Üçüncü karaktere göre, onların barsaktan başka vucut boşlukları yoktur (coclom) ve organizasyona acoelomate adı verilmektedir. Anüsleri yoktur, bu nedenle, aynı pharyngeal açıklığından hem yiyecek alımı ve hem de atığın dışarıya atılması sağlanır. Dış hücre tabakası (=epidermis) ile belirgin ic organların arasındaki boşluk bir yumuşak doku ile dolmuştur (parenchyma). Mesodermal orijinli bu doku boşluklar tarafından ayıklanır (=schizocoelium) ve nütrientleri vucudun kısımlarına taşımak için cok dallanmış bağırsak mevcuttur. Terleme sistemi ve kan taşıma sistemi tamamen yoktur ve bu nedenle oksijenin transferinde difüzyon kullanılır. Bu da yassı solucanların düz olmasını sağlamaktadır. Metabolizimin tesisinde, hiç bir hücre dışarıdan uzakta değildir, zorunlu olan vucut şeklinin yassılanmasını sağlarlar. Hemen hemen bütün türler sahip oldukları oldukca kompleks üreme sistemiyle hermaphrodites’lerdir. Çoğu durumlarda, erkek ve dişi üreme yapılarının sayısı ve ayarlanması ile oldukca belirgin özel türlerdir ve çok benzer türlerin morfolojisinin ayırt edilmesinde taksonomik çalışmalarda kullanılabilirler. Yassi solucanların uzunluğu bazı serbest yaşayan türlerde 0.4 mm ve parasitik şekillilerde çeşitli metrelerde (fish tapeworm, Diphyllobothrium latum: 25 m in length) bulunurlar. Yassı solucanlar üç gruba ayrılırlar; 20,000 türü bilinen, 14,000 parasitler Cestoda (tapeworms) veya Trematoda (flukes) sınıfına aittirler. Tapeworm vertebrate’de bağırsak parasitleridir ve anatomik ve parasitims’in hayat tarihi ve modifikasyonlarını gösterirler. Flukes tamamen parasitik olarak bilinirler ve tape wormlara kıyasla kompleks hayat zincirine sahiptirler. Bir kaç genç stepden geçerler; bir, iki veya daha fazla hayvanın üzerinde yetişkin düzeye gelirler ve sonunda bir hayvanın üzerinde parazitik olarak yaşarlar. Bunun karsıtı olarak, Turbellaria serbest olarak yaşamakta olup tatlı suda ve nemli karasal ortamda coğunluktadırlar. Turbellarian yassı solucanların çoğu denizel ortamlarda ve okyanuslarda bentik olarak bulunurlar ve ayrıca sığ sularda da çok bulunurlar. Turbellaria’nin bir taksonomik alt grubu yüksek belirgin serbest yaşayan yassı solucanlar içeren order Polycladida’dir. Bu order’in üyeleri anatomik olarak çok dallanmış ve düzensiz bağırsak pharynx plicatus olarak buruşuklu pharygeal tüb ıle karakterıze edilirler. İlk bakışta, polyclad’ler çarpıcı şekilde goze hoş gelen renkli yassı solucanlardır. Tropikal resiflerde 150 yıldır yasadıkları bilinmektedir. Tropikal sularda yüzlerce türleri olduğuna inanılmasına rağmen şimdiye kadar çok az kısmı tamamen tarif edilebilmiştir. Rejenerasyon Karşıt olarak, yüksek vertebrates, bazı serbest yaşayan yassı solucanlar yeniden oluşmada muhtesem kabiliyetli olduklarını göstermektedir. Kafasının kesilmesi ve bir yenisinin büyümesidir. Kafanın yanal olarak ikiye, üçe veya daha fazlaya bölünmesiyle bir, iki, üç veya çok başlı solucan ile sonuçlanmasıdır. Solucanlar on parçaya bölünebilirler on tamamlanmış küçük solucan meydana gelir (Bakiniz: alt şekil, sol panel-tatlısu triclad Dagesia tigrina). Biyologların yeniden büyümeye büyük ilgi duymaları nedeniyle yeniden oluşumun üzerinde yapılan yoğun çalışmalar çeşitli yassı solucan taxa sistem modeline servis yapmaktadır (Bakınız: Bölüm: Sinirbiyolojisi’nde polycladler). Son zamanlarda, yeniden oluşum ile ilgili detaylı bilgi temelde polycladler üzerindedir (Order: Polycladida) ve tatlı su triclads (Order:Tricladida-üç-dört bağırsaklı anlamına gelir) ve diğeri planarians olarak bilinir (Bakınız: Bölüm: Phytogeny). Biyologların yeniden oluşumun üzerinde yüzyıldır yaptığı çalışmalara rağmen, bazı sorulara cevaplar, özellikle yeniden oluşumun kontrolu ve moleküler mekanism işleminin yakalanması zor görünmektedir. Bilim adamları planaria’nin temelde yeniden oluşumun yeteneğine sahip olduğuna hemfikirdirler ve neoblast adı verilen emriyonik dal hücreleri depolanmasını kullanırlar. Türlere bağlı olarak neoblastlar yetişkin solucanlarda toplam hücre sayısının 30% ‘unu kapsarlar. Bu totiponent hücreler, solucanın vücudunda serpiştirilmiş olup diğer hücre türlerinin büyümesinde yeteneklidirler ve iki rol oynarlar. Onlar, normal fizyolojik koşullarda ölenin yerine yeni hücre alarak yeniden oluşum için ham materyalini ve daha sonra iyileşmeyi sağlarlar. Yeniden oluşum oldukça hızlıdır. Kesilmeden 15 dakika içinde yaranın ucundaki epithelilal hücreler lesion’a yakındır. Birgün içersinde, yüksek sayıda neblast yaralı epithelium altındaki yeni diferansiyel yapılar büyüyen blastema içinde delil haline gelir ve yeniden oluşumun kesilmeden 10 gün içersinde optimal koşullar altında kaybolan kısımları tamamlanır (Baguma vd., 1994). Planaria kuvvetli kafa-kuyruk organlarına sahiptir (anterior-posterior kutuplanma). Kesildiğinde, anterior kesim yüzeyi hemen hemen daima yeniden oluşur ve yeni bir kafayı üretir ve aynı zamanda posterior kesim yüzeyi kuyruk yapıyı yeniden üretir. Solucanların bilgilerinin belirlenmesinin yeniden üretimde bir baş ve bir kuyruktan olup olmadığına dair bir mekanizmasının olması gereklidir. Şu anda, anterior ve posterior kutuplaşmasını açıklayan iki adet hipotez mevcuttur. Biri yeni oluşan epithelium arasında tumevarımsal iç hareket, başlangıç iyileşme işlemini kapsar ve blastema hücrelerinin altından geçer. Diğer hipotez ise anterior-posterior belirlenmesinde faktörlerinin moleküler gradientinin sıralanmasını önerir. Deneysel datanın çokluğuna rağmen her bakış için kesin bir delil yoktur. Çoğu tatlısu planaria sexual olarak yeniden oluşur ve oviparoustur (yumurtanın kuluçkası ile depolanır). Bazı türler parthenogenesis ile asexual yenide oluşum gösterirler. (spermsiz olarak yumurtanın aktivitesi). Bununla birlikte, taxonomik ailenin yassısolucanları Dugesiidae ve Planariidae (Order: Tricladida) nadir olarak ikili bölünme ile yeniden ürerler (Bakınız: üst şekil, sağ panel-tatlısu triclad Planarıa fissipara). Yetişkinler ikili bölünme ile bir küçük kuyruk parçası pharynx diferansiyeli ve iki hafta içinde de beslenen solucan haline gelir. Dugesia trigria’nin tabi olduğu toplulukta yeniden üreme araştırmalarında optimal sıcaklık koşullarının 24 C altında solucanların 20% si bölünme ile olduğu ortaya çıkmıştır. Çift bölünme ile asexual üreme bu dokumanda da belirtildiği gibi deniz polycladlerde de mümkündür (Bakınız: soldaki foto). Prostheceraeus (Familya: Euryleptidae)’nin polyclad’i de bölünme işlemini vermektedir. Kuyruk parçası ok ile belirlenmiş ve bölünmeden sonra yeni bir solucan oluşturarak ve alt hücre yeniden organasyon olacaktır. Bununla birlikte, yeniden üreme işlemi hakkında diğer bir açıklama, diğer hayvanların atağından ve “kuyruk kısmının bölünmesi” nden sonra beslenme amaclı ataklar neticesinde (Bakınız: Bölüm. Predation ve Defence) oluşmasıdır. Yiyecek ve Beslenme Çoğu bilinen, polycladler aktif etobur hayvanlardır ve leşle beslenirler ve aynı zamanda çeşitli sessile invertebrateslerin beslenmesinde kullanılırlar. Bazı türleri herbivorous olup yeşil alg ve bentik diatom’da özelleşmişlerdir. Acoella order’inin bir kaç yassı solucan türlerinde (bir eski taksonomik order, Polycladida’den ayırt edilen) sindirilen mikroalgler derecelenmemiştir ama endosymbionts (Zoochlorella) haline gelmiştir. Bu symbiotik ilişkide bağırsakta alg fotosentezde aktif olarak kalarak pareneyma hücre ve solucanların energy depolanmasında önemli katkılarda bulunur. Convoluta (canvolata reocoffansis - sağdaki foto Arthur Hauck)’nın bazı türleri genç solucanlar yüksek sayıdadırlar (Tetraselmis convolata, her bireyde takriben 25,000 adet). Yetişkin duruma geldiklerinde, canalıcı anotemiksel olarak değişimlerinin yansımasında endosysmbiontlara bağlıdır ve pharynx ve ağız fonksiyonlarının kaybederler. Beslenme için, C. roscoffensis alçak gelgitin parlak ışığında yüzeye gelir ve orada symbiotic alg vücudun epidermis boyunca serpilmişlerdir ve aktif olarak fotosentetiktirler (Holligan vd., 1977). Algler tarafından üretilen yiyecek (şeker) yassı solucanlar tarafından kullanılır. Bu manzara Fransa’nın korunmus kumlu sahillerinde ve İngiltere’nin bazı bölgelerinde gözlenebilir. Optimum cevresel pozisyonlarda bu solucanlar alçak gelgitte kumda mükemmel yeşil yapılar yapar. Pseudocerotidae familyasının birçok türü koloni yaşamayı tercih etttikleri düşünülmektedir ve katı ascidianlar, süngerler, ve bryozoonlar rejimlerinde normal özellik göstermezler. Beslenmede, çok buruşuk pharynx (pharynx plicatus) niçin ve nezaman kullanılmadığında bir cep içinde, çıkıntılarda koloni ascidianlarda bireysel zooidlerde genişlemis olabilirler. Proteolytic nesneleri dışarı atarken dokusal dallı bağırsak oluşmuştur. Gastrovascular boşluk, bütün besin parçalarını vucudun tamamına transfer eder. Pseudobiceros türlerinin gözlemi önerilir, av hayvanı dokusal pharynx tarafından yütülür (Bakınız: aşağıdaki görüntü) ve bütün hayvanlarda aynı ölçüde genişlerler. Bu türler, katı ascidian Corella willmeriana mantosuna sızar ve delme deliğini kullanarak birkaç saatte tamamını emerler. Tunicate’nin içersinde gençler bile bulunmuştur. Bütün şeyleri yedikten sonra, kayalara çapraz olarak sürünürler. Yassı solucanların yığını oluştuğunda insanlık açısından denizel ortamında bir felaket etkisi sözkonusudur. Tropikal polycladler istiridye’nin musibetidir ve dev deniz taraklarıdır (Stylochus matatası). Gastrovasküler boşluğundaki besinler yiyecek parçacıklarının ileri enzimatik derecelenmesinden sonra bağırsak dallarına doğru transfer olurlar ve yüksek bir absorb edebilen yüzeye benzerler. Çoğu yiyecek parçacıkları gastrodermal hücre tabakasının phagocytosis tarafından yutulurlar ve ileri enzimatik düzeyde iç hücresel parçalanma oluşur. Sindirilemeyen materyal pharynx’a doğru, yani yiyeceklerin girdiği deliğe doğru atılırlar, çünkü yassı solucanların kör sindirim sistemi bulunmaktadır. Bazı türlerde bu gözlenmiştir ve sindirimin tamamlanmasından sonra bağırsak fıskırtılan su yardımıyla temizlenir. Tür çeşitliliği ve polyclad yassı solucanların değişimi tropikal suların inanılmaz değişimi ile taxon’a benzer (Newman & Cannon, 1994), Bakınız.Bölüm: Taxonomi). Oldukça uzun zamanda, renk izleri muhteşem renklenmiş olan solucanlar sınıflandırılmada yeterli düşünülmüştür (Hyman, 1954, 1959). Bununla birlikte, birçok türlerin tanımlanmasında yeterli kimliğe sahip değildirler (Faubel, 1983, 1984). Newman & Cannon (1994)’de yaptıkları arazi çalışmalarında farklı genera’da (Pseudoceros - Pseudobiceros; Pseudoceros - Pseudoceros) çok benzer ve hemen hemen tamamen aynı renkli izleri taşıdığı ortaya çıkmıştır ve türler arası farklılığında farklı aileler üzerinde (Pseudocerotidae-Euryleptidae) daha detaylı inceleme gereklidir. Mukayese anatomisi uygun karakterleri kullanılarak göz numarası, göz ayarı, yalancı dokanakların şekli, pharynx ve özellikle üreme sisteminin ince yapısının analizi kanıtlanması için turbellarianlarin tür diagnosisleri için temel araçtır (Newman & Cannon, 1994). Erkek ve dişi üreme yapılarının seri olarak yeniden yapımı zordur ve özel lab aletlerine ihtiyaç vardır ve uzmanlar tarafından arzu edilir. Son zamanlarda, benzer polyclad türlerini ayırt etmede, molekuler data (DNA) sıklığı kullanılmıştır. Böyle araçları kullanmadan, polyclad yassı solucanların sınıflandırılması bazı durumlarda hatalı olabilir. Benzer renk izleri büyük farkla benzemesine rağmen ayni genetiksel olarak belirlenmiş renk ve örnek çeşitliliği ayni tür özellilerine sahiptir. Diğer bir değişle, tamamen aynı renkteki örnek belki farklı türde genera’ya veya hatta familya üyesi olabilir. Bu nedenle, eğer benzer renk örneklerinde olan iki polyclad örneği mukayese edıldiklerinde, çeşitli mümkün senaryolar akla uygundur. 1) Farklı genera ve hatta familyaya sahip solucanlarda, genel seçilmiş basınç ve aynı çevre kosulları altında aynı renk örneklerinin gelişiminde evrimsel gelişim kuvvetlidir. Phylogenetik terim açıklaması; bir benzer renk ilişkili gene seti (=allels) veya bir müşterek gene farklılığı phenotype sonuçlari üzerinde secilmiş basınç tarafından tercih edilir. Bu gibi olayların sıklığı analogous gelişim olarak düşünülür. 2) İkinci senaryoda, iki solucan aynı atayı paylaşırlar. Tahminler ışığında, bu ata daha önce avantajlı renklere ulaşmıştır, her iki örneğin renkli izlerinin mukayesesi hatta anotomiksel ve diğer genetik farklılıklara rağmen çok benzer olabilir. 3) Evrim gelişmekte olan işlemdir ve hiçbir zaman durmaz! Genesin renk örnek ilişkisinde gelişigüzel müşterekliliği, protein kodlama bölgelerinde veya düzenli DNA sıklığında, ışık, sıcaklık, beslenme gibi çevresel faktörlerin etkileri ile beraber polyclad renk izlerini etkilemektedir. Rahatça söylenebilir ki, evrim renkler ile oynamadır. Varsayılan predatörlerin farklılığı daha etkilidir: Mimicry ve Predation ve Defence). Phylogenetik zaman aralığında, bir türün görünümünde veya spectation değişim atlamasında, yeni türlerin tehlikesinde önder olabilir. Takip eden foto paneli açıkca ortaya koymakta ve farklı türler ile bir tek türün üyeleri arasında renk izlerini açıkca göstermektedir. Solucanların morfolojik ve DNA sıklığının kilitlenmesi nedeniyle hangi tariflenmiş senaryoların örnek için uygun olduğu gerçekte belirsizdir. Toxin Aposematic renklenme (Bakiniz.Bölüm: Mimicry) denizel invertebrate hayvanların içersinde bilinen genel defense mekanizmasıdır. Çok sayıda göze çarpan renkli slugları toxic alıkonmuştur. Polyclad yassı solucanlar açısından doğrudur. Polyclad yassı solucanların Pseudoceron concineu ve Planocera tentaculata kimyasal defens araştırması ve staurosporine türevlenmesi gibi yüksek toxic kimyasal bileşen açığa çıkarmıştır (Schupp vd., 1977 ve 1999) ve tetrododoxin (Miyazama vd., 1987). Tetrodotoxin proteinsiz bileşen (aminoperhydroqumazoline) olup günümüzde bilinen en kuvvetli paralytic toxinlerden birisidir. Sodyum (Na+) kanallarında voltaj-kapılı cok belirgin engelleyicidir ve büyük integral protein üyesi sinirsel hücrelerin plazma membranına doğru boşluk oluşturur ve Na+ iyonlarına izin verir. Çeşitli uyarıcı cevaplar, boşluklar (=genes), ve açık ve kapalı mebrane potensiyelinin değişimi gibi hücre dışı ve içi belirli kimyasalların varlığı ve uygun fonksiyonelliği sinirsel hareket potensiyelinde temel teşkil etmektedir. Bunula birlikte, tetrododoxin kanalları bloke eder. Tetrodotoxin ve onun habercisi yüksek konsantrasyonlu mukus, sindirim organlarında, polyclad Planocera multietentacula (Miyazawa vd. 1987, Noguchi vd, 1991) yumurtalarda ve üreme organlarında önerirler. Yassı solucanlar predatorlere karşı defans ve alarm maddesi tetratoxine sahiptir. Tetratoxin geniş farklı hayvan örnekleri tarafından izole edilmiştir bunlar pufferfish (photo: Arothon nigropunctatus, order: Tetraodontiformers), parrotfish, genus Atelopus’un zehirli oklu kurbagalar, mavi-cevreli ahtopot, deniz yıldızı, angelfish ve xanthid crabdir. Japon mutfağında pufferfish hassas olduğundan, tetrodoxoxinden zehirlenme Japonya’da halk sağlığını ilgilendirmektedir. Yumurtalık, çiğer, bağırsak ve pufferfish derisi tetradotoxin miktarını içerir ve bu da hızlı ve zorlu üremeye yeterlidir. Geleneksel olarak çok küçük miktarda ciğer et ile tüketilir. Dudakların oluşum duygusu ve dil gercek akşam yemeği tecrübesidir. Fugu’nun hazırlanması ve satışı özel restaurantlarda olduğundan oradakiler eğitilir ve evde hazırlanmasından ve tüketiminden yanlış tanımlandığı ve yanlış donmuş balık ürünleri nedeniyle bireysel olarak zehirleme olayı (30/100 kışı/yıl) olur. Pufferfish zehirliliği hakkında daha fazla bilgi için Bakınız. FDA/CFSAN web sitesinde Amerikan Besin Emniyeti & Nutrient Aplikasyonu’na başvurunuz. Eşleşme ve Üreme Polycladler oldukça ilkel oldukları için kimyasal bilesenler besin bulmada ve partneri ile arkadaşlık kurmasında anahtar rol oynarlar. Büyük yalancı dokanaclarda anterior sinirinin ayrıntıyla donatılması bir delildir ve bu solucanlar temelde resif çevrenin kavranmasında ve davranışlarıyla kararda kimyasal duyu aleti olarak kullanılır. Genel olarak, polycladler derialtında erkek ve dişi üreme organlarina sahiptirler. Onlar karşılıklı dollenme ile birleşerek çiftleşirler. Bir kere, aynı türe sahip yetişkin solucan oldukca kaba çiftleşme hareketi yaparlar, bu derialtı döllenme olarak tarif edilir (üst görüntü, Pseudoceros bifurcus). Solucanların çiftleşme zamanında birbirlerine doğru hareket ettiği, değdiği ve birbirlerine sarıldıklarında (sol görüntü aşağıda, Pseudoceros graveri) eş zamanlı olarak penis papillae ve stylet dışarı çıkar (İki görüntü aşağı sağda, Pseudobiceros bedfordi). Onlar, daha sonra birbirlerini başka yere çekmeyi denerler, bazen de kendi ortaklarına zarara sebep verirler. Yaralı solucanlar 24 saatte sağlıklarına yeniden kavuşurlar. Ne zamanki biri diğerine penetre ederse, birkaç dakika partnerinin epidermiste içine oturtur. Bu zamanda, erkek dol hücresi partnerine enjekte edilir (Üst görüntü, sağ). Son zamanlarda, Pseudoceros bifus’in eşleşme davranışları gözlenmesinde (Michiels& Newman, Nature, vol.391:647), bireysel polyclad sperm vermeyi arttırır. Erkekler için, spermlerin enjeksiyonu direk yumurtalara gider ki orada dişi yarasının iyileşmesinin maliyeti taşıma kapasitesini ve döllenmede kontrolu kaybeder. Bu nedenle, dişilerdeki çok kuvvetli secme bu maliyetten kaçınmaktadır. Bu arka yukarı ile buna ulaşılır, bir eş davranışı her iki striking ve parrying’de etkilidir. Bireyselde her ikisi de deneme cekingesiyle davranırlar. Gelişme olarakta bu girişim sperm donatısında daha fazla sperm verilmesini sağlar. Daha fazla başarılı döllenme ile daha iyi döllenme sağlar. Derialtı döllenmeden sonra sperm aktif olarak parenchyma yumurta kanalına doğru hareket eder. Onlar muhtemelen oocytes tarafından veya dişi üreme kanalının değer hücrelerde serbest hale getirilen moleküllerin gradienti tarafından cazip olurlar. Döllenmiş yumurtalar daha sonra birkaç yüz yumurtanın düzensiz yumurta yığını halinde depolanir ki daha sonra sıkıca paketlenmiş bir tabaka haline gelirler. Diğerinde, iri çakılların altında ascidian kolonileri halinde bulunurlar ve tercih ettikleri avlanmadan biridir. Serbestce yüzmenin gelişmesinden on gün sonra, transparent larva kuluçkası oluşur (=Muller’s larva). Çizelgeden de anlaşılacağı gibi gelişmelerinde bibirini takip eden üç step vardır. Müller larvası sekiz lob tarafından karakterize edilirler. Loblar vurus yapan cilia taşırlar ki bu ciliate’e benzer yüzmeye izin verir (en soldaki foto: koyu arazi mikroskobu altındaki larva stepi). Larva plaktonik bölüme girerek yerleşmeden ve metamorfize olmadan önce birkaç gün yüzer. Gelişmesi esnasında, larva lobları absorbe olmaya devam eder ki orada sindirimleri gelisir. Minyatür yetişkin solucanlar haline gelindiğinde metamorfoz tamamlanır, yanlızca birkaç mm boyutundadırlar ve hayatın bentik bölümüne girerler. Larvaların nudibranch metamorfisinde yapılan gelişmiş ileri düzeyde çalışmalardan elde edilen bilgilere göre, türlerin tercih ettiği besinler tarafından kimyasal bileşikler üretilmesi hedeflenir. Bu mekanizma, yerleşme alanı genç organizmaların yetişmesinde yeterli yiyecek sağlamasına emin olur ve bu nedenle, bu hayatta kalabilmek için daha büyük bir şanstır. Polycladler lab. koşullari altında larva halinde yerleşmeksizin kuluçka olduktan sonra iki hafta içersinde solucan olabildikleri için, polycladlerin bentik hayat bölümüne girmelerinde dış güçlerin zorunluluğu bilinmemektedir. Polycladlerin Taksonomisi Polycladida (class: Turbellaria)’nin taksonomik order’i bir kaç yüz tanımlanmıs türleri kapsar. Bunların çoğunluğu (7 adet genera’da 200 kadar tür) ve Pseudocerotidal familyasında toplanırlar ki bu bugünün en iyi tropikal polyclad familyası olarak kabul edilir. Pseudocerotis en muhteşem renkli yassı solucanlardır ve daha sonraki en belirgin tropikal polyclad ailesinden Euryleptidae (130 türle birlikte) buruşuk pharynxleri tarafından karaterize edilirler ve ayırt edilirler ve aynı zamanda onlarda tüp halinde pharynx mevcuttur. Pseudocerotidsin diğer genera’si daha az yanıltıcı olmakla birlikte çok az bilinmektedir. Bazıları hatta monospecific’tir. Polyclad yassı solucanlar için Tayler. S & Bush L.F, 1988 web sayfasına giriniz. Turbellarian platyhelminths Taxonomisi Polyclad yassı solucanlar üzerinde taxonomik çalışmalar oldukça zordur. Onların uygun boyut, şekil, renk ve markalamaları, göz ayarlamaları, yalancı dokanaçlar, pharynx, gonopore’ların topoğrafyası ve emme gibi karakteleri gözonüne alınmalıdır. Bazı durumlarda, tanımlamada bu karakterler yetersiz ise, üreme sisteminin karşılaştırmalı morfolojisi özel lab. aletleri kullanılması temel araçtır ve uzmanlar tarafından tercih edilir. Son zamanlarda, moleküler DNA (DNA sıklığı) ayni türdeki benzer polycladlerin farklılığının ayırt edilmesinde kullanılmaktadır (Bakınız.Bölüm:Phylogeny). Takip eden tablo dalan ve UW fotoğrafcılar için polyclad yassı solucanların tanımlanmasında faydalı bir araçtır. Filojeny İlk Metozoa’nın hemen hemen radyal hayvan olduğu için, iki taraflı simetrik (Bilateral) nin radyal atalarından yayılmıştır ve radyalden iki taraflı simetri arasında değişim olmuştur. Bu değişim hala oluşmaktadır ve çeşitli yüksek düzeyde spekulatif bağlantılar yapılmıştır (Brusca & Brusca, 1995). Paleontolojik ve moleküler data gösterir ki çoğu iki taraflı phyla ve Cambrian explosion zamanında bölünmüşlerdir, M.O. 56 ve 520 yıllarında oluşmuştur (Wang, vd., 1999). Phylum platyhelminthes erken Metasoanın farklı grup oluşturduğu ki bu metazoa’nin orijini ve evriminin anlaşılmasında anahtar rol oynamıştır. Coğu zooloji ders kitaplarında, erken ortaya çıkan clade formasyonu, iki taraflı simetri (Bilatera) ile bütün hayvanların kızkardeş grubu olarak tarif edilmiştir. Diğer yazarlar görmüşlerdir ki, çoğu Protostomia’nin kızkardeş grubu veya grup protostome coelomate atalarından türemişlerdir. Filojenik yerleşmenin doğruluğu esas zorluluktur ve bütün Platyhelminthes için synapomorfilerin iknasının kapanmasıdır. Bu belirtir ki onlar polyphyletic’tir. Basitleştirilmiş taxonomik şekilde, phylum Platyhelminthes dört sınıfı tutar. Trematodal (fluxes), monogenea ve Cestoda (tapeworms) ki bunlar vertabratenin endo/ectoparasiteyi sunar. Bazıları kompleks, hayat döngüşü, ve sınıf Turbellaria ana serbest yaşayan yassı solucan türlerini verir. Turbellaria 9 adet order içerir. Coğu açıklanan orderler bu çizelgede gösterilmemiştir. Acoel yassı solucan (Acoela) uzun zamandır, Turbellaria’nin order’i olarak sınıflandırılmıştır. Onlar en ilkel turbellarian order olarak düşünülmüş ve bazal metazoan olarak manzaralanmıştır ki ciliate protozoans (=syncytial veya ciliate=acoel theory) veya diploblast ve triploblast arasında direk link vardır (=planuloid-acoeloid theory)’den evrim geçirerek oluşmuşlardır. Onların basit organizasyonu yorumlanmıştır ve daha kompleks ataları (regressive evrim) ikincil özelliklerinin kaybolması incelenmiştir. Bugün, teorinin destek delillerinin birçok çizgisi, bilinmeyen iki taraflı atalardan Kambrien radyasyondan önce. acoels dallanmasıyla olmuştur. Örneğin, aceoller diğer platyhelminthes iki loblu ve neuropile’li beyinleri var olup sinir hücreleri ile cevrilmiş olduğunu sinir sistemi yapısı işaret eder (Bakınız. Bölüm: Polyclad ve Neurobiology). Karşıt olarak, acoellerin sinir sistemi sinir hücrelerinin salkımı tarafından basit beyin olarak oluşmuştur ve cok sayıda uzun sinir kordları ortagon yapmazlar (Ruitz-Trillo vd., 1999). Son zamanlarda, DNA (desorxy-bonucleic acid) moleküler teknik ve protein sıklığı başarılı kullanılmıştır. Phylogenetic hayat ağacı kurulur ve hayvan taxa’ları arasında filojenetik ilişkisi araştırılır. En yaygını, DNA sıklığı yüksek düzeydeki gene’leri muhafaza etmesidir, mesela, ribozomal RNA (rRNA) genes kodu bu gibi çalışmalarda kullanılmıştır. 18 S ribozomal DNA genesinin sıklık datası mukayesesinde ve diğer Metazoa kanıtları Acoel’in Platyhelminthes’e ait olmadığı belirlenmiştir. Bu buluşlar önerirki basit radyal simetrik organizma (jelyfish gibi) ve daha komplex iki taraflı simetrik organizmalar (arthropods ve vertebrates) boşluk (gap) vardır. Onlar kendi phylum’larına yerleştirilmelidirler (Ruisz Trillo vd., 1999). Bazı çarpıcı özellikleri vermesi polyclad genera’da en yaygın tanımlamada yardımcı olacaktır. DNA sıklılığı dataları aynı zamanda aynı organizmaların morfolojilerinin ayırt edilmesinde de kullanılır. Bu Goggin & Newmann (1996) tarafından pseudoceroid turbellarianlar için teşhir edilmiştir. Ribozomdaki RNA (rRNA) gene salkımındaki spacer-1 (JTS-1)’dan elde edilen Nucleotide sıklığı dataları (Pseudoceros jebborun, Pseudoceros paralaticlavus) ve pseudocerotid polycladların generasında (Ps. jebborum ve paralatic lavus versus Pseudobiceros gratus) türlerin ayırt edilmesinde kullanılmıştır. Ps’in ITS-1’nin nukleotide sıklığı Ps. paralatic lavus’dan 6% farklıdır ve Pseudobiceros gratus’tan 36% farklıdır. Beklenildiği gibi bu sonuçlar aynı genusun türleri farklı genera’dan alınan türlere kıyasla phylogenetiksel olarak yakın ilişkili olduğunu kanıtlamaktadır. Bu nedenle, ITS-1’den elde edilen data sıklığı pseudocerotid yassı solucanlar ayırt edilmesinde faydalı bir taksonomik araçtır. Ribozomal DNA Salkımı Büyümekte olan bir hücre 10 Mio ribozomlar ihtiva eder, protein üretiminde hücresel araçtır (mRNA’nin proteine transferi). Ribozomal RNA her tip ribozomal RNA molekülü (5 S, 5.8 S, 18 S, 28 S rRNA) nin temel yapısal komponenttir ve protein sentezinde hücre ihtiyaçlarında birleşmesi açısından her hücre generasyonunda sentez edilmelidir. Ribozomal RNA’nın yeterli miktarda üretimi için eukaryotic hücreler ribosomal RNA (rRNA genes = rDNA) nın kollanmasında çok sayıda genes kopyası içerirler. İnsan hücreleri her haploid genome’de aşağı yukarı 200 rRNA gene kopyası içerirler ve beş farklı kromozomda (chromosomes 13, 14, 15, 21, 22) küçük salkımlar halinde dağılmışlardır. Kurbağa hücreleri Xenopus leveis bir kromozomda bir tek salkımda 600 rRNA gene kopyası içerir. Bununla birlikte, genel rRNA izleri bir kromozomda bir tek salkımda rRNA gene organizasyonunun genel izinde bütün eukayot hücrelerde tamamen aynıdır. Verilen kromozomda yüksek dereceden rRNA genesinin çok sayıda kopyasının gelişigüzel serileri ayarlanmıştır, her bir gene diğer bolgedekinden ayrılmıştır, DNA boşluk yaratıcı olarak da bilinir ve türler içinde uzunluğu ve sıklığı değişmektedir. Bir tek salkım rRNA genes’i 18 S, 5.8 S, ve 28 S rRNA molekülü içerir ki o (ITS-1 ve ITS-2) tarafından içten ayrılır. Bitişik salkımlar 10,000 nucleotide uzunluğundadır ve herbiri dışsa açıklı bölgeler (ETS) olarak ayrılmıştır. rRNA genes’i RNA polymerase tarafından kopya edilmiştir ve her bir genes seti aynı temel RNA’yi üretir, 45 S öncü rRNA (pre-rRNA) olarak bilinir. Önce kurulmuş ribozomal partiküllerindeki nukleusu terkeder, 45 S pre-rRNA (takriben 5,000 nucleotides, 18 S Rrna (takriben 2,000 nucleotides, ve 5.8 rRNA ( takriben 160 nucleotides). Geri kalan kısımda her temel kopya (ETS, ITS-1 ve ITS-2) olarak derecelenmistir. Takriben 200 farklı hücresel protein ve bir 5 S rRNA diğer kromozom locus’tan türetilir ve ribozomların paketlenmesinde yeni sentezlenmiş rRNA kullanılmıştır. Bu paketleme nucleusta oluşur ve bu büyük geçirgen yapı nucleus olarak adlandırılır. Bozulmamış rRNA molekulleri ribosome üretiminde temel olduğu için, protein sentezi ve hüçre fonksiyonu, kuvvetli basınç seciminde (evrim) fonksiyonel rRNA mevcuttur. Böylece, ecukaryotic hücrelerde çoğu genişler ribosomal genese bağlıdır bu da müthiş bir benzerlik sıklığı gösterir ve hatta phylogenetik taxa dahil olmak üzere. Bununla birlikte, iç alan bölgede (ITS-1 ve ITS-2) daha az homoloji bulunmuştur çünkü bu DNA bölgeleri yapısal RNA’ya katkıda bulunmaz. Bu nedenle, daha az secilmiş basınç uygulanmakta ve DNA sıklığı da farklı olmaktadır (müşterek nokta), aynı genusun türleri arasında bile bu bölgede elde edilmiştir. Bu ilişki rDNA datasındaki molekuler özellikler (Hayat ağaçi) çok faydalıdır ve yakın ilişkili türlerin ayırt edilmesinde kullanılır. Neurobiyolojide Polycladler Serbest yaşayan polyclad yassı solucanlarda Notoplana acticola gibi beyin ve peripheral sinir network araştırma halindeki en ilkelsinir sistemini sunar. Küçük ama iyi tanımlanmış beyin (sağ panel) ve uzun sinir ipleri ve çapraz hatlar tarafından çok sayıda dairesel motoneuronlarla bağlanmıstır. Bu sinir sistemi yassı solucanların cevresel değişimlerinin iç ve dış etkileri mümkündür. Yüzeysel olarak Netoplama articola’nin beyni diğer invertebratedekilere benzemesine rağmen hücreleri cok sayıda vertebrate özelliklerine sahiptir. Hücre tiplerinde tamamlanmış, dallanmış izlerle beraber çok şaşırtıcı farklılık vardır. Çok kutuplu neurone’ler yaygın tipik, iki kutuplu hücreler olarak ayırt edilebilir. Küçük çok kutuplu hücreler glial veya interneurones beyinde serpiştirilmiş olarak bulunmuştur (Keenaneld, 1981). Daha önceki çizimden çıkartıldığı gibi, bazı tabaka tarafından çevrilmiştir. Uzun sinir kordları ve neuronlar dairesel alıcı hücreleri bağlar (ocellinin fotoduyarlı hücreleri) beyinden direk olarak uzanırlar. Ventral sinir kordu dorsal sinir korduna nazaran daha kuvvetli gelişmiştir. Yassı solucanlar Sinirbiyolojisi araştırmaları, beyin araştırmaları açısından en mükemmel model sistemidir cünkü oldukça ince olup beyinleri birkaç mm büyüklüğünde yanlızca birkaç 100 – 1000 hücre içeriler ve deneysel çalışmalarda hazırlanmıştır. Son zamanlarda, çeşitli konular sinirselbiyoloji ve elektrofizyoloji ilgisi adreslenmiştir. Cytoarchitecture’in Analizi ve Sinirsel Bağlantılar Bu sayfadaki bilgilerin Powerpoint Sunumunu (ppt dosyasını) www.sunumbankasi.net adresinde bulabilirsiniz You can find the powerpoint presentation of this web page content at www.sunumbankasi.net Polyclad yassı solucanların beyinlerinin üç boyutlu yapısınin kontrolu için sinir hücreleri özel olarak boyanmıştır. Camillo Golpi (1843-1926) metoduna göre yürütülmüştür (20. yüzyil biyologlar tarafından bilinenlerden en iyisi). Florosan boyaları kullanılarak ic hücrelerdeki iontofarlar ile beyin içindeki sinir konfigürasyonu araştırılmıştır. Bu deneysel yaklaşımda, Koopwitz ve arkadaşları (1966) tarafında belirlendiği gibi, Notoplana articula’nin örneği aneztezi edilmiştir. Sonuç olarak, sinir sistemi dakika cubuğu ve aletleri kullanılarak belirlenmiştir. Beyin örtüsü protesae sindirimi ile ortadan kaldırıldı, beyine ve ganglion hücrelerine direk girebilmek için tek sinir hücrelerinde ultra ince cam mikroelektrot tekniği kullanılmıştır ve lucifer yellow gibi florosan boya ile doldurulmuştur. Enjekte edilen boya hücre içinde sağa doğru axonların ucuna kadar göç etmiş ve florosan mikroskopta izlenmiştir. Laser taramalı florosan mikroskobu kullanarak digital data serili iki-boyutlu resimlerden üç-boyutluya çevrildi ve mümkün olan polyclad beynindeki sinirsel cytoarchhitecture gelişmeler harita haline getirilmiştir. Sinir Tamir ve Sinirsel Plastisite Çalışmaları Şimdiye kadar incelenen bütün invertebrate ve vertebrate türlerideki çalışmalara göre, Notoplana acticola beyin dokusu yeniden üretemez. Bununla birlikte, sinirsel tamir hızlı ve yüksek oranda elverişlidir. Polyclad beyni yassı solucana taşındığında yeni bağlantılar organ nakli edilen beyin ile dairesel network sinir alıcı uçları ameliyattan 24 saat sonra tesis edilmiştir. Bunun gibi organ nakli deneyler Davies ve çalışma arkadaşları (1985) tarafından tarif edilmiştir. Deneylerde dört beyin organ nakli oryentasyonu; normal, ters, ters yüz, ve ters ters yüz olmak üzere kullanılmıştır. Beyin organ naklinin fonksiyonu test edildi ve her iki davranış ve elektrofizyolojik kriterler olçülmüştür. 23 gün içinde, organ naklinin 56% si solucan ve diğerleri organ naklinin iyileştirilmesindeki doğru davranış, kaçınma dönüşü, ditatix hareket, ve beslenme gibi dört davranışta test edilmislerdir. Beyindeki mevcut sinirler kendilerine en yakın dairesel sinirlerle birleşirler. Ameliyattan 36 sonra bazı normal davranışlar gözlenebilir. Kontrol eksikliği olan yassı solucanlar organ nakli olmadan davranışlarını kurtaramazlar. Birkaç beyin davranışında hücre içi kayıtlar da dairesel sinir hücreleri ile uygun bağlantılar yeniden kurulmuştur. Bu sinirlerdeki boyanmış hücreler ters oryentasyonlu beyin ortaya çıkarmıştır, bireysel sinir hücre işlemlerinin beyini terketmesinden sonra uygun olmayan bir şekilde sinir kordu ile ilişki kurmakta olup, bazı işlemlerde 180 0 li sinir kordu , ki onlar normal olarak yerleşen operasyona maruz kalmamış solucanlardır (Davies vd, 1985). Molekuler temeli ve yeniden bağlanan belirgin sinirleri ortaya çıkarmak çok ilginçtir. Konakladığı hayvanın davranışında bazı bilgiler çok önemlidir, paraplegia veya kazadan sonra sinir sisteminin ciddi olarak yaralanması gibi. Dağıtım ve Buluş Polycladler boyutları, renk örnekleri, sıvı içindeki hareketleri nedeniyle SCUBA dalgıçları tarafından tesbit edilebilirler. En yaygını, gün esnasında onlar resif eğimlerin dışında, üzerinde veya uçlarında görülebilirler. Onlar yarıklarda, kaya altlarında, bazende çıplak sedimentlerde veya çamurlu tabakalarda bulunurlar. Bazı türleri resif sırtlarında yüzerken görülmüşlerdir. Polycladler tercih ettikleri yiyeceklerin üstünde veya yanında dinlenirler çok nadiren de olsa süngerlerin veya koloni ascidianlarin üzerinde , çoğu resif sırtında çok iri çakılların altında bulunmuşlardır. Crytic türleri çok ender bulunurlar çünkü kendilerinin normal hayatları zamanında yeraltında karışmışlardır. SCUBA dalgıçlarına ve UW fotoğrafçılarından ilgi duyanlara polyclad türlerini bulmak için çakıl altlarında ve çoral taşlarının etrafında bulabileceklerini tavsiye ederiz. Şans ve sabırla polyclad türleri bulunabilir. Bununla birlikte, bu hassas solucanlara dikkatlice değmek ve ele almak gerekmektedir. Polycladler stress altında kendi-kendini imha etme özellikleri vardır. Onlar otoliz, mukoz parçalarını kirarlar veya buruştururlar ve daha sonra yapılacak incelemeler için fotoğraf çekilmesini imkansız hale getirirler. Bununda ötesinde, kendi belirgin renkli örneklerini kaybederler. Bu nedenle çoğu fotoğraflar mümkün olduğu kadar onlari yaşam yerinden rahatsız edilmemelidir.Yeni türlerin tarifi, örneklerin toplama, koruma, ve detaylı çalışmada, tamirde özel teknikler mümkündür. Polyclad’e ilgi duyan dalgıçlar yeni türlerin tanımlanmasında katkıda bulunacakların Dr.Leslie Newman ile kontak kurmaları (Schooling Resource Science and Management, Southern Cross University, P.O. Box 117, Lismore, NSW, Australi 2480) çünkü kendisi tamir ve koruma konusunda güvenilir metod geliştirmiştir. Leslia şimdi Indo-Pacific polycladlar üzerinde çalışmaktadır. Dünya capında 350 tür içeren database ile onların besin ve üremeleri hakkında bilgi vermektedir. Oya Bezen Çakın  

http://www.biyologlar.com/yassi-solucanlarin-anatomisi

Patolojik yöntem ve yaklaşımlar

Patolojinin bir tıp dalı olarak yöntemleri ve işleyişi diğer dallardan kısmen farklıdır. Klinik bir dal olmamasına rağmen, patoloji, çoğu kez klinik çalışmaların ya içinde yer alır veya çalışmalarından elde ettiği verilerle hastaların tanı ve tedavilerine doğrudan katkılarda bulunur. Patolojinin çalışma alanı hastalıklı organ ve dokuların incelenmesiyle sınırlı değildir. Deneysel, teorik ve teknik pek çok konuda patolojik çalışmalar yapılmaktadır. Patolojik inceleme ve çalışmalar ancak yeterli anatomi, histoloji ve fizyoloji bilgisine sahip kişilerce yürütülebilir. Patolog, ilgili uzmanların bulunabildiği akademik ortamlar dışında, çoğu kez bu konulardaki klinik soruları en kolay cevaplayabilecek kişi konumundadır. Bir hastanenin işleyişi içinde patoloji bölümünün katkısı; hastalardan tarama veya tanı amacıyla hücre/doku örneklerinin alınmasıyla veya organların çıkarılmasıyla başlar. Bu örneklerin önce dış görünümleri (makroskobi) değerlendirilir ve mikroskop altında incelenmesi gerekli görülen kısımlar seçilerek ayrılır. Patolojik incelemenin en kritik ve en çok deneyim gerektiren aşamasının bu olduğu kabul edilebilir. Patolojiyi en iyi yansıttığı düşünülen kısımlar örneklenip, çok ince (4-5 mikron kalınlıkta) kesitlerin alınabilmesine olanak verecek işlemlerden (doku takibi) geçirilir ve hazırlanan kesitler rutin olarak "hematoksilen-eosin" yöntemiyle boyanır. (Hücre çekirdekleri mavi, sitoplazmalar kırmızı boyanır). Daha sonra, bu boyanmış kesitlerin ışık mikroskobunda incelenmesiyle morfolojik (biçimlere ağırlık veren) bir değerlendirme yapılır. Morfolojik değerlendirme, patoloğun tanıya ulaşmada kullandığı yollardan yalnızca birisidir. Patolog, yeri geldiğinde biyokimyasal, farmakolojik, mikrobiyolojik, genetik, moleküler biyolojik verileri kullanabilir; özel yöntem ve düzeneklerin yardımıyla dokular üzerinde nitel (kalitatif ) veya nicel (kantitatif) incelemeler yapabilir. Bunlar arasında •histokimya, •immunohistokimya, •doku kültürü, •in situ hibridizasyon, •DNA sitometrisi, •digital görüntü analizi , gibi yöntemler sayılabilir. Patoloğun en sık kullandığı düzenek ışık mikroskobudur. Işık mikroskobu ile sağlanabilecek büyültme yaklaşık x 1000 ile sınırlıdır ve görünür ışığın dalga boyundan kaynaklanan bu sınırın teknolojik ilerleme ile aşılması mümkün değildir. Laser, X ışını, ultrasound kullanarak veya digital yöntemlerle değişik mikroskoplar yapılmakta ve bunların kendilerine özgü kullanım alanları bulunmaktadır. Günümüzde, tek tek atomların görüntülenmesine izin veren özel mikroskoplar (scanning tunneling microscope) bile geliştirilmiştir. 'Elektronmikroskop' ise, temel olarak "tarayıcı" (scanning) ve "geçişimsel" (transmission) adlı iki biçimde kullanılmaktadır. Bunların ilki, çok çarpıcı "üç boyutlu" görüntüler sağlayabilmesine rağmen, dar bir kullanım alanına sahiptir ve sık görülen hastalıkların tanısında hemen hemen hiç rolü yoktur. "Transmission" elektronmikroskopi ise daha çok araştırma amacıyla kullanılmakta, nadiren tanısal açıdan da gerekli olabilmektedir. Bu mikroskopların büyültme gücü ışık mikroskobundan yüzlerce kere fazladır. Ancak, büyültme ne kadar fazlaysa tanının o kadar kolay ve doğru olacağını düşünmek yanlış olur. Her inceleme yönteminin olduğu gibi, elektron mikroskobinin de kendine özgü bir kullanım alanı vardır. Patoloji; doku kültürü, in situ hibridizasyon, immunohistokimya, akım sitometrisi, digital görüntü analizi gibi daha pek çok yöntemi tanısal veya araştırma amaçlı olarak kullanır. Bunların kullanımı gittikçe artmakta ve patolojik incelemede morfolojinin rolü yıldan yıla azalmaktadır. Bu, Virchow ekolünün yerini artık moleküler yaklaşımların almakta olduğunun göstergesidir; buna göre, hastalıkların değerlendirileceği temel birimler artık "hücre altı" yapılardır... Patolog, yukarıdaki yöntemlerden biri veya birkaçı ile yaptığı incelemesinin sonunda bir rapor düzenler. Bu rapor yalnızca bir tanı içerebileceği gibi, bir ayırıcı tanı veya öneriler listesi biçiminde de olabilir. Patolog, tıbbi konsültasyon ve danışma mekanizmasının bir parçasıdır; bu nedenle, bir hasta ile ilgili düşüncesi sorulduğunda (kendisine organ veya doku örneği gönderildiğinde) bütün klinik bulgular ve değerlendirmeler hakkında bilgilendirilmelidir.

http://www.biyologlar.com/patolojik-yontem-ve-yaklasimlar

ENERJETİK VE BİYOENERJETİK

Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle - enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olan sistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji - madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi - düzensizliği - başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl - tersinir olaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl - tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G) ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji - kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin - solutların, pasif - edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı - hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik - etkinlik sabiti ve efektiv - etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir.

http://www.biyologlar.com/enerjetik-ve-biyoenerjetik

Türkiye Biyogüvenlik Protokolü

Türkiye´de biyogüvenlikle ilgili bir protokol Çevre Bakanlığı tarafından yürürlüğe konmuştur. Bu protokolün tanımlamaları ve düzenlemeleri şunlardır: Türkiye Biyogüvenlik Protokolü Modern biyoteknoloji rekombinant DNA nükleik asitlerin hücre veya organellere doğrudan enjeksiyonu farklı taksonomik gruplar arasında uygulanan hücre füzyonu gibi doğal fizyolojik üreme- çoğalma ve rekombinasyon engellerini ortadan kaldıran ve klasik ıslah ve seleksiyon yöntemlerince kullanılmayan in vitro nükleik asit tekniklerinin tamamı olarak tanımlanmaktadır. Modern biyoteknoloji kullanılarak elde edilen organizmalara Genetik Yapısı Değiştilmiş Organizmalar (GDO) veya uluslararası kullanımı ile Living Modified Organism (Değiştirilmiş Canlı Organizmalar) adı verilmektedir. Modern Biyoteknolojik yöntemlerle kendi türü haricinde bir türden gen aktarılarak belirli özellikleri değiştirilmiş bitki hayvan ya da mikro-organizmalara Transgenik de denilmektedir. Modern biyoteknoloji ile: Doğal olmayan rekombinasyonlar yaratılır Yeni veya yabancı genler veya DNA dizinleri önceden planlanamayan lokasyonlara yerleştirilir. Gen aktarımı için etken genetik parazitler taşıyıcı (vektör) olarak kullanılır: vektörler en etken genetik parazitlerden çıkartılmış genetik element ve sıraların mozaiğidir hareketli genetik elementler taşırlar; özel olarak türlerin bariyerlerini kırmak üzere yapılmışlardır konukçu aralığı geniştir; yeni veya mevcutu artıran halk sağlığı ve çevresel problemler yaratabilecek direnç genleri bu günkü kullanımı ile antibiyotik ve herbisitdirenç genleri taşırlar. Modern biyoteknolojinin temel işlevi türlerin tür olma özelliğini korumak için binlerce yılda oluşturduğu üreme-çoğalma engellerini kırmak böylece farklı türler hatta canlı familyaları arasında gen aktarımı yapmaktır. Bu işlem sonucu doğada doğaya ve kendi türüne yabancı yeni çeşitler üremeye-çoğalmaya başlayacaktır. Genetik yapısı değiştirilmiş canlıların ve ¤¤¤¤bolik ürünlerinin kısa ve uzun vadede ekosistem süreçleri ve işlevleri üzerinde nasıl bir etki yapacağı henüz bilinmemektedir. Bu belirsizlik nedeniyle konu 1992 yılında yapılan Rio Konferansında dikkate alınmış ve Rio Konferansının çıktılarından birisi olan Biyolojik Çeşitlilik Sözleşmesinde hem ulusal önlemler almak hem de uluslararası bağlayıcılığı olan bir protokol hazırlama ihtiyacını değerlendirmek anlamında yer almıştır. Modern biyoteknoloji yeni ve doğal olmayan canlı çeşitlerinin ortaya çıkması ile sonuçlanmaktadır. Bu sonuç dünyada biyoteknolojide güvenlik tedbirlerinin geliştirilmesini gerektirmiş ve modern biyoteknoloji kullanılarak elde edilmiş olan genetik yapısı değiştirilmiş organizmaların insan sağlığı ve biyolojik çeşitlilik üzerinde oluşturabileceği olumsuz etkilerin belirlenmesi sürecini (risk değerlendirme) ve belirlenen risklerin meydana gelme olasılığının ortadan kaldırılması veya meydana gelme durumunda oluşacak zararların kontrol altında tutulması için (risk yönetimi) alınan tedbirleri ifade eden biyogüvenlik terimi güncel hale gelmiştir. Biyoteknoloji uygulamalarında teknolojinin kullanımı sonuç ürün ve ürünün kullanım amacı ile yeri farklı riskler oluşturduğundan ayrı tedbirler gerektirmektedir. Bu nedenle biyogüvenlik laboratuar ve sera çalışmaları; gıda güvenliği ve çevreye salım durumları için ayrı düzenlemeleri içermektedir. Konunun küresel ölçüdeki önemi nedeniyle BM Biyolojik Çeşitlilik Sözleşmesine ek Biyogüvenlik Protokolü 24 Mayıs 2000 tarihinde taraf ülkelerin imzasına açılmıştır. Protokol transgenik canlıların biyolojik çeşitlilik üzerinde oluşturabileceği olumsuz etkilerin önlenmesini amaçlamaktadır. Protokolün yürürlüğe girmesi ile herhangi bir transgenik canlı çevreye salımı gerçekleştirilmeden önce tam bir risk değerlendirmeye alınacak ve bir başka ülkeye üretim ve doğrudan çevreye salım amacıyla ihrac edilmeden önce ithalatçı ülkenin önceden onayı alınacaktır. Tüketim veya işleme amacıyla ihracı yapılacak olan transgenik canlılar ve ürünleri hakkında ise takas mekanizması vasıtasıyla önceden bilgilendirme sağlanacaktır. Protokole taraf olan her ülke kendi iç mevzuatında transgenik canlıların kontrolü için gerekli yasal kurumsal ve idari tedbirleri almak ve idame ettirmekle yükümlüdür. Transgenik canlılardan kaynaklanacak zararların telafisi konusunda uluslararası bir sistem kurulması ve bu canlıların ve ürünlerinin etiketlenmesine ilişkin standartların oluşturulması Protokolün yürürlüğe girmesinden sonra yapılacak olan Taraflar Toplantısına bırakılmıştır. Protokolün yürürlüğe girmesi biyogüvenlik alanında küresel seviyede yaşanan hukuki boşluğu doldurmakla birlikte transgenik canlılardan ve ürünlerinden kaynaklanacak çevresel ve ticari sorunların önlenmesi ulusal seviyede alınacak kurumsal tedbirlere ve ulusal seviyede risk değerlendirme ve risk yönetimi için teknik kapasitesinin oluşturulmasına bağlıdır. Türkiye´de Durum Türkiye´de Transgenik Bitkilerle ilgili mevzuat hazırlığı çalışmalarını Tarım ve Köyişleri Bakanlığı 31 Mart-1 Nisan 1998 tarihlerinde Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğünde “Transgenik Bitkiler ve Güvenlik Önlemleri” konusunda ilgili araştırma kuruluşları ve Genel Müdürlükler ile Üniversitelerden temsilcilerin katılımıyla yapılan bir toplantı ile başlatmıştır. Belirlenen ana esaslar çerçevesinde teknik uygulamalara temel teşkil edecek görüş ve raporlar oluşturulmuştur. Bu kapsamda konu “1. Transgenik Kültür Bitkilerinin Alan Denemeleri; 2. Transgenik Kültür Bitkilerinin Tescili; 3. Genetik Yapısı Değiştirilmiş Organizmaların (GDO) Üretilmesi Pazara Sürülmesi ve Gıda Olarak Kullanımı” olarak üç kısma ayrılmıştır. Bunlardan “Transgenik Kültür Bitkilerinin Alan Denemeleri Hakkında Talimat” Makamın 14.5.1998 gün ve TGD/TOH-032 sayılı Makam Olur’u ile yürürlüğe konulmuştur. "Transgenik Kültür Bitkilerinin Alan Denemeleri" ile ilgili talimatın aksayan yönlerinin düzeltilmesi amacıyla adı geçen talimatta yapılan değişiklikler 25.03.1999 tarihli Makam Olur'u ile yürürlüğe girmiştir. Belirtilen geçici düzenleme çerçevesinde Türkiye´de resmi yollardan genetik yapısı değiştirilmiş canlıların üretim amacıyla girişi önlenmiş durumdadır. Talimat gereği genetik yapısı değiştirilmiş bir tarım çeşidinin Türkiye´ye ithal edilmesinden önce alan denemesine alınması gerekmektedir. Ancak her genetik yapısı değiştirilmiş tohumun da alan denmesine alınması söz konusu değildir. Alan denemesine alınabilmesi için transgenik tohumun geliştirildiği ülkede ve biyogüvenlik düzenlemeleri olan ülkelerde kayıtlı olması ve 5 yıldır üretiliyor ve tüketiliyor olması şartı aranmaktadır. Böylece hiç denenmemiş risk değerlendirmesi daha önce yapılmamış bir transgenik canlının Türkiye´de denenmesi yani Türkiye´nin deneme tahtası olarak kullanılması önlenmektedir. Bu tedbirler acil olarak alınmış tedbirlerdir. Orta ve uzun vadede ülkemizin daha kapsamlı tedbirler alması ve risk değerlendirme-risk yönetimi sistemleri kurması gerekmektedir. Biyogüvenlik Protokolü Hükümetimiz adına Çevre Bakanı Fevzi AYTEKİN tarafından 24 Mayıs 2000 tarihinde imzalanmıştır. Protokole taraf olma çalışmaları devam etmektedir. Protokolün uygulanması ve ülkemizin genetik kaynaklarının zarar görmemesi için biyogüvenlik sisteminin kurulması doğrultusunda insan kaynağı ve teknik altyapı oluşturulması gerekmektedir. Bu kapsamda kaçak girişlerin önlenmesi için gümrük kontrollerinde yeni bir yapılanmaya da ihtiyaç duyulmaktadır. Protokolün Amacı Çevre ve Kalkınma Hakkındaki Rio Deklarasyonunun 15 numaralı prensibinde yer alan ön tedbirci yaklaşıma uygun olarak bu Protokolün amacı insan sağlığı üzerindeki riskler göz önünde bulundurularak ve özellikle sınır ötesi hareketler üzerinde odaklanarak biyolojik çeşitliliğin korunması ve sürdürülebilir kullanımı üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilecek ve modern biyoteknoloji kullanılarak elde edilmiş olan değiştirilmiş canlı organizmaların güvenli nakli muamelesi ve kullanımı alanında yeterli bir koruma düzeyinin sağlanmasına katkıda bulunmaktır. Protokol ön tedbirlilik prensibine dayanmakta riskleri önceden belirlemeye ve önlem almaya yönelik bir sistem içermektedir. Hükümler GDO nun doğaya veya insan sağlığına olabilecek olumsuz etkileri konusunda bilimsel verilerin yetersiz olması veya belirsizlik içermesi durumunda veriler tamamlanıncaya ve belirsizlik giderilinceye kadar söz konusu GDO nun doğayla etkileşime girmesine izin verilmemesinden yanadır. Doğayla etkileşim protokolün kapsamını ve uygulama şeklini belirlemekte temel kriterdir. Tüm GDO lar yaşamsal aktivitelerinden dolayı doğanın biyotik ve abiyotik bileşenleri ile etkileşime girebilir bunedenle Protokol doğal üreme-çoğalma engellerini aşarak elde edilmiş tüm canlıları yani tüm GDO ları kapsamaktadır. Yani protokolün öngördüğü risk değerlendirme risk yönetimi bilgi alışverişi kaza ve acil durum tedbirleri kaçak sınıraşan hareketlere karşı önlemler sosyo-ekonomik yapının karar sürecinde dikkate alınması ve halkın bilgilendirilmesi maddelerinden oluşan genel tedbirler tüm GDO lar için geçerlidir. Genel tedbirler ulusal seviyede yapılacak düzenlemelere dayanmaktadır. Protokolün öngördüğü ve uluslararası seviyede düzenleme gerektiren temel mekanizmalar ise takas mekanizması ön bildirim anlaşması ve dokümantasyon sistemleridir. Bu mekanizmalar uygulamada doğayla etkileşim kriterine dayanarak GDO ları kasıtlı olarak çevreye salımı gerçekleşek olan ve kasıtsız olarak çevreye salınabilecek olan GDO lar şeklinde ayırmaktadır. Kasıtsız çevreye salım kapsamında gıda yem ve işleme amaçlı GDO lar transit geçişler ve kapalı kullanıma tabi GDO lar ayrı ayrı ele alınmaktadır. Kasıtlı çevreye salımı yani açık ve geniş alanlarda üretimi söz konusu olan GDO lar Ön Bildirim Anlaşması na tabidir. Ön Bildirim Anlaşması işlemi gereğince ihracatçı taraf ithalatçı tarafa Protokolün Ek-I de belirtilen bilgileri içeren bir bildirimde bulunacaktır. İthalatçı ülkenin yetkili mercii bildirimi aldığında uygulayacağı karar sürecini yani bildirimdeki bilgilerin yeterliliğine ve sınıraşan hareketin hangi şartlar altında başlayabileceğine dair bilgileri belirterek bir ön cevap verecektir. İthalatçı ülke GDO nun ithalatı konusunda karar vermeden önce GDO yu Protokol Ek-III de belirlenen metodoloji doğrultusunda vaka vaka (case by case) risk değerlendirmeye alacaktır. Aksi ithalatçı ülke tarafından belirtilmediği sürece GDO nun sınıraşan hareketi ithalatçı ülkenin yazılı izni alınmadan başlamayacaktır. GDO nun taşınması sırasında eşlik eden belgelerde GDO olduğu açıkça belirtilecek GDO nun kimliği özellikleri güvenli muamele depolama taşıma ve kullanım şartları ihracatçının irtibat bilgileri hareketin protokole uygun olarak gerçekleştiğine dair deklerasyon bulunacaktır. Gıda yem ve işleme amaçlı GDO lar için uygulanacak işlemler 11. madde ile belirlenmiştir. Buna göre her bir taraf ülke dahilde doğrudan gıda veya yem veya işleme amacıyla kullanımını ve pazara sürülmesini onayladığı bir GDO ile ilgili olarak 15 gün içinde protokol Ek-II de belirtilen bilgileri içeren bildirimini takas mekanizması vasıtasıyla tüm taraf ülkelere yapacaktır. Yine takas mekanizması vasıtasıyla her bir taraf ülke gıda yem ve işleme amaçlı GDO lar için öngördüğü ulusal yasa ve işlemlerini diğer ülkelere bildirecektir. Böylece her ülke uluslararası pazara sürülmeden önce gıda yem veya işleme amacıyla kullanımı onaylanmış yeni bir GDO dan haberdar olacak ve iç mevzuatını harekete geçirecektir. Bu tür GDO lara eşlik eden belgelerde GDO içerebilir ibaresi açıkça konacak ve kullanım amacının çevreye salımı içermediği belirtilecektir. Transit geçişteki GDO lar için protokol yine uygulanacak işlemi ulusal sistemlere bırakmıştır. Aksi o ülke tarafından belirtilmediği sürece transit geçişteki GDO lar ön bildirim anlaşmasına tabi değildir. Ülkeler bu konudaki düzenlemelerini takas mekanizması vasıtasıyla diğer ülkelere bildirecektir. Kapalı kullanıma tabi GDO lar da ön bildirim anlaşmasına tabi değildir. Her ülke kapalı kullanım şartlarını ve standartlarını kendisi belirleyecek ve takas mekanizmasına bildirecektir. Bu kapsamdaki GDO lara eşlik eden belgelerde GDO olduğu açıkça belirtilecek güvenli taşıma depolama kullanma bilgileri bulunacaktır. İşleme tabi tutularak yaşamsal aktivitesini yitirmiş olan ancak yeniden çoğalabilir nitelikte genetik materyal içeren GDO ürünlerinin doğaya kontrolsüz olarak salımını önlemek üzere protokol gereği yapılan bildirimlerin bu tür GDO ürünlerine ilişkin bilgileri ve ürünün kullanım amacını içermesi öngörülmektedir. GDO nun risk değerlendirmesi yapılırken de GDO nun ürünleri dikkate alınacaktır. GDO ürünlerine ilişkin bilgiler takas mekanizması vasıtasıyla diğer ülkelere bildirilecektir. Protokolün temel hükümlerinden birisini oluşturan risk değerlendirme GDO nun olası potansiyel alıcı çevrede vaka vaka yeni genotipik ve fenotipik özelliklerinin belirlenmesi olumsuz etkilerinin ortaya çıkma olasılığının ve gerçekleşmesi halinde ortaya çıkacak sonuçların değerlendirilmesi sebep olduğu genel riskin tahmin edilmesi sebep olduğu riskin kabul edilebilirliğinin ve yönetilmesine ilişkin stratejilerin belirlenmesi alıcı çevre içerisinde gözlenmesi yoluyla bilgi eksikliklerinin ve belirsizliklerin giderilmesi amaçlarını taşımaktadır. Tüm işlemler tamamlanıp GDO piyasaya sürüldükten sonra da olabilecek olumsuzlukların önceden belirlenmesi amacıyla risk yönetimi öngörülmektedir. Risk yönetimi GDO nun bulunduğu çevrede izlenmesi esasına dayanmaktadır. Protokol 50. ülkenin onay belgesi BM Sekreteryasına ulaştıktan sonra 90. günde dünyada yürürlüğe girecektir. Protokol yürürlüğe girinceye kadar protokolün temel mekanizmalarının alt yapısı oluşturulacaktır. Bu kapsamda takas mekanizmasının kurulması gelişmekte olan ülkelerde protokolün uygulanması için gereken teknik kapasitenin oluşturulması ve ulusal yasal düzenlemelerin yapılması öncelik taşımaktadır. Protokol yürürlüğe girdikten sonra ise belgeleme ve etiketleme standartları protokole uygunluk şartları sorumluluk ve telafi mekanizması Protokol taraflarınca belirlenecektir.

http://www.biyologlar.com/turkiye-biyoguvenlik-protokolu

Patolojinin Tarihçesi

İlk çağlarda; hastalıkların tanrıların insanları cezalandırmak için kullandıkları bir araç olduğuna inanılıyordu. Her hastalık bir günahın, suçun cezasıydı. Bu inanç, din adamlarının etkinliğini ve gücünü de artırıyordu. Batı Anadolu ağırlıklı eski Yunan uygarlığında ve sonraları ibni Sina'nın yaklaşımlarında, hastalıklar ile tanrı(lar) arasındaki bağı koparma çabaları olmuştur. Atardamarlarda hava değil, kan bulunduğunun anlaşılması bile, insanlık tarihinin yakın dönemlerindedir (Galen, MS 200). Orta çağ boyunca Avrupa'da hastalıkların içsel ve dışsal nedenleri olduğu yönünde (ilahi olmayan) düşünceler ortaya atılmış ve böyle düşünenler genellikle bundan zarar görmüşlerdir! Rönesans ile birlikte, hastalıklar konusunda fiziksel neden-sonuç ilişkileri gündeme gelmiş, salgın hastalıklardan insandan insana geçen etkenlerin sorumlu olabileceği gibi görüşler "gözleme dayanarak" ortaya atılmıştır. Dolayısıyla, "gözlem"in hastalıkları anlama açısından önem kazanması ve bugün anladığımıza yakın anlamda patolojik incelemeler yapılması rönesans ile başlar. Eski Mısır uygarlığında da "haruspex" isimli saray görevlilerinin belli hayvanların organlarını kesip inceledikleri bilinmektedir. Özellikle karaciğerin kesit yüzünü değerlendiren "haruspex"leri ilk patologlar olarak görmek mümkün olabilir. Ancak, "haruspex"lerin (sözcük anlamı:kâhin)incelemeleri o karaciğerde ne olduğunu açıklamayı değil, uğruna bir hayvanın karaciğeri çıkarılan kişinin geleceğinin ne olduğunu tahmin etmeyi amaçlıyordu! Patologluk, bu falcılık yönünü zamanla kaybetmiştir!. Patolojinin büyükbabası olarak kabul edilebilecek kişi, Padua Üniversitesi anatomi profesörü Giovanni Battista Morgagni'dir (1682-1771 veya 1777). Morgagni'nin 1761'de yayımladığı kendi yaptığı 700 otopsiyi anlattığı kitabı bir dönüm noktasıdır. Bundan sonraki dönemde "etiyoloji", "lezyon" ve "semptom" arasında ilişki kurularak bugün bildiğimize yakın, tanrısal yönü olmayan, bir "hastalık" kavramı oluşmuştur. Bu dönemde Bichat, Laennec, Dupuytren, Hodgkin, Addison, Paget, Rokitansky gibi adları bugün de yaşayan hekimler, patoloji bilgisinin artmasına katkıda bulunmuşlardır. Giovanni Baptista Morgagni (1682-1771), Valsalva'nın öğrencisidir. İtalya'da Padua Üniversitesinde 50 yıldan uzun süre görev yapmış ünlü bir hekim olan Morgagni, 1761 yılında, 80 yaşındayken De Sedibus adlı kitabını yayımlamış ve burada 700'den fazla olguda klinik bulgular ile otopsi bulgularını karşılaştırmıştır. Tanımladıkları arasında; mitral darlığı, endokardit, angina pektoris, siroz, spina bifida, patent duktus arteriosus, foramen ovale bulunmaktadır. Kolposkobu bulan, parasentezi ilk gerçekleştiren hekimdir. İnsan ve hayvanların aynı mikroskobik yapıtaşlarından (hücrelerden) yapıldığını ilk kez söyleyen, histolojinin babası olarak kabul edilen Theodor Schwann (1810-1882) da böyledir. Patolojinin 1980'lere kadar kullanılmakta olan yaklaşımlarının hemen tümünün kaynağı olarak "hücresel patoloji"nin kurucusu Rudolph Ludwig Karl Virchow gösterilmektedir. Histopatolojik incelemeye dayanan bu yaklaşımda "hücre"; yaşamı, hastalıkları ve ölümü açıklamaya yönelik tüm çabaların odak noktasını oluşturur. Virchow, hastalıklı hücrelerin de sağlam hücrelerden oluştuğunu vurgulayan ilk bilim adamıdır. Rudolph Ludwig Karl Virchow (1821-1902), günümüzdeki anlamı ile patolojinin babası olarak kabul edilir. Mikroskobun hastalıkların tanısında etkin biçimde kullanımını savunmuştur. Döneminin pek çok ünlü hekimi (Rokitansky dahil), mikroskobik incelemenin önemine inanmıyor ve bu yaklaşımı küçümsüyorlardı. Virchow; tromboz, atrofi, hiperplazi ve iskemi terimlerini ilk kez kullanmış, pek çok hastalığı bu gün bildiğimiz biçimleriyle ilk kez tanımlamıştır. Yaşadığı dönem için devrim niteliğinde olan -hemen tümünde haklı olduğu zamanla anlaşılan- görüşleri nedeniyle zorluklarla karşılaşmıştır. Daha 30 yaşına gelmeden fibrinojen, lökositoz ve lökemiyi tanımlamış; yerel lezyonlara cerrahi girişim yapılmasının anlamsız olduğunu düşünenlere karşı çıkmıştır. İnfarktüs, amiloid, kalsifikasyon ilk kez Virchow tarafından doğru biçimde açıklanmıştır. Lösin ve tirozin amino asitleri Virchow tarafından tanımlanmıştır. Her hücrenin bir hücreden meydana gelmesi gerektiğini (omnis cellula a cellula) yüksek sesle ve inatla söyleyen ilk doktordur. (Bu görüş, o zamanlar çoğunluk tarafından gülünç bulunuyordu). Art arda verdiği 20 konferansın ardından 1858'de yayımlanan Fizyolojik ve Patolojik Histolojiye Dayanan Hücresel Patoloji kitabı, hastalıkların mikroskobik incelenmesi yaklaşımının temeli olarak kabul edilir. Anatomik patolojinin tıp fakültelerinde zorunlu bir ders olarak kabul edilmesi de Virchow sayesindedir. Politik radikalliği ile de bilinen Virchow'un 2000 kadar makalesi ve kitabı bulunmaktadır. Günümüzde, moleküler yöntemlerin gelişmesi ile bu tür yöntemler de patolojik incelemelerde gittikçe artan biçimde kullanılmaya başlanmıştır. Bunlar arasında, DNA başta olmak üzere, "genetik materyal" ile ilgili olanların önemi özellikle artmaktadır. Ülkemizde patoloji, Osmanlı döneminin tek tıp fakültesi olan askeri tıp fakültesinde (Gülhane) Alman bilim adamları tarafından ilk kez uygulanmıştır. Dolayısıyla, Patoloji Türkiye'ye Gülhane ile gelmiştir. İlk Türk patologlarının tümü askerdir. Ülkemizde patolojinin kısa bir tarihi bu konuda daha fazla bilgi edinmenizi sağlayabilir. Tıp eğitiminde patolojinin yeri Günümüzde tıp fakültesi düzeyindeki bütün okullarda patoloji en ağırlıklı derslerden biri olarak okutulmakta ve ders saati sayısının çokluğu açısından da pek çok kurumda ilk sırayı almaktadır. Bu dersler bir veya iki seneye yayılmaktadır. Gelişmiş ülkelerde de, yalnızca 'ders anlatma' yolu ile öğretim pek çok kurumda neredeyse tümüyle ortadan kalkmakta olmasına rağmen, öğrencinin başarısının değerlendirilmesinde patoloji bilgisinin ölçülmesi önemini korumaktadır. Patoloji öğretiminden beklenen; öğrencinin hastalıklı doku ve organları inceleyerek, neden (etiyoloji) ve sonuç (hastalık bulguları) arasındaki bağlantıları kavrayabilmesini sağlamaktır. Patoloji eğitimi, hastalıklar bilgisine görsel bir boyut kattığı için, öğrenilenlerin daha anlaşılır ve kalıcı olmasını sağlama açısından önemlidir. Bu yönleriyle patoloji, 'temel' bir tıp dalıdır. Patolojide öğrenilenler, hemen tüm klinik dallarda o dala özgü bilgilerin öğrenilmesini kolaylaştırır. Tıp pratiğinde patolojinin yeri ve patoloji uzmanının işlevleri Patolog, hemen yalnızca yataklı sağlık kurumlarında hizmet veren, hem cerrahi hem dahili bilim dalları ve servisler ile ilişkili bir uzmandır. Patolog, aşağıda ayrıntılı olarak sıralanan işlevleri yerine getirirken özel laboratuar yöntemlerinden sürekli olarak yararlanır; bu açıdan patoloji bir 'laboratuar' bilim dalı olarak görülebilir. Ülkemizdeki akademik uygulamalarda ise patoloji, 'cerrahi' bilim dalları arasında yer alır. Tıp Fakültelerinde Patoloji Anabilim Dalı, idari açıdan Cerrahi Tıp Bilimleri Bölüm Başkanlığı'na bağlıdır. Tanı: Patologdan en çok beklenen, hastalıklı olduğu düşünülen doku ve organları inceleyerek hastaya belli bir hastalık tanısı koyması veya konulmuş olan bir tanının doğruluğunu değerlendirmesidir. Doku ve organlar vücuttan değişik biçimlerde alınır ve patoloğun incelemesine sunulurlar. (Örnekler: Lenf düğümü biyopsisi ile lenfoma adlı kötü huylu tümörün tanısının konulması; endoskobik yolla alınmış bir mide biyopsisi örneğinde gastrit mi, peptik ülser mi, kanser mi bulunduğunun saptanması...) Tedavi: Patolog, koyduğu tanıyla tedavinin biçimini belirleyebilir.(Örnek: Lenf düğümü biyopsisinde tüberküloz tanısı anti tüberküloz ilaçların, lenfoma tanısı ise antineoplastik ilaçların kullanılacağını belirler). Gittikçe daha yaygınlaşan bir diğer işlev ise, dokuda tedavinin yol açtığı değişikliklerin incelenmesiyle tedavinin etkinlik derecesinin belirlenmesidir. Bu uygulama, hastalığın gidişi konusunda tahmin yapmaya da olanak verir. (Örnek: Kemoterapiden sonra osteosarkoma dokusunun tümüyle ortadan kalkmış olması hastanın kullanılmış olan ilaçlardan yararlandığını gösteren bir bulgudur). Transplantasyon uygulamalarının yaygınlaşmasıyla, patologların transplante edilecek organı transplantasyondan önce ve sonra incelemeleri istenmektedir. Bir organın transplantasyona uygun olup olmadığı hemen yalnızca patolojik inceleme ile belirlenebilir. Fonksiyonları bozulmaya yüz tutan transplante bir organdaki sorunlar da patolojik inceleme yapılmadan tam olarak anlaşılamaz. Bulunacak çözüm yolları patolojik inceleme ile belirlenir. Patologların hastaların tedavisindeki rolü, her zaman dolaylıdır. Tarama: Görülme sıklığı yüksek olan hastalıkların belirgin bozukluklara yol açmadan saptanabilmesi için, risk altındaki kişilerin olabildiğince kolay ve ucuz yollarla incelenmesi anlamında kullanılır. Patoloji pratiğinde bu, ya kendiliğinden dökülen veya küçük bir travmayla dökülmesi sağlanabilen hücrelerin (doku veya organ değil !) incelenmesiyle (sitolojik inceleme) yapılır. (Örnek: Yakınması olmayan orta yaşlı bir kadın hastada tarama amacıyla yapılan vaginal yaymada normal olmayan hücrelerin saptanması ve çok kötü gidişli olabilecek bir tümörün henüz gelişme sürecindeyken yok edilebilmesinin sağlanması). Öte yandan, sitolojik yöntemlerin önemli bir kısmı "tarama" değil "tanı" amaçlıdır. Bunların kullanım alanı hızla genişlemektedir. Dünyanın pek çok ülkesinde olduğu gibi, ülkemizde de böyle sitolojik incelemeler patoloji uzmanları tarafından yapılmaktadır. Otopsi: Tıp eğitiminin en önemli öğelerinden biri olan otopsi, öğrencilere ve doktorlara derslerin ve kitapların sağlayabileceğinin çok ötesinde yarar sağlayan bir eğitim yöntemidir. Tıp teknolojisinin ve buna dayalı tanı/tedavi yöntemlerinin çok gelişmiş olduğu ülkelerde bile hastanede ölen hastaların otopsilerinde, hasta yaşarken tanısı konulamamış pek çok hastalık saptanmaktadır. Bunların bazıları, hastanın tedavi biçiminin değiştirilmesini gerektirebilecek niteliktedir. (Örnek: Metabolik hastalığı olduğu düşünülen bir olguda kötü huylu tümör saptanması). Kitap sayfalarında kalan veya ezberlenen bilgilerin morfolojik karşılıklarının görülmesi, edinilen bilgilerin özümlenmesini sağlamaktadır. Bu nedenle, bir doktorun otopsi eğitimi olmadan yetişmesi bağışlanamaz bir eksikliktir. Çoğu patoloji anabilim Dalında yılda 1-2 tıbbi otopsi bile yapılmamaktadır. Bu sayı kabul edilemeyecek kadar düşüktür. Patolojik yöntem ve yaklaşımlar Patolojinin bir tıp dalı olarak yöntemleri ve işleyişi diğer dallardan kısmen farklıdır. Klinik bir dal olmamasına rağmen, patoloji, çoğu kez klinik çalışmaların ya içinde yer alır veya çalışmalarından elde ettiği verilerle hastaların tanı ve tedavilerine doğrudan katkılarda bulunur. Patolojinin çalışma alanı hastalıklı organ ve dokuların incelenmesiyle sınırlı değildir. Deneysel, teorik ve teknik pek çok konuda patolojik çalışmalar yapılmaktadır. Patolojik inceleme ve çalışmalar ancak yeterli anatomi, histoloji ve fizyoloji bilgisine sahip kişilerce yürütülebilir. Patolog, ilgili uzmanların bulunabildiği akademik ortamlar dışında, çoğu kez bu konulardaki klinik soruları en kolay cevaplayabilecek kişi konumundadır. Bir hastanenin işleyişi içinde patoloji bölümünün katkısı; hastalardan tarama veya tanı amacıyla hücre/doku örneklerinin alınmasıyla veya organların çıkarılmasıyla başlar. Bu örneklerin önce dış görünümleri (makroskobi) değerlendirilir ve mikroskop altında incelenmesi gerekli görülen kısımlar seçilerek ayrılır. Patolojik incelemenin en kritik ve en çok deneyim gerektiren aşamasının bu olduğu kabul edilebilir. Patolojiyi en iyi yansıttığı düşünülen kısımlar örneklenip, çok ince (4-5 mikron kalınlıkta) kesitlerin alınabilmesine olanak verecek işlemlerden (doku takibi) geçirilir ve hazırlanan kesitler rutin olarak "hematoksilen-eosin" yöntemiyle boyanır. (Hücre çekirdekleri mavi, sitoplazmalar kırmızı boyanır). Daha sonra, bu boyanmış kesitlerin ışık mikroskobunda incelenmesiyle morfolojik bir değerlendirme yapılır. Bu değerlendirmenin birtakım kuralları olmakla birlikte, temelde, morfolojik incelemeler subjektiftir. Bu subjektifliğin asıl nedeni, canlı organizmaların özellikleri için 'normal'in kesin sınırlı olarak tanımlanamamasıdır. (Normal saç rengi nedir? Normal boy kaç santimetredir?) Dolayısıyla; belli bir organ veya hücrenin görünümünün normalden ne kadar sapmış olduğu sorusunun yanıtı, kaçınılmaz olarak kişisel ve subjektiftir. Patolojik incelemenin sonuçta subjektif olması, onun kuralları ve sistematiği olmasına engel değildir. Tıbbi bir değerlendirmenin işe yararlılığının ve güvenilirliğinin ölçüsü, hastanın tanı ve tedavisine yapılan katkıdır. Bir dokudaki bütün atomların adlarını ve miktarlarını objektif, bilimsel (ve pahalı!) yollarla saptamak mümkündür ancak, bunun bir lenfoma olgusunun tanı ve tedavisine katkısı yoktur! Subjektif morfolojik değerlendirme, patoloğun tanıya ulaşmada kullandığı yollardan yalnızca birisidir. Patolog, yeri geldiğinde biyokimyasal, farmakolojik, mikrobiyolojik, genetik, moleküler biyolojik verileri kullanabilir; özel yöntem ve düzeneklerin yardımıyla dokular üzerinde nitel (kalitatif ) veya nicel (kantitatif) incelemeler yapabilir. Bunlar arasında histokimya, immunohistokimya, in situ hibridizasyon, DNA sitometrisi, digital görüntü analizi gibi yöntemler sayılabilir. Bu yöntemlerin hemen tümü, GATA Patoloji Anabilim Dalı'nda da kullanılmaktadır. Ülkemizde patolojik değerlendirmelerin objektif, ölçülebilir, yinelenebilir biçimde yapılmasına olanak veren ilk Nicel Patoloji Laboratuvarı Gülhane'dedir. Patoloğun en sık kullandığı düzenek ışık mikroskobudur. Işık mikroskobu ile sağlanabilecek büyültme yaklaşık x 1000 ile sınırlıdır ve görünür ışığın dalga boyundan kaynaklanan bu sınırın teknolojik ilerleme ile aşılması mümkün değildir. Laser, X ışını, ultrasound kullanarak veya digital yöntemlerle değişik mikroskoplar yapılmakta ve bunların kendilerine özgü kullanım alanları bulunmaktadır. Günümüzde, tek tek atomların görüntülenmesine izin veren özel mikroskoplar (scanning tunneling microscope) bile geliştirilmiştir. 'Elektronmikroskop' ise, temel olarak "tarayıcı" (scanning) ve "geçişimsel" (transmission) adlı iki biçimde kullanılmaktadır. Bunların ilki, çok çarpıcı "üç boyutlu" görüntüler sağlayabilmesine rağmen, dar bir kullanım alanına sahiptir ve sık görülen hastalıkların tanısında hemen hemen hiç rolü yoktur. "Transmission" elektronmikroskopi ise daha çok araştırma amacıyla kullanılmakta, nadiren tanısal açıdan da gerekli olabilmektedir. Bu mikroskopların büyültme gücü ışık mikroskobundan yüzlerce kere fazladır. Ancak, büyültme ne kadar fazlaysa tanının o kadar kolay ve doğru olacağını düşünmek yanlış olur. Her inceleme yönteminin olduğu gibi, elektron mikroskobinin de kendine özgü bir kullanım alanı vardır. Önünüzdeki sayfayı okumak için bir dürbün veya teleskop kullanmaya çalışırsanız, elektron mikroskobunun ne zaman işe yarayabileceği konusunda sağlıklı bir görüşe ulaşabilirsiniz! Çok pahalı ve emek-yoğun olan elektronmikroskopla rın yerine (onlardan çok daha ucuz olmayan!) "lazer taramalı konfokal mikroskoplar" da kullanılmaya başlanmıştır. Işık kaynağı lazer olan bu mikroskoplarda büyültme elektronmikroskopla rdakine yakındır. Lazer taramalı konfokal mikroskopları özel yapan, kesit kalınlığından etkilenmemeleri, daha az emek-yoğun olmaları ve sağladıkları verilerin tümüyle digital olmasıdır. Bu sayede hiçbir boya maddesi kullanmadan hücre organellerini değişik renklerde göstermek ve üç boyutlu görüntüler elde etmek mümkün olmaktadır. Bu mikroskopların henüz rutin patolojik incelemede yeri yoktur. Patoloji; doku kültürü, in situ hibridizasyon, immunohistokimya, akım sitometrisi, digital görüntü analizi gibi daha pek çok yöntemi tanısal veya araştırma amaçlı olarak kullanır. Bunların kullanımı gittikçe artmakta ve patolojik incelemede morfolojinin rolü yıldan yıla azalmaktadır. Bu, Virchow ekolünün yerini artık moleküler yaklaşımların almakta olduğunun göstergesidir; buna göre, hastalıkların değerlendirileceği temel birimler artık "hücre altı" yapılardır... Patolog, yukarıdaki yöntemlerden biri veya birkaçı ile yaptığı incelemesinin sonunda bir rapor düzenler. Bu rapor yalnızca bir tanı içerebileceği gibi, bir ayırıcı tanı veya öneriler listesi biçiminde de olabilir. Patolog, tıbbi konsültasyon ve danışma mekanizmasının bir parçasıdır; bu nedenle, bir hasta ile ilgili düşüncesi sorulduğunda (kendisine organ veya doku örneği gönderildiğinde) bütün klinik bulgular ve değerlendirmelerden haberdar edilmelidir. Patologdan herhangi bir hastanın herhangi bir yerinden alınmış herhangi bir örneğe tanı koymasını istemek, bir doktorun ellerini, gözlerini bağlayıp kulaklarını tıkayarak bir hastaya tanı koymasını ve onu tedavi etmesini istemekten farksızdır. Patolojik incelemenin en çok bilinen yolu 'sorular zinciri'dir. Bu yol, özellikle patolojik inceleme yöntemleri konusunda kısıtlı bilgi ve deneyimi olanlar tarafından izlenir. Deneyim arttıkça, tanı adeta otomatikleşir ve tanılar milisaniyelerle belirtilen süreler içinde konulabilir. Sorular zincirine (basitleştirilmiş) bir örnek: Sıra Soru Karşılık 1 Bu bir lenf düğümü mü? Evet 2 Bu görünüm normal mi? Hayır 3 Burada olmaması gereken türde hücreler var mı? Hayır 4 Hücrelerin birbirine oranı değişmiş mi? Evet 5 Hücreler atipik mi? Evet 6 Bu bir lenfoma mı? Evet Yukarıdaki sıra ile yapılan bir akıl yürütme sonucunda ulaşılan tanı lenfoma olacaktır. Yukarıdaki tabloda anlatılan, öğrencilerin laboratuar çalışmaları sırasında inceleyecekleri bütün hematoksilen-eosin boyalı kesitler (preparatlar) karşısında izlemeleri gereken yoldur. Örnek: Bu appendiks vermiformis mi ? 'evet' ; mukozada ülserasyon var mı? 'evet' ; düz kas tabakasında nötrofil lökosit infiltrasyonu görülüyor mu? 'evet' ; tanı: akut appendisit. Deneyimli patologlar sorular zincirine ek olarak "patern (örnek, model, biçim) tanıma" yöntemini de (çoğu kez farkında olmadan) kullanırlar. Bu yöntem, patoloğun mikroskoptaki görüntü ile karşılaştığı anda lezyona tanı koyması biçiminde özetlenebilir. Saptanan görüntü ile o patoloğun daha önce karşılaştığı ve adını bildiği bir görüntü arasında yeterli derecede benzerlik varsa, bu süreç çok kısa süre içinde tanı ile sonlanır. "Cognitive" (bilişsel) psikolojinin alanına giren bu çok karmaşık ve ilgi çekici sürecin ayrıntıları bilinmemektedir. Rutin histopatolojik uygulamalar Tespit (fiksasyon) Dokular insan vücudundan ayrıldıkları anda canlıdırlar ve taşıdıkları hastalığın (varsa) morfolojik bulgularını sergilerler. Tespit, dokuların o andaki görünümünün ısı, nem ve enzimlerin etkisiyle değişmesini, bozulmasını önlemek amacıyla yapılır. Tespit edilmeyen dokulardaki hücreler bir süre sonra bakterilerin ve içerdikleri sindirici enzimlerin etkisiyle otolize uğrar, morfolojik özelliklerini yitirir ve tanısal amaçlı incelemelerde kullanılamayacak duruma gelirler. Tespit işlemi için genellikle özel sıvılar kullanılır. Doku ve organlar kendi hacimlerinin 10-20 katı kadar tespit sıvısı içine bırakılırlar. Patolojide rutin amaçlar için en yaygın olarak kullanılan tespit sıvısı formalindir. Bu, seyreltik bir formaldehit (H-CHO) solüsyonudur. Tespit işlemi dokunun türü ve kalınlığına göre birkaç saat (karaciğer iğne biyopsisi) ile birkaç hafta (beyin) arasında değişen sürelerde olabilir. Yüzde seksenlik etil alkol, Bouin solüsyonu, Zenker solüsyonu, B5 solüsyonu, Carnoy solüsyonu ve glutaraldehit gibi başka tespit sıvıları da yeri geldikçe kullanılabilir. Sitolojik örneklerin havada kurutulmaları veya ısıtılmaları da tespit yöntemleri arasındadır. Bu tür tespit yöntemlerine daha çok hematolojik ve mikrobiyolojik boyalar kullanılacaksa başvurulur. Takip (doku işleme) Tespitten sonraki aşamaların hemen hepsi otomatik makinelerde yapılabilir. İlk aşama, çoğunluğu sudan oluşan tespit sıvısının ve dokunun kendisinin başlangıçta içerdikleri suyun uzaklaştırılmasıdır (dehidratasyon). Bu, dokunun sertleşmesine yardım eder. Sert dokuların sonraki aşamalarda çok ince kesilebilmesi mümkün olur. (Bayat ekmekle taze ekmeğin kesilmeleri arasındaki fark gibi). Alkol, dokunun kırılganlığını artıran bir maddedir. Onun da ksilol yardımıyla ortamdan uzaklaştırılması gerekir. Daha sonra da, dokuda başlangıçta su içeren, sonra sırasıyla alkolle ve ksilolle infiltre olan aralıklara ısıtılarak sıvılaştırılmış parafinin girmesi sağlanır. Kullanılan parafin oda sıcaklığında katılaşır. Takibe alınan bütün örnekler numaralanır. Bu numaralar sonraki bütün aşamalarda dokuların üzerinde, bloklarda, preparatlarda ve raporlarda yer alır. Takip işlemleri, oda sıcaklığı ile 60 C arasındaki sıcaklıklarda yapılır. Negatif basınç (vakum) uygulanması ile, dokuların daha iyi ve daha kısa sürede işlenmeleri sağlanabilir. Ayrıca, özel mikrodalga fırınlar kullanılarak, normal olarak 8-16 saat süren bu işlemlerin süresini belirgin olarak kısaltmak ve 2 saatin altına indirmek mümkündür. Otomatik doku işleme aygıtlarında yaygın olarak uygulanmakta olan program şöyledir: Formalin (3 saat), alkoller (4 saat), aseton (30 dakika), ksilol (1,5 saat), parafin (2 saat). Program, akşam başlatılmakta; sabah, dokular bloklanmaya hazır olmaktaBloklama Parafinle infiltre edilmiş dokular, dikdörtgen prizma biçimindeki kalıplara konulur ve üzerlerine ısıtılmış parafinin dökülüp soğutulmasıyla bloklar elde edilir. Bu durumdaki dokuların çok ince kesilebilmeleri mümkün olu Kesme Parafin bloklar; "mikrotom" adlı aygıt ile istenilen kalınlıkta (genellikle 4-5 mikron) kesilir, kesitler ılık su banyosuna, oradan da lamlar üzerine alınırlar. Bu kesitler önce ısıtılıp sonra bir solvent olan ksilole konularak deparafinize edilir, daha sonra da giderek daha sulu hale gelen alkollerden geçirilerek hidrate edilir ve istenilen boyanın uygulanmasına geçilir. Sayfa başına dön! Boyama Rutin olarak kullanılan boya hematoksilen (mavi) ve eosindir (kırmızı). Kısaca "HE" veya "H&E" denilir. Otomatik boyama aygıtlarında yaygın olarak uygulanmakta olan program şöyledir: Ksiloller (6 dakika), alkoller (3 dakika), su (2 dakika), hematoksilen (6 dakika), su (1 dakika), asit-alkol (10 saniye), su (1 dakika), amonyak (5 saniye), su (1 dakika), eozin (45 saniye), su (1 dakika), alkoller (1 dakika), ksiloller (5 dakika). "Frozen section" ve intraoperatif konsültasyon Yukarıdaki rutin histopatolojik işlemlerin sağlıklı olarak yapılabilmesi için en az 10-15 saatlik bir süreye (mikrodalgalı yöntemler dışında) gereksinme vardır. Bu da, rutin patolojik incelemeye alınan bir örneğin tanısının en iyi olasılıkla ancak bir gün sonra verilebileceği anlamına gelir. Oysa, ameliyat sırasında hastada ameliyatın gidişini değiştirebilecek bir durumla karşılaşıldığında, dakikalar içinde verilecek bir tanıya gereksinme duyulabilir. Hastanın anestezi alma süresini uzatmamaya ve yeniden ameliyata alınmasına engel olmaya yönelik bir uygulama olarak "frozen section"a (dondurarak kesme) büyük hastanelerde sıkça başvurulur. Bu yöntem, dokuların istenilen incelikte kesilebilmeleri için dondurulmaları temeline dayanır. Özel bir aygıt ("cryotome") yardımıyla dokular -20 C sıcaklıkta kesilir ve hazırlanan kesitler hızlandırılmış yöntemle boyanırlar. Patolog, bu kesitleri inceleyerek vardığı sonucu ameliyatı yapan cerraha bildirir. Bütün bu işlemler, ameliyathaneye komşu bir patoloji bölümünde yapıldığında, 10-15 dakika kadar sürer. Bazı patoloji bölümlerinin ameliyathane içinde bu amaçla çalışan bir birimi bulunmaktadır. Dondurarak kesme yöntemiyle hazırlanan kesitlerin değerlendirilmesi güçtür ve bu işlem ancak deneyimli patologlar tarafından yapılabilir. Cerrahlar patologlardan "intraoperatif histolojik inceleme" istediklerinde, bu isteklerini mümkünse operasyondan önce, değilse operasyon sırasında ve hasta hakkındaki tüm önemli bilgileri sunarak iletmelidirler. İletişim eksikliği, intraoperatif histolojik incelemeden istenilen verimin alınmasını engeller ve bu uygulamanın hastaya zarar vermesine bile yol açabilir. Sitolojik yöntemler Dokuların insan vücudundan hiç can yakmadan alınması mümkün değil gibidir. Hastalar, seçme şansları olduğunda, tanılarının canları yakılmadan konulmasını tercih ederler. Gelişmiş ülkelerde hastaların bilinçlenmesine ve tıp teknolojisinin gelişmesine paralel olarak, doku almadan da morfolojik değerlendirme yapılabilmesini sağlayan yöntemler hızla yaygınlaşmaktadır. Romanyalı Dr. Aurel Babes tarafından 1927'de ilk kez bildirilen, 1950'lerde George Papanicolaou tarafından yaygınlaştırılan 'servikovaginal yayma' yöntemiyle, uterus boynundan (cervix uteri) kendiliğinden dökülen hücrelerin morfolojik olarak incelenmesiyle, bir kanserin daha klinik bulgu vermeden yakalanabileceği ilk kez ve kesin olarak gösterilmiştir. Bu yöntemin uygulanması sayesinde, bugün kadınların serviks kanserinden ölmelerine seyrek rastlanmakta ve çoğu kanser daha oluşma aşamasındayken tam olarak çıkarılabilmektedir. Kapladıkları yüzeyden dökülen hücrelerin sitolojik olarak incelenmelerine 'eksfolyatif sitoloji' denilmektedir. (Servikovaginal yayma ve idrar sitolojisi gibi). Ayrıca, bu yöntemle birlikte veya ondan ayrı olarak, deri ve mukozayı kazıyarak hücre elde etmek mümkündür (kazıma yöntemi). Gittikçe yaygınlaşmakta olan 'aspirasyon sitolojisi' yöntemi ise, ulaşabileceği doku ve organların hemen hemen sınırsız olmasıyla diğer bütün sitolojik yöntemlerden ayrılmaktadır. Bu yöntemle, palpe edilebilen bütün organlardaki lezyonlara anesteziye ve özel aletlere gerek duyulmadan ince (dar çaplı) bir enjeksiyon iğnesiyle girilmekte ve aspire edilen hücreler lamlara yayılmaktadır. Derindeki organlara da ultrasound veya bilgisayarlı tomografi gibi görüntüleme yöntemleri eşliğinde girilebilmektedir. Elde edilen hücrelerin değerlendirilmesinde, her organ için ayrı bir bilgi birikimine ve deneyime gereksinme vardır. Bu nedenle, yöntemin yaygınlaşmasının önündeki en büyük engel, bu konuda yetişmiş patolog sayısının azlığıdır. Bir sitolojik incelemenin sonucu değişik koşullarda değişik anlamlar taşıyabileceği için, bu yöntemi uygulamak isteyen klinik doktorlarının patolog ile yakın ilişkide olmaları zorunludur. Dünyada ve ülkemizde pek çok birimde, yüzeysel lezyonların aspirasyonu da patolog tarafından yapılmaktadır. Bu yolla; örneklerin daha iyi alınması, gerekirse aspirasyonun hemen tekrarlanabilmesi ve tanının hem daha çabuk hem daha doğru konulması mümkün olmaktadır. Otomatik boyama aygıtlarında yaygın olarak uygulanmakta olan program (Papanicolaou boyası) şöyledir: Hematoksilen (8 dakika), su (3 dakika), alkol (1 dakika), orange-G (5 dakika), su (1 dakika), alkol (15 saniye), EA-50 (5 dakika), su (2 dakika), alkoller (2 dakika), ksiloller (6 dakika). Sayfa başına dön! Sonuç Patoloji; anatomi ve fizyolojide öğrenilen bilgilere, hastalıklı organların çıplak gözle veya mikroskop altındaki anormal görünüşlerini ekleyerek hastalıkların daha kolay anlaşılmasını sağlar. Görünüşlerin karar vermeye çok yardımcı olduğu alanlarda, patolojik incelemenin tanıya ve uygun tedavi yönteminin belirlenmesine katkısı da çok büyüktür. Günümüzde, tümörlerin tanısı başta olmak üzere, pek çok hastalığın kesin tanısı için patolojik inceleme gereklidir.

http://www.biyologlar.com/patolojinin-tarihcesi

Bitki Fizyolojisi Bölüm 2

Bilindiği gibi fizyoloji organeller, hücre ve dokular ile organ ve organizmaların canlılığını sağlayan işlevlerini, ilişkilerini ve cansız çevre ile etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Bitki fizyolojisi de bu çerçevede mikroalglerden ağaçlara kadar tüm bitkilerde bu konuları araştırır. Günümüzde bilgi birikiminin ve iletiminin çok hızlı artışı nedeniyle bilim dallarının sayılarındaki artış yanında sürekli yeni ara dalların ortaya çıkması sonucu bilim dalları arasındaki sınırları çizmek zorlaşmış ve giderek anlamını yitirmeye başlamıştır. Fizyoloji fizik ve kimya ile moleküler biyoloji, sitoloji, anatomi ve morfoloji ile biyofizik, biyokimya verileri ve bulgularından yararlanarak tıp ve veterinerlik, ekoloji ve çevre, tarım ve ormancılık ile farmasi ve gıda, kimya mühendisliği gibi uygulamalı bilimlerrindeki gelişmeler için altyapı sağlamaktadır. Bitki fizyolojisi de bitkilerle ilgili olan konularda aynı şekilde çalışarak.diğer temel ve uygulamalı bilimlerin gelişmesine katkıda bulunmaktadır. Uzunca bir süre önce fizyoloji ile biyokimyanın konuları arasındaki sınır netliğini kaybetmiştir. Giderek diğer bilim dalları ile aradaki sınırlar da bilgibirikiminin artışı sonucunda zayıflayacaktır. BİTKİ FİZYOLOJİSİNİN KONUSU VE DALLARI Klasik olarak fizyoloji, beslenme fizyolojisi, metabolizma fizyolojisi ve büyüme gelişme fizyolojisi olarak üç ana dala ayrılır. Bu yaklaşımla bitki fizyolojisinde beslenme kara bitkilerinin havadan, su bitkilerinin de sudan sağladığı gazlar ve kara bitkilerinin havadan sağladığı su buharı ile toprak veya sudan sağladıkları mineral iyonları, nasıl alındıkları ile ilgili konular beslenme fizyolojisi başlığı altında toplanır. Metabolizma fizyolojisi de bu çerçevede alınan hammaddelerin, hangi maddelere dönüştürüldüğü ve kullanıldığı, işlevlerinin neler olduğu, hangi durumlarda bu tabloda ne yönde ve nasıl değişimler olduğunu inceler. Biyokimya ile en yakın olan daldır. Metabolizma fizyolojisinin karmaşık ve genişkapsamlı oluşu nedeniyle de primer ( birincil, temel ), sekonder ( ikincil ) ve ara metabolizma, primer metabolitlerin depolanan ve gerektiğinde sindirilen dönüşüm ürünlerini konu alan alt dallara ayırılması gereği ortaya çıkmıştır. Büyüme ve gelişme fizyolojisi ise beslenme ile alınan, metabolize edilen maddelerin kullanılması ile organellerden, bitki hücrelerinin embriyo düzeyinden başlayarak organlar ile bitki organizmalarına kadar büyümelerini, belli bir yönde farklılaşarak özel işlevler kazanmalarını, bütün bu olayları etkileyen etmenleri ve etkileşimlerin mekanizmalarını inceler. Büyüme ve gelişme fizyolojisi hem moleküler biyoloji hem de biyokimya ve ekoloji ile yakından ilişkilidir. Çünkü büyümeyi ve sonra gelişmeyi tetikleyen mekanizma ve özellikle farklılaşmanın şekilleri açısından kapasite genetik yapı ve baskı, biyokimyasal özellikler ile çevre koşulları ile yakından ilişkilidir. Bilgi birikiminin artışı ile bitki gruplarına has özellikleri inceleyen veya yüksek bitkilerin yaşamında ve uygulamalı bilimlerde önemli yer tutan belli olgu ve gelişmeleri konu alan alt dallar ortaya çıkmıştır. Bitki hücre fizyolojisi, alg fizyolojisi, çimlenme fizyolojisi, çiçeklenme fizyolojisi, stres fizyolojisi, bunlardandır. Ayrıca fizyolojik olayların açıklanabilmesi gerekli temel bilgileri sağlayan fizik, enerjetik, kimya, fizikokimya ve biyokimya gibi dalların katkıları oranına göre de biyofizik, fiziksel biyokimya, biyo-organik veya inorganik kimya gibi dallara benzer şekilde biyofiziksel, biyokimyasal fizyoloji gibi alt dallara ayrılır. Günümüzde botaniğin ve diğer temel ve teknolojik bilimler ile dallarının konuları ile ilişkinin yoğunluğuna göre adlandırılan alt dallara da ayrılmıştır. Bitki ökofizyolojisi, ürün fizyolojisi, depolama fizyolojisi, fizyolojik fitopatoloji bu alt dallara örnek olarak verilebilir. Bu tür konu sınıflandırmaları çerçevesinde bitki fizyolojisini, fizyolojinin temel konularının bitkileri diğer canlılardan ayıran temel özelliklerin fizyolojik yönlerinden başlayarak ele almak ve bu temeller üzerinde açılım gösteren özel konulara yönelerek işlemek yararlı olabilir. Bilindiği gibi canlıların en temel özellikleri aldıkları enerjiyi belli sınırlar içinde olmak üzere çevreden alabilmeleri, kullanabilmeleri, depolayabilmeleri ve gerektiğinde açığa çıkarabilmeleri, biyolojik iş yapabilmeleridir. Cansızlardan enerjice etkin olmaları ile ayrılırlar, doğal cansız evren enerji karşısında tümüyle edilgendir. Bu nedenle de bitki fizyolojisini biyolojinin temeli olan biyoenerjetiğin temel konularını anımsayarak incelemeye başlamak gerekir. ENERJETİK VE BİYOENERJETİK Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle – enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olansistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji – madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi – düzensizliği – başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl – tersinirolaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl – tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G)ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji – kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin – solutların, pasif – edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı – hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik – etkinlik sabiti ve efektiv – etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir. BESLENME FİZYOLOJİSİ Bilindiği gibi canlıların ortamdan sağladığı, olduğu gibi tüketerek kullandıkları besin maddeleri büyük canlı gruplarında farklılıklar gösterir. Bitkiler aleminde de özellikle su bitkilerinin sudan, kara bitkilerinin topraktan sağladığı inorganiklerin çeşitleri ve özellikle oranlarında farklılıklar görülür. Tipik bitki besini olarak kullanılan elementlerin hepsi inorganik formdadır. Ancak bitki köklerinin organik maddelerden de yararlandığı görülmüştür. Saprofit ve parazit bitkiler ise konukçuldan inorganikler yanında doğrudan organik madde de sağlarlar. Canlıların tükettiği maddeleri oluşturan elementler canlılıktaki işlevleri açısından esas olan ve esas olmayan elementler olarak ikiye ayrılır. Günümüzde benimsenmiş olan ayırım bir elementin hücrede canlılık için esas olan bir molekülün yapısına girip, girmemesine göre yapılır. Bu da noksanlığı halinde bitkinin vejetativ gelişmesini tamamlayamaması ve karakteristik, tekrarlanır bazı belirtilerin açık şekilde ortaya çıkması ve element eksikliği giderilince ortadan kaybolması şeklinde kendini gösterir. Suyun hidrojeni yanında karbon canlıların yapısını oluşturan ve canlılığı sağlayan organik moleküllerin tümünde bulunduğundan en önemli elementlerdir, canlılığın temel taşları olan nükleik asit ve proteinlerin yapısına girdiğinden, azot birçok organik maddenin maddenin yapısında önemli bir yere sahip olduğundan temel besin elementidir. Fosfor da tüm canlılarda enerji metabolizmasındaki yeri nedeniyle temel elementtir. Oksijen de solunumdaki rolü ile anaerob mikrobiyolojik canlılar dışındaki bitkiler için önemi ile onları izler. Yeşil bitkilerin yaşamı için şart olan maddeler arasında miktar açısından temel besinleri su ve karbon dioksit ile oksijendir. Kemosentez yapan bakteriler için de farklı formları halinde alınsa da karbon temel elementtir. Bunun yanında inorganik azotlu bileşikler de besin olarak çok önemli yer tutar. Çünkü bazı Cyanophyta grubu ilksel bitkiler yanında Leguminosae ve Mimosoidae familyaları gibi bazı yüksek bitkileri ancak Rhizobium bakterilerinin simbiyont olarak katkısı ile havanın azotundan yararlanabilirler. Bu grupların dışında bitkiler havada yüksek oranda bulunan serbest azotu besin olarak kullanamazlar. Tüm canlılarda mutlaka ve yüksek oranlarda bulunması gereken bu elementler yanında besin olarak alınan elementler alkali ve toprak alkali mineral elementleri grubuna giren ve tüketimleri, gereksinim duyulan miktarları nedeniyle makroelement denen inorganiklerdir. Bu elementlerden çok daha düşük oranlarda gerekli olan ve daha yüksek miktarları ile toksik etki yapan mikroelementler konusunda ise farklı bir tablo görülür. Bitki gruplarında cins ve tür düzeyinde bile seçicilik, tüketim ve yararlanma ile yüksek derişimlerinin varlığına dayanıklılık, zarar görmeden depolayabilme farklılıkları görülebilen elementlerdir. Bitkiler aleminde bulunan elementlerin toplam olarak sayıları 60 kadardır. Bu elementlerin toplam bitki ağırlığına, organ ağırlıklarına, doku ve hücreler ile organellerin ağırlıklarına ve kuru ağırlıklarına oranları yaşam evrelerine, çevre koşullarına ve bunlar gibi birçok etmene göre farklılıklar gösterir. Bitkiler için yaşamsal önem taşıyan esas element sayısı 17dir. Makro elementler tipik olarak 1 kg. kuru maddede 450 mg. cıvarında olan arasındaki oranlarda bulunan C, O, 60 mg. cıvarındaki H, 15 mg. cıvarında olan N, 10 mg. kadar olan K, 5 mg. cıvarındaki Ca, 2 mg. cıvarındaki P, Mg ve 1 mg. kadar olan S elementleridir. Mikroelementler arasında yer alan esas elementlerden Cl ve Fe 0.1, Mn 0.05 ve B ve Zn 0.02, Cu 0.006, Mo 0.0001mg / kuru ağırlık düzeyinde bulunurlar. Makroelementler hücre yapısında yer alan, mikroelementler yapıya girmeyip metabolizmada etkin rol alan elementlerdir. Esas makroelementler olarak bitkilerin canlılığı için şart olanlar arasında P, S, Ca, K, Mg, Fe yer alır. Bunların yanında Na deniz bitkileri ile tuzcul olan yüksek bitkiler için esas makroelementtir. Esas mikroelementlerden Fe ve Mo özellikle yüksek bitkiler için, B birçok yüksek bitkiler ve V bazı algler için esas elementtir. Kükürt dışındaki mikroelementler özellikle canlılık için önemli bazı enzimlerin kofaktörü olarak işlev yaparlar. S ise özellikle kükürtlü amino asitler üzerinden sitoplazmik protein zincirlerinin kuvvetli bağlarla sağlam bir yapı oluşturması nedeniyle önemlidir. Se, Al gibi bazı iz elementleri alarak depolayan fakat metabolizmada kullanmayan, o element için seçici olmayan türler de vardır. BESİN ALIMI Su içinde serbest yaşayan bitkilerin besinlerini doğal olarak suda çözünmüş halde bulunan gaz ve katı maddeler oluşturur ve difüzyon, osmoz yolları ile alınır. Yüksek su bitkileri ise buna ek olarak zemine tutunmalarını sağlayan sualtı gövdeleriyle topraktan da beslenirler. Gaz halinde bulunan besinler tüm bitkiler tarafından yayınım – difüzyonla alınır. Canlılık için sürekli kullanılması gereken temel besinler olduklarından, bu gazlardan yararlanma yeteneği olan canlı hücrenin lümenine girip, protoplazmasına geçtiklerinde hemen kullanılırlar. Bu nedenle de yayımımla alınmaları süreklidir. Su ve suda çözünmüş olan katı besinler ise aşağıda görüleceği üzere difüzyona ek olarak osmoz, ters osmoz ve aktif alım yolları ile alınırlar. Atmosferde doğal şartlarda %0.03 oranında bulunan CO2 güneş ışınlarının ısıya dönüşür kuantlarını içeren kızılötesi, yani 1 – 10 m dalgaboyundaki kesimini soğurarak canlılığın sürmesini sağlar. Suda çözündüğünde karbonik asit oluşturarak pH değerini düşürür ve suyun çözme kuvvetini genel olarak arttırdığı gibi özellikle alkalilerin çözünürlüğünü arttırır. Bu şekilde de beslenmeyi ve mineral madde alımını kolaylaştırır. Mineral madde iyonları sudaki karbonik asit ve diğer organik asitlerle tuz yaparak tuz – asit çiftinin sağladığı pH tamponu etkisiyle canlı özsuyunda pH değerinin canlılığa zarar verecek düzeyde değişmesini, pH 4 – 8.5 aralığı dışına çıkması riskini azaltır. O2 de suda çözünen bir gazdır ve çözündüğünde red – oks tepkimelerine girer. Tatlı suda 20 derece sıcaklıkta hacimce %3 oranında çözünür. Havadan ağır olduğundan atmosferdeki oksijenin suyla teması ve doygunluğa kadar çözünmesi süreklidir. Likenler, kserofitler gibi bazı bitkiler havanın neminden su temininde yararlanır. Ayrıca hücreler arası boşluklardaki hava da bu şekilde gaz besin sağlar. Tüm bu gaz halindeki besin alımları yayınımla olur. Kütle Akışı ve Şişme ile Su alımı Sıvıların yerçekimi etkisiyle akışı ve benzeri olayları hidrostatik basınç farkı gibi potansiyel enerji farklılıkları sağlar. Bu şekilde DH değerinin sıfırdan büyük olduğu yer değiştirme olayına kütle akışı – “mass flow” denir. Bu tür olaylarda çözücü ve çözünen tüm maddelerin atom ve molekülleri aynı şekilde hareket eder. Kütle akışı vaküolde, hücrelerarası boşluklarda ve canlı hücreler arasında da plazmodezmler üzerinden olur. Canlılardaki kütle akışında kapilarite önemli rol oynar, çünkü hücre ve hücrelerarası serbest akış yolları ancak mikron ve askatları düzeyindedir. Kapilerden geçiş ise geçen sıvınınviskozitesi – akışkanlığı ile yakından ilişkilidir. Viskozite, akış hızı değişiminin sabit tutulması için gerekli enerji miktarı şeklinde de tanımlanabilir. Bu değer de her bir sıvı için özgül bir değerdir. Çünkü akışkanlık sıvının bir molekül tabakasının diğerinin üzerinden kaymasına karşı gösterilen dirençtir ve bu direnç sıcaklıkla azalır, çünkü ısıl hareketlilik artar, dirence neden olan fizikokimyasal ve kimyasal bağlar zayıflar. Suyun elektrostatik olarak yüksüz kapilerlerden kütle akışı ile geçiş miktarı ve hızı yüksektir, çünkü dipol su moleküllerinin birbiriyle yaptıkları bağlar suyun yüzey tansiyonuna – basıncına sahip olmasını sağlar. Suda bulunan lipofilik maddeler suyun bu özelliği nedeniyle su yüzeyinde toplanır ve su ile beraber hareket ederler. Suda çözünen maddeler ise yüzey basıncını değişen oranlarda değiştirerek kapiler hareketliliğini ve dolayısı ile de kendi iletimlerini etkilerler. Suda iyonlaşarak çözünen maddelerin kimyasal potansiyeli hidrostatik basınç veya yerçekimi etkisinden çok daha büyük bir enerji farkı yaratacak düzeyde olan elektrokimyasal potansiyelleridir. Kütle akışı kuru olan tohumların ortamdan su alarak hacim artışı göstermeleri gibi pasif, edilgen olaylarda önemli yer tutar. Alınan su yapısal protein ve polisakkarit zincirleri arasındaki boşluklara da girerek, adsorbe olur, yapışır ve hidrasyonlarına ve hacımlerinin artışına, canlı veya canlı artığı dokunun da şişmesine neden olur. Yayınım – Difüzyon ve Geçişme – Osmoz Yayınım olayında ise olayın başladığı ve bittiği veya dengeye vardığında atom ve moleküller arası ilişkileri farklıllık gösterir. Uçucu maddelerin sıvı veya katı formdan gaz faza geçerek yayınması ve suyun buharlaşması buhar basıncı farkı sonucunda başlayıp yürüyen bir yayınım olayıdır ve DH = 0 olduğunda net, gözlenebilir, ölçülebilir yayınım durur. İki kapalı kap arasında yayınımı sağlayacak bir açıklık oluştuğunda gazların bağıl basınç oranları, yani herbirinin özgül toplam enerjileri arasındaki farka göre değişen şekillerde yayınım gösterirler. Kısmi, oransal gaz basıncı ile difüzyon basıncının doğrusal ilişkisi nedeniyle bir karışımda yer alan maddelerin yayınım oranları değişir. Ayrıca her birinin sıcaklık ve karşı basınç değişimlerine tepkileri de farklılık gösterir. Tüm bu farklılıkların temel nedeni atom ve moleküler yapılarının, ağırlıklarının yani özelliklerinin farkından doğan termik hareketlilik ve serbest enerji farklılığıdır. Bu da maddeye has bir özellik olduğundan yayınım - difüzyon sabitesi adını alır. Difüzyon hızı geçişi sağlayan açıklığın veya seçiciliği olmayan membranın alanı, yayınım konusu maddenin iki taraftaki derişim farkı ve yayınım sabitesine bağlıdır. Yayınımın da itici gücü ısıl hareketlilik olduğundan sıcaklık artışı ile hızı artar, daha kısa sürede dengeye ulaşır, fakat denge noktası sıcaklıktan bağımsızdır. Difüzyonu başlatan ve yürüten derişim farkı olduğundan yayınıma konu iki taraf arasındaki uzaklık artışı olayın yürüme hızını global olarak azaltır. Çünkü yayınım moleküler düzeyde derişim farkı dilimleri halinde yürür. Bu nedenle de hücre ve organel düzeyindeki hızı çok yüksektir. Üç gaz formundaki besin olan su buharı, O2 ve CO2 için 20 derece sıcaklıkta ölçülen yayınım sabiteleri saniyede yayınım alanı olarak sırası ile 0.25, 0.20 ve 0.16 cm2 dir, yani katıların sıvı ortamdaki yayınım sabitelerinden ortalama 10(4) kat fazladır. Bunun da nedeni gaz ortamında çok daha seyrek olan moleküllerin ısıl hareketle çarpışma nedeniyle zaman ve enerji kaybının çok daha az oluşudur. Bu tabloya karşın fotosentez hızının ışık ve sıcaklık tarafından sınırlanmadığı durumlarda karbon dioksidin kloroplastlara kadar yayınımı için geçen sürenin sınırlayıcı olduğu belirlenmiştir. Aynı şekilde terleme hızının hücre çeperlerinden su buharı yayınım hızı tarafından sınırlandığı ve bu şekilde de bitkilerin stomalarından gereksiz su kaybını önleyen bir mekanizma olarak yarar sağladığı saptanmıştır. Elektrostatik yüklü maddeler ile kolloidal maddelerin çözeltiler arasında yayınımları gazların ve gazlarla aynı davranışı gösteren yüksüz maddelerinkinden farklıdır. Çünkü hareketlilikleri zıt yüklü tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinin rastlantısal olarak değişen etki düzeyine bağlı olarak değişir. Canlılarda ise çözeltide serbest olarak bulunan ve yapısal, sabit durumda yüklü moleküller söz konusudur. Bu karmaşık ilişkiler de bitkilerde yayınım olayının orta lamel ve hücre çeperlerinin elektrostatik yapılarına bağlı değişimler göstermesine neden olur. Bu ilişkiler hücre veya doku düzeyinde hücre çeperlerinin permeabilitesi – geçirgenliği ölçülebilir terimiyle belirtilir. Yüklü madde yayınımı yük durumları ile sabit ve hareketli olan maddelerin yük durumu arasındaki denge nedeniyle miktar ve hız açısından belli bir seçicilikle karşılaşmış olur. Geçişme - Osmoz difüzyonun özel bir halidir. Yarıgeçirgen, seçici zar yanlızca çözgeni veya çözgenle birlikte çözeltideki bazı çözünmüş maddeleri geçirirken bazılarını geçirmemesinin sonucudur. Osmoza giren her bir madde kendi termodinamik sistemindeki entropiyi en üst düzeye çıkartacak şekilde hareket ettiğinden, membrandan geçemeyen molekülün yoğun olduğu tarafta geçebilen maddelerin derişimi artar. Bu birikme sonucunda toplam madde artışı ve sonucunda da membranın o yanında hacım artışı olur. Hücreler arası madde aktarımında da bu şekilde özsuda çözünmüş ve membrandan geçemeyen madde derişimi artışı çözgen olan suyun oransal derişiminin azalmasına neden olduğundan su alınmasına neden olur. Sonuç olarak kütle akışı ve difüzyonda maddelerin akışı birbirinden bağımsız başlar ve yürürken osmozda maddelerin bağıl oranı etkilidir. Canlı hücre membranı suya karşı geçirgen özellikte ve özsuda çözünmüş madde miktarı yüksek olduğunda su alımı kendiliğinden yürür. Canlılar bu mekanizma sayesinde su alımını ortamda su bulunduğu sürece garanti altına almış olur. Gözlenen hücreler ve organeller gibi canlı yapılarda net su alımının hücrenin çeperi, komşu hücrelerin veya dıştaki sıvı ortamın hücre üzerindeki karşı basıncının etkisi ile dengeye vardığında duruşudur, bu sayede yapının şişerek patlaması engellenmiş olur. Bu basınca da geçişme – osmoz basıncı, osmotik basınç denir. Çünkü büyüklüğü osmotik alımla sağlanan çözünmüş madde miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Sonucu olarak da bir hücrenin hacminde değişime neden olan etkin osmotik basınç farkı yarı – geçirgenlik ve seçicilik sayesinde yayınımla sağlanabilecek olan madde hareketi miktarından çok daha yüksek olur. Temeldeki denge ise aynı türden iyonların membranın iki yüzü arasındaki kimyasal potansiyel farkının sıfır olmasıdır ve hidrostatik basınç farkının bu dengeye katkısı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Ana değişken ise membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkıdır ve küçük bir orandaki değişimi bile çok daha büyük orandaki kimyasal potansiyel farkını, yani derişim farkını dengeleyebilir. Gene bu mekanizma canlı hücreye membrandaki iyonik madde kompozisyonunu düzenleyerek kolayca iyon alımı olayını denetleme olanağı verir. 20. yüzyılın başlarında Nernst başta olmak üzere araştırıcılar tarafından kuramsal temelleri atılarak asrın ortalarında kesinleşen bu bulgular 1967 yılında Vorobie tarafındanChara tatlısu alginin K iyonu alımı üzerindeki deneylerle kanıtlanmıştır. Hücre çeperi gibi hücrenin denetimi dışında kalan ve kütle akışı ile difüzyonun geçerli olduğu kısım için kullanılan terimlerden biri belirgin serbest alan (BSA) – “apparent free space”dir. Su alımı için iç osmotik basıncın dış ortamdan yüksek, hücre özsuyunun hipertonik olması gerekir. Yani toplam çözünmüş madde derişimi daha yüksek olmalıdır. Bu durumda herbir maddenin difüzyon basıncı farklı olacağından su moleküllerini geçiren zardan su kendi kinetik difüzyon dengesini sağlayıncaya kadar geçiş yapar. Hipertonik hücre turgor halindedir, sitoplazma çepere yapışık durumdadır. Çünkü osmotik basınç artışı çeperin karşı yöndeki basıncı ile dengelenmiştir. Hücre özsuyununizotonik osmotik basınca sahip olması halinde bir kısım suyunu kaybeder ve sitoplazmanın çeperden ayrılmaya başladığı görülür. Bu duruma sınır plazmoliz adı verilir ve izotonik osmotik basıncın ölçümünde kullanılır. Hücrenin iç osmotik basıncının dış basınçtan daha düşük olduğu hipertonisite durumunda sitoplazma çeperden ayrılarak ortaya toplanmaya başlar, hücre plazmolize olur. Hücrede plazmoliz ilerledikçe klasik deyimi ile emme kuvveti artar, daha yeni terminolojideki karşılıkları ile difüzyon basıncı eksikliği -“diffusion pressure deficit” – DPD” (DBE), su potansiyeli artar. Bunun da nedeni serbest haldeki suyun serbest enerjisinin adsorpsiyon veya adezyon, kohezyon ile tutulmuş olan sudan az oluşudur. Hücrenin yeniden turgor haline geçme,deplazmolize olma, yani plazmoliz durumundan kurtulma eğiliminin sonucudur. Tam turgor halindeki hücrede ise iç ve dış basınçlar eşit olduğundan su potansiyeli, yani net su alımı sıfır olur. Burada devreye doğal olarak hücre çeperinin elastiklik derecesi de girer. Bu nedenle ve henüz alöronlar gibi susuz bir hacim oluşturan yapılar olmadığından hacme oranla su miktarı meristematik dokularda yüksektir. Plazmoliz sırasında protoplazmanın tümüyle küçüldüğü, büzüldüğü deplazmolizde ise şiştiği görülür. Hücre özsuyunda serbest çözücü durumundaki suyun kaybından sonra sitoplazmik proteinlerin hidratasyon kaybı - dehidratasyonu sitoplazma hacminin değişmesine neden olur. Difüzyon basıncı eksikliğinin en yüksek olduğu tohumlar, dehidrate likenler gibi yapılarda su alımı ile deplazmoliz sertleşmiş alçıyı parçalayabilecek oranda hidratasyona ve deplazmolize neden olur. Hidratasyon termik hareketliliğin ve entropinin artışına neden olarak yapısal protein, sellüloz gibi moleküllerin zincirlerininin gevşemesine ve daha kolay bozunur hale gelmesine neden olur. Bu yüzden bir süre ıslatılmış olan bakliyat daha kolay pişer. Hücreler arasında su alışverişinin debisi bu çerçevede çeper ve membranların geçirgenliği ile DBE farkına bağlıdır. Fakat izotonik çözeltiler arasında bile plazma membranları madde alışverişini sağlar. Su içinde yaşayan bitkilerde süreklilik gösteren bu durumda madde alışverişini sağlayan kütle akımı ve özellikle de elektroosmozdur. Elektroosmoz bir iyon iletimi mekanizması ise de polarite nedeniyle hidrate olan iyonların yani kinetik taneciklerin çevrelerindeki su moleküllerini sürüklemesi sayesinde suyun da taşınmasını sağlar. Kinetik tanecikler iyonlar ile onları çeviren dipol su moleküllerinden oluşan, yani birarada termik hareketliliği olan tanecikler olup toplam kütlelerinin daha yüksek oluşu ve elektrostatik bağların zayıf oluşu nedeniyle termik hareketlilikleri yüksek taneciklerdir. Membranlardaki porlar boyunca yaratılan elektrik alanları, yani endotermik olarak belli bir yönde kutuplandırılan polar molekül dizilişleri üzerinden kayarak iyonik maddelerin taşınması gerçekleştirilir. Bu konu mineral madde beslenmesi içinde ele alınacaktır. Su moleküllerinin iyonlara kendiliğinden yapışarak kinetik tanecikler halinde iletilmesi iyon kaynağı durumundaki hücrede serbest su derişimini azalttığından DBE artar. Bu tür enerji gerektiren iyon ve su beslenmesine aktif madde alımı adı verilir. Örneğin tuzcul bitkiler, halofitler osmotik basıncı yüksek tuzlu topraklarda dahi beslenmelerini sağlarlar. Kserofitler çok kurak koşullarda kuru topraklardan su alabilirler. Aktif iyon alımı yaygın görülen bir olaydır, buna karşılık aktif su alımı özel durumlarda görülür. Bu nedenle aktif iyon alımı bitki yaşamında daha önemli yer tutar. Mineral Madde Beslenmesi Mekanizmaları Elektroosmozun bir iyon iletimi mekanizması olduğu, hidrate iyonların su moleküllerini sürükleyen ve membranlardaki porlar, kapilerler boyunca yaratılan elektrik alanları, yani potansiyel farklılıkları ile iyonik madde taşınması gerçekleştirdiği belirtilmişti. Elektriksel potansiyel farkı DE, elektriksel yükün bir noktadan diğerine gitmesi ile yapılan işin ölçütüdür. Daha önce değinildiği üzere yukarıda kısaca incelenmiş olan itici güçlerden de çok daha daha etkindir. Biyolojik bir membranın iki yanındaki E farkı ölçümleri hidrostatik veya kimyasal potansiyel farkı ölçümlerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında binlerce kez daha büyük olduğu görülmüştür. Bu nedenle de organeller ve hücreler arasında elektriksel yüklü madde iletimi çok daha etkin olarak yürür. Elektriksel bir yük ile DE arasında sabit bir ilişki vardır ki buna kapasitans denir, yani bir net yük biriminin yarattığı DE ile arasındaki sabit, özgül oranı belirtir. Yararlanılan sonucu ise bir bölgede yüksek oranlı potansiyel düşmesine neden olmadan serbest yük bulundurma, depolama kapasitesi – sığasının ölçüsü olmasıdır. Biyolojik membranların kapasitans ölçümleri bu değerin koşullardan oldukça bağımsız, sabit kalan bir değer olduğunu göstermiştir. Bitki hücrelerinde de bu değer tipik olarak -100 mV ölçülmüştür. Yükü membranların içindeki anyon derişiminin katyonlarınkinden yüksek olduğunu, değeri ise membranın iki yanındaki potansiyelin pek farklı olmadığını göstermiştir. Aynı şekilde bitki hücrelerindeki toplam iyon derişiminin de tipik olarak 0.1M düzeyinde ve koşullardan oldukça bağımsız sabit bir değer olduğunu belirlenmiştir. Bu derişimde 100mV kapasitans ise anyon / katyon oranının 100 000 olduğunun göstergesidir. Buna karşılık bitkilerde kuru ağırlık bazındaki mineral madde katyon /anyon derişimi oranı ortalama olarak 10 dur. Hücrelerin çevrelerinden önemli oranda katyon almalarına karşın elektrostatik dengenin ters yönde oluşmasının nedeni organik moleküllerdeki anyonik grupların yüksek oluşudur. Bu sayede organik metabolizmayı denetleyerek sürekli şekilde katyon alımına açık bir dengeden yararlanırlar. Güneş ışınları ve hava gibi topraktaki mineral elementlerinden daha kolay sağlayabildikleri kaynaklardan yararlanarak sentezledikleri organik anyonik maddeler sayesinde mineral katyonlarının alımını denetim altında tutabilirler. Yüksüz maddelerden farklı olarak iyonların derişimindeki artış aralarındaki uzaklığın, termik hareketlilikleri ile çarpışma olasılığını üssel olarak artışına yol açacak şekilde azalması demektir. Çünkü elektriksel çekim gücünün etkisi katlanarak büyür. Bağlanmaları ise, iyonik bağın kuvvetli oluşu nedeniyle bağlanma öncesindeki ısıl hareketliliklerinin önemli oranda azalmasına neden olur. Bir sistemdeki hareketlilik komponentlerinin hareketliliklerin toplamı olduğundan sistemi etkiler. Elektriksel yük elektriksel alan yarattığından etkisi çok yönlüdür ve nötrleşmesi ile diğer komponentler üzerinde çok yönlü etkiler yaratır. Bu nedenle de bir iyon türünün aktivite sabitesi çözeltisindeki tüm iyonların özellik ve derişimleri ile ilişkilidir. İyonun değerliliği arttıkça etkinliği de arttığından hücre özsuyu gibi iyonca zengin bir çözeltide iyonik aktivite değişimleri yüksek oranlı olur. Bu sayede de kara ve su bitkileri çok farklı özelliklerdeki topraklara, sulara adapte olarak yaşama olanağı bulabilirler. Gene canlıların denetimini sağlayan bir olgu da iyonların canlı membranın iki yanındaki aktivitelerinin dengeye varmasının iyonların iki yandaki aktiviteleri yanında membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkına daha da kuvvetle bağlı oluşudur. Bu sayede de membranın elektriksel potansiyelini membran proteinleri ve lipid / fosfolipidleri ile denetleyebilen hücre dengeyi kurma olanağı bulur. Bu mekanizma hücrenin gereksinimine göre iyonları seçici olarak alması açısından önemli rol oynar. İyonların lameldeki porlardan ve plazmodezmlerden geçişinde iyon yükü / çapı ilişkisine bağlı olan seçici bir mekanizma oluşur. Donnan Dengesi Benzer şekilde örneğin bitki hücre çeperindeki orta lamelde yer alan pektik asitlerin karboksil kökü, membran lipidleri arasındaki fosfolipidler gibi sabit iyonların yerleştiği iyon kanalları kütle akışı ile mineral iyonlarının ile geçişine elektrokimyasal direnç gösterir. Görünür serbest alanda dahi iyonların suyla birlikte hareketine engel olur. Sitoplazmik membranlardaki lipidlerin çok yüksek direncinin fosfolipidlerce dengelenmesinde olduğu gibi direnci amfoterik karakteri nedeniyle değişken olan proteinler seçici bir denetim sağlar. Protein helislerinin iyon kanalı görevi oluşturdukları porun girişinde serin gibi polar amino asitlerin bulunmasına bağlıdır. Bu ( – ) yüklü amino asitler katyon difüzyonunu destekleyerek seçicilik sağlar. Porların işleyişinin anlaşılması sayesinde porları kapayan maddelerin keşfi 1991 tıp nobelini alan ilaç grubunun bulunmasını sağlamıştır. Küçük mineral iyonlarını içeren çözeltiler membrandaki sabit iyonik moleküllerle aralarında Donnan potansiyeli denen elektriksel bir potansiyel farkının doğmasına ve Donnan dengesi adı verilen dengenin oluşmasına neden olur. Bu dengenin de sağlanması için zıt yüklü maddelerin ters yönde geçişi veya suda çözünmeyen formlarının çözünür hale dönüştürülmesi gerekir. Elektrostatik Donnan dengesinin çeşitli ölçeklerde oluşması hücre içi ve hücreler arası iyonik maddelerin taşınımında ve dağılımında önemli rol oynar. Bu terimle belirtilen olayın ayırt edici temel özelliği hareketi sağlayan difüzyon potansiyel farkının membranın bir tarafındaki sulu çözelti ile membranın diğer tarafta kalan yüzü arasında oluşmasıdır. Sitoplazmadaki nükleik asitler, fosfat grupları ile ve proteinler de karboksilleri ile Donnan fazları oluştururlar. Bu anyonik gruplar membranın her iki tarafındaki katyonları kendilerine çekerek yönlendirirler. Bu şekilde de net olarak bir geçişmenin görülmediği elektrostatik bir denge kurulur. Sıvı fazdaki katyonların membrana yönlenmesi anyonların da ters yönde artan bir derişim değişimi oluşturmalarına neden olur. Termik hareketliliğin artışı bu dengenin sarsılmasına ve hareketli iyonların elektriksel potansiyel farklılıkları yaratmasına, bu arada oluşan kimyasal potansiyel farklarını dengeleyecek şekilde de geçişme yapmalarına neden olur. Canlı hücre çözünmüş maddelerin derişimini ilgili maddeleri suda çözünmeyen bileşikleri haline dönüştürerek ortamdan uzaklaştırmak veya tersine tepkimeyle serbest hale geçirerek de denetim altında tutar. Çözünür maddelerin çözünmeyen bileşiklerine dönüştürülmesi entropi azalmasına neden olan kimyasal bağlanma ile sağlanabildiğindenendojen, enerji harcanarak yürütülen aktif bir olaydır. Ancak canlı hücrede gerçekleşebilir. Bu olayın temelinde iyon aktivitesi ve bu değerin özgüllüğünden doğan sabitesi yatar. İyon aktivitesi iyonun derişimine bağlı kimyasal ve yüküne bağlı elektriksel potansiyellerinin açıklayamadığı bazı konuları açıklamakta kullanılan bir terimdir. Yükleri eşit olan iki iyondan kütlesi küçük ve elektron sayısı az olanın yükünün dipol su moleküllerini çekerek çevresine toplama gücü daha fazladır. Çevresinde daha kalın bir su zarfı oluşturur. Sözü edilen denge, seçicilik sonucu bir taraftan diğerine geçişi kısıtlanan veya engellenen iyonik maddelerin birikmesine neden olur. Bu birikimin konusu olan yüklü maddeler serbest halde kalamadığından zıt yüklü iyonlarla birleşerek çözeltinin nötralizasyonununu sağlar. Bu nötralizasyon dengesi için gereken iyonik maddelerin çözünür hale geçmesi veya dışarıdan alınması gerekir. Örneğin Ca++ iyonu, iyonik yük / su zarfı oranı büyük olduğundan porlar üzerinde büzücü etki yaparak su zarfı büyük ve iyonik yükü küçük iyonların geçişini kısıtlar, K + iyonu ise tersine olarak şişirici etki yapar ve bu iyonların geçişini kolaylaştırır. Genelde bitki hücrelerinin yoğun şekilde K, Na ve Cl alış verişi yaptığı görülür. Bu iyonların hareketlilikleri de membranlarda potansiyel farklarının doğmasına neden olur ve Cl net yükün iki taraftaki dağılımının sıfıra eşitlenmesini sağlar. Goldmann denklemi ise K, Na ve Cl iyonu geçirgenliğinin büyük oranda K seçiciliği yönünde olduğunu göstermiştir. Elektroosmoz da membrandaki bir porun iç yüzeyinde sabit halde dizilmiş iyoniklerin yüklerinin tuttuğu su zarfları zıt yüklü iyonik maddelerin su zarflarını çekmesi sonucu yürüyen osmotik alımdır. Bu şekilde oluşan elektriksel alan membranın iki tarafında elektriksel yük farklılığı doğurur. Bu da sabitlenmemiş kinetik taneciklerin kütle akışı ile çekilerek ters yönlü bir alan oluşturmasına neden olur. Bu iki zıt yönlü alanın oluşumu sırasında doğan hareketlilik ile su molekülleri sürüklenir ve iletilir, elektroosmotik su alımı olur. Benzer şekilde membran veya çeperde pektik veya proteinik iyonlara zayıf -H bağları gibi bağlarla tutulmuş, adsorbe olmuş olan zıt yönlü yonlar yerlerini alabilecek başka iyonlarla yer değiştirerek serbest hale geçer ve iletilir. Bu olaya da iyon değişimi adı verilir. İyon değişiminde aynı yüklü iyonlar birbirini ittiğinden dengeye çabuk ulaşılır, yani az miktarda madde bu olaya girebilir. Bağlanmayı sağlayan kuvvet adsorpsiyon kuvvetinden daha yüksek enerjilidir, kopması daha zordur. Ancak iyonlaşmış asidik veya bazik maddelerin hidroksonyum ve hidroksil veya karboksil kökleri bağlanmış olan katyon veya anyonların yerini alabilir. Bu arada açığa çıkan hidroksonyum ve hidroksiller de su oluşturduğundan su iletimi de sağlanmış olur. Bu olayların tümünde hidroksonyum ve hidroksil iyonları önemli rol oynadığından membranların ve özsuyun pH değeri ve değişimleri önemli rol oynar. Hücre organik asit sentezi ile pH ve amfoterlik denetimi, sentez yolu ile özsudaki serbest maddeyi bağlama veya başka maddeye dönüştürme gibi yollarla kimyasal potansiyel artışı yönünde aktif alım yaparken solunum enerjisi kullanır ve solunumun hızlandığı görülür. Ayrıca osmotik basınç ölçümlerinin kriyoskopik yöntemle yapıldığında sınır plazmoliz yöntemiyle elde edilen değerlerlerden farklı değerler vermesi ek bir su potansiyelinin olduğunu göstermiştir. Birçok bitki türünde yerüstü organları kesilerek terlemenin emiş kuvveti ortadan kaldırıldığında da kök ksileminden su salgılanması, kış uykusu kırılan birçok odunlu türünde daha hiç yaprak oluşmamışken sürgünlere su yürümesi kök basıncı denen aktif su alımının ve pompalanmasının kanıtlarıdır. Bu basıncın gün içinde değişim göstermesi, solunum inhibitörleri ve bazı bitki hormonları gibi uygulamalarla durdurulabilmesi de göstergeleridir. Aktif alım ve iletimin önemli bir göstergesi iyonun içine girdiği membranın iç tarafında, yani sitoplazma veya organelin içinde elektrik yükü artışı olmasıdır. Pasif alımda elektriksel nötralliği sağlayacak şekilde zıt yüklü iyon alımı veya aynı yüklü iyonun boşaltımı söz konusudur. Aktif geçişde membranın iki yüzü arasında da membranın kapasitansı ile orantılı olarak belli miktar membran potansiyeli farkı oluşur. Bu fark kısa bir süre sonra boşalarak sıfırlanır ve sonra tekrar artar, bu mekanizmaya da iyon pompası adı verilir. İyon pompası çalışınca membrandaki pasif geçiş olayları da doğal bir şekilde etkilenir ve membrandaki değişimi dengeleyecek yönde farklılaşır, difüzyon potansiyeli artışı ile elektrik potansiyelinin düşmesi sağlanır. Bitki hücresi membranlarının kompozisyonuna göre elektriksel dirençleri 1 – 8 Kohm / cm2 arasında değiştiğinden pompaların etkinliği membran kompozisyonunun denetlenmesi yolu ile hücre tarafından denetlenebilir. Bu sayede de bitkiler tuzlu topraklara dahi adaptasyon sağlayabilir. Membran direncinin yüksek oluşu, pompanın etkili çalışması ile aktif iletimin neden olduğu potansiyel farkı da arttığından saniyede 20 pikomol / cm2 gibi yüksek bir debi ile iyon alınabilmektedir. Aktif iletimin bir özelliği de pasif olarak yürüyen diğer olaylara göre sıcaklık değişimlerinden çok daha büyük oranda etkilenmesidir. Pasif olayların Q10 değeri yaklaşık olarak 1 civarında iken aktif alım ve iletimde bu değer birçok enzimatik olayda olduğu gibi 2 civarındadır. Bunun da nedeni membranın yaptığı enerji bariyeri etkisidir. Tıpkı enzimatik tepkimelerin aktivasyon enerjisi gereksinimindeki gibi aktif alımın olabilmesi için bu enerji düzeyinin aşılması gerekir. Bu nedenle aktif iyon alımı mekanizması bir pompaya benzer şekilde çalışır. Gerekli enerji depolanıncaya kadar alım işlemi kesintiye uğrar. Sıcaklık artışı da bu mekanizma aracılığı ile etkili olur. Aktif iyon alımının enzim kinetiğindeki Michaelis-Menten denklemine uyan değişimleri enzimler aracılığı ile yürüyen bir olay olduğunu göstermiştir. Bu tür olaylara enerji sağlayan madde bekleneceği üzere ATP’dir ve ATPaz enzimi aktivitesi de olayın denetimini sağlar. ATP hidrolizi ile açığa çıkan hidroksonyum iyonları ise ters yönde hareket ederek elektrostatik dengeyi sağlar. En iyi bilinen Na+ / K+ ATPaz’dır. İki peptid çiftinden oluşur ve Mg++ tarafından katalizlenen ATP hidrolizine bağımlıdır. Çeşitli iyon pompaları olup belli iyonlar için seçici oldukları bilinmektedir. Aktif alımın iyon seçici özelliği vardır ve yukarıda anlatılan mekanizma bunu açıklamak için yeterli değildir. Bu nedenle 1930 larda seçiciliği olan aktif taşıyıcı moleküllerin varlığı fikri ortaya atılmıştır. Deneyler benzer K+, Rb+ iyonlarının ve Ca++ ile Sr++ iyonlarının aynı taşıyıcı için rekabet ettiğini, bazı hücrelerde K+ iyonunu alıp, Na+ iyonunu boşaltan ve aynı mekanizma ile Mg++ ve Mn++ için çalışan diğer bir pompanın olduğu, Cl-, B- ve I- taşıyan tek bir sistem olduğunu gösteren deneysel veriler elde edilmiştir. Bu kadar seçici maddelerin ancak proteinler olabileceği belirtilmiş ise de 50 yıl kadar uzun bir süre kesin kanıtlar ortaya konamamıştır. Aktif pompaların varlığının bir kanıtı da dıştaki iyon derişiminin artışı ile artan solunum ve iyon alımının belli bir derişime ulaşıldıktan sonra doygunluğa erişmesidir. Bitkilerde bu değer tipik olarak 1 – 10 mmol/ gr. taze ağırlık – saatdir. Aktif alım mekanizmalarının ortaya çıkarılıp genel çerçevesi ortaya çıkarıldıktan sonra iyon alımının büyük oranda pasif şekilde alındığı ve aktif alımın hücrenin gereksinim tablosuna göre belli iyonların seçici olarak alımında rol aldığı, tamamlayıcı olduğu anlaşılmıştır. Yüksek Bitkilerde Su ve Mineral Madde Beslenmesi Tohumun şişme ile su almasından sonra yeni bir bitki oluşturmak üzere büyüme ve gelişmesi başladığında ilk olarak gelişen ve işlev görmeye başlayan organı kök taslağından oluşan köktür. Tohumun kotiledon kısmında depolanmış olan organik maddelerin sindirimi ve solunumla elde edilen madde ile enerji fotosentetik organların yeni metabolik maddeleri sağlayabilecek hale gelmeleri için gereken büyüme ve gelişme için yeterlidir. Fakat tohumun serbest akış ve hidrasyon ile kazandığı su ile şişmesinin sağladığı su ortalama %80 – 90 oranında su içeren bitkinin oluşması için çok yetersizdir. Bilindiği gibi kökün su ve mineral beslenmesini sağlayan yapılar emici tüylerdir. Kaliptranın arkasındaki meristematik bölgeden sonra gelen genç hücrelerin boyuna büyüme bölgesini izleyen gelişme ve farklılaşma zonunun epidermisinde görülürler. Canlı epidermis hücrelerinin enine eksende uzayarak tübüler çıkıntılar oluşturması ile ortaya çıkarlar. Yüksük hücreleri gibi dış yüzleri kaygan pektik maddelerle kaplıdır. İşlevsel ve fiziksel olarak ömürleri çok kısadır ve sürekli büyüyen kökün ileri doğru büyümesi sırasında yerlerini yenilerine bırakırlar. Bitki türlerinin su için rekabet gücünde kökün büyüme hızı yanında emici tüylerin çevrim hızı da önemli yer tutar. Hidrofitik bitkilerin su ve mineral beslenmesi yukarıda anlatılmış olan genel mekanizmalarla olur. Kara bitkilerinin beslenmesi ise daha geniş bir çerçevede ele alınarak anlaşılıp, değerlendirilebilir. Toprak Yapısı ve Su Verimliliği Toprağın bitkilere su sağlayabilme potansiyelini belirlemek üzere kullanılan Tarla Kapasitesi, Daimi Solma Noktası veya Yüzdesi, Su Basıncı (P), Su Tansiyonu, Nem eşdeğeri, Su Potansiyeli veya Yayınım Basıncı Eksikliği, Toplam Toprak Suyu Stresi, Kılcallık Kapasitesi gibi birçok terimler vardır. Burada konu bunlar arasında en yaygın olarak kullanılan bazı terimlerle ele alınacaktır. Toplam toprak su stresi, (Total soil moisture stress) konuya enerjetik açıdan yaklaştığı için bu konudaki en bilimsel terimdir. Konuya toprakta bulunan suyun serbest enerjisini azaltan iki temel kuvvet grubunun etkinliği çerçevesinde yaklaşır ve toprak suyunun serbest enerjisini azaltan bu iki grubu : Toprak suyu tansiyonunun ögeleri olan hidrostatik kuvvetler, yerçekimi ve adsorpsiyon kuvvetleri, Toprak çözeltisinin osmotik kuvvetleri olarak tanımlar. Hidrostatikler bilindiği gibi su basıncı, yüzey gerilimi gibi kuvvetler, adsorpsiyon kuvvetleri de su ile toprak kolloidlerini oluşturan kil gibi mineraller ve organik maddelerle su arasında etkili olan, suyun yerçekimi etkisini yenebilmesini sağlayan kuvvetlerdir. Osmotik kuvvetler de topraktaki su çözeltisinin içerdiği iyonlarla ilişkilerinin sonucu olan kuvvetlerdir. Toprak çözeltisinde çözünmüş iyon derişimi suyun azalması ve çözünür iyon miktarı artışı ile artar. Yani toprak kurudukça su alımı zorlaşır, kuraklığın zorlayıcı etkisi

http://www.biyologlar.com/bitki-fizyolojisi-bolum-2

Darwinizm`in düşünce tarihine etkisi

İngiliz filozof Grayling`in Darwin üzerine pek çok çalışması var Bilim tarihinin en önemli ve `tehlikeli` fikirlerinden birini, tüm yaşamın geçirdiği evrimin mekanizmasını, `Türlerin Kökeni`adlı kitapla bilim dünyasına ve kamuoyuna açıkladı. Canlıların evrim sürecine ve insanın doğadaki yerine ilişkin pek çok soruya yanıt arayabileceğimiz çerçeveyi sunan Darwin,başta Biyoloji olmak üzere genetik ve tıp gibi alanlarda temel bir öneme sahip. Devrim etkisi yapan evrim fikri Ancak bu teorinin bazılarınca tehlikeli bulunduğu alanlar doğa bilimlerinin çok ötesine siyaset, kültür ve dine ilişkin görüşlerimize uzanıyor. Darwin evrimden bahsediyordu, ama fikirleri bilim ve düşünce tarihi üzerinde devrim etkisi yaptı.Darwin`in düşünce dünyamız üzerindeki etkisini, Darwin üzerine pek çok makale yazan İngiliz filozof Anthony Grayling`le konuştuk. Anthony C. Grayling: Bence Darwin`in düşünce tarihi üzerinde çok derin bir etkisi var. Bu etki, yalnızca, biyoloji bilimine etrafında organize olabileceği bir çerçeve sunduğu için önemli olmakla kalmıyor. Biyolojiye sunduğu imkânlar üzerinden, insanlık için çok önemli olan pek çok başka etkinliğe, örneğin tıbba da katkıda bulunan bir teori. Doğa ve doğanın bir parçası olarak insanın Darwinci bir yolla düşünülmesi, anlayışımıza olağanüstü bir derinlik kazandırdı. BBC: Darwin`in düşüncelerinin hem Marx, hem bazı liberal ve neo-liberal yazarlar hem de bazı aşırı sağcı figürler tarafından övgüyle karşılandığını biliyoruz? Sizce tüm bu kesimlerin Darwin`den övgüyle bahsetmesi nasıl mümkün olabildi. `Darwin`den sonra eskisi gibi düşünmek mümkün değil` A. C. Grayling:Bence bunun nedeni, Darwin`in biyoloji alanında ortaya koyduğu düşüncelerin doğru olduğunun tüm bu farklı kesimler tarafından tanınmış olması. Uzun vadede insan ve toplum arasındaki ve bunların doğayla olan ilişkileriyle ilgili algılarımızda çok derin bir etki meydana geldiği çok farklı kesimlerce kabul edildi. Darwin titiz bir araştırmacı, arşivci ve deney insanıydı Darwin`in fikirleri toplumu öylesine sarstı ki, dini görüşleri nedeniyle Darwin`e eleştirel bakan insanlar için bile, kendilerini Darwin öncesi düşünce biçime geri döndürmelerinin bir imkânı kalmadı. Darwin`den önceki dönemde, insanlar, insanoğlunun çok özel olduğunu ve doğanın geri kalanının dışında bir varlık olduğunu düşünebiliyordu. Ancak, Darwin düşüncesinin etkisi, bize bizim doğadan kopuk değil, onun bir parçası olduğumuzu görmezden gelemeyeceğimiz bir şekilde gösterdi. BBC: İnsanlık tarihi açısından çok önemli roller oynayan iktisat ve siyaset teorilerinin pek çoğu, en temel önermelerini, insan doğasına ilişkin varsayımlar üzerinden kanıtlıyor. İnsan doğasına ilişkin farklı varsayımlardan, farklı anlayışlar çıkabiliyor. Bu noktada, Darwin`in evrim teorisi, çoğu zaman değişmez olduğu varsayılan insan doğasının da, insanla birlikte bir evrim içinde olduğunu ortaya koydu. Siz Darwin`in bu tartışmalara katkısını nasıl yorumluyorsunuz? Darwin`in teorisi ırkçılar tarafından kötüye kullanıldı A. C. Grayling: Evet, Darwin`in insan doğası, doğa, toplum ve insanlar arasındaki ilişkilere dair düşüncelerimiz üzerindeki etkisi, özellikle bu konulardaki bilgilerimizin ekonomi ve siyaset üzerindeki etkilerini göz önüne aldığımızda çok önemlidir. İzleyeceğimiz siyaseti belirleme ve eyleme geçirme noktasında insan doğasına ilişkin bilgi ve anlayışımızı temel alıyoruz. Darwin`inki tabi ki her şeyi açıklayan bir teori değil. Ve tabi ki, bu teori, temellerini Darwin`den aldıklarını söyleyen bazı ırkçılar tarafından kötüye kullanıldı. Naziler Darwin`in fikirlerini kendi çıkarları için çarpıttı BBC: Neyin iyi neyin doğru olduğuna, nasıl yaşamak gerektiğine ilişkin düşünceler insan dışında doğanın geri kalanı için söz konusu değil. Örneğin, bir aslanın, bir başka hayvanın yavrusunu yemesini iyi veya kötü olarak değerlendirmiyoruz. Peki, Darwin`in insanı, etik ve ahlakın alanı dışındaki doğanın bir parçası olarak göstermesi, insanlığın yeni bir etik fikriyle çıkmasını gerekli kılmıyor mu? A. C. Grayling: Hayır bunun gerekli olduğunu düşünmüyorum. Çünkü en azından Batı geleneğinde etik zaten doğayı temel alır. Örneğin, Antik Yunan`da, Helenik ya da Roma düşünce dünyasında eğitimli insanların etiğinin, bin yıl kadar bir süre boyunca dinsel, Tanrısal bir temeli yoktu. İnsanları oldukları gibi anlamaya çalışıyorlardı. Örneğin Aristoteles`in ya da Stoacıların etiğe yaklaşımlarına baktığınızda, bunun büyük oranda, insanlığı anlama çabasının bir parçası olduğunu görürsünüz. Dolayısıyla, doğal varlıklar olarak insanlığa ilişkin daha derin bir anlayış, Batı geleneğinin karşısında olmayıp, bu etik anlayışının daha da gelişmesini sağlayacaktır. Bu tabi ki, insanların doğal durumuyla ilgili tüm gerçekleri kabullenmemiz anlamına da gelmez. Saldırganlık ve hırs gibi birçok özellik başka hayvanların özelliği olduğu kadar insanların da özellikleri… Ancak, bunlar toplum açısından kabul edilebilir şeyler değil çünkü sosyal bağları zedeliyor. Bizler de doğanın, bu gibi durumlar üzerine düşünebilen ve hangi yönleri öne çıkarıp hangi yönleri disipline almamız gerektiğine karar verebilecek bir parçasıyız. Kopernik ve Darwin`den sonra Freud`un darbesi BBC:Darwin`in teorisini ortaya attığı 1850`li yıllar, başka önemli düşünürlerin de, ortaya çıktığı dönem. Darwin`in Londra`daki mezarınının birkaç kilometre ötesinde bir başka önemli düşünürün Karl Marx`ın mezarı var, yine birkaç kilometre daha gidersek psikanalizin kurucusu Sigmund Freud`un mezarına ulaşabiliyorsunuz. Çok farklı alanda teoriler olsa da Darwincilikle psikoanaliz arasında bazı paralellikler kuranlar var. Kopernik`in dünyayı güneş sisteminin ve evrenin merkezi olmaktan çıkarması gibi, Darwin de insanı doğanın merkezi olmaktan çıkarıyor. Freud ise insanın kendisini dahi tümüyle kontrol edemediğini ortaya koyduğu teorisiyle, insanın kendisini merkez olarak gören anlayışına bir darbe daha vurdu. Grayling bu paralelliği şöyle değerlendiriyor. A. C. Grayling:Doğada, özellikle insanda olduğu türden ileri bir tür zekayı bulamadığımız çok durum olduğu açıktır. Dolayısıyla, bir aslan bir geyiği yediğinde onun kötü olduğunu düşünmediğimiz gibi, doğada gerçekleşen davranışları da iyi ve kötü olarak değil nötr olarak kabul ederiz. Freud`un ortaya koyduğu fikirlerden birinin de insanın birçok rasyonel olmayan parçasının olduğu kesinlikle doğrudur. Darwin türlerin yaşam ağacının dallarına yerleştirilebileceğine inanıyordu Davranışlarımızın bazıları bilinçaltınca yönlendirilir ve bilincimizin doğrudan kontrolünde değildir. Ancak, insan doğanın geri kalanında var olan canlılara kıyasla, kendi davranışları üzerine düşünebilme yeteneğine sahiptir. Bizler bilinçaltı isteklerimizi,psikanaliz yoluyla da bilince çıkarabilecek durumdayız. Bir kez bilince getirdikten sonra da, bazı seçimler yapabilir ve kendimizi disipline edebiliriz. BBC: Darwin evrimin mekanizmasının nasıl işlediğini açıklayan bir teori ortaya koydu ve bu teoriye göre, evrimin mekanizması zorunlu olarak önceden belirlenmiş adımların gerçekleştiği determinist bir yapı değil, tesadüflerle de ilerleyebiliyor. Sizce Darwincilik`ten de çıkan bu düşünce, günlük yaşamımızı nasıl etkiliyor? A. C. Grayling: Bence Darwinci doğal seçme teorisi, türlerin hangi süreçler sonunda adapte olacağı anlamında determinist olarak görülebilir. Türlerin nasıl evrim göstereceği de, türün bireylerinin bilinç dışı dürtülerle kurduğu ilişkiler sonucunda belirlenebilir. Ancak, insanlar söz konusu olduğunda, belirli farklılıklar söz konusu çünkü örneğin bir insan zihni hakkında yalnızca kafatasının içini düşünerek tam bir sonuca ulaşamazsınız. Çünkü bir birey ve o bireyin benliği yalnızca, kafatasının için de olup bitenlerle açıklanamaz. Bu bireyin, çevresiyle ilişkileri de önemlidir. Bireylerin çevreleriyle kurduğu ilişkiler de oldukça karmaşık ve çeşitli olduğu için bir bireyin ya da insan türünün determinist bir şekilde ilerlediğini söylemezsiniz. Çünkü burada etkili olan hesaba katılamayacak kadar çok faktör var. `Uyumlu olanını yaşamını sürdürdüğü bir toplum uçları törpülüyor` BBC:Temelini Darwin`in düşüncesinden alan `en uyumlu olanın yaşamını sürdürmesi` fikri, evrim sürecinin aşırı olanları ödüllendirmediğine işaret ediyor. Bu aşırılar arasında da en güçsüz ve zayıf sayılanlar olduğu gibi, en güçlü ve ileri sayılanlar da bulunuyor ve evrim süreci içinde her iki uç da elenerek ortalama olanın, uyum sağlayanın hayatta kaldığı bir süreç tarif ediliyor. Peki, sizce bu düşünce siyasete ve sosyal yaşamın düzenlenmesine ilişkin fikirlerimizde nasıl sonuçlar doğuruyor. A. C. Grayling: Bu tabi ilginç bir nokta ve önemli bir soruna işaret ediyor. Öncelikle `en uyumlu olanın yaşamını sürdürmesi` fikrini Darwin`den etkilenerek ilk ortaya atan Herbert Spencer`dır. Darwin`de bu kavramı Spencer`ın ardından kullanmaya başlamıştır. Ancak, Darwin için `en uyumlu olanın yaşamını sürdürmesi` ilkesi, çevresine en iyi uyum sağlayan türlerin hayatta kaldığını ve türlerin çevre baskısı altında değişmek durumunda kaldıklarını anlatıyor. Darwin Türlerin Kökeni kitabı `insan`a pek değinmedi Spencer ise bunu bir bakıma Nietzsche`nin `üst insan` kavramı gibi en zeki, en hızlı gibi özelliklere sahip üstün bireylerin yaşamlarını sürdürmesi olarak ortaya koyuyor. İnsanlık tarihi, bu tür bir anlayışın yanlış olduğunu defalarca ortaya koydu. İnsanlar etik bir yaklaşımla, toplumun zayıf üyelerini korumak için kurumlar ve yaklaşımlar geliştirip, toplumda en baskın olanları sınırlama yoluna gitti. İnsanlar zaten, doğal çevrelerine uyum sağlamış değil, inşa ettikleriyle doğayı kendilerine uyumlu hale getirmiş durumdalar. BBC:Darwinci evrim anlayışının bazı dini çevrelerce `tehlikeli` bulunmasının en önemli nedeni Darwin teorisinin Tanrı inanışını imkansız kıldığı düşüncesi. Anthony Grayling, Darwin`in Tanrı inancını yıkma gibi bir iddiası olmamasına rağmen, fikirlerinin bu yönde bir etkisi olduğunu belirtiyor. A. C. Grayling: Tabi, Darwin hiçbir zaman teorisinin, yaşamın kökenini açıkladığını iddia etmemişti. Darwin`in açıkladığı canlıların zaman içinde geçirdikleri değişimlerin mekanizmasıdır. Fakat, karmaşık yapılara sahip canlıların daha basit yaşam formlarından evirilebildiğini göstermesi, canlıların da canlı olmayan moleküllerden ortaya çıkabileceğine işaret eder. Dolayısıyla, yaşamın kökenini açıklamak için bir yaratıcının gerekli olduğu türünden bir hipotez Darwin için gerekli değildi. Tabi bu tartışma, Darwin`den önce de olan bir tartışmadır. Ancak Darwin, yaşamı açıklamada dini varsayımların gerekli olduğu düşüncesini ciddi bir şekilde sarsmıştır. Bu nedenle farklı dinler, varoluşa ilişkin çok eski zamanlardan bu yana benimsedikleri inanışları savunmak için karşı bir baskı oluşturuyorlar. Yaradılış inanışının asıl olarak Amerika`da olsa da, Türkiye gibi ülkelerde de yeniden gündeme gelmesinin nedeni de bu çabalardır. Kaynak: www.bbc.co.uk

http://www.biyologlar.com/darwinizmin-dusunce-tarihine-etkisi

THORAX NEDİR

Thorax, bas ve abdomen arasinda kalan vücut bölgesidir. Prothorax, mesothoraks ve metathorax olmak üzere 3 segmentten olusmustur. Kanatsiz ordolarda, üç thorax segmenti genel yapi bakimindan hemen hemen birbirinin aynidir. Tergum ve sternumlar plaka seklinde, pleural scleritler (subcoxal arklar) küçük veya dejenere olmus durumdadir. Kanatli böceklerde, üç thorax segmenti birbirinden çok farklidir. Prothorax esas tipe benzer kisimlardan olusmakla beraber muhtelif scleritler gerçek sinirlari tayine imkan birakmayacak tarzda birlesmis olabilir. Mezo ve metathorax, yürüme ve uçma mekanizmasinin ayni segmentte birlesmesine imkan veren kas yapisina uygun olarak, önemli degisikliklere ugramistir. Bu sebepten, yeni ek secleritler meydana gelmis ve bunlarin çogu da kendi aralarinda yeni gruplar teskil etmislerdir. Kanatli segment: Kanatsiz her segmentte oldugu gibi kanatli segmentte de üç esas kisim vardir; Tergum (Thorax için kullanilinca notum adi verilir), sternum ve pleura. Bu kisimlarin herbirinde birtakim özellikler varsa da özellikle pleura da kanatliliga uygun olarak çok belirgin morfolojik farkliliklar görülür. Bugün yasamakta olan kanatli böceklerdeki yapi s. 60'da verilen genel tipteki kisimlara sahiptir. Pleuron: Bu sclerit büyük bir lateral plaka meydana getirecek tarzda genislemistir. Ventral olarak bulunan coxal process(=çikinti)'e bacak, dorsal olarak yer alan kanat process(=çikinti)'ine kanat eklem olusturacak biçimde baglanir. Pleuron, coxal process'ten kanat processine kadar uzanan bir pleural sutur araciligiyla bir ön parça episternum ve bir ard parça epimeron olmak üzere ikiye ayrilmistir. Bu sutur pleurodema denen bir iç apodemin invaginasyon çizgisine isaret etmektedir. Pleuron ön ve arka kisimda sternum ile kaynasir. Birlesme alani ön ve arka kisimda birer köprü meydana getirir. Notum: Bu alan anteriorda alinotum ve posterior da postnotum olmak üzere 2 esas sclerite ayrilmistir. Alinotum kanatla dogrudan dogruya birlesen bir sclerit olup phragma denen bir anterior apodeme sahiptir. Sternum: Bu plaka anterior ve posterior bantlar vasitasi ile pleura'ya baglanir. Böylece olusan soket=cep içersine coxa yerlesir. Orta bölge olan eusternumda bulunan dar oluk, apexe dogru çatallanir biçimde ikiye ayrilarak furka isimli büyük bir apodemin invaginasyon yerini isaret etmektedir. Eusternuma göre posterior olarak bulunan küçük sclerit spinastenum, içte tek bir küçük apodem spinayi tasir. Spinasternum segmentler arasindaki membrandan meydana gelmekle beraber genellikle tesekkül yerine anterior (önde) olarak bulunan segmentle kaynasmis durumdadir. Iç iskelet: Çesitli segmentlerin apodemlerinin tümüne iç iskelet denir. Bunlar, büyük kanat ve bacak kaslarinin tutunma yerleridir. Segmentlerin pleurodema ve furca'lari kesintisiz devamli bir bant meydana getirecek sekilde birbiri ucuna uyar (ancak verilen bu genel yapi ile bu gün yasamakta olan böcegin thorax yapisi arasinda pek az benzerlik bulunur. Bazi ordolarda çok ayri örnekler görüldügü gibi ayni ordo içersinde dahi olaganüstü farkliliklar vardir. Bu gibi hallerde scleritlerin konumunu bazi ana isaret noktalarina göre tayin etmek gerekir. Sutur ve apodemlere ek olarak bacak ve kanatlarin eklem yerleri en güvenilen isaretlerdir). Bacak: Köken olarak vücut yan duvarinin segmentsiz uzantilarindan (Annelida'nin parapodiumlarindan) türemis, daha sonraki gelisim evrelerinde bugün, Tardigrada, Pentastomidae ve Onychophora 'da görülen, ucunda tirnaklar bulunan Lobopodium lar olusmustur. Böcek bacagi bunlarin, kaidede Coxapodit uç kisminda Telopodit olarak iki belirgin kisma ayrilmasiyla ortaya çikar. Daha sonraki gelisim basamaginda coxapodit herhangi bir bölünme göstermez ve Coxa (bacagin vücuda baglandigi yer) olarak kalir. Buna karsin telopodit bir seri bölünmeye ugrayarak bazalden apikale dogru Trochanter, Femur, Tibia, Tarsus olarak isimlendirilen kisimlara ayrilmistir. Tipik bir thorax bacagi; coxa, throchanter, femur, tibia, tarsus ve pretarsus olmak üzere 6 kisimdan olusur. Coxa, vücutla eklemlenen parça olup posterior olarak meron denen bir loba sahiptir. Genellikle ergin bir böcekte tarsus 2 ile 5 segmente ayrilmistir. Pretarsus, Collembola' da ve böcek larvalarinin çogunda küçük belirgin bir son segmenttir. Diger ordolarda pretarsus tarsusun sonunda yer alan karmasik çengel ve küçük scleritler seti halindedir. Collembola ve Protura' da tibia ve tarsus kaynasmak suretiyle tibio-tarsusu meydana getirir. Genellikle böcek bacagi yürüme veya kosmaya yarayacak bir yapiya sahiptir. Bununla beraber baska kullanma amaçlarina uygun olacak sekilde önemli degisiklikler meydana gelmistir. bunlar arasinda büyük ölçüde gelismis bir femur ile siçrayici bacak (Orthpotera), karsilikli duran kuvvetli dikenleri tasiyan yakalayici tip (Mantiste), yassilmis kisimlari üzerinde bol tüyler olan yüzücü bacak (Notonectidae), scapel biçiminde kuvvetli kisimlari ihtiva eden kazici tip (Gryllotalpa) sayilabilir. Kanat: Böcek kanadi diger canlilarda rastlanmayan bir evrimsel gelismedir. Omurgasiz hayvan grubu içersinde böceklerden baska hiçbir hayvan grubunda kanat yoktur. Yarasa ve kus gibi uçan hayvanlarda kanat, degisiklige ugramis bir ön ekstremitedir. Böceklerde ise durum degisik olup bunlarda kanat vücut duvarinin notum veya dorsal plakanin yan kenari boyunca disa dogru gelismesi sonunda meydana gelmistir. Yani vücut duvarinin "Paranotal" çikintilarindan olusur. Böceklerde kanatlarin iç kismina baglanan diger kas baglantisi yoktur. Kas ve segment tasimadigindan hiç bir zaman üye olarak degerlendirilemez. Tipik olarak pterygot böcekte meso ve metathoraxtan çikan iki çift kanat vardir. Prothorax daima kanatsizdir. Bazi fosil formlarda prothoraxda levha seklinde lateral çikintilar görülmüssede bu kisimda kanat olarak is gören bir yapi henüz bilinmemektedir. Paranota çift duvarli olup, gelisme süresince büyüyerek yassilasir ve arasindaki boslugu miksosöl doldurur. Kanatlarin gelisimi ile ilgili iki kuram ileri sürülmüs olup, Tracheal kuram da kanatlarin, suda yasayan böceklerin gögüs trakelerinden karaya çikinca olustugunu ileri sürmekte olup, kanatlarda solungaçlarda bulunan kaslara rastlanmadigi için fazla kabul görmemektedir, Paranotal kurama göre ise kanatlar vücut duvarinin paranota adi verilen çikintilardan olustmaktadir. Fosil formlardan elde edilen kanitlar paranotal kanat gelisimini destekler niteliktedir. Pterygota altsinifi üyelerinde (meso-metathoraxta) bulunur; bu altsinifin bazi grup ve türlerinde sekonder olarak kaybolmus (bitler), bazilarinda yalniz erkek ya da diside mevcutken, bazi gruplarda gelisim evresinin ancak belirli bir evresinde meydana gelir ve daha sonra birakilir (karincalarin eseysel bireylerinde oldugu gibi). Kanatlarin sonradan yitirilmesi, özellikle magarada yasayan böceklerde ve paraziter yasama uyum sagliyan böceklerde kullanilma geregi olmamasi nedeniyle, yüksek daglarda yasayanlarda rüzgarda sürüklünmemek için, saklanarak yasayan formlarda ise engele takilip yirtilmamsi için yaygindir. Yapisi: Ana plan bakimindan böcek kanatlari çok basittir. Kanatlar iki membran ve bunlarin arasinda damar denilen destek fibrillerinden ibaret olan vücut duvarinin levha seklindeki uzantilardir. Kanatlarin kaide kismi, üzerinde axillar sclerit denen bir grup küçük scleritlerin yer aldigi membran yapisinda bir mentese vasitasiyla vücuda baglidir. Bunlar notumun kenari ile eklemlidir. Kanat Damarlari: Kanatlarin çogunda bu ince membrani destekleyen çok sayida çizgi seklinde kalinlasmis kuvvetli kisimlar vardir (s. 64). Bunlarin bazalden apex'e devam edenlere boyuna damar denir. Bir kisminda kanadi enine kat ederek uzun damarlari birbirine birlestirir. Bunlarada enine damar denir. Damarlarin bir kanat üzerindeki düzenine damarlanma denir. Kanatlarin damar düzeni bakimindan böcekler arasinda sayisiz farkliliklar vardir. Bu farkliliklar ordo, famiya, cins vs. teshislerinde kullanilir. Ancak ana damar gövdelerinin benzerliklerinden gidilerek genel bir damarlanma tipi verilebilirki bu tamamen sematik olup çok sayidaki örnegin ortak yanlarini temsil eder. Herbir ana damarin ayri bir ismi vardir. Isimler kanadin ön kenarindan geriye dogru izlenen bir siraya göre verilmistir. Damarlarin isimlerini ifade etmek için standart kisaltmalar yapilir. Costa (C): Genellikle kanadin kalinlasmis olan ön kenarini olusturur, dallanmamistir. Subcosta (Sc): Costanin hemen gerisinde yer alir. Tipik olarak subcosta iki dala ayrilmistir. Radius (R): Subcostadan sonra gelen ana damardir, oldukça kuvvetlidir (Kaide kisminda ikinci axillar sclerit ile birlesmistir). Ri ve Rs (radial sector) olmak üzere 2 kola ayrilir. Rs'de 4 esas dala ayrilir. Media: Küçük median axillar scleritler ile eklem olusturan iki damardan biridir. Kaide kismi genellikle bir çöküntü içersindedir. Cubitus (Cu): Iki ana dala ayrilir (median axillar scleritler ile eklem olusturan bir damardir). Kaide kismi ve Cu2 bir çöküntü sahasi içersindedir. Cu1 ise bir kabarti çizgisi boyunca devam eder ve dallanir (2 dal= Cu1a , Cui1b). Cubital oluk (cf): Kanadin katlandigi çizgi boyunca yer alan bir hat seklindedir. Bu iz bir damar karakterinde olmamakla beraber, cubital ve anal damarlarin arasindaki siniri olusturmasi nedeniyle önemlidir. Anal damarlar (IA, 2A, 3A vs.): 3. axillar sclerit (3 ax) ile simsiki baglantilidir. Kaide kisminda birbiri ile kaynasan yada birbirine yakin bulunan bir grup damardir. Jugal oluk (Jf): Kanadin kaide kisminda porterior köseyi meydana getiren küçük bir alan olan jugal kisim ile anal alani birbirinden ayiran bir kat yeri özelligindedir (3 jugal alan çok sabit bir kanat kismidir). Jugal damarlar (15.25)= Jugal alandaki küçük damarlar. Enine damarlar: Bu damarlar, birlestirdikleri damarlara göre isimlendirilir. Bunlari ifade etmek için kisaltmalar daima küçük harflerle yazilir (Tablo 3). Ancak bir seri olusturduklari zaman ayrica numaralanir. Örnegin 3. costal enine damar gibi. Bu kuralin sadece bir istisnasi vardir. Yanliz kanadin kaide kisminda costa ve subcosta arasinda bulunan enine damara humeral enine damar denir. Ayrica Costa ile subcostaya veya Ri arasinda costal (c) damar; Radiusun öndeki tek kalin ile yani Ri ile Rs sekonder kolu arasinda radial (r); Radius 3 ile radius 4 arasinda sectoral (s); Radiusun ikinci sekonder kolu ile medianin ilk kolu arasinda radio-medial (r-m); Medianin kollari arasinda medial (m); Media ile Cubitus arasinda medio-cubital (m-cu); Cubitusun kollari arasinda cubital (cu); Cubitus ile anal damar arasinda cubito-anal (cu-a); anal damarlar arasinda anal (a) damar yer alirlar. Enine Damarlarin Terminolojisi Birlestirilan damarlar Enine damar adi Kisaltma Costa-subcosta Humeral h Costa-subcosta veya Ri Costal c Radius öndeki kolu-sekonder Radial r Radius 3- Radius-4 Sectoral s Radius sekonder-media Raido medial (r-m) Media kollari Medial m Media-cubitus Medio-cubital (m-cu) Cubitus kollari Cubital (cu) Cubitus-anal Cubito-anal (cu-a) Anal damar Anal (a)

http://www.biyologlar.com/thorax-nedir

Böceklerde Kas Sistemi

Böceklerde degisik sayida birkaç bine kadar degisen sayida kas seride bulunur. Bunlarin olusturdugu sistem çok karisiktir. Böcek kaslari genellikle enine çizgili ve yarisaydamdir. Fakat kalp kaslari ve periton kaslari çizgisizdir. Kas dokusu vücut içerisinde dagilma esasina göre 3 grup halinde siniflandirilabilir. Visceral kaslari: Sindirim kanali ve üreme organina bagli kanallarin dis kisminda ve diger iç organlardaki kaslar gibi peristaltik hareketlerin yapilabilmesini saglayan bir kas tabakasi yer alir. Kaslar halka, uzunlamasina ve egik bandlar seklinde veya bunlarin karisimi halinde bulunur. Dolasim sisteminin islemesinde, nabiz seklinde devamli kasilma ve gevseme hareketleri yapan kas seritleri yardimci olur. Agiz ve stigma bölgesi gibi açma-kapama mekanizmasinin oldugu kisimlarda özel kaslar bulunur. Segmental kas seritleri: Çesitli vücut segmentleri vücuda kendi seklini veren bir seri kas seridi ile birlesmistir. Abdomende tergitler boyuna dorsal kas seritleri, sternitler boyuna ventral kas seritleri ile birlestirilir. Tergit ve sternitler egik veya dik tergosternal kaslar ile birlestirilir. Thorax'ta ençok göze çarpan bacak ve kanatlari hareket ettiren büyük kordona benzer kaslardir. Bu esas kas gruplarina ilave olarak konumu çok karisik olan fazla sayida daha küçük kas seritleri vardir. Bir thorax segmentini ele alacak olursak burada görülen kaslar; Dorsal kas, Pleural kas, Tergo-sternal kas, Tergo-koksal kas, Pleuro-sternal kas, Pleuro-koksal kas, Ventral kas, Sterno-koksal kas, Segmentler arasi yan-kaslar ve Solunum deligi kaslari. Ekstremitelerin kaslari: Hareket etme yeteneginde olan ekstremiteler degisik büyüklük ve karmasiklikta kas seritlerine sahiptir. Çigneyici agiz tipine sahip böceklerin madibulalari, bas kapsülünün büyük bir kismini dolduran kas grubuna sahip oldugu halde, mandibulanin içinde kas bulunmaz. Maxillalar ve bacak gibi segmentlere ayrilmis olan ekstremiteler ise vücudun içindeki büyük kaslara ilave olarak bir segmentten digerine uzanan kaslara da sahiptir. Kanatlarin hareketi torax segmentlerindeki dikine ve boyuna kaslarin kisalma ve uzamalari sonucu segmentlerin yassilip kalinlasmasi ile kanatlar asagi yukari hareket eder. Yanliz Odonatlarda kanatlarin hareketi için bazal bölgede özel kaslar vardir. Vücut kaslarinin en enterasani, sokucu emici böceklerin emme isini gören yutakta bir tulumba gibi çalisan kaslardir.

http://www.biyologlar.com/boceklerde-kas-sistemi

Solucanlar; Platyhelminthes ( Yassı ), Anelida (halkalı ), Aschelminthes (yuvarlak solucanlar)

Solucan sınıfı Platyhelminthes (yassı solucanlar), Anelida (halkalı solucanlar), Aschelminthes (yuvarlak solucanlar) ve Pogonophora (sakallı solucanlar) filumlarını kapsar. Bazen Aschelminthes grubunu oluşturan Nematoda (iplik solucanlar), Rotifera, Gastrotricha, Kinorhyncha ve Pripalida sınıfları filum düzeyine yükseltilerek sınıflandırılmaktadır. Yer solucanları, Oligochaeta sınıfından halkalı solucanların karada yaşayan en tanınmış üyeleridir. Solucanların gövdesi ince uzun, silindir biçiminde yada yassılaşmış ve genellikle uzantılardan yoksundur. Uzunlukları 1mm ‘nin altından başlayarak 15m’yi aşabilir. Denizlere, tatlı sulara ve karalara yayılmış olan bu hayvanların bir bölümü asalak, öbürleri serbest yaşar. İsmininin de önerdiği gibi, serbest yaşayan solucanlar dorso-ventrally yassılanmış olup birkaç milimetreden daha kalın değildirler Boyutlar bir milimetreden daha azdan balar ve 30 cm nin üzerine kadar uzanır. Çoğu polycladler son derece hassastırlar ve tipik olarak düz bir dorsal yüzey içeren ve/veya oval şekillerine sahiptirler. Bununlar birlikte, dorsal papillae (Acanthozoan, Thysomozoan) sergilerler. Solucanların anteriorlarında uç kısımlarda dokanaç (tentacle) yer aldığından ve çok parlak renklere sahiptirler ve nadiren de olsa bazen yanlışlıkla nudribranc olarak kabul edilirmişlerdir. Fakat nudribranclara karşıt olarak, anterior sınırında dokanaçlar çoğunlukta basit bir yapı halinde tutunmuşlardır. Onlar yol boyunca nudribranclara nazaran daha fazla hareket ederler ve aynı zamanda çok ince yapıya sahiptirler ve elle tutulduklarında kırılmaya çok eğilimlidirler. Bununda ötesinde, onların özel terleme organları (gills) yoktur ve terleme solucanların tüm yüzeylerinde difuzyon yoluyla gerçekleştirilmektedir. Tüm yüzeylerinde difuzyon yoluyla gerçekleştirilir. Polycladler geniş bir renk çeşitliliği ve yapısı sergilerler. Onlar marginal buruşukluklara sahiptirler ve boyutları ile sayıca artmaya eğilimlidirler. Donük türler haricinde (siyah ve esas itibariyle siyah renkli) türler transparenttirler ve iç organları epidermis boyunca görülebilir. Özellikle ovarisleri parlak veya koyu renkli mor renklere sahiptir ve dorsal yüzeyin en dış kısmı binlerde vurucu cilia ile beraber engelleyici epidermistirler (ectodermal orijinli bir tek hücre tabakası). Onun da altında, dairesel kasın dış tabakası ve kasların iç tabakası birbirine parallel uzantı şeklindedir ve aralarında vucut plastisitesi mevcuttur. Dorsal ve ventral epidermis arasındaki boşluk parenchymal doku ile dolmuştur ku bu çok sayıda gizli hücrelere sahiptir ve bununla sümükler dışarı atabilirler ve diğer bileşenler epidermal boşluklarla oluşmuştur. Dorsal ve ventral epidermis arasındaki boşluk parenchymall doku ile dolmuştur ve çok dallanmış bağırsak ve üreme sistemi gibi organları içermektedir. Parenchymal doku mesodermal kökenli olup sümük dışarı ataliben çok yüksek sayıda gizli hücreler ve epidermal boşluklar içermektedir. Polyclad hidrostatik iskelete sahiptir ki bu sulu hayata çok güzel adapte olmasını sağlamaktadır. Mesodermdeki içsel vucut sıvısı kapalı vucut kompartmanında basınç altında tutulmakta ve vucut duvar kaslarının hareketine destek sağlama amacıyla hidrostatik iskelete karşı kuvvet uygulamaktadırlar. İki yönle hareket vardır. Küçük boyutlu türler ince kıla benzeyen ventral cilia ile vuruşlarla taban boyunca kaymasını sağlar. Büyük boyutlu türleri ise (Tysanozoan sp. gibi) aşağıda sol panelde gösterildiği gibi vucut kaslarının ritmik vuruşlarıyla yüzmeye muktedir olabilirler. Solucanlar vucutlarını ileri ve kıyıya atarak bir seri dalgalandırma yaratırlar ve yer üzerinde ileriye doğru sürünürler. Polycladlerin iki yönlü vucut şekilli hali cephalize olmuştur, bu tanımlanabilen baş bölgelerine sahip olduğu anlamındadır ve orada sinir fonksiyonları ve duyu yapıları yer almaktadır. Solucanların sinir sistemi merdiven şekline benzeyen uzun boylu sinir ipi çiftine sahiptir ve bunlar çapraz olarak birleşmişlerdir. Beyinsel anteriordaki ganglion düğümde son bulurlar ve kafanın içinde veya dışında yeralan sinirsel büyük bir top şekline sahiptirler. Son zamanlarda bazı poyclad türlerinde küçük ama iyi tanımlanmış beyin sinirbiyolojisinde model sistem olarak servis yapan beyin cytoarchitecture ve sinirsel tamir mekanizmasını araştırmalar yapılmıştır (Bakınız Bölüm: Polyclads ve Neurobiology). Başın görünen karakteri dokunaçların oluşumudur ki çoğu durumlarda anterior sinirinin belirtilmesi (=pseudotentacle) gereklidir. Bu kör bir basit boru şeklinde veya geniş kapaklı olarak olarak gösterilirler. Çoğunlukla, Thysonozoon sp.‘nın kafa bölgesinde görüldüğü gibi kulağa benzerler (sol panel). Anterior beyinsel ganglion düğüm ve onun büyük iç sinirlerine benzerler ve solucanların “beyin” i çok sayıda foto ve kimyasal hassas hücrelerinden oluşan sinir sinyallerinin analizi esas olarak, kafada ve Pseudotentaclelerde konsantre olmuşlardır. İlave olarak, yüksek sayıda mekaniksel alıcılar epidermiste dağılmış vaziyette yer almışlardır. Fotoya duyarlı hücreler beyinsel göznoktalarında bulunur ki orada yuvarlak salkım olarak çeşitli gözler yeralmışlardır. İleri gözler, ventral ve dorsal yalancı dokanaçlarda yeralmışlardır. Bu gözler gelen görüntünün şekillenmesine kabiliyetli değildirler ama ışık istikameti ve yoğunluğunun değişimine hassatırlar. Yassı kurdun parlak ışığa duyarlı olduğu zaman, özellikle koyu yerlere doğru geri çekilirler. Vertebrateler ile mukayese edildiklerinde, poycladlerin gözlerinin organizasyonu oldukça basittir. Bu tip göz, birçok lens ile kapatılmış olup “pigment cup ocellus” olarak tarif edilirler. Ocelli beyinsel göznoktasının bir parçasıdır ve çeşitli ışığa duyarlı hücrelerden oluşurlar ve konkav kap şekline sahiptirler. Kabın duvarları pigment içermektedir ve bunlar uç taraftan gelen ışığın sızmasını enlellerler. Hücrelerin ışığa duyarlı kısımları (microvilli) opak kabın içersinde düzenlenmişlerdir ve yanlızca bir yönden gelecek ışığa karşı duyarlıdırlar. Gelen ışığın açısına bağlı olarak, loş kısımler ışığa duyarlı yapıların üzerine gölge olarak düşerler. Kap aktif olarak kaslar tarafından döndürüldüğünden çabuk değişen gölge izleri yaratılır. Sinir sinyallerine karşılık olarak, beyinsel ganglion’a gönderilirler ki orada bilgiler analiz edilirler, uç boyutlu oryentasyon ve uygun davranış reaksiyonu gösterirler. Polycladlerin görsel duyularından dolayı çevresel oryentasyonu için yeterli olmayabilir ve polycladler iyi gelişmiş kimyasal dedektörlü batarya vardır ve molekülleri tanımaktadırlar. Kimyasal bileşenlerin besin ve eş bulmada önemli rol oynadıkları düşünülmektedir. Besin ve eş bulmada belirgin moleküller boşalarak akış ile içeri girerler. Bu solucanlar kimyasal alıcıları tarafından algılanarak koku yayarlar. Bunlar özellikle ventral yalancı dokanaçlarda yerleşmişlerdir ve orada yivli ciliate şeklinde salkımlanmışlardır. Aktif solucanlardaki yalancı dokanaçlar hareket halinde meşgul görülürler ve bu kimyasal duyarlı alet solucanların yönünü bulmalarında ve koku çıkarmalarında temel karar veren davranış olarak kabul edilir. Auricle ve göz noktalarına ilave olarak (Bakınız: yukarıdaki sol foto ve alçak panel) yassı solucanlar statocyst adı verilen ilkel denge organları vardır ki basınca duyarlı saç ve küçük taneli materyalli hücreler içerirler ve bu hayvanların yukarıya doğru gitmesinde büyük rol oynarlar. Yassı solucanın dinlenme, tamirat ve cam slaylarda hazırlanmasından sonra (wholemounts) ventral bakış karakterlerinde ölü solucanlar gözlenerek incelenir. Bu karakterlerin coğu türlerin taxonomi belirlenmesinde önemli rol oynarlar ki bu oldukca zor bir görevdir. Basın yanında ağız ve pharynx gözlenebilir. Genel olarak, polycladlar pharynx plicatus’a sahiptirler. Bu tip pharyngeal tüb uzun be dairesel kas tabakası sergiler ki o pharynx’in şeklini çok fazla değiştirir ve sıvıyı bağırsak boşluklarına doğru pompalar. Bununda ötesinde, pharyngeal ceplerini ayıran özelliğine sahiptir ki orada kullanılmadığında dışarı atılırlar. Pharynx boru şeklinden çeşitli şekillere kadar yapı gösterirler (örneğin, yuvarlak veya oval çok sayıda pharyngeal lob içeren çok buruşuk şekiller). Beslenmede, pharynx ağızdan çıkıntı yapar ve Pseudobiceros türünün bazı tiplerinde tüm hayvanları yutacak boyutta açılırlar. Ventral yanın ortasında, alt sınıf Cotylea yapışkan organa sahiptir ve vantuz olarak adlandırılır. Arazi gözlemlerinde bu organ hayvanların alt tabakalara yapışmasında kullanılır. Küçük invertebratelerin yakalanmasında ve yiyeceklerin hazmında işlev görür. Ender olarak, Pseudobiceros örneğinde ve Pseudoceros’da iki eşit olmayan vantuz bulunmuştur. Diğer tür polycladlerin belirgin karakterleri erkek ve dişi üreme sistemlerinin anotomisidir. Polycladler hermaphrodiktir. Onların ikiside erkek ve dişi üreme organları yumurta ve sperm üretirler. Yetişkin solucanlar, ki esas olarak üremeye geçmişlerdir, vucut hacminin yüksek yüzdesi testes ve ovarislerden oluşmuştur. Çoğu türlerde, bu serpistirilmiş haldedir ve ventral ve dorsal parenchyma da yerleşmiştir. Bununla birlikte, dışarıdan yanlızca erkek ve dişi gonophore’lar gözlenmiştir. Genel olarak, erkek boşluk pharynx’de posterior olarak bulunmuştur ve penis papilla ve penial stylet tutarlar, organları eş için uzanırlar. Pseudobiceros türünün çift erkek üreme sistemi, iki erkek boşluk ve erkek organları ile karakterize edilirler. Dişi boşluk daima açıkca erkek boşlukta ayrılmıştır ve posterior’da yerleşmiştir. Çoğu türler (Pseudoceros, Pseudobiceros)’in bir tek dişi boşluğu vardır bununla fakat Nymphozoon’in çok sayıda dişi boşluğu vardır. Dişi üreme sistemi yumurtalık, yumurta sarısı, kabuk beze, bir yarı hazne, ve döl yatağı bulunur ve orada yumurtalar döllenir. Eşleşmeden sonra (Bakınız, Bölüm: Eşleşme ve yeniden üreme) spermler dişi vucuda enjekte edilir (Hypodermal insemination) dişinin üreme aygıtına ve yarı hazneye doğru depolanma amacıyla göçederler. Yumurtalar yumurtalıktan oviduct’a doğru geçerler ve yarı haznede sperm tarafından döllenirler ve yumurta sarısı ile kaplanmış ve kabuk beze ile gizlenirler. Daha sonra üreme organlarına geçerler ve düzensiz yumurta kütlesi şeklinde depolanırlar. Yeniden üreme sisteminin yanında, çok sayıda yanal dallara sahip bağırsak solucanlarının vücut hacminin yüksek yüzdesini teskil eden ikinci organdır. Nutrientlerin vücut hücresine transferinde bağırsak sistemi (intestial), vucudun hemen hemen her tarafına uzanmış olup vurucu cilia ile kaplanmışlardır. Yarı saydam solucanların haricinde (Aquaplana sp.) bağırsak dallarının dağılımı ve onların anotomik detayları gözlenmede çok zordur. Polycladlerin kör sindirme sistemi bulunduğundan sindirilemeyen materyaller pharynx’e doğru yani yiyeceklerin geldiği aynı açıklığa doğru dışlanırlar. Soldaki foto (PHOTO © Bill Rudman) Paraplanocera oligoglena’nin ventral gorünüşünü vermektedir ve hemen hemen transparent olan vucudun çoğu organlarını gosterirler. Beyaz kollu merkezi yapı cok buruşuk pharyngeal tüpdür (pharynx plicatus) ve ağıza doğru ağız vucudun merkezinde yerlemiştir. Donuk beyazımsı network, vucudun çoğu bolgelerine uzanmış çok dallı bagırsak ki bu solucanlara “polyclad” (yunanca = çok dallı) adı verilir. Erkeğin ve dişinin diğer tüm organları yeniden üreme sistemidir. Salgı ve osmoregulation için polycladler özel fonksiyonlu birimlere sahiptirler, bunlara protonephridia (tekil protonephridium) denir. Onlar iki veya daha fazla kapalı uzun tüp dalları halindeki networka benzerler ve vucut boyunca uzanırlar. Osmotik su dengesini kontrol eden özel yapılara sahiptirler ve böbreklerin atık suyu çıkarttığı gibi çalışırlar. Vucut boyunca Protonephridium dallanma yüksek özellikli hücreler tarafından cilia izli kap şeklindeki yapılarla kapatılmıştır. Cilia vurusu, kırpışan aleve benzediği için bu hücreye “alev hücresi” adı verilmiştir. Bu hücrelerden bir kaçı tüplü fonksiyonlar ile hücrelere bağlantılıdır. İç sıvı nitrojen atıkla yüklenmiştir, tübe doğru gitmesinde zorlanır ve alev hücreleri ile akan tüp sistemi yardımıyla bir veya daha fazla boşluktan taşınırak yol alırlar ve son bölümde atıklar gizlenir. Protonephridium ilkel böbreğe bir örnektir ve salgı çıkaran ve osmoregulator bir sistem olarak gözönüne alınırlar. Yassı Solucanlara Genel Giriş Platyhelminthes (Yunanca: platy – flat, helminthes: worm) Kingdom Animalia’ya ait olup bir baş ve uçta bir kuyruk ile bölümlenmeyen yassı solucanlardır. Onlar en ilkel iki bacaklı, iki yanal simetrik hayvan olarak düşünülürler. İki yanlı simetrik anlamı, vucutlarının kıç eksen boyunca, üst ve alt yüzeyler olmak üzere tariflenen anterior ve posterior bitişin bir ayna görüntüsünde olmasıdır. Vucudun iki taraflı şekilli olması önemli bir özelliktir çünkü bu cephalization’a bir örnektir ve kafanın duyu yapılarının konsantrasyonu ve sinir fonksiyonu (kafa ganglion) yeralir. Bu da gelişimde önemli bir eğilimdir. Bunun ötesinde, yassı solucanlar triploblastikdir, bunun anlamı vucut yapısı uç temel hücre yapısından meydana gelmesidir (endoderm, mesoderm ve ectoderm). Üçüncü karaktere göre, onların barsaktan başka vucut boşlukları yoktur (coclom) ve organizasyona acoelomate adı verilmektedir. Anüsleri yoktur, bu nedenle, aynı pharyngeal açıklığından hem yiyecek alımı ve hem de atığın dışarıya atılması sağlanır. Dış hücre tabakası (=epidermis) ile belirgin ic organların arasındaki boşluk bir yumuşak doku ile dolmuştur (parenchyma). Mesodermal orijinli bu doku boşluklar tarafından ayıklanır (=schizocoelium) ve nütrientleri vucudun kısımlarına taşımak için cok dallanmış bağırsak mevcuttur. Terleme sistemi ve kan taşıma sistemi tamamen yoktur ve bu nedenle oksijenin transferinde difüzyon kullanılır. Bu da yassı solucanların düz olmasını sağlamaktadır. Metabolizimin tesisinde, hiç bir hücre dışarıdan uzakta değildir, zorunlu olan vucut şeklinin yassılanmasını sağlarlar. Hemen hemen bütün türler sahip oldukları oldukca kompleks üreme sistemiyle hermaphrodites’lerdir. Çoğu durumlarda, erkek ve dişi üreme yapılarının sayısı ve ayarlanması ile oldukca belirgin özel türlerdir ve çok benzer türlerin morfolojisinin ayırt edilmesinde taksonomik çalışmalarda kullanılabilirler. Yassi solucanların uzunluğu bazı serbest yaşayan türlerde 0.4 mm ve parasitik şekillilerde çeşitli metrelerde (fish tapeworm, Diphyllobothrium latum: 25 m in length) bulunurlar. Yassı solucanlar üç gruba ayrılırlar; 20,000 türü bilinen, 14,000 parasitler Cestoda (tapeworms) veya Trematoda (flukes) sınıfına aittirler. Tapeworm vertebrate’de bağırsak parasitleridir ve anatomik ve parasitims’in hayat tarihi ve modifikasyonlarını gösterirler. Flukes tamamen parasitik olarak bilinirler ve tape wormlara kıyasla kompleks hayat zincirine sahiptirler. Bir kaç genç stepden geçerler; bir, iki veya daha fazla hayvanın üzerinde yetişkin düzeye gelirler ve sonunda bir hayvanın üzerinde parazitik olarak yaşarlar. Bunun karsıtı olarak, Turbellaria serbest olarak yaşamakta olup tatlı suda ve nemli karasal ortamda coğunluktadırlar. Turbellarian yassı solucanların çoğu denizel ortamlarda ve okyanuslarda bentik olarak bulunurlar ve ayrıca sığ sularda da çok bulunurlar. Turbellaria’nin bir taksonomik alt grubu yüksek belirgin serbest yaşayan yassı solucanlar içeren order Polycladida’dir. Bu order’in üyeleri anatomik olarak çok dallanmış ve düzensiz bağırsak pharynx plicatus olarak buruşuklu pharygeal tüb ıle karakterıze edilirler. İlk bakışta, polyclad’ler çarpıcı şekilde goze hoş gelen renkli yassı solucanlardır. Tropikal resiflerde 150 yıldır yasadıkları bilinmektedir. Tropikal sularda yüzlerce türleri olduğuna inanılmasına rağmen şimdiye kadar çok az kısmı tamamen tarif edilebilmiştir. Rejenerasyon Karşıt olarak, yüksek vertebrates, bazı serbest yaşayan yassı solucanlar yeniden oluşmada muhtesem kabiliyetli olduklarını göstermektedir. Kafasının kesilmesi ve bir yenisinin büyümesidir. Kafanın yanal olarak ikiye, üçe veya daha fazlaya bölünmesiyle bir, iki, üç veya çok başlı solucan ile sonuçlanmasıdır. Solucanlar on parçaya bölünebilirler on tamamlanmış küçük solucan meydana gelir (Bakiniz: alt şekil, sol panel-tatlısu triclad Dagesia tigrina). Biyologların yeniden büyümeye büyük ilgi duymaları nedeniyle yeniden oluşumun üzerinde yapılan yoğun çalışmalar çeşitli yassı solucan taxa sistem modeline servis yapmaktadır (Bakınız: Bölüm: Sinirbiyolojisi’nde polycladler). Son zamanlarda, yeniden oluşum ile ilgili detaylı bilgi temelde polycladler üzerindedir (Order: Polycladida) ve tatlı su triclads (Order:Tricladida-üç-dört bağırsaklı anlamına gelir) ve diğeri planarians olarak bilinir (Bakınız: Bölüm: Phytogeny). Biyologların yeniden oluşumun üzerinde yüzyıldır yaptığı çalışmalara rağmen, bazı sorulara cevaplar, özellikle yeniden oluşumun kontrolu ve moleküler mekanism işleminin yakalanması zor görünmektedir. Bilim adamları planaria’nin temelde yeniden oluşumun yeteneğine sahip olduğuna hemfikirdirler ve neoblast adı verilen emriyonik dal hücreleri depolanmasını kullanırlar. Türlere bağlı olarak neoblastlar yetişkin solucanlarda toplam hücre sayısının 30% ‘unu kapsarlar. Bu totiponent hücreler, solucanın vücudunda serpiştirilmiş olup diğer hücre türlerinin büyümesinde yeteneklidirler ve iki rol oynarlar. Onlar, normal fizyolojik koşullarda ölenin yerine yeni hücre alarak yeniden oluşum için ham materyalini ve daha sonra iyileşmeyi sağlarlar. Yeniden oluşum oldukça hızlıdır. Kesilmeden 15 dakika içinde yaranın ucundaki epithelilal hücreler lesion’a yakındır. Birgün içersinde, yüksek sayıda neblast yaralı epithelium altındaki yeni diferansiyel yapılar büyüyen blastema içinde delil haline gelir ve yeniden oluşumun kesilmeden 10 gün içersinde optimal koşullar altında kaybolan kısımları tamamlanır (Baguma vd., 1994). Planaria kuvvetli kafa-kuyruk organlarına sahiptir (anterior-posterior kutuplanma). Kesildiğinde, anterior kesim yüzeyi hemen hemen daima yeniden oluşur ve yeni bir kafayı üretir ve aynı zamanda posterior kesim yüzeyi kuyruk yapıyı yeniden üretir. Solucanların bilgilerinin belirlenmesinin yeniden üretimde bir baş ve bir kuyruktan olup olmadığına dair bir mekanizmasının olması gereklidir. Şu anda, anterior ve posterior kutuplaşmasını açıklayan iki adet hipotez mevcuttur. Biri yeni oluşan epithelium arasında tumevarımsal iç hareket, başlangıç iyileşme işlemini kapsar ve blastema hücrelerinin altından geçer. Diğer hipotez ise anterior-posterior belirlenmesinde faktörlerinin moleküler gradientinin sıralanmasını önerir. Deneysel datanın çokluğuna rağmen her bakış için kesin bir delil yoktur. Çoğu tatlısu planaria sexual olarak yeniden oluşur ve oviparoustur (yumurtanın kuluçkası ile depolanır). Bazı türler parthenogenesis ile asexual yenide oluşum gösterirler. (spermsiz olarak yumurtanın aktivitesi). Bununla birlikte, taxonomik ailenin yassısolucanları Dugesiidae ve Planariidae (Order: Tricladida) nadir olarak ikili bölünme ile yeniden ürerler (Bakınız: üst şekil, sağ panel-tatlısu triclad Planarıa fissipara). Yetişkinler ikili bölünme ile bir küçük kuyruk parçası pharynx diferansiyeli ve iki hafta içinde de beslenen solucan haline gelir. Dugesia trigria’nin tabi olduğu toplulukta yeniden üreme araştırmalarında optimal sıcaklık koşullarının 24 C altında solucanların 20% si bölünme ile olduğu ortaya çıkmıştır. Çift bölünme ile asexual üreme bu dokumanda da belirtildiği gibi deniz polycladlerde de mümkündür (Bakınız: soldaki foto). Prostheceraeus (Familya: Euryleptidae)’nin polyclad’i de bölünme işlemini vermektedir. Kuyruk parçası ok ile belirlenmiş ve bölünmeden sonra yeni bir solucan oluşturarak ve alt hücre yeniden organasyon olacaktır. Bununla birlikte, yeniden üreme işlemi hakkında diğer bir açıklama, diğer hayvanların atağından ve “kuyruk kısmının bölünmesi” nden sonra beslenme amaclı ataklar neticesinde (Bakınız: Bölüm. Predation ve Defence) oluşmasıdır. Yiyecek ve Beslenme Çoğu bilinen, polycladler aktif etobur hayvanlardır ve leşle beslenirler ve aynı zamanda çeşitli sessile invertebrateslerin beslenmesinde kullanılırlar. Bazı türleri herbivorous olup yeşil alg ve bentik diatom’da özelleşmişlerdir. Acoella order’inin bir kaç yassı solucan türlerinde (bir eski taksonomik order, Polycladida’den ayırt edilen) sindirilen mikroalgler derecelenmemiştir ama endosymbionts (Zoochlorella) haline gelmiştir. Bu symbiotik ilişkide bağırsakta alg fotosentezde aktif olarak kalarak pareneyma hücre ve solucanların energy depolanmasında önemli katkılarda bulunur. Convoluta (canvolata reocoffansis - sağdaki foto Arthur Hauck)’nın bazı türleri genç solucanlar yüksek sayıdadırlar (Tetraselmis convolata, her bireyde takriben 25,000 adet). Yetişkin duruma geldiklerinde, canalıcı anotemiksel olarak değişimlerinin yansımasında endosysmbiontlara bağlıdır ve pharynx ve ağız fonksiyonlarının kaybederler. Beslenme için, C. roscoffensis alçak gelgitin parlak ışığında yüzeye gelir ve orada symbiotic alg vücudun epidermis boyunca serpilmişlerdir ve aktif olarak fotosentetiktirler (Holligan vd., 1977). Algler tarafından üretilen yiyecek (şeker) yassı solucanlar tarafından kullanılır. Bu manzara Fransa’nın korunmus kumlu sahillerinde ve İngiltere’nin bazı bölgelerinde gözlenebilir. Optimum cevresel pozisyonlarda bu solucanlar alçak gelgitte kumda mükemmel yeşil yapılar yapar. Pseudocerotidae familyasının birçok türü koloni yaşamayı tercih etttikleri düşünülmektedir ve katı ascidianlar, süngerler, ve bryozoonlar rejimlerinde normal özellik göstermezler. Beslenmede, çok buruşuk pharynx (pharynx plicatus) niçin ve nezaman kullanılmadığında bir cep içinde, çıkıntılarda koloni ascidianlarda bireysel zooidlerde genişlemis olabilirler. Proteolytic nesneleri dışarı atarken dokusal dallı bağırsak oluşmuştur. Gastrovascular boşluk, bütün besin parçalarını vucudun tamamına transfer eder. Pseudobiceros türlerinin gözlemi önerilir, av hayvanı dokusal pharynx tarafından yütülür (Bakınız: aşağıdaki görüntü) ve bütün hayvanlarda aynı ölçüde genişlerler. Bu türler, katı ascidian Corella willmeriana mantosuna sızar ve delme deliğini kullanarak birkaç saatte tamamını emerler. Tunicate’nin içersinde gençler bile bulunmuştur. Bütün şeyleri yedikten sonra, kayalara çapraz olarak sürünürler. Yassı solucanların yığını oluştuğunda insanlık açısından denizel ortamında bir felaket etkisi sözkonusudur. Tropikal polycladler istiridye’nin musibetidir ve dev deniz taraklarıdır (Stylochus matatası). Gastrovasküler boşluğundaki besinler yiyecek parçacıklarının ileri enzimatik derecelenmesinden sonra bağırsak dallarına doğru transfer olurlar ve yüksek bir absorb edebilen yüzeye benzerler. Çoğu yiyecek parçacıkları gastrodermal hücre tabakasının phagocytosis tarafından yutulurlar ve ileri enzimatik düzeyde iç hücresel parçalanma oluşur. Sindirilemeyen materyal pharynx’a doğru, yani yiyeceklerin girdiği deliğe doğru atılırlar, çünkü yassı solucanların kör sindirim sistemi bulunmaktadır. Bazı türlerde bu gözlenmiştir ve sindirimin tamamlanmasından sonra bağırsak fıskırtılan su yardımıyla temizlenir. Tür çeşitliliği ve polyclad yassı solucanların değişimi tropikal suların inanılmaz değişimi ile taxon’a benzer (Newman & Cannon, 1994), Bakınız.Bölüm: Taxonomi). Oldukça uzun zamanda, renk izleri muhteşem renklenmiş olan solucanlar sınıflandırılmada yeterli düşünülmüştür (Hyman, 1954, 1959). Bununla birlikte, birçok türlerin tanımlanmasında yeterli kimliğe sahip değildirler (Faubel, 1983, 1984). Newman & Cannon (1994)’de yaptıkları arazi çalışmalarında farklı genera’da (Pseudoceros - Pseudobiceros; Pseudoceros - Pseudoceros) çok benzer ve hemen hemen tamamen aynı renkli izleri taşıdığı ortaya çıkmıştır ve türler arası farklılığında farklı aileler üzerinde (Pseudocerotidae-Euryleptidae) daha detaylı inceleme gereklidir. Mukayese anatomisi uygun karakterleri kullanılarak göz numarası, göz ayarı, yalancı dokanakların şekli, pharynx ve özellikle üreme sisteminin ince yapısının analizi kanıtlanması için turbellarianlarin tür diagnosisleri için temel araçtır (Newman & Cannon, 1994). Erkek ve dişi üreme yapılarının seri olarak yeniden yapımı zordur ve özel lab aletlerine ihtiyaç vardır ve uzmanlar tarafından arzu edilir. Son zamanlarda, benzer polyclad türlerini ayırt etmede, molekuler data (DNA) sıklığı kullanılmıştır. Böyle araçları kullanmadan, polyclad yassı solucanların sınıflandırılması bazı durumlarda hatalı olabilir. Benzer renk izleri büyük farkla benzemesine rağmen ayni genetiksel olarak belirlenmiş renk ve örnek çeşitliliği ayni tür özellilerine sahiptir. Diğer bir değişle, tamamen aynı renkteki örnek belki farklı türde genera’ya veya hatta familya üyesi olabilir. Bu nedenle, eğer benzer renk örneklerinde olan iki polyclad örneği mukayese edıldiklerinde, çeşitli mümkün senaryolar akla uygundur. 1) Farklı genera ve hatta familyaya sahip solucanlarda, genel seçilmiş basınç ve aynı çevre kosulları altında aynı renk örneklerinin gelişiminde evrimsel gelişim kuvvetlidir. Phylogenetik terim açıklaması; bir benzer renk ilişkili gene seti (=allels) veya bir müşterek gene farklılığı phenotype sonuçlari üzerinde secilmiş basınç tarafından tercih edilir. Bu gibi olayların sıklığı analogous gelişim olarak düşünülür. 2) İkinci senaryoda, iki solucan aynı atayı paylaşırlar. Tahminler ışığında, bu ata daha önce avantajlı renklere ulaşmıştır, her iki örneğin renkli izlerinin mukayesesi hatta anotomiksel ve diğer genetik farklılıklara rağmen çok benzer olabilir. 3) Evrim gelişmekte olan işlemdir ve hiçbir zaman durmaz! Genesin renk örnek ilişkisinde gelişigüzel müşterekliliği, protein kodlama bölgelerinde veya düzenli DNA sıklığında, ışık, sıcaklık, beslenme gibi çevresel faktörlerin etkileri ile beraber polyclad renk izlerini etkilemektedir. Rahatça söylenebilir ki, evrim renkler ile oynamadır. Varsayılan predatörlerin farklılığı daha etkilidir: Mimicry ve Predation ve Defence). Phylogenetik zaman aralığında, bir türün görünümünde veya spectation değişim atlamasında, yeni türlerin tehlikesinde önder olabilir. Takip eden foto paneli açıkca ortaya koymakta ve farklı türler ile bir tek türün üyeleri arasında renk izlerini açıkca göstermektedir. Solucanların morfolojik ve DNA sıklığının kilitlenmesi nedeniyle hangi tariflenmiş senaryoların örnek için uygun olduğu gerçekte belirsizdir. Toxin Aposematic renklenme (Bakiniz.Bölüm: Mimicry) denizel invertebrate hayvanların içersinde bilinen genel defense mekanizmasıdır. Çok sayıda göze çarpan renkli slugları toxic alıkonmuştur. Polyclad yassı solucanlar açısından doğrudur. Polyclad yassı solucanların Pseudoceron concineu ve Planocera tentaculata kimyasal defens araştırması ve staurosporine türevlenmesi gibi yüksek toxic kimyasal bileşen açığa çıkarmıştır (Schupp vd., 1977 ve 1999) ve tetrododoxin (Miyazama vd., 1987). Tetrodotoxin proteinsiz bileşen (aminoperhydroqumazoline) olup günümüzde bilinen en kuvvetli paralytic toxinlerden birisidir. Sodyum (Na+) kanallarında voltaj-kapılı cok belirgin engelleyicidir ve büyük integral protein üyesi sinirsel hücrelerin plazma membranına doğru boşluk oluşturur ve Na+ iyonlarına izin verir. Çeşitli uyarıcı cevaplar, boşluklar (=genes), ve açık ve kapalı mebrane potensiyelinin değişimi gibi hücre dışı ve içi belirli kimyasalların varlığı ve uygun fonksiyonelliği sinirsel hareket potensiyelinde temel teşkil etmektedir. Bunula birlikte, tetrododoxin kanalları bloke eder. Tetrodotoxin ve onun habercisi yüksek konsantrasyonlu mukus, sindirim organlarında, polyclad Planocera multietentacula (Miyazawa vd. 1987, Noguchi vd, 1991) yumurtalarda ve üreme organlarında önerirler. Yassı solucanlar predatorlere karşı defans ve alarm maddesi tetratoxine sahiptir. Tetratoxin geniş farklı hayvan örnekleri tarafından izole edilmiştir bunlar pufferfish (photo: Arothon nigropunctatus, order: Tetraodontiformers), parrotfish, genus Atelopus’un zehirli oklu kurbagalar, mavi-cevreli ahtopot, deniz yıldızı, angelfish ve xanthid crabdir. Japon mutfağında pufferfish hassas olduğundan, tetrodoxoxinden zehirlenme Japonya’da halk sağlığını ilgilendirmektedir. Yumurtalık, çiğer, bağırsak ve pufferfish derisi tetradotoxin miktarını içerir ve bu da hızlı ve zorlu üremeye yeterlidir. Geleneksel olarak çok küçük miktarda ciğer et ile tüketilir. Dudakların oluşum duygusu ve dil gercek akşam yemeği tecrübesidir. Fugu’nun hazırlanması ve satışı özel restaurantlarda olduğundan oradakiler eğitilir ve evde hazırlanmasından ve tüketiminden yanlış tanımlandığı ve yanlış donmuş balık ürünleri nedeniyle bireysel olarak zehirleme olayı (30/100 kışı/yıl) olur. Pufferfish zehirliliği hakkında daha fazla bilgi için Bakınız. FDA/CFSAN web sitesinde Amerikan Besin Emniyeti & Nutrient Aplikasyonu’na başvurunuz. Eşleşme ve Üreme Polycladler oldukça ilkel oldukları için kimyasal bilesenler besin bulmada ve partneri ile arkadaşlık kurmasında anahtar rol oynarlar. Büyük yalancı dokanaclarda anterior sinirinin ayrıntıyla donatılması bir delildir ve bu solucanlar temelde resif çevrenin kavranmasında ve davranışlarıyla kararda kimyasal duyu aleti olarak kullanılır. Genel olarak, polycladler derialtında erkek ve dişi üreme organlarina sahiptirler. Onlar karşılıklı dollenme ile birleşerek çiftleşirler. Bir kere, aynı türe sahip yetişkin solucan oldukca kaba çiftleşme hareketi yaparlar, bu derialtı döllenme olarak tarif edilir (üst görüntü, Pseudoceros bifurcus). Solucanların çiftleşme zamanında birbirlerine doğru hareket ettiği, değdiği ve birbirlerine sarıldıklarında (sol görüntü aşağıda, Pseudoceros graveri) eş zamanlı olarak penis papillae ve stylet dışarı çıkar (İki görüntü aşağı sağda, Pseudobiceros bedfordi). Onlar, daha sonra birbirlerini başka yere çekmeyi denerler, bazen de kendi ortaklarına zarara sebep verirler. Yaralı solucanlar 24 saatte sağlıklarına yeniden kavuşurlar. Ne zamanki biri diğerine penetre ederse, birkaç dakika partnerinin epidermiste içine oturtur. Bu zamanda, erkek dol hücresi partnerine enjekte edilir (Üst görüntü, sağ). Son zamanlarda, Pseudoceros bifus’in eşleşme davranışları gözlenmesinde (Michiels& Newman, Nature, vol.391:647), bireysel polyclad sperm vermeyi arttırır. Erkekler için, spermlerin enjeksiyonu direk yumurtalara gider ki orada dişi yarasının iyileşmesinin maliyeti taşıma kapasitesini ve döllenmede kontrolu kaybeder. Bu nedenle, dişilerdeki çok kuvvetli secme bu maliyetten kaçınmaktadır. Bu arka yukarı ile buna ulaşılır, bir eş davranışı her iki striking ve parrying’de etkilidir. Bireyselde her ikisi de deneme cekingesiyle davranırlar. Gelişme olarakta bu girişim sperm donatısında daha fazla sperm verilmesini sağlar. Daha fazla başarılı döllenme ile daha iyi döllenme sağlar. Derialtı döllenmeden sonra sperm aktif olarak parenchyma yumurta kanalına doğru hareket eder. Onlar muhtemelen oocytes tarafından veya dişi üreme kanalının değer hücrelerde serbest hale getirilen moleküllerin gradienti tarafından cazip olurlar. Döllenmiş yumurtalar daha sonra birkaç yüz yumurtanın düzensiz yumurta yığını halinde depolanir ki daha sonra sıkıca paketlenmiş bir tabaka haline gelirler. Diğerinde, iri çakılların altında ascidian kolonileri halinde bulunurlar ve tercih ettikleri avlanmadan biridir. Serbestce yüzmenin gelişmesinden on gün sonra, transparent larva kuluçkası oluşur (=Muller’s larva). Çizelgeden de anlaşılacağı gibi gelişmelerinde bibirini takip eden üç step vardır. Müller larvası sekiz lob tarafından karakterize edilirler. Loblar vurus yapan cilia taşırlar ki bu ciliate’e benzer yüzmeye izin verir (en soldaki foto: koyu arazi mikroskobu altındaki larva stepi). Larva plaktonik bölüme girerek yerleşmeden ve metamorfize olmadan önce birkaç gün yüzer. Gelişmesi esnasında, larva lobları absorbe olmaya devam eder ki orada sindirimleri gelisir. Minyatür yetişkin solucanlar haline gelindiğinde metamorfoz tamamlanır, yanlızca birkaç mm boyutundadırlar ve hayatın bentik bölümüne girerler. Larvaların nudibranch metamorfisinde yapılan gelişmiş ileri düzeyde çalışmalardan elde edilen bilgilere göre, türlerin tercih ettiği besinler tarafından kimyasal bileşikler üretilmesi hedeflenir. Bu mekanizma, yerleşme alanı genç organizmaların yetişmesinde yeterli yiyecek sağlamasına emin olur ve bu nedenle, bu hayatta kalabilmek için daha büyük bir şanstır. Polycladler lab. koşullari altında larva halinde yerleşmeksizin kuluçka olduktan sonra iki hafta içersinde solucan olabildikleri için, polycladlerin bentik hayat bölümüne girmelerinde dış güçlerin zorunluluğu bilinmemektedir. Polycladlerin Taksonomisi Polycladida (class: Turbellaria)’nin taksonomik order’i bir kaç yüz tanımlanmıs türleri kapsar. Bunların çoğunluğu (7 adet genera’da 200 kadar tür) ve Pseudocerotidal familyasında toplanırlar ki bu bugünün en iyi tropikal polyclad familyası olarak kabul edilir. Pseudocerotis en muhteşem renkli yassı solucanlardır ve daha sonraki en belirgin tropikal polyclad ailesinden Euryleptidae (130 türle birlikte) buruşuk pharynxleri tarafından karaterize edilirler ve ayırt edilirler ve aynı zamanda onlarda tüp halinde pharynx mevcuttur. Pseudocerotidsin diğer genera’si daha az yanıltıcı olmakla birlikte çok az bilinmektedir. Bazıları hatta monospecific’tir. Polyclad yassı solucanlar için Tayler. S & Bush L.F, 1988 web sayfasına giriniz. Turbellarian platyhelminths Taxonomisi Polyclad yassı solucanlar üzerinde taxonomik çalışmalar oldukça zordur. Onların uygun boyut, şekil, renk ve markalamaları, göz ayarlamaları, yalancı dokanaçlar, pharynx, gonopore’ların topoğrafyası ve emme gibi karakteleri gözonüne alınmalıdır. Bazı durumlarda, tanımlamada bu karakterler yetersiz ise, üreme sisteminin karşılaştırmalı morfolojisi özel lab. aletleri kullanılması temel araçtır ve uzmanlar tarafından tercih edilir. Son zamanlarda, moleküler DNA (DNA sıklığı) ayni türdeki benzer polycladlerin farklılığının ayırt edilmesinde kullanılmaktadır (Bakınız.Bölüm:Phylogeny). Takip eden tablo dalan ve UW fotoğrafcılar için polyclad yassı solucanların tanımlanmasında faydalı bir araçtır. Filojeny İlk Metozoa’nın hemen hemen radyal hayvan olduğu için, iki taraflı simetrik (Bilateral) nin radyal atalarından yayılmıştır ve radyalden iki taraflı simetri arasında değişim olmuştur. Bu değişim hala oluşmaktadır ve çeşitli yüksek düzeyde spekulatif bağlantılar yapılmıştır (Brusca & Brusca, 1995). Paleontolojik ve moleküler data gösterir ki çoğu iki taraflı phyla ve Cambrian explosion zamanında bölünmüşlerdir, M.O. 56 ve 520 yıllarında oluşmuştur (Wang, vd., 1999). Phylum platyhelminthes erken Metasoanın farklı grup oluşturduğu ki bu metazoa’nin orijini ve evriminin anlaşılmasında anahtar rol oynamıştır. Coğu zooloji ders kitaplarında, erken ortaya çıkan clade formasyonu, iki taraflı simetri (Bilatera) ile bütün hayvanların kızkardeş grubu olarak tarif edilmiştir. Diğer yazarlar görmüşlerdir ki, çoğu Protostomia’nin kızkardeş grubu veya grup protostome coelomate atalarından türemişlerdir. Filojenik yerleşmenin doğruluğu esas zorluluktur ve bütün Platyhelminthes için synapomorfilerin iknasının kapanmasıdır. Bu belirtir ki onlar polyphyletic’tir. Basitleştirilmiş taxonomik şekilde, phylum Platyhelminthes dört sınıfı tutar. Trematodal (fluxes), monogenea ve Cestoda (tapeworms) ki bunlar vertabratenin endo/ectoparasiteyi sunar. Bazıları kompleks, hayat döngüşü, ve sınıf Turbellaria ana serbest yaşayan yassı solucan türlerini verir. Turbellaria 9 adet order içerir. Coğu açıklanan orderler bu çizelgede gösterilmemiştir. Acoel yassı solucan (Acoela) uzun zamandır, Turbellaria’nin order’i olarak sınıflandırılmıştır. Onlar en ilkel turbellarian order olarak düşünülmüş ve bazal metazoan olarak manzaralanmıştır ki ciliate protozoans (=syncytial veya ciliate=acoel theory) veya diploblast ve triploblast arasında direk link vardır (=planuloid-acoeloid theory)’den evrim geçirerek oluşmuşlardır. Onların basit organizasyonu yorumlanmıştır ve daha kompleks ataları (regressive evrim) ikincil özelliklerinin kaybolması incelenmiştir. Bugün, teorinin destek delillerinin birçok çizgisi, bilinmeyen iki taraflı atalardan Kambrien radyasyondan önce. acoels dallanmasıyla olmuştur. Örneğin, aceoller diğer platyhelminthes iki loblu ve neuropile’li beyinleri var olup sinir hücreleri ile cevrilmiş olduğunu sinir sistemi yapısı işaret eder (Bakınız. Bölüm: Polyclad ve Neurobiology). Karşıt olarak, acoellerin sinir sistemi sinir hücrelerinin salkımı tarafından basit beyin olarak oluşmuştur ve cok sayıda uzun sinir kordları ortagon yapmazlar (Ruitz-Trillo vd., 1999). Son zamanlarda, DNA (desorxy-bonucleic acid) moleküler teknik ve protein sıklığı başarılı kullanılmıştır. Phylogenetic hayat ağacı kurulur ve hayvan taxa’ları arasında filojenetik ilişkisi araştırılır. En yaygını, DNA sıklığı yüksek düzeydeki gene’leri muhafaza etmesidir, mesela, ribozomal RNA (rRNA) genes kodu bu gibi çalışmalarda kullanılmıştır. 18 S ribozomal DNA genesinin sıklık datası mukayesesinde ve diğer Metazoa kanıtları Acoel’in Platyhelminthes’e ait olmadığı belirlenmiştir. Bu buluşlar önerirki basit radyal simetrik organizma (jelyfish gibi) ve daha komplex iki taraflı simetrik organizmalar (arthropods ve vertebrates) boşluk (gap) vardır. Onlar kendi phylum’larına yerleştirilmelidirler (Ruisz Trillo vd., 1999). Bazı çarpıcı özellikleri vermesi polyclad genera’da en yaygın tanımlamada yardımcı olacaktır. DNA sıklılığı dataları aynı zamanda aynı organizmaların morfolojilerinin ayırt edilmesinde de kullanılır. Bu Goggin & Newmann (1996) tarafından pseudoceroid turbellarianlar için teşhir edilmiştir. Ribozomdaki RNA (rRNA) gene salkımındaki spacer-1 (JTS-1)’dan elde edilen Nucleotide sıklığı dataları (Pseudoceros jebborun, Pseudoceros paralaticlavus) ve pseudocerotid polycladların generasında (Ps. jebborum ve paralatic lavus versus Pseudobiceros gratus) türlerin ayırt edilmesinde kullanılmıştır. Ps’in ITS-1’nin nukleotide sıklığı Ps. paralatic lavus’dan 6% farklıdır ve Pseudobiceros gratus’tan 36% farklıdır. Beklenildiği gibi bu sonuçlar aynı genusun türleri farklı genera’dan alınan türlere kıyasla phylogenetiksel olarak yakın ilişkili olduğunu kanıtlamaktadır. Bu nedenle, ITS-1’den elde edilen data sıklığı pseudocerotid yassı solucanlar ayırt edilmesinde faydalı bir taksonomik araçtır. Ribozomal DNA Salkımı Büyümekte olan bir hücre 10 Mio ribozomlar ihtiva eder, protein üretiminde hücresel araçtır (mRNA’nin proteine transferi). Ribozomal RNA her tip ribozomal RNA molekülü (5 S, 5.8 S, 18 S, 28 S rRNA) nin temel yapısal komponenttir ve protein sentezinde hücre ihtiyaçlarında birleşmesi açısından her hücre generasyonunda sentez edilmelidir. Ribozomal RNA’nın yeterli miktarda üretimi için eukaryotic hücreler ribosomal RNA (rRNA genes = rDNA) nın kollanmasında çok sayıda genes kopyası içerirler. İnsan hücreleri her haploid genome’de aşağı yukarı 200 rRNA gene kopyası içerirler ve beş farklı kromozomda (chromosomes 13, 14, 15, 21, 22) küçük salkımlar halinde dağılmışlardır. Kurbağa hücreleri Xenopus leveis bir kromozomda bir tek salkımda 600 rRNA gene kopyası içerir. Bununla birlikte, genel rRNA izleri bir kromozomda bir tek salkımda rRNA gene organizasyonunun genel izinde bütün eukayot hücrelerde tamamen aynıdır. Verilen kromozomda yüksek dereceden rRNA genesinin çok sayıda kopyasının gelişigüzel serileri ayarlanmıştır, her bir gene diğer bolgedekinden ayrılmıştır, DNA boşluk yaratıcı olarak da bilinir ve türler içinde uzunluğu ve sıklığı değişmektedir. Bir tek salkım rRNA genes’i 18 S, 5.8 S, ve 28 S rRNA molekülü içerir ki o (ITS-1 ve ITS-2) tarafından içten ayrılır. Bitişik salkımlar 10,000 nucleotide uzunluğundadır ve herbiri dışsa açıklı bölgeler (ETS) olarak ayrılmıştır. rRNA genes’i RNA polymerase tarafından kopya edilmiştir ve her bir genes seti aynı temel RNA’yi üretir, 45 S öncü rRNA (pre-rRNA) olarak bilinir. Önce kurulmuş ribozomal partiküllerindeki nukleusu terkeder, 45 S pre-rRNA (takriben 5,000 nucleotides, 18 S Rrna (takriben 2,000 nucleotides, ve 5.8 rRNA ( takriben 160 nucleotides). Geri kalan kısımda her temel kopya (ETS, ITS-1 ve ITS-2) olarak derecelenmistir. Takriben 200 farklı hücresel protein ve bir 5 S rRNA diğer kromozom locus’tan türetilir ve ribozomların paketlenmesinde yeni sentezlenmiş rRNA kullanılmıştır. Bu paketleme nucleusta oluşur ve bu büyük geçirgen yapı nucleus olarak adlandırılır. Bozulmamış rRNA molekulleri ribosome üretiminde temel olduğu için, protein sentezi ve hüçre fonksiyonu, kuvvetli basınç seciminde (evrim) fonksiyonel rRNA mevcuttur. Böylece, ecukaryotic hücrelerde çoğu genişler ribosomal genese bağlıdır bu da müthiş bir benzerlik sıklığı gösterir ve hatta phylogenetik taxa dahil olmak üzere. Bununla birlikte, iç alan bölgede (ITS-1 ve ITS-2) daha az homoloji bulunmuştur çünkü bu DNA bölgeleri yapısal RNA’ya katkıda bulunmaz. Bu nedenle, daha az secilmiş basınç uygulanmakta ve DNA sıklığı da farklı olmaktadır (müşterek nokta), aynı genusun türleri arasında bile bu bölgede elde edilmiştir. Bu ilişki rDNA datasındaki molekuler özellikler (Hayat ağaçi) çok faydalıdır ve yakın ilişkili türlerin ayırt edilmesinde kullanılır. Neurobiyolojide Polycladler Serbest yaşayan polyclad yassı solucanlarda Notoplana acticola gibi beyin ve peripheral sinir network araştırma halindeki en ilkelsinir sistemini sunar. Küçük ama iyi tanımlanmış beyin (sağ panel) ve uzun sinir ipleri ve çapraz hatlar tarafından çok sayıda dairesel motoneuronlarla bağlanmıstır. Bu sinir sistemi yassı solucanların cevresel değişimlerinin iç ve dış etkileri mümkündür. Yüzeysel olarak Netoplama articola’nin beyni diğer invertebratedekilere benzemesine rağmen hücreleri cok sayıda vertebrate özelliklerine sahiptir. Hücre tiplerinde tamamlanmış, dallanmış izlerle beraber çok şaşırtıcı farklılık vardır. Çok kutuplu neurone’ler yaygın tipik, iki kutuplu hücreler olarak ayırt edilebilir. Küçük çok kutuplu hücreler glial veya interneurones beyinde serpiştirilmiş olarak bulunmuştur (Keenaneld, 1981). Daha önceki çizimden çıkartıldığı gibi, bazı tabaka tarafından çevrilmiştir. Uzun sinir kordları ve neuronlar dairesel alıcı hücreleri bağlar (ocellinin fotoduyarlı hücreleri) beyinden direk olarak uzanırlar. Ventral sinir kordu dorsal sinir korduna nazaran daha kuvvetli gelişmiştir. Yassı solucanlar Sinirbiyolojisi araştırmaları, beyin araştırmaları açısından en mükemmel model sistemidir cünkü oldukça ince olup beyinleri birkaç mm büyüklüğünde yanlızca birkaç 100 – 1000 hücre içeriler ve deneysel çalışmalarda hazırlanmıştır. Son zamanlarda, çeşitli konular sinirselbiyoloji ve elektrofizyoloji ilgisi adreslenmiştir. Cytoarchitecture’in Analizi ve Sinirsel Bağlantılar Bu sayfadaki bilgilerin Powerpoint Sunumunu (ppt dosyasını) www.sunumbankasi.net adresinde bulabilirsiniz You can find the powerpoint presentation of this web page content at www.sunumbankasi.net Polyclad yassı solucanların beyinlerinin üç boyutlu yapısınin kontrolu için sinir hücreleri özel olarak boyanmıştır. Camillo Golpi (1843-1926) metoduna göre yürütülmüştür (20. yüzyil biyologlar tarafından bilinenlerden en iyisi). Florosan boyaları kullanılarak ic hücrelerdeki iontofarlar ile beyin içindeki sinir konfigürasyonu araştırılmıştır. Bu deneysel yaklaşımda, Koopwitz ve arkadaşları (1966) tarafında belirlendiği gibi, Notoplana articula’nin örneği aneztezi edilmiştir. Sonuç olarak, sinir sistemi dakika cubuğu ve aletleri kullanılarak belirlenmiştir. Beyin örtüsü protesae sindirimi ile ortadan kaldırıldı, beyine ve ganglion hücrelerine direk girebilmek için tek sinir hücrelerinde ultra ince cam mikroelektrot tekniği kullanılmıştır ve lucifer yellow gibi florosan boya ile doldurulmuştur. Enjekte edilen boya hücre içinde sağa doğru axonların ucuna kadar göç etmiş ve florosan mikroskopta izlenmiştir. Laser taramalı florosan mikroskobu kullanarak digital data serili iki-boyutlu resimlerden üç-boyutluya çevrildi ve mümkün olan polyclad beynindeki sinirsel cytoarchhitecture gelişmeler harita haline getirilmiştir. Sinir Tamir ve Sinirsel Plastisite Çalışmaları Şimdiye kadar incelenen bütün invertebrate ve vertebrate türlerideki çalışmalara göre, Notoplana acticola beyin dokusu yeniden üretemez. Bununla birlikte, sinirsel tamir hızlı ve yüksek oranda elverişlidir. Polyclad beyni yassı solucana taşındığında yeni bağlantılar organ nakli edilen beyin ile dairesel network sinir alıcı uçları ameliyattan 24 saat sonra tesis edilmiştir. Bunun gibi organ nakli deneyler Davies ve çalışma arkadaşları (1985) tarafından tarif edilmiştir. Deneylerde dört beyin organ nakli oryentasyonu; normal, ters, ters yüz, ve ters ters yüz olmak üzere kullanılmıştır. Beyin organ naklinin fonksiyonu test edildi ve her iki davranış ve elektrofizyolojik kriterler olçülmüştür. 23 gün içinde, organ naklinin 56% si solucan ve diğerleri organ naklinin iyileştirilmesindeki doğru davranış, kaçınma dönüşü, ditatix hareket, ve beslenme gibi dört davranışta test edilmislerdir. Beyindeki mevcut sinirler kendilerine en yakın dairesel sinirlerle birleşirler. Ameliyattan 36 sonra bazı normal davranışlar gözlenebilir. Kontrol eksikliği olan yassı solucanlar organ nakli olmadan davranışlarını kurtaramazlar. Birkaç beyin davranışında hücre içi kayıtlar da dairesel sinir hücreleri ile uygun bağlantılar yeniden kurulmuştur. Bu sinirlerdeki boyanmış hücreler ters oryentasyonlu beyin ortaya çıkarmıştır, bireysel sinir hücre işlemlerinin beyini terketmesinden sonra uygun olmayan bir şekilde sinir kordu ile ilişki kurmakta olup, bazı işlemlerde 180 0 li sinir kordu , ki onlar normal olarak yerleşen operasyona maruz kalmamış solucanlardır (Davies vd, 1985). Molekuler temeli ve yeniden bağlanan belirgin sinirleri ortaya çıkarmak çok ilginçtir. Konakladığı hayvanın davranışında bazı bilgiler çok önemlidir, paraplegia veya kazadan sonra sinir sisteminin ciddi olarak yaralanması gibi. Dağıtım ve Buluş Polycladler boyutları, renk örnekleri, sıvı içindeki hareketleri nedeniyle SCUBA dalgıçları tarafından tesbit edilebilirler. En yaygını, gün esnasında onlar resif eğimlerin dışında, üzerinde veya uçlarında görülebilirler. Onlar yarıklarda, kaya altlarında, bazende çıplak sedimentlerde veya çamurlu tabakalarda bulunurlar. Bazı türleri resif sırtlarında yüzerken görülmüşlerdir. Polycladler tercih ettikleri yiyeceklerin üstünde veya yanında dinlenirler çok nadiren de olsa süngerlerin veya koloni ascidianlarin üzerinde , çoğu resif sırtında çok iri çakılların altında bulunmuşlardır. Crytic türleri çok ender bulunurlar çünkü kendilerinin normal hayatları zamanında yeraltında karışmışlardır. SCUBA dalgıçlarına ve UW fotoğrafçılarından ilgi duyanlara polyclad türlerini bulmak için çakıl altlarında ve çoral taşlarının etrafında bulabileceklerini tavsiye ederiz. Şans ve sabırla polyclad türleri bulunabilir. Bununla birlikte, bu hassas solucanlara dikkatlice değmek ve ele almak gerekmektedir. Polycladler stress altında kendi-kendini imha etme özellikleri vardır. Onlar otoliz, mukoz parçalarını kirarlar veya buruştururlar ve daha sonra yapılacak incelemeler için fotoğraf çekilmesini imkansız hale getirirler. Bununda ötesinde, kendi belirgin renkli örneklerini kaybederler. Bu nedenle çoğu fotoğraflar mümkün olduğu kadar onlari yaşam yerinden rahatsız edilmemelidir.Yeni türlerin tarifi, örneklerin toplama, koruma, ve detaylı çalışmada, tamirde özel teknikler mümkündür. Polyclad’e ilgi duyan dalgıçlar yeni türlerin tanımlanmasında katkıda bulunacakların Dr.Leslie Newman ile kontak kurmaları (Schooling Resource Science and Management, Southern Cross University, P.O. Box 117, Lismore, NSW, Australi 2480) çünkü kendisi tamir ve koruma konusunda güvenilir metod geliştirmiştir. Leslia şimdi Indo-Pacific polycladlar üzerinde çalışmaktadır. Dünya capında 350 tür içeren database ile onların besin ve üremeleri hakkında bilgi vermektedir. Oya Bezen Çakın Halkalı solucanlar (Annelida) Polymera olarak da bilinir. Segmentleri dıştan belirgin olarak görülen bir omurgasız hayvanlar şubesidir. Deniz, tatlı su ve karalarda yaşarlar. Vücut uzun ve segmentlidir. Vücut segmentler septum adı verilen bölmelerle birbirlerinden ayrılmıştır. Baş bölgesine prostomium, posterior uca ise pigidium adı verilir. Prostomium ile pigidium birer segment değildirler. En yaşlı segment başın hemen arkasındaki segmenttir. Çeşitli organlar her segmentte tekrarlanır. Protostome grubuna dahillerdir. Gerçek sölom bulunur. Sölomları şizosöl (Schizocoelous) tiptir. Boşaltım organları segmental sıralanmış nefridium’lardır. Vücudun ön ve arka uçlarındaki birkaç segment hariç, her segmentte bir çift nefridium bulunur. Vücut yüzeyi ince esnek kutikula ile kaplıdır. Bazılarında kitinden kıllar bulunur. İp merdiven sinir sistemi gelişmiştir. Prostomiumun sırt tarafında iki loplu bir beyin gangliyonu vardır. Duyu organları kimyasal duyu organları ve gözlerden ibarettir. Kapalı dolaşım sistemi bulunur. Annelidler hermafrodit hayvanlardır. Gonadları gayet basit yapılıdır. Rejenerasyon özellikleri çok iyi gelişmiştir. 9 bin türü bulunur. Bir kısmı mikroskobiktir. Yuvarlak solucanlar (İpliksisolucanlar) ya da Nematodlar, yuvarlak yapıda, sayıca Dünya üzerinde en fazla bulunan omurgasız hayvan şubesidir. Hayvan ve bitkilerde önemli zararlara neden olan birçok türü vardır. Yalancısölomları bulunur. Vücutları uzamış, silindirik, bilateral simetrilidir. Dünya üzerinde çok değişik yaşam yerlerine uyum sağlamışlardır. Bazıları serbest, bazıları parazitik yaşar. Marin nematodları, hayvan parazitleri, insan parazitleri, karasal nematodlar olarak gruplandırılırlar. Yuvarlak solucanlar, anatomik ve morfolojik olarak basit yapılı canlılardır. Boyları 0,25 mm – 3 mm, çapları 1-20 µ arasında değişir. Yüksek yapılı hayvansal organizmaların sahip olduğu bazı sistemlere sahip değildirler. Ör. solunum, dolaşım ve iskelet sistemi yoktur. Sinir ve boşaltım sistemleri ise çok basit yapılı hücre gruplarından oluşmuştur. En gelişkin sistemleri sindirim ve üreme sistemidir. Üreme [eşeysiz) olmakla beraber birçok türde besin konukçu varlığı ve çevre şartlarının uygun olduğu zamanlarda üreme partenogenetik (döllemsiz) olarak dişinin dişi birey içeren yumurta bırakması şeklinde olur. Böylece kısa sürede populasyonları artar. Erkekler populasyon içinde çok düşük oranda bulunurlar ve çevre şartlarının iyileşmesiyle dayanıklı yumurtaların oluşmasını sağlarlar. Bitki parazitleri, bitkilerin kılcal köklerinde ve kök-büyüme konisi (uç kısmı)nde styletlerini doku içerisine batırarak buradan bitki öz suyunu emerler. Nematod türüne ve yoğunluğuna bağlı olarak bitkilerde gelişme geriliği, solgunluk ve verimde azalmaya neden olurlar. Endoparazit, yarı-endo parazit ve ektoparazit olarak beslenirler. En zararlı grup, kök sistemine en çok zarar veren endoparazitlerdir Örn. kök-ur nematodları.    

http://www.biyologlar.com/solucanlar-platyhelminthes-yassi-anelida-halkali-aschelminthes-yuvarlak-solucanlar

ENERJETİK VE BİYOENERJETİK NEDİR

Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle - enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olan sistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji - madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi - düzensizliği - başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl - tersinir olaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl - tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G) ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji - kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin - solutların, pasif - edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı - hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik - etkinlik sabiti ve efektiv - etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir.

http://www.biyologlar.com/enerjetik-ve-biyoenerjetik-nedir

Embriyogenez

Biyolojinin bütün problemleri arasında en büyüleyici ve en zor olanı embriyogenez yani embriyonun yaratılmasıdır. Embriyogenez; tek hücrenin döllenmiş yumurtanın, hedef aldığı çok hücreli karmaşık organizmaya ulaşırken attığı adımlarla ilgilidir. Bu hedef bütün ince ayrıntılarıyla, gelişme olayının orkestrasyonu üzerine talimatları içeren, DNA'da yazılıdır. Bu harikulade işin nasıl olduğunu henüz anlayamamış olduğumuzu hemen söyleyebilirim, ama en azından çevresinde araştırmalar yapıyoruz. Hücreler Birbirine Yapışır ve Uzmanlaşır Döllenmiş bir yumurta, diğer daha basit tek hücreli yaratıklar gibi yaşamına iki ayrı hücre oluşturmak için bölünerek başlar; bu iki hücre bölünüp dört olur ve bu böyle sürüp gider. Tek hücreli yaratıkları gözlemleyerek, her bölünmeden sonra hücrelerin ayrılacağını umuyoruz. Ama döllenmiş yumurtadan üreyenler ayrılmıyorlar, toplumsal bir girişime katıldıklarını bilirlermiş gibi birbirlerine sıkıca yapışıyorlar. Kısa bir süre sonra başka bir şey açığa çıkıyor. Hücreler birbirlerine benzemeyen ve değişik davranan gruplar oluşturuyorlar. Hücre grupları artık uzmanlaşmaktadırlar. Her grup belirli sayıda özel görevleri yapmakla yükümlüdür. Uzmanlaşma işinin geriye dönüşü yoktur. Erken embriyogenez iki özelliği, hücre yapışması ve hücre uzmanlaşması, bunlar gelişme işleminin temelinde yatıyorlar. Değişkenliğin Kökeni Şimdiye kadar organizmaların nasıl uzun zaman geçtikçe giderek farklılaştığım belirleyen ve bütün canlı yaratıklar için geçerli yasaları öğreniyorduk. Bütün canlı yaratıklar kendilerini oluşturan bilgiyi DNA'da biriktirirler, DNA'yı mesajcı RNA'ya kopya ederler, mesajcı RNA'yı proteine "tercüme ederler". Dahası, DNA'nın mutasyonla veya cinsel karışımla değişmesi proteinlerin kalıcı değişimine neden olur. Böylece organizmalar arasında gittikçe artan farklılıklar ortaya çıkar ve sonunda yeni türler doğar. Bazı bakımlardan embriyogenez, evriminin, kısa bir zaman aralığında ve mikrokosmosta tekrarı gibidir. Hayvan embriyosunun gelişmesini değişik aşamalardan geçerken gözlemleyelim. Embriyo, erişmesi beklenen yetişkin yaratığa benzemeden önce balığa benzer. Balığa benzerlik yalnız görünüşte değildir; erken embriyo oksijen ve besini göbek bağı yoluyla annesinden alır, ama gereksinimi olmadığı halde su altında nefes almaya yarayan solungaçlara da sahiptir. Açıkçası embriyonun evrimsel gelişmenin bir aşamasını yinelemesi için görünürde hiçbir neden yok. Ama embriyogenez süresince farklılık nasıl doğar, hücreler deri hücresi, kas hücresi, sinir hücresi olmaya ne zaman karar verirler diye sorsak, doğa boş bakışlarla cevap verir bize; hücrelerdeki bilgi işleminin evrensel mekanizması üzerine bir sürü şey öğrenmemize izin verdi, ama sıra hücreleri birbirinden farklı yapan nedenlere gelince bilgisizlik içinde oturuyoruz. Bazı bilim adamları embriyogenezin derinliklerine dalabilmek için tümüyle yeni kavramlara ve yöntemlere gereksinimimiz olduğuna inanıyorlar. Bunun böyle olduğundan kuşkuluyum. Yalnızca, hücreleri değişik yapan nedenler şimdiye kadar bulduklarımızdan daha karışığa benziyor. Tıbbın Embriyogenezle İlgisi Tıp bilimi için embriyogenezin anlaşılması önemlidir. Tıp adamlarının ilgilerini başka hiç bir olaya benzemeyen ölçüde bileyen, yalnızca bir tek hücrenin tam bir bireye dönüşebilmesi değil. Tıbbın; hamilelik, doğum kontrolü, çocuk ölümleri, doğuştan itibaren görülen hastalıklar, kalıtım hastalıkları ve kanser gibi problemlerin daha iyi denetlenmesi üzerine araştırmalarıyla da ilişkili. Bilim adamlarının embriyogenezin anlaşılmasının çok sayıdaki tıbbi probleme ışık tutacağı beklentileri var. Hücrelerin Yapışkanlığı Üzerine Birkaç Söz Daha Döllenmiş yumurta bölünmeye başladıktan sonra, hücrelerin birbirinden ayrılmayıp yapıştıklarından söz etmiştim. Yapışmalarını ne sağlıyor? insanın aklına bir yapışkan maddenin varlığı geliyor, ama gerçekte yapışkanlığı sağlayan bir madde değildir. Daha çok hücrelerin yüzeylerinde girintiler, çıkıntılar varmış gibi görünüyor (diğer hücrelerin çengellerine geçebilen ufacık çengeller). Hücrenin DNA'sı, gerçekte protein-yapan makineye, hücrenin dışına doğru göç edip orada girintili çıkıntılı bir yüzeyde çengel gibi davranacak belirli özel proteinler yapması talimatını vermiştir. Hücreler, bedenin değişik kısımlarını oluşturmak için uzmanlaşırken, yüzey protein çengelleri de amaca göre biçimlenirler. Bunlarla hücre tipleri birbirinden ayırt edilir. Embriyogenez İçin Enerji Şimdi bütün yapım işlerinde enerjinin gerekliliğine tümüyle duyarlı hale gelmiş olmalısınız. Hücrelerinin yakılıp ATP üretebilmesi için gelişmekte olan embriyoya şeker verilmelidir. Balıklarda, sürüngenlerde, kuşlarda ve embriyonun bir yumurta içinde büyüdüğü diğer yaratıklarda, yumurtanın sarısı embriyonun besinini sağlar. Annelerinin rahminde büyüyen hayvanlarda başka bir araç kullanılır. Anne iç duvarıyla embriyo arasındaki plasenta denen tabaka embriyo ile aynı hızla büyür. Plasenta, annenin kanıyla gelişen embriyonun kanının karıştığı yerdir. Annenin yediği besini getiren kan burada embriyonun kanına karışır. Yapım projesi için enerji böylece sağlanır. Bütün Hücrelere Aynı Bilgi Dağılmıştır Döllenmiş yumurta, anneden ve babadan aldığı tam büyüklükteki DNA ile yaşama başlar. Bölündükçe, yeni gelen her hücre kuşağı yetişkinliğe ulaşana kadar aynı büyüklükte DNA alır. Sonunda 60 trilyon hücreden oluşan bir insanda 60 trilyon birbirinin aynısı DNA kopyası bulunur! Bedenin her hücresinde, tamamen aynı bilgi bulunur. Yalnız üreme hücreleri diğer hücrelerin yarısı kadar DNA içerirler. Gen İfadesinin Denetlenmesi Embriyogenezin sırrının DNA'nın genlerinin ifadelerinin hücreler tarafından nasıl kontrol edildiğinin bilinmesinde gizli olduğu görülüyor. Bir yetişkini yaratmak için gerekli bütün bilgi hücrededir. Gelişen embriyonun her hücresinin içinin derinliklerini gözlemleyebilseydik, bazı şeylerin oluşumunu izleyebilecektik. Enzimler, döllenmiş yumurtanın DNA'sının genlerinin bazılarını mesajcı RNA'ya kopya etmeye başlayacaklardı. Mesajcı RNA'lar, daha en başta yumurtanın içinde bulunan, embriyoda etkin olan ribosomlara gideceklerdi ve burada gerekli proteinlerin sentezi başlayacaktı. Döllenmiş yumurta, reçetesinde yazılı proteinlerin tümünü biraz daha ribosomla birlikte toparladıktan sonra (ve DNA'sını iki katına çıkardıktan sonra) bölünecekti. Sonuçta oluşan hücre çiftlerinde, şimdi yeni bir tam ölçü DNA, yeni ribosomlar ve yeni her şey bulunacaktı. Kendisinden doğdukları hücrenin tümüyle tıpkısı olacaklardı. Protein sentezi işlemi ve yeni hücre yapımı kendi kendisim, yineleyerek, hücre sayısı dört hücreye ulaştırılacak, sekiz hücreye çıkmak için yeniden... Kısacası bunun böylece sürüp gittiğini görecektik. Buraya kadar işlem, bölünen bakteride sürüp gidenin hemen hemen aynı. Her kuşak hücre kendisinden öncekinin aynen yinelenmesi. Fakat uzmanlaşma başladığı zaman, yeni bir şeyler katılıyor olmalı. Eğer üreyecek hücrelerin bir grubu deri, diğeri kas, bir başkası beyin vb. olacaksa, DNA gerekli yönlendirmeyi sağlamalıdır. Yalnızca hücreler arasındaki sürekli artan farklılığı değil, aynı zamanda farklılığın ne zaman başlayacağını belirlemelidir. Gelişen hücre topluluğu içindeki her bir hücrede tamı tamına aynı ölçüde DNA bulunur. O zaman hücreler nasıl farklı olabilirler? Birincisi şunu hatırlayalım, deri hücresi, kas hücresi, beyin hücresi olsun, belli bir hücrenin karakterini, yaptığı proteinler belirler. Örneğin, deri hücreleri, keratin denilen özel bir protein yönünden zengindirler (deriye bizi koruyan özel yeteneğini veren protein). Kas hücreleri myosin denilen bir proteinle sarılmıştır. Bu proteinin özel yeteneği, bir eş proteinle etkileşip uzunluğunu değiştirebilmesidir. Böylece kas liflerinin kasılmasına yol açarlar. Beyin hücreleri elektrik güçler iletmeye yardımcı proteinler içerirler. Diğer bütün uzmanlaşmış dokuların hücreleri, hücrenin özel karakterini belirleyen kendilerine özgü proteinleri üreteceklerdir. Böylece bazı hücreler deri hücreleri olarak amaçlarını gerçekleştirmek için keratin üretmeye; diğerleri kas hücresi olabilmek için myosin üretmeye başlayacaklardır. Aslında, bütün hücrelerdeki DNA'larda keratin için bir gen myosin için diğer bir gen bulunur. Genler orada hazır bekliyorlar. Öyle görünüyor ki deri hücrelerinde keratin yapılması ifade edilirken, myosin baskı altına alınmak zorunda. Diğer yandan, kas hücrelerinde myosin ifade edilmeli ve keratin geni bastırılmalıdır. Yani deri hücrelerindeki keratin geni, keratin mesajcı RNA'sı olarak okunuyor. Ribosoma gidiyor orada keratin proteinine çevriliyor. Bütün bunlar gerçekleştikten sonra hücre deri hücresi haline geliyor. DNA, embriyo gelişimi sürerken, programlı bir sıralama ile genlerini her birinin sırası geldikçe ifade edip bastırabilmelidir. Belli türden bir hücre oluşumu yüzlerce protein gerektirir, yani bu hücrelerde. bir çok gen ifade edilirken daha çoğu da (başka, hücrelerin proteinlerini kodlayan genler) bastırılır. Gerçekten dikkate değer bir durum! DNA bütün genlerle birlikte, bu genlerin ne zaman işe koşulacağını ne zaman bastırılacağını da biliyor. Klonlar Klon, tek hücreden üremiş hücreler topuluğudur. İlkel kardeşlerimiz bakteriler, sürekli klonlar oluştururlar. Bir bakteri hücresini bir tabak yiyeceğin üzerine koyarsak, hemen bölünüp iki hücre, bu iki hücre bölünüp dört hücre olur ve bu böyle sürüp gider, iki gün içinde bakteri kütlesi çıplak gözle görülebilir hale gelir. Bu kütle bir klondur; bir tek orijinal hücreden üremiş milyonlarca yavru hücreden oluşur. Bu klondan bir tek yeni hücre alıp yine bir tabak yiyeceğin üzerine yerleştirirsek, birincisinde olduğu gibi bir klon oluşana kadar bölünecektir. Klon oluşturmak bakteri için oldukça kolay bir iştir, çünkü bütün hücreler birbirinin aynıdır. Daha gelişmiş bir organizmadan klon yapmak çok daha karmaşıktır. Ama teorik olarak mümkündür. Yaratıkların her hücresinde aynı DNA her şeyiyle tam bir bireyi oluşturmak için gerekli bilgiyi taşıdığına göre, tamamen teorik planda; herhangi bir hayvandan bir hücre alıp onu bir kap besinin üzerine veya beslenebileceği başka bir ortama koysak ve tam bir hayvan organizmasını üretmesini sağlasak, aslının kusursuz bir kopyasını geliştirmek için gerekli bütün bilgi, o tek hücrenin DNA'sında vardır. Bu olasılık, özellikle de insanın klon yoluyla oluşturulabileceği düşüncesi, yani bir tek insan hücresinden geliştirilmiş her şeyi tamam bir insan yaratmak, popüler yazarların hayal gücünü harekete geçirdi. Böyle bir olasılık gerçekleşmekten son derece uzaktır. Diğer yandan bir tek hücrenin aslında tam bir bireyi ortaya çıkarabildiğini biliyoruz; döllenmiş yumurta, tam bir yetişkin varlık olduğu zaman bu gerçekleşiyor. Ama olan biten tek yönlü bir işleme benziyor. Canlı yaratıklar, kolay kolay hücrelerinden herhangi birinin döllenmiş yumurta gibi bölünmeye başlayıp kendi tıpkı kopyalarını oluşturmasını sağlayamazlar, Bizim hücrelerimiz kendi uzmanlaşmış durumları üzerine sıkı bir denetleme uygularlar. Örneğin deri hücreleri deri hücresi olarak kalırlar, tıpkısı tıpkısına ayrı bir birey olmak şöyle dursun, değişip kas hücresi olmaya bile yeltenmezler. Hücrelerimizin, çevrelerinin etkisiyle mi böyle değişmez oldukları tartışılabilir. Bir hücreyi komşularından ayırsak, belki beklenmeyen bir davranışa yönelecektir. Böyle bir deney kurbağa larvası hücreleriyle aşağıda anlattığımız gibi yapılmıştır: Önce, kurbağa yumurtalarındaki hücre çekirdekleri ve dolayısıyla DNA'ları tahrip edilmiş, sonra genç larvaların rasgele bazı hücrelerinden alınmış çekirdekler, DNA'sız kurbağa yumurtası hücrelerine yerleştirilmiştir. Kısa sürede yumurtalardan yeni larvalar, hatta bazen kurbağalar gelişmiştir. Yani larvalar bir tek larva hücresinden üremiş birer klondurlar. Benzer klon yapma deneyleri, fareler ve başka hayvanlar üzerinde de yapılmış, ama başarıya ulaşılamamıştır. Klon başarısızlık, hücre karakterindeki dengeliliğini ortaya çıkartıyor. Her hücrenin DNA'sında bulunan, başka bir hücre olabilme potansiyeline karşın, hücreler bu potansiyel avantajı kullanmazlar. Genlerinin çoğu durdurulmuştur. embriyogenezi derinliğine araştırabilmek için genlerin ifade edilip edilmemesini neyin belirlediğini öğrenmeliyiz. Genlerin Başlatma - Durdurma Mekanizmasının Özelliği Hücreleri farklılaştıran gen çalıştırma mekanizması, insanın aklına keskin bir soru getiren ilginç bir bilinmeyendir. Genler nasıl harekete geçirilip durdurulabilirler? Daha önce de söylediğimiz gibi en açık yanıtlar en basit sistemlerden gelir. Yine, o alelade bakterilerin davranışlarına bakalım. Bazı hücreleri taze bir büyüme solüsyonu içine atıp, şeker olarak örneğin glukoz ekleyelim. Hücreler bölünmeye başlarlar ve sayılan hızla yükselir. Bu, glukoz tüketilene kadar sürer. Sonra büyüme durur. Aynı gözlemi, yine benzer bir hücre grubuyla bu sefer değişik bir şekerle, diyelim galaktozla deneyelim. Hücrelerin sayılan artar, ama glukozla olduğundan daha yavaş artar ve galaktoz bitince büyüme durur. Glukozun, daha hızlı tüketildiği için galaktozdan daha iyi bir besin olduğu sonucuna varırız. Ama her iki şeker de bakteri tarafından kullanılmıştır. Hiçbirini ziyan etmiyor bakteriler. Şimdi deneyi hem glukoz hem galaktoz kullanarak yineleyelim, ilginç birşey olur, glukozun tümü tüketilene kadar nüfus hızla artar. Sonra yirmi dakika kadar artış durur. Ve bu sürenin sonunda yeniden başlayıp galaktoz tüketilene kadar sürer. Hücrelerin glukozu yeğledikleri açıkça görülüyor. Ancak, yirmi dakikalık bir aradan sonra galaktozu kullanabilme yeteneğini kazanıyorlar. Bunun genleri harekete geçirmek ve durdurmakla ne ilgisi var? Bu basit sistemin analizi, 1950'lerin sonuna doğru, Fransız bilim adamları François Jacob ve Jacques Monod'ya gen ifadesinin denetlenmesi üzerine parlak bir ilham verdi. Şimdi bakterilerde mekanizmanın nasıl çalıştırılabildiği kanıtlanmış durumda; bu bizim gibi daha karmaşık organizmalarda da geçerlidir belki ama burası henüz kesinlikle bilinmiyor. Bakteriler, alışık olmadıkları bol şekerle uğraşırken içlerinde ne olup bitiyordu? Bakteri hücrelerinin glukoz kullanacak makineleri olduğu açıkça görülüyor, çünkü bu şeker verilir verilmez yemeye başladılar. Bu makine iki proteinden oluşuyor: Şekerin hücreye girmesini sağlayan bir enzim ve içeri girince onu hazmedecek bir enzim. İki enzim; iki gen. Bu makinenin galaktoz kullanan karşılığı henüz hücrede yok; veya en azından iki şekerin bulunduğu solüsyonda büyüme başladığı zaman yoktu. Glukoz tükenince galaktozu kullanacak makine kuruluyor. Glukozun bulunmaması, galaktoz kullanan makinenin geliştirilmesi için tetiği çekiyor. Glukoz, galaktozu kullanmak için gerekli enzimleri denetleyen genlerin ifadesini önlüyordu ve bastırıyordu. Glukoz bitince baskının etkisi kayboldu ve böylece galaktoz genleri, mesajcı RNA'ları yapmaya başlayıp proteine çevirebildiler. Bütün bunların bakteri için anlamını düşünün. Eli altındaki en iyi besini yiyor ve besin, bakteri içinde enerjinin başka besini kullanmak için enzimler yapılarak ziyan edilmemesini de ayarlıyor, iyi besin tükenince el altında yalnızca daha zayıf besin kalıyor. O zaman bakteri işe girişip bu besini kullanabilmesi için gerekli enzimleri yapıyor. Bakteriler Kendilerine Verilen Şeyleri Üretmezler Bahçenizde kendi kullanımınız için sebze yetiştiriyor olsanız ve birileri size düzenli olarak bu sebzelerden vermeye başlasa, belki de kendiniz yetiştirmekten vazgeçerdiniz. Bakteriler de buna benzer bir şey yaparlar. Kendi gereksindikleri amino asitleri yapabilirler (protein zincirindeki yirmi temel halka). Amino asitler olmadan, doğal olarak protein yapamayacaklardı ve üremeleri duracaktı. Eğer bakterilere hazır yapılmış amino asitler verirsek, içinde yaşadıkları solüsyona amino asitler eklersek, bakteriler kendi amino asitlerini yapmayı durdururlar. Amino asit armağanımız hücrelerin kendilerininkini yaparak enerji harcamalarını gereksizleştirir. Burada bir hayli enerji söz konusudur. Yirmi amino asidin her birini yapmak birkaç enzim gerektirir. Her enzim yapılışında, bir gen harekete geçirilmeli, mesajcı RNA yapılmalı, enzim proteinlerin yapıldığı ribosomlara gönderilmelidir. Genin böylece durdurulması yapı enerjisinde önemli bir tasarruf demektir. Enerji korumak, bütün canlı hücrelerde olduğu gibi, bakterinin de yaşamını sürdürebilmesi için son derece önemlidir. Gen İfadesinin Denetlenmesi İçin Şema İşte bakteriler üzerine çalışmalardan elde edilmiş gen ifadesinin genel resmi; 1. Genler harekete geçirilip durdurulabilirler. Bu, represör denilen protein moleküller tarafından yapılır. 2. Represörler, kendilerini genlerin ucuna bağlarlar. Böylece geni mesajcı RNA'ya geçirecek olan enzimin işini yapmasını engellerler. 3. Bu, genin yapmakla yükümlü olduğu proteinin yapılmasının istenmediği anlamındadır. 4. Represörler iki nedenle DNA'dan serbest bırakılabilirler: a) Glukoz gibi bir şekerin yokluğuyla (demek ki glukoz gene bağlanması için represöre yardım ediyor.) b) Bir amino asidin yokluğuyla. Şimdi daha önce anlattığımız glukoz-galaktoz. deneyinin açıklamasını görebiliriz. Glukoz bakterilerin eli altında bulunduğu sürece, onu yiyecek ve bu da galaktoz genleri represörünün galaktozu kapalı tutmasına yardım edecektir. Glukoz bitince, galaktoz geni represörleri işlevlerini yerine getirmezler, böylece gerekli enzimler yapılabilir ve galaktoz kullanılabilir. Aynı şekilde, bakterilere amino asitler verildiği zaman bu amino asitler, bütün amino asit yapmaya yarayan genlerin represörlerine yardımcı olup, genleri kapattırabilirler. Bakteri içinde işleri düzenleyen bu güzel sistemin insanlar dahil daha yüksek canlı biçimlerinde de işlediği görülüyor. Bu sistem genlerin ifadesini denetlemek için önemli bir yoldur. Ama İnsanlar Bakteri Değildir Bakteri hücreleri ile bizim gibi organizmaları daha karmaşık ve uzmanlaşmış hücrelerin kullandıkları yöntemler arasında, belirgin bir fark vardır. Bakteri hücreleri; çabuk tepki veren, esnek, çevredeki ciddî değişikliklere hızla kendini uydurabilen bir yaşam sürenler. Bu biraz, vahşî ormanlarda savaşarak varlığını sürdürmeye benzer; bir bakteri kendi başının çaresine bakar. Diğer yandan uzmanlaşmış hücrelerin yaşam biçimleri kalıcı olarak belirlenmiştir. Ömür boyu; "deri hücresi" deri hücresi olarak, "kas hücresi" kas hücresi olarak, "beyin hücresi" de beyin hücresi olarak kalır. Her hücre çeşidinde deri mi, kas mı, yoksa beyin mi olduğunu belirleyen bir kaç gen işletilir ve diğer bütün genler (diyelim ciğer, kemik ya da böbrek olmak için) durdurulur ve hücre neyse sonuna kadar da o olarak kalır. Bakteriler, buna göre genleri hızla ve kolayca harekete geçirip durdurabilecek araçlar gereksinirler. Uzmanlaşmış hücrelerde çoğu genler sürekli durdurulmuş, birkaçı da sürekli işletilir durumdadır. Bakterinin bu kolay çalıştırma-durdurma mekanizması, uzmanlaşmış hücrelerde kullanılana benzemeyebilir. Ne var ki şu anda elimizde en iyi anladığımız model, bakteri sistemidir. Hiç olmazsa teorik olarak, temelli durdurmayı veya çalıştırmayı sağlamak için kullanılmasını düşünmek zor değil. Biçimin Oluşumu Embriyogenezde temel problem olarak gen ifadesine bakıyorduk. Oysa ilk göze çarpan yan, biçimin oluşumu; heykel dökme sürecindeki hüner, yumurtadan bebeğe dönüşümün akıl almaz mimarî başarısı. Örneğin, bizi oluşturan tüm özel doku ve organlar, bir iskelete asılmıştır. Kemik, bütün diğer yapının yanı sıra embriyoda gelişir. Sıradan görünüşlü hücrelerden başlayarak, içinde kalsiyumun sert bir yapı oluşturmak için biriktirildiği yeni bir doku belirir. Bu doku sert ve olağanüstü güçlüdür, bir organizmanın ağırlığını ömür boyu taşıyabilecek nitelikte yapılmıştır. Kırıldığı zaman da yeniden kendini onarabilir. Böylesine bir yapısal biçimlendirme süreci nasıl ortaya çıkıyor? Bu anlaşılması zor bir problem ve yine bir model sisteme başvurmamız gerek. Bakteriler, insanlar gibi virüs enfeksiyonuna karşı dirençsizdirler. Her bakteri virüsünün (buna bakteri yiyen anlamında bakteriofaj denir) kutu gibi içinde DNA'nın saklandığı bir kafası ve enjektör iğnesi gibi kullandığı bir kuyruğu bu kuyruğun ucunda da bakterinin yüzeyini yakalayan örümcek gibi bacakları vardır. Sonra virüs kendisi bir enjektörmüşçesine -ki aslında öyledir de- DNA'sını kuyruğundan bakteriye geçirir. Virüsün DNA'sı bakteriye girer girmez idareyi ele alır.Bakterinin protein yapan makinesine, bundan böyle bakteri proteini yapılmayacağını belirten bir sinyal gider. Ribosomlar ve transfer RNA makinesi, virüsün kendi DNA'sından üretilen mesajcı RNA'lar tarafından çabucak kendi yararına işleyecek hale dönüştürülür. Kısa bir süre sonra, bakteri fabrikası virüs proteini parçalan yapmaya başlar. Yeni kafalar, kuyruklar ve bacaklar yapılır. Her şey virüsün DNA'sı tarafından yönetilir. Bundan kısa bir süre sonra, bakterinin içinde virüs kafalarının biriktiği görülür, yeni yapılmış virüs DNA'ları bunların içine yerleştirilir ve tamamlanmış virüsler ortaya çıkar. Her bakteri hücresinin içinde, yüz kadar virüs onu sıkı sıkıya dolduracak biçimde birikir. Zamanı gelince, virüsler bakterinin zarını yarıp, onu. öldüren bir enzim salgılayarak kaçarlar. Bütün bu vahşî yıkım yarım saatten az bir zamanda gerçekleşir. Bu olguda biçimin oluşumunun basit bir modelini görebiliriz. Ele geçirilen fabrikada, virüsün değişik parçaları, kendi DNA'sının verdiği talimatlarla, ufak bir bina yapar gibi bir araya getirilir. Bunun dikkatle programlanmış bir zaman aralığında, ortaklaşa gerçekleştirilen bir işlem olduğu görülebiliyor. Öyle ki genler virüsün değişik parçalarının yapımına bir sırayı izleyerek başlanmasını denetliyorlar. Doğru parçalar doğru sırada yapılıyorsa, belirli biçimin kendiliğinden bir anda oluşması çok güçlü bir olasılık gibi görünüyor. Bu modelin çok daha karmaşık, gerçek embriyogenez olgusuna ne kadar ışık tutacağı belirsiz. Ama modelin yararlılığı, bakteriden çok daha basit bir organizma olan virüsün gen kompozisyonu üzerine oldukça tam bir bilgi sahibi olmamızda yatıyor. Ayrıca, olayların sırasını denetleyip isteğimize göre ayarlayabiliyoruz ve çok karmaşık olmayan üç boyutlu bir biçimin oluşumunu bir elektron mikroskobuyla kolayca izleyebiliyoruz. Hücre Bölünmesini Başlatmak ve Durdurmak Embriyo hızla bölünen bir hücre kütlesidir. Bu korkunç hızlı büyüme işi, doğumdan sonra çocukluk boyunca gittikçe yavaşlayarak yetişkinliğe erişene kadar sürer. Yetişkinlikte hücre bölünmesi durur. Bir organizmanın bütününde; her organın, her dokunun hücreleri, büyümenin tamamlanmasına çok titiz ve dikkatli bir işbirliğiyle katılırlar. Hücreler büyümeyi ne zaman durduracaklarını nereden biliyorlar? Oluşumuna katkıda bulundukları organların tam büyüklüğe eriştiğini onlara söyleyen ne? Bu olgu, normal hücrelerin bedenin dışındaki davranışında da gözlemlenebilir. Birkaç normal hücre, bir cam kabın ortasına bırakıldıklarında, hemen yanlarındaki komşu hücrelerle sürekli ilişkili olarak bölünmeye başlarlar ve en uçtaki hücreler kabın kenarlarına dokununcaya kadar, kabın yüzeyini tek hücre kalınlığında bir tabaka halinde örterler. Kenara ulaşılınca bütün hücreler bölünmeyi durdurur. Bölünmeyi durduran sinyalin özelliği nedir? Bunun cevabını bilmiyoruz, ama araştırmayı sürdürüyoruz. Bilmecenin en azından bir bölümüne cevap getirebilecek, iddialı bir model sistemimiz var. Bu modelin uygulanabilme kolaylığına hayranım, üzerine yıllar harcadığım için ona karşı özel bir düşkünlüğüm var. Regenerasyon: Yenilenme Bir kurbağa yavrusunun kuyruğunu kesip onu yeniden suya bıraksam, yara çabucak iyileşir ve ondan sonraki üç haftada gerçekten ilginç olaylar olur: Tam ve mükemmel bir kuyruk. Bir salamenderin de buna benzer biçimde ayağını koparsam yerine yenisini yapar. Deniz yıldızı ve ıstakoz da öyle. Bu olguya regenerasyon: yenilenme denir. Bunun kendi bedenimizde de örneği vardır. Kopunca kollarımızı, bacaklarımızı yerine getiremeyiz ama karaciğerimiz bir kazada zarar görse, bir parçasının ameliyatla alınması gerekse karaciğer bir iki gün içinde eski büyüklüğüne erişir. Bu özel durumun, laboratuvarda benzerini yapabiliriz. Ameliyatla bir farenin karaciğerinin üçte ikisini alabilirim. Fare anesteziden birkaç dakikada ayılır, bir iki saat içinde yemeye başlar ve üç gün sonra karaciğerinin eksik üçte ikisi, normal ve sağlıklı olarak yerine gelmiştir; bir karaciğerin yapması gereken her şeyi yapmaktadır. Bütün bu olaylarda iki dramatik nokta görülür: Birincisi; hayvanın bir parçasının ayrılması, eskiden her şeyin sakin olduğu bu bölgede çok hızlı bir hücre bölünmesine yol açar. İkincisi; bu parça yerine gelince hücre bölünmesi durur. Şaşırtıcı olan; bu bölgedeki hücrelerin bölünmeye gerek olduğunu iş bitince durmak gerektiğini bilmeleridir! Bu hücrelerin içinde, onlara bölünmeye başlamalarını ve eksik organı tamamlamak için yeterince bölündükleri zaman durmalarım söyleyen nedir? Bir zamanlar bunun cevabım bulmak için, kopan parçanın yerine yeni hücreler üreten bir karaciğerden parçalar alıp, bunları normal, bölünmeyen karaciğer hücrelerine karıştırıyordum. Kopanı yerine getirmek için üreyen hücrelere, daha çok hücre yapmalarını söyleyen bir kimyasal sinyal varsa bunun normal hücreleri de etkileyip, onların daha hızlı protein yapmalarını sağlayacağını düşünüyordum. Diğer yandan, eğer normal hücreler yenileme hücrelerini yavaşlatacak bir kimyasal mesajı içeriyorlarsa, bunu da anlayabilecektim. İyi bir fikir, iyi bir model ama deneyler sonuçsuz kaldı. Sistem henüz çok karmaşık. Olanları bir türlü kavrayamıyoruz. Yaşamın kanunlarını açığa çıkartmakta üst üste sağlanan başarılardan söz eden öykümüzde; bir deneysel başarısızlığın yeri yok gibi gelebilir. Bence tersine; bu öykümüzün gerçekçiliğini arttırır. Aslında, şimdiye kadar bilim adamlarını yaptıkları deneylerin çoğu başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Başarısızlıklarımızdan ders alıp, bize sonunda iyi bir ilham sağlayacak daha iyi deneyler tasarlayabiliriz. Meslektaşım Dr. Nancy Bucher, yenilenme olayı üzerine bilgiye belki de diğer bilim adamlarından çok daha fazla katkıda bulunmuştur. Önemli çalışmalarından bazıları, farelerden yapışık ikizler yapmayı içeriyordu İki fareyi iyi bir ortak dolaşımları olacak biçimde birbirine dikiyordu; kan ikisinin arasında kolayca dolaşıyordu. Sonra, farelerden birinin karaciğerinin üçte ikisini alıyor ve bu ciğerin eksik kısmı yerine gelene kadar, diğer farenin karaciğerinin de büyüyüp büyümediğine bakıyordu. Büyüdü! Bu; yenilenme yapan karaciğerin, kan dolaşımına bir şey kattığı ve bunun diğer farenin karaciğerine ulaşınca, onun da büyümesine neden olduğu sonucunu gösterdi. Nancy Bucher ve bir çok başka bilim insanları, bu maddenin ne olabileceğini anlamaya çalıştılar; ama henüz bir başarı elde edilmiş değil. Embriyogenez Üzerine Bilinmeyenler Bilinenlerden Çoktur Yinelersek, embriyogenez konusunda bazı ilginç şeyler üzerinde durduk. Bir arada kalabilecek yapışkanlığı elde etmek için bölünen hücrelerin özel yeteneklerinden; bir organizma oluşturmak için gerekli olan uzmanlaşma konusundan; biçimin oluşumundan ve son olarak uzun embriyogenez, sürecine dur emri veren, çocukluk ve yetişkinliğe ulaşma işleminin bittiğini bildiren sinyalden söz ettik. Bunlar son derece karışık olguların yalnızca bir iki önemli noktası. Cahilliğimiz hâlâ bildiklerimizi kat kat geçiyor. Bu hiç de şaşırtıcı değil. embriyogenez, bütün yeteneklerimizi kullanmamızı gerektiren bir probleme benziyor ve biyoloji biliminin temelinde yatıyor. Biraz heyecanlı, biraz da kışkırtıcı bir konu; çünkü, ilk bakışta çözülemeyecek hiçbir zor yanı yokmuş gibi görünüyor. Kısa bir süre sonra, daha önceki bölümlerde anlattığımız yaşamın evrensel kanunlarını kavradığımız gibi, embriyogenezi de anlayabileceğimize inanıyorum. Embriyogenezin anlamadığımız yanları, kanserin anlamadığımız yanlarına çok benziyor. Gerçekte, bazı araştırmacılar, kanserin açıklamasının, embriyogenezin anlaşılmasını gerektirdiğini düşünüyorlar. Kanser, bazı bakımlardan insanın embriyogenezindeki o çok üstün denetleme yeteneğini yitirdiği zaman ortaya çıkıyor gibi görünüyor. Örneğin, kanser hücrelerinin başıbozuk davranışları, hücre yapışkanlığının yok olmasıyla ilgili olabilir. Şimdi bu konuyu daha yakından incelemeliyiz.

http://www.biyologlar.com/embriyogenez

Tıbbi Atıklara Çözüm

Mikro dalgalar, buhar, sıcak hava ve gaz yıkayıcılar biyomedikal artıkları temizlemektedir. Çevre Koruma Kurumu'na göre Amerika Birleşik Devletleri'ndeki hastane ve klinikler her yıl 600.000 ila bir milyon ton atık üretmektedir ve bunun yüzde 15 kadarı potansiyel bir enfeksiyon tehlikesi içermektedir. Uzun yıllar boyunca, hastaneler tüm patojenlerin yok edilmesini sağlamak üzere kontamine şırıngalar, iğneler, kağıt, plastik, cam, bez ve insan dokularını ya sahada yakmış, ya da yakılmak üzere kendi alanlarının dışına göndermiştir. 1990 Tarihli Temiz Hava kanunu tarafından öngörülen - ancak üç sene önce yürürlüğe giren - tıbbi atık yakma emisyonlarına ilişkin yönetmelikler bu uygulamanın ekonomisini değiştirmiştir. ABD hastaneleri, anılan yönetmeliklerin şartlarını karşılamak üzere çöp fırınlarını, hidrojen klorit, sülfür dioksit, nitrojen oksit ve ağır metallerden kurşun, kadmiyum ve civanın arındırılmasını veya nötrleştirilmesini sağlayan pahalı gaz yıkayıcıları ile donatmak zorunda kalmıştır. Hastane ve tıp merkezlerinin büyük çoğunluğu, sahadaki çöp fırınlarının, başta mikro dalga sistemleri veya buhar otoklavları olmak üzere, alternatif atık arıtma teknolojileri ile değiştirilmesinin veya atıkların dezenfeksiyon teknolojileri ile donatılmış olan arıtma şirketlerine gönderilmesinin daha ekonomik olduğunu tespit etmişlerdir. West Caldwell, N.J.'deki Sanitec International Holding, alternatiflerin tıbbi atık çöp fırınlarında sebebiyet verdiği engellemeyi göstermektedir. Ticareti geliştirme müdürü Mark Taitz "Mikro dalga dezenfeksiyon sistemlerimizin yarısını hastanelere ve yarısını da atık arıtma firmalarına satmaktayız" demektedir. Sanitec dezenfeksiyon sistemi tüm hava şartlarına karşı dayanıklı bir çelik muhafaza içinde bulunmaktadır ve hastanenin elektrik ve su sistemlerine bağlıdır. Hastane çalışanları, toplanan atığı el arabaları ile otomasyonlu kaldırma ve yükleme sistemine getirmekte ve bu sistem el arabasını kaldırarak iç besleme hunisine boşaltmaktadır. Daha sonra huni kapatılarak parçalayıcı çalıştırılmaktadır. Parçalama işlemi atık hacmini yüzde 80 indirgemekte ve aynı oranda önemli olarak daha düşük sıcaklıklarda etkin şekilde arındırılabilecek daha düzenli bir atık akışı sağlayarak, sistemin topyekün güç tüketimi ile birlikte zararlı hava emisyonlarının serbest bırakılma potansiyelini asgari düzeye getirmektedir. PARÇALAMA İLE İLGİLİ ZORLUKLAR Tıbbi atıkların tanımı itibariyle heterojen bir karışım olması nedeniyle, tıbbi atık için parçalayıcı mekanizmasının tasarlanması lastik veya ağaç kütüklerini parçalayan bir mekanizmaya kıyasla daha zordur. Taintz "Sanitec sisteminin yumuşak bez örtüleri, önlük ve bandajları, kırılgan cam, plastik şırıngalar ve sert çelik iğne, bisturi ve kenetleri parçalamak zorundadır" açıklamasını yapmaktadır. "Önceleri başka imalatçılar tarafından imal edilen parçalayıcılara güvenmekteydik, ancak geçen sene tescilli bir parçalayıcıyı piyasaya sürdük. Bu, düzenlenmiş her tip hastane atığını, sıkı toleranslı bir elek içinden bir sonraki aşamaya geçmesini sağlamak üzere öğüten dişlilere sahip iki döner şafttan oluşmaktadır." Bir fan ile hava bir dizi filtre içinden, iç besleme hunisi üzerinden çekilmektedir. Yüksek yeterlilikte bir partiküllü hava veya HEPA ile filtrelenmekte ve bir karbon filtresi ile işlem sırasında koku kontrolü sağlanmakta ve zararlı emisyonların kaçması engellenmektedir. Paslanmaz çelik helezon konveyör ile parçalanmış atık, atığın nemlendirilmesi amacıyla saatte yaklaşık 8 galon suyu kullanan bir elektrikli buhar üretecinin içinden geçirilmektedir. Nemlendirilen atık daha sonra, Reggio Emilia, İtalya'da bulunan Alter tarafından imal edilen yarım düzine 1.400 watt mikro dalga birimi dizisinden geçmektedir. Mikro dalgalar, atık partikülleri içindeki su moleküllerini harekete geçirerek bir sürtünme yaratmakta ve atığın sıcaklığının 25 dakika süresince 205 ila 212 ¡F'ye yükseltilmesini sağlamaktadır. Yüksek sıcaklık ve rezidans süresi kombinasyonu patojenlerin imha edilmesi için yeterli olup bu işlem, hastane dezenfeksiyon sistemlerinin kontrolünde kanıtlanmış tekniklerin kullanıldığı düzenli nokta kontrolleri ile doğrulanmıştır. Taitz "3 m dahil olmak üzere şirketler tarafından yapılan, Bacillus subtilis bakteriyel sporları bulunan tüpler içeren küçük zarfları, zarfların buhar ve mikro dalga aşamalarından geçmesini sağlamak üzere, parçalayıcının mansabında olan bir besleme portundan sisteme besliyoruz." ifadesinde bulunmuştur. "Zarfları çıkarıp, tüpleri bakteryal büyüme açısından kontrol ediyoruz. Bakteryal sporların öldürülmesi hepatit veya tüberküloz gibi patojenlere göre daha zor olduğundan, herhangi bir bakteryal büyüme tespit edilmediğinde, bu komple bir patojen imhası anlamına gelmektedir." Belediye katı atık programındaki nihai konumuna bırakılmadan önce, ikinci bir helezoni konveyör ile arıtılan atık Sanitec biriminden alınarak standart bir atık kompaktörü veya bir atık kabına yerleştirilmektedir. İsteğe bağlı bir granülatör ile hastaneye atık hacmini daha da indirgeme imkanı sağlanmaktadır. Sanitec işleminin tamamı, atığın boşatılmadan önce dezenfeksiyonun tamamlanmasını sağlamak üzere rezidans süresi ve sıcaklık parametrelerini denetleyen bir bilgisayar programı ile donatılmış bir Bradley mikro işlemcisi tarafından denetlenmektedir. MERI’NİN KURULMASI Madison Wis'de bulunan Wisconsin Üniversitesi Hastane ve Klinikleri, Meteriter Hastanesi, Methodist Hastanesi ve St. Mary Hastanesi Tıp Merkezi' olmak üzere dört hastaneden oluşan bir grup, maliyetleri indirgemek amacıyla ortak bir tıbbi atık işlem tesisi oluşturmak üzere 1986 yılında güç birliği yapmışlardır. Son teknoloji çöp fırını ile donatılmış olan tesisin işletilmesi için hastaneler Madison Energy Recovery Inc. Şirketini (MERI) kurmuşlardır. 1994 yaşına geldiğinde, daha sıkı çevre yönetmelikleri çöp fırınının, maliyeti 500,000 Doları aşması muhtemel olan yeni kirlilik kontrol ekipmanı ile donatılması anlamına gelmiştir. Seçenekleri inceledikten sonra, MERI kurulu Sanitec dezenfeksiyon sistemini seçmiştir. MERI genel müdürü John Crha şu ifadede bulunmuştur "Sanitec sisteminin oldukça sessiz, temiz ve atık dezenfeksiyonu açısından oldukça yeterli olduğunu gördük." Sağlık bakım tesislerinin büyük çoğunluğu buna katılmaktadır ve günümüzde MERİ Sanitec sistemi, Janesville'deki Mercy Sağlık Sistemleri ve Fond du Lac'daki St. Agnes Hastanesi dahil olmak üzere eyalet çapında 12 ek hastane ve klinik tarafından üretilen, düzenlenmiş tıbbi atığın yılda 1,5 milyon libreden daha fazlasını arındırmaktadır. Her gün, özel olarak tahsis edilmiş olan MERI kamyonları 250 konumdan kırmızı torbalar veya plastik kaplar içinde paketlenmiş atıklar ile dolu plastik el arabalarını toplamaktadır. El arabalarının Sanitec sistemine boşaltılmasından sonra, hastanelere geri gönderilmeden önce bu el arabaları yıkanıp, temizlenerek dezenfekte edilmektedir Her el arabası, ilgili hastanenin faturalandırılmasında da kullanılan, işaretler ile işaretlenmiştir. İşlenmiş atıklar belediye katı atık depolama tesislerine gönderilmektedir. GEZİCİ TESİSLER Atığın bir dezenfeksiyon sahasına taşınması yerine, Charlotter, N C'de bulunan N.C SafeWest Inc. Şirketi, dört adet kamyon montajlı mobil birim ile Sanitec İşlemini kendi eyaleti ve Virginia'da hastanelere getirmektedir. Safe Waste'in Sanitec kamyonları Charlotte'daki Carolina Tıp Merkezi ve Fairfax, Va'daki Fairfax hastanesi dahil olmak üzere yaklaşık olarak 40 hastanenin atıklarını toplamakta ve her bir hastanenin kendi su ve güç bağlantılarını kullanarak bunları sahada işleme tabi tutmaktadır. Şirket doktor muayenehaneleri, taşra klinikleri, laboratuvarlar ve veteriner dahil olmak üzere 400'ü aşkın daha küçük tıbbi tesisin atığının arındırılmasında daha küçük kamyonetleri kullanmaktadır. Toplam olarak SafeWaste yılda 10 milyon libre potansiyel tehlikeli atığı arındırmaktadır. Sanitec hedefini, mikro dalga dezenfeksiyon sistemlerinin hastanelere ve atık arıtma şirketlerine satılmasına ilişkin olan geleneksel uygulamasının ötesinde belirlemiştir. Taitz, "Şimdi bizler Florence, Ky'deki Kentucky Sanitec ve Honolulu'daki Hawaii Sanitec gibi ortak girişimlerin kurulması ile kendi servis şirketlerimizi kurma konusunda odaklanmaktayız." diyerek söyle devam etmektedir: "Biz ortak girişime ekipmanlar temin ediyoruz ve gelirlere iştirak ediyoruz böylece, son kullanıcının sterilizasyon ekipmanına erişimini daha da genişletiyoruz. Tüm tıbbi atık üreticileri için gelecekte ulusal çapta bir arıtma yaratmayı ümit ediyoruz." Taitz ayrıca, Amerika Birleşik Devleti dışında da Sanitec sistemi için parlak bir gelecek görmektedir. "En büyük satış artışımız Brezilya, Japonya, Kore, Suudi Arabistan, Birleşik Kraliyet, Filipinler ve Kuveyt dahil olmak üzere uluslararası pazardadır." Hastane atığını arındırma sorunu sınır tanımamaktadır. Merkezi Valbonne'de bulunan Fransız Çevre ve Enerji Kontrol Kurumunun tıbbi atık departmanın sorumlu mühendisi olan Didier Gabarda Oliva'ya göre, 3,400 Fransız hastanesi ve kliniği yılda 700,000 metrik ton tıbbi atık üretmektedir. Fransa'da yaklaşık olarak 140,000 metrik ton kontamine hastane atığı yakılmaktadır ve ABD'de olduğu gibi burada da ağır metal partiküller ve bunların türevlerinin bir sağlık tehlikesi oluşturduğu yönünde haklı bir çevre endişesi mevcuttur. Yakma tesislerinin genellikle uzakta olması nedeniyle, biyomedikal atıkların yakılması Fransız hastaneleri açısından daha karmaşık bir işlemdir. Ülkenin tümünde sadece yaklaşık 50 hastanede yakma tesisleri işletilmekte ve buna ilaveten potansiyel olarak enfeksiyon riskli tıbbi atıkları yakma konusunda yetkili 24 adet saha dışı tesis bulunmaktadır. Burgundy, Franche-Comte, Picardy ve Poitou-Charentes gibi komple bölgelerin atıklarının yakılmak üzere önemli bir mesafeye sevk edilmesi gerekmektedir. Bu nedenlerle, Fransız şirketleri biyomedikal atıkların arındırılması için yakma içermeyen, özel teknikler geliştirmektedir. Oliva, "Söz konusu olan atığın mikrobiyal kontaminasyonun indirgenmesi ve fizyolojik nedenler ve emniyet unsurları için görünümünün değiştirilmesi ile ilgilidir." şeklinde açıklama yapmaktadır. Arıtılan atıklar mevcut atık depolama tesislerine ve ev atıklarını arıtan yakma tesislerine gönderilmektedir. PATOJENLERİN BUHARLA ARINDIRILMASI Fransız Sağlık ve Çevre Bakanlıkları potansiyel enfeksiyon riskli atıkların arındırılması konusunda, merkezi Roubaix'de bulunan Ecodas tarafından geliştirilen bir buhar sistemi de dahil olmak üzere çeşitli yakma içermeyen işlemi onaylamıştır. Oliva'ya göre, bu şirket alternatif biyomedikal atık arındırma işlemler konusunda lider sağlayıcıdır. Ecodas, tekstil endüstrisi için buharlı otoklavlar imalatına ilişkin 20 yıllık deneyimini, bir tıbbi atık arıtma sisteminin tasarımında kullanmıştır. Ecodas'ın idari müdürü Jaafar Squali, "Yenilik, bir yüksek kuvvetli öğütücünün güçlü bir sterilizör ile birleştirilmesinde yatmaktadır." ifadesini kullanmıştır. Ecodas arıtmanın birinci aşaması, kontamine atığın 20 döner bıçağa sahip bir öğütücüyü besleyen, hava geçirmez şekilde yalıtımlı bir bölmeye yüklenmesi ile başlatılmaktadır. Bu bıçaklar, bazen yanlışlıkla diğer klinik atıkları ile birlikte atılan paslanmaz çelik cerrahi cihazlarının parçalanmasını sağlayabilecek mukavemette bir alaşımdan imal edilmektedir. Öğütücü, sıkışmanın engellenmesi için belli aralıklarla rotasyonunu ters yöne çevirmektedir. Atık yükleri, otoklavı besleyen bir yükleme bölmesine boşaltılmaktadır. Otoklav içinde atık, atığın sterilizasyonu için 10 dakika süresince 280¡F sıcaklık ve beher inç için 55 libre basınçta buhara tabi tutulmaktadır. Sıcaklığın ayarlanması için atık içinde bulunan, otoklav merkezindeki bir sıcaklık mili tarafından bilgisayar kontrol sistemine sinyaller gönderilmektedir. Dezenfeksiyon tamamlandığında operatörler, işlenmiş atığın bir konteynıra boşaltılması için otoklavın alt kapağını açmaktadırlar. Tek bir yükün işlenmesi için gerekli olan işlem süresi yaklaşık bir saattir. Çeşitli atık hacimleri ve tesisat kurulumu için gerekli alana uyum sağlamak üzere Ecodas atık arıtma makinelerinin üç farklı sürümünü tasarlamıştır. TDS 300, 10 feet uzunluğunda olup saatte 35 ila 55 libre, TDS 1000 saatte 110 libre ve TDS 2000 ise saatte 132 libre işlem kapasitesine sahip bulunmaktadır. Fransa'da Ajaccio, Aurillac, Nevers ve Roubaix kamu hastaneleri atıklarını Ecodas otoklavları ile dezenfekte etmektedir. Danimarka Odense, İspanya Mayorka ve Macaristan Budapeşte'de bulunan hastanelerde aynı yöntemi kullanmaktadır. Ecodas sistemini kullanan arıtma şirketleri arasında Fransa'da Cosmolys ve Tecmed, Arjantin'de Tecsan, Brezilya'da Matmed ve Meksika'da Tremesa bulunmaktadır. SICAK HAVA SEÇENEĞİ En yeni klinik atık arıtma teknolojilerinden biri, parçalanmış hastane atıklarının dezenfekte edilmesinde sıcak havayı kullanmaktadır. Bu teknoloji, Dallas'tan KC MediWaste tarafından geliştirilerek pazarlanmaktadır. İlk MediWaste sistemi, geçen yaz, Teksas Laredo'da Sisters of Mercy Sağlık Sisteminde kurulmuştur. KC MediWaste şirket başkanı Keith Cox tarafından icat edilmiş olan kuru bir sterilizasyon sistemi ile Birleşik Kraliyet Reading'de bulunan Torftech Ltd.'nin ruhsatlı akışkan yataklı teknolojisini birleştirmektedir. Mercy Sağlık Sistemi yerel şebeke Merkezi ve Güney Batı Hizmetleri, yan kuruluşu Central Power & Light ve Palo Alto, Calif'de bulunan Elektrik Enerjisi Araştırma Kurumunun Sağlık Bakım Birimi tarafından sponsorluğu üstlenilen ortak bir projenin bölümü olarak Laredo hastanesinde kurulan ileri düzey, elektrik tabanlı teknolojilerden birini teşkil etmektedir. Bu teknolojiler, hastanelerin maliyetleri indirgemesine, işletme yeterliliklerini iyileştirmesine ve hasta hizmetlerini geliştirmesine yardımcı olacak şekilde tasarlanmıştır. Laredo tesisatının makina mühendisi ve proje mühendisi olan Sue Herbert, "İlk MediWaste sisteminin tasarlanmasında en zor olan husus, plastik atıklardan serbest bırakılabilecek olan uçucu organik bileşenleri engelleyecek kadar soğuk ancak atığın sterilizasyonu için yeterli sıcaklığa ulaştırılmasının sağlanması konusunda ortaya çıkmıştır." demiştir. "Hastane atık akışında bulunabilecek her şeyin numunelerini topladık ve en iyi ısı sıcaklığının tespit edilmesi için farklı plastik bileşenlerin flaş noktaları üzerinde çalışmalar yaptık." Mercy Sağlık Sistemi çalışanları MediWaste ünitesine atık malzemelerinin taşınmasında kapalı el arabaları kullanmaktadır. Her el arabası bir hidrolik kaldırma sistemi ile sistemin besleme hunisine boşaltılmaktadır. Dahili egzoz fanları, kokunun kontrol altında tutulması için MediWaste sistemi içinde ters basınç oluşturmaktadır. Birimin içinde ısıl işlemli paslanmaz çelikten mamul, yakın ara kilitlemeli dört şafttan oluşan bir parçalayıcı birimi bulunmaktadır. Parçalayıcı, atıkların işlemciye gitmeden önce öğütülmesini sağlamaktadır. Elektrikli rezistans ısıtıcıları ile 302¡F'ye ısıtılan hava sabit bıçaklı bir halka üzerinden yüksek hızla işlemci içine enjekte edilmektedir. Yer atığının işlemciye girmesi ile birlikte türbülanslı hava, siklonik bir karıştırma işlevi ve yüksek oranlarda ısı ve kütle transferi sağlayan bir akışkan yatak yaratmaktadır. Boşaltıma kapısının açılmasından önce, atık beş dakika kadar akışkanlı yatak içinde tutulmakta ve hacmin yüzde seksen oranında indirgenmesini sağlayan bir kompaktöre itilmektedir. Laredo hastanesi arındırılmış atığını bir konvansiyonel belediye atık depolama alanına göndermektedir. MediWaste sisteminden çıkan işlenmiş hava, atmosfere bırakılmadan önce üç aşamalı bir filtrasyondan geçmektedir. Önce iki fabrik ön filtre ile büyük partiküller ayrılmakta ve sonrasında yüksek yeterlikte partikül hava filtresi metal çerçeve içinde bulunan bir membran- ile daha küçük partiküller çıkarılmaktadır. Kömür filtreler ile hava akımındaki kokular giderilmektedir. Laredo'daki MediWaste sistemi, saatte 200 libreye kadar işlem yapabilecek kapasitededir ki, bu da günde üretilen 700 ila 800 libre arasındaki atığın arındırılması için fazlasıyla yeterlidir. Herbert, "Halen, saatte 1,000 libre malzeme dezenfekte edilebilecek bir üniteyi geliştirmekteyiz" demiştir. YAKMA İSTEĞİ Yakma alternatiflerinin popülerlik kazanıyor gibi görünmesine rağmen, klinik atıklarının çoğunun dezenfekte edilmesinde ve indirgenmesinde hala yakma kullanılmaktadır. Orlanda, FLA'daki Crawford Equipment and Engineering Co., saatte 20 ila 3,000 libre biyolojik tehlikeli atık işleme kapasitesine sahip tıbbi çöp fırınını tasarlayıp, pazarlamaktadır. Bu birimler, Temiz Hava Kanununun hükümlerinin karşılanmasını sağlamak üzere gaz yıkayıcılarla bağlantılı olacak şekilde tasarlanmaktadır. Crawford Equipment çöp fırınları tipik olarak doğal gaz ateşlidir ancak hali hazırda mevcut veya daha ekonomik olması halinde propan veya akaryakıt da kullanabilmektedir. Çöp fırınlarından her biri, yanmadan kaynaklanan yoğun sıcaklığa dayanacak şekilde refraktör kaplamalıdır. Hastane çalışanları atığı kırmızı torbalar veya plastik kaplar içinde ya el ile ya da hidrolik olarak, ana bölme kapısından yüklemektedir. Çalışanlar kapıyı kapatarak yakma işlemini başlatırlar. Önce, ana bölmeye paralel veya ana bölmenin altında bulunan ikincil bölme içindeki brülörler ateşlenir. Isı sonra, ana bölmenin sıcaklığının artırılması için refraktör malzeme üzerinden yayılır veya böylece artan oranda enerji tasarrufu sağlanır. Ana bölmede asgari 1.800¡F sıcaklık elde edildiğinde, atığın yakılması için bir sensör ana bölmenin brülörünü yakacaktır. Crawford Equipment Şirketi katı ve sıvı atık bertaraf sistemleri müdürü ve kimya mühendisi olan Luis Llorens "1.800¡ sıcaklık patojenlerini öldürüp, tüm organik atıkları oksidize ederek, bunları karbon dioksit ve su haline çevirmektedir" açıklamasını yapmaktadır. "Yanmadan kaynaklanan tüm duman ve kokular ikincil bölmeye aktarılmakta ve 1.800¡ ısı bunları yok edene kadar orada bir veya iki saniye tutulmaktadır." İkinci bölmeden gelen hava asitler ve kurşun, kadmiyum ve civa gibi ağır metallerden arındırılmak üzere, özel bir hava çıkışı üzerinden standart bir kirlilik kontrol sistemine yönlendirilmektedir. Sistem, baca gazları ile etkileşime girerek asit gaz emisyonlarının engellenmesi için su ve kaustik solüsyon gibi bir ayıraç ile püskürtme yapan ıslak gaz yıkayıcılarını kullanmaktadır. İlk hacminin yüzde doksanını aşacak şekilde tıbbi atık hacminin indirgenmesinin yanı sıra, Crawford çöp yakıcılarının ağırlığı da yüzde 95 ila yüzde 97 arasında indirgediği ve bunun da mikro dalga ve buhar otoklav sistemleri tarafında yapılamadığı Llorens tarafından bildirilmektedir. YİNE DE EN İYİ ÇÖZÜM Çöp fırını bölme duvarları tuğla, yalıtım, bir çelik kaplama ve ikinci bir dış çelik kaplamadan oluşmaktadır. Llorens, "Çöp fırınının dış duvarlarının soğuk tutulması için yan duvarların içinde fan ile hava dolaşımı sağlanmaktadır" ifadesinde bulunmuştur. Ek olarak Crawford, çöp fırınının refraktör kaplamalı bacasına bir hava akımının sağlanması için bir fan monte etmiştir. Bu, çöp fırınının daha temiz çalışmasına yardımcı olmakta ve gazların tam olarak yanmasının sağlanması için tutuşma sürelerini artıracak şekilde ikinci bölmede tutulmasını sağlamaktadır. Lorrens, "mikro dalga gibi başka, iyi tıbbi atık arıtma teknolojileri mevcuttur ancak yakma, doğru koşullar altında yine de en iyi seçenektir." demiştir. "Hastanenin seçimi topluluklarına ve ihtiyaçlarına bağlıdır." Örneğin, West Palm Beach, Fa'da bulunan Emekli İşleri Tıp Merkezi atıkları ile birlikte ve federal adli yetkililer tarafından el konan yasadışı uyuşturucu ve silahların işleme tabi tutulması için 1995'ten bu yana bir Crawford çöp fırınını kullanmaktadır. "West Palm Beach'te bulunan V.A. Tıp Merkezinin makina mühendisi ve tesisler yönetim şefi Wally Thompson, "Tüm malzemeleri sessiz ve etkin şekilde imha etmesi ve ön işlemli atığın yüzde 5 ila 10'u arasında ağırlıkta bir kül yaratması ve bunun da katı atık depolama alanlarında kullanılabilmesi nedeniyle Crawford çöp fırınını seçtik." demiştir. Crawford ünitesinin başarısının altında yatan anahtar, gaz yıkayıcısıdır. Saatte 500 libre atık işlem kapasitesine sahip bir çöp fırınının tasarımı konusunda. West palm Beach'deki V.A. temsilcileri Visalia, Calif'ten Emcotek ile birlikte çalışmıştır. Çöp fırınından 1.900 ila 2.100¡F sıcaklıkta çıkan sıcak gazlar Emcotek'in gaz yıkayıcısının ana söndürme tankına girmektedir. Püskürtme nozülleri, gazların yaklaşık olara 200¡F'ye soğutulması ve yakma sırasında üretilen hidroklorik asidin nötrleştirilmesi için su ve sodyum hidroksit püskürtmektedir. Gaz daha sonra püskürtme işleminin tekrarlandığı ikinci bir söndürme tankına girmekte ve böylece gazlar 120¡ ila 140¡F'ye soğutulmakta ve asitler daha fazla sodyum hidroksit ile tamponlanmaktadır. ASİT ATIĞIN NÖTRLEŞTİRİLMESİ Boru tesisat sistemi, bir programlanabilir lojik kontrolörüne (PLC) bağlı pH sondalarını içermektedir. PLC, asitli atıkların nötrleştirilmesi için gerekli olan sodyum hidroksit miktarını enjekte eden iki artı aktarma pompasını kontrol etmektedir. Söndürülmüş gazlar, radyal bir su perdesinin yaratılması için dönen bir disk merkezine bir dişli kutusu tarafından suyun pompalandığı rotari bir atomizör odasına girmektedir. Bu perde, partikülleri beher kuru standart kübik foot havayı yaklaşık 0.015 gram veya daha iyi bir değere indirgeyen, yüksek enerji ıslak gaz yıkayıcı işlevini görmektedir. Gaz akımının bacadan dışarıya bırakılmasından önce, çeşitli ağır metalleri ve partiküllü maddeleri taşıyabilecek olan fazla su damlaları bir buğu önleyici filtreler dizisi ile arındırılmaktadır. Emcotek gaz yıkayıcısı gaz akımından asitler, ağır metaller, dioksin ve çeşitli organik bileşenleri yüzde 95 ila 99 oranında arındırmaktadır. Gaz yıkayıcısının performansı tahliye bacası içinde bulunan çeşitli numunelendirme sondaları ile kontrol edilmektedir. Palm Beach Bölgesi'ndeki emisyon standartları nedeniyle V.A., ağır metallerin arındırılmasının optimize edilmesi için rotari atomizörü besleyen suyun sıcaklığını 80 veya 85¡F'ye indirgemek üzere bir titanyum ısı eşanjörünün eklenmesini Emcotek'ten istemiştir. Çevre şartnamelerine uygun birçok çöp fırınında olduğu üzere, West Palm Beach tesisi estetik hususlarını da dikkate almıştır. Thompson, "Ayrıca, zararsız ancak çirkin bir görünüme neden olan tüysü bulutun da ortadan kaldırılması için, soğuk gaz akımını yeniden ısıtmak üzere gaz yıkayıcı bacasına Emcotek tarafından bir titanyum buhar bobini ilave edilmesini sağladık." demiştir. Kaynak: Gen Bilim

http://www.biyologlar.com/tibbi-atiklara-cozum

Dünya 4 derece ısınsa yaşam nereye gider

Dünyamızın 4 derece ısınması durumunda – ki içinde bulunduğumuz yüzyılda çok büyük bir olasılık- insan türü hayatta kalmak için çok büyük bir savaş verecek. Su baskınları, kuraklık, açlık, susuzluk nedeniyle dünyanın büyük bir kısmı yaşanamaz hale gelirken, Kanada, Sibirya, Grönland ve Antarktika`nın batı kıyıları gibi çok az bölge, insan türünün yaşamını sürdürebilmesine izin verecek. En fazla bir milyon kişinin barınabileceği bu dünyada, enerji ve gıda üretimi de zor koşullarda sürdürülecek. Böyle karamsar bir senaryonun yaşanmaması için tek umut, var olan ulusal sınırların ortadan kalkması ve yepyeni bir dünya düzeninin kurulması. Timsahlar, İngiltere sahillerinde kol gezerken, Saygon, New Orleans, Venedik ve Mumbai gibi kentler sular altında kalacak. İnsan türünün %90`ı yok olacak. Bu bir film senaryosu değil; içinde bulunduğumuz yüzyılda dünyanın dört derece ısınması durumunda ortaya böyle bir tablonun çıkması çok büyük bir olasılık. Açıkça kimse böyle bir geleceğe sahip olmak istemese de, bugünkü göstergeler daha farklı bir geleceğin mümkün olmadığını gösteriyor. Sera gazı emisyonlarını azaltma girişimlerinin sonuçsuz kalması veya gezegenin iklim geribesleme mekanizmalarının ısınmayı hızlandırma olasılıkları, bilim insanları ve ekonomistlerin yalnızca bu dünyanın geleceğinden değil, giderek artan insan popülasyonunun sürdürülebilirliğinden de kaygı duymalarına yol açıyor. Bugünkü insan sayısının hayatta kalabilmesi için dünyada köklü bir düzen değişikliğine ihtiyaç olduğunu düşünüyorlar. Bu arada iyi haber, insan türünün yok olma olasılığının çok düşük olması. İnsan türünün, sayıları birkaç yüz bine düşse bile yeryüzünden silinmesi çok zor. Fakat yaklaşık 7 milyarı bulan bugünkü nüfusu devam ettirmek gerçekten çok ciddi bir planlama yapılması gerekiyor. `DÖRT DERECELİK ISINMA NEDİR Kİ` DEMEYİN! Dört derecelik bir ısınma, ilk bakışta çok fazla değilmiş gibi görünüyor. Bu, gece-gündüz sıcaklık farkından bile az. Öyle ki bu kadarcık bir ısınmanın keyifli bile olabileceğini düşünebilirsiniz. Böylece kuzeyin soğuk ve karanlık kentlerinden Akdeniz`in sıcak ve güneşli sahillerine taşınmaya gerek kalmaz. Ancak tüm gezegenin ortalama 4 santigrat derece ısınması, çok farklıdır ve bu farklılık insanoğlunun felaketine yol açabilir. Bu ısınma 18.yüzyıldan başlayan insan faaliyetlerinin bedelidir. `Yeni Jeolojik Çağ` olarak tanımlanan bu döneme bazı bilim insanları (Başta Almanya, Mainz`deki Max Planck Enstitüsü`nden Nobel ödüllü atmosfer kimyası uzmanı Paul Crutzen) `Antroposen` adını veriyor. Sıcaklıkta dört derecelik artışın meydana gelmesi de çok zor değildir. 2007 yılında İklim Değişikliği Üzerine Hükümetlerarası Panel`in (IPCC- Intergovernmental Panel on Climate Change) yayımladığı bir rapor, içinde bulunduğumuz yüzyılda 2 ile 6.4 derecelik bir ısınmayı öngörüyor. IPCC`nin eski başkanı Bob Watson`a göre dünya dört derecelik ısınma olasılığına karşı önlemleri şimdiden almalı. ISINMA KAÇINILMAZ Daha sıcak bir dünya ile nasıl başa çıkacağız? Bu konuda en önemli faktör, bu aşamaya gelmeye ne kadar süremizin kaldığı ile ilgilidir. Dört derecelik artışın ne zaman başlayacağı ise atmosfere ne kadar sera gazı pompaladığımıza değil, dünyanın ikliminin bu gazlara ne kadar duyarlı olduğuna bağlıdır. Ayrıca bu, iklim geribesleme mekanizmasının ısınmayı hızlandırdığı `geri dönüşü olmayan noktaya` erişip erişmediğimiz ile de ilgilidir. Modeller dünyanın dört derecede `pişmesi`nin 2100 yılında gerçekleşeceğini gösterse de bazı bilim adamları bu noktaya 2050 yılında erişebileceğimizi öngörüyor. Bu aşamaya geldiğimizde bilim insanları Dünya`da yaşamın kâbusa dönüşmesinden korkuyor. İngiltere`deki Exeter Üniversitesi`nden iklim sistemlerinin dinamiği konusundaki çalışmalarıyla tanınan Peter Cox, görüşlerini şöyle dile getiriyor: `İklim bilimciler başlıca iki gruba ayrılır: Biri, sera gazı emisyonunu vakit geçirmeden kesmemiz ve yüksek küresel sıcaklıkları aklımızdan çıkartmamız gerektiğini söyleyen ihtiyatlı bilim insanları. Diğeri ise, ne yaparsak yapalım felaketin kaçınılmaz olduğuna inanan ve her şeyi bırakıp yüksek tepelere kaçmamız gerektiğini söyleyen karamsarlar. Ben orta noktadayım. Değişiklikler kaçınılmaz ve bizler adımlarımızı bu değişikliklere göre atmalıyız.` SICAK BİR GELECEK NELERE GEBE? Şu anda hayatta olan insanların bu felaketi yaşayabileceği olasılığını aklımızdan çıkartmadan, mümkün olan en az kayıp ile hayatta nasıl kalabileceğimizi düşünmemiz gerekiyor. Böyle bir gelecek bize nelere mal olacak? Dünya buna benzer bir sıcaklık artışını son olarak 55 milyon yıl önce Paleosen-Eosen Termal Maksimum olayında yaşamıştı. O dönemde suçlunun `klatrat`lar (iki kimyasal cismin kristalsel birleşmesi; bu birleşmede cisimlerden birinin molekülleri, diğer cismin moleküllerinin oluşturduğu kristal örgüdeki atom boşluklarına yerleşir-kimyasal olarak kafeslenmiş ve donmuş metanın bulunduğu geniş topraklar) olduğu düşünülüyor. Metanın derin deniz dibinden serbest kalıp, atmosfere püskürerek 5 gigaton karbon oluşturduğu tahmin ediliyor. Zaten sıcak olan gezegen 5 veya 6 derece ısınınca, buzlardan arınmış olan kutup bölgelerinde tropik ormanlar yetişmiş ve okyanus suları o kadar asidik hale gelmiş ki deniz canlıları kütlesel olarak ortadan kalkmış. Deniz seviyesi bugüne göre 100 metre yükselmiş ve güney Afrika`dan Avrupa`ya kadar olan bölge tümüyle çölleşmiş. Deniz seviyesinin yükselmesi kıyılarda suların iki metre yükselmesine yol açabilir. Öyle ki eğer Grönland buzul tabakası ve Antarktika`nın bir kısmı erirse bu yükselme daha da fazla olabilir. New York`ta NASA`nın Goddard Uzay Çalışmaları Enstitüsü`nden iklim bilimcisi James Hansen, su seviyesindeki yükselme konusunda şunları söylüyor: `Batı Antarktika`daki buzul tabakalarının bu yüzyıldaki ısınma karşısında direneceğini hiç sanmıyorum. Bu da deniz seviyesindeki yükselmenin en az 1 veya 2 metre arasında olacağı anlamına geliyor. CO2 yoğunluğunun 550 ppm (parts per million) seviyesine (bugün yoğunluk 385 ppm seviyesinde) yükselmesi ise kıyamete yol açacak. Bu da deniz seviyesinin 80 m veya daha fazla yükselmesi demek oluyor.` HANGİ BÖLGELER ETKİLENECEK? Dünya yüzeyinin yarısı 30 ve -30 derece enlemleri arasında tropik bölgelerde yer alıyor ve burası özellikle iklim değişikliğinden en fazla etkilenecek bölgeler. Örneğin Hindistan, Bangladeş ve Pakistan daha şiddetli muson yağmurlarına maruz kalacak. Bu da bu bölgelerin şimdi olduğundan daha yıkıcı su baskınlarına hedef olacağı anlamına geliyor. Yine de toprak daha da sıcak olacağı için bu su daha çabuk buharlaşacak. Sonuçta Asya büyük bir kuraklığa teslim olacak. Bangladeş`in topraklarının üçte birini kaybedeceği düşünülüyor. Afrika musonlarının, daha az bilinmesine karşın, daha da yoğun olması bekleniyor. Bu da Sahel Bölgesi`nin –Sahra Çölü`nün güneyinde kıtayı bir ucundan diğerine bölen kuşak- yeşillenmesine yol açabilir. Ancak diğer modellere göre Afrika`daki kuraklık daha da kötüleşecek. İçme suyu sıkıntısı dünyanın her yerinde hissedilecek. Çin`de, güney-batı ABD`de, Orta Amerika`da, Güney Amerika`nın büyük bir kısmında ve Avustralya`da daha sıcak havalar, toprağın nemini buharlaştıracak ve kuraklık başlayacak. Dünya`da bugün var olan çöller daha da genişleyecek. Öyle ki Sahra çölü Orta Avrupa`ya kadar ilerleyecek. Buzulların erimesi, Tuna`dan Ren`e, Avrupa nehirlerinin kurumasına neden olacak. Benzer etkiler Peru`daki And Dağları, Himalayalar, Karakurum Dağları`nda da hissedilecek. Dolayısıyla Afganistan, Pakistan, Çin, Butan, Hindistan ve Vietnam susuz kalacak. KARAMSAR BAKIŞ `Yeterli su garantisine yalnızca yüksek enlemlere çıktıkça sahip olabileceğiz` diye konuşan NASA`da görevli James Lovelock, `Bu bölgede her şey çıldırmış gibi gelişecek. İşte yaşam yalnızca burada barınacak. Dünya`nın geriye kalanı birkaç vahanın bulunduğu koskoca bir çöl olacak` diyor. `Gaia Kuramı`nın kurucusu olan Lovelock, bu kuramıyla Dünya`yı kendi varlığını koruyabilen ve düzene sokan bir organizma olarak değerlendiriyor. Bu durumda gezegenin yalnızca bir kısmında insanlar yaşayabilecekse bu kadar geniş bir popülasyon nereye sıkışacak? Lovelock gibi bilim insanları bu konuda çok da iyimser değiller: `İnsanlar çok güç bir durumda ve önlerindeki bu zorlu evreyi aşabilecek kadar da akıllı olduklarını sanmıyorum. Tür olarak varlıklarını sürdürecekler ama çok fire verecekler` diye konuşan Lovelock, `Bu yüzyılın sonunda sağ kalan insanların sayısı bir milyarı geçmeyebilir` diyor. İYİMSER BAKIŞ Almanya`daki Potsdam İklim Değişikliği Araştırmaları Enstitüsü`nden John Schellnhuber gelecekle ilgili daha iyimser görüşlere sahip. Dört derecelik bir ısınmanın çok büyük bir etkisi olacağını kabul ediyor ama insanoğlunun bu felaketin üstesinden geleceğine de inanıyor. Hayatta kalabilmek için insanların radikal değişiklikler yapması gerekiyor. Schellnhuber topluma jeopolitik açıdan değil, kaynak dağılımı açısından bakılmasının daha doğru olduğunu söylüyor. `Her ülkenin yiyecek, su ve enerji bakımından kendi kendine yetmesi gerektiğine inanmak gibi bir yanılgı içindeyiz` diye konuşan Cox, `Dünyayı daha farklı ve taze bir bakış açısıyla değerlendirmemiz gerekiyor. Başka bir deyişle, kaynakların nerede bulunduğuna bakıp, popülasyonu, yiyecekleri ve enerjiyi, planlamamız gerekiyor. Eğer uzaylılar Dünyamıza inse, Pakistan ve Mısır gibi dünyanın en kurak bölgelerinde pirinç gibi çok fazla su isteyen bitkilerin yetiştirilmesini delilik olarak nitelendirebilir` diyor. POLİTİKAYI DEVRE DIŞI BIRAKMAK Doğal kaynaklar üzerindeki çatışmaların, iklim değişiklikleri ile birlikte artması kaçınılmaz. Kaldı ki dünya liderlerinin siyaseti bir kenara bırakarak, kendi serbest iradeleriyle sahip oldukları yetkilerden vazgeçeceklerini düşünmek bile hayaldir. `İnsanoğlunun tek şansı siyasi engellerin üstesinden gelmektir` diye konuşan Mikronezya`da sular altında kalmak üzere olan ada devleti Kiribati`nin Devlet Başkanı Anote Tong, `Bizim için artık çok geç. Halkımızı yavaş yavaş Avustralya ve Yeni Zelanda`ya taşıyoruz. Dünyanın diğer bölgelerinin de benzer bir akıbete maruz kalmasını engellemek için ulusal sınırları ortadan kaldırmak gibi sert tedbirler almalıyız` diyor. Cox da aynı fikirde: `Hayatta kalmamızın önündeki tek engel ulusal sınırlar ise bu konuda gerekli adımları atmalıyız. Hayatta kalmamız her şeyden önemli.` İklim madellerinin çoğu gezegenin kuzey ve güney uçlarının daha fazla yağış alacağını öngörüyor. Kuzey yarıkürede Kanada, Sibirya, İskandinavya ve Grönland`ın buzullardan temizlenen kısımları, güney yarıkürede ise Patagonya, Tasmanya, Avustralya`nın ve Yeni Zelanda`nın kuzeyi, Antarktika`nın buzullardan arınmış batı kıyıları insan yaşamına uygun görünüyor. Bir insana gerekli olan yerleşim alanının 20 metre kare olduğunu varsayarsak, 9 milyar insana 18.000 kilometre kare genişliğinde bir alan gerekir. Kanada`nın tek başına 9.1 milyon kilometre kare olduğuna göre ve Alaska, Rusya ve İskandinavya gibi yüksek enlem ülkeleriyle birleştirildiğinde, herkesin yerleşmesine yetecek miktarda toprak bulunduğu sonucu çıkıyor. Suya erişimi olan bu değerli topraklarda yiyecek üretmek mümkün olabilecek. Dolayısıyla insanlar, yüksekte kalan bu bölgelerde kalabalık kentlerde yaşayabilecek. Ne var ki bu kadar sıkışık ortamlarda yaşam sürdürmek beraberinde birçok sorunu da getirecek. Örneğin salgın hastalıklar kolayca yayılabilecek ve kitlesel ölümlere yol açabilecek. VEJETARYEN BİR DÜNYA İnsanların yeni bir yaşam kurduğu bu bölgelerde büyük bir olasılıkla vejetaryen bir dünya kurulacak. Isınma ve asitlenmeye bağlı olarak denizlerde balık kalmayacak. Kümes hayvanı yetiştiriciliği yalnızca çiftliklerden arta kalan bölgelerde görülecek. Hayvancılık da otlak azlığına bağlı olarak yalnızca keçi gibi çöl bitkileriyle beslenen hayvanlarla sınırlı tutulacak. Et azlığı sentetik etlerin üretimini artıracak. Yosun temel gıda maddeleri arasına girecek. Bataklık ve sulak arazilerde tarım yapılması sağlanacak. ENERJİ ÜRETİMİNDE DARBOĞAZLAR Yeni kentlere enerji sağlamak için de yaratıcı fikirler yaşama geçirilecek. Afrika, Ortadoğu ve Güney ABD`yi kapsayacak şekilde geniş bir kuşak, güneş enerjisi üretim tesislerine ayrılacak. Yüksek-voltaj doğru akım nakil hatları bu enerjiyi kentlere taşıyacak veya bu enerji hidrojen olarak depolandıktan sonra nakledilecek. Eğer güneş enerjisi üretim tesisleri Ürdün, Fas ve Libya`da 2010 yılında devreye girerse, 2020 yılında toplam enerji sevkiyatı yılda 55 teravat saate çıkabilir. Bu da 35 milyon insanın evde kullanacağı elektrik gereksiniminin karşılanacağı anlamına geliyor. 9 milyara çıkacak olan dünya nüfusunun enerji talebini karşılamaktan çok uzak olan bu miktarın arttırılması için güneş enerjisi üretim tesislerinin geniş bir alana yayılması gerekiyor. Nükleer, rüzgâr, hidro-enerji, jeotermal ve açık deniz rüzgâr jeneratörleri de devreye girerek, enerji arzına katkıda bulunacak. ESKİ, YEŞİL DÜNYA UMUDU Toprak, enerji, yiyecek ve suyu planlı bir şekilde kullandığımız takdirde insan popülasyonunun hayatta kalma şansı artar. Ancak buna yaşamak denirse... Bir kere Dünya`daki biyolojik çeşitlilik azalacak, çünkü pek çok organizma yüksek sıcaklığa, susuzluğa, ekosistemlerinin yok olmasına dayanamayacak veya aç insanlar tarafından avlanacaklardır. Schellnhuber, koşulların bu kadar elverişsiz olduğu bir dünyada insanların eski yeşil dünyalarını geri getirmek için ellerinden geleni yapacaklarına inanıyor: `İnsan türünün hayatta kalması CO2 düzeyini 280 ppm`ye çekmesine bağlıdır. Artan sıcaklık yüzünden ormanları yeniden oluşturamazsak da bazı bölgelerde yeni ağaçlar yetiştirebiliriz. Böylece az sayıda ağaç, yerel iklimi değiştirerek yağmur miktarını arttırmaya yetebilir. Bu da ormanların gelişmesi için uygun zemini yaratır.` GERİ DÖNÜŞÜ OLMAYAN NOKTA Dört derece ısınmış bir dünya ile ilgili en korkutucu senaryo bugünkü dünyamızın koşullarına bir daha sahip olamayacak noktaya gelmemizdir. Daha da kötüsü pek çok model, dört derecelik sıcaklık artışının bir kere meydana geldikten sonra durdurulamayacak hale geleceğini öngörüyor. Daha da sıcak bir dünyada bilim insanları insan türünün akıbeti hakkında hiç de olumlu şeyler düşünülmüyor. Crutzen iyimser olmaya çalıştıklarını ancak bugünkü verilerin buna izin vermediğini söylüyor: `Gelecek hakkında iyimser düşünmek için karbon emisyonunu 2015 yılına kadar %70 oranında düşürmemiz gerekir. Oysa biz ne yapıyoruz? Karbon emisyonunu her yıl %3 oranında arttırıyoruz.` Derleyen: Reyhan Oksay (Cumhuriyet Dergi)

http://www.biyologlar.com/dunya-4-derece-isinsa-yasam-nereye-gider

Organik Evrimin Ana Ilkeleri

Organik evrim konusunda ana ilkelerin açiga çikarilmasi ve ögretilmesi toplumlarin düsünce sistemlerinde büyük yansimalara neden oldugu ve olacagi için, sadece doganin temel yasalarini açiklamaya dönük olan böyle bir bilimsel alan, ne yazik ki, belirli çevrelerde tehlikeli bidir gelisim olarak degerlendirilmektedir. Çünkü evrim kavrami, zaman süreci içerisinde bir degismeyi açiklar; sonsuzluk ve degismemezlik evrimin ilkelerine aykiridir. Dolaysiyla evrim kavrami. dogmatik düsünceye, yani herseyin oldugu gibi benimsenmesine izin vermeyen bir bilim dalidir. Bu ise, belirli kosullara ve düsüncelere, oldugu gibi, yüz yillardir, düsünmeden uymus toplumlari; keza bunun yanisira toplumlarin bu uyumundan çikarlari için yeterince yararlanan çevreleri rahatsiz etmektedir. Evrim kavraminin kendisi de sabit degildir, zaman süreci içerisinde yeni bilimsel çalismalarin isigi altinda degismek zorundadir.Çünkü kendini zaman süreci içerisinde degistiremeyen, yeni bilgilerin ve gelisimlerin etkisi altinda yenileyemeyen her sey ve her kavram yok olmak zorundadir. Bu yasa, tüm canlilar ve kavramlar için geçerli görünmektedir. Evrim kavrami özünde üç alt kavrami içine alir: 1. Anorganik evrim: Cansizlarin degisimini inceler; özellikle evrenin olusumundan, canlilarin temel maddelerini olusturan cansiz maddelerin olusumuna kadar ortaya çikan olaylari kapsar. 2. Organik evrim: Canlilarin degisimini inceler. 3. Sosyal evrim: Toplumlarin degisimini inceler. Biyioloji bilimi, özellikle organik evrimi tapsar. Organik evrim bugün de devam etmektedir.; hatta bugün tarihin birçok devrelerinden daha hizli olmaktadir. Son binkaç yüzbin senede yüzlerce yeni bitki ve hayvan türü meydana gelirken, yüzlercesi de yeni tür olusumlari için ayrilmaya baslamistir.Fakat bu ayrilma ve türlesme o kadar yavas yürümektedir ki, gözlemek yalniz tarihpsel belgelerin bir araya getirilmeleriyle ve karsilastirilmalariyla mümkün olacaktir. Biyilojik evrimin olustuguna iliskin kanitlayici tipik örnek,15. yüzyilin baslarinda Madeira yakininda, Porta Santo denen küçük bir adaya birakilan tavsanlarda gözlenmistir. Tavsanlar, Avrupa’danh getiriymisti. Adada dger bir tavsan türü ve getirilen tavsanlarin düsmanlari olmadigi için getirilen tavsanlar anormal derecede çogaldilar ve sonuçta 400 yil sonra,Avrupa’daki anaçlarindan tamamen farkli yapilar kazandilar. Öyle ki, büyüklükleri, Avrupadakilerin yarisi kadar oldu; renklenmeleri tamamen degisti ve daha gececi hayvanlar oldular.En önemlisi, atalariyla biraraya geldiklerinde, artik çiftlesip yeni bir döl meydana getiremiyorlardi. Yani yeni bir tür özelligi kazanmistilar. Canlilar arasinda benzerliklerin ve farkliliklarin nasil ortaya çiktigi, bilimsel olarak ilk defa, Charles Darwin’in gözlemleriyle gün isigina çiktigi ve açiklandigi için, evrim kavrami ile Darwin’in ismi ve kisiligi özdeslestirilerek “Darwinizm” denir. Evrim Konusundaki Düsüncelerin Gelisimi Canillarin birbirinden belirli derecelerde farkliliklar gösterdigine ve aralarinda belirli derecelerde akrabaliklar olduguna iliskin gözlemler, düsünce tarihi kadar eski olmalidir. Yavrulari atalarindan, kardeslerin birbirinden belirli ölçülerde farkli oldugu çok eskiden gözlenmisti. Bitkilerin ve hayvanlarin benzerlik derecelerine göre, türden baslayarak belirli gruhlar olusturdulari saptanmisti. Fakat kalitim konusunda bilgiler yeterli olmadigi ve özellikle bir türün binlerce yillik gelisimi düsünür bir birey tarafindan izlenemedigi için, çesitlenme ve akrabalik baglari tam olarak açiklanamamistir. Bazi bireylerin yasam savasinda üstün niütelikler tasidigi, dolaysiyla ‘dogal seçme’ eskiden de bilinçsiz olarak gözlenmisti. Fakat evrim konusundaki bilimsel düsüncelerin tarihi, diger bilim dallarina göre çok yenidir. Evrim Konusunda ilk Düsünceler Dini Düsünceler: Düsünebilen insanin, dogadaki çesitlenmeyi, canilar arasindaki benzerliklerin ve farkliliklarin derecesini gözledigi an evrim konusunda ilk düsünceler baslamis demektir. Ilk yaygin düsünceler, Asur ve Babil yazitlarinda; daha sonra bunlardan köken alan Ortadogu kökenli dinlerde görülmüstür. Hemen hepsinde insanin özel olarak yaratildigi ve evrende özel bir yere sahip oldugu vurgulanmis; türlerin degismezligine ve sabitligine inanilmis ve diger canlilar konusunda herhangi bir yoruma yer verilmemistir. Bununla beraber Kuran’da yaratilisin kademeli oldugu vurgulanmistir. Yalniz bir Türk din adami, astronomu ve filozofu olan Hasankale’li Ibrahim Hakki(1703-1780), insanlarin degisik bitkilerden ve hayvanlardan köken aldigini belirtmistir. 17. yüzyila kadar, piskopos Ussher’in ve digerlerinin savundugu ‘türlerin oldugu gibi yaratildigi ve degismeden kaldigi fikri’ yani ‘Genesis’ genis halk kitleleri tarafindan benimsendi ve etkisini günümüze kadar sürdürdü. Ussher’e göre dünya IÖ 4040 yilinda, Ekim ayinin 4'ünde sabah saat 9.00'da yaratilmisti. Bu düsünce Ussher tarafindan Incil’e eklenmistir. Daha sonra yine Hiristiyan din adamlari olan Augustin (IS 354-430) ve Aquinas (IS 1225-1274) tarafindan canlilarin basit olarak tanri tarafindan yaratildigi ve daha sonra degiserek çesitlendigi savunulmustu. Özellikle bizim toplumumuzda, birçok dini belgeden de anlasilacagi gibi, Adem’in çamurdan yaratildigi, Havva’nin Adem’in kaburga kemiginden olustugu ileri sürülerek, yaratilisin ilk olark inorganik kökenli oldugu ve daha sonra eseylerin ortaya çiktigi savunulmustur. Yunanlilardaki ve Ortaçagdaki Düsünceler: Yunan filozoflarindan Empedocles, IÖ 500 yillarinda bitkilerin tomurcuklanma ile çesitli hayvan kisimlarini, bu kisimlarin da birlesmesiyle hayvanlarin olustugunu savunmustu. Thales(IÖ 624-548), Ege Denizindeki canlilari çalismis ve denizlerin canliligin anasi oldugunu ileri sürmüstür. Aristo (IÖ 384-322) bitkiler ve hayvanlar konusunda oldukça genis bilgiye sahipti. Onlarin dogruya yakin tanimlarini vermis ve gelismisliklerine göre siniflandirmistir. Canlilarin metabiyolojik olarak degiserek birbirlerinden olustuklarina ve her birinin tanrilarin yeryüzündeki ilahi taslaklari olduklarina inanmistir. Daha sonra, canlilarin kökenini Der Rerum Natura adli siirinde veren Lucretius (IÖ 99-55) u anmadan ortaçaga geçemeyecegiz. Yeni Çagdaki ve Yakin Çagdaki düsünceler: Rönesans ile canlilar konusundaki bilgilerin, en önemlisi evrim konusundaki düsürnürlerin sayisi artmistir. Hooke (1635-1703), Ray (1627-1705), Buffon ( 1707-1788) ve Erasmus Darwin (1731-1802) bu devrin en önemli evrimcileridir. Rönesanstan önce de bulunan hayvan kabuklarinin, dislerinin, kemiklerinin ve diger parçalarinin bugünkü canlilarin benzer taraflari ve farklari saptanmistir.Ayrica yüksek daglarin basinda bulunan fosillerin, yasayanlarla olan akrabaliklyari gözlenmistir. Bu gözlemlerin isigi altinda, her konuda çalismis, düsünür ve sanatçi olan Leonardo da Vinci, canlilarin tümünün bir defada yaratildigini ve zamanla bazilarinin ortadan kalktigini savunmustur. Buna karsilik birçok doga ibilimcisi, canlilarin zaman zaman olustuklarini dogal afetlerle tamamen ortadan kalktiklarini ve yeniden baska sekillerde yaratildiklarini ileri sürmüstür. Bu sekilde farkli devirlerde 2arkli canlilarin yasamasi kolaylikla açiklanabiliyordu. Her dogal yikimdan sonra, olusan canlilarin, organizasyon bakimindan biraz daha gelismis olduklarina inaniliyordu. Bu kurama “Tufan Kurami” denir. Bu yikimin yedi defa oldugu varayilmistir. Cuvier, 1812 yilinda, fosiller üzerinde ünlü kitabini yanilayarak fosillerin, kesik, kesik degil, birbirlerinin devami olacak sekilde olduklarini bilimsel olarak açiklamistir. 18. yüzyilin sonu ile 19. yüzyilin baslangicinda, üç Ingiliz jeologun çalismalariyla katstrofizm kurami yerine ‘Uniformizmi’ kurami getirildi. Hutton 1785'te geçmiste de bugünkü gibi jeolojik kuvvetlerin rol oynadigini, yükselmelerin ve alçalmalarin, keza erozyonlalarin belki de daha kuvvetli olurak meydene galdigini ve yüksek daglarda bulunan fosilli tabakalar ile sediman (katman) tayinlerinin yailabilecegini buldu. John Playfair’in yapiti 1802'de yayinlandi. Üçüncü arastirici, Charles Lyell, bir çok jeolojik soruna çözüm getirmenin yanisira, canlilarin büyük afetlerle degil, çevre kosullarinin uzun sürede etki etmesiyle degistigini savundu. Kitabinin bir yerinde ‘geçmisteki güçler bugünkünden hiç de çok farkli degildi’ diye yazmistir. Bu yaklasim, Nuh Tufani’nin gerçeküstü oldugunu savunuyordu. Lyell’in fikirleri C.Darwin’i büyük ölçüde etkilemistir. Lamarck’in Düsünceleri Organik evrimi konusunda ilk kapsamli kuram 1809 yilinda ‘Philosophie Zoologique’ adli yapitiyla, Fransiz zoologu Jean Baptiste Lamarck’a (1774-1829) aittir. Lamarck, zamaninin meslektaslari gibi, tüm canlilarin, gelisimlerini ve islevlerini denetleyen bir canlilik gücüyle donatildigina ve degisen çevre kosullarina karsi bir savasim gücünün olmadigina inaniyordu. Kitabinda, hayvanlari, karmiasikyiklarina göre düzenlemeye çalisirken, yanlisligi daha sonra kesin olarak saptanan bir varsayimi ileri sürdü: “ Eger bir onrgan fazla kullaniliyorsa, o organ gelismesini sürdürerek, daha etkin bir yapi kazanir”. Bu varsayima ‘lamarkizm’ denir. Ayrica canlinin yasami boyunca kazanmis oldugu herhangi bir özelligin, gelecek döllere geçtigine de inanmisti. Örnegin demircinin oglunun kol kaslari digerlerine göre daha iyi gelisir. Zürafalirin atasi kisa boyunlu olmaliran karsin, yasadiklari ortamin bir zaman sonra kuraklasarak, dibi çiplak ve çayirsiz agaçlarin bulundugu ortama dönüsmesi sonucu, zürafalar agaçlarin yapraklariyla beslenmek zorunda kaylmislar ve böylece boyunlari dölden döle uzamistir. Körfarelerin gözlerini, karincaayisinin dislerini yitirmesini; su kuslarinin perde ayaklari kazanmasini bu sekilrde açiklamistir. Bu üaçiklamalar,kalitimin yasalari ortaya çikarilmadan önce, çok iyi bir açiklama sekli olarak benimsendi. Fakat kalitim konusunda bilgiler gelisince, özellikle Weismann tarafindan somatoplazma ile germplazma arasindaki kuramsal farklar bulununca, evrimsel degismenin, vücut hücrelerinde olmadigi, sadece eseysel hücrelerdeki kalitsal materyalin etkisi ile yürütüldügü anlasildi. Böylece Lamarck’in varsayimi tümüyle geçerliligini yitirdi. Çünkü bir birey gerçekte belirli ölçüde çevre kosullarina uyum yapar; fakat ölümüyle birlikte bu özellikler de yitirilir. Halbuki her döl uyumunu, dogdugu zaman tasidigi kalitim materyalinin izin verdigi ölçüler içerisinde yapabilir ve ancak bu özellikleri gelecek döllere verebilir. Buffon ve Erasmus Darwin de buna benzer fikirler ileri sürmüsler, fakat inandirici olamamislardir. Charles Darwin ve Alfred Wallace’in Görüsleri Charles Darwin (1809-1882), evrim bilimine iki önemli katkida bulundu. Birincisi, organik evrim düsüncesini destekleyen zengin bir kanitlar dizisini toplayarak ve derleyerek bilim dünyasina sundu. Ikincisi, evrim mekanizmasinin esasini olusturan ‘Dogal Seçilim’ ya da diger bir deyimle ‘Dogal Seçim’ kuraminin ilkelerini ortaya çikardi.Evrim Kurami, bilimsel anlamda 19. yy kuramidir; ama bu kuram 20. yy’da büyük bir kuram niteligini aldi. Bu nedenle Darwin’ i biraz daha yakindan tanimaliyiz: Darwin, 1809'da Ingitere’de dogdu. Babas, onun hekim olmasini istiyordu; 16 yasinda Edinburg Üniversitesi’ne gönderdi. Darwin, ilk olarak basladigi hekimlik egitimini ve daha sonra basladigi hukuk egitimini sikici bularak her ikisini de birakti. Sonunda Cambridge Üniversitesi’ne bagli Christ Kolejinde teoloji (= dinibilimler) ögrenimi yapti. Fakat Edinburg’daki arkadaslarinin çogu jeoloji ve zooloji ile ilgileniyordu. Cambridge’de kirkanatlilari toplayan bir grupla iliski kurdu. Bu bilim çevresi içerisinde botanikçi John Henslow’ u tanidi ve onun önerileri ile dünya çevresinde bes sene sürecek bir geziye katilmaya karar verdi. Beagle, 1831 yilinda Devonport limanindan denize açildi. Lyell’in kitabini gezisi sirasinda okudu ve dünya yüzünün devamli degistigini savunan düsüncesinden çok etkilendi. Gemidekiler harita yaparken, Darwin de sürekli bitki, hayvan, fosil topluyor; jeoljik katmanlari inceliyor; sayisiz gözlem yapiyor ve dikkatlice notlar aliyordu. Gemi, ilk olarak Güney Amerika’nin dogu sahilleri boyunca güneye inip, daha sonra bati kiyilarindan kuzeye dogru yol aldi. Bu arada Arjantin’in Pampas’larinda soyu tükenmis birçok hayvanin fosilini buldu ve yine jelojik aktmanlardaki fosillerin degisimine özellikle dikkat etti. Bu gözlemleriyle, her türün özel yaratildigina iliskin düsüncelere olan inancini yitirmeye basladi. Yine insan da dahil, çesitli bitki ve hayvan türlerinin degisik ortamylara yaptiklari uyumlari, bu arada yasadigi bir deprem olayi ile yeryüzünün nasil degisebilecegini gözledi. Beagle, 1835 yilinda, Güney Amerika kitasinin bati kiyisina yaklasik 1000 km kadar uzak olar Galapagos adalarina ulasti. Bu adalarda yaptigi gözlemlerde, büyük bir olasilikla ayni kökenden gelmis birçok canlinin cografik yalitim nedeniyle, birbirlerinden nasil farklilastiklarini ve her canlinin bulundugu ortamdaki kosullara nasil uyum yaptigini bizzat gözledi. Örnegin ispinoz kuslarinin, dev kaplumbagalarin, dev kertenkelelerin, adalara ve her adanin degisik kosullari tasiyan bölgeliren göre çesitlenmelerini, yapisal uyumlarini, varyasyonlarini ve sonuç olarak uyumsal açilimlarini gördü. Buradaki bitkilerin ve hayvanlarin hemen hepsi, Amerika kitasinin güney sahillerindeki bitki e hayvan türlerine benzerlik gösteriyor; ama onlardan özellikle uzakligi oraninda farklilasmalar gösteriyordu. Daha sonra arastirmalarina Pasifik Adalarindan, Yeni Zelanda’da, Avusturalya’da ve Güney Afrika Kiyilarinda devam etti. Tüm bu arastirma süreci içerisinde evrimsel uyumu destekleyecek kanitlari titizlikle topladi.1836 yilinda Ingiltere’ye ulasti. Darwin, ileri sürecegi fikrin yanki uyandiracagini, dolaysiyla yeterince kanit toplamasi gerekecegini biliyordu. Kanitlar evrimsel dallanmayi göstermekle birlikte, bunun nasil oldugunu açiklamaya yetmiyordu. Ingiltere’ye varisindan itibaren 20 yil boyunca biyolojinin çesitli kollarindaki gelismeleri de dikkatlice inceleyerek, gözlemlerini ve notlarini biraraya getirip dogal seçilim konusundaki düsüncesini ana hatlariyla hazirladi. 1857 yilinda düsüncelerini kabataslak arkadaslarinin görüsüne sundu. Bu sirada kendisi gibi, Malthus’un bilimse serisini okuyarak ve yine sekiz yil Malaya’da ve Dogu Hindistan’da dört yil Amazon ormanlarinda bitkiler ve hayvanlar üzerinde gözlemler yaparak, bitkilerin ve hayvanlarin dallanmalarindaki ve yayilislarindaki özelikleri görmüs ve dogal seçilim ilkesine ulasmis, bir doga bilimcisi olan Alfred Russel Wallace’in hazirlamis oldugu bilimsel kitabin taslagini aldi. Wallace, Darwin’e yazdigi mektupta eger çalismasini ilginç bulursa, onu, Linnean Society kurumuna sunmasini diliyordu. Çalismasinin adi “ Orjinal Tipten Belirsiz Olarak Ayrilan Varyetelerin Egilimi ” idi. Darwin’in yillarini vererek buldugu sonuç, yani canlilarin yavas yavas degismesine iliskin görüs, Wallace’in çalismalarinda yer almaktaydi. Durum, Darwin için üzücüydü. Fakat arkadaslarinin büyük baskisiyla, kendi çalismasini, Wallace’inkiyle birlikte basilmak üzere 1 Temmuz 1858'de Linnean Society’ye teslim etti Basilmadan duyulan bu düsünceler 24 Kasim 1859'da “Dogal Seçilim ya da Yasam Savasinda Basarili Irklarin Korunmasiyla Türlerin Kökeni” kisaltilmis adiyla Türlerin Kökeni yayinlandi. Ilk gün kitaplarin hepsi satildi. Herkes, organik evrim konusunda yeni düsünceler getiren bu kitabi okumak istiyordu. Özünde organik evrimin benimsenmesi için zemin hazirladi. Çünkü jeolojide, paleontolojide, embriyolojide, karsilastirmali anatomide birçok asama yapilmis ve birden yaratilmanin olanaksizligi ortaya konmustu. Darwin, uysal bir adam oldugundan, bir tepki yaratmamak için, eserinin son kismini tanrisal bir yaratilis fikrini benimsedigini yazarak bitirmisti. Buna ragmen, basta din adamlari ve bazi bilim adamlari dini inançlara karsi geliniyor diye bu çalismaya karsi büyük bir tepki baslattilar. Hatta eseriyle Darwin’e çok büyük yardimlarda bulunan Lyell ve gezisi sirasinda geminin kaptanligini yapan Fitzroy , bu karsi akimin öncüleri oldular. Bu arada Huxley, çok etkin bir sekilde Darwin’e destek oldu. Darwin, çalismalarina devam etti, birinci eserinde deginmedigi insanin evrimiyle ilgili düsüncelerini Insanin Olusumu ve Eseye Bagli Seçilim adli eseriyle yayimladi. Bu eserde insanin daha önceki inançlarda benimsenen özel yaratilisi ve yeri reddeliyor, diger memelilerin yapisal ve fizyolojik özelliklerine sahip oldugu ve iyne diger çcanlilar gibi ayni evrimsel yasalara baglioldugu savunuluyordu. Ayrica eseyseyl seçmenin, türlerin olusumundaki önemi belirtiliyordu. Darwin’in “Insanin Olusumu ” adli eseri, baslangiçta birçok tepkiye neden olduysa da, zamanla, biyolojideki yeni gelismeler ve bulgular, özellikle kalitim konusundaki bilgilerin birdikmesi, Darwin’in görüsünün ana hatlariyla dogru oldugunu kanitlamistir.

http://www.biyologlar.com/organik-evrimin-ana-ilkeleri

Kloroplast Nerede Bulunur?

Bitki hücrelerinde, endoplazma içerisinde bulunur Kloroplast. Bitki hücrelerinin birer organeli olan plastidlerin birbirlerine dönüşebildiklerini, ancak bu plastid tiplerinden sadece kloroplast içerisinde genetik materyal bulunduğunu biliyoruz. Peki biyolojik açıdan bu kadar farklı olan bir yapı nasıl oluyor da diğer plastidlere dönüşebiliyor? Bu değişim sırasında kloroplastın sahip olduğu genetik materyale ne oluyor? Benzer şekilde, bir leukoplast kloroplasta dönüşürken genetik materyali nasıl oluşturuyor? Bu şekilde sonradan oluşan kloroplastlar ile, herhangi bir yeşil yaprakta bulunan kloroplast birbirinden farklı mıdır? İsim: chloropl.jpg Görüntüleme: 1993 Büyüklük: 42,7 KB (Kilobyte) Bitki hücrelerinde, endoplazma içerisinde bulunan ve çeşitli metabolik görevler üstlenmiş olan organellere plastid adını veriyoruz. Renk maddesi taşıyıp taşımamalarına göre gruplandırılan plastidler, daha sonra da klorofil içeriklerine gruplandırılırlar. Buna göre: 1. Renk maddesi taşıyanlar a) Klorofil içerenler (kloroplast) b) Klorofil içermeyenler (kromoplast) 2. Renk maddesi taşımayanlar (leukoplast), şeklinde sınıflandırılırlar. Kloroplastlar içerisinde bitkiye farklı renkleri veren klorofil (yeşil), karotin (turuncu), ksantofil (sarı) ve likopin (kırmızı) gibi renk pigmentleri bulunur. Kromoplastlarda ise farklı olarak klorofil pigmenti bulunmamaktadır. Tüm plastidler, genç hücrelerin sitoplazmasında bulunan ve proplastid olarak bilinen küçük cisimlerden meydana gelirler. Proplastidler, tıpkı kök hücreler gibi işlev görürler ve ergin hücrenin yerine ve görevine göre ilgili plastid tipine farklılaşırlar. Ancak belirli koşullar altında, hücrenin ve organizmanın ihtiyacına göre, ergin haldeki plastidler de birbirlerine dönüşebilirler. Kloroplastlar, aktif halde genetik materyal (DNA ve RNA) içerirler. Diğer plastidler de, aynı ilkin hücrelerden geliştikleri için, sitoplazmalarında genetik materyal oluşumu için gerekli olan potansiyele sahiptirler. Aynı şekilde, klorofil taşımayan tüm diğer plastid tipleri de, belli koşullar altında klorofil sentezleyebilmek için gerekli olan potansiyele sahiptirler. Bu değişimlere birkaç örnek vermemiz gerekirse; Biber ve domates gibi çeşitli bitkilerde, meyve olgunlaşması sırasında kloroplastlar, klorofillerini kaybederek kromoplastlara dönüşebilirler. Kloroplastlar, hücre içeriğindeki nişastanın fazladan depo edilmesi gerektiğinde klorofillerini kaybederek eoplastlara, sonra da yedek nişasta deposu olan amilopastlara dönüşebilirler. Renk maddesi içermeyen, nişasta, yağ ve protein depolayan plastidler olan leukoplastlar, ışık etkisi altında klorofil sentezleyerek kloroplastlara dönüşebilirler. Kloroplastlar, kromoplast, eoplast ve etiyoplastlara; kromoplastlar, eoplast ve kloroplastlara; eoplastlar da amiloplastlara dönüşebilir. Sonbaharda ağaçların yapraklarında gördüğümüz renk değişimleri de; hava sıcaklığı, günlük alınan güneş ışığı miktarı ve daha biçok faktörün etkisiyle, plastidlerin birbirlerine dönüşmeleri ile ilişkilidir. Fotomorfogenez adını verdiğimiz reaksiyonda, “fitoen sintaz (PSY)” adı verilen bir enzim işlev görür. Işık etkisi altında devreye giren bu enzim, hücrede klorofil ve karotenoid miktarını arttırarak, fotosentez görevi görebilecek bir organelin (kloroplast) oluşmasını kontrol eder. Karotenoid biyosentez mekanizmasının ilk enzimi olan PSY, çoğunlukla enzim reaksiyonlarını da arttırır. Belli ışık miktarlarında ise, enzim reaksiyonlarında bir artış görülmez. PSY’nin bu şekilde ışığa bağımlı oluşu, klorofil biyosentezinde görevli olan “protoklorofillid oksiredüktaz (POR)” enziminde de görülür. Karotenoid biyosentezinde görev alan diğer enzimler ise GGPS (mekanizmada anahtar görevinde olan bir enzim kodlar) ve PDS’dir. PDS, biyosentezin ileri aşamalarında PSY ile birlikte katalizör görevindedir. Hiçbir hücre, potansiyel olarak içermediği bir özelliği, normal şartlar altında bir anda göstermeye başlayamaz. Ancak bir mutasyon durumu istisna oluşturabilir. Örneğin hücre bölünmesinde iğ iplikçiklerinin oluşmasından sorumlu organel olan sentrozomlar da bitki hücrelerinde bulunmamaktadır. Ancak sentrozom içeriğindeki maddeler endoplazma içerisinde potansiyel olarak bulunmaktadır ve bölünme esnasında da hücrede bu sayede iğ iplikçikleri oluşturulabilir. Aynı şekilde, organizma tarafından gerekli görülen durumda, belirli enzimlerin etkisi altında plastidler de birbirlerine dönüştürülebilirler. Bir dönüşüm sonucu olan kloroplastın, proplastidden farklılaşarak gelişmiş olan kloroplasttan hiçbir farkı yoktur.

http://www.biyologlar.com/kloroplast-nerede-bulunur

ENERJETİK VE BİYOENERJETİK NEDİR

Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle - enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olan sistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji - madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi - düzensizliği - başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl - tersinir olaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl - tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G) ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji - kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin - solutların, pasif - edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı - hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik - etkinlik sabiti ve efektiv - etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir.

http://www.biyologlar.com/enerjetik-ve-biyoenerjetik-nedir-1

ANTİSENS TEKNOLOJİLERİ HAKKINDA BİLGİ

ANTİSENS TEKNOLOJİLERİ HAKKINDA BİLGİ

Antisens teknolojisi insan, hayvan ve bitkilerdeki hastalıkların daha spesifik tedavisi ve yeni keşifleri için ayrıca, fonksiyonel genomik çalışmalar için çok güçlü silahlardan oluşan uygun tekniklerdir. Antisens teknoloji olarak bilinen yöntemde, antisens RNA moleküllerinin hedef genin RNA mesajına spesifik olarak bağlanarak gen ifadesinin moleküler düzenlenişine engel olunmaktadır. Hastalıkların oluşumunda büyük bir paya sahip olan proteinlerin üretimini durdurmak için bu teknoloji, oligonükleotidler olarak adlandırılan modifiye olmuş ya da olmamış DNA/RNA segmentlerinin kullanımını içermekte ve hücre içinde, nukleus ve protein üretim bölgeleri arasındaki genetik bilginin iletimini bloke etmektedir (1). Antisens nükleik asit sekanslarının hedef olacak spesifik mRNA’ ya bağlanması veya hibridizasyonu, genin genetik mesajının kesilmesine yol açmaktadır. Bir genin genetik mesajının hücresel proses ile kesilmesi “Knock - Down” veya “Knock – Out” olarak isimlendirilir. Bu proses, bu genin işleyişini saptamak için araştırıcılara olanak sağlamıştır. Diğer bir önemli antisens teknolojisi ise"RNA interferens" olarak adlandırılır. Antisens alanındaki araştırmalar RNAi (RNA interferens) ’nin keşfi ile hız kazanmıştır. Doğal olarak oluşan bu mekanizma sekansa spesifik olup ilk kez Caenorhabtidis elegans nematodunda keşfedilmiştir. Çoğu ilaç (Drug) proteinlere bağlanırken, antisens moleküller kendilerine komplementer hedef RNA ile eşleşirler. Antisens oligonükleotidler mRNA’ nın translasyonunu bloke eder veya RNAaz – H ile mRNA’ nın degredasyonuna neden olurlarken, ribozim ve DNA enzimleri hedef RNA’ yı keserler. RNAi yaklaşımları, RISC ile etkileşen siRNA (small interfering RNA) molekülleri ile gerçekleştirilir (2). Antisens Oligonükleotidler Oligonükleotid bazlı antisens tekniklerin birçok ortak yanı vardır ve genetik mesajın eleminasyonu veya baskılanması üzerine çok başarılı yöntemler uygulanmıştır. Sentetik oligonükleotid sekansın antisens etkisi 1970 yıllarında Zamecnik ve Stephenson tarafından gösterilmiştir. Bu araştırmacılar Rous Sarcoma virusün (RSV)35SRNA’ sının 5’ ve 3’ uçlu nükleotid sekansını kullanarak viral integrasyonda önemli olarak görünen 21 nükleotidlik tekrarlayıcı sekansları identifiye etmişler ve viral sekansın bir kısmına komplementer olan d(AATGCTAAAATGG)13 mer’ lik oligonükleotidi sentezlemişlerdir. Bu sentetik oligonükleotid sekansı RSV ile enfekte olmuş fibroblast hücre kültürlerine verildiğinde, viral üretim büyük ölçüde inhibe olmuştur. Böylece araştırmacılar önemli sekanslara hibridize olarak onları bloke eden oligonükleotidlerin viral integrasyonu inhibe ettiği sonucuna varmışlardır. Hücreye verilen bu oligonükleotide “hibridon” adı verilir (1). Şekil 1. Farklı antisens stratejilerinin karşılaştırılması Sentetik oligonükleotidler, genetik proseslerde bir ajan olarak kullanılmak isteniyorsa bir takım konular aydınlatılmalıdır. Bu konuların en önemlisi “Kalıcılık”tır. Sentetik oligonükleotidler yabancı bir hücreye verildiklerinde hemen endonükleazlara yem olurlar. Onun için bu oligonükleotidlerin endonükleazlardan korunması gerekir. Mümkün olan koruma modifikasyonları 2003 yılında Kurreck tarafından 3 tip olduğu ortaya çıkmıştır. Birinci sınıf modifikasyon, DNA ve RNA nükleotidlerindeki baz veya fosfat bağlarının değişimidir. DNA nükleotidlerinde olmayan, RNA nükleotidlerindeki 2’(OH) hidroksil grubu olan (Riboz) modifiye edilebilir. Bu modifikasyon, nukleaz degredasyonuna karşı bir tür kamuflajdır. 1969 yılında araştırıcılar fosfat bağlarında köprü oluşturmayan oksijen atomundan birini sülfür ile yer değiştirmişlerdir. Bu modifikasyon insan serumunda 10 saatin üzerinde nükleazlara karşı dayanıklı bir şekilde kalmış, aynı sekansa sahip modifiye olmamış oligonükleotid ancak 1 saat kalabilmiştir. Bu modifikasyona fosforotiat denmiştir. 1990 yıllarında başka araştırıcılar kültüre edilmiş hücrelerde HIV replikasyonuna karşın fosforotiatın etkili bir hibridon olduğunu bulmuşlardır. Diğer yandan, fosforotiatlı nükleotidler azda olsa hibridizasyon kinetiği düşük ve spesifik olmayan proteinlere bağlanarak sitotoksik etkiye neden olan özelliklere sahiptirler (1). İkinci sınıf modifikasyon, Riboz şekerinin 2’ pozisyonundaki alkil modifikasyonlar içeren RNA nükleotidleridir. Bu modifikasyonların en önemli ikisi, 2’-O-metil (OMe) ve 2’-O-metoksi-etil (MOE)RNA’ larıdır. Modifikasyona uğramış antisens oligonükleotidlerin hibridizasyon afinitesi arttırılmış ve daha düşük bir toksik etki yaratmışlardır. 2’-O-alkil modifikasyonlarının en önemli eksikliği, en güçlü antisens mekanizması olan RNAaz-H kesimine elverişli olmamasıdır. Buna karşın avantajı da, istenmeyen çeşitli kesimleri baskılayarak bazı proteinlerdeki beklenen değişik kesimlerin ifadesini arttırmasıdır. Antisens etki için, RNAaz-H kesimi, nukleazlara dayanıklılık için 2’-O-alkil modifikasyonlarının tercih edilmesi araştırıcıları yeni bir modele ihtiyaçları olduğu gerçeğini ortaya çıkarmış ve araştırmacılar, bu her iki karakteristiği bir araya getirerek antisens oligonükleotid formunda hibrid bir oligonükleotid oluşturmuşlardır. Bu oligonükleotid nukleazların degredasyonundan internal bloğu koruyan 2’-O-metil ile modifiye olmuş ribonükleotidler ile, RNAaz-H kesimini uyarmak için deoksinükleotidlerin merkezi bloklarını içermektedir(1). Bu model diğer antisens konularına cevap oluşturmak için henüz gelişmemiştir. Modifiye olmamış oligonükleotidler, DNA : DNA ve DNA : RNA dublekslerini oluştururken , DNA ve RNA hedeflerinin tanınmasına yüksek afinite sağlayan çeşitli modifikasyonların sentezleri büyük çaba gerektirmektedir. Modifiye olmamış DNA:DNA ve DNA:RNA dubleksleri ile karşılaştırıldığında, DNA ve RNA’lara hibridize olduğunda termal stabilitesi yükselmiş bir çeşit nükleik asit analoğu geliştirilmiştir. Bu modifikasyon üçüncü sınıf antisens oligonükleotidleri oluşturur. Bu sınıf 4’e ayrılır. Peptid nükleik asitler (PNAs), 2’-floro N3-P5’-fosforoamidler, 1’, 5’- anhidroheksitol nükleik asitler (HNAs) ve locked nükleik asitler (LNA)’dır. 3.sınıf modifikasyonlar ile hibridizasyonda termal stabilite artmış ve hedefin tanınması zenginleşmiştir. Bu tipler arasında ençok bilinen PNA’dır (1991). Şeker fosfat bağları poliamid bağları ile tümüyle değişmiştir. Bu oluşumlar stabiliteyi arttırıcı ve yüksek hibridizasyon kinetiği sağlarkan, hücreye verilimi ve RNAaz H kesim mekanizması için elverişli değildir. PNA’lar, fosforotiat ve 2’-O-alkil RNA’lardan sonra üzerinde çalışılmış ve başarı sağlanmış oluşumlardır (2002). Bu 3.sınıf oluşumlar arasında en yeni olan LNA’lardır. LNA’larda da termal stabilitenin arttığı ve hedef tanınmasının zenginleştiği görülmüştür (1). RNA İnterferens (RNAi) İlaç sanayi, tedavi amaçlı gen baskılanması için her geçen gün kendini yenilemektedir. Daha önceki araştırmalar, antisens oligonükleotid ve ribozimleri kapsayan sekansa – spesifik RNA baskılanması üzerineydi. Bazı pozitif sonuçlar, bu ilaç platformunda elde edilirken, stabilite, hedefi bloke etme potansiyeli, hücreye iletimi ve hedef sekans seçimi gibi teknik konular, klinik olarak ilaçların etkinliğinin gelişimini yavaşlatmıştır. Son yıllarda, nükleik asit bazlı gen inhibisyon yaklaşımlarının klinik olarak gelişiminde yeniden bir etki yaratma potansiyeline sahip olan RNA interferens (RNAi), gen regülasyonunun yeni bir mekanizması olduğu gerçeğini ortaya çıkarmıştır (3). A. Normal transkripsiyon ve translasyon prosesi B. DNA’yı hedefleyen ajanlar ile transkripsiyonun önlenmesi C. pre–mRNA hedeflenmesi ile olgun mRNA’nın oluşumunun engellenmesi D. Translasyonel aparatürlerin engellenmesi ile translasyonun bloke edilmesi E. RNAaz- H ile mRNA’nın etkileşimi sonucu translasyonun önlenmesi (1). RNAi, bitkilerde, solucanlarda, mayalarda ve insanlar arasında yüksek oranda korunmuş, doğal olarak oluşan biyolojik bir prosestir. Hücre içinde iki bölümden oluşan bir yol izine sahiptir. Hücrede oluşan öncül dubleks RNA molekülü ilk olarak, Dicer endonukleaz ile 21-23 nükleotidlik kısa fragmentlere ayrılır. siRNA (short interfering RNA) olarak bilinen bu effektör RNA’ lar, RNA uyarıcı protein kompleksi ile etkileşir (RNA inducing silencing protein compleks; RISC). Bu protein kompleksi, siRNA’nın bir ipliğini lider sekans olarak kullanarak, hedef homolog RNA’ları kesmektedir. Bitkilerde, RNAi hücre savunmasında rol oynar; virus infeksiyonundan, transpozonlardan (sıçrayıcı gen) ve tekrarlayıcı sekansların uygun olmayan ifadelenmesinden, hücreyi korumaktadır. Memeli hücreleri de benzer savunma sistemine sahiptir. Bu endogenik RNA’lar, veya miRNA (microRNA ), dicer tarafından siRNA effektörlerine dönüştürülür ve çeşitli hücresel proseslerde örneğin, çoğalma, apoptozis ve farklılaşmada görev yapan genlerin ifadesinin düzenlenmesinde rol oynar. siRNA molekülleri, kimyasal olarak sentezlenip ekzogenik olarak memeli hücrelerine verildiğinde, hücresel RISC kompleksine maruz kalır ve siRNA’ya homolog olan RNA’ların parçalanmasına aracılık eder (3). RNAi, gen işleyişinin validasyonu ve hızlı identifikasyonunda, hedef ilaç keşfinde, biyolojik kaynak olarak devrim yapmış, hatta 2002 yılında, “Science Magazine” tarafından “yılın keşfi” olarak nitelendirilmiştir ve bazı şirketler, RNAi bazlı tedaviler geliştirme yönünde adımlar atmıştır (3). RNAi Tedavisinin Avantajları Spesifitesi Sekans bazlı gen inhibisyon teknolojilerinin potansiyel avantajlarından birisi, herhangi bir gen için tedavi amaçlı dizayn edilebilmesidir. Özellikle, tek bir allelde mutasyonla oluşan onkoloji ve genetik nörolojik hastalıklar alanında sadece defektif genin ifadelenmesini seçici olarak bloke etme fırsatı yaratılmıştır. Bunun yanında, tek bir polimorfizim ile ayırd edilebilen hedef sekansı identifiye etmek önemsiz değildir. Ayrıca, optimal siRNA’ nın hedef seçimi limitli olsada, RNAi aktivitesi önemli sayılmaktadır. Kanser ve nörolojik hedefler de, allele spesifik olacak kadar yeterli bir spesifiteye sahiptir (2). Şekil 3. Memeli sistemlerindeki RNA interference mekanizması (4) Potansiyel Etkinliği Optimal dizaynı ve hedef sekans seçiminde kurallardaki farklılıklardan dolayı gen inhibisyon teknolojisinin etkinliğini direk olarak karşılaştırmak zor olmakla birlikte, RNAi bazlı inhibisyon, antisens oligonükleotidler ile başarılmış çalışmalardan daha etkindir (2). Değişkenliği RNAi hedef bölgelerini identifiye etme kolaylığı, RNAi’ nin süper etkinliği ile ilişkili olabilir. Optimal RNAi etkinliliği için gerekli olan kurallar saptanmış olsa da, CG içeriği ve 3’ uçlarının kompozisyonu temel parametreler olarak karşımıza çıkmaktadır. Diğer yandan, ribozim ve antisens oligonükleotid hedef sekanslarını identifiye etmek, kesim için gerekli olan özel sekans motiflerinin uygunluğu ile sınırlandırılmıştır. Bir grup gende bulunan multipli sekansları uyarabilen RNAi – bazlı inhibisyon ile değişkenlik daha kolaydır (2). RNAi Tedavisinde Öne Çıkan Noktalar Hücreye İletimi Hücreye verilim problemi, sadece RNAi tedaviye özgü değildir fakat, RNAi bazlı ilaçların klinik olarak kullanımına önemli bir engel olarak görülmemektedir(2). RNAi Effektörleri RNAi effektörleri, 2 farklı yaklaşımla hücreye verilmektedir. İlki, laboratuvarda sentezlenmiş siRNA’lar bir ilaç gibi verilir. Diğeri ise, gen terapi yaklaşımı yani, shRNA (small hairpin RNA) kodlayan DNA, hücrelere verilir ve böylece shRNA’ nın hücre içi ifadelenmesi başlatılmış olur. Daha sonra shRNA’ lar, konukçu hücre tarafından aktif siRNA’ ya dönüştürülür. DNA yaklaşımının potansiyel avantajı, verilen plasmid DNA’ların yüksek stabilite içermesidir yani, her bireysel DNA kalıbından sentezlenmiş olan shRNA’ ların büyük miktarını içeren hücresel amplifikasyon basamağından oluşmaktadır. İlaveten, ister genoma integre olan, ister epizomal formda replike olabilen DNA’ yı stabil ifade vektörü şeklinde vermek de mümkündür (2). Lokal Verilimi Antisens ilaçların başarılı lokal uygulamasına en iyi örnek olarak “göz” verilebilir. Göz içine direk olarak siRNA’ların lokal injeksiyonu ile, yaşla ilişkili oluşan makular dejenerasyonun RNAi bazlı tedavisi geliştirilmiş ve ayrıca, merkezi sinir sistemi içine direk iletimi de mümkündür (2). Sistemik İletimi Sistemik verilim, siRNA’nın stabilizasyonuna, effektörün istenen dokuyu hedef alması ve hücresel alınımın kolaylığına gereksinim duyar. siRNA ilaçlarının hücresel alınımı ve stabilitesini geliştirmek için gerekli olan yaklaşımlar, nükleik asitin kimyasal değişimi ve koruyucu partiküller içine effektörün çeşitli yöntemler ile paketlenmesini içeren antisens oligonükleotid uygulaması için de geçerlidir. Effektörün özel hücre tiplerini hedef alması için, farklı ligand ve antikorların RNAi effektörü ile konjuge olması gereklidir. Viral vektörlerin kullanımı, RNAi effektörünün sistemik verilmesi için kullanılabilir fakat, viral vektörler klinik olarak hücreye iletilmesi için gerekli olan dokuya spesifik tropizm ve transdüksiyonu sağlasa da, her tip viral vektör, risk ve güvenlik sorunlarını beraberinde getirmektedir (2). Güvenlik İstenen etkilerin oranını en üst düzeye çıkarmak, her tedavinin ana temelini oluşturur. Kemoterapi, interferens tedavisi ve yüksek oranda aktif antiretroviral tedavilerde bu oran ideal değildir ve tedavi ile birlikte toksisite önemli bir seviyeye ulaşabilir. RNAi, hedeflenen genin spesifitesini arttırma yetisine sahip olurken, hücrenin herhangi bir ekzogenik (siRNA veya iletim ajanı) moleküle maruz kalması, normal hücresel işleyişini bozabilir (2). Hedef Dışı Etkileri Spesifite, en önemli avantajlardan biri olmasına karşın, hedef dışındaki etkileri hala sorundur çünkü, genin inhibisyonunda aracılık eden siRNA’ların minumum homoloji seviyesini saptayan parametreler henüz bilinmemektedir. İnhibisyon sonucunda siRNA’nın sekansına bağlı olarak tek iplikli RNA ile 11 baz çiftlik bir homoloji gösterdiği bulunmuştur (2). Spesifik Olmayan Etkileri Spesifik olmayan etkileri konusunda RNAi için toksisite 2 kattır. Çünkü, hem hücreye verilmesi hem de siRNA’nın kendisi beklenmedik hücresel tepkiler doğurabilir. İlk olarak, bazı katyonik lipozomlar, siRNA’nın hücreye verilmesinde kullanılmış ve interferon molekülleri uyarılmış; aynı şekilde, shRNA ifade kasetlerini hücre içine transport etmek için kullanılacak herhangi bir viral vektör, istenmeyen bir tepki ile karşılaşabilir. İkinci olarak, siRNA effektörlerinin kendileri, çift iplikli RNA hücresel savunma mekanizmasını tetikleyebilir. Bazı durumlarda, terapi için interferon indüksiyonu yararlı olmasına karşın; başlangıç defans mekanizmasının kontrolden çıkması durumunda sitotoksik olabilmekte ve bu yüzden sorun yaratmaktadır. Son yıllardaki çalışmalar, siRNA’nın interferonu uyarması ile oluşan farklılıkları sistematik olarak analize etmeye başlamıştır. Örneğin, interferon sinyalini uyaran bir siRNA effektörünün içeriğinde,"tehlikeli motif" olarak adlandırılmış 9 baz çifti identifiye edilmiş ve interferon indüksiyonunu başlatan siRNA’nın 5’ fosfat ucu olduğu belirlenmiştir (2). Stabilitesi Bazı veriler siRNA’nın, serumda ve memeli hücrelerinde antisens oligonükleotid ve ribozimlerden daha stabil olduğunu gösterse de, birçok araştırma in vivo’da siRNA’nın yarı ömrünü arttımak için siRNA’nın farmokinetik özelliğini değiştirmeyi hedeflemiştir. Özellikle, geniş spektrumlu kimyasal modifikasyonlar ile uyumlu siRNA’ların gen ekspresiyonunu inhibe ettiği kanıtlanmıştır. Araştırmacılar, enjekte edilen siRNA’nın %1’inden daha azının hedef organa ulaştığını kaydetmişlerdir (2). Tedavi Amaçlı Uygulamaları Viral İnfeksiyon Birçok şirket viral infeksiyonu inhibe etmek için, RNAi bazlı tedaviler geliştirmeye başlamışlardır (2). Hedeflenen Viral RNA’lar Birçok makalede, invivo ve invitro’da birçok virusun replikasyonunu veya ekspresiyonunu inhibe etmek için virusa spesifik siRNA’ların kullanıldığı belirtilmiştir. Özellikle RNAi’nın potansiyel antiviral yararları üzerine araştırmalar, HIV ve Hepatit viruslarına ışık tutmuştur. Her özelliği tanımlanmış HBV (hepatit B virusu)fare modelleri bu viruslara popüler bir hedef konsepti hazırlamıştır. Başlangıçta invivo’da transfeksiyon deneyleri, fare karaciğerine HBV’ ye spesifik siRNA ve HBV ekspresiyon plazmidlerinin aynı anda verilmesinin HBV’ nin gen ekspresiyonunu ve replikasyonunu bloke ettiğini ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmaları genişletmek için, araştırıcılar fare modellerini kullanarak HBV tedavisi için, RNAi’ nin ileri tedavi etkinliğini incelemişlerdir. Bazı viral RNA’lar, baskılanmaya dirençlidir ve HIV’ e benzer bazı memeli virusları, RNAi aktivitesini engelleyen proteinlere sahiptir. HBV konusunda, RNAi effektörlerinin, viral gen ekspresiyonu ve replikasyonunu bloke ettiği görülmüştür. Aynı şekilde İnfluenza virusunun inhibisyonu, coxsackievirus B3 ve respiratör syncytial virus infeksiyonları, farede infeksiyon oluşumundan sonra verilen siRNA ile inhibe olmuşlardır (2). Konukçu Hücre Genlerinin Hedeflenmesi Bunun nedeni, virusların siRNA’lar kendi genomlarını hedeflediklerinde hızlı bir şekilde kaçış mutasyonları oluşturmasıdır; diğer bir potansiyel RNAi antiviral strateji ise, infeksiyonu devam ettiren hücresel faktörlerin ekspresiyonunu inhibe etmeye yöneliktir. Özellikle CD4 ve CCR5 gibi, HIV hücresel reseptörlerinden inhibisyon için yararlanılmaktadır. Viral temizlik için etkinliğe göre RNAi’nin viral RNA’ları parçalaması, viral infeksiyonu tamamen elemine etmeye benzemez. Eğer, konukçu immün yanıt, infeksiyon ile başarılı bir şekilde mücadele ederse, viral replikasyon ve virusun yayılması etkili bir şekilde azaltılmakta, böylece etkili bir antiviral olduğu kanıtlanmış olmaktadır. Örneğin, HBV konusunda, hatta kronik olarak infekte olmuş hastalarda infeksiyon süresince virusa spesifik sitotoksik T-lenfosit üretimi sürmektedir. Bu immün yanıt, virusu temizlemek için güçlü olmasa bile, HBV antijenlerini ifadeleyen hücreleri yok etmektedir (2). Nörolojik Hastalıklar Parkinson, hungtington, amyotrophic lateral sclerosis (ALS) ve spinobulbar muscular atropi, RNAi bazlı terapilerin yararlı olduğunu kanıtlayan sinirsel hastalıkların önde gelenlerindendir. Sekansa spesifik RNAi’ ler, mutant olan hedef genin ifadesini bloke etmektedir. Örneğin, siRNA’ lar, ALS modelinde gösterilmiş mutant ve yabani tip RNA’lar arasındaki farklılıkları tek nükleotidte fark eder. ALS, tedavisi olmayan letal bir motor nöronun dejenere olduğu bir hastalık olup, Cu/Zn süperoksid dismutazı (SOD1) kodlayan gende tek bir nükleotid’teki mutasyon sonucu oluşmaktadır. Diğer bir örnek, Alzheirmer, β – amiloid üretiminde artış ile tetiklenir. β amiloid , β sekretaz (BACE1) tarafından kesilir ve bu enzim, hastaların beyinlerinde yüksek seviyede regüle edilir. β-sekretazın regülasyonunu inhibe eden siRNA’lar, işleyişi bloke eder. Bunu kanıtlamak için, Kao adında bir araştırıcı primer fare nöronlarında β sekretaz ekspresiyonunu bloke etmiş ve böylece, β amiloid üretiminde azalma gözlemlemiştir (2). İnflamasyon ve Apoptozis Bazı hastalıklarda hücresel proseslerin aktivasyonunun neden olduğu patoloji gözlemlenmiş hatta bunun gelişiminde önemli rol oynayan kilit moleküllerin hedeflenmesi ile hücresel proseslerin kontrol altına alınması anlamında RNAi tedavisi yarar sağlayabilmiştir. Örneğin, Tümör nekrozis faktör (TNF-α ), rheumatoid arthritisin kronik patojenitesinde gerekli olan pro-inflatör sitokindir. TNF- α işleyişini bloke etmede kullanılan ilaçlar, inflamasyonun azalmasında etkili olduğu ve hastalığın yavaşladığı gözlemlenmiştir. Bazı riskler tabiki mevcuttur, TNF - α bloke edicilerin kullanılması ile ilişkili ciddi infeksiyonlar, lenfoma, sistemik eritomozus gibi hastalıklarda risk unsuru bulunmuştur. Son yıllarda lokal injeksiyon ve TNF- α’ ya spesifik siRNA’ların elektroporasyonu, faredeki paw inflamasyonunu inhibe ettiği görülmüştür (2). siRNA Gen ifadelenmesini spesifik olarak kesintiye uğratan moleküller, güçlü araştırma kaynaklarıdır. Bu moleküllerin gelişimine yönelik çalışmalar sonucunda farklı potansiyelde ajanlar ortaya çıkmıştır. siRNA’ lar, sekansa spesifik silencing ajanı olarak ortaya çıkan en son keşiftir. Çoğu kilit organizmanın sekansı ortaya konmuş ve nükleik asit bazlı yaklaşımlarla gen işleyişinin incelenmesi için fırsat doğurmuştur. Bu nükleik asit molekülleri, tedavi amaçlı olarak geliştirilmiş ve hastalığa sebep olan virusları hedef almıştır. siRNA’ lar, RNAi yol izinin effektör molekülleridir. Nematodlardaki RNAi’nın keşfi, bitkilerde post-transkripsiyonel gen silencing ve funguslarda "Quelling" gibi prosesler dubleks – RNA ile tetiklenir. Uygulamalarda, uzun dubleks RNA’ lar kullanılmış fakat, bu RNA’ lar çoğu memeli hücreleri için etkin değildir çünkü, antiviral interferon (IFN) yanıtını uyarmaktadır. Antiviral interferon yanıtı, hücre ölümüne neden olur. Farklı organizmalarda var olan RNAi mekanizmasının genetik ve biyokimyasal incelemeleri, bu hücresel mekanizmanın korunduğu gerçeğini ortaya koymaktadır. Bu mekanizma, dubleks RNA’yı keserek 21-28 nükleotid uzunluğundaki, siRNA’ya dönüştürür ve bu siRNA mRNA’ların sekansa spesifik degredasyonuna yol açmaktadır (5). Nükleik – Asit Bazlı Gen Silencing mRNA’ ların spesifik sekanslarını hedefleyerek gen ifadesini inhibe edecek birkaç farklı molekül istenilen düzeyde dizayn edilebilir. Başlıca 3 tip nükleik asit bazlı gen silencing molekülü vardır. Bunlar, kimyasal olarak modifiye olmuş antisens oligodeoksiribonükleik asitler (ODN ), ribozim ve siRNA’lardır (5). Tablo 1. İnvivo'da test edilmiş anti-kanser RNAi hedefleri i.v: intravenöz, i.t: intratumoral, hd: hidrodinamik infeksiyon CEACAM 6: karsinoembriyonik antijen ile ilişkili adhezyon molekül 6 ATA: aurintrikarboksilik asit (3). Antisens ipliği (kırmızı çizgi) içeren RISC’lerin oranını etkileyen siRNA veya siRNA’ların sens ipliklerinin ilk birkaç baz çiftinin termodinamik stabilitesi. Sens ipliğin 5’ ucundaki yüksek termodinamik stabilite (yeşil kutucuk) ile antisens ipliğin 5’ ucundaki düşük termodinamik stabilite (mavi kutucuk) karşılaştırıldığında termodinamik stabilite ile ilişkili olarak antisens iplik RISC ile etkileşime girmek için daha yatkındır. Antisens ipliği içeren birden fazla RISC daha fazla etkili siRNA demektir ve sens ipliğin neden olduğu hedef dışındaki etkinlik şansını azaltmış olur. siRNA’ların 3’ ucundan çok 5’ ucu hedef tanımada etkin rol almaktadırsiRNA ve mRNA ‘nın 5’ ucundan devam eden en az 11 – 14 baz çiftinde hedef genin baskılandığı gözlemlenmiştir. Bir siRNA için minimal substrat merkezinde 13 nükleotidten oluşmaktadır (5). Şekildeki turuncu renkli üçgen; mRNA’nın kesim bölgesini, nt; nükleotid, RISC; RNA’ca indüklenen silencing compleks, siRNA; small interfering RNA. Şekil 4. Etkili ve spesifik siRNA ‘nın özellikleri ODN: Genellikle 20 nükleotid uzunluğunda olup, pre-mRNA ve mRNA’ya hibridize olarak ribonükleaz-H için bir substrat oluştururlar. Bu enzim, RNA – DNA dublekslerinden, RNA ipliğini degrede eder. RNAaz-H aktivitesini engellemek için, modifiye olmuş ODN’ler mRNA’ların translasyonunu veya pre-mRNA’nın kesilmesine mani olmaktadır. ODN’ ler ve modifikasyonları bu yüzden, çift iplikli DNA’yı hedef alarak, 3’ lü heliks oluşumu ile transkripsiyonu inhibe etmek için kullanılmaktadır (5). Uzun çift iplikli RNA (dsRNA) RNAaz pol III enzimi olan Dicer tarafından tanınır ve 21 – 23 nükleotid uzunluğundaki siRNA dublekslerine dönüştürülür (1). Sentetik siRNA (2) veya endogenik siRNA ‘lar (3) RISC ile etkileşirler bundan dolayı Dicer prosesi bypass olmuş olur. siRNA’ lar multiprotein kompleksi olan RISC ile etkileşir (4). RISC kompleksindeki bir helikaz siRNA dubleksini açar ve tek iplikli siRNA’yı içeren RISC mRNA’ya komplementerize olur (5). (6) RISC içinde identifiye olmamış bir RNAaz (silecer) mRNA‘ yı degrede eder (6). Şekil 5. siRNA ‘nın mekanizması Ribozimler: Ribozimler, RNA’ya Watson – Crick modeli ile bağlanır ve fosfodiester bağlarının hidrolizini katalizleyerek, hedef RNA’yı degrede etmektedir. Ribozimler birkaç sınıf olup, en çok kullanılan “çekiç başlı“ adı ile anılan hammerhead ribozimlerdir. Hedef mRNA’ya hibridize olduğunda, tek bir sekonder yapı oluştururlar. Ribozimlerde katalitik olarak önemli parçalar, hedef RNA kesim bölgesinin içinde bulunduğu hedef – komplementer sekans ilişkisi ile bağlantılıdır. Ribozim ile kesim magnezyum gibi divalent iyonlara, hedef RNA yapısına ve hedefe ulaşılabilirliğine gereksinim duyar. Hücre içinde bu hedef RNA ile ribozimin birlikte lokalizasyonu, silencing etkinliğini arttırıcı sinyaller doğurur. Hammerhead ribozimler, kimyasal olarak sentezlenmesi veya vektörlerden transkribe olabilmesi için yeteri kadar kısadır ve hücre de ribozimin devamlı üretimine olanak sağlar (5). siRNA: RNAaz III (Dicer)enzimi ile dubleks RNA’nın stoplazmik prosesinden türevlenmiştir. Dicer, uzun dubleks RNA’yı keserek, 21-28 nükleotid’lik bir siRNA dubleksini oluşturur. Bu dubleks, 5’ fosfat ucunda 2-nükleotid eksik iken, 3’ hidoksil (OH) ucunda 2-nükleotid fazla şeklindedir. RNAi mekanizmasının bileşenleri spesifik olarak siRNA’yı tanır ve (RISC) RNA-uyarıcı silencing kompleksi olarak bilinen protein kompleksi ile siRNA’nın tek ipliği ilişkiye girer. mRNA’ları kesen RISC kompleksi, tek iplikli siRNA’nın 5’ ucundaki 10 nükleotide komplementer sekanslar içerir. Ribozimler gibi, siRNA ‘lar da sentetik olarak üretilebilir veya transkribe olan kısa çift iplikli hairpine benzer RNA’lar vektörlerden ifadelenip, daha sonra siRNA’ya dönüşmektedir. siRNA’lar, ODN ve ribozimler gibi memelilerde hedef pre-mRNA’nın degredasyonunda etkin değildir. Birkaç organizmanın, kromatin modifikasyonlarını ve transkripsiyonel olarak bloke edici genlerini hedef almak için, RNAi ile ilişkili mekanizmaları kullandığı hakkında deliller ortaya çıkmıştır. siRNA’lar, kod oluşturmayan RNA molekülleri olan miRNA’lara benzerler. Bu miRNA’lar, gen ekspresiyonunu regüle etmek için hücreler tarafından doğal olarak kullanılır. Olgun bir miRNA tek iplikli 21-22 nükleotid uzunluğunda ve stoplazmada, 70 nükleotid’lik hairpinden meydana gelir. Olgun miRNA ‘lar, protein kompleksi (miRNP) ile ilişkiye girmekte ve bu kompleks ribozom ile ilişkili olup, miRNA’ya bir kısım komplementer sekanslar içeren mRNA’ların translasyonunu inhibe etmektedir. Mükemmel bir substrat ile sıkı bir komplementerlik oluşursa , miRNA , siRNA gibi davranıp , mRNA degredasyonuna aracılık etmektedir (5). Gen Silencing Yaklaşımlarının Karşılaştırılması Bazı araştırıcılar, kültür modellerinde ODN ve siRNA’nın aracılık yaptığı gen tutuklanmasının farklı yönlerini karşılaştırmışlardır. Bu çalışmalardan çıkan sonuçlar pek belirgin değildir, çünkü gen tutuklanmasının etkinliği, ajanın konsantrasyonuna, transfeksiyon tekniğine, hücre tipine, hedef bölge seçimine, kimyasal modifikasyonlarına ve analize edilecek bilgilerin süresine bağlıdır. RNA’ya bağlanan proteinler ve mRNA’da oluşan tersiyer, quarterner yapılar, ODN’ ler ile hedef RNA molekülü arasındaki hibridizasyonu etkilediği ve bu varyasyonların siRNA’ların etkisini etkilediğine inanan araştırıcılar incelemelere başlamışlardır. Bu çalışmaların çoğunda, mRNA üzerindeki hedef pozisyonuna bağlı olarak ODN ve siRNA’ların etkinliği arasında bir korelasyon bulunmuştur. Modifiye olmuş fosfotiat ODN’ ler toksik olabilir, çünkü, endogenik proteinlere bağlanarak spesifik olmayan bir tavır sergilemektedirler. CpG (sitidin fosfat guanozin) motifi içeren ODN’ ler, IFN’nun ifadesini veya diğer başka immün yanıtta oluşan molekülleri uyardığı görülmüştür. Bu uyarı, Toll – Like reseptör (TLR)’ e bağlanılması ile oluşur. ODN’lerin bu spesifik olmayan özelliği, bazı ODN’lerin tedavi amaçlı olması sonucunda keşfedilmiştir. Ribozimler, ODN’ ler gibi hedeflerine herhangi bir molekülün yardımı olmaksızın hibridize olurlar ve bu hibridizasyon, genlerin baskılanması için ihtiyaç duyulan yüksek konsantrasyon ile ilişkilidir ayrıca, kimyasal olarak modifiye olmuş ribozimler spesifik olmayan etkiler oluştururlar. RNA lokalizasyon sinyallerinden yararlanma veye RNA şaperon’ ları bu problemi çözebilir. Böylece, ribozimin düşük konsantrasyonu ile ilişkili etkili bir gen baskılanmasını sağlamaktadırlar. En son bilgiler, insan ve farelerde ifadelenen TLR’ nin, üridin / guanozin veya üridin bakımından zengin olan tek iplikli RNA oligonükleotidler tarafından aktivite olduğunu ispatlamıştır (5). Tek iplikli RNA ile bu TLR ‘lerin aktivasyonu, plazmositoid dendritik hücrelerin endozomal kısımlarında oluştuğu ve böylece, IFN – γ ve diğer sitokinlerin ifadelenmesine neden olduğu görülmüştür. Kimyasal olarak modifiye olmuş siRNA veya ribozimler, invivo’da hücreye verilip denature olduğunda, siRNA sekansına bağlı olarak, bu özel TLR’leri aktive etmekdedir. Etkili bir gen baskılanması sağlamak için gerekli olan, siRNA’nın düşük konsantrasyonudur. Buna bağlı olarak siRNA’lar spesifik ve hızlı bir şekilde RISC kompleks ile etkileşmekte böylece, spesifik olmayan proteinlere bağlanma potansiyeli azalmaktadır. Bazı çalışmalar, normal konsantrasyondaki siRNA’ların transfeksiyonunun, gen ekspresiyonunda spesifik olmayan global etkilere neden olmadığını göstermiştir. Memelilerdeki RNAi uygulamaları, gen ekspresiyonunu spesifik olmayan şekilde etkiler, tabiki siRNA konsantrasyonuna, hücre tipine, siRNA ekspresiyonunun moduna ve ajanın hücreye veriliş şekline de bağlıdır. Bu spesifik olmayan etkiler, IFN yanıtının oluşmasından sorumlu genlerin stimülasyonunu içerir hatta, bu çalışmalardaki IFN’yi oluşturan genlerin indüksiyonu, hücresel büyümeyi engellemesede böyledir. Eğer, tam bir IFN yanıtı oluşursa, büyümeyi engelleyebilir. Uzun dubleks RNA ile transfekte olmuş, veya IFN tip 1 ile yada yüksek konsantrasyondaki siRNA ile tedavi edilmiş HeLa hücrelerinin mikroarray gen profillerinin bir kısmı birbiri ile çakışmaktadır. Bu çalışmalarda, tedavi ve araştırma çalışmalarındaki siRNA uygulamalarının potansiyel yan etkileri belirlenmiş ve tanımlanmış efektif siRNA’ların önemi üzerinde durulmuştur. Gen baskılanması için mümkün olan en düşük konsantrasyon kullanılmalıdır. Farelerin, kısa RNA hairpini üreten vektörler ile tedavi edildiğinde, IFN oluşturan genleri uyarması çok ilginç bulunmuştur. Spesifik olmayan etkileri yanında, nükleik asit bazlı gen baskılayan moleküller, hedefin etkilerini bloke etmeye hazırdır. Hedef etkilerinin yok edilme seviyesi, nükleik asit hibridinin stabilitesine ve baskının moduna bağlıdır. ODN’ler, hedef etkisini bloke etmeye eğilimlidir, çünkü 6 veya 7 sıralı DNA / RNA baz çiftleri RNAaz-H tarafından tanınmaktadır. Bu problemi çözmek için, antisens oligonükleotid gamper adında bir yapı geliştirilmiş, böylece ODN’lerin yaklaşık 10 nükleotidinden sadece bir tanesi RNAaz – H yanıtı göstermiştir. siRNA’lar dikkatlice seçilmez ise, bir mRNA hedefine kısmen komplementer olan siRNA’lar , endogenik miRNA’lar gibi davranıp translasyonu baskılar. Aynı transkripte karşı hedeflenmiş farklı siRNA’lar ile oluşmuş gen ekspresiyon profilleri karşılaştırıldığında, hem siRNA hem de mRNA ipliklerinin 5’ uçları arasındaki en az 11 – 14 nükleotidlik komplementerlik, transkript düzeyinde hızlı bir düşüşe sebebiyet verir. Antisens sekanslar olarak seçilmiş ODN, ribozim DNAzim ve siRNA’ lar, seçici olarak tek bir nükleotid ile hedefi diğerlerinden ayırabilir (5). siRNA’ların Hücrelere Verilimi ODN’ler ve ribozimler, farklı stratejiler kullanarak in vivo’da başarılı bir şekilde hücrelere verilir. Klinik denemelerde, ODN’lerin en popüler modu, intravenöz injeksiyonudur. siRNA-, siRNA üreten plasmid veya siRNA üreten virüslerin memeli model organizmalara verilmesinde çeşitli yöntemler kullanılmaktadır (5). Bu yöntemler içinde, elektroporasyon ve hem lokal hem de sistemik injeksiyonu yer almaktadır. Çok etkili bir silencing için hücreye verilim yöntemi hakkında genelleme yapmak zordur çünkü hücre içine injeksiyonda, farklı dokuların farklı istekleri söz konusudur. Özellikle farklı boyutlardaki hücreler için fare dokularına siRNA’ ların verilmesinde ilk prosedür, fizyolojik solusyondaki siRNA’ ların, damar ucuna injeksiyonudur. Bu yöntem ile karaciğerde %90 oranında hedef gen ekspresiyonunun azaldığı görülmüştür. Bu oran akciğer, böbrek ve pankreas’ta daha azdır. Silencing süresi, 1 haftadan fazla sürer ve silencing seviyesi tam net değildir çünkü hayvandan hayvana varyasyonlar mevcuttur. siRNA üreten virusların gelişmesi, özellikle insan hastalıkları için gen terapinin alternatif modudur. Birkaç çeşit virus, siRNA’ların üretimi için dizayn edilir. Virus çoğunlukla epizomal form’da bulunur yani, konukçu genomuna entegre olması düşüktür. siRNA üreten AAV (Adeno associated vektör)’nin fare beyni içine injeksiyonundan 7 hafta sonra etkili bir silencing sonucu alınmıştır. siRNA üreten Adenovirusun fare karaciğerine damar yolu ile veya fare beynine direk injeksiyonu ile verilimi gen ekspresiyonunda etkili bir baskılanma yaratmıştır. siRNA’lar tedavi amaçlı deneylerde kullanılıcaksa, in vivo’da siRNA’ların hücreye verilmesinde pozitif sonuç elde edilmesi ve Amerika’da FDA tarafından “yetim ilaç” statüsü verdiği kimyasal olarak modifiye edilmiş ODN’lerin hücreye verilimini de kapsayan yöntemler için çalışmaların sürdürülmesi gerekmektedir. Son yıllarda ODN’lerin de içinde bulunduğu birkaç makromolekülün transdermal penetrasyonunu sağlayacak küçük moleküller keşfedilmiş. Akciğerler içine gen enjeksiyonu için kullanılmış aerosol yöntemler, yakın gelecekte siRNA’ların hücrelere iletiminde de benzer şekilde kullanılacaktır (5). siRNA Bazlı Tedaviler Birkaç ODN ve ribozim molekülleri klinik denemelerde test edilmiştir. Gözdeki sitomegalovirusun infeksiyonunun tedavisi için, FDA tarafından onaylanmış bir antisens ODN (fomivirsen) geliştirilmiştir. Klinik deneylerde kullanılmış antisens oligonükleotidlerin çoğu, modifiye olmuş fosforatiat ODN veya "gamper" dedikleri ODN’lerdir (5). Fakat bunların hedef RNA’lara afinitesi düşük ve yüksek konsantrasyonda toksisiteye neden olan problemleri vardır. Kimyasal modifikasyonların tiplerini içeren ikinci generasyon antisens oluşumlar, klinik deneylerde kullanılmış ve fosforatiat ODN’ ler den daha yararlı olduğu görülmüş. Son çıkan yayınların içerikleri bu farklı ilaçlardan ve onların hedeflerinden bahsetmektedir. siRNA ve onların memeli hücrelerindeki fonksiyonları 3 yıl önce keşfedilmiş fakat henüz klinik denemelerde kullanılması çok erkendir. Klinik programların gelişimi üzerine siRNA bazlı şirketlerin kurulmasından sonra siRNA, tedavi amaçlı gelişimde ODN ve ribozimleri hızlı bir şekilde yakalamıştır. Birkaç deneme siRNA’nın tedavi amaçlı potansiyel yetisini göstermiş; fulminant hepatitlerden, viral infeksiyondan, sepsisden, tümör gelişiminden ve macular dejenerasyondan fareleri koruduğu kanıtlanmış. Yüksek basınç ile damar ucundan verilen siRNA’lar, fare karaciğer hücrelerinde etkilidir hatta, bir grup araştırıcı, çeşitli karaciğer hastalıkları için tedavi amaçlı ajan olarak siRNA’nın potansiyelini test etmişlerdir (5). Karaciğerde ifadelenen apoptozis ile ilgili genler olan caspase 8 ve FAS hücre ölüm reseptörlerinin hedeflenmesi ile fare karaciğerini, çeşitli ajanlar tarafından uyarılmış ani gelişen hastalıklardan korumuştur. Diğer bir grup araştırmacı, virus tarafından direk olarak meydana gelen Hepatit B (HBV) infeksiyonunun tedavisi için siRNA’ların tedavi amaçlı potansiyelinin olup olmadığını araştırmıştır. Protein üretimi ve viral replikasyonu etkili bir şekilde azaltmak için, HBV genomunun bazı kısımlarını hedefleyen siRNA’lar hücrelere verilmiştir (5). siRNA virus oranını azaltsada, infeksiyonu sonlandırıcı etkisi başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Bu sonuçlar, siRNA’ların tedavi amaçlı potansiyelini ve uygulamalar için pozitif sonuçlar doğurabilecek yöntemler üzerinde çalışmaların yoğunlaşması gerekliliğini göstermiştir. Nükleik asit bazlı gen baskılanmasının etkinliğini optimize etmek için, birkaç parametreyi incelemek gerekmektedir. Silencing molekül, dokudaki gibi dolaşım sisteminde de stabil olmalı ve toksik etki yaratmadan kan proteinlerine bağlanmalı ancak boşaltım sistemine girmemelidir. Nükleazların etkini azaltmak için kimyasal olarak modifiye olmuş nükleik asitlerin identifikasyonu üzerine denemeler gerçekleşmiş ve bu gerçekleşen denemeler ile tedavi amaçlı gen silencing kullanım sağlanmıştır. Sistemik verilim için yapılan, yapılması gerekli olan oluşumlar, klinik denemelerde modifiye edilmiş fosforatiat ODN’ler için açıklanmıştır. Modifikasyon ODN’nin hedef RNA’sına olan afinitesini azaltsa da in vivoda, stabilite, hücre içinde kalma ve hücresel alınımlarının gelişmesi ile moleküllerin etkinliğini arttırmış. Fosforatiat modifikasyonlar ODN’ lerin kan proteinlerine afinitesini arttırır ve nükleazların aktivitesinden ODN’ leri uzak tutar. Tek iplikli spesifik endonükleazlardan korunmuş, siRNA dubleksleri, serumda hem ODN hem de ribozimlerden daha stabildir. Modifiye olmamış siRNA’lar hücreler tarafından tam olarak alınmaz, hatta kan proteinleri için etkili bir afiniteye sahip olmazlar. siRNA’lar tedavi amaçlı kullanılacak ise, modifiye edilirler. Virusların kullanımını içeren gen terapi bazlı platformlar hariçtir. siRNA’ların modifikasyonu, siRNA’nın RISC kompleksi ile etkileşimini engeller (helikaz aktivitesi ile siRNA dubleksinin açılması hedef kesme oranı ve ürün oluşumunu etkiler). Bazı araştırıcılar, iyi bir silencing etkisi yaratıcı ayrıca, siRNA stabilitesini arttırıcı kimyasal modifikasyonları identifiye etmeye başlamışlar. Fosforatiat modifikasyonları siRNA dublekslerini tolere edebilirler ve siRNA’ ların hücresel alınımlarını kolaylaştırırlar. İn vivo’da kimyasal olarak modifiye olmuş siRNA’ ların etkinliği üzerine bir gelişme yoktur. siRNA’ların yapılarına spesifik olan nükleik asit modifikasyonlarının yeni tiplerini geliştirmek için girişimler başlamıştır (5). miRNA miRNA’lar küçük RNA’nın ikinci sınıfıdır. Bitki ve hayvan genomlarının protein kodu oluşturmayan bölgelerinde kodlanır ve Dicer tarafından proses edilir. miRNA’lar RISC’e benzer bir kompleks ile etkileşirler. Hedef mRNA’ya komplementerizasyon derecesine bağlı olarak translasyonel baskılama veye mRNA kesimi oluşmaktadır (7). Bu gizli genlerin çoğu kod oluşturmayan RNA’ lardır ve protein için kod veya open reading frame (ORF) içermezler (8). Yaklaşık 22 nükleotidlik RNA‘lardır ve RNAi yol izinde gen ekspresiyonunu regüle ederler. miRNA’lar, RNA pol II tarafından (pri – miRNA) primer transkript olarak meydana gelirler. Bu tanskriptler ORF içersin ya da içermesin, splice edilir, poliadenillenir ve mRNA’lara benzerler. Bir intron veya ekzonda lokalize olmuş stem loop yapısı, fonksiyonel komponenttir. Örneğin miRNA genleri olan mir -106b, mir – 93 ve mir-25 protein kodlayan genin intronunda lokalize olmuşlardır. Stem loop yapısı ribonükleaz olan Drosha ve Dicer tarafından proses edilip, olgun miRNA oluştururlar. Bu RNA, RISC kompleksi ile etkileşir ve bu kompleks mRNA’ların baskılanmasını yönlendirir. İnsanda identifiye edilmiş miRNA genlerinin sayısı 300’den yüksek olup, hücre bölünmelerinde ve gelişimsel proseslerde rol alırlar (8). miRNA Genlerinin Kanserdeki Genomik Değişimler ile ilişkisi İnsan miRNA’ların çoğu genomlardaki kırılma noktalarının hemen yakınlarında lokalize oldukları görülmüştür (8). Örneğin, kromozom 13q14’teki delesyon yıllardır çalışılmaktadır, kronik lenfosit lenfoma ve birkaç tümörün oluşumuna neden olmaktadır. Bu lokustaki kansere neden olan şüpheli genlerin çoğu, miRNA diziliminden oluşur. Bu dizilim, mir - 15a ve mir – 16 – 1 içermektedir. Acaba, bu miRNA’ların delesyonu tümör oluşumunu nasıl etkiler? En son datalar, hem miR-15a ve miR-16, anti – apoptik gen olan BCL-2 genini hedeflemesi ile normal apoptik bir yanıt meydana getirdiğini göstermiştir. Bu bakımdan, bu miRNA’ların tümör supresör olarak fonksiyon göstermesi ve limfoma hücrelerindeki miR – 15a – 16‘ nın yeniden ekspresiyonu, apoptozisi ilerlettiği görülmüş. Buna ilaveten, delesyonlar için miRNA lokusları haritalanmıştır. Bunun bir örneği, akciğer, baş, dil, B-hücre ve foliküler limfomada amplifiye edilmiş 13q31 kromozomu çok iyi bir şekilde çalışılmış. Chr13orf25 (kromozom 13, open reading frame 25) genin ifadelenmesi ile hastalıkların ilişkisi vardır. Bu gen protein oluşturmayan küçük ORF’ye sahiptir. Bu transkripteki miRNA öncüleri miR – 17, 18, 19a, 20, 19b ve 92‘ dir. Bu dizilerden 28 miRNA’ların ekspresiyonunun artması, primer limfomada ve tümör oluşturan hücrelerin meydana gelmesini tetikler. Tümör oluşumundaki bu miRNA’ların rolleri, Burkitt’in lenfoma için fare modelinde gösterilmiştir. Tablo – 2 Kanser genlerinin siRNA tedavileri (6) Kök Hücreler, miRNA’lar ve Kanser Bir tümördeki hücrelerin bazı bölümlerini inceleyen tümör oluşum modelinde kök hücre özelliklerine sahip oldukları meydana çıkmıştır (8). Bu kanser kök hücreleri, tümör oluşumunu başlatma ve sürdürme özelliğine sahiptir. Halbuki tümör’deki hücre yığınları bazı farklılıklar gösterip, tümorogenik değildirler. Bunun miRNA’lar ile ilişkisi nedir? Tümörler, kök hücrelerini andıran bir biçimde miRNA profili sergiler. Çoğu miRNA’ların ekspresiyonunu azaltırlar fakat miR–17-92 içeren kök hücre miRNA’ların ekspresiyonunu etkilemezler. RNAi ve kök hücrelerin devamlılığı arasında biyokimyasal bir ilişki vardır. Drosophila ve bitkilerde, kök hücre devamlılığı için RISC komponenti olan Argonaute gereklidir. Dicer – 1 ‘in mutasyonu tarafından miRNA fonksiyonunun kaybı, Drosophiladaki üreme kök hücrelerinin çoğalmasını azaltmıştır. Siklin bağımlı kinaz inhibitörü olan Dacapo’nun ekspresiyonundaki artış, G1 ve S fazı arasındaki tutuklanmaya yol açmıştır (8). Tahmin edilen miRNA hedef bölgeleri, Dacaponun 3’UTR (Translate edilmemiş) kısmında bulunur. Önemli olan bu bölgelerin kök hücrelerde eksprese olmuş miRNA’lara uygunluğudur. Bir S-faz indüksiyon regülatörü olan p27 – Kip1, Dacoponun insandaki homoloğudur. Bu gen memelilerdeki bir miRNA hedefi olup olmadığı bilinmiyor, eğer öyle ise, hücre çoğalmasını ilerletmek için onkogenik miRNA‘ nın ekspresiyonunu engelleyici bir gen sağlanmış olur. Tedavi Amaçlı miRNA’lar İnsandaki kanser için miRNA’lar anahtar yapılar sunarsa, potansiyel tedavi amaçlı olarak gözden geçirilir (8). Tedavi amaçlı molekül hücresel alınımı ve serumdaki stabilitesi için modifiye edilmiş nükleik asit özelliğinde olmalıdır. Bir grup araştırıcı, kültüre olmuş hücrelerde miRNA fonksiyonunun antisens inhibitörü olarak modifiye olmuş 2’-O-metil RNA’ların görev yaptığını gözlemlemişler. Bu moleküller miR – 17, 92 olan hedef onkogenik miRNA’lar için kullanılır. Tümör suppresör miRNA’lar konusunda istenilen tedavi amaçlı strateji hücrelerdeki fonksiyonlarını arttırmak için olabilir. Serumda stabilize olmuş pre – miRNA’lar bunu başarabilir. Buna bir örnek, per–let-7‘nin hücreye verilimi RAS ekspresiyonunu durdurarak tümörün ilerlememesine neden olmasıdır. Ribozim Katalitik RNA’lar olarak bilinen ribozimler, intraselüler ortamda aktivitelerini optimize etmek için dizayn edilirler (10). Aktif ribozimlerin kütüphanelerinin hücre içine verilmesi gen işleyişinin identifikasyonuna olanak sağlar. Gen işleyişini saptamak için siRNA kütüphanelerini baz alan RNA bazlı araçlara, ribozim teknolojisi bir alternatif sunmaktadır. Tablo 3. Hastalıklarda ve hayvanlarda miRNA’ların biyolojik fonksiyonları (9) Pri – miRNA ‘lar nukleusta transkribe olmaktadır (1). dsRNA’ya spesifik olan Drosha nukleustaki pri-miRNA ‘yı degrede ederek stoplazmaya verilmeden önce pre-miRNA’ya dönüştürür (2). Exp5 (exportion-5) pre-miRNA’ların nukleustan stoplazmaya geçişinden sorumludur (3). siRNA’lara benzer olarak miRNA’lar dicer tarafından olgun miRNA‘ ya dönüştürülür ve bir ipliği ribonükleoprotein kompleksi olan miRNP ile etkileşir (4) (RISC kompleksine benzer). miRNA ve hedefi arasındaki baz eşleşmesi RISC kompleksinin mRNA’yı parçalamasına veya proteine translasyonunu durdurmaya sebebiyet verir (6). Şekil 6. miRNA ‘nın mekanizması İnvivo'da Ribozim Ekspresiyonunu Optimize Etmek Sekonder yapısının şeklinden dolayı ismi konan “hammerhead ribozim“, infekte olmuş bitkide orijinal olarak keşfedilmiş katalitik RNA moleküdür (10). Hammerhead ribozimin kendi başına kesim aktivitesi, tek iplikli yaklaşık 350 nükleotidlik, protein kılıfından yoksun RNA olan “virusoid“ moleküllerinin replikasyonu için zorunludur. Hammerhead ribozimler, herhangi bir RNA’yı kesmek için dizayn edilebilir (10). Bu dizayn, ribozimin substrat tanıma kısımlarında yapılır böylece, hedef sekansa komplementer tanıma bölgeleri içerebiliyor. Substrat kesimi, hedef RNA’daki NUX (N, herhangi bir baz ise X, A, C veya U dur.) sekansına göre ayarlanıyor. Dizayn edilen ribozimler, farklı RNA’ları kesebilir. Bu ribozimler, ya hammerhead veya hairpin ribozimlerdir. Ribozimler sentez ve modifikasyonları kolay ve yüksek oranda spesifik durumları ile hedef mRNA’ların ekspresiyonunu regüle ederler. İnvitroda, ribozimlerin kesim aktiviteleri, hücresel ortamdaki aktiviteleri ile koralasyon göstermek zorunda değildir. Bu yüzden memeli hücrelerindeki spesifik RNA’ların kesimi için ribozimlerin uygulamaları ifade sistemlerinin gelişimine gereksinim duyar (10). Tablo 4. Ribozimlerin invivo aktivitesini optimize etmede gerekli olan unsurlar (10) Şekil - 7 Hammerhead ribozimin ifadelenmesi a. Hammerhead ribozimin sekonder yapısı, onun substratı RNA (açık mavi) ve substratın kesim bölgesi gösteriliyor. N herhangi bir baz ve X A , C veya U ‘ yu simgelemektedir. b. Oklar, 3’ tRNaz veya RNaz P tarafından wild-type tRNAVAl (yabani tip)‘nın proses edilen bölgelerini göstermektedir. Transkripsiyon için RNA polimeraz III‘ ün etkileşimde bulunduğu promotor, internal promotordur; transkriptler, tRNA sekanslarının içindeki promotor elementlerini içerir (A ve B kısımları, kırmızı renkli). Ribozim sekansı doğal formdaki tRNA sekansının 3’ ucuna bağlanırsa, 3’ tRNaz ribozim – tRNA transkriptinden ribozim kısmını keser. Sonuçta oluşan ribozim endogenik RNaaz tarafından degrede olur. Bu yüzden modifiye olmuş yapıda, wild – type tRNA ‘nın 3’ kısmının bir bölümü linker sekans ile yer değiştirilir ve stem yapısı oluşur. Stem yapısı ribozimin tRNAval kısmından ayrılmasını bloke etmektedir (10). Yüksek İfade Seviyeleri RNA pol III tarafından tanınan promotorlar, tRNA ve küçük nüklear RNA olan küçük RNA’ların transkripsiyonundan sorumludur(10). Bu sebebten dolayı, Pol III ifade sistemleri, hammerhead, hairpin ribozimler ve siRNA olarak bilinen küçük RNA’ların transkripsiyonunda rol oynar. Pol III transkriptleri, pol II transkriptleri ile karşılaştırıldığında, ekstra sekanslar içermektedir (her transkriptin 3’ ve 5’ uçlarında polyA ve cap yapısı vardır). Bu özellikler, pol III sistemini ribozim ve siRNA’ların ekspresiyonu için ideal yapıyor yani, transkriptlerin yüksek seviyeleri güçlü aktivite için gereklidir ve ekstra sekanslar inhibitör etkisi yapar. tRNAmet tRNAva veya tRNAlys gen promotorunu veya U1, U6 veya adenovirus VA1 promotorunu içeren PoI III ifade sistemleri, hücrelerdeki hammerhead ve hairpin ribozimlerin ifadeleri için gereklidir. U6 promotoru çoğunlukla siRNA ifade vektörleri için kullanılır. Bunun yanında, farklı promotorlardan transkribe olmuş siRNA ve ribozimler sahip oldukları çeşitli özellikleri kendi promotorlarından alırlar (10). Kanser Biyolojisindeki Araştırmalar Tümör hücrelerine, hairpin ribozim transfeksiyonu yapılmış ve transforme olmuş hücreler birkaç hücresel proses olan apoptozis, kontak inhibisyonu ve üreme gibi normal regulasyonunu kaybetmiş (10). Hairpin ribozimleri alan hücrelerde tümör supressör gibi regülatör protein fonksiyonu olan bir gen hedeflenmiş ve biyolojik yol izlerinde birkaç yeni genler identifiye edilmiş. Bunların içinde insandaki gene homoloji gösteren D. melanogaster’de “ppan” ve"Mtert"geni keşfedilmiş. Ppan, hücre büyümesinin inhibitörü olarak, Mtert geni ise fibroblast transformasyonunun supressörü olarak identifiye edilmiş. Metastazi Genlerinin İdentifikasyonu Kanser hücrelerinin metastazisinde görev yapan genleri identifiye etmek için rastgele dizayn edilmiş ribozim kütüphaneleri kullanılmış. Kanserin erken safhalarında genellikle malignant hücreler lokalize olur. Hastalık ilerlediğinde metastazi için hücreleri uyaran çeşitli genler ifadelenir veya baskılanır. İnvaziv kanser hücrelerinin hareketi, invaziv olmayan veya zayıf invaziv özellik gösteren hücrelerden daha fazladır (10). Metastazinin mekanizması, kompleks ve çoğunlukla bilinmeden kalmıştır. Bu yüzden metastatik proseslerdeki basamakları identifiye etmek için, farklı prosedürler keşfetmişler. Bunlardan ilki, kemotaksi denemesi, rastgele dizayn edilmiş 33 genler yüksek oranda hareketli olan HT1080 hücrelerine verilir. Transfeksiyondan 24 saat sonra ekstraselüler matriks jeli ile çevrilmiş porlu filtre ile ayrılmış kemotaksi denemesine maruz bırakılmış. Kemoattranktant olarak fibronectin içeren bu denemede yüksek konsantrasyon içeren kısımdan daha düşük konsantrasyon içeren kısma doğru bir geçiş olur. 24 saat sonra yüksek konsantrasyonda bulunan çok az seviyedeki hücreler incelenmiş (invaziv olmayan hücreler). Ribozim taşıyan vektörleri alan bu hücrelerde migrasyonu tetikleyen genler bloke olmuş. İkinci yaklaşım, hücre invazyon denemesi. Bu deneme ilk denemeye benzer, sadece alt kısımın matriks jeli çevrelenmesi hariçtir. Retroviral vektörler (ribozim genlerini içerir)fare fibroblast NIH3T3 hücrelerine verilir. Bu hücreler jel ile çevrelenmiş filtre içinden çok zor geçer ve matriks jeline penetre olmuş hücrelerden RNA izole edilir. Bu RNA’nın, reverse transkripsiyonundan sonra, fibroblastların invaziv aktivitesini sağlayan 8 ribozim bulunmuş. Hücre kültür koşulları fizyolojik durumu tam olarak yansıtmasada, ribozim teknolojisi fare pulmonar tümörogenezis için bir yoldur. Ribozim kütüphaneleri, viral hayat çemberi, apoptik yol izleri, alzhemier hastalığı, kas ve neuronal farklılaşma fonksiyonu gösteren genleri identifiye etmede yararlanılır. Özellikle ribozim kütüphaneleri sinirsel kök hücrelerin farklılaşmasını regüle eden kod oluşturmayan RNA ‘yı identifiye etmede kullanılır. Şekil – 8 Metastazide görev yapan genlerin identifikasyonu a. Rasgele dizayn edilmiş ribozimler, hareketli HT 1080 hücrelerine veriliyor. b. Transfeksiyondan 24 saat sonra, hücreler ekstraselüler matriks jel ile kaplı porlu bir filtre ile ayrılmış alanda kemotaksi denemesine maruz bırakılmış. Üst kısımdan ekstraselüler matriks yolu ile alt kısma göç eden invaziv hücreler gözlemlenmiş. c. 24 saat sonra üst kısımdan göç edememiş hücreler alınmış. d. Alınan hücrelerdeki ribozimler çıkartılmış ve yeniden daha zor şartlar altında test edilmiş. e. Bu ribozim sekansları kullanılarak databazlı araştırmalarda istenen genler saptanmıştır (10). siRNA ve Ribozim Kütüphanelerinin Karşılaştırılması Son yıllarda RNAi, gen baskılanması için güçlü bir araç olarak dikkatleri üstüne çekmiştir (10). C. elegans hücresine dubleks RNA’nın verilmesi sonucunda ilk gen baskılanması ortaya çıktıktan sonra, bitkilerde, D. melanogaster, protozoa ve memeli türlerindeki varlığı saptanmıştır. RNAi mekanizmasında, ekzogenik dubleks RNA’lar 21-23 nükleotidlik siRNA oluştuktan sonra RISC kompleks ile ilişkiye girer. siRNA – RISC kompleksi, sekansa spesifik olarak hedef mRNA’yı keser. Bu reaksiyon, ribozimler tarafından hedef mRNA’nın kesimine benzemektedir. RNAi ‘nin potansiyel gücü, bilimsel kominitelere, genom analizleri ve gen işleyişleri için işe yarar bir araç olarak bakma cesaretini vermiştir. siRNA ifade vektörlerini ve kütüphanelerini kullanarak memeli genomunun karşılaştırmalı sistemik analizlerini yapılmıştır. siRNA kütüphaneleri ile, TRAIL ile indüklenmiş apoptozis, P53‘ e bağlı üremenin tutuklanması ve fosfadilinositol 3 – kinaz (P13)yol izlerinde yeni komponentler identifiye edilmiştir (10). Etkinliği ve Hedef Spesifitesi Ribozim ve siRNA teknolojileri arasındaki en büyük farklılık, siRNA’lar endogenik proteinler ile iş birliği içindedir (10). Halbuki ribozimlerin aktivitesi hücresel faktörlere bağlı değildir. Bu yüzden, siRNA’lar birçok hücresel enzimi kullanır örneğin helikaz ve RNAaz’lar, hedef mRNA’nın kesiminde görev yaparlar. Bundan dolayı, hedef mRNA’ların baskılanmasında ribozimlerden daha etkili bir araçtır. Her iki teknolojide de, hedef bölgelerin seçimi aktiviteyi belirlese de, daha düzenli bir mRNA’nın yapısı siRNA’dan çok, ribozim aktivitesini daha güçlü etkiler. Buna karşın siRNA’ların baskılayıcı aktivitesi, mRNA’nın düzenli yapısından çok, siRNA ve bir grup endogenik protein arasındaki etkileşime bağlıdır. siRNA’ların en önemli dezavantajı, spesifik olmayan baskılayıcı aktivitesidir. Bu baskılayıcı aktivite interferon üretiminin indüklemesi veya hedef olmayan genlere karşı sekansa spesifik silencing etki anlamına gelmektedir. siRNA’nın bir ipliği (antisens) hedef mRNA’ya komplementer, diğer ipliği (sense) değildir. Sense ve antisense iplikler, hedef olmayan mRNA’nın translasyonunu inhibe edebilir. Hedef olmayan genler üzerindeki etkilerin tahmin edilmesi zor olduğundan, bu konuda ribozimler daha düşük aktiviteye sahip olmalarına rağmen, siRNA’ların bir adım önünde bulunmaktadır. Son yıllarda siRNA alanındaki gelişmeler hız kazanmıştır (10). Örneğin, daha önceleri kullanılan 21 – 23 mer siRNA’ların nanomolar konsantrasyonları yerine günümüzde 27 mer’ lik siRNA’ların pikomolar konsantrasyonları kullanılmaktadır. Bu konsantrasyonun kullanılması, hedef dışındaki etkisini minimize edebilir Ayrıca, siRNA ifade vektörlerini dizayn etmek mümkün; shRNA (short haırpın RNA – sens ve antisens sekansları içermekte, Dicer tarafından shRNA siRNA‘ ya dönüştürülür.)‘ nın sadece sens ipliğinin degrede olacağı vektör düzenlenir ve böylece hedef dışı etkileri minimize edilmiş olur. İnterferon uyarılması, sekansa bağlı olmadan spesifik olmayan etki demektir yani, ekzogenik dubleks RNA tarafından immün yanıtın aktive olması demektir. siRNA’lar bu yanıtı uyarmayabilir. Uzun dubleks RNA 30bp’den büyük olursa bu yanıt oluşmaz. Ayrıca, siRNA ‘nın interferon yanıtını uyardığı ve bu yanıtın oluşmaması için bazı faktörler identifiye edilmiştir. Stem (gövde) bölgesinde bir mutasyonun meydana getirilmesi ile (C→U veya A→G) interferon yanıtı azaltılır. Yalnız bu çözüm dsRNA>100bp olduğu durumlar için geçerlidir. Antisens Teknolojisinin Çözüm Bekleyen Sorunları İlk sorun, genlerin insana verilmesini sağlayacak daha kolay ve etkili yöntemlerin bulunmasıdır. Bir başka sorun ise, nakledilen genin hastanın genetik materyalinin hedeflenen bölgesine yerleşmesini sağlamak ve böylece olası bir kanser ya da başka bir düzensizlik riskini ortadan kaldırmaktır (11). Bu konudaki başka bir sorun da, yerleştirilen yeni genin vücudun normal fizyolojik sinyalleriyle etkin bir biçimde kontrolünün sağlanmasıdır. Örneğin insülin, doğru zamanda ve doğru miktarda üretilmediği zaman, hastaya yarar yerine zarar getirecektir. Şu ana kadar yapılan çalışmalar sonrası iyi sonuçlar alınabilmiş fakat kalıcı tedavi çoğu zaman başarılı olamamıştır (11). Bunun bir nedeni, vektörlerin taşıdıkları genin uzun süreli ekspresyonuna izin vermeyişleri, diğeri ise denemelerde etkinlikten çok güvenliğin ön plana çıkmasıdır. Kanser tedavisi için antisens oligonükleotidleri major kaynak olarak görmeden önce, iki temel zorluğu çözmek gerekmektedir. İlaç verilmesinde en çok aranan özellik basitliktir (12). Oligonükleotidin hücresel alınımı sınırlı ve hücre tipleri arasında varyasyonlar göstermektedir. Örneğin, normal lenfositlerin antisens nükleotidleri çok zayıf aldığı gözlemlenmiştir. Lipozomal taşıyıcılarında içinde bulunduğu çeşitli formulasyonlar sonuçlarına bakılmaksızın denenmiştir. Antisens oligonükleotidlerin direk injeksiyonu en yüksek tümör konsantrasyonlarında verilir fakat sistemik tümör tedavisi için kullanımı limitlidir. Gut epitel hücreleri, antisens oligonükleotidleri çok iyi bir şekilde almaktadır, bu yüzden oral formulasyonu mümkündür ve uygulamalar arasında en çok umut veren olabilir. İkinci çözülmeyen konu, hedef onkogen zaman zaman mı aktif oluyor yoksa, bir tümör hücresi olarak mı kalıyor? Tümör hücreleri bazen hareketsiz kalabiliyor ve büyüme aktivitesi, antisens oligonükleotidin verilmesi ile eş zamanlı olmayabiliyor (12). Şu anki duruma göre, önümüzdeki yıllarda gen tedavisindeki eğilim, genleri istenilen hücrelere en etkin biçimde taşıyabilecek vektörlerin dizayn edilmesi yolunda olacak gibi görünüyor. O zaman, gen tedavisinin daha başarılı sonuçlar vereceği söylenebilir. Kaynaklar 1. IDT Tutorial. 2005. Antisense Technologies, 1-12. 2. Kurreck, J. 2003. Antisense Technologies improvement through novel chemical modifications. Eur. J. Biochem, 270: 1628-1644 3. Uprichard, S. L. 2005. The therapeutic potential of RNA interference. FEBS Letters, 579: 5996-6007. 4. Aigner, A. 2006. Gene silencing through RNA interference (RNAi) in vivo: Strategies based on the direct applications of siRNAs. Journal of Bıotechnology, 124 (1): 12-25. 5. Dorsett, Y and Tuschl, T. siRNAs:2005. Applications in Functional Genomıcs and Potential as Therapeutics. Nature Biotechnology, 40-51. 6. Rychahou, G. P., Jackson, N. L., Farrow, J. B and Evers, M.B. 2006. RNA interference: Mechnanisms of action and therapeutic consideration. Surgery ; 140: 719-25. 7. Matzke, A.M and Birchler, J.A. 2005. RNAi – Mediated Pathways in the Nucleus. Nature Reviews Genetics, 6: 24-35. 8. Hammond, S. M. 2006. MicroRNAs as oncogenes. Current Opinion in Genetics and Development , 16:4-9. 9. Wienholds, E., Plasterk, H.A R.2005. MicroRNA function in animal development. FEBS Letters, 579: 5911-5922. 10. Akashi, H., Matsumoto, S. and Taira, K. 2005. Gene Dıscovery By Rıbozyme and siRNA Libraries. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 6: 413-422. 11. Yaşar, Ü. 2006. Gen Tedavisi; Hastalıkların biyolojik temeli III. www.medinfo.hacetttepe.edu.tr/ders. 12. Cunnıngham, C.C. 2002. New modalities in oncology: antisense oligonucleotides. BUMC Proceedings, 15: 125-128.   PDF KAYNAK: documents/tipbil14_3_11.pdf

http://www.biyologlar.com/antisens-teknolojileri-hakkinda-bilgi

İndüklenmiş pluripotent kök hücreler

İndüklenmiş pluripotent kök hücreler

İnsan iPSC'lerinin hücre akıbetini kontrol etmek için kullanılan geniş bir hücre kültürü ortamı koleksiyonu, takviyeleri, biyoaktif küçük moleküller ve büyüme faktörleri sunuyoruz. Aşağıdaki tablo, insan iPSC'lerini farklı hücre soylarına ayırmak için kullanılan en yaygın şekilde kullanılan protokolleri, ortamları ve karakterizasyon antikorlarını vurgulamaktadır.

http://www.biyologlar.com/pluripotent-ozellik-nedir

Nükleik asitlerin biyolojik fonksiyonları

Nukleik asitlerin hücre içindeki en önemli görevlerinden birisi de, kuşkusuz, DNA'nın replikasyonu ve bu sayede genetik bilgilerin nesillere aktarılması ile genlerin ekspresyonu (transkripsiyon ve translasyon)'dur. 02. DNA Replikasyonu Hücreler, tek kromozomlu (prokaryotik) veya çok kromozomlu (ökaryotik) olsunlar, DNA'lar genetik bilgileri taşıdıklarından, her hücre bölünmesinde, bunların da çok az hata ile replike olması ve yeni sentezlenen DNA'nın kardeş hücrelere eşit olarak aktarılması gereklidir. Replikasyon tamamlanıncaya kadar da hücrelerin bölünmemesi lazımdır. Aksi halde, bazı hücreler genetik materyallerden yoksun kalır ve çekirdeksiz hücreler oluşur (anukleer hücreler). Diğer bir önemli nokta da, kromozomun (DNA), dış ve içten kaynaklanan zararlı etkilerden korunması ve DNA'da meydana gelecek bozuklukların da hemen tamir edilerek nesillere aktarılmasının önlenmesidir. Böyle olumsuz durumları gidermek için hücreler yeterli düzeltme ve enzimatik mekanizmalara da sahiptirler. Genetik materyallerin her ne kadar iyi korunmuş olmasına karşın, DNA'nın çok sayıda replikasyonu ve çok değişik nedenler bazı mutasyonların meydana gelmesine yol açmakta ve buna bağlı olarak da değişik karakterde yeni nesiller (mutant) ortaya çıkmaktadır. DNA'nın hücre içinde kısa bir sürede ve minimal bir hata ile nasıl replike olduğuna dair bazı görüşler ileri sürülmüştür. Bunlardan 1) Konservatif (parental iplikçikler birbirlerinden ayrılmadan kopyalarının çıkması) ve Dispersif (parental DNA'da kopmalar meydana gelerek aralarına yeni sentezlenen DNA segmentlerinin girmesi) olan teoriler terk edilerek yerini, Watson-Crick tarafından ileri sürülen ve araştırıcılar tarafından da (Meselson ve Stahl deneyi, E. coli 'de) ispatlanan Semi konservatif modele bırakmıştır. Buna göre, sarmal ve dubleks DNA açılmakta ve her iplikçiğin (parental iplikçik) karşısında enzimler tarafından bir yenisi sentezlenmekte ve parental iplikçikler yeni sentezlenen iplikçikler için bir kalıp görevi yapmaktadırlar. Bu modelde, her bir çift iplikçikli DNA'da bir parental ve bir de yeni sentezlenen iplikçik bulunmaktadır. Prokaryotiklerde (bakterilerde) ispatlanan bu semi konservatif replikasyon modelinin, ökaryotikler, virus ve fajlar için de geçerli olduğu belirlenmiştir. Bu durum, semi konservatif replikasyon tarzının genel (üniversal) bir karakter taşıdığını da ortaya koymaktadır. 03. Prokaryotiklerde Replikasyon E. coli 'ler üzerinde çok fazla deneme yapıldığı için, bu mikroorganizma, replikasyon için de bir model oluşturmuştur. E. coli genomu, sirküler, sarmal ve dubleks bir DNA karakteri taşıyan ve yaklaşık 4.5x106 baz çiftine (bp, base pair) sahip tek bir makro moleküldür (1.1-1.4 mm uzunlukta). Tüm genomun replikasyonu için 20-50 gen'in fonksiyonel olduğu belirtilmektedir. E. coli uygun koşullar altında 15-20 dk. bir generasyon meydana getirmektedir. Genom replikasyonu E. coli 'de tek bir orijinden (oriC) başlayarak bidireksiyonal (iki yöne doğru) olarak devam eder. E. coli 'de replikasyon orijini, konjugasyonla belirlenen dakika durumuna göre, 86. dk'dan iki yöne doğru devam ederek 32. dakikada son bulur (terminus). Bu süre, optimal koşullarda, bakterinin 15-20 dakikada bir bölünmesi süresinden daha kısadır. E. coli 'de, kromozomun replikasyon orijini 86. dk. bölgesi olmasına karşın, diğer bakterilerde hem orijin ve hem de terminus daha değişik yerlerde olabilmektedir. Bu noktalar, bakteri türlerine özeldir. E. coli 'de bile uygun olmayan koşullarda bölünme süresi, optimal limitleri geçebilir. Replikasyonun, kromozomu küçük olan bazı mikroorganizmalarda, tek yönlü (unidireksiyonal) olduğu da belirtilmiştir. Bu durumda, replikasyon, orijinden sadece bir yöne doğru devam eder ve tekrar başlangıç yerinde son bulur. Tek veya çift yönde replikasyonun olma durumu, orijin tarafından tayin edilir. Radyoaktif işaretleme yöntemleriyle, bu özellik saptanabilir. E. coli 'de, replikasyon orijininde yaklaşık 245 bp bulunmakta ve burada A-T bazlarının fazla olması açılmayı kolaylaştırmaktadır. E. coli 'de replikasyon fenomeninin başlangıcında genom sitoplasmik membranda bulunan özel bir bölgeye (mesosom) bağlanır. Burası, bakterinin yaklaşık orta bölgesine isabet eder. Diğer önemli nokta, kromozomun, sitoplasmik membranda bağlantı yerine kuvvetlice tutunmasıdır. Bunlara yardımcı olan bazı özel proteinler de belirlenmiştir. Genom, özel bölgeye bağlandıktan sonra buraya replikasyonda görevi olan bazı spesifik enzimler, proteinler ve dört tür deoksiribonukleotid trifosfat (dNTP) molekülleri birikir. Bunlar arasında, DNA polimerase, DNA ligase, helikase, primase, SSB, primosom, DNA'yı açan proteinler ve topoisomerase en önemlileri arasındadır. Ayrıca, dNTP'ler ve Mg++ iyonlarına gereksinim vardır. Replikasyonu bazı aşamalar halinde incelemek, olayı anlamak bakımından yararlı olacaktır. 1) Replikasyon noktasının belirlenmesi: E. coli 'de kromozom üzerinde 86. dk.'ya isabet eden bölge replikasyon orijinini (oriC) oluşturur ve burası yaklaşık 245 bp'den meydana gelmiştir. DNA, sitoplasmik membrandaki bu özel bölgeyi çeşitli proteinlerin yardımıyla da tanıyarak sıkıca bağlanır. 2) DNA'nın açılması: Bağlanma işlemi gerçekleştikten sonra, DNA'daki replikasyon orijini bölgesinde küçük bir açılma meydana gelir. Bu açılmayı, özel açıcı proteinler (enzimler), DNA iplikçikleri arasını açmak suretiyle genişletirler. Böylece sağa ve sola doğru giderek açılan bir replikasyon çatalı oluşur. Başlangıç bölgesinde DNA'da ilk açılmanın oluşu tam olarak aydınlatılmış değildir. Bir çok bilgilere sahip olunmasına karşın yine de çözüm bekleyen bazı noktalar bulunmaktadır. E. coli 'de 245 bp'den oluşan orijin bölgesinde kolayca açılabilen ve A-T bazlarından zengin 3 tane 13 bp ve 4 tane de 9 bp'lik tekrarlanan sekanslar vardır. Önce, dnaA proteinleri oriC bölgesinde toplanır ve reaksiyon bu iki bölgede (9 bp ve 13 bp) başlatılır. İlk açıklık 13 bp.'lik bölgede 3 yerden başlar ve sonra, dnaB ve dnaC'nin de komplekse katılmasıyla açıklıklar genişletilir ve bidireksiyonal replikasyon çatalı meydana gelir. 3) DNA sentezi (polimerizasyon): Parental iplikçikte açılmanın meydana gelmesiyle oluşan replikasyon çatalında, sentez hemen sağa ve sola doğru ilerlemeye başlar. Sentezi gerçekleştiren DNA polimerase-III enziminin önünde iki önemli enzim daha fonksiyoneldir ve bunlar da sentez yönünde ilerler. Bunlardan biri, eğer, DNA'da süper heliks (super sarmal) varsa bunu açarak genomu istirahat haline getiren topoisomerase (DNA girase) enzimi ve diğeri de istirahat halindeki DNA'da karşılıklı hidrojen bağlarını açarak, devamlı replikasyon çatalı oluşturan helikase (dnaG) enzimidir. Açılan iplikçiklerin tekrar birleşmesi de SSB (single strand binding) protein'lerin replikasyon çatalına yakın yerde iplikçiğe bağlanması ve bunun etkinliği ile önlenir ve böylece ayrılan iplikçikler sentez için daima açık tutulurlar. Sentez, birbirinden ayrılan parental iplikçiklerden 3' ¬ 5' yönünde olanının karşısına, bu iplikçik kalıp olarak kullanılarak, DNA polimerase enziminin katalitik etkinliği ile 5' ®3' yönünde komplementer yeni bir iplikçik çok çabuk olarak sentezlenir ve buna devam edilir (kesintisiz sentez). Bu yön (5' ® 3' ), DNA pol'ün aktivitesine de uygundur ve herhangi bir güçlük meydana gelmez. Ancak, DNA pol enzimlerinin sentez yapabilmesi için bir primer moleküle (başlangıç basamağı) gereksinim vardır. Çünkü, DNA pol., gerek tek iplikçik DNA'da ve gerekse primer olmayan DNA'da polimerizasyon yapamaz. Bu sorun, başlıca 3 tarzda çözümlenebilmektedir. Bunlardan biri ve çok kullanılanı, parental DNA'nın karşısına, 5' ® 3' yönünde ve serbest 3'-OH ucuna sahip 8-14 bazdan oluşan primer RNA'ların sentezleridir. Burası yeni DNA sentezi için başlangıç yeri oluşturur (veya, DNA'da bir çentik açılarak serbest 3' -OH ucu meydana getirilebilir veya RNA primerlerinin yerinde meydana gelen kısa protein primerleri de başlangıç oluşturabilirler). Böylece bu başlangıç noktasından orijin alan ve parental iplik (3'¬ 5' ) kalıp olarak kullanılarak, 3' -OH ucuna nukleotid trifosfatlar ilave edilerek (trifosfatlardan biri bağlanır ve geri kalan iki fosfat molekülü serbest kalır), yeni sentez 5'® 3' yönünde diğer parental iplikçikle birlikte eş zamanlı olarak sürdürülür. Eğer, yanlış bazlar sıraya girmişse, DNA pol. enzimi bunu hemen tanıyarak ekzonuklease aktivitesi ile çıkarır yerine doğrusunu koyar (düzeltme okuması). DNA sentezinin hızı, mRNA sentezinden (transkripsiyon) 10 defa daha çabuktur. Replikasyon çatalının ilerleme hızı dakikada 50.000 bp kadardır. Bu hız, S. cerevisiae 'de 3600 bp/dk olarak hesaplanmıştır. Parental iplikçiğinin 5' ® 3' yönünde olanında, ise, sentez kesintili olarak sürdürülür ve kompleks bir karakter gösterir. Parental iplikçiğinin karşısına sentezlenecek olan yeni iplikçik tersine 3' ¬ 5' yönündedir. Bu istikamet, DNA polimerazın sentez aktivitesine terstir. Bu nedenle, bazı güçlükler ortaya çıkmaktadır. Bu durum mikroorganizmalarda, şöyle çözümlenmektedir.Sentez, replikasyon çatalından başlamakta ve ters yönde, parental iplikçik (5' ® 3' ) boyunca kesintili olarak devam etmektedir. Diğer bir ifade ile, kesintili sentezin yönü, replikasyon çatalının ilerleme yönüne terstir. Açılan parental iplikçiğe SSB proteinleri bağlanarak çatalın devamlı açık tutulmasını ve sentezin devamlı yapılmasını sağlarlar. Primase enzimi (dnaG) yaklaşık 10 bazdan oluşan primer RNA'ları sentezler ve bunun 3' -OH ucu serbesttir. Bu uç basamak olarak kullanılarak yaklaşık 1000-2000 bazdan oluşan kısa bir DNA segmenti (Okazaki fragment) sentezlenir. Her Okazaki fragmenti ayrı bir primerden orijin alır. Bu sentezi, bir protein kompleksi olan primosom başlatır. Primosomlar da replikasyon çatalının ilerlediği yönde, diğer enzimlerle birlikte hareket ederler. Ancak, bunun hareketi de Okazaki fragment'lerinin sentezi yönünün tersi istikametinde olur. Okazaki fragmenti, bir önceki RNA primerlerine kadar uzanır ve burada durur. Primerler DNA pol I'in etkisiyle çıkarıldıktan sonra bunların yerleri aynı enzimle kapatılır ve iki DNA iplikçiği arası da DNA ligase ile birleştirilerek iplikçik kesintili olarak tamamlanmış olur. Primase enziminin çıkarılmasında da DNA pol III'ün rolü vardır. Böylece, 5' ® 3' yönündeki parental iplikçik kalıp olarak kullanılarak, kesintili olarak devam eden ve sonunda tamamlanan 3' ¬ 5' yönünde yeni bir DNA iplikçiği sentezlenmiş olur. Kesintili sentez işlemini de yine DNA pol enzimi yapar. Replikasyon çatalı ilerledikçe, sentez kesintisiz ve kesintili olarak aynı hızda ve sürede tamamlanır. 4) Terminasyon: Sentezin sona ermesi de yine protein komplekslerinin aktivitesi sonu gerçekleşerek iki iplikçik birbirinden tamamen ayrılır. 5) DNA'nın segregasyonu ve hücre bölünmesi: Genomik DNA'nın sitoplasmik membrana bağlandığı yerde, membranın sentezi nedeniyle giderek artan bir açılma meydana gelir. Bu açılma ilerleyerek iki replike olan iplikçiği de birbirinden uzaklaştırır. Bunun sonunda, bakterinin uzun ekseninde bir uzama gözlenir. Sonra, ortadan sirküler tarzda septum formasyonu meydana gelerek bakteri iki hücreye ayrılır. Kromozomun iki hücreye ayrılmasında ve hücre divizyonunda oluşan aksaklıklar, bazı anormal bakteri formlarının meydana gelmesine yol açar. Eğer septum formasyonu çok sık veya yanlış yerden olursa kardeş hücrelerden birinde (küçük olanda) kromozom bulunmaz. Böyle hücrelere çekirdeksiz hücreler (anukleer hücreler) adı verilir. Bazen de böyle hücreler kromozom ayrılmasının anormal olduğu durumlarda da meydana gelir. Bunlarda da, hücrelerde kromozom yoktur. Ancak, septum formasyonu ve boyutları normaldir. Septum formasyonu inhibe olursa, kromozom normal olarak replikasyona devam eder. Ancak, flamentöz formlar oluşur ve içinde birden fazla nukleus bulunur (multinukleer flamentöz formlar). Bazı mutantlarda (fts, flamentöz temperature sensitive), hücre uzun flamentler oluşturur ve içinde çok sayıda nukleusa rastlanır. Buna karşın, par (partition) mutantlarında ise, kromozom segregasyonunda bozukluk vardır. Çünkü, DNA anormal olarak hücrelere dağılır ve bazı hücrelerde çekirdek bulunmaz. Defektler bu olguda DNA'da yerleşmiştir. Septum formasyonuna neden olan gen, ftsZ'dir. Bu gende oluşan mutasyon, septum formasyonunu önler ve flamentöz formların meydana gelmesine yol açar. Mini hücre oluşumunda min B geninin rolü vardır. Bu lokusta meydana gelen mutasyonlar minicell (bunlarda genellikle çekirdeksizdirler) formasyonunu artırır. Kromozomun segregasyonunda da muk geni etkindir. 04.Ökaryotiklerde Replikasyon Ökaryotiklere ait replikasyon mekanizmasının incelenmesinde maya hücrelerinden fazlaca yararlanılmıştır. Ökaryotiklerde de prokaryotiklerde bulunan benzer enzim ve proteinler fonksiyoneldir (DNA pol., DNA ligase, topoisomerase, SSBP, DNA'yı açıcı proteinler, vs.). Ancak, bazıları yapısal farklılıklar gösterirler. Ökaryotiklerde 4 tür DNA polimerase enzimi (a, b, d, e,) vardır, ayrıca bir de gama (g) enzimi (mitokondrial) belirlenmiştir. DNA sentezi sırasında polimerase enzimi fazlalaşmakta ve DNA sentezi hücrenin S-fazında meydana gelmektedir. Pol. b ve g enzimleri daha ziyade hücrenin istirahat halinde iken bulunurlar. Pol. d, ayrıca, mitokondrial DNA'nın replikasyonunda etkilidir. Ökaryotiklerde de replikasyon, prokaryotiklere benzemektedir. Ancak, kromozomun çok uzun olması (bazıları bakterilerin bin katı) ve hücrenin S-fazında sentezin meydana gelmesi gibi nedenler, prokaryotiklerden daha yavaş ve daha zaman alıcı bir DNA sentezine yol açmaktadır. Belli bir süre içinde bu kadar fazla uzun kromozomun replikasyonu için, sadece bir tane replikasyon orijini yeterli olamamakta ve bu nedenle birçok orijinden, aynı anda veya bazen değişik zaman aralıklarında başlayan, bidireksiyonal replikasyon meydana gelmektedir. Replikasyon, sağa ve sola doğru genişleyen orijinlerin birbirine değdiği yerde son bulur. Ökaryotiklerin kromozomları histonla birleşmiştir (nukleosome) ve replikasyon sırasında histondan ayrılırlar. Replikasyonda, DNA sentezi her iki iplikçikte aynen bakterilerde olduğu gibi sürdürülür (biri kesintisiz ve diğeri kesintili). Maya hücrelerinde yaklaşık 400'e yakın orijin (ARS, autonomously replicating sequence) bulunmaktadır. 05. Diğer Replikasyon Modelleri 05.01. Mitokondrial DNA (mt DNA) Replikasyonu Memeli hücrelerinin mitokondrisi yaklaşık 5 µm uzunlukta (MA: 10x106, 15 000 bp) olup sirküler, süper sarmal bir DNA yapı özelliği gösterir. mtDNA'nın replikasyonunda, DNA pol, d enziminin aktif rolü vardır. Fare L-hücreleri mitokondrisi üzerinde yapılan çalışmalarda, mtDNA'nın sentezine her iki iplikçiktede diğer mekanizmaların aksine, kesintisiz olarak devam ettiği ortaya konulmuştur. Ancak, replikasyonda bazı farklı yanlar da bulunmaktadır. Şöyle ki, biri ağır (H) ve diğeri de hafif (L) iplikçiklerde iki replikasyon orijini (OH ve OL) yer almaktadır. DNA'da, önce, H-iplikçiğindeki orijinden (OH) başlayarak bir D-ilmeği meydana gelir ve ilmek genişleyerek unidireksiyonal olarak sentez devam eder. H-sentezi, 2/3 uzunluğa erişince, bu defa L-iplikçiğindeki OL bölgesinde sentez başlar ve H-ye ters olarak bu da unidireksiyonal olarak ve kesintisiz devam eder. Sonra iki sirküler DNA birbirinden ayrılır, sentez tamamlanır ve DNA iplikçiğinde 100'e yakın super sarmal meydana gelir. 05.02. Rolling Circle Replication Bu tür replikasyon modeline bazı fajlarda (ØX174, Lambda) ve F-faktörünü kromozomlarında taşıyan Hfr-hücrelerde rastlanmaktadır. 1) Lambda (l) fajında replikasyon: Bu faj konakçı bakteri içinde başlıca iki formda bulunur. Biri konakçıyı lize eden (litik form) ve diğeri de konakçının kromozomunun belli bir bölgesine (biotin geni ile galaktoz geni arasına) yerleşerek herhangi bir bozukluk oluşturmayan latent form. Böyle formu oluşturan lambda fajına profaj adı verilir. Litik formda faj ürerken, oluşan bazı sirküler formlarında bir iplikçikte meydana gelen kopma nedeniyle 5' -ucu dışa doğru açılarak uzanır. Buna karşın, 3' -ucu ise ortadaki sirküler tek iplikçiğin etrafında yeni komplementer iplikçik sentezler. Ayrılan 5' -ucu, normal boyutuna veya bunun 2-3 katı uzunluğa ulaştığında paketleme enzimi Cos bölgelerinden iplikçiği keserek normal boyutlarda lineer çift iplikçik DNA segmentleri meydana getirir. Bunlar paketleme enzimleri yardımıyla, hücre içinde sentezlenen boş faj başlığı içine girerler ve böylece olgun infektif fajlar meydana gelir. 2) Øx174 fajında replikasyon: Tek iplikçik DNA fajında da rolling circle replikasyon modeli sentez görülmektedir. Faj DNA'sı sirküler tek iplikçik ve (+) polaritelidir. Hücre içinde buna (–) polariteli bir iplikçik daha sentezlenerek çift iplikli hale getirilerek replikatif formlar (RF) oluşturulur. Bu formlar, genellikle, super sarmal bir yapıya sahiptirler. Topoisomerase enzimi süper heliksi açarak istirahat haline getirir. Protein A, (+) polariteli iplikçiğe bağlanarak bir çentik açar ve protein A, 5' -ucuna bağlı olarak iplikçiği ayırır. Diğer 3' -ucu ise sentezi devam ettirir. Ayrılan 5' -ucunun bulunduğu DNA iplikçiğine stabilizan tek iplikçik proteinler (SSB ) bağlanarak bunun (–) polariteli iplikçikle tekrar birleşmesi önlenir. Rep proteinleri de iki iplikçik arasındaki bağları çözerek, DNA' iplikçiklerini birbirinden ayırmaya devam eder. Sentez 3' -ucundan, (–) polariteli iplikçik etrafında ilerler. Ayrılan 5' -ucu tam bir dönüş uzunluğuna ulaşınca serbest uçtaki protein A bu defa (–) iplikçik etrafında yeni sentezlenen (+) iplikçiğe bağlanarak tekrar çentik açar ve replikasyon böylece devam eder. Protein A'dan kurtulan (+) iplikçik sirküler forma dönüştürülerek faj başlığı içine paketlenir. Bu iki fajın replikasyonları hakkında fajlar bahsinde gerekli bilgiler verilmektedir. 3) Hfr hücrelerde replikasyon: E. coli 'lerde bulunan ve seks pilusunun formasyonuna neden olan seks faktörü (F-faktörü) bir plasmiddir. Bu faktör E. coli içinde ya sitoplazmada bulunur ve E. coli 'yi F+ hale getirir veya bakterinin genomu ile birleşerek Hfr (High frequency recombination) oluşturur. Bu son durumda bakteri, kendi kromozomunu ve F-faktörünü transfer için seks pilusu sentezler. Bu pilus, kendisinde F-faktörü bulunmayan (F¯) hücreye genetik materyalin aktarılması için bağlanarak bir köprü görevi yapar. Genetik materyal, oluşan bu konjugasyon köprüsünden geçerek (F¯) hücreye transfer edilir. F plasmidinde, transfer için yaklaşık, 35 kb'lık bir bölge (transfer bölgesi) etkilidir. Pilus formasyonu için de 12 gene (tra gen) ihtiyaç vardır. F+ bir hücre, diğer F+ bir hücre ile pilus aracılığı ile temasa gelemez. Çünkü, tra S ve tra T genleri bakteri yüzey eksklusiyon proteinlerinin sentezine neden olur ve bunlar pilusla sağlanan teması önlerler. Böylece F+ veya Hfr bir hücre ancak, F¯ hücre ile ilişki kurabilir. F-faktörünün transferi oriT (origin transferi) bölgesinden başlar. Burası, transfer orijininin bir ucunda lokalize olmuştur. OriT'de, Tra Y ve/veya Tra I proteinleri tarafından bir çentik oluşturulur. Proteinler, sonra, DNA'ya bağlanır ve yaklaşık 200 bp uzunlukta DNA açılır. TraY/TraI multimeri 5' -ucundan hareket ederek bir saniyede 1200 bp açar ve açmaya devam eder. Sonra, 5' -ucu tekrar alıcı bakteriye yönelir. Konjugasyon köprüsünden alıcıya geçince bu tek iplikçiğe ikinci iplikçik (komplementer) sentezlenerek sirküler bir duruma gelir. 05.03. Plasmidlerde Replikasyon Bakterilerde sitoplazmada serbest olarak bulunan plasmidler replikasyon orijinine sahip olduklarından, bakteri genomuna bağlı olmaksızın, bakteri hücresi içinde otonom olarak kendi replikasyonunu yönetebilirler. Replikasyon tarzları, bakteri kromozomuna benzerdir. Ancak, plasmidler bakterinin kromozomu ile birleşince (episom), aynen profajlar gibi, DNA'nın bir parçası gibi olurlar, onunla birlikte replike olurlar ve kardeş hücrelere transfer edilirler. 05.04. Replikasyon İnhibitörleri DNA replikasyonu, sentez sırasında, çeşitli aşamalarda bazı kimyasal maddeler tarafından inhibe edilirler. Bu inhibitörler çok değişik karakter gösterdikleri gibi etkinlikleri de oldukça farklıdır. Bazıları nukleotid prekürsör sentezini inhibe eder, bir kısmı nukleotid analoğu olarak DNA'ya inkorpore olur ve bazıları da DNA'ya bağlanarak aktivitesine mani olur. Enzimlere, özellikle, DNA polimerase ve replikasyonda fonksiyonu olan diğer enzimlere bağlanarak görevini aksatan ve bozan maddeler de vardır. Bazı fiziksel ajanlar (UV-ışınları, X-ışınları ve gama ışınları) DNA'ya zarar verir ve replikasyonda bozukluklar meydana getirir. Böyle direkt etki yapan ajanların dışında, bazı kimyasal maddeler de sentez inhibitörü olarak indirekt etkiye sahiptirler. Örn. Colchicine ve diğer mikrotubuler parçalayıcıları (Vinca alkaloidleri, vincristine ve vinblastin gibi). Replikasyon inhibitörleri, etkiledikleri bölgelere göre 3 gruba ayrılmaktadırlar. a)Nukleotid biyosentezini inhibe edenler (pürin, pirimidin, folate, deoksiribonukleotid sentez inhibitörleri vb.). b)DNA ile bağlantı kurarak aktivitesini bozanlar (aktinomisin D, akridin, ethidium, vb). c)DNA sentezinde fonksiyonu olan enzimlere bağlanarak aktivitesini bozanlar (thriphosphatase, arylhydrazinopyrimidin, vb). Kaynak: Temel Mikrobiyoloji

http://www.biyologlar.com/nukleik-asitlerin-biyolojik-fonksiyonlari

Ribozom evrim çalışmaları RNA Dünyası hipotezine meydan okuyor!!

Uzun zamandır kabul gören ve yaşamın ortaya çıkışını anlatan RNA Dünyası hipotezine göre, hücrenin protein üretim merkezi olan ribozomun ortaya çıkışından önce, ortamda RNA adını verdiğimiz ve hücrede hayati görevler yürüten ribonükleik asitler vardı. Ancak yeni yapılan bir analize göre ise, ribozomun protein sentezi için gerekli birçok çalışan parçası bir araya getirilmeden önce, proteinler zaten ortada vardılar ve RNA ile etkileşim halindeydiler. Bu bulgu RNA Dünyası hipotezi ile çelişiyor. “RNA Dünyası” hipotezi ilk olarak 1986 yılında Nature dergisinde yayımlanan bir makale ile öne sürüldü ve devam eden 25 yıldır da artan bir şekilde savunuldu. Hipoteze göre moleküler evrimin ilk aşamalarında öncelikle RNA bulunuyordu ve proteinler (ve DNA) daha sonradan ortaya çıkmışlardı. İllinoi Üniversitesi’nden Prof. Gustavo Caetano-Anollés ise yürüttüğü çalışma sonucunda hipotezin doğru olmadığı fikrine ikna olduğunu belirtiyor ve proteinler olmadan nükleik asit dünyasının da mümkün olmayacağını öne sürüyor. Caetano-Anollés şöyle devam ediyor: “Ribozom bir ribonükleo makinedir. Yapısında 80 kadar protein ve birçok RNA molekülü barındırır. Bu yüzden bu karmaşık yapının oluşumu da uzun ve yine karmaşık bir birlikte evrimleşme sonucunda olmuş olmalıdır. Bunu yanında, tek başına RNA molekülü hücre için gerekli protein sentezi işlemini gerçekleştiremez. RNA dünyası hipotezinin destekçileri yeterli bilimsel temeli olmayan basit öngörülerle ribozomun evrimsel olarak ortaya çıkışını açıklamaya çalışıyorlar. Bu öngörülerin en temellerinden biri de ribozomun protein sentezinden sorumlu olan kısmı peptidil transferaz merkezi (PTC) aktif bölgesinin ribozomun ortaya çıkan en eski bölümü olduğudur.” Yeni çalışmada ise Caetano-Anollés ve ekibi ribozomun evrensel protein ve RNA kısımlarını titiz bir analizden geçiriyorlar ve yapılarını inceleyerek evrimsel geçmişlerini ortaya çıkarıyorlar (grup ribozomal RNA’ların termodinamik özelliklerini de araştırıyor). Birbirinden bağımsız olarak oluşturulan ribozomal protein ve RNA “soy ağaçları” birbiriyle büyük oranda örtüşüyor. Örneğin, peptidil transferaz merkezini çevreleyen proteinler en az bölgeyi oluşturan RNA’lar kadar eskiler. Gerçekten de, PTC’nin evrimsel olarak ortaya çıkışı ribozomu oluşturan iki temel alt birimin ortaya çıkışından ve aralarında oluşan ve yapının sabit kalmasını sağlayan RNA köprüsünün oluşmasından hemen sonrasına denk geliyor. Oluşturulan evrimsel zaman çizelgesine göre PTC’nin ortaya çıkışı protein-RNA kompleksinin diğer kısımlarının ortaya çıkışından sonraya denk geliyor. Bunun anlamı, ilk olarak, o proteinler ribozomal RNA’ların bir araya gelmesinden daha önce ortamdaydı ve ikinci olarak da, ribozomal RNA’lar protein sentezine yardım etme görevine gelmeden önce başka görevleri yerine getiriyorlardı. Caetano-Anollés şöyle devam ediyor: “Bu, yapbozun kritik parçasını oluşturuyor. Eğer ribozomal proteinlerin, RNA’nın ve arada oluşan bağlantının evrimsel olarak oluşması aşamalı olarak, adım adım gerçekleşmişse, ribozomun ortaya çıkışı RNA dünyasının bir ürünü olamaz. Bunun yerine, ribonükleoprotein dünyasının ürünüdür diyebiliriz. Hücre çalışma mekanizmasının temel yapıtaşlarının ilk zamandan günümüze kadar aynı kaldığı görünüyor. Bunlar da evrimleşen ve etkileşim içinde olan proteinler ve RNA molekülleri.” Kaliforniya Üniversitesi’nden Prof. Russell Doolittle çalışma hakkında şunları söylüyor: “Bu, protein evrimi alanında çalışan en önemli araştırmacıların ortaya koyduğu oldukça çekici ve kışkırtıcı bir makale.” Ancak bunun yanında Doolittle, çalışmanın bazı kısımları hakkında bazı sorulara sahip olduğunu belirtiyor. Özellikle, bazı ilk proteinlerin ribozomlar (protein sentez yeri) ortaya çıkmadan önce ortada olması fikrine. Eğer ribozom mekanizmasından daha eski proteinler bulunuyorsa, bu proteinlerin sekans (dizi) bilgisi bir sonraki nesle nasıl aktarılmış olduğu yanıtlanması gereken temel bir soru. Caetano-Anollés ise bunun temel ve merkezi bir soru olduğuna katıldığını ve sorunun yanıtı için de protein evriminin ilk zamanlarındaki biyolojik fonksiyonların ortaya çıkışının anlaşılması gerektiğini belirtiyor. Bununla birlikte, ribozomal olmayan protein sentezini (RNA içermeyen ve yüksek seviyede spesifik olabilen) katalizleyen proteinlerin ribozomal proteinlerden çok daha eski olduğunu söylüyor. Bu yüzden de Caetano-Anollés, protein sentezleyen ilk biyolojik makinelerin ribozomlar olmamasının yüksek olasılık olduğunu öne sürüyor. Caetano-Anollés aynı zamanda ribozomal sistemin spesifikliğinin RNA ile uygun bir şekilde bağlanmış amino asitlerin (genetik kodun doğru bir şekilde okunabilmesi için) sağlanmasına bağlı olduğunu ve bu bağlanmanın da proteinlere bağlı olduğunu (RNA’lara değil) belirtiyor. Bu da RNA moleküllerinin protein sentezinde birer kofaktör (yardımcı) olarak başladıklarını ve zamanla protein sentezini daha iyi hale getirdiklerini ve sonuç olarak da ribozom mekanizmasının oluştuğunu gösteriyor. Hazırlayan: Dr. Deniz Şahin (Yaşamın Kökeni) Kaynak: Bilim ve Gelecek Dergisi 98.Sayı A. Harish, G. Caetano-Anollés, “Ribosomal History Reveals Origins of Modern Protein Synthesis”, PLoS ONE, 2012; 7 (3): e32776 DOI: 10.1371/journal.pone.0032776, “www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10....journal.pone.0032776”

http://www.biyologlar.com/ribozom-evrim-calismalari-rna-dunyasi-hipotezine-meydan-okuyor

METABOLİZMANIN REGULASYONU

Mikroorganizmaların yaşamaları ve üremeleri için beslenmeleri gereklidir. Mikroplar, çevrelerindeki gıdaları, kendileri tarafından sentezlenen ve çeşitli etkilere sahip olan enzimleri yardımı ile yaralanabilecek duruma getirirler. Bu nedenle, enzimlerin aktivitesi mikroorganizmaların hayatları için zorunludur. Ancak, bunların da zamanında ve yeterince sentezlenmeleri ve koordine bir şekilde görev yapmaları önemlidir. Bu işlem bir regülasyon veya kontrollerle gerçekleştirilir. Enzim sistemlerinin sentezlenmeleri yönünden kontrolleri canlıların en önemli bir özelliğini oluşturmakta ve değişen çevre koşullarına çok yakından bağımlı bulunmaktadır. Enzimlerin sentezlenme hızı ve miktarı ortamdaki gıda maddelerinin miktarı ve çeşidi ile ilişkilidir. Çok gereksinme duyulan enzimler yeterince ve devamlı olarak sentezlenirler ve bu devamlılık özel mekanizmalar tarafından kontrol edilirler. Bir bakteri hücresindeki bütün proteinleri sentezlemek için sayıları 600/800 'e kadar değişebilen enzime ihtiyaç vardır. En fazla gereksinim duyulan enzimler arasında proteinleri, karbonhidratları ve nükleotidlerin ayrıştırılmasında görev alanlarla, hücre duvarı, sitoplazmik membran ve ribozomların sentezlerinde vazife gören enzimlerdir. E. coli hücresinde, 20 tane amino asit sentezinde lüzumlu olan bütün enzimler bulunur. Eğer ortama amino asitler katılırsa, bakteri hücresi, bu amino asitleri sentez için, kendisi özel enzim yapma işine girişmez. Bu durum, amino asitlerin sentezlenme işinde görev alacak enzimlerin imalinde bir gerileme veya duraklama meydana getirir. Fazla ihtiyaç duyularak her zaman sentezlenen enzimler, bakteri yapısının bir parçasını oluştururlar (yapısal enzimler). Bazıları da ortamda kendi sentezlerini uyaran özel substratlar (indüktörler) bulundukları zaman sentezlenirler (indüklenebilen enzimler). Bu maddeler ayrıştıktan veya bittikten sonra enzim sentezi de sona erer. Örn. E. coli 'deki laktozu ayrıştıran betagalaktosidase enzimi (M.A. 5x105) bu türdendir. E. coli biyokimyasal olayları incelemede kullanılan çok uygun bir mikroorganizma olup, dubleks karakterindeki kromozomunda 3000'den fazla proteini şifreleyebilecek kodlara sahiptir. Proteinlerin sentezi DNA üzerinde yerleşmiş olan gen veya genler tarafından yönetilir. Normal koşullar altında, yaşam için gerekli olan enzimlerin sentezlerini yöneten genler görev yaparlar. Diğerleri ise, genellikle inaktif durumda bulunurlar. Bunlar hayat için her zaman lüzumlu olmayabilirler. Gerçekten de, kromozom üzerindeki bütün genler aktif olsaydı veya aynı anda görev yapmış olsalardı, hücre lüzumsuz ve çok sayıda enzim ve proteinlerle dolmuş olurdu. Besi yerlerindeki gıdaların ve çevresel koşulların değişmesi ile bazı genler aktive edilir, diğer bir kısmı da baskı altında tutulur. Hücre bu şekilde, kendini, değişen çevre koşullarına uydurur ve yaşamını sürdürür. Örn; E. coli gliserinli besi yerinde üretilirse, hücrede, bu substratın ayrışmasını katalize eden enzimlerde bir artma meydana gelir. Buna karşılık, diğer bir kısım enzimler ise minimal düzeyde tutulurlar. Aynı şekilde, E. coli karbon ve enerji kaynağı olarak laktozlu bir ortamda üretilirse, bu substratın ayrışmasında görev alan beta-galaktosidase enzimin (indüklenebilen enzim) sentezinde 1000 misli artma olur. Ortama katılan gliserin ve laktoz bir indüktör olup kendilerinin ayrışmasında görev alan enzimlerin sentezlerini uyarırlar. Ancak, bütün indüktörler her zaman substrat olmayabilirler: Örn, isopropylthiogalactosid (IPTG) iyi bir indüktör olmasına karşın substrat değildir. Aksine, phenyl-B-D galaktosid de bir substrat olup indüktör değildir. Bakterilerde enzim regulasyonu, DNA'dan mRNA'nın sentezi (transkripsiyon) ile başlamaktadır. Bakterilerde mRNA kısa ömürlü olup transkripsiyon bitince enzim sentezi de durmaktadır. Buna karşın sentezlenen enzim molekülleri uzun ömürlüdürler. Ancak bu proteinler de, hücrenin büyüme, gelişme, bölünme ve diğer biyokimyasal aktivitesi sonu giderek azalır ve tükenirler. Enzim indüksiyonu Mikroorganizmaların büyük bir kısmı enerji ve karbon kaynağı olarak birçok organik maddelerden yararlanırlar. Bunlardan faydalanılabilmesi ve enzim sentezi otomasyonunu çalıştırabilmesi için ortamdan bir sinyal bekler ve bunu da indüktörler sağlarlar. Örn, E. coli besi yerleri içinde bulunsun veya bulunmasın, her zaman glukozu ayrıştıracak enzimleri sentezlemesine karşın, laktoz için böyle hazırlıklı değildir. Laktozu hemen metabolize edemez veya ayrıştıramaz. Aradan belli bir sürenin geçmesi gerekmektedir. Laktozlu bir ortamda üreyen bir bakteri (E. coli), buradan alınıp tekrar laktozlu bir ortama konursa, latent dönem oluşmaz ve bakteri laktozu hemen ayrıştırmaya başlar (aradan zaman geçmemiş ise). Glukoz ve laktozlu ortamlarda ayrı ayrı üretilmiş E. coli hücresindeki enzim miktarları yönünden yapılan incelemelerde, laktozlu besi yerinde üretilmişlerde daha fazla enzimin sentezlendiği saptanmıştır. Bu enzimler arasında, beta-galaktosidase (laktozun, glukoz ve galaktoza ayrışmasını katalize eden enzim) ve galaktosid permease (laktozun hücre duvarından içeri girmesine yardımcı olan taşıyıcı enzim) önemli miktarlara ulaşmaktadır. Bundan sonra, E.coli 'nin laktoz metabolizması ile ilgili diğer bir enzim gelmektedir (transasetilase). Beta-galaktosidase ile birlikte bu enzimlerin düzeyinde de bir artma olur. Beta-galaktosidase sentezi durursa diğerlerinin üretimleri de sona erer. Bu nedenle, bu üç enzim birbirleri ile çok yakın ilişkili olup, bunların sentezlerini idare eden genler DNA üzerinde birbirine bitişik olarak sıralanmışlardır. Bu üçlü gruba (üniteye) laktoz operon (lac-operon) adı verilir. Bu enzimlerin sentezini, yapıca laktoza benzeyen suni indüktörler (thiomethylgalactosid ve isopropylthiogalactosid) kullanılarak da uyarmak mümkündür. Katabolik Represyon Katabolik aktivitede görev alan birçok enzimler bazı represyonlara maruz kalabilirler. Bir bakteri, çabuk metabolize olabilen bir karbon ve enerji kaynağı içinde üretilirse hücrede artan bir ATP birikmesi meydana gelir ve enzimlerin represyonuna yol açar. Enzimlerin baskılanması, enerji kaynaklarının daha yavaş metabolize olmasına neden olur. E. coli, laktoz ve glukozlu ortamda üretilirse ilk önce glukoz metabolize olur ve bu nedenle de beta-galaktosidase sentezi azalır. Glukoz varken, laktoz, indüktör olarak pek iş göremez. Bakteri enzimleri tarafından kolayca metabolize olan diğer substanslar da aynı tarzda etkiler ve indüklenen enzimler üzerine baskılayıcı etki yaparlar. Bu baskılamayı kaldırmak için ortama 3,5-cyclic AMP'nin ilâvesi gereklidir. Bu madde birçok bakteri hücresinde bulunur ve katabolik enzimlerin sentezi için aktivatör olarak görev yapar. Glukozun çok çabuk ayrışması hücrede ATP'nin fazla birikmesine ve cAMP'nin azalmasına yol açar. Bu da katabolik represör olarak çalışır. Örn. P. putida, glukozlu ortamda suksinat içinde olduğundan, daha yavaş ürer. Suksinat glukozdan daha etkili represördür. Son Ürün İnhibisyonu (Feedback inhibisyon) Reaksiyonları katalize eden ilk enzimlerin, metabolik yollarda oluşan son ürünler tarafından baskılanması ve sentez olayının durması, enzim regulasyon mekanizmasının diğer önemli bir türüdür. Buna enzim sentezinin represyonu da denebilir. Örn. E. coli 'de, triptofan sentetase enzimi, triptofan ve bazı analogları tarafından inhibe edilerek aktivitesine son verilir. Histidin ve leusin sentezleri de aynı mekanizma ile regule edilirler. Ortamdaki son ürünler, herhangi bir şekilde, diğer biyosentetik reaksiyonlarda kullanılmazsa, hücre içi miktarı azalır ve sentez olayları durur. Eğer sarf edilirse, sentez yine başlar. Bu baskılama genetik bir karakter taşımaz. Mutasyonlarla değiştirilebilir ve baskılama işlemi kaldırılabilir. Son ürün inhibisyonu, birçok şekilde meydana gelebilir. Lisin ve metionin sentezi ile aspartik asitten treoninin sentezi buna örnek olarak verilebilir. Bu biyokimyasal yolda, ilk enzimatik reaksiyon, aspartokinase tarafından katalize edilir. Bu enzim, bildirilen 3 son üründen (lisin, metionin ve treonin) biri tarafından inhibe edilerek sentez durdurulur. Bazı mikroorganizmalarda, bu işi 2 son ürün birlikte yapabilir (multivalent inhibisyon). İndüktöre maruz kalan hücrelerde sentez edilen enzimin maksimal bir düzeye ulaşabilmesi ve aynı şekilde represyonun da tam etkileyebilmesi için birkaç neslin geçmesi gereklidir.

http://www.biyologlar.com/metabolizmanin-regulasyonu

EVRİM TEORİSİNİN TARİHÇESİ

Evrime dair görüşler, canlıların ortak bir ataya sahip olabilecekleri ve değişim gösterdiklerine dair bilinen kayıtlar, en az M.Ö. 6. yüzyıla, Miletli Yunan DüşünürAnaksimander‘e kadar gitmektedir. Tek tanrılı dinlerin öne sürdüğü yaratılış hikayelerine dayanılarak dünyadaki canlılığın tek seferde yaratıldığına ve bu türlerin sabit bir şekilde hiç bir değişme göstermeden günümüze kadar geldiklerine inanılmıştı. Orta Çağda ise “yaratılışçılk” inancına aykırı düşünce geliştirmek engizisyon zihniyeti tarafından yasaklanmıştı. Ancak 18. yüzyılda farklı bilim insanları ve araştırmacılarca bunun doğru olabileceğine dair şüpheler duyulmaya başladı. Bugün bildiğimiz anlamdaki Evrim kavramı ise Fransız Compt de Buffon‘a aittir. Buffon bu konuda 1749-1804 arasında 44 eser vermiştir. Buffon’un eserlerinde bilinmeyen ise “evrim olgusunu” veren ve neden olan süreçlerdi. Özellikle 18. yüzyılda bu konularda bir düşünce zenginliği gözlemlenmiş ve 1809′da Lamarck, türlerin oluşmasını ebeveynlerin hayattayken edindikleri kalıtımlar ve uyum sağlama yoluyla oluştuğunu söyleyen görüşünü belirtmiştir. Bu görüşler İngiltere’de siyasi ve dini düzeni tehdit eden görüşler olarak görülmüş ve oradaki bilim kurumlarınca da bu görüşler ilk önce tehlikeli olarak görülmüş, tepki çekmişti. 1858 yılında ise hem Charles Darwin, hem de Alfred Russel Wallace eş zamanlı olarak Linnean Society of London’da (Londra Linne Derneğinde) iki farklı çalışmada, türlerin doğal seçilim yoluyla evrim geçirdiklerine dair teorilerini ortaya koyarak ilk kez yayınladılar ve buna Evrim teorisi denildi. Fakat bu yayın ilk önce fazla dikkat çekmedi. Bir yıl sonra 1859 yılında ise Darwin, “Türlerin Kökeni” isimli kitabını yayınladı ve bu kitabında Evrim teorisini daha iyi açıkladığı ve evrim süreçlerine dair daha derin açıklamalar getirdiği için artık bilim dünyasında da giderek daha çok kabul görmeye ve evrimin gerçekliği kabul edilmeye başladı. Darwin’in buna karşın açıklayamadığı şey ise, canlıların bu özelliklerini nesillerden nesillere nasıl aktarabildikleri ve bu özelliklerin sahip olduğu farklı varyasyonlarının soya çekimde neden birbirlerine karışmadığı idi. Çünkü o zamanda Gen ve DNA henüz bulunmamıştı ve Darwin de dolayısıyla bunların genetik temellerini bilemiyordu. Bu mekanizmayı açıklayan bilgileri ise 1865′de Gregor Mendel sağladı. Mendel’in araştırmaları ise belirli özelliklerin önceden söylenebilir ve kesin tanımlanabilir bir şekilde gelecek nesillere kalıtımla nasıl bırakıldığını açıklıyordu. Fakat Mendel de henüz DNA ve genlerin olduğunu bilmiyordu. Biraz daha geriye gidersek, Darwin’den önce Jean Baptiste Lamark’a (1744-1829) göre tüm canlılar ortak bir kökenden gelmekte ve canlının yaşadığı ortamda meydana gelen çevresel bir değişiklik, bu ortama uymaya çalışan canlı türünün tüm (veya çoğu) üyelerinde bir değişikliğe neden olmaktaydı. Mesela Lamark’a göre kullanılan organlar gelişiyor, kullanılmayan organlar ise köreliyordu. Yeni kazanılan bu özellik ise gelecek nesillere kalıtım ile aktarılabiliyordu. Bu durum da canlıların türleşmesine ve türlerin değişimine yol açıyordu. Bilinen en ünlü örneğe göre zürafaların boyunları yüksek dallardaki yaprakları yiyebilmek için uğraşmaları sonucunda uzamıştır ve bu özellik sonraki nesillere aktarılıp o türün özelliği olmuştur. Charles R. Darwin (1808-1882) ve Alfred R. Wallace’e (1823-1913) göre de tüm canlılar ortak bir kökenden geliyordu. Canlı türlerinin değişime uğramasının ve çeşitlenmesinin sebebi ise Lamark’ın öne sürdüğü gibi çevre değişiklikleriyle kazanılan özelliklerin ve becerilerin gelecek nesillere kalıtım yoluyla aktarılması değil, herhangi bir türün bireyleri içinde zaten var olan farklılıklar ve değişkenliklerden, bu bireylerden çevre şartlarına daha iyi uyum gösterebilenlerin diğerlerinden daha elverişli şartlar bulup daha çok üreyip çoğalabilmesiydi. Yani Darwin’e göre çevreye uyum gösterebilme ve adaptasyon seleksiyonun sonucuydu, Lamarck’a göre ise çevreye uyum ihtiyacının sonucuydu. Bir yukarıdaki zürafa örneğimize geri dönecek olursak Darwin’e göre uzun boyunlu zürafaların açıklaması; önce kısa boyunlu zürafaların olduğunu, bunların arasında bazı uzun boyunlu zürafaların (varyasyonları) olduğu ve bu uzun boyunlu zürafaların daha iyi beslenebilmelerinden dolayı daha iyi bir avantaja sahip oldukları ve besin kıtlığı olduğu zamanlarda uzun boyunlu olmalarından dolayı yüksek ağaçlardaki yapraklara ulaşarak hayatta kaldıkları, kısa boyunlu olanların ise doğal seleksiyon sonucu zaman içinde gitgide azalarak yok olduklarını söyler. Bu anlamda Darwin’e göre rastgele varyasyonlar daha önce de vardır ve doğanın düzenleyici etkisi olan doğal seleksiyon sonra devreye girer. Bunun gibi Lamark, mağarada yaşayan ve gözleri kör olan hayvanların o ortama uymak zorunda kaldıkları için böyle olduklarını söylerken, Darwin ise gözleri kör olanların mağarada yaşayabildiklerini ileri sürüyor, fakat kör olmanın sebebini açıklamıyordu. Darwin, evrime etki eden faktörlerin kabaca, günümüzde olduğu gibi geçmişte de aynı şekilde, eşit oranlarda ve sabit bir şekilde etkili olduğunu düşünüyordu. Fakat bu konuda yanılıyordu. Bu şekilde daha önce Jeoloji biliminin babası sayılan Charles Lyell’in (1797-1875) yer bilimsel süreçleri açıklamak için kullandığı “Güncellik Prensibi”‘ni de yanlışlıkla devralmış oldu. Darwin’in doğal seçilim konusunda yazdıkları evrim teorisinin temelinde yatmasına rağmen, Darwin kalıtsal varyasyonlar ile çevrenin etkisi sonucu meydana gelen değişiklikler arasındaki farklılığın ve bu faktörlerden tam olarak hangisinin daha ağırlıklı rol oynadığının tam olarak bilincinde değildi. Evrimin mekanizmasının anlaşılması ancak daha sonraki yıllarda, Mendel’in çalışmalarının başka bilim adamlarınca keşfinden sonra mümkün oldu. Buna rağmen hala günümüzde de evrime etki eden faktörlerden hangilerinin hangi durumlarda daha çok rol oynadığı bilim dünyasında tartışılmaktadır ve her geçen gün bu ilişkilere dair yeni bilgi ve bulgular da ortaya çıkarılmaktadır. En önemlisi 20. yüzyılın ilk yarısında, populasyon genetiğin ortaya çıkardığı sonuçlar, Darwin’in evrim teorisinin gelişmesinde önemli katkılarda bulunmuş, bunun yanında Modern Evrimsel Sentez Kuramının oluşmasını sağlamıştır. 1950′li yıllardan sonra ise moleküler biyoloji de evrim araştırmalarına dahil olmuş ve 1970′li yıllarda da sosyal-biyoloji çerçevesinde seleksiyon ve seçilim süreçleri hakkında fayda – maliyet analizleri yapma suretiyle daha tutarlı veriler elde edilebilmiştir [Sosyal biyoloji; ağırlıklı olarak biyolojide evrimsel süreçleri inceleyen davranış biyolojisinin bir dalıdır. İnsan da dahil olmak üzere her türlü canlı formların sosyal davranışlarının biyolojik temellerini inceler. Sosyobiyoloji terimi 1975'de Edward Osborne Wilsonn'un "Sociobiology - The New Synthesis“ (Sosyobiyoloji - Yeni Sentez) adlı eserinde kavramlaşmıştır]. Darwin ile Mendel’in arasındaki görüş farklılıkları ve anlaşılmayan noktaları ise 1930 yılında Biyolog Ronald Fisher çözerek açıklığa kavuşturdu. Ronald Fisher’in çalışmaları bu anlamda Darwin’in açıkladığı doğal seleksiyon mekanizması ile Mendel’in kalıtım kurallarını birleştirerek başarıyla sentezledi ve evrim süreçlerine etki eden mekanizmaların birbirleriyle de ilişki içinde olduğunun anlaşılmasını sağladı. Fisher’in bu çalışmalarına da Sentetik Evrim Teorisi ya da diğer adıyla Yeni Darwincilik (Neo Darwinizm) adı konuldu. Daha sonra Ernst Mayr bu bulguları değerlendirerek bu bilgilerin Hücre Biyolojisi ve Populasyon Biyolojisi alanlarında da kullanılabilmesini sağladı. DNA’nın 1944′de ilk kez Oswald Avery tarafından bulunması ve bunun genetik materyal olduğunun anlaşılması, sonra 1953′de James Watson ile Francis Crick‘in DNA yapısını çözmeleri ile de bu sefer kalıtımın fiziksel ve maddesel temelleri olduğu anlaşıldı ve evrim mekanizmalarında genetiğin rolüne dair daha çok açıklamalar getirilebildi. O zamandan beri genetik ve moleküler biyoloji evrim biyolojisinin de temel unsurlarıdır. Buna rağmen bir bütün olarak evrim teorisi en çok ABD’de ve hıristiyan köktendinciler tarafından red edilmektedir (Kreasyonizm veya Yaratılışçılık). Avrupa’daki hıristiyan kiliseler ve oluşumların çoğu ise Evrim teorisini desteklemekte ve kabul etmektedirler (Teistik Evrim veya Evrimsel Yaratılışçılık). Evrim Teorisinin ülkemizdeki kabul görme oranı ise çok düşük olup bu oran ABD’dekinden daha azdır. kozmopolitaydinlar.wordpress.com

http://www.biyologlar.com/evrim-teorisinin-tarihcesi

Gen Aktarım Teknikleri

Gen tedavisinde, etkin bir gen aktarimi en onemli bir kosuldur. Genleri istenilen hucrelere tasiyabilmek icin kullanilan yontemler genel olarak iki kategoride toplanmaktadir: Fiziksel yontemler ve biyolojik vektorler: Fiziksel yontemler, DNA'nin dogrudan dogruya enjeksiyonu, lipozom formulasyonlari ve balistik gen enjeksiyonu yontemlerini icerir. Dogrudan DNA enjeksiyonunda ilgili gen DNA'sini tasiyan plazmit, dogrudan dogruya, ornegin kas icine, enjekte edilir. Yontem basit olmasina karsin kisitli bir uygulama alani vardir. Lipozomlar, lipidlerden olusan molekullerdir. DNA'yi iclerine alma mekanizmalarina gore iki guruba ayrilirlar: Katyonik lipozomlar ve pH-duyarli lipozomlar. Birinci gurup lipozomlar arti yuklu olduklarindan, eksi yuklu olan DNA ile dayanikli bir kompleks olustururlar. Ikinci gurup lipozomlarsa negatif yuklu olduklarindan DNA ile bir kompleks olusturmaz, ama iclerinde tasirlar. Parca bombardimani ya da gen tabancasi olarak da adlandirilan balistik DNA enjeksiyonu, ilk olarak bitkilere gen nakli yapmak amaciyla gelistirilmistir. Bu ilk uygulamalarindan sonra, bazi degisiklikler yapilarak memeli hucrelerine gen nakli amaciyla kullanilmaya baslanmistir. Bu yontemde, genellikle altin ya da tungstenden olusan 1-3 mm boyutunda mikroparcaciklar, tedavi edici geni tasiyan plazmit DNA'si ile kaplanir, sonra da bu parcaciklara hiz kazandirilarak, hucre zarini delip, iceri girmeleri saglanir. Basit olmalarina karsin fiziksel yontemler verimsizdir; ayrica, yabanci genler, sadece belirli bir sure fonksiyonal kalabilmektedirler. Bu nedenle arastirmacilarin cogu, genellikle virus kokenli vektorlere yonelmislerdir. "Vektor" kelimesinin bir anlami da "tasiyici"dir. Benzer sekilde, gen terapisinde genleri hucrelere tasima amaciyla kullanilan ve genetik olarak zararsiz hale getirilmis viruslere de vektor denir. Gunumuzde yapilan arastirmalarda, viruslerin hastaliga yol acan gen parcalarinin yerine, hastalari iyilestirme amaciyla rekombinant genler yerlestirilmektedir. Bu amacla degistirilmis hucreler kullanilmaktadir. Bu hucrelere tedavi edici geni tasiyan bir genetik yapi sokuldugunda, tedavi edici geni icinde tasiyan virusler elde edilir. Bu sekilde degistirilmis virusler hucreye girmek icin kendi yontemlerini kullanirlar ve genomlarinin ekspresyonu sonucu, genin kodladigi protein uretilmeye baslanir. Ote yandan, virusun kendisini cogaltmak icin ihtiyac duydugu genler, tedavi edici genlerle degistirilmis oldugundan, virus cogalip hucreyi patlatamaz. Bunu yerine, hucrede virusun tasidigi hastaligi duzeltici genin ekspresyonu olur, genin kodladigi protein (yani ilac) uretilir ve genetik bozukluk nedeniyle uretilemeyen proteinin yerini alir. En cok kullanilan viral vektorler, retrovirusler, adenovirusler, herpesvirusler (ucuk virusu) ve adeno-iliskili viruslerdir. Ama her vektorun kendine ozgu dezavantajlari vardir: Bolunmeyen hucreleri enfekte edememek (retrovirus), olumsuz immunolojik etkiler (adenovirus), sitotoksik etkiler (herpesvirus) ve kisitli yabanci genetik materyal tasiyabilme kapasitesi (adeno-iliskili virus). Ideal bir vektorde aranan ozellikler yuksek titraj, kolay tasarlanabilme, integre olabilme yetenegi ve gen transkripsiyonunun kontrol edilebiliyor olmasinin yaninda, imunolojik etkilerin olmamasidir. Gen aktarim teknikleri Viral Vektorler 1. Retroviral vektorler 2. Adenoviral vektorler 3. Adeno-asociated virus 4. Herpes Simpleks Virus Tip-1 5. Polio Virus 6. Ordek Hepatit Virusu 7. Parvovirus 8. Sendaivirus 9. Sindbis virus Fiziksel ve Kimyasal Yontemler 1. Transferin-reseptoru araciligi ile 2. Asiaglikoprotein DNA konjugatlari 3. Lipofection 4. Direk aktarim 5. Kalsium fosfat cokturmesi ile 6. Diethilaminoetil dekstran 7. Elektroporasyon 8. Sonikasyon 9. Kazima yontemiyle 10 Polibrene/dimetilsulfoksid 11 Jet injeksiyon 12 Partikul bombardimani Genlerin vucuda yerlestirilmesi yontemleri Genleri vucuda yerlestirmenin cesitli yollari vardir. Genel olarak, gen tedavisi iki esas bolumde siniflandirilabilir. l. ex vivo yaklasim: Bu yaklasimda hucreler vucuttan alinir; in vitro kosullarda gen transferi yapilir. Tekrar vucuda geri verilir. Bu yaklasimin avantajlari sunlardir: a. Gen aktarimi genel olarak yuksektir. b. Eger vektor secilebilir marker gen tasiyorsa; gen aktarilan hucreler zenginlestirilebilir. c. Re-implantasyon oncesinde etkinlik kontrol edilebilir. 2. in vivo yaklasim: Vucuttaki hucrelere genlerin direk transferidir. Bu aktarim, in vitro kosullarda gerceklestirilir ve hucreler aliciya tekrar geri verilerek yapildigi gibi alicinin dokusuna in situ direk aktarim seklinde de yapilabilir. Ayrica henuz kullanilmamakta ise de bir vektor araciligi ile de kan yoluyla aktarim gerceklestirilebilir. Bu vektorler plasmidin konakci hucrede takibini saglayacak sekilde floresans ile isaretlenebilir. En onemli sorun spesifiklik ve duragan gen transferinin dusuk etkinligidir. Bu klinikde arka arkaya tedavi islemlerini gerektirmektedir. Gen tedavisinde antisens oligonukleotid kullanimi Antisens oligonukleotidler, kucuk sentetik nukleotid dizileri olup; bunlar spesifik DNA veya RNA dizilerine komplementerdirler. Eksojen oligonukleotidler nukleik asit baglayici reseptorler araciligi ile hucre icerisine alinirlar. Terapotik urun olarak hazirlanmalarinda baslica sorun hucre icerisine tasinabilmeleridir. Oligonukleotidlerin gen tedavisinde kullanilmasi ‘eger belirli bir gen bir hastaliktan sorumlu ise; bunun calistirilmamasi klinik anormalligin duzelmesini saglayabilir’ prensibinden yola cikarak tasarlanmaya baslanmistir. Antisens oligonukleotidler genin cevrilmesini durdurarak hastaliga neden olan genlerin ekspresyonunu engelleyen yapilardir. Bu yapilar onkogenleri kontrol altina alabilmekte ve virus DNA’sinin cevrilmesini engelleyebilmektedirler. Bir cok ilacda amac defektif veya istenmeyen proteinin sentez edildikten sonra fonksionuna engel olmaktir. Antisens teknolojide amac protein sentezinin spesifik kisa tek sarmal DNA veya RNA dizileri kullanilarak onlenmesidir. Bu onleme, protein sentezinin: 1) Genomik DNA'nin mRNA'ya transkripsiyonunda 2) mRNA'nin proteine translasyonu sirasinda mumkun olabilir. Sitoplazmik mRNA, DNA 'ya oranla daha kolay bir hedef gibi gorunmektedir. Bu yaklasimla, c-myc geni/lenfoma hucre dizileri bcr-abl/ Kronik Myelositer Losemide blast hucrelerinde denemeler yapilmistir. In vitro calismalarda, anormal mRNA olusturan Burkitt lenfoma hucre dizilerinin cogalmasi antisens oligonukleotidlerle durdurulmustur. Antisens oligonukleotidler, hucre dizilerinin kanserlesmesini veya metastatik potansiyellerini azaltir. Anti-sens olarak gelistirilen ve AIDS'li hastalarda olusan sitomegalovirus retinitini tedavi edecek olan ilac intra vitreal enjeksiyonla 1998 yilinda insanda kullanilmaya baslanmistir. Oligonukleotid ile gen modifikasyonu Amac DNA'da var olan hatanin, yapisal DNA hatasina donusturulerek, tamir mekanizmasinin taniyabilmesini saglamaktir. 20 bazlik bir oligonukleotide baglanan bir alkile edici ajan, ikili helikse yapisir. Tek iplikcikli oligonukleotid hedef DNA'da kendisine uyan bolgeye yapisir. Replikasyon sirasinda, hucre tamir mekanizmalari devreye girer ve duzeltmeyi yapar. Bu metod ile obesite, b-adrenerjik reseptor mutasyonu, Hb S ve kistik fibrozisin gen tedavisi calismalari yapilmaktadir. Genetik immunomodulasyon: Genetik immunomodulasyon, gen tedavisinde sitokinleri kodlayan genlerin vektorler araciligi ile aktarilmasini kapsamaktadir. Sitokinlerin, klinik olarak tumor buyumesi uzerine onemli etkisi vardir. Immun sistemde yapilacak modifikasyonla, konakcinin antitumor immun yaniti gelistirilebilir. Tumor infiltre eden lenfositlere TNF geni aktarilmasi modeli bunun bir ornegidir. Ilac hedeflemesi: Gen tedavisinde kullanilan vektorlerin spesifik olarak hastalikli hucrelerde eksprese olurken normal hucrelerde bunun olusmamasi temel amactir. Degisik doku ve hucrelerde gen tedavi yaklasimlari asagida ozetlenmistir. Kemik iligi: Kemik iligi transplantasyonu icin gerekli olan teknik islemlerin ve tedavinin gelistirilmesi ile hematopoetik sistem gen tedavisi icin uygun bir aday doku olmustur. Pluripotent hematopoetik kok hucre, kemik iligi hucrelerinin %0.01-0.1'i kadardir. Pluripotent olmasi ve kendiliginden yenilenmesi, ideal bir hedef doku halini almasini saglar. Ex vivo tedavinin en guzel ornegidir. Bir kac hucreye bir gen aktarimi olmasi halinde dahi, aktarilan genin surekli varligi mumkun olacaktir. Yuksek sinif hayvanlarda, bu hucrelerin enfekte edilmesi guctur. Kemik iligindeki bag dokusu hucrelerinin etkin transferde onemli rolu oldugu gosterilmistir. Kemik iliginin gen tedavisi icin ilk hedef doku olmasinin nedenleri soyle siralanabilir. 1- Kemik iligi hucreleri kolayca elde edilebilir. 2- In vitro olarak calisilabilirler. 3- Bireye tekrar reinfuze edilebilirler. 4- Infuzyon sonrasi organizmada cogalarak, farklilasmaya ugrarlar. Boylece organizmada yeni bir hucre populasyonu olusturulabilir. Kas: Cok sayida hedef hucreye gereksinim oldugundan; yuksek etkinlikte gen transferine ihtiyac vardir. Retrovirusla infekte edilen primer myoblastlarin hayvan kasi icine zerk edilmesi ile alti aylik bir surenin uzerinde gen ekspresyonu saglanmistir. En onemli dezavantaji, myoblastlarin zerk edildigi bolgede kalmasidir. Adenovirus vektorunun intravenoz olarak sicana verildikten sonra, etkin bir transduction hem kas fibrillerinde, hem de diger dokularda saglanmistir. Kas fibrillerinin in vivo direkt gen aktarim teknikleri icin de kullanilabildigi gosterilmistir. Plazmid DNA'nin iskelet ve kalp kaslarina direkt zerki ile duragan gen ekspresyonu saglanmistir. Bu zerk edilen plazmid DNA'si hucrede episomlar olarak bulunmaktadir. Bu prosedur, primatlarda cok etkin degildir.Insan buyume hormonu genlerinin transferi ile de hayvanlarda bu hormonun duzeyleri uc ay sonra belirlenebilmistir. Karaciger: Hepatositleri, kultur ortaminda manuple etmek oldukca guctur. Cunku bu hucreler kultur ortaminda cok az bolunmeye ugrarlar ve retroviral vektorlerle transduction etkinligi %20-25 gibi dusuk duzeylerdedir. Her ne kadar in vivo olarak, hepatositler normal kosullarda bolunmezken, kismi hepatektomi, hepatositlerin hucre bolunmesini aktive eder. Bunu takiben retrovirus vektorunun in vivo perfuzyonu ile cok sayida hepatosit infekte edilebilir. Ancak etkinlik %1-2 civarindadir. Alfa-1- antitrypsin geni intraportal yolla adenoviral vektorle karacigere aktarilmissa da, genin ekspresyonu kisa surmustur. Santral sinir sistemi: Yapisal ve fizyolojik kompleksligi nedeni ile SSS bozukluklarinda somatik gen tedavisi uygulanmasi beraberinde onemli sorunlari da getirmektedir. HSV-1 vektorleri hem in vivo, hem de ex vivo olarak sinir hucrelerinde aktarimda kullanilmistir. Trakea epiteli: Bu hucrelerin organizma disina alinip, kulture edilmesi ve sonra tekrar organizmaya implante edilmesindeki zorluklar nedeni ile in vivo aktarim kullanilmaktadir. Adenoviral vektorler ile trakea epiteline invivo gen aktarimi, sicanlarda basarilmistir. Lenfosit: Adenosine Deaminaz enzim eksikliginde kullanilmistir. T hucrelerinin yasam surelerinin sinirli olmasinin nedeni ile arka arkaya infuzyona ihtiyac bulunmaktadir. AIDS ve kanser tedavisinde en uygun hedef doku olarak ortaya cikmaktadir. Okuler hucreler: Vitroz icine adenovirus araciligi ile gen aktarimi yapilmistir. Periferik kan progenitor hucreler: Kemik iligi yerine, periferik kandan izole edilen progenitor hucrelere gen transfer edilmesi ile uzun sureli hematopoesis saglanmistir. Umbilikal ven epiteli: Umbilikal ven epiteline "Doku Faktor" transferi yapilmistir. Gen Terapisinin Cozum Bekleyen Sorunlari: Ilk sorun, genlerin insana verilmesini saglayacak daha kolay ve etkili yontemlerin bulunmasidir. Bir baska sorunsa, nakledilen genin hastanin genetik materyalinin hedeflenen bolgesine yerlesmesini saglamak ve boylece olasi bir kanser ya da baska bir duzensizlik riskini ortadan kaldirmaktir. Bu konudaki baska bir sorun da, yerlestirilen yeni genin vucudun normal fizyolojik sinyalleriyle etkin bir bicimde kontrolunun saglanmasidir. Ornegin insulin, dogru zamanda ve dogru miktarda uretilmedigi zaman, hastaya yarar yerine zarar getirecektir. Su ana kadar yapilan calismalar sonrasi iyi sonuclar alinabilmis fakat kalici tedavi cogu zaman basarili olamamistir. Bunun bir nedeni, vektorlerin tasidiklari genin uzun sureli ekspresyonuna izin vermeyisleri, digeriyse denemelerde etkinlikten cok guvenligin on plana cikmasidir. Su anki duruma gore, onumuzdeki yillarda gen tedavisindeki egilim, genleri istenilen hucrelere en etkin bicimde tasiyabilecek vektorlerin dizayn edilmesi yolunda olacak gibi gorunuyor. O zaman, gen tedavisinin daha basarili sonuclar verecegi soylenebilir.

http://www.biyologlar.com/gen-aktarim-teknikleri

Yılan Türleri ve Özellikleri

Yılan Türleri ve Özellikleri

ZEHİR DİŞLERİ ile yılanların zehir mekanizmasının başka kısımları bundan milyonlarca yıl önce mükemmelleşmiştir. Yirmi milyon yıl önce Fransa'da yaşamış bir kobra'nın fosilleşmiş kemikleri ve zehir dişleri, bugün Afrika'nın büyük bir kısmında görülen «Mısır kobrası» nınkinin (Najahaje) tıpatıp eşidir. Kobra'lar da, başka zehirli yılanlar gibi, içi dolu ön dişleri bulunan yılanların kökünden gelmiştir. Bayağı yılan'ın dişi arkaya eğrilmiştir ve içi doludur. Şimdi böyle bir dişin yassıldığını ve kenarlarının birleşerek bir kanal meydana getirdiğini göz önüne getirin. Zehir dişinin yapısı budur. Bu eklem zehir dişinin önündedir. Üst uçta, zehirin dişin içine akmasına yarayan bir delik vardır, altta sivri ucun hemen yukarısındaki daha ufak bir delik ise zehirin dişten dışarı akmasını sağlar. Böylece, zehir dişindeki kanal, dişin dışını meydana getiren maddeyle astarlanmış bulunmaktadır. içi kanallı zehir dişi şüphesiz içi dolu bir dişin yassılması ve kıvrılması sonucunda meydana gelmiş değildir. Milyonlarca yıl boyunca süregelmiş ufak değişikliklerin sonucudur. Bugünkü oluklu zehir dişli yılanlartn ilk atalarının birçok dişlerinin dışında açık olukların bulunmuş olması ihtimali kuvvetlidir. Her çenenin önündeki diş zamanla değişmeye uğramış, bu dişler uzadıkları gibi, yüzeylerindeki oluklar da daha derinleşmiştir. Sonraki kuşaklarda bu olukların kenarları birbirine yaklaşmış, yaklaşmış ve sonunda birleşmiştir. Böylece içi kanallı zehir dişi meydana çıkmış ve çok sonraları insanoğlu tarafından enjeksiyon iğnesinin yapımında kopye edilmiştir. Genel Bilgiler Yılanlar, genellikle üç metre öteyi görebilirler. Koku almada burun deliklerini değil dillerini kullanırlar. Uzun ve çatallı dillerinin her iki ucu havadan ve yerden gelen kimyasal kokuları alır. İçeri çekildiğinde dil ucundaki kokular damaktaki jakobson organında duyu haline dönüştürülür. Engerek yılanları zehirledikleri avının izini dilleriyle takip ederler ve ölüsünü bularak yutarlar. Yılanların burun delikleri, ağız kapalıyken alt çenedeki hava borusunun üzerine geldiğinden ağızlarını açmadan solunum yaparlar. Avlarını yutarken ağız açık olduğundan burun deliklerinin hava borusuyla ilgisi kesilir. Böyle zamanlarda, vücutlarında bulunan hava torbalarındaki yedek havadan faydalanırlar. Çoğu yılanın sadece sağ akciğeri gelişmiş, diğeri adeta kaybolmuştur. Boa ve piton yılanlarında sol akciğerler küçüktür. İri avların yutulması uzun sürdüğü zaman ağız tabanında bulunan soluk borusunun girişi ağızdan dışarı çıkarılabilir. Bu özellik büyük hayvanları yemek için bir adaptasyondur, yılana ağız dolu olduğunda dahi nefes alma imkânı sağlamaktadır. Yılanlar dış kulakları olmadığından uzun zaman sağır zannedilmiştir. Aslında çeneleriyle kulakları arasında kemik bağlantıları olduğundan, üzerinde bulundukları toprağın yansıttığı sarsıntıları kolayca işitirler. Çenesini yere koyan çıngıraklı bir yılan çok uzaktan gelen bir atın ayak seslerini bile kolayca duyabilir. Yılanların bulunabildiği arâzilerden geçen bir insan, gürültülü ayak darbeleriyle yürüdüğünde hiçbir yılana rastlamaz. Bazı yılanların göz ve burunları arasında ince zarlı iki çukur bulunur. Bunlar, sıcak kanlı hayvanların vücutlarından yayılan ısı dalgalarını (infrared) tespit ederler. Bunların sayesinde avlarını karanlıkta bile bularak takip ederler. Yılan zehiri av etini eritmeye yarayan kuvvetli bir sindirim sıvısıdır. Zehirsiz yılanlarda bile zehirli olan kuvvetli bir sindirim sıvısı vardır. Ağızlarına parmak sokulduğunda veya dişlendiğinde tükürüklerinden dolayı yanma ve şişme yapar. Dişleri sökülen zehirli yılanlarda dişler tekrar sürer. Yılanların renkleri ve boyları çeşitlidir. Zehirli yılanların başları üçgen ve kuyrukları küt olduğu söylenirse de bunlar kesin belirtiler olamaz. Her yılanı zehirli kabul ederek onlardan sakınmak gerekir. Üreme Yılanlar yumurtlayarak ürerler. Yumurtalardan ergine benzer yavrular çıkar. Yavrular yumurtadan çıkar çıkmaz annelerini ararlar. Boa, anakonda ve engereklerin çoğu yavrularını doğurur. Bunlar gerçek doğum değildir. Yumurtalar ana karnında gelişip açıldığından doğum gibi görülür. Buna “Ovovivipar” üreme denir. Gebelik süresi 2 aydır Sınıflandırma Üst familya: Booidea Boidae Bolyeriidae Cylindrophiidae Loxocemidae Pythonidae Tropidophiidae Uropeltidae Xenopeltidae Üst familya: Typhlopoidea Anomalepididae Leptotyphlopidae Typhlopidae Üst familya: Colubroidea Acrochordidae Atractaspididae Colubridae Elapidae Hydrophiidae Viperidae

http://www.biyologlar.com/yilan-turleri-ve-ozellikleri

DNA TAMİR BOZUKLUĞU HASTALIKLARI

DNA TAMİR BOZUKLUĞU HASTALIKLARI

1.Kseroderma Pigmentosum Kseroderma Pigmentosum, ender görülen ve otozomal resesif olarak kalıtılan bir hastalıktır. XP hastaları güneş ışığına aşırı derecede duyarlıdır. Bu nedenle, bu hastaların güneşe maruz kalan bölgelerinde deri kanseri gelişme riski artar. Ek olarak, XP hastaları nörolojik anomaliler ile de karakterizedir. XP hastalığında tanımlanan 7 komplementasyon grubundan (XPA-XPG) her biri NER mekanizmasının farklı basamaklarında hasara neden olmaktadır. Farklı mutasyonların farklı hücresel hasarlara neden olmasından dolayı klinik heterojenite ortaya çıkmaktadır. XPC genindeki mutasyonlar genel genom tamirinde hasara neden olurken bu gendeki mutasyonlar TCR mekanizmasını etkilememektedir. XPC proteini bölüm 2.1.2’de belirtildiği gibi global genom tamir mekanizmasının ilk basamağı olan DNA hasarının tanınmasında görev almaktadır. TCR mekanizmasında ise hasarın tanınma basamağında XPC proteini görev almaz. UV ışığının neden olduğu siklobütan pirimidin dimerleri TCR mekanizması ile tamir edildiğinden, XPC hastaları XPA veya XPD hastalarına kıyasla UV ışığına daha az duyarlıdır (1,9). XP hastalarının XPB, XPD ve XPG komplementasyon grubuna ait küçük bir grubu hem XP hastalarının hem de Cockayne sendromu hastalarının klinik özelliklerini taşımaktadır. Bu grup XPB/CS, XPD/CS ve XPG/CS gruplarından meydana gelmektedir. XPB veya XPD genlerindeki bazı mutasyonları taşıyan hastaların ise trikotiyodistrofi hastaları ile klinik özellikleri birleşmiştir. Farklı hastaların XPD geninde yapılan mutasyon analizleri, bazı mutasyonların sadece tamir fonksiyonunu etkilediğini ve saf XP fenotipini yansıttığını, bazı mutasyonların ise hem tamir hem de transkripsiyonu etkilediğini ve XP/CS veya XP/TTD’nin kompleks fenotipini yansıttığını göstermiştir. Bu gruplarda CS ve TTD hastalarının klinik özellikleri deri tümörlerinin gelişme riski ile birleşmiştir (9). 2. Cockayne Sendromu Cockayne Sendromu, 1936 yılında Edward Alfred Cockayne tarafından tanımlanmıştır. CS ender rastlanan ve otozomal resesif olarak kalıtılan genetik bir hastalıktır. CS’nun klinik özellikleri kaşektik cücelik, büyüme ve zeka geriliği, ileri derecede nöronal ve retinal dejenerasyon olarak sıralanabilir (12). CS hücreleri UV ışığı, γ-ışınları ve hidrojen peroksit gibi DNA’ya hasar veren ajanlara aşırı duyarlıdır. RNA sentezi sırasında zincirdeki bu hasarlar RNA polimeraz II’nin durmasına neden olur. Transkripsiyona kenetlenmiş tamir yolu aktif olmayan CS hücrelerinde, RNA sentezi tekrar başlayamaz. RNA sentezinin gerçekleşememesi CS hücrelerinin karakteristik özelliğini oluşturmaktadır (13). CS’nun CSA ve CSB olmak üzere iki genetik komplementasyon grubu tanımlanmıştır. İnsan CSB geni (ERCC6) CSB hücrelerinde görülen DNA hasarının tamir edilmesinde rol oynamakta ve 1493 amino asitlik bir proteini kodlamaktadır. CSB proteininin molekül ağırlığı 168 kDa’dur. CSB proteini helikaz protein ailesinin 2. grubuna ve spesifik olarak da SWI/SNF protein ailesine aittir. Bu ailedeki tüm proteinler 7 helikaz motifine sahiptir. CSB geni 7 helikaz motifine ek olarak asidik bir amino asit dizisi, glisinden zengin bir bölge ve iki nükleer lokalizasyon sinyal (NLS) dizisi taşımaktadır (Şekil 3) (14). Korunmuş helikaz motiflerinin bulunmasına rağmen CSB proteini DNA’nın çift zincirini açan helikaz aktivitesine sahip değildir (8, 15). CSB poteininin transkripsiyona kenetlenmiş tamir mekanizmasında, transkripsiyonda, kromozomun yeniden yapılanmasında ve apoptozda rolü olduğu bildirilmiştir (13,16,17). Fakat, CSB proteininin ve bu proteinin korunmuş helikaz motiflerinin bu biyolojik yollardaki rolü henüz kesinlik kazanmamıştır. Yapılan araştırmalar, helikaz motiflerinin (motif Ia, III, V ve VI) korunmuş rezidularında oluşturulan nokta mutasyonlarının, UV ile muameleden sonra, CSB proteininin canlılıkta, RNA sentezi ve yeniden başlamasında (TCR yolunda) ve apoptozdaki genetik fonksiyonunu etkilediğini göstermiştir. Sonuç olarak, bu helikaz motiflerinin bütünlüğü CSB proteinin biyolojik fonksiyonu için önem taşımaktadır. Öte yandan, CSB proteininin ikinci nükleotid bağlanma motifi proteinin tamir fonksiyonunda rol oynamamaktadır (14,18). CSB proteininin BER yolundaki görevini araştırmak amacıyla yapılan çalışmada, CSB genininin V. ve VI. helikaz motiflerinde oluşturulan nokta mutasyonlarının γ-ışınına karşı hücresel direnci azalttığı gösterilmiştir. Hücre ekstrakları ile yapılan 8-OH-Gua hasarının in vitro BER deneyinde, V. ve VI. helikaz motiflerinde mutasyon taşıyan CSB hücrelerinde, 8-OH-Gua glikozilaz/apurinik liyaz aktivitesinde azalma gözlenmiştir. BER yolundaki hasarın genomik DNA’da 8-OH-Gua birikimine neden olup olmadığını araştırmak amacıyla, 2 Gy γ-ışınına maruz kalan CSB hücrelerinde, 8-OH-Gua’in nükleozid formunun (8-OH-dGuo)düzeyi sıvı kromatografisi/gaz spektrometresi kullanılarak ölçülmüştür. γ-ışınına maruz kalan motif VI CSB mutant hücrelerinin genomik DNA’ları, CSBwt geni ile transfekte hücreler ile karşılaştırıldığında, bu hücrelerde artan düzeyde 8-OH-dGuo gözlenmiştir. Bu sonuç, CSB proteininin 8-OH-Gua hasarının tamir edilmesinde rol oynadığını ve proteinin VI. motifinin bu tamirde önemli bir görevi olduğunu göstermektedir. CSB proteini sadece TCR mekanizmasında değil BER yolunda da rol oynamaktadır. 3. Trikotiyodistrofi NER yolundaki hasardan kaynaklanan üçüncü hastalık trikotiyodistrofidir. TTD sülfür eksikliğinden kaynaklanan saç kırılması, iktiyozis, zeka ve büyüme geriliği ile karakterize, otozomal resesif olarak kalıtılan bir hastalıktır. TTD vakalarının çoğunun ışığa duyarlı olduğu saptanmıştır. Işığa duyarlı TTD hastaları arasında XPB, XPD, TTDA olmak üzere üç genetik komplementasyon grubu tanımlanmıştır. Işığa duyarlı TTD hastalarının büyük bir çoğunluğu XPD komplementasyon grubuna aittir. XPD TFIIH’in altbirimidir ve bu nedenle, XPD hastalarında transkripsiyon ve tamir hasarı birlikte gelişmektedir. TTDA geni henüz klonlanmamıştır. Bu gen veya gen ürününün fonksiyonu hakkında çok az bilgi bulunmaktadır.

http://www.biyologlar.com/dna-tamir-bozuklugu-hastaliklari

DNA’nın yapısı

J.Monod Temel biyolojik değişmez DNA’dır. İşte bunun için Mendel’in kalıtsıl çizgilerin değişmez taşıyıcısı olarak geni tanımlaması, Avery’nin bunu kimyasal olarak saptaması (Hershey’in de doğrulaması), Watson ile Crick’in de onun eşlenici değişmezliğinin yapısal temellerini açığa çıkarmaları, kuşkusuz, biyolojide yapılmış olan en büyük buluşlardır. Bunlara, bütün anlamını ve geçerliliğini bu yeni buluşlar yoluyla kazanmış olan ayıklayıcı evrim kuramı da eklenmelidir. DNA’nın yapısı; bu yapının bu geni özgül olarak niteleyen nükleotitler dizisinin sağlıklı bir kopyasını kabul ettirme yeteneğini nasıl açıkladığı; bir DNA bölütünün nükleotit dizisini bir proteindeki aminoasit dizisine nasıl çevirdiği; bütün bu olgu ve kavramlar, uzman olmayanlar için, geniş ve çok iyi biçimde açıklanmıştır.( Nükleik asitler “nükleotit” denilen cisimlerin doğrusal polimerleşmesinden doğan makromoleküllerdir nükleotitler bir yandan şekerle azotlu bir bazın, öte yandan da bir fosforil kökünün birleşmesinden oluşur. Polimerleşme, her şeker artığını bir öncekiyle bir sonrakine birleştirerek bir “polinükleotidik” zincir oluşturan fosforil öbekleşmeleri aracılığıyla ortaya çıkar.DNA’da (dezoksiribonükleik asit), oluşturucu azotlu bazın yapısına göre değişen dört nükleotitbulunur: Adenin, Guanin, Sitozin ve Timin denen bu dört baz, genllikle A,G,C ve T harfleriyle imlenir. Bunlar kalıtım abecesinin harfleridir.Sterik nedenlerle DNA’daki Adenin(A),Timin (T) ile kendiliğinden bir kovalent olmayan birlik oluşturur; bu arada Guanin (G) de Stozin(C) ile birleşir. DNA bu özgül kovalent olmayan bağlar aracılığıyla birleşeniki polinükleotidik liften oluşmuştur. Çifte lifte, bir lifin A’sı ötekinin T’si ile,G ile C; T ile A ve C ile G birleşir: Demek iki lif birbirinin tamamlayıcısıdır... (s:163) Aşağıda eşlenme ve çevirme süreçlerinin özünü belirten şema verilmektedir:. DNA İKİ özdeş ikili (eşlenme) DNA İkili tamamlayıcı nükleotitler dizisi (çeviri) Polipeptid Aminoasitlerin köklerinin doğrusal dizisi (anlatım) Küremsi protein Aminoasitlerin doğrusal dizisinin kıvrılması Aydınlığa çıkarılması gereken ilk nokta DNA’nın değişmeksizin eşlenmesinin “giz”inin, molekülde birleşik durumda bulunan iki lifin oluşturduğu kovalent olmayan karmaşığın stereokimyasal tamamlayıcılığında yattığıdır. Buradan görülüyor ki, proteinlerin ayırt edici özelliklerini açıklayan birleştirici stereopesifitenintemel ilkesi,DNA’nın eşlenici özelliklerinin de temelinde bulunur. Fakat DNA’da, karmaşığın topolojik yapısı protein karmaşıklıklarınkinden çok daha yalındır ve eşlenme mekanizmasının işlemesini sağlayan da budur. Gerçekten, iki liften birinin sterokimyasal yapısı, onu birleştiren köklerin (ardışık) dizisi ile tümüyle tanımlanmıştır (s:99), çünkü dört kökten her biri(sterik kısıtlamalar nedeniyle) öteki üçten yalnız biriyle bireysel olarak eşleşebilir. Sonuç olarak: 1. Karmaşığın sterik yapısı iki boyutta tümüyle temsil edilebilir ki,bunlardan biri, bitmiş olarak, her noktada karşılıklı birbirini tamamlayan bir çift nükleotit içerir; oysa öteki,bu çiftlerden, potansiyel (gizilgüç) olarak sonsuz bir diziyi içerir. 2. İki liften (herhangi) biri verildiğinde, tamamlayıcı dizi, nükleotitlerin ardışık eklenmeleriyle gitgide daha yaklaşık olarak kurulabilir ve nükleotitlerden her birini, sterik olarak önceden belirlenmiş olan eşi “seçer”. Böylece iki liften her biri, karmaşığın bütününü oluşturacak biçimde, eşinin yapısını kendisi seçmiş olur. DNA molekülünün toptan yapısı, benzer köklerin doğrusal polimerleşmesiyle oluşmuş bir makromolekülün alabileceği en yalın ve en olası yapıdır: Bu, biri ötelenme biri de dönme olmak üzere iki bakışım işlemiyle tanımlanır bir sarmal lifin yapısıdır. Demek buna, bir bütün olarak yapısındaki düzenlilik nedeniyle, bir lifcikli kristal denebilir. Fakat ayrıntılı yapı düşünüldüğünde ortada bir devirsiz (periyodik olmayan) kristal var demektir, çünkü temel çiftler dizisi yinelemeli değildir. Şunuda önemle belirmeli, bütün olabilir dizilerle uyuşabilen yapı bütününün ona hiçbir sınırlama uygulamadığı anlamında, dizi tümüyle “özgür”dür. Görüldüğü gibi, bu yapının oluşumu, bir kristalinkiyle yakından karşılaştırılabilir. İki liften her birindeki dizi öğesi, kendiliğinden onunla birleşmek üzere gelen molekülleri seçip onlara yön veren ve böylece kristalin büyümesini sağlayan kristalimsi bir tohum işlevi görür. Birbirini tamamlayan iki lif, yapay olarak ayrıldıklarında, her biri, binler ya da milyonlarca dizi içinden, hemen hiç yanılmadan kendi eşini seçerek, özgül karmaşığı kendiliğinden yeniden oluşturur. Bununla birlikte her lifin büyümesi, nükleotitleri kendi aralarında dizisel olarak birleştirici kovalent bağların oluşmasını gerektirir. Bu bağların oluşması kendiliğinden olmaz: Bir kimyasal gizilgüç ve bir katalizör de gerekir. Gizilgücün kaynağı, nükleotitlerin içinde bulunan ve yoğunlaşma etkimesi sırasında kopan kimi bağlarla temsil edilir. Bu yoğunlaşmayı bir enzim, yani polimeraz DNA katalize eder. Bu enzim, daha önceden bulunan lifte özgül biçimde belirlenmiş olan diziye “ilgisiz”dir. Öte yandan, enzimsel olmayan katalizörlerle hızlandırılmış mononükleotitlerin yoğunlaşmasını, doğrudan doğruya, bunların eskiden var olan bir polinükleotit (s:100) ile kendiliğinden eşleşmesinin yönlendirdiği kanıtlanmıştır. Ancak enzim, diziyi belirlemese bile, tamamlayıcı kopyanın doruluğunu, yani bilişi iletiminin aslına uygunluğunu sağlar. Bu, deneyin de gösterdiği gibi, çok büyük ölçüde bir aslına uygunluktur, fakat mikroskopik bir süreç söz konusu olduğuna göre, bir mutlak uygunluk olamaz. Bu temel noktaya biraz sonra yeniden dönülecek. Nükleotitler dizisinin amino asitler dizisine çevirisini yapan mekanizma, yalnız ilkesi bakımından bile, eşlenmeyi yapandan çok daha karmaşıktır. Görüldüğü gibi bu son süreç, son aşamada, ana kalıp işlevi gören bir polinükleotit dizisiyle, ona birleşmeye gelen nükleotitler arasındaki doğrudan stereospesifik etkileşimlerle açıklanır. Çeviri sırasında da bilişi iletimini sağlayan, yine kovalent olmayan stereospesifik etkileşimlerdir. Fakat bu yönetici etkileşimler bir çok ardışık basamakları içerir ve bu basamaklar, her biri yalnızca kendi dolaysız işlevsel eşini tanıyan birçok oluşturucuları işe koşar. Bu bilgi iletimi zincirinin başlangıcında işe katılan oluşturucular, öteki uçta “olup biten”den tümüyle habersizdir. Öyle ki kalıtsal şifrenin, harflerinden her biri polipeptitteki (yirmi arasından) bir aminoasiti belirleyen DNA’daki üç nükleotitlik bir diziden (bir üçlü) oluşan bir stereokimyasal dilde yazılmış olmasına karşın, şifreleyen üçlüyle şifreleşen aminoasit arasında hiçbir dolaysız sterik bağ yoktur. Bu çok önemli bir sonuç verir: Canlılar dünyası için evrensel olan bu şifre, bilişi iletiminin büsbütün başka bir uzlaşmaya göre de ortaya çıkabileceği anlamında, kimyasal olarak nedensiz görünür.(Bu noktaya 8. bölümde döneceğiz. J.M.) Ayrıca, çeviri mekanizmasının kimi oluşturucularının yapısını ve bu yüzden kimi üçlülerin yorumunu da değiştirerek, organizmaya (geçerli uzlaşımlar açısından) çok zararlı olabilecek yanlışlıklar yapan değişinimler(mutasyonlar) biliniyor. Çeviri sürecinin çok mekanik, giderek “teknolojik” görünüşünü vurgulamak gerek. Bir oluşturucunun yüzeyinde bir polipeptitin tortu tortu toplanması yolunda, her aşamada işe karışan değişik (s:101) oluşturucuların; bir freze makinesinde biçim verilecek olan bir parçanın diş diş ilerlemesine benzeyen ardışık etkileşimleri gibi bütün bunlar, kaçınılmaz biçimde bir mekanik işlemenin üretim zincirini düşündürüyor. Kısacası, olağan organizmadaki bu duyarlı mikroskopik makine düzeni, çeviri sürecine belirgin bir aslına uygunluk sağlar. Kuşkusuz yanılmalar da olabilir, fakat öylesine seyrek ki, bunların olağan ortalama sıklığı üzerine, yaralanılabilir hiçbir istatistik yoktur. Şifrede (DNA’nın proteinlere çevrilmesi bakımından) bulanıklık bulunmadığından,bir DNA bölütündeki nükleotitler dizisinin, karşılığı olan polipeptitteki aminoasit dizisini tümüyle belirlemesi gerekir. Ayrıca, gördüğümüz gibi, polipeptit dizisi bir kez oluşmuş olan polipeptidin kazanmış olduğu bükülmüş yapıyı (olağan koşullar altında) tümüyle belirlemiş olduğundan, yapısal, dolaysıyla da işlevsel”yorum” açık anlamlı ve kesindir. Hiçbir tamamlayıcı bilişi katkısı (kalıtsal dışında) zorunlu değildir; hatta bilindiği kadarıyla mekanizma ona yer bırakmadığından, olanaklıda değildir. Organizmaların bütün yapı ve deimleri, onları oluşturan proteinlerin yapıları ve etkinliklerinin sonucu olduğu ölçüde, organizmaların bütününe, kalıtsal haberin kendisinin son sıralıoluşsal anlatımı gözüyle bakmak gerekir. Son bir önemli nokta olarak da, çeviri mekanizmasının kesinlikle tersinmez olduğunu eklemek gerekir. “Bilişi”nin ters yönde, yani proteinden DNA’ya aktarılışı hiç gözlemlenmiş olmadığı gibi kavranabilir bir şey de değildir. Bu görüş, öylesine bir tamamlanmış ve güvenilir gözlemler topluluğuna dayanır ve sonuçları, özellikle evrim kuramında, öylesine önemlidir ki, bunun, modern biyolojinin temel ilkelerinden biri olarak görülmesi gerekir( Bu kitabın birinci basımının kimi eleştiricileri (örneğin Piaget), bu önermenin deneysel olarak çürütülebileceğini sandıkları kimi yeni sonuçlar öne sürebilmekten büyük memnunluk duymuş göründüler. Söz konusu olan, Temin ile Baltimore ’un, klasik çeviriye ters yönde olarak, RNA’yı DNA’ya çevirme özelliği olan enzimleri bulmuş olmalarıydı. Bu güzel gözlemler, gerçekte, dizisel bilişinin DNA (ya da RNA) yönünde çevirisinin tersinir olmadığı ilkesini çürütmez. Bu buluşu yapanlar, ki çok seçkin moleküler biyoloji bilginleridir, çalışmalarından hiçbir zaman Piaget’nin çıkarmış göründüğü sonucu çıkarmadılar). Gerçekten bundan çıkan sonuç, bir proteinin yapı ve edimlerini değiştirerek, bu değişikliği, DNA dizisinin bir bölümünün sunduğu bilgilerde bir değişiklik olmadan, bir bölümüyle de olsa, gelecek kuşaklara aktaracak bir olabilir mekanizmanın bulunmadığıdır. (s:102) Oysa buna karşın, herhangi bir bilişi ya da haberin DNA’ya iletilmesini sağlayacak, kavranabilir bir mekanizma da yoktur. Sonuç olarak, bütün sistem, tümüyle ve yoğun biçimde tutucu ve kendi içine kapalıdır; dış dünyadan, ne olursa olsun, herhangi bir bilgi alma olanağı da kesinlikle yoktur. Görülüyor ki bu sistem, özellikleriyle, organizma ile çevre arasında olduğu gibi DNA ile protein arasında tek yönde bağıntılar kuran bir mikroskopik saat çalışmasıyla, her türden “diyalektik” betimlemesine karşı çıkar. Sonunua dek ne Descarertesçı ne Hegelcidir: hücre düpedüz bir makinedir. Bu durumda öyle görünür ki bu sistem, yapısının gereği olarak her değişikliğe, her evrime karşı çıkar. Böyle olduğuna hiç kuşku yok ve burada, gerçekte evrimin kendisinden de daha çelişkili bir olgunun açıklamasını buluruz: Yüz milyonlarca yıldan beri önemli bir değişmeye uğramaksızın yeniden üreyen kimi türlerin olağanüstü değişmezliği. Bununla birlikte, fiziğin bize öğrettiğine göre (erişilmez sınır olan mutlak sıfır dışında) hiçbir mikroskopik varlık kuantik düzeyde karışıklıklara uğramaktan geri kalamaz; bunların bir makroskopik sistem içinde birikmesi, onun yapısını adım adım fakat kaçınılmaz biçimde değiştirir. Canlı varlıklar, çevirinin aslına uygunluğunu sağlayan makine düzeninin yetkinliğine karşın, bu yasadan kurtulamaz. Çok hücreli organizmalardaki yaşlanma ve ölüm, en azından bir bölümüyle, rastlantısal çeviri yanlışlarının birikmesiyle açıklanabilir; çünkü bu yanlışlar, özellikle aslına uygunluktan sorumlu oluşturucuların kendilerini değiştirerek, yanılmaların sıklığını artırır ve bu da organizmanın yapısını azar azar fakat acımasızca bozar. Eşlenme mekanizması da fizik yasalarına aykırı düşmedikçe, her bozgundan ve her rastlantıdan kaçamaz. Bu bozgunlardan hiç olmazsa birkaçı DNA dizisinin kimi öğelerinde az ya da çok açığa vuran değişiklikler doğuracaktır (s:103) Bu transkripsiyon yanlışlıkları, mekanizmanın kör aslına-uygunluğu nedeniyle, kendiliğinden yinelenecektir. Bunlar, aynı aslına uygunlukla, “değişinim”lerin oluştuğu DNA bölütünün karşılığı olan polipeptitteki aminoasitler dizisinde ortaya çıkan bir değişiklik olarak çevrilecektir. Fakat bu değişinimin işlevsel “anlam”ı ancak, bir bölümüyle yeni olan bu polipeptitin kendi üstüne katlanmasıyla ortaya çıkacaktır. Günümüzdeki biyoloji araştırmalarının en anlamlı ve yöntembilim açısından en önemli bölümünü moleküler kalıtımbilim oluşturur. Bu araştırmalar, özellikle, DNA ikili lifindeki bir polinükleotit dizisinin uğrayabileceği belli belirsiz rastlantısal değişmelerin türlü tiplerinin çözümlenmesini sağlamıştır. Böylece, aşağıdaki olaylara bağlı çeşitli değişinimler belirlenmiş oldu: 1. Tek bir nükleotit ikilisinin bir başkasının yerine geçmesi 2. Bir ya da çok sayıda nükleotitiin yok olması ya da eklenmesi 3. Uzun ya da kısa dizi bölütlerini tersine çevirerek, yineleyerek, yerinden atarak ya da ergiterek kalıtımsal dokuyu değiştiren “karışıklık” türleri Bu değişmelerin rastlantısal olduğunu, gelişigüzel ortaya çıktığını söyleyeceğiz. Bunlar kalıtımsal dokudaki değişikliklerin olabilir tek kaynaklarını oluşturduğuna, kalıtımsal doku da organizmanın kalıtımsal yapılarının tek görevlisi olduğuna göre, bundan zorunlu olarak, canlılar dünyasındaki her yeniliğin ve her yaratışın tek kaynağının rastlantı olduğu sonucu çıkar. Evrimin olağanüstü yapısının temelinde arı rastlantı, yalnızca rastlantı, salt fakat kör özgürlük: Modern biyolojideki bu temel kavram, bugün artık, olabilir, ya da en azından, kavranabilir varsayımlar arasında herhangi bir varsayım değildir; bu, gözlem ve deney sonuçlarıyla tek bağdaşan, tek kavranabilen olandır. Bu nokta üzerindeki kavramlarımızın ileride değişeceğini, giderek değişebileceğini kabul etmek(ya da ummak) için hiçbir neden yoktur. Yine bu kavram, bütün bilimlerin bütün kavramları içinde her türden insan merkezcilik karşısında en yıkıcısı, bizim gibi yoğun biçimde teleonomik varlıklar için, sezgisel olarak en kabul edilemez olanıdır; bütün dirimselci ve canlıcı ideolojilerin kesip atacakları bir kavram, daha doğrusu, bir hortlaktır. Bu nedenle de evrimin kaynağı olarak değişinimler söz konusu olduğunda, rastlantı kelimesinin sağın anlamının ne olduğunu (s:104) kesin olarak belirlemek çok önemlidir. Rastlantı kavramının içeriği yalın değildir ve aynı kelime çok değişik anlamlarda kullanılmıştır. En iyisi birkaç örnek vermek. Zar ya da rulete şans(rastlantı) oyunları denir ve bir oyunun sonucunu kestirmek için de olasılıklar hesabı kullanılır. Fakat, bu salt mekanik ve makroskopik oyunların “şans” oyunları oluşu, yalnızca, bu oyunlarda sonucu yeterli kesinlikte bilmenin pratik olanaksızlığından gelir. Çok yüksek düzeyde bir fırlatma mekanizması bulunarak, sonucun belirsizliğinden büyük ölçüde kurtulmanın, kavranabilir bir şey olduğu açıktır. Ruletteki belirsizliğin özsel değil salt işlemsel olduğunu söyleyelim. kolayca görülebileceği gibi, salt yöntembilimsel nedenlerle, rastlantı kavramının ya da olasılıklar hesabının kullanıldığı bir çok olayın kuramı için de durum aynıdır. Fakat başka durumlarda, rastlantı kavramı özsel bir anlam kazanır ve işlemsel olmaktan çıkar. Bunlar örneğin “salt rastlaşmalar” diyebileceğimiz, yani birbirinden tümüyle bağımsız iki nedenler zincirinin kesişmesidir. Doktor Dupont’un yeni bir hastaya ivedi çağrıldığını, onarımcı Dubois’nın da bir komşu yapının ivedi onarımıyla uğraştığını düşünelim. Dr. Dupont yapının dibinden geçerken, onarımcı dikkatsizlikle çekicini düşürür, ikisinin “determinist” yörüngesi kesişir ve doktor kafası parçalanarak ölür. Doktorun rastlantıya kurban gittiğini söyleriz. Önceden bilinemezliği doğasında taşıyan bu olay için başka hangi terimi kullanabiliriz? Buradaki rastlantının, kesişmeleriyle kazayı doğuran iki dizi olayın tam bağımsızlığından dolayı, özsel diye görülmesi gerekir. Kalıtsal iletinin eşlenmesinde ve işlevsel sonuçlarında bir yanlışlığa neden olan ya da yol açan olaylar arasında da tam bağımsızlık vardır. İşlevsel etki, değişen proteinin yapısına, gerçekleştirdiği işleve, sağladığı etkileşimlere, katalize ettiği tepkimelere bağlıdır. Bütün bunların, değişinim olayının kendisiyle de, yakın ya da uzak nedenleriyle de, bütün bu “nedenler”in doğasının belirlenimli olup olmadığıyla da, ilgisi yoktur. Son olarak, mikroskopik düzeyde, maddenin kuantik yapısına kök salmış olan, temel bir bilinmezlik kaynağı daha vardır. Bir değişinim, özünde, mikroskopik kuantik bir olaydır, bu nedenle de ona belirsizlik ilkesi uygulanır; demek doğası gereği, yani özünde, önceden bilinemez bir olaydır. Bilindiği gibi, belirsizlik ilkesini, başta “tanrının zar attığını” kabul edemeyeceğini söyleyen Einstein olmak üzere (s:105) en büyük modern fizikçilerin bir bölümü hiçbir zaman tümüyle kabul etmediler. Kimi okullar da burada yalnızca işlemsel bir kavram görmek istediler ve özselliği kabul etmediler. Oysa kuantum kuramına, onu belirsizlikten kurtaracak daha “ince” bir yapı vermek için harcanan bütün çabalar başarısızlıkla sonuçlandı; günümüzde, bir gün gelip bu ilkenin kendi bilim kollarında yok olacağına inanır görünen fizikçi sayısı çok azdır. Ne olursa olsun, bir noktanın vurgulanması gerekir; belirsizlik ilkesi bir gün bırakılsa bile, DNA’daki bir dizinin değişiniminin en kesin türden determinizmi ile onun işlevsel etkilerinin protein etkileşimleri düzeyindeki determinizmi arasında, yukarıdaki onarımcı ile doktor öyküsünde tanımlanmış olan anlamdaki “salt rastlaşma” dışında bir şey görme olanağı yoktur. Demek olay yine de “özsel” rastlantı alanında kalır. Doğal olarak rastlantının, tanımı gereği, dışarıda bırakıldığı ve doktorun, ne olursa olsun, onarımcının çekici altında can vermek zorunda olduğu Laplace evrenine dönülürse o başka. Hatırlanacaktır ki, Bergson evrimde bir yaratıcı gücün anlatımını buluyordu ve bu gücün, yaratılışın kendinde ve kendisi için olan bir sondan başka bir şeye yönelik olmadığı anlamında, onun mutlak (saltık) olduğunu kabul ediyordu. Bergson böylece, hepsi de evrimi,Evrenin örüsünde yazılı bir programın görkemli açılışı gibi gören canlıcılardan(Engels olsun, Teilhard olsun ya da Spencer gibi olgucu iyimserler olsun) kökten ayrılmış oluyordu. Onlar için, bu durumda, evrim gerçek bir yaratış değil, yalnızca doğanın o ana dek açığa vurulmamış niyetlerinin dışavurumu oluyordu. Embriyonun gelişmesinde evrimsel doğuşla aynı türden bir doğuş görme eğilimi buradan gelir. Modern kurama göre dışavurum (açınlama) kavramı sıralı-oluşsal gelişmeye uygulanır, fakat evrimsel doğuşa gelince;kaynağını özsel bilinemezden alması ve salt yaratıcı olması nedeniyle, uygulamaz. Bergsoncu metafizik ile bilim arasındaki bu yön birliğibir salt rastlaşma sonucu mudur? Belki de değil: Bergson, bir sanatkar ve ozan olarak, üstelik çağının doğa bilimlerini de iyi bildiğinden, canlılar dünyasının göz kamaştırıcı zenginliğini, orada sergilenen ve her baskıdan uzak, tükenmez bir yaratıcı cömertliğe neredeyse doğrudan tanıklık eder görünen, biçim ve davranışların mucizevi çeşitliliği karşısında duyarlılık göstermeden edemezdi. Fakat Bergson’un, “hayat ilkesi”nin evrimin kendisi olduğunun en açık kanıtını gördüğü yerde, modern biyoloji bunun tam tersine (s:106) canlı varlıkların bütün özelliklerinin moleküler koruma temel ilkesine dayandığını kabul ediyor. Çağdaş kuram açısından evrim, hiç de canlı varlıkların bir özelliği değildir, çünkü kökü, canlıların tek ayrıcalığı olan koruyucu mekanizmanın eksikliğindedir...Artık denebilir ki, cansız yani eşlenici olmayan bir sistemde bütün yapıyı yıkabilecek olan bu bozuklukların, bu “gürültü”nün kaynağı, canlılar dünyasındaki evrimin de kaynağıdır ve bu kaynak, sınırsız yaratıcı özgürlüğünü, DNA’nın eşlenici yapısındaki bu rastlantılar birikimiyle, müziğe de gürültüye de sağır, bu talih konservatuvarıyla açıklar.(107) (Jacques Monod, Raslantı ve Zorunluluk, Dost Kitabevi, Ekim 1997, s:95-107) www.atominsan.com  

http://www.biyologlar.com/dnanin-yapisi-1

DNA Onarımı ve Polimorfizm

DNA onarımında görev alan OGG1, ERCC1, XRCC1, XRCC2, XRCC3, XPC, XPD, XPF, BRCA2, MRE11, NBS1, Ku70/80, LIG4, RAD…vb. genlerin polimorfizmleri, proteinlerin işlevini ve bireylerin hasarlı DNA’yı onarma kapasitesini değiştirebilmektedir. Eksik onarım kapasitesi de genetik kararsızlığa ve dolayısıyla kanser oluşumuna neden olabilmektedir69. Ancak, DNA onarım genlerindeki polimorfizmler tek başlarına kanser risk çeşitliliğini açıklamak için yeterli değildir. Kanserle ilişkili somatik mutasyonların birikimi sadece DNA onarımındaki kusurdan değil, hücre ölüm mekanizmasının hasarlı hücreleri elimine etme yeteneğinin azalmasından da kaynaklanır70. DNA onarımı, genomik kararsızlık ve apoptozis birbirleriyle etkileşen olaylar olduğundan, her biri kanserin patofizyolojisinde çok önemli role sahiptir. Bir çalışmada DNA onarım mekanizmalarından (işlergelerinden) biri olan nükleotit kesme-çıkarma onarımında görev alan XPC (Asp312Asn) ve XPD (Lys751Gln) genlerinin polimorfizmleri ile akciğer kanseri arasında bir ilişki bulunurken, baz kesme-çıkarma ve çift zincir kırıklarının tamirlerinde görev alan XRCC1 (Arg399Gln) ve XRCC3 (Thr241Met) gen polimorfizmleri ile hastalık arasında ilişki bulunmamıştır71. Diğer bir çalışmada, XPD kodon 312 heterozigot ve homozigot A allelinin prostat kanseri için belirteç olabileceği önerilmiştir72. Bir başka çalışmada, XRCC1 ve XPD genlerindeki  polimorfizmlerin kolorektal kanser ile ilişkili olduğu bulunmuştur73. 507 meme kanserli hastada XRCC3 Thr241Met polimorfizmini araştıran bir çalışmada, 241Met taşıyıcılarında meme kanserine yakalanma riskinde artış olduğu belirlenmiştir74. Yeni tanı almış mesane kanserli 215 hasta ile yapılan bir araştırmada, XPD 156-22541C>A ve 751-35931A>C polimorfizmlerinin mesane kanserinin etiyolojisinde önemli rolü olduğu ortaya konmuştur75. Hepatosellüler karsinomlu hastalarda, XRCC1 AG ve GG genotiplerinin homozigot olan AA genotipli hastalara göre, p53 geninin 249. kodonundaki (hot spot) mutasyon frekansında artışa neden olabileceği gösterilmiştir76. Diğer bir çalışmada da, XPC 499val alleli taşıyıcılarının, nazofarengeal karsinoma yakalanma riskinde artış olduğu belirlenmiştir77. RAD51 135G>C polimorfizminin özellikle 50 yaş altındaki kadınlarda ailesel meme kanseri riskini arttırabileceği saptanmıştır78. DNA onarım genlerindeki genetik polimorfizmlerin kanser gelişimde etkin rolü olduğu bilinmesine rağmen, bu polimorfizmlerin infertiliteyi de etkileyebileceğine ilişkin bilgiler de vardır. Yapılan bir çalışmada, XPD 751 glutamin allelinin azospermi için risk alleli olduğu ve XRCC1 194 Arg/Arg ve 399 Arg/Arg genotipleri ile beraber değerlendirildiğinde de azospermiyi 5.100 - 3.064 kat arttırdığı belirlenmiştir79.

http://www.biyologlar.com/dna-onarimi-ve-polimorfizm

Kalbin Atma ( Çalışma ) Mekanizması

Kalbin Atma ( Çalışma ) Mekanizması

Kalbin oldukça sistemli bir mekanizması vardır. Bu mekanizmada meydana gelen tek bir aksaklık o insanın hayatını sona erdirebilir. Kalbin sahip olduğu mekanizmalardan en önemlisi sağ ve sol tarafında bulunan pompalardır.

http://www.biyologlar.com/kalbin-atma-calisma-mekanizmasi

Tarım Ürünlerinde Kalıntı Problemi

Besin maddelerinin üretim, tüketim ve depolanmaları sırasında; besin değerini bozan ve tahrip eden hastalık ve zararlıları, yabancıotları, mikroorganizmaları yok etmek için kullanılan kimyasal maddelere tarım ilaçları (pestisit) denir. Pestisit terimi; insektisitler ve akarisitleri, insekt ve akarların repellentlerini, fungisitleri, herbisitleri, nematositleri, rodentisitleri, maluskusitleri, kuş ve vahşi hayvan repellentlerini, bakterisitleri, defoliantları ve bitki gelişim düzenleyicileri (BGD)’ni kapsamına alır. Pestisitlerin gıda maddeleri üzerinde veya içinde kalan ilaç ve ilaç türevlerine de pestisit kalıntısı denilmektedir. Gıda maddesinin bir kilogramında bulunan bir miligram pestisit (ppm) olarak ifade edilir. Pestisitlerin kullanımı insana ve çevreye en az riskli olacak şekilde düzenlenmelidir. Bu nedenle pestisitlerin ürünlerde insan sağlığına zarar vermeyecek kalıntı miktarlarının belirlenmesi gerekir. Bu miktarın belirlenmesi için de, ilacın toksikolojik özelliğinin ve bu ilacın kullanıldığı gıda maddesinin tüketim miktarının bilinmesi gerekir. Bu bilgilerle “ilaç kalıntısının gıda maddeleri üzerinde veya içinde bulunmasına müsaade edilen miktarı” olarak ifade edilen tolerans (maksimum kalıntı limiti) belirlenir. Her ülkenin beslenme alışkanlıkları farklı olduğundan, ürünlere koydukları tolerans değerleri de farklı olmaktadır. Toleranstan düşük seviyede ilaç kalıntıları tespit edilen ürünler tehlikesizce yenebilir. Toleransların belirlenmesi amacıyla yapılan çalışmalarda; her ilaç piyasaya verilmeden önce toksikolojik ve farmakolojik denemelere tabi tutulur. Bu denemeler, deneme hayvanları üzerinde 2-3 ay gibi kısa ve en az 2 yıl gibi uzun süreli ilaçlı ürünle besleme denemeleri şeklinde yapılır. Hayvanların iştahları, kilo kayıpları, alerjik reaksiyon olup olmadığı, organ ağırlıkları, organların histopatolojik değişimleri, ilacın sinir sistemine olan etkileri, organların fonksiyonlarını normal yapıp yapmadıkları, kan tablosunda olan değişiklikler, enzimlerin inhibe edilip edilmediği, embriyona etkileri, bu hayvanların yavrularında görülen anormallikler, vs. incelenir. Böylece deneme hayvanlarında, deneme süresince hiç zarar vermeyen günlük alınabilir dozlar tespit edilir. Örneğin malathion için sıçanda günlük alınabilir doz 5 mg/kg veya gıdasında 100 ppm, parathion’da ise 0.05 mg/kg veya gıdasında 1.0 ppm’dir. Bu kriterler belirlendikten sonra, insanların beslenme alışkanlığı da dikkate alınarak tolerans değerleri tespit edilir. Aktif maddenin herhangi bir üründeki toleransı belirlenirken, varsa o aktif maddenin bitkiye uygulandıktan sonra dönüşüm ürünü dediğimiz metabolitleri de dikkate alınmaktadır. Üreticilerimizin ilaçları bilinçsiz ve hatalı kullanmaları sonucunda ürünlerde kalıntı problemi ortaya çıkmaktadır. Tarımsal ürünlerin içerdiği pestisit kalıntıları, dış pazar açısından da ayrı bir öneme sahiptir. Bu nedenle kalıntı sorunu yalnızca bir ülkeyi ilgilendirmemekte, ticari ilişkileri olan ülkeler arasında da önemli bir konu olmaktadır. Özellikle gelişmiş ülkeler pestisit kalıntı sorunları üzerinde titizlikle durmaktadır. Ayrıca bu ülkelerde pestisit kalıntılarının kontrolü yasal düzenlemelerin de yardımıyla belirli bir sisteme oturtulmuştur. Belli standartlara uymayan ürünler alıcı bulamamaktadır. Bütün ülkeler alacakları ürünlerdeki ilaç kalıntılarının toleranslarının altında olmasını şart koşmaktadır. Ne iç pazarda ne de dış pazarda yer bulamayan ilaçlı ürünlerimiz ya denizlere dökülmekte, ya da tarlalarda çürümeye terk edilmektedir. Böylece hem alınteri ve emeğinin karşılığını alamayan üreticilerimiz mağdur olmakta, hem de milli ekonomimiz zarara uğramaktadır. Pestisitlerin güvenle kullanılabilmesi için tavsiye edilen kullanım miktarı ve son ilaçlama ile hasat arasındaki süreye uyulmalı, özellikle son ilaçlama ile hasat arası süre göz önüne alınarak amaca uygun pestisit seçimi yapılmalıdır. 2. PESTİSİT KALINTILARI 2.1. Pestisit Kalıntıları ile İlgili Yapılan Çalışmalar Pestisit kalıntı çalışmaları dünyada ilk olarak 1950’li yıllarda başlamıştır. Amerika’da tarımsal ürünlerdeki pestisit kalıntılarının araştırma sonuçları 1954 literatüründe verilmiştir. Aynı ülkede günlük beslenmede yer alan gıda maddelerindeki pestisit kalıntı analizlerine 1961 yılında başlanmıştır. İngiltere’de bu tip çalışmaların 1960’lı yıllarda planlandığı ve yürütüldüğü görülmektedir. Kanada’da ise bu tip analizler 1967 yılından itibaren yoğun olarak yapılmaya başlanmıştır. Ülkemizde pestisit kalıntıları ile ilgili çalışmalara 1959 yılında Ankara Zirai Mücadele İlaç ve Aletleri Araştırma Enstitüsünde Kalıntı Analiz Laboratuvarının kurulmasıyla başlanmıştır. Yapılan ilk çalışma,1964 yılında Güvener ve ark. tarafından bildirilmiştir. Dünyada pestisit kalıntıları konusunda yapılan yoğun çalışmalar son 30 yılı kapsamaktadır. Bu çalışmalar özellikle yeni ve daha duyarlı analiz metotlarının ortaya konulması ve bu metotların çeşitli ürünlere uygulanması şeklindedir. Ayrıca tarımsal ürünlerde ve gıdalarda pestisit tarama çalışmaları ile çeşitli teknolojik işlemler sayesinde kalıntıların azaltılması da, son 30 yılın literatürlerinin önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Gelişmiş ülkeler insan sağlığı, çevresel problemler ve tedbirlerle ilgilenmeye yeterince kaynak ayırabilirken, gelişmekte olan ülkelerde öncelik hala besin üretiminde olduğu için, gelişmiş ülkelerde yapılan çalışmalar nitelik ve nicelik olarak çok daha fazladır. 2.2. Pestisit Kalıntıları ile İlgili Yasal Durum 2.2.1. Dünyadaki durum: 1950’li yılların sonlarında, ABD ve Kanada’da tarımsal ürünlerde bulunabilecek toleranslar kanunla tespit edilmiş ve son ilaçlama ile hasat arasındaki süre belirlenmiştir. O dönemde Almanya, Avusturya, Belçika, Fransa, İngiltere, Hollanda, İsviçre ve Rusya’da her ne kadar resmi olarak tolerans tespit edilmemişse de, son ilaçlama ile hasat arasındaki süre gerek talimatnameler, gerekse tavsiyelerle kontrol altına alınmıştır. 1970’li yıllara geldiğimizde, özellikle gelişmiş ülkelerin hepsinde, ürün bazında toleransların ve son ilaçlama ile hasat arasındaki sürelerin belirlendiğini görüyoruz. Dünyada pestisitlerin insan ve hayvan sağlığına zarar vermeyecek ve uluslar arası ticareti engellemeyecek şekilde kullanımının sağlanması konusunda en aktif çalışan organizasyon FAO/WHO’ dur. Bunların bünyesinde kurulmuş olan pestisit kalıntıları Codex Alimentarius Komisyonu’ nun görevi ürünlerde en fazla kabul edilebilir düzeyi, yani toleransları (MRL) tespit etmektir. Belirlenen bu toleranslara uyulmasını sağlamak amacıyla özellikle gelişmiş ülkelerde yasal düzenlemelerin de desteğiyle bir kontrol mekanizması oluşturulmuştur. Özellikle bazı kuruluşlar yaptıkları çalışmalar ile pestisit kalıntılarıyla ilgili düzenlemelere katkıda bulunmaktadırlar. ABD’de Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Gıda ve İlaç teşkilatı (FDA) bunların başında yer alır. Gıda ve İlaç Teşkilatı ABD’de besinlerdeki pestisit kalıntıları programı çerçevesinde, 1991 yılında 19 bin 82 örneğin kalıntı analizlerini gerçekleştirmiştir. 2.2.2. Türkiye’deki durum: Ülkesel tolerans listemiz ilk kez 1990 yılında yayınlanmış ve 1997 yılında ise, etkili madde grubu ve ürün bazında genişletilerek revize edilip tekrar yayınlanmıştır. Bu liste Avrupa Birliği uyum çalışmaları çerçevesinde revize edilmiştir ve kısa bir süre içerisinde de yayınlanacaktır. Son ilaçlama ile hasat arasında geçmesi gereken süre ile ilgili olarak, 1991 yılında yayınlanan tebliğde, 154 etkili madde ve 28 ürün ve ürün gurubu bulunmaktadır. Ülkemizde ürünlerin belirli periyotlarla kontrollerinin yapıldığı bir kontrol mekanizması ve toleranslara uymayan üreticilere belirli yaptırımlar uygulamayı sağlayan yasal düzenlemeler henüz mevcut değildir. Ayrıca tarımsal ürünlerin pazarlanması sistemi nedeniyle, markette veya pazarda satılan ürünlerin üreticisi de belirlenememektedir. Bu sistemin değişerek tarımsal ürünlere etiket sisteminin getirilmesi bu tür kontroller için şarttır. 3. PESTİSİTLERİN ÜRÜN ÜZERİNDEKİ KALICILIK DURUMLARI Pestisitlerin kayboluş hızı genel olarak; iç yapılarına (kimyasal yapılarına, kararlılıklarına, çözünebilirlik ve uçuculuk gibi fiziksel özelliklerine), mekaniksel, fiziksel ve kimyasal ortam şartlarına bağlıdır. Buhar basıncı yüksek olan pestisitler, özellikle sıcak havalarda yaprak yüzeylerinden kolayca kaybolurlar. Kimyasal bozunmalar ya bitki yüzeyinde ya da bitki içinde meydana gelir. Bozunmanın önemi ve çabukluğu öncelikle ilacın kimyasal yapısına, kararlılığına, bozunabilirliğine ve formülasyon şekline bağlıdır. Güneş ışınları, çok sayıda kimyasal reaksiyonlara yol açarak önemli bir rol oynar. Bu ışınsal bozunma, solüsyon ve süspansiyonlarda hızlı bir şekilde olabilir. UV ışınları etkisine 15 saat tutulan “azinphos”, kimyasal olarak % 50’den daha fazla bozunmuştur. Kimyasal reaksiyonlar; oksitlenme, indirgenme, dekarboksilasyon, izomerizasyon, vs. olarak tespit edilmiştir. Kalıcılık bakımından pestisitler şu dört başlık altında sınıflandırılabilir: 1) Kalıcı olmayanlar (non-persistent) : Organik fosforlu ilaçlar, 2) Orta derecede kalıcı (moderately) olanlar : Herbisitler, 3) Kalıcı olanlar (persistent) : Klorlu hidrokarbonlar, 4) Sürekli kalıcı olanlar (permanent) : Pb, As, Hg’lı pestisitler. Tarım ilaçları toz, ıslanabilir toz, solüsyon, emülsiyon, granül vs. olarak piyasaya arz edildiklerinden; formülasyon şekillerine ve ürünlerin karakterlerine göre, ilacın atılan yerde tutunması ve bozunmaya uğraması değişik şekillerde ve sürelerde olur. Toz ve sıvı toxaphene ile ilaçlanmış tarlalarda civara bulaşmanın, tozda sıvıya nazaran 4-10 misli daha fazla olduğu görülmüştür. Bulaşma, küçük zerrelerde daha fazla olmaktadır. Aletlerin tipleri (atılış basıncı ve damla büyüklüğü gibi), aktif maddenin buharlaşma basıncı, seyreltici maddelerin cinsi, bitki yüzeyinin tüylü, düz, girintili-çıkıntılı, kaygan oluşu, bitkinin yaşı yanında sıcaklık, hava nemi, yağmur, çiğ ve rüzgar gibi meteorolojik koşullar da ilacın bitkide kalıcılığına etki eden önemli faktörlerdir. İlaçların bitki üzerinden azalması veya kaybolması şu yollarla olmaktadır: a) İlacın yaprak ve meyveden sızması, b ) Yaprak ve meyvelerin üzerinden rüzgar veya birbirine sürtünme ile uzaklaşması, c) Yağmurla yıkanmak suretiyle, d) Hava sıcaklığı ile buharlaşması ve bozunması, e) Güneş ışığında oksitlenerek bozunması, f) Yüksek rutubetle hidrolize olarak bozunması, g) İlacın uygulama zamanına bağlı olarak; bitki gelişiminin çabuk olduğu dönemde ilaç atılmışsa, yüzey ve hacmin artması nedeniyle ilaç kalıntı miktarının azalması. 3.1. Pestisitlerin Ürün Üzerindeki Kalıcılığına Etki Eden Faktörler Bitki üzerindeki pestisitin kalıcılığı; çevre koşulları, bitki ve pestisitin özelliklerine göre değişiklik göstermektedir. Bazı pestisitler bu faktörlerin etkisiyle çabuk bozunurken, bazıları da stabil kalmaktadır. Pestisitlerin hepsi bitkiye uygulandıktan bir süre sonra kimyasal değişikliğe uğrayarak, toksik veya toksik olmayan ürünlere dönüşebilmektedirler. Bazen uygulanan pestisitler kısa sürede yok olurken, onların toksik metabolitleri uzun süre bitki üzerinde kalabilmektedir. A) Çevreye bağlı faktörler: a- Işık Güneş ışığı bir çok pestisit için önemli bir degradasyon kaynağıdır. Güneş ışığının etkisi ile meydana gelen dönüşüm ürünleri, genellikle ana bileşikten daha az toksiktir. b- Sıcaklık Pestisitlerin degradasyonunda önemli bir faktördür. Pestisitler üzerinde sıcaklığın etkisi, özellikle yılın farklı mevsimlerinde ve değişik bölgelerde yetiştirilen ürünün son ilaçlama ile hasat arasındaki sürenin belirlenmesinde önemli rol oynamaktadır. Sıcaklığın pestisitlerin degradasyonu üzerindeki etkilerine ait pek çok çalışma yapılmıştır. Malathion’un maloxan’a dönüşümü, ilkbaharda ve yüksek sıcaklıklarda yapılan uygulamalarda çok daha hızlı olmaktadır. c-Diğer çevre faktörleri Pestisitlerin bitkiler üzerindeki kalıcılığına etki eden diğer faktörler rüzgar, yağmur ve orantılı nem’ dir. Orantılı nem; bitki üzerindeki pestisitlerin buharlaşmasını etkilerken, rüzgar ve buharlaşma yoluyla pestisitlerin bitkiden uzaklaşmasına, hem de sürüklenme yoluyla pestisitlerin taşınmasına ve ayrıca hidroliz yoluyla bozunmasına neden olmaktadır. Yağmur ise, yıkama yoluyla pestisitlerin uzaklaşmasına neden olmaktadır. Bu gerçekten hareket ederek, hasat sonrasında yapılacak yıkama işlemleriyle bazı pestisitlerin kalıntılarının azaltılabileceği fikri ortaya çıkmıştır.  Bitkiye bağlı faktörler a- Bitki morfolojisi Aynı pestisitlerin kalıntıları, farklı bitkiler üzerinde farklı olabilmektedir. Bunun nedeni de bitki morfolojilerinin farklılık göstermesindendir. b- Bitki büyüme faktörü Bitkiler arasındaki büyüme faktörünün farklı olması, söz konusu bitkiler üzerindeki pestisitlerin kalıcılık süresini değiştirmektedir. C) Pestisite bağlı faktörler a- Etkili maddenin fizikokimyasal özellikleri 1.Uçuculuk: Bir maddenin uçuculuk özelliği, onun kimyasal ve fiziksel özelliğine bağlıdır. Bu özellikler aktif maddenin buhar basıncı, sudaki çözünürlüğü gibi fizikokimyasal özellikleridir. 2.Yarılanma ömrü: Aktif maddenin yarılanma ömrü, içinde bulunduğu ortamın pH’ına göre değişiklik gösterir. 3.Formülasyon: Pestisitlerin bitki üzerindeki kalıcılığına etki eden faktörlerden birisi de formülasyondur. Bitkiye kolayca penetre olabilen emülsiyon formülasyonların kalıcı bir kalıntı oluşturduğu, ıslanabilir tozların ise değişken bir kalıcılık gösterdiği tespit edilmiştir. Fungisitlerin WP formülasyonlarının, akarisitlerin EC formülasyonlarından daha yüksek kalıntı bıraktığı tespit edilmiştir. 4.Konsantrasyon: Uygulanan pestisitin miktarı, ilk birikimin büyüklüğünü belirlemede etkin bir faktördür. Pestisit uygulamasından sonraki ilk kalıntılar uygulama oranı ile ilişkilidir. Bitki üzerindeki pestisitin konsantrasyonu, onun kalıcılık süresini de etkiler. 4. PESTİSİTLERİN TOPRAKTAKİ KALICILIK DURUMLARI Pestisitlerin toprakta çözünebilen diğer maddeler gibi, su aracılığıyla hareket ettikleri tespit edilmiştir. Bu hareket; kütle ile dikey, difüzyon ile yatay hareket şeklinde gerçekleşir. Pestisitler kütle akışı ile uzun mesafelere, difüzyon ile kısa mesafelere taşınır. Pestisitler topraktaki kil ve organik madde tarafından adsorbe edilerek, mikroporlar içinde çözünerek tutunurlar. Yağmur yağdığında veya toprak sulandığında, toprak yüzeyi yakınlarında tutunmasına rağmen, su ile toprağın derinliklerine gidebilir ve bazı durumlarda yer altı suları için bir tehlike oluşturabilirler. Toprakta kil ve organik maddede adsorbe edilerek tutunabilen ve aşağı doğru su ile hareket edebilen pestisitler buharlaşabilir, toprak organizmaları veya bitkiler tarafından tutulabilir, erozyon veya yağmur suyu ile yüzeyde hareket edebilir, kimyasal ve mikrobiyal bozunmaya veya güneş ışığı ile bozunmaya uğrayabilirler. 4.1. Pestisitlerin Topraktaki Kalıcılığına Etki Eden Faktörler 1. Çevreye bağlı faktörler: Çevreye bağlı faktörler içinde güneş ışığı ve rüzgarın pestisitlerin bozunmasındaki rollerinin önemli olduğu ortaya konmuştur. a) Işık: Güneş ışığı bir çok pestisit için önemli bir bozunma kaynağıdır. Pestisitlerin toprakta ışık ile bozunması su, cam, yaprak gibi farklı ortamlardaki bozunma ile karşılaştırıldığında, genel olarak daha yavaştır. Ayrıca toprağın ışık alan bölgesi yaklaşık 1 mm olduğu için bu derinlikle de sınırlıdır. Fakat toprak yüzeyindeki pestisitlerin konsantrasyonu yüksek olduğundan ışıkla bozunma, önemli bir olaydır. Ayrıca güneş ışığı, pestisitlerin kimyasal özelliklerini değiştirmekte ve daha toksik olabilen fotoürünler oluşmasına neden olmaktadır. Örneğin; sülfide içeren pestisitler, ışığın etkisiyle sülfokside dönüşmektedir. Böylece bu grup pestisitlerin sülfokside dönüşümü, sudaki çözünürlüklerini ve toksisitelerini artırmaktadır. Işığa maruz kalmış toprak yüzeyinde parathion’un paraoxan’a dönüştüğü tespit edilmiş olup, bu dönüşüm ürününün parathion’ a göre daha toksik bir bileşik olduğu bilinmektedir. b) Rüzgar: Güneş ışığının dışında topraktaki pestisitlerin davranışına etki eden diğer bir çevre faktörü de rüzgardır. Rüzgar hem buharlaşma yoluyla pestisitlerin topraktan uzaklaşmasına ve hem de sürüklenme yoluyla pestisitin taşınmasına neden olmaktadır. Topraktan pestisitin buharlaşma oranı, toprak üstünden geçen havanın hızına bağlıdır. 2. Toprağa bağlı faktörler: a) Tipi: Toprak tipi pestisitlerin adsorpsiyonuna ve buharlaşma oranına etki etmektedir. Özellikle organik madde içeriği yüksek olan topraklarda; pestisitin çoğu adsorbe edilebildiğinden, buharlaşma organik maddenin artmasıyla azalmaktadır. Toprakların mikroorganizma yönünden niteliği de pestisitlerin mikrobiyal bozunması açısından önemlidir. Mikroorganizmalar yalnız ana bileşiğin bozunmasında değil, aynı zamanda dönüşüm ürünlerinin metabolizmalarında da önemli bir rol oynar. Topraktaki mikroorganizma niteliği de pestisitlerin bozunmasında önemli bir rol oynar. b) Sıcaklık: Topraktaki pestisitlerin bozunmasında önemli faktörlerden birisi de toprak sıcaklığıdır. Toprak sıcaklığındaki her 10oC’lik artış, bir çok pestisitin buhar basıncını 3-4 kat artırmaktadır. Bu da sıcaklık arttıkça buharlaşma oranındaki artış demektir. Ayrıca toprak sıcaklığı, topraktaki mikroorganizma faaliyetini de artırdığı için mikrobiyal bozunmada da önemli bir etkiye sahiptir. Carbendazim’in mikrobiyal bozunmasında toprak sıcaklığı, toprak nemi ve pH’ının etkisi incelendiğinde; yüksek toprak sıcaklığı ve neminin, asidik pH’ın carbendazimin bozunması için optimum koşulları oluşturduğu tespit edilmiştir. Chlorpyrifos’un topraktaki degradasyonu ile ilgili yapılan bir çalışmada; pestisitlerin çoğu gibi, chlorpyrifos’un da sıcaklığın artmasıyla hızla degrade olduğu ortaya konmuştur. 15, 25 ve 35 o C ‘de pestisitin %50 kaybı için geçen zaman sırasıyla, ortalama 25, 13 ve 6 hafta olmuştur. c) Nem: Topraktaki nem içeriği pestisitlerin davranışındaki önemli faktörlerden biridir. Kuru toprakta, nemli toprağa göre pestisitin daha fazlasının adsorbe olacağı varsayılır. Nemli topraklarda ise pestisit hızla buharlaşır. Toprağın organik madde içeriği kuru topraklarda önemli değilken, nemli topraklarda önem kazanır. Su moleküllerinin bulunmasına rağmen, toprağın organik maddesi pestisit moleküllerini tutmaktadır. d) pH: Pestisitlerin topraktaki davranışlarına etki eden, toprağa bağlı önemli faktörlerden birisi ise toprak pH’ ıdır. Pestisitlerin topraktaki akıbeti toprağın pH’ına bağlı olarak değişmektedir. Pestisit adsorpsiyonu genellikle daha asidik topraklarda daha yüksek olmaktadır. Carbofuran’ın farklı pH’ lara sahip topraktaki bozunma durumları ile ilgili yapılan bir çalışma da, bu kanıyı teyit eder niteliktedir. Carbofuran uygulamasından 20 gün sonra, asidik pH’ a sahip toprakta en fazla kalıcı olmuştur. 3. Pestisite bağlı faktörler: a) Kimyasal yapı: Pestisitin kimyasal yapısı; kil ve organik maddeye olan direkt ilgisini ve çözünürlüğünü etkileyerek adsorbsiyon dengesini tayin eder. Birçok araştırıcı pestisitin sudaki çözünürlüğü ve adsorbsiyonu arasında genel olarak ters bir korelasyon olduğunu belirtmişlerdir. Çözünürlük, pestisitin topraktaki kalıcılığı ile ilgili önemli bir konudur. DDT ve dieldrin gibi çözünürlüğü çok az olan organik klorlu insektisitlerin, topraktaki kalıcılıkları yüksektir. b) Formülasyon: Pestisitlerin topraktaki kalıcılıkları formülasyon şekillerinden de etkilenmektedir. Granül formülasyonlar, genellikle daha fazla kalıcıdır. Islanabilir toz ve toz formülasyonlar emülsiyon formülasyonlardan daha az kalıcıdır. Örneğin bir herbisit olan atrazine’ in granül formülasyonunun toprakta, ıslanabilir toz formülasyonundan daha uzun süre kalıcı olduğu tespit edilmiştir. c) Konsantrasyon: Pestisit konsantrasyonu da topraktaki kalıcılıkta etkilidir. Toprakta pestisit konsantrasyonu düşük olduğunda, pestisitin toprakta yok olması hızla gerçekleşir. Aynı pestisitin yüksek konsantrasyonu düşük konsantrasyonuna göre daha kalıcıdır. Topraktaki kalıcılıkları yüksek olan DDT, lindane ve aldrin’ in 2 farklı konsantrasyonu ile yapılan ilaçlamalarda düşük konsantrasyonun daha hızlı yok olduğu bulunmuştur. 5. PESTİSİTLERİN SUDAKİ KALICILIĞI Çeşitli yollarla suları kirleten pestisitler, su ile karşılaşınca hidrolize olurlar ve yapıları bozulur. Hidroliz, bir çok pestisitin suda bozunması için önemli bir olaydır. Sulu ortamda ışığın bulunması da hidrolizi hızlandırır. Sular sıcaklık, pH, organik madde, inorganik madde ve mikroorganizma içerikleri bakımından farklı olduğundan, bu özellikler pestisitlerin kalıcılıklarında önemli rol oynar. 5.1.Pestisitlerin Sudaki Kalıcılığına Etki Eden Faktörler : a-Sıcaklık: Su sıcaklığının pestisitin davranışındaki rolü önemlidir. Sıcaklıktaki artış kimyasal reaksiyonu ve pestisitin buharlaşma oranını artırır. Sıcaklık artışının aynı zamanda mikrobiyal aktiviteyi artırdığı ve böylece mikrobiyal bozunmanın da arttığı düşünülmektedir. Fenitrothion’ un 40oC’de, 30oC’dekine göre 2 kat hızla hidrolize olduğu bulunmuştur. b- pH: Sularda birçok pestisit hidrolize olarak bozunduğu için, suların pH’ının kalıcılık üzerinde önemli bir rolü olduğu düşünülmektedir. Yapılan çalışmalarda da, bir çok pestisitin doğal degradasyonunda pH’ın önemli olduğu ortaya konulmuştur. Carbaryl ile ilgili yapılan bir çalışmada; saf suda pH 8’in üzerinde olduğunda hızla bozunduğu, pH 6.3 te ise aylarca stabil kaldığı tespit edilmiştir. c- Sudaki yaşam: Pestisitlerin sulardaki davranışlarında mikroorganizmaların faaliyeti önemlidir. Doğal sularda bulunan ve pestisiti degrade edebilen 48 mikroorganizma türü tespit edilmiştir. Birçok çalışma göl, ırmak ve havuzlardaki dip sedimentlerinin pestisit kalıcılığında rezervuar rolü oynadığını ortaya koymuştur 6. PESTİSİTLERİN İNSAN VE ÇEVREYE ETKİLERİ Pestisitlere sadece zararlıları öldüren, kontrol eden kimyasal maddeler olarak bakmak hatalıdır. Nasıl ki bir sağlık ilacı insanla birlikte ele alınıyorsa, bir pestisitte kullanım alanında hastalıkla, zararlıyla, bitkiyle, insanla, çevre ve çevredeki diğer canlılarla birlikte değerlendirilmelidir. İmalatı, formülasyonu ve tatbikatı gerçekleştirenler ile ilaçlanmış ürünleri yiyenler tarım ilaçlarının tehlikelerine maruz kalabilirler. Bu yönüyle ele alındığında bir kimyasal maddenin pestisit olarak kullanılabilmesi için de, aşağıda sıralanan bazı özellikleri taşıması gerektiği görülür: 1) Kullanılacak hastalık veya zararlıya karşı etkin olmalı, 2) Kimyasal yönden dayanıklı olmalı (sıvı veya katı), 3) Bitkiye toksik etkisi (fitotoksisite) olmamalı, 4) Arılara, kuşlara, balıklara zararı mümkün olduğunca az olmalı, 5) Zararsız bozunma ürünlerine dönüşmeli, 6) Ürünlerdeki kalıntı miktarları mümkün olduğu kadar az olmalı, 7) İnsanlara zehirlilik açısından emniyetli olmalı, 8) Ucuz olmalı. 2872 Sayılı Çevre Kanunu’nda “Çevre Kirliliği” terimi; insanların her türlü faaliyetleri sonucu havada, suda ve toprakta meydana gelen olumsuz gelişmelerle ekolojik dengenin bozulması ve aynı faaliyetler sonucu ortaya çıkan koku, gürültü ve atıkların çevrede meydana getirdiği arzu edilmeyen sonuçları olarak tanımlanmaktadır. Bu tanıma uygun olarak ülkemizin çevre sorunlarını 9 bölümde incelemek mümkündür. Bunlar hava kirliliği, su kirliliği, toprak kirliliği, fauna-flora, enerji, katı atıklar, pestisitler, trafik ve gürültüdür. Tarım ilaçlarının çevreye olan olumsuz etkileri, diğer çevre kirletenlerle birlikte ele alınmalıdır. İlaçların bu kirlilikteki payı kesin olarak bilinmemekle birlikte %5-10 arasında olabileceği görüşleri ileri sürülmektedir. Buna rağmen tarım ilaçlarının çevreye olumsuz etkilerini göz ardı etmeden, bu etkilerin bir program dahilinde ve sistematik olarak incelenmesi, çevre ve halk sağlığı açısından zorunlu görülmektedir. Tarım ilaçlarının insan ve çevreye etkileri genel olarak, doğrudan ve dolaylı olmak üzere iki şekilde incelenebilir. Doğrudan etkileri deri veya solunum yoluyla ya da bulaşık gıdaların yenilmesi veya içilmesi ile olur. Bu etkinin sonuçları öncelikle ilaçların zehirlilik derecesine ve canlının ilaçla temas etme derecesine bağlıdır. 1983’te yapılan bir araştırmada; gelişmekte olan ülkelerde her yıl 10 bin kişinin tarımsal ilaç zehirlenmesinden öldüğü, 400 bin kişinin de ciddi şekilde hastalandığı bildirilmektedir. Dolaylı etkileri ise, tarımsal ilaçların uygulandığı yerdeki kalıntıları nedeniyle besin zinciri boyunca hareket halinde olmasından kaynaklanmaktadır. Besin zincirinin sonunda konsantrasyon yüksek olduğundan, doğal düşmanlar önemli ölçüde etkilenmektedir. Bunların sonucunda doğal denge ve yaşama ortamı bozulmakta, ilaçlara karşı direnç (dayanıklılık) oluşmakta, bazı türler yok olurken bazı türler de önemli zararlara uğramaktadır. Tarım ilaçlarının etkileri şu şekilde özetlenebilir: a) İnsanlara olan etkileri, b ) Suları kirletmeleri ve dolayısıyla sudan yararlanan canlılara olumsuz etkileri, c) Toprağı kirletmeleri ve topraktaki faydalı mikroorganizmalara olumsuz etkileri, d) Havayı kirletmeleri, e) Yabani hayata zehirli etkileri, f) Fitotoksisite yönünden veya üründe koku ve kalite değişimi yaparak bitkilere zararlı etkileri, g) Arılara ve diğer faydalı böceklere zararlı etkileri. 7. SONUÇ Ülkemizde pestisit kalıntı probleminin çözümü için önce eğitim sorunu ele alınmalıdır. Eğitim, ilaç sektöründen başlayarak çiftçilerimize kadar uzanan bir kesimi kapsamalıdır. İlaç sektörü; imal ettiği ilacın canlılara yaptığı etkileri, çevredeki ve ürünlerdeki kalıcılık durumunu, kullanılacak üründeki en düşük ve en etkili dozunu ve diğer her türlü toksisite çalışmalarını sağlıklı biçimde yaparak piyasaya sunmalıdır. Bayiler; kar amacıyla pahalı olan ilacı değil de, bir hastalık veya zararlı konusunda mevcut alternatif ilaçlardan hem zehirliliği daha az olanı ve hem de daha düşük kalıntı bırakanı tavsiye etmelidir. Çiftçilerimiz; ilaçları teknik talimatta bildirilen dozların üzerinde kullanmamalı, gereğinden fazla sayıda ilaçlama yapmamalı, gerekmediği halde birden fazla ilacı karıştırarak kullanmamalı, kalibrasyonu yapılmış uygun ilaçlama aletlerini kullanmalı ve en önemli bir husus olan son ilaçlama ile hasat arasında bırakılması gereken süreye mutlaka uymalıdır. Eğitimin amacına ulaşamadığı durumlarda, denetim ve kontrol mekanizmasının devreye girmesi gerekir. Bunun için gerekli yasal düzenlemeler yapılmalıdır. Ülkedeki kalıntı analiz laboratuvarlarının gelişmiş tüm ülkelerde uygulanan GLP (Good Laboratory Practice) prensiplerine uygun olarak kurulması ve çalıştırılması gerekmektedir. Böylece kalıntı analizleri hızlandırılacak ve tarımsal ürünün tüketiciye ulaşmadan önce kontrolü gerçekleştirilmiş olacaktır. Ayrıca analizler sonunda; yetiştirdikleri ürünlerde toleransların üzerinde ilaç kalıntısı tespit edilen üreticilere, üretimden men cezasına kadar varabilen çeşitli cezai müeyyideler uygulanmalıdır. Bir çiftçinin ürünü tarlada iken yapılan analiz sonunda yüksek kalıntıya rastlanmışsa, hasat aralığı uzatılmalıdır. Hasat aralığının uzatılmasına tahammülü olmayan ürünlerin bedelinin bir kısmı devlet tarafından tazmin edilerek, çiftçiye gerekli uyarıların da yapılması sonunda bu ürünler satışa sunulmadan imha edilmelidir. Çiftçiler çeşitli yöntemlerle (numaralama, kodlama, etiketleme, vs. gibi) belirlenmeli, piyasaya sundukları üründe o çiftçiyi belirleyen sembollerin olması sağlanmalıdır. Böylece ürünlerin tüketiciye sunulmadan önce, kalıntı yönünden emniyetli olduğu belgelenmelidir. Bu amaçlarla; zaman zaman pazardan, manavdan, üretici tarla veya bahçesinden örnekler alınarak ilaç kalıntıları yönünden kontrollerinin yapılması gerekir. Elbette bütün bunların güvenli bir şekilde olması için kalıntı konusunda yetişmiş teknik elemanlara, son teknolojiyle donatılmış laboratuvarlara ve en önemlisi de, bu konuda yapılacak araştırmalar ve rutin analizler için finansmana ihtiyaç vardır. Bakanlığımızca bu şekilde alınacak acil çözüm ve tedbirlerle hem insan ve çevre sağlığı emin bir şekilde korunmuş olacak, hem de dış ticaretimizde, ihraç ürünlerimizin ilaç kalıntıları nedeniyle geri dönmeleri önlenecektir. YARARLANILAN KAYNAKLAR Burçak, A.A., N. Delen,1996. Türkiye’de Pestisit Kalıntı Çalışmaları ve Değerlendirilmesi. II. Ulusal Zirai Mücadele Simpozyumu. 18-20 Kasım 1996. Ankara 261-267. Burçak, A.A., 1996. Pestisitlerin Toprak ve Sudaki Davranışı ve Bu Davranışa Etki Eden Faktörler. Doktora seminer notu. E. Ü. Ziraat Fakültesi. Bitki Koruma Ana Bilim Dalı. Bornova-İzmir (Yayınlanmamış). Cönger, E., 2001. Pestisit Kalıntıları ve İzlenmesi. Yüksek Lisans Semineri.A.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü.Bitki Koruma Bilim Dalı. Ankara (Yayınlanmamış). Kaya, Ü. F.Önder, 1996. Pestisitlerin Ürün üzerindeki kalıcılığına etki eden faktörler. II. Ulusal Zirai Mücadele Simpozyumu. 18-20 Kasım 1996. Ankara 245-253. Öztürk, S. 1997. Tarım İlaçları, Ak Basımevi, Beyoğlu-İstanbul, 551 Sayfa.

http://www.biyologlar.com/tarim-urunlerinde-kalinti-problemi

Belleğin Temel Taşı RNA

1960'lı yıllarının ortalarında Houston (Texas), Baylor Üniversitesinde farmakolog olan Prof. Georges Ungar ilginç bir seri deneme yapmıştır. Fanus içerisine kapatılan beyaz bir fare, belirli aralıklarla fanusun üzerindeki bir gonkla rahatsız edilmekteydi. Fakat fare alışmaya yatkın bir hayvandır. Günler ve haftalarca devam eden bu gonk sesine belirli bir süre sonra alışmaya başlamıştır. Bu şekilde alıştırılmış yüzlerce farenin beyni dondurularak saklanmış ve içerisinde alışmayı sağlayan maddenin birikip birikmediği a rastı n l maya başlanmıştır. UNGAR'ın savma göre, canlılarda alışma ve öğrenme RNA birikimi şeklinde saklanmaktaydı. Değişik amaç için kullanılmak üzere yapabildiğince çok RNA izole etti. ikinci Dünya Savaşı sıralarında İsveç’i! holger hyden kalıtımın biyolojik yapısının belleğin ruhsal yapısıyla paralellik gösterdiğini kanıtlamıştı. Bir türün evrimsel gelişim süreci içerisinde öğrendikleri, kalıtımla daha sonraki döllere aktarılmaktaydı "Türün Belleği". hyden,DNA'nın türün belleğinin, RNA'nın ise bireyin belleğinin oluşmasında rol oynadığım ta o zamanlar savunmaktaydı. Yaptığı çalışmalarda eğitilmiş hayvanların beynindeki RNA miktarının eğitilmeyenlere göre çok daha fazla olması bu yaklaşımı doğrulamıştır. Daha sonra ruhbilimci james mcconnell, yassı solucanlarla (özellikle Planaria) denemeler yapmıştır. Bir ışık uyarımının arkasından, yassı solucanın vücuduna zayıf elektrik şoku verilmiştir. Belirli sürelerle (bir iki dakikada bir) tekrarlanan bu denemenin sonucunda (bir iki hafta sonra), yassı solucan ışığın yandığım görünce büzülmeye başlamış, yani ışıktan sonra elektrik sokunun geleceğini öğrenmiştir. Eğitilen bu yassı solucanları öldürerek, etlerim eğitilmemiş solucanlara yediren mcconnell, eğitilmemiş solucanların, eğitilmişler gibi davrandığım hayretle gördü. Bu etlerle beslenen eğitilmemiş solucanlar da ışıktan sonra elektrik sokunun geleceğin! davranışlarıyla göstermekteydiler. Bu akıl almaz bir sonuçtu: Bellek nakledilmişti. HYDEN'nın savma dayanarak, eğitilmiş yassı solucanlardan çıkardığı RNA özütünü (ekstraktını), eğitilmemişlere enjekte ettiğinde, sonuç yine aynıydı. Eğitilmemişler ya kısa bir süre sonra ya da anında eğitilmişler gibi davranıyorlardı. 1950 yıllarında yapılan bu denemenin sonucuna inananların sayışı oldukça azdı. Amerika'da yayınlanan bir mizah dergisinde "Profesörünüzü Yiyiniz" başlığı altındaki bir yazı konuyu sansasyonel bir şekilde tekrar gündeme getirmiştir. Bunun üzerine birçok laboratuarda yapılan denemeler, McCONNELL'in savının doğru olduğunu kanıtlamıştır. Elektrik şoku ve ışıkla eğitilmiş bir Planaria birkaç parçaya ayrılırsa; bir zaman sonra her parça kendini rejenere ederek yeni bir hayvan yapar, ilginç olanı beyni taşıyan baş kısmı eski alışkanlıkları hatırlamasının yanı sıra, beyinle ilgisi olmayan kuyruk kısmından meydana gelen (yeni bir beyin oluşturan) hayvan bu engrammı, yani öğretileni hatırlayabilmektedir. Demek ki bir madde bağlanmasıyla açıklanan bellek, sadece beyin hücrelerinde değil, aynı zamanda vücut hücrelerinde de oluşmuştur. Eğer bellek RNA şeklinde ya da RNA aracılığıyla bağlanıyorsa, ribonukleaz enzimi ile (yalnız RNA'yı temel taşlarına kadar parçalar, diğer bileşiklere etkisi yoktur) bu engrammı bozmak mümkün olacaktır. Nitekim parçalanmış hayvanlar ribo-nukleazlı bir suda yetiştirilirse beyin kısmım taşıyan parçanın belleğini yitirmediği; diğer kısımdan gelişen hayvanların eski koşullanmayı hatırlayamadığı görülmüştür. Keza vücut içerisine enjekte edilen RN-az (ribonukleaz) da aynı etkiyi gösterir. Bu, belleğin RNA aracılığıyla saklandığım göstermekle beraber tam kanıtlayamaz. Çünkü RN-az sadece bellekle ilgili RNA'yı değil, tüm RNA’lar ve dolayısıyla protein sen¤¤¤i için gerekli olanları da parçalar. Bu nedenle bellek silinmesini ya da zayıflamasını sadece RNA'ya bağlamak sakıncalı olabilir (bir protein bağı olmaması için de neden yoktur!). Bundan sonraki tartışmalar, nakledilen maddenin salt bir bellek nakli mi olduğu, yoksa var olan belleğin belirli bir doğrultuda kuvvetlendirilmesi ve düzeltilmesi şeklinde mi olduğuydu? Bu tartışmalar sürerken, 1965yılında UNGAR'ın yaptığı denemeler gündeme geldi. Belleğin Nakli Ungar, eğitilen farelerden çıkardığı RNA özütünü eğitilmemiş farelere enjekte etti. Enjekte edilen fare gonk sesine tepki göstermiyordu ya da çok kısa süren bir denemeden sonra alışıyordu, ungar, sonradan elde edilen bu alışkanlığın bellek olarak naklini yeterli bulmuyordu. Bu nedenle ikinci bir deneme daha yaptı. Doğuştan gelen bazı özelliklerim, eğitilmek suretiyle değiştirerek bellek şeklinde nakletmeyi amaçladı. Fareler doğuştan gelen bir özellikle ışıktan kaçarlar. Küçük bir kafesin içerisinde birbirine geçişti iki bölme yapılmış; bölmenin biri karartılmış, diğeri aydınlık tutulmuştur. Karanlık bölmedeki besin maddelerinin bulunduğu yere elektrik telleri döşenmiş ve zayıf akım verilmiştir. Bir zaman sonra fareler, doğal yapılarına aykırı olmakla beraber aydınlık bölmede kalmayı tercih etmeye başlamışlardır. UNGAR'a göre "karanlıktan korkma maddesi"nin RNA şeklinde beyinde bağlanmış olması gerekmektedir. Nitekim eğitilmiş farelerin beyinlerinden izole edilen RNA eğitilmemiş farelere enjekte edildiğinde, tüm fareler önceden eğitilmiş gibi, yani karanlık bölmede elektrik akımının varlığından haberdarmış gibi davranmaya başlamışlardır. Bu deneme ile kuşkuya meydan vermeyecek şekilde, çok özel bir durum için oluşan bellek, kimyasal olarak bir canlıdan diğer canlıya nakledilmiştir. Aynı atadan çoğalmış fareler eğitildikten sonra eterle öldürülmüş; çok hızlı ameliyatla, özel bölgelerden 1 gr. kadar beyinleri alınmış ve özel yöntemlerle RNA özütleri (0.7 -1.1 mgr) yapılmıştır. Vücut sıvısı içine hızlı alınsın diye bu özütler diğer farelerin karın boşluğuna enjekte edilmiştir. Enjekte edilen bu farelerin aynı koşullara çok daha hızlı uyum sağladıkları görülmüştür. Tam uyum görülmez; çünkü özütleme yaparken ve karın boşluğundan emilirken birçok madde yitirilmiştir. Hatta, belirli bir molekül şeklinde bağlanmış bellek engrammtan bu işlemler sırasında yapısal olarak bozulmalara uğramıştır. Bu öğrenme birçok yönden aynı zamanda gerçekleştirilirse; örneğin, besinini bulurken ses, ışık, koku ve renk faktörleri ayrı ayrı öğretilirse, sonuç çok daha kuvvetli olur. Çünkü her öğretim simgesi için birikmiş mikro bellek, esas belleği oluşturur ve çok şiddetli simgelerle öğrenilmiş bir bellekte ise RNA birikimi çok daha fazla olur. Japon balıklarına elektrik şoku ile bazı şeyler öğretilebilir. Bu bellek aylarca saklanır. Fakat eğitim sırasında ya da eğitimin hemen ardında puromycin püskürtülür ya da bu maddeyle vücut ovulursa, belleğin oluşmadığı görülecektir. Çünkü puromycin bir antibiyotiktir ve protein sen¤¤¤in! önler. Eğitimden 1 -2 saat sonra verilecek puromycin'in belleğe herhangi bir etkisi gözlenmemiştir. Burada belleğin protein şeklinde bağlandığı ve puromycin'in kısa süreli belleğin, uzun süreli bellek haline geçmesini önlediği görülür. Bu belleğin hangi maddelerden oluştuğu konusundaki tartışmalar bugüne dek gelmektedir. ungar, yıllarca süren karmaşık denemeler sonucunda, aydınlığa uyum yapmak için eğitilmiş farelerden elde ettiği yeterince RNA'nın yanı sıra, kimyasal olarak saflaştırılmış ve kendi deyimiyle "S k o t o p h o b i n" Karanlıktan Korkutan Madde denen yeni bir madde daha elde etti. Bu yeni madde çekirdek asidi değil, bir proteindi. özünde, bu şaşılacak bir sonuç değildi; çünkü proteinin sen¤¤¤i de RNA ile yapılmaktaydı. Demek ki yaşanılarak öğrenilen her olay RNA yardımı ile beyinde özel bir protein bağı veya zinciri şeklinde resmediliyor ve bir iz "E n g r a m m" halinde saklanıyordu. Daha sonra anımsanan olaylar, bu bağlanan moleküllerin tekrar okunması şeklindeydi. ungar, bellek maddesi skotofobini laboratuarda yeniden yapmayı başarmıştır (doğal olarak amino asitlerin sırası, taşıdığı bilgiye göre, belirli bir dizilime sahiptir). Bu yapay madde farelere enjekte edildiğinde yine karanlıktan korkma ve aydınlığı sevme ortaya çıkmaktadır. Eğer yapılan bu denemeler olayın açıklanmasında ilk basamaklar ise, önümüzdeki yüzyıllarda yapay belleklerin sen¤¤¤lenmesi kaçınılmaz olacaktır. Belleğin RNA şeklinde bağlandığına dair kanıtlar olma-sına karşın, ayrıntılı bir açıklama için daha dikkatli olmak gerekir. Fakat RNA'nın bellek için gerekli olduğunu kabul ettiğimizde, belleğin evrimsel gelişiminde önemli bulgular ortaya çıkacaktır. RNA'ca insan beyninin doğumdan 40 yasma kadar zenginleştiği, 40 - 60 yaş aralığında sabit kaldığı ve 60 yaşın üstünde, gittikçe azaldığı bilinmektedir, öğrenme kapasitesi de bu RNA birikimine bir paralellik göstermektedir. Bellek, beynin bir ürünü değildi; bundan iki milyar yıl önce merkezi sinir sisteminin gelişmediği devirlerde, anılar yine bu moleküller yardımıyla maddeleşiyordu. Beyin, bu yapı taşlarının bir araya toplanmasıyla oluşmuştur. Bilindiği gibi, evrimde bütün zorluk bir mekanizmanın ortaya çıkmasıdır; geliştirilmesi yalnız zaman meselesidir, Bellek ise ta moleküler düzeyde yaratırken vardı, geliştirilmesi ise zamanla olmuştur. "Yani bellek tüm beyinlerden daha eskidir". Daha önce değindiğimiz gibi beynin en alt tabakalarında yatan bu jeolojik bellek birimleri, üst beyin tarafından organize edilerek birey için en iyi şekilde kullanılmasına çalışılır. Diğer ruhsal davranışlarımızı da aynı şekilde açıklamak için elimizde kanıt yok! Fakat aynı düşünce sistemi içerisinde, her ruhsal davranışın, ilkel birimler şeklinde, moleküler yaratılışa kadar uzanacağı ve bu alt birimlerin büyük beyin tarafından organize edilmek suretiyle daha karmaşık yapıların ortaya çıktığı savunulabilir. Bu, ruh denen kavramın ayrı bir güç gibi düşünülmesin! ve metabiyolojik olarak açıklanmasını ortadan kaldıra¤cak bir savdır.   Bilgi ve bellek her zaman yaşanılarak kazanılmayabilir; insanda bilgi alış-verişi bunun tipik örneğidir. Hayvanlarda, sözle ve diğer iletişim (komünikasyon) araçlarıyla bilgi ve bellek aktarımı, yüksek organizasyonlu hayvanların bir kısmı hariç hemen hemen yok gibidir. Bazı davranışlar atalarının eğitimiyle kazanılır. Fakat canlılar arasında kazanılmış deneyimlerin maddesel olarak nakledilmesi geçmişte ve şimdi yapılmış mıdır? Bunun açıklamasın! yapmadan önce bazı araştırmaları gözden geçirmemiz gerekmektedir. G. anderson, 1970 yılında, evrimde devrim yapacak ve bizim ruhbilimimizi kökünden sarsacak bir araştırmayı gerçekleştirdi. "Viral Transduksiyon == Virüsle Taşınma"nın evrimsel açıdan ne denli önemli olduğunu buldu. Virüslerin ancak canlı hücrelerde çoğalabileceğini biliyoruz. Virüs girdiği hücreye, çok defa, kendi kalıtsal materyalini bağlayarak, hücrenin sen¤¤¤leme programım bozar ve virüsü oluşturacak moleküllerin sen¤¤¤inin yapılmasını sağlar. Meydana gelen yeni virüsler diğer hücrelere girerek çoğalmalarına devam ederler (virüslere bkz. !). 1958 yılında Amerikalı biyolog joshua lederberg, 1952 yılında gerçekleştirdiği bir çalışmadan dolayı Nobel aldı. Çalışmanın özeti şuydu: Virüsler bir hücreden diğer hücreye geçerken, önce bulunduğu ve çoğaldığı hücrenin kalıtsal materyalinden (DNA parçaların-dan) bir kısmım da sürükleyerek götürebiliyordu. Bu olaya "Transduksiyon" denir. Daha sonra yapılan ayrıntılı çalışmalarda, taşınan bu parçaların oldukça uzun olabileceği 3, 4 ve hatta 5 komple genin bu şekilde taşınabileceği saptanmıştır. anderson, 1970 yılında bu çalışmalara dayanarak dünyadaki canlı türleri arasında, kalıtsal deneyimlerin, virüsler aracılığıyla birbirlerine nakledilmelerinin, evrimde küçümsenemeyecek bir mekanizma olduğunu ileriye sürdü. Bunun anlamı şudur: Dünyadaki sayısız denebilecek canlıda meydana gelecek bir kalıtsal değişiklik, bir buluş, bir gelişim, er veya geç diğer canlılar tarafından kopya edilecektir. Bu açıklama araştırıcıların gözlerindeki perdeyi kaldırdı. Dünyadaki tüm canlıların neden aynı genetik kodu kullandıkları aydınlandı. Birinde. mutasyon-seleksiyon mekanizmasına göre meydana gelen bir yenilik, ortak alfabeyi kullanan diğer canlılar tarafından da kullanılabilecektir. Böylece bir virüs tarafından saldırıya uğrayan hücre (eğer virüse karşı tam bir savunma mekanizmasına sahipse), o virüs tarafından getirilen DNA parçasın kendi amacı için deneme olanağım bulur. Belirli bir tür organizmada kalıtsal olarak meydana gelecek ilerleme veya değişiklik, böylece diğer tüm canlıların emrine sunulabilecektir. Madde değişimi için kullanılan binlerce enzimin takası ve evrensel kullanımı da bu şekilde açıklanabilir. Fakat en büyük yardımı, evrimdeki gelişimlerin açıklanmasındadır. öyle ki, canlılığın ortaya çıkışından bugüne dek geçen 3 milyar yıl, bu denli gelişim ve dallanma için az bir zaman olarak kabul ediliyordu. Mutasyon-seleksiyon mekanizmasının rastlantılara bağlı olarak birhücreliden çok hücreliye, su yaşamından kara yaş..... geçmesi ve insana kadar gelişmesi çok daha uzun bir zamana gereksinme gösterir. Çünkü ilkel bir canlı türünün ve döllerinin değişimiyle (rastlantılarla) bu denli gelişmiş bir canlı türünün ortaya çıkması çok büyük bir olasılığı gerektirmektedir. Bu da bazı kuşkuların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Halbuki herhangi bir canlı türünde ve bir türün herhangi bir bireyinde meydana gelecek evrimsel (kalıtsal) ilerleme veya değişim, yukarıda anlatılan şekilde diğer canlı türüne aktarılabiliyorsa ve bu yenilik belirli ölçüde tüm canlıların hizmetine sunulabiliyorsa, o zaman evrimsel değişimde çok büyük sıçramalar görülecektir. Bu da bu kısa süre içerisinde neden bu kadar dallanma ve ilerlemenin ortaya çıktığım açıklayabilir. Çünkü dünyadaki herhangi bir canlıya (sayısız denecek kadar birey vardır denilebilir tesadüfen rastlayan yenilik diğerlerine aktarılabiliyordu. Yani bugün bizde hastalık yapan virüslerin akrabaları (hastalık yapmayanları), insanın bu denli karmaşık olmasın! ve gelişmesin! sağlayan en büyük faktör olarak varsayılmaktadır. SOYUT DÜŞÜNCEYE GEÇİŞ insanın en büyük özelliklerinden biri de soyut düşünebilmesidir. Soyut düşün-meye (abstraksiyon) ulaştıkça içgüdülerimizi daha etkin olarak kontrol altına almaya başlıyoruz. Fakat uyarının çok güçlü olduğu durumlarda bu soyut düşünme yitirilebilir (kızdığımızda, korktuğumuzda ve eşeysel olarak uyarıldığımızda vs.). Bu konuda en ilginç araştırma Freiburg'lu biyolog bernhard hassenstein'o aittir. Kafesin içerisinde eğitilmiş bir kuş, bakıcısının elinden besinim' almakta, özellikle un kurtlarım büyük bir iştahla yemektedir. Bakıcı, kafesin kapışım açmakta ve kapının tam karşı-sına (aksi taratma) gelen kısımdaki tef örgünün önünde, elinde bulunan un kurtlarım kafese doğru uzatmaktadır. Kuş, bu un kurtlarına ulaşmak için tel örgüyü zorlamakta veya yırtmaya çalışmaktadır. Fakat açık kapıdan çıkıp bekçiye ulaşmayı becerememektedir. Bakıcı elindeki kurtlarla birlikte tel örgüden yavaş yavaş uzaklaşmaya baslarsa, belirli bir uzaklıktan sonra, kuş, açık kapıdan çıkıp kurtlara ulaşabilmeyi düşünebilmektedir. Bu deneme çeşitli defalar tekrarlanmış, her defasında aynı sonuçlar alınmıştır. Sonuç ilginçtir: Kuvvetli uyarı, kuşta, bir an önce besine ulaşma içgüdüsünü uyandırmakta ve bu içgüdü o denli güçlü olmaktadır ki, kuş daha önce öğrendiği, uçarak ve açık kapıdan çıkarak besine ulaşma deneyimini kullanamamaktadır. Bakıcı yavaş yavaş kafesten uzaklaştığında uyan devam etmekte; fakat gittikçe zayıflamaktadır. Belirli bir uzaklığa, yani zayıflığa ulaştığında,kuş, içgüdüsünün etkisinden kurtularak, deneyimle öğrendiği yolu kullanmaya başlamaktadır. Kızdığımızda, korktuğumuzda ve eşeysel olarak uyarıldığımızda, davranışlarımızın bir çeşit mantıksal çizginin dışarısına çıkması bu nedenledir. Gelişmişliğin derecesi bu içgüdülerin büyük beynin kontrolü altında kullanılması (baskısı) demektir. Soyut düşünme ise içgüdülerin azaldığı ölçüde evrimleşerek gelişmiştir. Bu da çevre etkilerinin düşünce sistemimiz üzerindeki baskısı kalktığı oranda gerçekleşebilir. Kitabın basında değindiğimiz gibi "beş duyunun dışında düşünme, gerçek düşünmedir" sözcüğü bu anlamda kullanılmıştır. Soyut düşünene "Benliğin" ortaya çıkmasını sağlar; çünkü çevreden soyutlanmaya başlamıştır. Benlik ise belleğin, öğrenme yeteneğinin, bilincin (şuurun), deneyimlerin takasının, fan¤¤¤isinin ve soyut düşünmenin bir kompleksi olarak ortaya çıkmaktadır. Sonuç olarak çevremizdeki cisimleri şekillendirebilme yeteneğin! kazandık. Bu konuşmanın ilk adımıdır. Daha sonra da konuşmayı harflerle şekillendirdik. BİLİNCİN GELİŞMESİ İnsanda bu içgüdü ve otomatik tepkimeler, büyük beynin süzgecinden geçtikten sonra ortaya çıkar. Kalıtsal tepkimeler bazı hallerde büyük beynin yargılaması sonucu baskı altında tutulabilir, örneğin vücudumuzu kurtarmak için çok kızgın bir demir parçasını elimizi yitirme pahasına uzaklaştırmamız gibi. Eksitasyon evresinde büyük beynin yargılayıcı-süzücü özelliği kalktığı için, beyin kökü tamamen kalıtsal özelliklerin! göstermeye başlar. Bu nedenle artan narkoz zehrinden kurtulmak için kendiliğinden çırpınma, kaçma ve bağırma hareketleri ortaya çıkar. Hasta bu hareketlerin hiçbirini bilinçli yapmaz. Doğal olarak bu durumda ameliyat yapılamaz. Dolayısıyla anes¤¤¤ist narkoz maddesin! vermeye devam etmelidir. Eter miktarı kanda gittikçe yükselir ve belirli bir düzeye ulaştığında beyin kökünü de uyuşturarak içgüdü ve refleksleri durdurur. Hasta yeniden sakinleşir ve kaslar gevşer. Ameliyat bu evrede başlar. Anes¤¤¤i uzmanının becerisi, ameliyat boyunca hastayı daha fazla uyuşturmadan bu evrede devamlı tutmaktır. Büyük beyin ve beyin kökü bu son evrede tamamen uyuşuktur. Fakat beyin kökümüzün en eski kısmı (en alttaki kısmı) hala uyuşmamıştır. Bu bölgede dolaşım sisteminin, solunum sisteminin, sıcaklık ve diğer madde değişimiyle ilgili yaşamsal öneme sahip otomatik düzenleyici merkezleri bulunur. Bu merkezler bireyin biyolojik olarak yaşamasın! devam ettirirler. Diğer beyin bölgelerine göre çok daha dayanıklıdırlar. Bu nedenle bir bireyi öldürmeden bayıltmak mümkündür. Bugün ameliyatlarda çok daha etkin narkoz maddeleri kullanıldığı için. eksitasyon (çırpınma) evresi hemen hemen hiç görülmez. Kullanılan ilacın terapatik (therapeutik) genişliğinin fazla olmasına dikkat edilir; yani yaşamsal merkezleri uyuşturmadan, acı ve bilinç merkezlerim' hızlı olarak uyuşturabilmelidir. Narkoza göre beynin gösterdiği tepki ile yapışı arasında bir ilişki kurulursa en karmaşık ve en yeni kısminin üstte, en kaba ve en eski kısminin da altta olduğu görülür (Şekil 8.2). En içte temel yaşamsal işlevleri düzenleyen merkezlerin bulunduğunu söylemiştik. Bu merkezler uzun evrimsel gelişim süreci içerisinde dış çevrenin etki-sinden koparak iç çevrenin etkisi altına girmiştir. En eski merkez olarak tanımlanan vücuttaki su mikalarım düzenleyen ve kontrol eden merkez, böbreğin süzdüğü sıvının yoğunluğunu, dokulardaki su miktarım, ter salgılamasın! ve susuzluk duygusuyla ortaya çıkan su alınmasın) koordine eder. Yine aynı tabakada sıcaklık düzenleyen merkez bulunur. Bu merkez sıcakkanlıların, çevrenin sıcaklık değişimlerinden etkilenmemesini sağlar ve dolayısıyla madde değişimi sabit hızla yürütülür. Bu, aynı zamanda çevrenin etkisinden büyük ölçüde kurtularak kendi başına hareket etmeyi ve bireysel bilincin (benliğin) ortaya çıkmasını sağlar. Bu merkeze ısı gözü de denir. Kanın sıcaklığına göre düzenleyici mekanizmayı çalıştırır. Eğer ısınırsak, su içeriz ve terleme suretiyle ısı kaybım sağlarız. Burada su miktarı ite ısı düzenleyici merkezin, diğer işlevlerde de olduğu gibi bir sıraya göre ya da eşgüdüm çalışması gereklidir. ısındığımızda yüzümüz kızarır; çünkü derideki kılcal damarlar genişletilerek vücudu-muzun iç tarafındaki fazla ısının kan aracılığıyla yüzeye taşınarak bir radyatörde olduğu gibi soğutulması sağlanır. Soğukta renk uçuklaşır ve titreme başlar. Merkez, kas hareketlerin! hızlandırarak fazla ısının açığa çıkmasını sağlar. Dolayısıyla ek besine gereksinmemiz olur. Soğukta daha çok acıkmamızın nedeni budur. Keza bu beyin katmanında, tepe gözden değişerek bez özelliği kazanmış epifiz bulunur. Epifizin salgıları, dış ortama bağımlı olmadan, vücudun gelişmesi için zaman düzenlenmesini sağlar. Sonuncu bölgenin üzerinde de beyin kokunun üst kısmı "büyük gangliyon kökleri" ve "thalamus" bulunur. Milyonlarca sinir hücresinin bir araya gelmesiyle, bir zamanlar öğrenilen işlevlerin, bir çeşit bilgisayar merkezin! oluşturur. Kaba bir tanımlama ile, beynin bu kısmı, geçmiş atalarımızın deneyimlerinin programlandığı ve depolandığı bir yerdir. Bu program, dış uyarılar sonucu belirli davranış şekillerinin ortaya çıkmasını sağlar, örneğin, düşmanca bir bakış veya tavra veya karşı eşeyden bir bireyin yaptığı kura, İlgili hormonları salgılayacak programı devreye sokmakla (daha önce hazırlanmış programı) yanıt verilir ve bu da belirli davranış şekillerinin ortaya çıkmasına neden olur. Daha önce, narkoz sırasında hastanın bilinçsiz olarak kendini savunması ve kaçma hareketinde bulunması gibi. KOŞULLANDIRMA Bu otomatik programlamanın üzerinde yapılan çalışmaların en görkemlisi 1962 yılında ölen davranış araştırıcısı erıch von HOLST'un tavuklarda yaptığı denemelerdir. holst, bayıltılmış tavukların beynine uçları çıplak; fakat yanları lakla izole edilmiş saç inceliğinde teller soktu. Birkaç sene denemede tutulan hayvanları, bu teller rahatsız etmiyordu. Tellerin ucu, işlevi tanımlanmak istenen beyin kısmına sokulmuştu. Tellerden gönderilen çok zayıf akımlar, hayvanda, sanki dışarıdan herhangi bir impuls almış gibi tepkiler meydana getiriyordu, impulsun verildiği yere ve şiddetine göre tavuklar uzaktan kumandalı bir robot gibi hareket ettirilebiliyordu. Sonuç şuydu: Telin uçunun girdiği beyin kısmı, akım verilince. depo ettiği programı devreye sokuyordu. Belirli yerler uyarıldığında horozlar, sanki bir düşman varmış gibi, kanatlarım germeye, yeri eşelemeye, gaklamaya ve mahmuzlarıyla saldırıya geçiyordu. Horoz, düşmanına karşı programlanmış tüm tepki silsilesin! gösteriyordu. Fakat bu yapay uyarı sırasında tilki, sansar veya diğer bir düşmanca hayali, gerçek gibi görüyor muydu ya da hangisini, nasıl görüyordu? Bunun yanıtım hiçbir zaman kesin olarak veremeyiz. Bu evrede elektrik (uyarı) kesilince, sonuç daha da ilginçti. Birdenbire sakinleşen horoz, ilk olarak şaşkın bakışlarla düşmanım arıyordu ve daha sonra zafer ötüşleri çıkarıyordu. Hiç bir beyin kendine ulaşan impulsun (uyarının) doğal mı yoksa yapay bir kaynaktan mı geldiğin! anlayamaz, insanı da ameliyat sırasında veya bayılt¤madan bu şekilde yapay olarak uyardığımızda değişik tepkiler gözleyebiliriz, örneğin, görme merkezin! uyardığımızda renkli şimşekten, manzaraya kadar değişik görüntüler elde edebileceğimiz gibi; diğer bir bölgeyi uyardığımızda hastanın sesli olarak devamlı güldüğünü görürüz. Üzerinde deneme yapılan canlı bunun yapay mı yoksa doğal mı olduğunu anlayamaz. Tavuklarda, bu yolla, birdenbire, kızana gelme, dövüşme, temizlenme, doyma, acıkma, uyuma vs. yaratılabilmiştir. Bu, birçok hareketin yaratılışımızdan bugüne dek evrimsel aşamalar şeklinde programlanarak depolandığım göstermektedir. Çünkü değişik türler arasında aynı olaya gösterilen tepkiler açısından benzerlikler vardır (özellikle kızmada, korkmada vs.'de). Mutasyonlarla ortaya çıkan değişik davranışların doğal seleksiyonla ayıklanması sonucunda, bir türün ataları ve geçmiş dölleri boyunca belirlenmiş bir tepki mekanizması yaratılmış ve benzer durumlarda bu mekanizmanın harekete geçirilmesi, o canlının davranışlarının doğmasına neden olmuştur. Evrim süresince bu mekanizma geliştirilmiş ve davranış programı gittikçe zenginleştirilerek çevreye uyum daha güçlü olarak sağlanmıştır. Çekirdeksiz hücreden tütün da, hücresel simbiyozise (fotosen¤¤¤in ve oksijenli solunumun ortaya çıkışı) ve çok hücreliliğe geçişin tüm kademelerindeki deney birikimi ve davranış çeşitleri (mutasyon ve seleksiyon mekanizmasıyla arta kalan) bugünkü bünyemize davranış programı olarak verilmiştir. Biz bu davranışları içgüdü, doğal itilim (şevki tabii), doğuştan gibi terimlerle açıklamaya çalışırız. insanlar içgüdüye sahip olmakla beraber, diğer hayvanlarda olduğu kadar geniş ölçüde kullanamaz, işte insanın içgüdülerini kullanamaması, onun zeki olmasını sağlamıştır. Örneğin, soğuğun ne zaman geleceğin! bilmediği halde, yolunu şaşırmadan güneye göç eden bir kuşun içgüdüsü bizde yoktur. Fakat gelişen büyük beynin dış kısmı (korteks), bize. bilinci ve kendi içgüdülerimizi yasayarak öğrenmemize olanak vermiştir. Sevincimizi, üzüntümüzü, korkularımızı, açlığımızı, susuzluğumuzu, eşeysel çekimi ve diğer birçok davranışımızı bu şekilde yasayarak öğreniriz. Hatta bazılarımızın kurbağanın yumuşak ve kaygan derisini bir güzellik olarak kabul ederken, bazılarımızın nefret etmesi bu kazanılan özelliğin ilginç bir yanıdır. Taş devrinin başlamasıyla birlikte ve ondan belirli bir süre önce deneyimlerimize dayanılarak kazandığımız bireysel bilgi birikimi, içgüdülerin yerini almaya başlamış ve geçmişte içgüdü olarak belirtilen kazanılmış davranışlar, yeni durumun sadece yapıtaşı ve malzemesi olarak kullanılmaya başlanmıştır, içgüdü yerini zekaya, bilgiye bırakmaya başlamıştır. Vücuttan bir kablo demeti şeklinde sinirleri getiren omuriliğin ön kısmı gelişerek ilk olarak vejetatif merkezleri, daha sonra geçen yüz milyonlarca yılda sinir hücrelerinin yoğunlaşması ile beyin kökünü meydana getirmiştir. Bu bölgenin de gelişmesiyle büyük beyin meydana gelmiştir. Beyin kokunun üzerindeki ilk ek yapı, balıklarda sadece koku alma ¤¤¤¤in! gören kısımdır. Bu ek yapı daha sonra tahmin edilemeyecek kadar gelişerek büyük beyni yapar, ilk defa maymunlarda büyük beyin diğer tüm beyin kısımlarım örtecek kadar büyümüştür . Buna paralel olarak işlevleri de gittikçe organize olmaya başlar, insanda beynin dış yüzü o kadar büyümüştür ki, kafatasında yer bulabilmek için kıvrımlar meydana getirmiştir. Buna bağlı olarak sinir hücreleri arasındaki sinaps sayısında da çok büyük artmalar ortaya çıkmıştır. Abstrak (soyut) düşünmenin bu sinaps sayışma bağlı olarak gelişme gösterdiği bilinmektedir. Ancak bu organizasyona ulaşmış beyin, çevreyi objektif olarak tanıyabilme gücüne ulaşmıştır. Bu bilincin kendisiydi. Bu bilinç gökten gelmemişti; en az dört milyar yılın denenerek-seçilerek birikmiş görkemli bir tortusuydu. Geçmişteki sayısız atanın, sabırla, özveriyle biriktirdiği deneyimlerinin ürü-nüydü. Bireylerin kazandığı bu kalıtsal deneyimlerin eşgüdümü (koordinasyonu) bilincin ve bir anlamda ruhun ortaya çıkmasına neden oldu. Ruh, bireye özgü gibi görünmesine karşın, geçmiş tüm ataların kalıtsal mirasım taşır. Ulaştığı en son aşama ise, atalarından miras aldığı bilgi ve program birikiminin eşgüdümü ile ortaya çıkan yargı, yorumlama ve yaratma niteliğidir. Daha sonra göreceğimiz gibi gele¤cekte bu gelişmenin en son aşaması evrensel düşünmenin ortaya çıkması olacaktır. Çünkü evrendeki her değer, her yapı, her varlık bu düşünmenin bir halkasını oluşturacaktır. ( Bu yazı Prof. Dr. Ali Demirsoy’ dan alınmıştır.)

http://www.biyologlar.com/bellegin-temel-tasi-rna

Eşey kromozomları

İnsanların somatik hücrelerinde 46 kromozom bulunur. Dişideki 23 çift kromozom, mayoz bölünmede 22A+X şeklinde belirir. Yani her bir yumurta 22 otozom ve bir X kromozomuna yani gonozoma sahiptir. Erkekte ise, 46 kromozom mayoz sırasında 22 çifti birbirlerine benzer kromozomlar ve bir çifti de birbirine eş olmayan büyük bir X kromozomu ile daha küçük bir Y kromozomu şeklinde belirir. Yani meydana gelen spermatozoonlar 22A+X ve 22A+Y genomlarına sahiptir. İşte bu X ve Y kromozomları eşeyi tayin eden, eşey hücrelerinde bulunan kromozomlardır ve bunlara eşey kromozomları ya da gonozomlar denir. Genetikte 1912 yılında Tomas Morgan tarafından yeni bir dönem başlatılmıştır. Morgan, sirke sineği olan Drosophila melanogaster'in genetik çalışmalar için çok avantajlı olduğunu belirtmiştir. Küçük olduklarından binlercesini laboratuvarda tutmak mümkündür. Bu sinekler kısa sürede erginliğe ulaştıkları için pek çok dölü birbiri arkası takip edilebilir. Haploid sette 4, diploid sette 8 kromozomlarının bulunuşu da diğer avantajlarından biridir. Bu nedenle 46 kromozomlu insan ve diğer pek çok canlıya tercih edilmektedir. Morgan'ın Drosophila deneylerinde ilk çözmeye başladığı konu eşey tayin mekanizmasının nasıl gerçekleştiğiydi. Döllenmiş yumurtanın erkek ve dişi zigot olarak gelişmesi üzerine de araştırmalar yaptı. Mikroskobik çalışmalar erkek ve dişi hayvanların kromozom setlerinde küçük bir farklılığın olduğunu göstermiş ve X ve Y kromozomları öğrenilmiştir.

http://www.biyologlar.com/esey-kromozomlari

CİNSİYETİN BELİRLENMESİ

CİNSİYETİN BELİRLENMESİ

Tüm karakterlerin oluşmasında genler görev yapar. Benzer şekilde erkek ve dişi cinsiyetin oluşmasında da genler topluluğu olan kromozomlar görev yapar.

http://www.biyologlar.com/cinsiyetin-belirlenmesi

Genetik kod

Genetik kod, genetik malzemede (DNA veya RNA dizilerinde) kodlanmış bilginin canlı hücreler tarafından proteinlere (amino asit dizilerine) çevrilmesini sağlayan kurallar kümesidir. Kod, kodon olarak adlandırılan üç nükleotitlik diziler ile amino asitler arasındaki ilişkiyi tanımlar. Bir nükleik asit dizisindeki üçlü kodon genelde tek bir amino asidi belirler (ancak bazı durumlarda farklı konumlarda bulunan aynı kodon üçlüsü, çevredeki bağlamla ilişkili olarak iki farklı amino asidi kodlayabilir).[1] Genlerin çok büyük bir çoğunluğu aynı kodla şifrelendiği için (bkz. RNA kodon tablosu), özellikle bu koda kuralsal veya standart genetik kod olarak değinilir, ama aslında pekçok kod varyantı vardır. Yani, standart genetik kod evrensel değildir. Örneğin, insanlarda, mitokondrilerdeki protein sentezi kuralsal koddan farklı bir genetik koda dayalıdır. Canlılardaki genetik bilginin yalnızca genetik kod aracılığıyla depolandığı zannedilmemelidir. Tüm organizmaların DNA'sında düzenleyici diziler, genler arası diziler, kromozomal yapı bölgeleri bulunur, bunlar fenotipe büyük oranda katkıda bulunsa da kodon-amino asit ilişkisinden daha farklı kurallar ile etkilerini gösterirler (bakınız epigenetik). Genetik kodun çözülmesi DNA'nın yapısı James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins ve Rosalind Franklin tarafından çözüldükten sonra proteinlerin şifrelenmesinin esasını anlamak için ciddi çalışmalar başladı. George Gamow, 20 standart amino asidin kodlanabilmesi için üç harfli bir şifrenin olduğunu önerdi, çünkü 4n'yi en az 20'ye eşit kılan en küçük tamsayı n, 3'dür. Kodonların üç DNA bazından oluşmadığı ilk defa Crick, Brenner ve arkadaşları deneyinde gösterildi. İlk kodon 1961'de ABD Millî Sağlık Enstitüsü'nde (NIH'de) bulunan Marshall Nirenberg ve Heinrich J. Matthaei tarafından çözüldü. Hücresiz bir sistem kullanarak bir poli-urasil molekülünün (yani UUUU... dizisini) çevirisini gerçekleştirdiler ve keşfettiler ki sentezledikleri polipeptit sadece fenilalanin amino asidinden oluşmaktadır. Bu polifenilalanin bulgusundan UUU kodonunun fenilalanin amino asidini kodladığını çıkarsadılar. Bu çalışmayı sürdürerek Nirenberg ve Philip Leder genetik kodun üçlü doğasını ortaya çıkarıp standart genetik koddaki kodonları çözdüler. Bu deneylerde çeşitli mRNA kombinasyonları, üzerinde ribozomlar bulunan bir filtreden geçirilmekteydi. Her bir tekrarlayan üçlü dizisi, özgül taşıyıcı RNA moleküllerinin ribozoma bağlanmasına neden oluyordu. Leder ve Nirenberg bu yolla 64 kodondan 54'ünün dizilerini buldular. Bunu takiben, Gobind Khorana'nın çalışmaları kodon geri kalanını tanımladı ve kısa süre sonra Robert W. Holley, çeviriyi mümkün kılan adaptör molekül olan taşıyıcı RNA'nın yapısını çözdü. Bu çalışma, Severo Ochoa'nın daha evvelki çalışmalarına dayanmaktaydı; Ochoa, RNA sentezinin enzimolojisi üzerindeki çalışmalarından dolayı 1959'da Nobel ödülü almıştı. 1968'de Khorana, Holley ve Nirenberg çalışmalarına için Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü kazandılar. Genetik kod ile bilgi transferi Bir organizmanın genomu onun DNA'sında (bazı virüslerde ise RNA'sında) kayıtlıdır. Bir genomun protein veya RNA kodlayan bölümleri genleri oluşturur. Proteinleri kodlayan genler kodon olarak adlandırılan üç nükleotitlik birimlerden oluşur, bunların her biri bir amino asit kodlar. Her nükleotit bir fosfat, bir deoksiriboz şeker ve dört azotlu bazdan oluşur. Pürin türevi bazlar olan adenin (A) ve guanin (G) iki aromatik halkadan oluşur. Pirimidin türevi bazlar olan sitozin (C) ve timin (T) daha küçük olup tek bir aromatik halkadan oluşurlar. DNA'nın çifte sarmallı biçiminde, baz eşleşmesi denen bir yolla, DNA'nin iki ipliği hidrojen bağları ile birbirine bağlanır. Bu bağlar hemen her zaman bir iplikteki adenin bazı ile öbüründeki timin bazı ve bir iplikteki sitozin bazı ile öbüründeki guanin arasında oluşur. Bu demektir ki bir çifte sarmaldaki A ve T bazlarının sayısı eşit olmalıdır, C ve G bazlarının sayısının birbirine eşit olması gerektiği gibi. RNA'da timin (T) yerine urasil (U) bulunur, deoksiriboz yerine de riboz vardır. Her protein kodlayıcı gendeki baz dizisi transkripsiyon yoluyla DNA'ya benzer özellikleri olan bir RNA polimerine yazılır, bu moleküle mesajcı RNA veya mRNA denir. Mesajci RNA'daki baz dizisi de, sırası gelince, ribozomlar üzerinde translasyon (çeviri) denen süreç ile bir amino asit dizisine, yani bir proteine dönüştürülür. Çeviri süreci, amino asitler için spesifik olan taşıyıcı RNA'lar (tRNA'lar) gerektirir, proteine eklenecek amino asitler bunlara kovalent olarak bağlıdır. Çeviri için ayrıca, enerji kaynağı olarak guanozin trifosfat ve bir takım çeviri faktörleri gereklidir. Her tRNA'nın üzerinde, mRNA'da bağlandığı kendine has kodona komplemanter olan bir antikodon bulunur. tRNA'nın CCA dizisi ile sonlanan 3' ucuna amino asitler kovalent olarak "yüklenirler". Her bir tRNA'ya aminoasil tRNA sentetaz olarak adlandırılan enzimler tarafından spesifik bir amino asit yüklenir, bu enzimlerin hem yükledikleri amino aside hem de tRNA'ya yüksek derecede özgüllükleri vardır. Yüksek özgüllük, protein çevirisindeki hata oranının düşüklüğünü mümkün kılar. Üç nükleotitli bir kodon ile 4³ = 64 farklı kodon kombinezonu mevcuttur; 64 kodonun hepsi çeviri sürecinde bir amino aside ya da bir bitiş sinyaline karşılık gelir. Eğer, örneğin, UUUAAACCC gibi bir RNA dizisinin okuma çerçevesi birinci U ile başlıyorsa (konvansiyon gereği dizideki bazlar 5' - 3' doğrultusunda yazılır), bu dizide üç kodon vardır, bunlar UUU, AAA ve CCC'dir, her biri bir amino aside karşılık gelir. Bu RNA dizisi, üç amino asit uzunluğunda bir amino asit dizisine çevrilecektir. Bilgisayar bilmi ile bir karşılaştırma yapılacak olursa, bir kodon, veri işlenmesinde kullanılan bir "paket" olmasından dolayı, bir sözcük gibidir, bir nükleotit ise, en küçük veri birimi olmasından dolayı, bir bit gibidir. (Pratikte, tipik bir bilgisayarda, bir nükleotidi temsil etmek için en az iki bit, bir kodon içinde 6 bit gerekir.) Standart genetik kod aşağıdaki tablolarda gösterilmiştir. Tablo 1, 64 kodonun her birinin hangi amino aside karşılık geldiğini göstermektedir. Tablo 2 ise 20 standart amino asidin her birinin hangi kodona karşılık geldiğini göstermektedir. Bunlar sırasıyla ileri ve geri kodon tablosu olarak adlandırılırlar. Örneğin AAU kodonu asparagin amino asidini kodlar, UGU ve UGC de sisteini kodlar (standart üç harfli gösterimle Asn ve Cys, sırasıyla). Dizinin okuma çerçevesi Bir kodon çevirinin başladığı ilk nükleotit ile tanımlanır. Örneğin GGGAAACCC dizisi, eğer ilk bazdan itibaren okunursa, GGG, AAA ve CCC kodonlarından oluşur; ve eğer ikinci bazdan itibaren okunursa GGA ve AAC kodonlarından, eğer üçüncü bazdan itibaren okunursa GAA ve ACC kodonlarından oluşur (kısmî kodonlar göz ardı edilmiştir). Dolayısıyla her dizi üç farklı okuma çerçevesi ile okunabilir, her biri farklı amino asit dizileri üretir (verilen örnekte, sırasıyla, Gly-Lys-Pro, Gly-Asp, veya Glu-Thr). Çift iplikli DNA ile 6 olası okuma çerçevesi vardır, üçü bir iplik üzerinde ileri yönde, üçü öbür iplikte ters yöndedir. Bir protein dizisinin çevirisinin yapıldığı asıl çerçeve başlama kodonu tarafından belirlenir, bu genelde mRNA disindeki ilk AUG kodonudur. Üçün katı olmayan sayıda nükleotidin eklenmesi veya çıkmasına neden olan mutasyonlar, okuma çerçevesini bozar, bu tip mutasyonlara okuma çerçeve kayma mutasyonu denir. Bu mutasyonlar, ortaya çıkan proteinin işlevini bozabilir (eğer protein oluşabilirse) ve bu yüzden canlı hücrelerdeki protein kodlayıcı dizilerde ender görülürler. Çoğu zaman bu kötü oluşmuş proteinler proteolitik yıkıma yollanırlar. Ayrıca, bir çerçeve kayma mutasyonu yüksek olasılıkla bir dur kodonunun okunmasına neden olur, bu da proteini erken sonlandırır.[2] Çerçeve kayma mutasyonlarının kalıt olma enderliğinin bir nedeni, eğer çevrilen protein selektif şartlarda büyümek için gerekli ise, işlevsel bir proteinin yokluğunun organizma için ölümcül olabilmesidir. Başlama ve durma kodonları Çeviri, bir zincir başlama kodonu ile başlar. Dur kodonundan farklı olarak, bu kodon çevirinin başlaması için yeterli değildir. Civardaki diziler (örneğin E. coli'de Shine-Dalgarno dizisi) ve başlama faktörleri de başlama için gereklidir. En yaygın başlama kodonu AUG'dir, bu kodon metiyonin olarak, veya bakterilerde formilmetiyonin olarak çevirilir.[3] Üç dur kodonuna adlar verilmiştir: UAG, amber, UGA, opal ve UAA, okra (İng. ochre). Amber adı, onu keşfeden Richard Epstein ve Charles Steinberg tarafından, arkadaşları Harris Bernstein anısına verilmişti, çünkü soyadı Almanca "amber" (kehribar rengi) anlamına gelmekteydi. Ardından, diğer dur kodonları, renk temasını sürdürmek için "okra" (koyu sarı) ve "opal" olarak adlandırıldı. Dur kodonları "bitiş" veya "anlamsız" kodon olarak da adlandırılırlar. Bitiş kodonları, kendilerine bağlanacak bir tRNA'nın yokluğu nedeniyle bağlanan salma faktörleri (İng. release factor) büyüyen polipeptit zincirinin ribozomdan serbest bırakılmasını neden olur.[4] fuck youuu başlama kodonları Genetik kodun dejenerliği Genetik kodda artıklık (ing. redundancy) vardır ama muğlaklık yoktur (tam bağıntı için yukarıda #RNA kodon tablosu;kodon tablolarına bakın. Örneğin, GAA ve GAG kodonlarının her ikisi de glutamik asidi belirlese de (artıklık), her ikisi de başka bir amino asidi kodlamaz (muğlaklık). Bir amino asidi kodlayan kodonlar her üç pozisyonda da farklılık gösterebilir. Örneğin, glutamik asit amino asidi GAA ve GAG kodonları tarafından belirlenir (3. pozisyonda faklılık), lösin UUA,UUG, CUU, CUC, CUA, CUG kodonları tarafından belirlenir (1. ve 3. pozisyonda farklılık), serin ise UCA, UCG, UCC, UCU, AGU, AGC kodonları tarafından belirlenir (1., 2. ve 3. pozisyonlarda farklılık). Bir kodondaki bir pozisyonda herhangi bir nükleotit olsa da aynı amino asidi kodlanıyorsa o pozisyon için dört misli dejenere konum terimi kullanılır. Örneğin, glisin kodonlarının (GGA, GGG, GGC, GGU) 3. pozisyonu dört misli dejenere bir konumdur, çünkü bu pozisyondaki her bir nükleotit yer değişimi eş anlamlıdır, kodlanan amino asidi değiştirmezler. Bazı kodonların sadece 3. pozisyonu dört misli dejenere olabilir. Bir kodondaki bir pozisyona dört bazdan sadece ikisinin gelmesi ile aynı amino asit kodlanıyorsa o pozisyon için iki misli dejenere terimi kullanılır. Örneğin glutamik asit kodonlarının (GAA, GAG) 3. pozisyonu iki misli dejenere bir konumdur. İki misli dejenere konumlarda eşdeğer nükleotitler ya iki pürin (A/G) veya iki pirimidin (C/U) olur, dolayısıyla sadece transversiyonlu yer değişimler (pürinden pirimidine veya pirimidinden pürine) eşanlamlı olmaz. Bir kodondaki pozisyondaki herhangi bir mutasyon bir amino asit değişimine neden olursa o pozisyon dejenere olmayan konum olarak değinilir. Üç misli dejenere konum olan tek bir kodon vardır, bu izolösin kodonunun 3. pozisyonudur: AUU, AUC, or AUA izolösin kodlar ama AUG metiyonin kodlar. Altı kodon tarafından kodlanan üç amino asit vardır: serin, lösin ve arginin. Sadece iki amino asit tek bir kodon tarafından belirlenir, bunlardan biri, hem metiyonin hem de başlamayı kodlayan AUG'dir, öbürü UGG tarafından kodlanan triptofandır. Genetik koddaki dejenerelik, eşanlamlı mutasyonları mümkün kılar. Dejenereliğin nedeni, üçlü kodun 20 amino asit ve bir stop kodon belirlemesidir. Dört baz olduğu için en az 21 kodu oluşturmak için üçlü kodonlar gereklidir. Örneğin, kodon başına iki baz olsaydı, 16 tane amino asit kodlanabilirdi (4²=16). En az 21 kod gerektiği için 4³ = 64 olası kodon verir, yani kodda belli bir dejenerlik bulunması gerekir. Genetik kodun bu özellikleri noktasal mutasyonlarda onu hataya daha tolaranslı yapar. Örneğin, teorik olarak, dört misli dejenere kodonlar üçüncü pozisyonda bir mutasyona dayanıklı olmaları beklenebilir (ama gerçekte kodon kullanım yanlılığı (İng. codon usage bias) çoğu organizmada bunu sınırlar). Keza, iki misli dejenere kodonlar 3. pozisyonda olabilecek 3 mutasyondan birine dayanıklıdırlar. Geçiş (transisyon) mutasyonları (pürinden pürine, veya pirimidinden pirimidine mutasyonlar) dönüşüm (transversiyon) mutasyonlarından (pürinden pirimidine veya tersi) daha sık olduğu için iki misli dejenere konumlarda pürinlerin veya pirimidinlerini birbirine denk olması, hata toleransını daha da artırır. Artıklık özelliğinin bir sonucu, bazı mutasyonların sadece sessiz mutasyonlara yol açması, diğer bazı mutasyonlarda ise, değişen amino asidinin hidrofiliklik veya hidrofobikliğinin aynı olmasından dolayı, proteinin etkilenmemesidir. Örneğin, NUN şeklinde bir kodon (N = herhangi bir nükleotit) genelde hidrofobik amino asitleri kodlar; NCN küçük boyutlu ve orta derecede hidrofobik amino asitler kodlar; NAN orta büyüklüklü hidrofobik amino asitler kodlar; UNN hidrofilik olmayan amino asitler kodlar.[5][6] Yukarıda belirtilen bu genel eğilimlere rağmen noktasal bir mutasyon bozuk bir proteine neden olabilir. Mutant hemoglobinde hidrofilik glutamat (Glu), hidrofobik valin (Val) ile yer değiştirmiştir, yani GAA veya GAG'nin yerini GUA veya GUG almıştır. Glutamatın valinle değişmesi beta globulin'in çözünürlüğünü azaltır, bunun sonucu olarak hemoglobin lineer polimerler oluşturur. Değişmiş olan valinler arasındaki hidrofobik etkileşimlerin neden olduğu bu polimerleşme ile alyuvarlarda orak hücre deformasyonu meydana gelir. 64 kodona karşılık çoğu organizmada sadece 40-50 tRNA tipi vardır.[7] Bazı tRNA'ların birden çok kodona bağlanabilmesinin nedeni, tRNA antikodonundaki birinci bazın değişime uğramış olması ve bu bazın "oynak" olmasından dolayı oynak baz çifti oluşturabilmesidir. Değişime uğramış olan baz inozindir, ayrıca G-U bazları birbirleriyle Watson-Crick kurallarına uymayan bir baz çifti oluşturabilirler. Standart genetik kodun çeşitlemeleri Standart kodda ufak variyasyonların olduğu tahmin edilmiş olmakla beraber,[8] bunların keşfedilmesi 1979'u buldu. O yıl, insan mitokondri genleri üzerinde çalışan araştırmacılar mitokondrilerin alternatif bir kod kullandığını buldular.[9] O zamandan beri alternatif mitokondrial genetik kodlar[10] dahil olmak üzere pekçok başka varyant bulunmuştur,[11]. Bazı faklılıklar ufaktır, örneğin mikoplazmalarda UGA triptofan olarak çevrilir. Bazı ender durumlarda bazı proteinlerin o türde normal olarak kullanılmayan alternatif başlama kodonları kullanabildiği bulunmuştur.[12] Bazı proteinlerde standart dur kodonunun yerine standart olmayan amino asitler gelir, bunun belirleyicisi mRNA'da bu kodonun yakınında bulunan sinyal dizileridir: UGA selenosistein kodlar, UAG de pirolizin kodlar. Selenosistein ve pirolizin artık 21. ve 22. standart amino asit olarak sayılmaktadır. Genetik koddaki varyasyonların ayrıntıları NCBI web sitesinde görülebilir. Bu farklılıklara rağmen tüm bilinen kodlar büyük benzerlikler gösterirler ve tüm organizmalarda işleyen temel mekanizma aynıdır: üç bazlı kodonlar, tRNA, ribozomlar, kodonların okunma yönü ve nükleotit dizisinin üçer harfler olarka okunup bir amino asit dizisi olarak sentezlenmesi. Genetik kodun kökeni hakkında teoriler Çeşitliliklere rağmen tüm hayat biçimleri tarafından kullanılan genetik kodlar çok benzerdir. Dünyadaki yaşam tarafından kullanılan genetik kodun yanı sıra pek çok başka genetik kod da olabileceğine göre, mevcut kodun yaşamın oluşum tarihinin en başlarında oluşmuş olması evrim teorisi bakımından muhtemeldir. Taşıyıcı RNA'nın filogenetik analizi, mevcut aminoasil tRNA sentetazlar grubundan oluşumundan önce tRNA'ların evrimleşmiş olduğunu önermektedir.[13] Genetik kod, kodonların rastgele amino asitlere atamasından ibaret değildir.[14] Örneğin, aynı biyosentetik yolak üzerinde yer alan amino asitlerin kodonlarının ilk bazı aynı olmak eğilimlidir,[15] ve benzer fiziksel özellikleri olan amino asitlerin kodonları da benzerdir.[16][17] Genetik kodun evrimine dair teorilerde üç ana tema vardır:[18] Aptamer deneyleri bazı amino asitlerin kendilerini kodlayan baz üçlülerine karşı seçici bir bağlanma afinitesine sahip olduğunu göstermiştir.[19] Bu bulgunun önerdiği görüş, tRNA ve ilişkili enzimler içeren mevcut karmaşık çeviri mekanizmasının sonradan meydana gelen bir gelişme olduğu, orijinde protien dizilerinin doğrudan baz dizileri üzerinde kalıplandığıdır. Standart modern genetik kod daha evvelki basit bir koddan, bir "biyokimyasal genişleme" yoluyla türemiştir. Burdaki fikir, en eski (primordiyal) yaşamın yeni amino asitleri keşfettikçe (örneğin bunlar metabolizma ürünleri olmuş olabilir) bunları genetik kodlama mekanizmasına dahil ettiğidir. Günümüze kıyasla geçmişte daha az sayıda farklı amino asit olduğuna dair pek çok dolaylı delil olsa da,[20] amino asitlerin genetik koda hangi sırayla dahil olduğuna dair ayrıntılı hiptezler çok daha tartışmalı olmuştur.[21][22] Doğal seleksiyon, mutasyonların etkisini en aza getirecek yönde kodon atamalarına yol açmıştır.[23] Kaynakça 1.^ Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN (January 2009). "Genetic code supports targeted insertion of two amino acids by one codon". Science 323 (5911): 259–61. doi:10.1126/science.1164748. PMID 19131629. 2.^ Isbrandt D, Hopwood JJ, von Figura K, Peters C (1996). "Two novel frameshift mutations causing premature stop codons in a patient with the severe form of Maroteaux-Lamy syndrome". Hum. Mutat. 7 (4): 361–3. doi:10.1002/(SICI)1098-1004(1996)7:4<361::AID-HUMU12>3.0.CO;2-0. PMID 8723688. 3.^ Touriol C, Bornes S, Bonnal S, et al (2003). "Generation of protein isoform diversity by alternative initiation of translation at non-AUG codons". Biology of the cell / under the auspices of the European Cell Biology Organization 95 (3-4): 169–78. PMID 12867081. 4.^ [cite web| url= www.sci.sdsu.edu/~smaloy/MicrobialGeneti...-sup/amber-name.html |başlık= How nonsense mutations got their names | erişimtarihi= 12 haziran 2009] 5.^ Yang et al. (1990). Reaction Centers of Photosynthetic Bacteria. Springer-Verlag. 6.^ "Complexity International". 12 haziran 2009 tarihinde erişilmiştir. 7.^ "Genomic tRNA Database". 12 haziran 2009 tarihinde erişilmiştir. 8.^ (1973). "Directed panspermia". Icarus 19: 341-346 p. 344: "It is a little surprising that organisms with somewhat different codes do not coexist." (Further discussion at [1]) 9.^ Barrell BG, Bankier AT, Drouin J (1979). "A different genetic code in human mitochondria". Nature 282: 189–94. PMID 226894. 10.^ Jukes TH, Osawa S (December 1990). "The genetic code in mitochondria and chloroplasts". Experientia 46 (11-12): 1117–26. PMID 2253709. 11.^ Andrzej (Anjay) Elzanowski ve Jim Ostell tarafından derlenmiştir]. "NCBI: "The Genetic Codes"". 12.^ "Genetic Code page in the NCBI Taxonomy section". 12 haziran 2009 tarihinde erişilmiştir. 13.^ De Pouplana, L.R.; Turner, R.J.; Steer, B.A.; Schimmel, P. (1998). "Genetic code origins: tRNAs older than their synthetases?". Proceedings of the National Academy of Sciences 95: 11295. doi:10.1073/pnas.95.19.11295. PMID 9736730. www.pnas.org/cgi/content/full/95/19/11295. 14.^ Freeland SJ, Hurst LD (1998). "The genetic code is one in a million". J. Mol. Evol. 47: 238–48. doi:10.1007/PL00006381. PMID 9732450. link.springer-ny.com/link/service/journa...9/bibs/47n3p238.html. 15.^ Taylor FJ, Coates D (1989). "The code within the codons". BioSystems 22 (3): 177–87. doi:10.1016/0303-2647(89)90059-2. PMID 2650752. 16.^ Di Giulio M (October 1989). "The extension reached by the minimization of the polarity distances during the evolution of the genetic code". J. Mol. Evol. 29 (4): 288–93. doi:10.1007/BF02103616. PMID 2514270. 17.^ Wong JT (February 1980). "Role of minimization of chemical distances between amino acids in the evolution of the genetic code". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 77 (2): 1083–6. doi:10.1073/pnas.77.2.1083. PMID 6928661. 18.^ Knight RD, Freeland SJ, Landweber LF (June 1999). "Selection, history and chemistry: the three faces of the genetic code". Trends Biochem. Sci. 24 (6): 241–7. PMID 10366854. 19.^ Knight RD, Landweber LF (September 1998). "Rhyme or reason: RNA-arginine interactions and the genetic code". Chem. Biol. 5 (9): R215–20. PMID 9751648. 20.^ (2002). "Evolution of Amino Acid Frequencies in Proteins Over Deep Time: Inferred Order of Introduction of Amino Acids into the Genetic Code". Molecular Biology and Evolution 19: 1645-1655 21.^ Amirnovin R (May 1997). "An analysis of the metabolic theory of the origin of the genetic code". J. Mol. Evol. 44 (5): 473–6. PMID 9115171. 22.^ Ronneberg TA, Landweber LF, Freeland SJ (2000). "Testing a biosynthetic theory of the genetic code: fact or artifact?". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97: 13690–5. doi:10.1073/pnas.250403097. PMID 11087835. 23.^ Freeland SJ, Wu T, Keulmann N (2003). "The case for an error minimizing standard genetic code". Orig Life Evol Biosph 33: 457–77. PMID 14604186. Kaynak: tr.wikipedia.or

http://www.biyologlar.com/genetik-kod

Geleceğin Biyoteknoloji Gelişmeleri

Bilim adamları son yıllarda organik bilgisayarlarla ve nano-teknoloji denilen, mikroskop ile görülebilen, motor ve makinelerle ilgilenmektedirler. Bir nanometre (10-9 m) bir metrenin milyarda biridir. Bu derece küçük ölçeğe inildiğinde organik moleküllerden oluşan kristal yapılar gerçekleştirmek ve bunları bilgisayarların temel yapı taşı olarak kullanmak mümkün olmaktadır. Android varlıkların hüküm süreceği döneme henüz yaklaşmış değiliz, yakın gelecekte ise belli görevler için geliştirilmiş organik bilgisayarlar ortaya çıkarsa hiç şaşmamak gerekir. Bu görevler arasında güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürecek olan organik enerji-üreticileri ve enerji-depolayıcıları sayılabilir. Her yeşil yapraklı bitki güneş enerjisini 'fotosentez' denilen bir mekanizma ile kimyasal enerjiye dönüştürerek büyümektedir. Yediğimiz her besin maddesi ve her fosil-yakıt fotosentezin bir yan ürünüdür. Fotosentez mekanizmasının esası havadaki CO2 (Karbon Dioksit) gazının güneş ışığı yardımıyla karbonhidrata, yani şekere, dönüşmesidir. Bu son duruma gelebilmesi için su molekülünün de, Klorofil adı verilen hücre sayesinde, kimyasal etkileşimlere karışması gerekmektedir. Güneş ışığındaki enerji sayesinde elektronlar birtakım 'organik merkez'lere taşınmaktadırlar. Bu merkezlerde Pigment denilen Klorofil ve benzeri hücreler ile Protein hücreleri birlikte görev yapmaktadırlar. Günümüzde çeşitli araştırma laboratuarlarında yapay organik 'fotosentez merkezleri' yapılmaktadır. Güneş ışığı ucuz ve temiz bir enerji kaynağıdır. Azalmakta olan fosil yakıtların geleceği ve havadaki karbondioksit artışının getirdiği sorunlar göz önüne alındığında fotosenteze dayalı enerji üretimi çekici olmaktadır. Fotosentezin uygulama alanı sadece enerji üretimi ile kısıtlı olmayıp pek çok yan sanayi dallarını etkileyecektir. Örneğin, sentetik pigmentler bilinmeyen bir nedenden dolayı, hasta tümörlerde toplanmayı tercih etmektedirler. Flüoresan da olduklarından yerlerini tespit etmek kolay olmakta ve bu sayede hasta tümör kolaylıkla teşhis edilebilmektedir. Biyo-teknoloji alanında fotosentez yapan organizmalar sayesinde yeni ilaçlar, faydalı enzimler ve besleyici gıda maddeleri üretilebilecektir. Fotosentez yapan organizmalar kendilerine gereken enerjiyi kendileri ürettiklerinden dıştan beslenmeye, suni gübre türünden maddelere, ihtiyaç duymamaktadırlar. Bu nedenle de sağlığa zararlı maddelerin bünyelerine karışması söz konusu olmadığından insan sağlığı açısından çok daha güvenlidirler. Bir diğer uygulama alanı, yanıcı bir gaz olan ve enerji kaynağı olarak kullanılan Metan gazı üretimidir. Fotosentez mekanizması ile Metan gazı üretilebilir. Her ne kadar Metan yandığı vakit karbondioksit salsa de fotosentez yapan bitki havadaki karbondioksiti kullandığından atmosferdeki CO2 miktarında herhangi bir artış olmamaktadır. Fotosentezle ilgili temel araştırmalar enerji üretiminden organik bilgisayarlara kadar biyo-teknoloji, biyo-fizik ve nano-teknoloji alanlarında birçok yeni buluşun kapısını açacaktır. Özellikle Oksijen, Hidrojen ve Azot gibi gazların daha temiz ve sürekli enerji kaynakları olarak önem kazanmaları organik bilgisayarlar sayesinde olacaktır. Tüm bu gelişmeler göz önüne alındığında fosil yakıtlara dayalı enerji üretiminin fotosentez temelli enerji üretimine dönüşeceğini tahmin etmek için kahin olmak gerekmemektedir. Eğer bu varsayımlar gelecekte gerçekleşecek olursa, büyük şehirlerde yaşayanlar daha temiz bir havayı teneffüs edebilecek, daha temiz ve katıksız yiyeceklerle beslenebilecek ve daha saf sular içebileceklerdir. Organik bilgisayarlar ve nano-teknoloji sayesinde bilimin birçok dalında büyük ilerlemeler beklenmektedir. Bugün için durmuş gibi görünen kimya bilimi ve tıp biliminde birçok yeni alet ve teşhis teknikleri geliştirilecektir. Özellikle, organik bilgisayarlarla donanmış robotların insanların gündelik yaşamında büyük değişikliklere yol açacakları ve yaşam tarzını temelden değiştirecekleri düşünülmektedir. Ancak her yeniliğin birlikte kendi sorununu da getirdiğini hiç akıldan çıkarmamak gerekir. Bu bakımdan, insanlık bilgi düzeyini arttırırken bilgelik yolunda da adımlar atmak zorunda olduğunu ve kişişel gelişimini de ihmal etmemesi gerektiğini hatırlatmadan geçemeyeceğim.

http://www.biyologlar.com/gelecegin-biyoteknoloji-gelismeleri

Gelecegin Biyoteknolojik Gelişmeleri

Bilim adamlari son yillarda organik bilgisayarlarla ve nano-teknoloji denilen, mikroskop ile görülebilen, motor ve makinelerle ilgilenmektedirler. Bir nanometre (10-9 m) bir metrenin milyarda biridir. Bu derece küçük ölçege inildiginde organik moleküllerden olusan kristal yapilar gerçeklestirmek ve bunlari bilgisayarlarin temel yapi tasi olarak kullanmak mümkün olmaktadir. Android varliklarin hüküm sürecegi döneme henüz yaklasmis degiliz, yakin gelecekte ise belli görevler için gelistirilmis organik bilgisayarlar ortaya çikarsa hiç sasmamak gerekir. Bu görevler arasinda günes enerjisini elektrik enerjisine dönüstürecek olan organik enerji-üreticileri ve enerji-depolayicilari sayilabilir. Her yesil yaprakli bitki günes enerjisini 'fotosentez' denilen bir mekanizma ile kimyasal enerjiye dönüstürerek büyümektedir. Yedigimiz her besin maddesi ve her fosil-yakit fotosentezin bir yan ürünüdür. Fotosentez mekanizmasinin esasi havadaki CO2 (Karbon Dioksit) gazinin günes isigi yardimiyla karbonhidrata, yani sekere, dönüsmesidir. Bu son duruma gelebilmesi için su molekülünün de, klorofil adi verilen hücre sayesinde, kimyasal etkilesimlere karismasi gerekmektedir. Günes isigindaki enerji sayesinde elektronlar birtakim 'organik merkez'lere tasinmaktadirlar. Bu merkezlerde pigment denilen Klorofil ve benzeri hücreler ile protein hücreleri birlikte görev yapmaktadirlar. Günümüzde çesitli arastirma laboratuarlarinda yapay organik 'fotosentez merkezleri' yapilmaktadir. Günes isigi ucuz ve temiz bir enerji kaynagidir. Azalmakta olan fosil yakitlarin gelecegi ve havadaki karbondioksit artisinin getirdigi sorunlar göz önüne alindiginda fotosenteze dayali enerji üretimi çekici olmaktadir. Fotosentezin uygulama alani sadece enerji üretimi ile kisitli olmayip pek çok yan sanayi dallarini etkileyecektir. Örnegin, sentetik pigmentler bilinmeyen bir nedenden dolayi, hasta tümörlerde toplanmayi tercih etmektedirler. Flüoresan da olduklarindan yerlerini tespit etmek kolay olmakta ve bu sayede hasta tümör kolaylikla teshis edilebilmektedir. Biyo-teknoloji alaninda fotosentez yapan organizmalar sayesinde yeni ilaçlar, faydali enzimler ve besleyici gida maddeleri üretilebilecektir. Fotosentez yapan organizmalar kendilerine gereken enerjiyi kendileri ürettiklerinden distan beslenmeye, suni gübre türünden maddelere, ihtiyaç duymamaktadirlar. Bu nedenle de sagliga zararli maddelerin bünyelerine karismasi söz konusu olmadigindan insan sagligi açisindan çok daha güvenlidirler. Bir diger uygulama alani, yanici bir gaz olan ve enerji kaynagi olarak kullanilan Metan gazi üretimidir. Fotosentez mekanizmasi ile Metan gazi üretilebilir. Her ne kadar Metan yandigi vakit karbondioksit salsa de fotosentez yapan bitki havadaki karbondioksiti kullandigindan atmosferdeki CO2 miktarinda herhangi bir artis olmamaktadir. Fotosentezle ilgili temel arastirmalar enerji üretiminden organik bilgisayarlara kadar biyo-teknoloji, biyo-fizik ve nano-teknoloji alanlarinda birçok yeni bulusun kapisini açacaktir. Özellikle Oksijen, Hidrojen ve Azot gibi gazlarin daha temiz ve sürekli enerji kaynaklari olarak önem kazanmalari organik bilgisayarlar sayesinde olacaktir. Tüm bu gelismeler göz önüne alindiginda fosil yakitlara dayali enerji üretiminin fotosentez temelli enerji üretimine dönüsecegini tahmin etmek için kahin olmak gerekmemektedir. Eger bu varsayimlar gelecekte gerçeklesecek olursa, büyük sehirlerde yasayanlar daha temiz bir havayi teneffüs edebilecek, daha temiz ve katiksiz yiyeceklerle beslenebilecek ve daha saf sular içebileceklerdir. Organik bilgisayarlar ve nano-teknoloji sayesinde bilimin birçok dalinda büyük ilerlemeler beklenmektedir. Bugün için durmus gibi görünen kimya bilimi ve tip biliminde birçok yeni alet ve teshis teknikleri gelistirilecektir. Özellikle, organik bilgisayarlarla donanmis robotlarin insanlarin gündelik yasaminda büyük degisikliklere yol açacaklari ve yasam tarzini temelden degistirecekleri düsünülmektedir. Ancak her yeniligin birlikte kendi sorununu da getirdigini hiç akildan çikarmamak gerekir. Bu bakimdan, insanlik bilgi düzeyini arttirirken bilgelik yolunda da adimlar atmak zorunda oldugunu ve kisisel gelisimini de ihmal etmemesi gerektigini hatirlatmadan geçemeyecegim.

http://www.biyologlar.com/gelecegin-biyoteknolojik-gelismeleri

HÜCRE SİKLUSU VE KANSER

Hülya CABADAK Marmara Ün. Tıp Fakültesi, Biyofizik AD, İSTANBUL, TÜRKİYE Anahtar Kelimeler: Hücre siklusu, siklinler, siklin bağımlı kinazlar, tümör baskılayıcı gen, kanser Organizma/organ/doku gelişimi, hücrelerin büyüme ve çoğalmalarını içerdiği gibi hücre ölümlerini de sağlar. Hasarlı dokuların onarımı somatik hücrelerin ve destek dokunun çoğalması ile gerçekleşmektedir1. Hücre büyümesi, farklılaşması ve çoğalmasında rolü olan proto-onkogenlerde meydana gelen mutasyonlar tümör gelişimine, tümör baskılayıcı genlerde meydana gelen mutasyonlar ise hücre siklusunun inhibisyonunu engelleyerek anormal hücre büyümesine neden olur2. Homeostasis; hücre çoğalması, büyümenin durdurulması ve apoptozis (programlı hücre ölümü) ile sürdürülmektedir2. Hücre büyümesi ve ölüm arasındaki dengenin bozulması hiperplazi veya neoplaziye neden olur1. Pozitif veya negatif uyaranlar genetik lezyona yatkın hücrelerde, malign çoğalmaya neden olabilir. Malign gelişimi en aza indirmeye yardımcı mekanizmalardan birisi nekrozdur. Nekroz (kontrolsüz hücre ölümü) hücre şişmesi ve hızlı dejenerasyon olarak tanımlanır. Apoptozis, nekrozdan farklı olarak fizyolojik koşullarda meydana gelen ve doku homeostazisini sağlayan ölüm şeklidir. Programlı hücre ölümü apoptozisin normal hücre döngüsünde ve fizyolojik süreçlerde rolü vardır. Apoptotik hücrelerde hücre büzülmesi, kromatinin kondanse olması, sitoplazmik tomurcuklar ve apoptotik cisimciklerin oluşumu gibi morfolojik değişimler meydana gelir3. Makrofajlar apoptotik hücre ve cisimciklerini fagosite eder. Doku zedelenmesinde ilk etmen reaktif oksijen türevleridir. Reaktif oksijen türevlerinin hedefleri plazma zarında ve diğer hücre kompartmanlarında bulunan proteinler, lipidler, karbohidratlar ve nükleik asitlerdir3. Son yıllarda nekrozun da programlanmış olabileceği ve organizma homeostasis mekanizmalarının bir parçası olduğu yönünde görüş oluşmakla birlikte daha yaygın olarak nekroz indüklenmesi olası tedavi mekanizması olarak değerlendirilmektedir. Nekrozda ölen hücrelerden HMGB1 (High mobility group protein B1) ve HDGF (hepatoma derived growth factör) gibi moleküllerin salınımının immün cevabı uyardığı veya yara onarımını aktive ettiği düşünülmektedir4. Apoptozis, normal hücre ölümünün yanısıra mutant hücre çoğalmasını önleyen önemli bir yoldur. Hücre siklusu ve apoptozisde çok sayıda protein ikili rol oynar. Çevresel faktörlerle meydana gelen DNA hasarı hücre siklus kontrol mekanizmalarının bozulmasına neden olur. Pek çok kanser tipinde hücre siklus kontrol noktalarında mutasyonlar belirlenmiştir2. Büyümenin durdurulması (growth arrest), DNA onarımı ve apoptozis’in engellenmesi kanser gelişiminde kritik yolaklardır.5 Tümör baskılayıcı genlerde mutasyonlar hasarlı hücrelerin hücre sikluslarının ilerlemesine ve tümör gelişimine neden olur2,6. Genomun gardiyanı olarak da tanımlanan p53 proteini karmaşık etkinliklere sahip ve hücre siklusunu baskılayan bir proteindir2. p53, hücre döngüsünü düzenleyen bir transkripsiyon faktörüdür. Birçok organizmada kanserin baskılanmasında rolü olan çok önemli bir proteindir. p53 proteini hücre büyümesinin durdurulması, programlanmış hücre ölümü, hücre farklılaşması ve DNA tamir mekanizmasının başlatılmasında da rol alır. p53, mutant hücre çoğalmasına karşı genomun korunmasında önemli rol oynar2,6. 1.NORMAL HÜCRELERDE HÜCRE SİKLUSU Sürekli bölünen hücrelerde mitozdan sonra siklus G1-S-G2 (interfaz) ve M (mitoz) şeklinde tekrarlanır. Bu süreçte hücre uyarımı ve büyüme meydana gelmekte veya bölünme sinyali almadıkları sürece istirahat fazı G0 da durmaktadırlar2,7 . G1, S, G2 fazları (Interfaz) hücre siklusunun %90’nını kapsar ve 16-24 saat sürer. Mitoz bölünme ise 1-2 saat sürmektedir. Hücre büyümesi G1 fazında kısıtlayıcı nokta (R point) tarafından koordine edilir. Kısıtlayıcı noktada hücre duracak veya hücre siklusunu tamamlayacaktır7,8. G1 fazında hücreler kendi çevrelerini kontrol eder, sinyalleri alır ve büyümeyi indükler. Bu fazda DNA sentezi (replikasyonu) için hazırlık yapılır. RNA ve protein sentezi olur. S fazında ise DNA sentezlendikten sonra, G2 fazında hücre büyümeye devam eder aynı zamanda RNA sentezi, protein sentezi gerçekleşir ve hücre mitoza hazırlanır. Mitoz; profaz, metafaz, anafaz ve telofazdan oluşmaktadır. Telofazda sitoplazmik bölünme tamamlanır ve aynı genetik materyalli iki yeni hücre meydana gelir. Hücre siklusunda bir faz tamamlanmadan sonraki faza geçilirse genetik materyal tam ve doğru kopyalanmadığı için hücrede hasar meydana gelebilir. Hücre siklusunda G1-S geçişinde, G2-M geçişinde ve metafaz-anafaz geçişinde kontrol noktaları vardır. Bu kontrol noktalarında hücrenin siklusa devam edip etmeyeceği kararı verilir7. Radyasyon veya toksinle muamele edilen hücrelerde DNA’da meydana gelen hasara göre hücre siklusu kontrol noktaları G1 den S fazına veya G2’den mitoza geçişi engeller. DNA’da meydana gelen hasar DNA sentezini de inhibe edebilir. DNA’sı replike olmamış hücrelerde mitoza giriş kinaz komplekslerinin inaktivasyonu ile engellenir7. Hücre siklusunda iki tip gen grubunun rolü vardır: Onkogenler (Her 2, lneu, ras,c myc vb) ve tümör baskılayıcı genler p53 ve Rb (Retinoblastoma geni)9. Onkogenler, kanser gelişimini doğrudan ve dolaylı olarak etkileyen gen grubudur. Tümör baskılayıcı genler ise kanser gelişimini baskılar1. p53 geni işlevini kaybederse hücre büyümesinin kontrolü ortadan kalkar ve DNA tamiri olmadan hücre siklusu kontrolsüz devam eder. Normal hücrelerde DNA hasarı olduğunda, p53 genomik kararlılığı sağlar ve hücre siklusunu G1’de inhibe eder ve hücreye tamir için zaman kazandırır. Hasar tamir edilemiyorsa hücre apoptozise gider7,9 . Hu W ve ark. farelerde p53 ve onun düzenleyicileri Mdm2’nin embriyo implantasyonunda da rolü olduğunu ileri sürmüşlerdir10. Normal hücrelerde Rb hücre siklusunu G1 fazında inhibe eder. Retinoblastoma ve osteosarkom tümör hücrelerinde Rb gen inaktivasyonu gösterilmiştir. Büyüme uyarısı, hücreden büyüme faktörlerinin salınımı ile başlar. Büyüme faktörleri hücre zarında özgün reseptörlere bağlanır ve sinyaller sitoplazma proteinlerine iletilir. Bu sinyaller çekirdekte transkripsiyon faktörlerinin salınımına ve hücrenin hücre siklusuna girmesini sağlar4,11. Hücre siklus saati hücre siklusunun ilerleyip ilerlemeyeceğini belirler veya hücreyi ölüme yönlendirir8,9. 1-1. Hücre siklus kinazları Hücre siklusu siklinler (cyc=cln), siklin bağımlı kinazlar (cdk) ve siklin bağımlı kinaz inhibitörleri (CDI) tarafından kontrol edilir. Bu proteinlerin düzeyleri hücre siklusunun farklı fazlarında farklılıklar gösterir. Siklin bağımlı kinazlar G1-S-G2 ve mitoza geçişi kontrol eder.2,7,9 Memeli hücrelerinde hücre siklusunun düzenlenmesinde işlevleri en iyi bilinen onbir tane siklin bağımlı kinaz (cdk 1-11) ve 16 siklin (siklin D (D1, D2 ve D3); siklin E (E1, E2), siklin A (A1, A2) ve B (B1, B2) rol oynamaktadır (Tablo 1)2,7,9,11,12. Siklin D, E, G1/S fazlarının sınırında geçici olarak sentez edilir ve hücre S fazına girdiğinde hızla yıkılır, Siklin A ve B, S/G2/M faz geçişlerinde sentezlenir, siklin A1 mayoz ve embryogenesis de, siklin A2 çoğalan vücut hücrelerinde bulunur. Siklin B1’in siklin B2’nin fonksiyonlarını kontrol ettiği düşünülmektedir12. Cdk’lar protein fosforilasyonu yapan enzimlerdir. Cdk aktivitesi DNA sarmalının açılması içinde gereklidir. Replikasyon öncesi kompleks’in (PRC: Prereplicative compleks) birkaç bileşeni fosforile olur. Yeni replikasyon orijinleri mitozun sonunda cdk aktivitesi düşene kadar yeni PRC kompleksleri oluşturamaz. Bundan dolayı her hücre siklusunda DNA bir kez replike olur13,14. Cdk’lar siklin’e bağlandığında aktifleşerek aktif siklin-cdk komplekslerini oluştururlar. Siklinler bu komplekslerin düzenleyici alt birimleri, cdk’lar ise katalitik alt birimleridir15. Cdk, siklin (yapısal proteini) ve kinaz (enzim)inden oluşmaktadır9. Herbir cdk katalitik altbirimi farklı düzenleyici altbirimle biraraya gelebilir. Hücre siklusu boyunca kinaz komplekslerinin aktivite düzeyi değişir. Bu nedenle hücreler DNA’larını bir kez replike eder ve kromozomların yavru hücrelere uygun dağılımı sağlanır. Siklin-siklin bağımlı kinaz komplekslerinin (cyc-cdk) düzenlenmesi, cyc altbiriminin hücredeki konsantrasyo-nuna, fosforillenme durumuna ve inhibitör moleküllere bağlıdır. Siklinler hücre siklusunun farklı fazlarında bir taraftan sentezlenirken diğer taraftanda yıkılırlar. Memelilerde Cdk 2, Cdk 4 ve Cdk1(cdc 2)’in, siklin D, E, A ve B ile birlikte ekspresyonu olmaktadır2,9 . Siklin E ekspresyonu E2F transkripsiyon faktörlerine bağlıdır16,17. Herbir siklin özgün olarak belirli bir fazda en yüksek değere ulaşır, sonraki faza girerken hızla yıkılır. Siklinlerin düzeyleri transkripsiyon düzeyinde düzenlenir. Yıkımları ise ’ubiquitin’’ yolağı ile sağlanır Aktif cyc-cdk komplekslerinde cdk altbirimi Thr 161 amino asidinden fosforillenmişdir. Bu fosforilasyon cdk’yı aktive eden kompleks (cak)’ın aktivitesi ile meydana gelir18. Bir kez aktive olan cyc-cdk kompleksi, DNA replikasyonu ve mitozdaki birçok işlemin kontrolünde rolü olan proteinleri fosforiller. Protein kinazlarla cyc-cdk altbirimlerinin fosforilasyonu ile kinaz kompleksi inaktive olur7,9,11. Cdk’ların aktiviteleri sadece siklinlerle düzenlenmez ayrıca fosforilasyon ve defosforilasyona yol açan başka yollarla da düzenlenir. Siklin bağımlı kinaz inhibitörleri (CKI): Hücre siklus inhibitör proteinleri (CKI) cdk aktivitesini kontrol eder. Bu proteinler cyc-cdk kompleksi oluşumunu ve DNA replikasyonunu inhibe eder. CKI’lar hücre siklusunu frenlediklerinden tümör baskılayıcı genlere de adaydır. Etkiledikleri cdk ve inhibisyon mekanizmalarına göre iki farklı CKI ailesi vardır. Bunlardan ink 4 ailesinde p15, p16, p18, p19’ G1 fazındaki cdk4 ve cdk6’yı bağlayarak cyc-cdk kompleks oluşumunu inhibe eder (Şekil 2a). Cip/Kip ailesinde ise p21, p27, p57 bulunmaktadır. Cip/Kip ailesi cyc-cdk kompleksini inhibe etmektedir (Şekil 2b )2,7,9,11,12. G2 fazında siklin B cdk1(cdc-2)’in tam aktivasyonunu sağlayarak mitoza girişi tetiklemektedir (Şekil 2c)9,11,12. Genellikle, farklı kanser hücrelerinde hücre siklusunun G1-S fazını kontrol eden proteinlerin inaktif olduğu, G2-M fazlarını kontrol eden proteinlerde ise değişimin daha az olduğu belirtilmektedir1,2,19. 1-2. Normal hücrelerde G1-S geçişi Büyümeyi uyaran sinyaller G1 fazı başlangıcında siklin D düzeyini sonraki evrede ise siklin E artışına neden olur (Şekil 3)2,9,11,12,20. Kısıtlayıcı noktada (R point) büyüme inhibitör faktör (Rb, Retinoblastoma) hücrenin S fazına girip girmeyeceğini belirleyen anahtar gibi rol oynar7,4,8,9,11,21. Kısıtlayıcı nokta geçilirse hücre DNA sentezinin olduğu S fazına girer. DNA sentezi sırasında iplikçiklerin birbirinden ayrılması ile DNA hasara çok duyarlı hale gelir ve bu nedenle S fazı hızlı geçilir4. Hücre siklusunun ilerlemesi Rb proteininin fosforillenmesi ile belirlenmektedir22. Az fosforillenmiş (Hipofosforile) Rb E2F transkripsiyon faktörünü bağlıyarak inaktifleştirir11,23,24. E2F’nin inaktifleşmesi sonucu hücre S fazına ilerleyemediğinden siklus durur. İstirahat halindeki (Go fazında) hücre bölünme sinyali aldığında hipofosforile Rb G1 fazının sonuna doğru cyc’nin cdk ile birleşmesi ile cyc-cdk kompleksini oluşturur ve bu kompleks Rb proteinini fosforiller7,11,24. Fosforillenen Rb proteininden E2F salınır, E2F ‘nin siklus ilerletici etkisi ile S fazına giriş için gerekli genlerin transkripsiyonu aktive olur ve hücre S fazına girer6,9,11,12,18,19,24-26. Hücre siklusunun S fazına geçişini G1 fazında aktive olan siklinler sağlar. Go fazında bu siklinlerin çoğunun ekspresyonu olmaz. G1 cyc-cdk kompleksleri transkripsiyon faktörlerini aktive etmektedir. Büyüme faktörleri, otokrin uyarım, lektinlerle mitojenik uyarım veya Ras yolağı gibi hücre içi sinyal yollarında mutasyon, hücrelerin tekrar G1 fazından siklusa girmelerini uyarabilir9,27. İstirahat halindeki hücrelerde, başlangıçta mRNA’sı stabil olmayan siklin D az miktarda bulunur. Go’da büyüme faktörleri ile uyarım, siklin D sentezini ardından siklin E’nin birikimini uyarır.20 Büyüme faktörleri olmadığında siklin D düzeyi hemen düşer1,7,11,20. Embriyonik hücrelerde siklin E düzeyleri devamlı yüksektir28. Hücre siklusunda Rb aktivitesi ICBP90 transkripsiyon faktörü ile protein düzeyinde düzenlenebilir29. G1-S geçişinde, büyüme faktörlerine cevap olarak siklin D düzeyi artar. Siklin D artışı ile siklin D-cdk 4(cdk 6) kompleksi oluşur. Siklin D ve cdk 4‘ün ve de onların aktif komplekslerinin birikimi p16’nın inhibitör rolünü ortadan kaldırır ve Rb (retinoblastoma gen) fosforillenir24,30. Az fosforillenen Rb, E2F transkripsiyon faktörün inaktivasyonuna neden olan histon deasetilaz (HDAC) enzimine bağlanır31. Rb’nin fosforillenmesi S fazının başlaması ve ilerlemesi için gereken genlerin geçici olarak aktivasyonunda rolü olan E2F transkripsiyon faktörün baskılanmasını kaldırır. G1 de siklin E -cdk2 kompleksi (MTOC) mikrotübülleri organize eden merkezin iki sentromere dublikasyonunu aktive eder32. Siklinlerin uyarıcı etkileri CDK inhibitörleri CKI tarafından önlenmektedir. G1/S fazı geçişi için önkoşul CKI ların baskılanmasıdır. Örneğin hücre siklusuna giriş için siklin D1 düzeyinin yükselmesi yeterli değildir. ERK (extracelllular signal regulated kinase) aktivasyonu da geç G1’de cdk’ların aktivitesini artırmak için birkaç aşamada rol oynar. ERK aynı zamanda CKI’ların inhibisyonunda da rol oynamaktadır33. G1 fazı boyunca hücre çoğalmasını engelleyen birçok genin baskılanması için ERK’in sürekli aktivitesi gereklidir. Tek başına ERK aktivasyonu hücre siklusuna girişi sağlama- ya yetmez. Vücut hücrelerinde ERK, hücre siklusunun G2/M fazında aktive olur. Metafazda tutulan hücrelerde ERK fosforillenmemiş durumdadır33. Eş zamanlı çoğalan (senkronize) HeLA ve NIH 3T3 hücrelerinde ERK’in aktivasyonunun S fazının sonuna doğru meydana geldiği ve mitoz sonuna kadar aktif halde kaldığı belirlenmiştir. MEK (MAPK kinaz) inhibitörleri ile ERK aktivasyonu bloke edildiğinde mitoza girişin geciktiği ardından metafazdan anafaza gecikmeli geçişin mitoz süresinin uzamasına neden olduğu belirtilmektedir34. G2/M geçişinde ERK inhibe edildiğinde M faz süresi iki kat artar. ERK aktivasyon yolakları henüz tam olarak anlaşılamamıştır33. Genellikle normal hücrelerde p53, MDM2 proteinine bağlı olarak inaktiftir. p53 ubiquitin ligazla yıkıma uğradıktan sonra aktive olur. Aktive olan p53, p21 ekspresyonunu aktive eder. p21 G1-S (cdk) ve S (cdk) komplekslerine bağlanarak onları inhibe eder ve hücre siklusu durur. Siklusun durması hücreye tamir için zaman kazandırır. Radyasyon ve ilaç gibi hücrenin strese maruz kaldığı durumlarda DNA hasarı olursa, hücre bu uyarıya p53 düzeyini artırarak yanıt verir. p21’in aktivasyonu sağlanarak G1 kontrol noktasında Rb proteinin daha fazla fosforlanması önlenerek hücre siklusu durdurulur. p21 siklin-cdk kompleksini inhibe etmesi yanında “proliferating cell nuclear antijen (PCNA)i de inhibe eder35. Timidin ve metotoraksat (methotraxate) gibi ilaçlar hücre siklusunun ilerlemesini engeller36. 1-3. Normal hücrelerde G2-M geçişi Hücreler DNA sentezinden sonra G2 fazına girer. Siklin B-cdk1 kompleksinin aktivitesi artar, mitoza giriş uyarılır9,19,37. Siklin B-cdk1 kompleksi mitozu ilerleten faktör (MPF) olarak da isimlendirilmektedir. Geç S fazında siklin B sentezlenmeye başlar ve sentez mitoz boyunca devam eder, mitoz tamamlandığında siklin B düzeyi hızla düşer. Bu düşüş aktif MPF kompleksinin oluşmasını ve ikinci hücre bölünmesini engeller. Siklin B düzeyi sitoplazma ve çekirdek arasında aktif taşınımla düzenlenir. İnterfaz (G1,S,G2) aşamasında siklin B sitoplazmadadır. Mitoz başlangıcında siklin B cdk 1’e bağlanarak aktif MPF kompleksini oluşturur. İnhibe edici fosforillenme aynı zamanda MPF aktivitesi-ni düzenleyebilir. cdk1 altbiriminin ikinci kez fosfofosforilenmesi siklin B-cdk1 kompleksi-ni inaktive eder. Wee 1, nükleer protein kinaz, çekirdekte MPF kompleksini inaktive ederek erken mitozu engeller11,20,38. Wee1’ın cdk1 altbiriminin ATP bağlama bölgesini fosforillemesi ile MPF kompleksi inaktive olur. Myt 1, Golgi aygıtında lokalize olan protein kinazdır. Myt 1, cdk1’i fosforiller ve interfazda onun siklin B ile bağlanmasını düzenler11,20. Cdc25, cdk’lardan inhibe edici fosfat gruplarını kaldıran fosfatazdır. Cdc 25 hücre siklusunun çeşitli fazlarına ilerlemeyi kontrol eder39. Bu aşama mitoza girişte hız sınırlayıcı basamaktır. cdc25b proteininin G2 fazında birikimi ilk MPF aktivasyonunda kritik rol oynar. cdc25c protein düzeyi hücre siklusunun bütün fazları boyunca sabit kalır. G2-M geçişinde, cdc25c çekirdekte birikir ve mitoz başlangıcında MPF komleksini aktive eder. DNA’sı replike olmamış hücrelerin mitoza girişi MPF kompleksinin inaktive olması ile önlenir11,20,40. G1 fazını geçen hasarlı hücreleri ortadan kaldırmak için G2 fazı kontrol noktalarında siklin-cdk-CKI sistemi gereklidir11,20. Bu kontrol noktası sağlam olmayan kromozomların ayrılmasını önler5. G2 fazında, S fazında replike olmuş DNA ve kromatin proteinleri kondanse olur ve kardeş kromatidler olarak paketlenirler. Mitozun metafaz aşamasında kromozomlar ekvator plağına dizilir, ardından kutuplara çekildikten sonra iki yavru hücreye bölünür. Sentro-merler mikrotübüllere bağlanamazsa mitoz gecikir. Bu olaylarda siklin B-cdk1 gereklidir. Siklin B-cdk1 kompleksi aynı zamanda (MPF) M fazının ilerlemesinde de anahtar rol oynar. Marumato ve ark. siklin B-cdk1(cdc-2) aracılı fosforilasyonla indirek olarak aurora-A’nın aktive olduğunu bildirmişlerdir41. Siklin B-cdk1 (cdc-2) çekirdeğe girişte gereklidir. Aurora A’nın aktivasyonu nükleer translokasyonu sağlar ve siklin B cdk1(cdc-2)’nin tam aktivasyonu mitoza girişi tetikler. Çeşitli kanser tiplerinde Aurora A’nın fazla eksprese olduğu belirlenmiştir5,11,20,41,42. 1-3-1. DNA’sı hasarlı hücrelerin G2-M geçişi DNA hasarından sonra, G2 bloğunun olması için cdk 1 defosforillenmesinin inhibisyonu gereklidir9,43. DNA hasarı, cdc-25c’yi fosforilleyen chks1 ve 2 protein kinazların aktivasyonunu sağlar. Fosforillenen cdc-25c, 14-3-3 proteinlerine bağlanarak çekirdekten sitoplazmaya taşınır. cdc25c çekirdek içinde bulunursa, siklin B-cdk1 kompleksini aktive eder. Bunun yanısıra siklinB-cdk1 kompleksin aktivitesine gereken çekirdek içindeki cdc25c miktarının yetersiz olmasından dolayı G2 blok aktive olur. Aynı zamanda p53 de G2-M geçişinde rol oynayabilir9. DNA hasarında p53 stabil kalmakta ve 14-3-3 trans-kripsiyonel olarak aktive olmaktadır. Aktive olan 14-3-3 fosforillenmiş cdc 25c’e bağlanır ve kompleksi sitoplazma içinde tutar, böylece mitoza geçişe uygun aktif siklin B-cdk1 kompleksi azalır11. p21 ve p53 ikinci tur DNA sentezi yapmış fazla DNA’lı hücreleri G2 ve M fazında engeller5,39. p53, G2’ye girişi inhibe eden 14-3-3 gen transkripsiyonunu artırarak bu geçişi önlemektedir. 14-3-3 cdc25c fosfatazla birleşir ve bu kompleks cdc25c’nin çekirdeğe girişini inhibe ederek DNA ‘yı bloke eder9,11. 1-4. Normal hücrelerde mitoz iplikçik kontrol noktası Mitoz iplikçik kontrol noktası metafazdan anafaza geçişi düzenler.2,7,11,20,44-46 Bu kontrol noktası bütün kinetokorlara uygun mikrotübül bağlanmasını kontrol eder ve kinetokor gözetiminde uygun kromozom ayrılmasını sağlar. Mitotik siklinlerin yıkımından sonra anafaz başlar. Mitotik siklinler ubikuitinlendikten sonra proteozomal yıkım olur. Mitotik siklinlerin yıkımı siklinB-cdk1 kompleksini inaktive eder ve bu inaktivasyon mitozun normal bitmesini sağlar7,11. Mitoz iplikçik kontrol noktası olgunlaşmamış kardeş kromatidlerin ayrılmasını engeller. Bu kontrol noktasında rolü olan genler, MAD1L1, MAD2, MAD2L1, MAD2B, BUB1, BUBR1, BUB3, TTK, MPS ve CDC20’ dir. Bu genler hücre siklusunun kontroluna katılır. Mayadan insana kadar MAD ve BUB proteinleri korunmuştur. BUB ve MAD gen ürünleri kinetokor gözetimi ve anafaz düzenlenmesi için gereklidir. MAD proteinleri doğru kromozom ayrılmasını, BUB gen ürünleri ise mitozun ilerlemesini düzenler47. Drosophila Melonogaster, C.elegans ve farede mitoz iplikçik kontrol noktasının tamamen kaybolmasının embriyon ölümüne neden olduğu gösterilmiştir7,9,11,48-50. DNA sentezinden sonra kohesin protein kompleksleri kardeş kromatidleri birarada tutar ve kromozomlar oluşur11,20,51,52. Mitoz iplikçik kontrol noktası anafaz promoting kompleksi (APC) düzenler. CDC20p APC’yi aktive eder ve pds1p ubiquitinlenme ile yıkılır. Pds1p’nin yıkılması ile separin Esp 1 aktive olur ve kohesin salınır, böylece anafazda kardeş kromatidler ayrılır. CDC20p’nin APC’yi aktive etmediği durumlarda kohesin salınmaz, kardeş kromatidler ayrılamaz ve anafazda inhibisyon meydana gelir10,53. CDC20’nin MAD2, BUBR1, BUB3 ile kompleks oluşturması anafaza girişi beklemeye alır. 2- Kanser ve kontrol noktası inaktivasyonu Gen mutasyonlarından dolayı G1-S geçişindeki değişimler kansere neden olabilir. Kanser hücrelerinin karakteristik özelliklerinden biri büyüme uyarımından bağımsız olarak G1 fazına tekrar girebilmeleridir. Rb fosforillenme/defosforillenme dengesizliği olduğunda, G1-S fazları arası geçişlerde olan değişiklikler hücrelerin çoğalmasını değiş-tirebilir. Rb gen mutasyonları insan kanserlerinden bazılarında (glioblastoma ve Retino-blastoma vb) tanımlanmıştır. Tümör virüsleri HDAC ile Rb’nin bağlanmasını inhibe edebilir. Siklin D’nin fazla eksprese olduğu bazı durumlarda ise E2F aktifleşmesinden sonra Rb inhibisyonunu sağlayan defosforillenme olmadığında S fazına hatalı ilerleme olabilir11. Kusurlu G1 siklin E-cdk2 kompleksi sentriollerin hatalı replikasyonunu uyarmaktadır11. Hücrede iki veya daha fazla sentriolün varlığı anafazda hatalı kromozom ayrılmasına neden olur. Bazı insan kanserlerinde sentriollerin fazla dublikasyonu da belirlenmiştir7,11. 2-1. DNA’sı hasarlı kanser hücrelerinde G1-S geçişi: Radyasyon v.b. etkenlere maruz kalan hücrelerde hücre siklusunda hatalar olmaktadır11,54. Örneğin Gama radyasyonuna maruz kalan hücrelerde fonksiyonel p53 geninin yetersiz olmasından dolayı bu hücreler G1’de tutulamaz ve S fazında hasarlı DNA’yı dublike ederek gen mutasyonuna ve/veya hatalı kromozom dizilimine neden olur11,54-56. Hücre çoğalmasını gen delesyonu, fazla gen ekspresyonu ve nokta mutasyonlar etkilemektedir. İnsan kanserlerinde farklı genlerde nokta mutasyonlar ve delesyonlar vardır19. İnsan kanserlerinde en sık görülen mutant gen p53’tür. Normal bir hücrede DNA hasarı olduğunda, p53 düzeyi artar ve hücre siklusunu G1 fazında inhibe ederek DNA onarımı için hücreye zaman kazandırır6,43,54. Hasar tamir edilemiyorsa hücre apoptozise gider43. Hasarlı hücrenin ölümü veya hücre siklusunda kalmasının nasıl sağlandığı tam olarak bilinmemektedir. p53 mutasyonlarında hücreler bölünmeye devam eder. Bu mutasyonlar sonucunda tümör baskılayıcı fonksiyonlarında kayıp olurken diğer yandan onkojenik fonksiyon ortaya çıkabilir11,15,20. Muskarinik reseptör agonist ve antagonistler varlığında çoğaltılan K562 hücrelerinde siklin D1 transkripsiyon seviyelerinin değiştiği belirlenmiştir57. Bellamy ve ark. 5 gray gama radyasyonunun fibroblastlarda büyümenin durmasına, aynı doz radyasyonun ince bağırsak kripto hücrelerinde ise apoptozise neden olduğunu göstermişlerdir5,22. p53 aynı zamanda cdk’ların inhibitörü p21 transkripsiyonunu artıra-rak da DNA hasarına yanıt verir7,11,20. S fazında eksprese edilen siklin A erken fazda cdk2 ile sonraki fazda cdc ile birleşir. Siklin-cdk kompleksi DNA sentezinin başlamasında rol oynar, cdk ekspresyonunun inhibisyonu ise hücre siklusunun durmasına neden olur6,9. ATM ( Ataxia Telengiectasia Mutant kinaz ) tarafından p53’ün aktivasyonu DNA onarımı ve apoptozisi koordine eden DNA hasar sinyal yollarına aracılık eder59. ATM çift iplik kırıklarına cevapta ve ATR (ATM ve Rad3 related) olarak adlandırılan kinaz diğer tip DNA hasarlarına cevapta önerilmektedir60. Hücre siklusunda ATM ve CHK2 ekspresyonu nispeten devamlı olmasına rağmen ATR ve CHK1 G1 fazının başında ve ortasında düşüktür. ATR ve CHK1 G1/S geçişine yaklaştıkça önem kazanır. ATM/ATR p53 transkripsiyon faktörünü fosforiller. ubiquitin kinaz,MDM2 p53’ün hızlı sirkülasyonunu sağlamaktadır61,62. Ayırıcı hedef mekaniz-malar hala açıklanamamıştır. p53‘le uyarılan G1 fazında duraklamada p21Cip1/Waf 1’in rolü vardır65. Aynı zamanda PCNA (proliferating cell nuclear antigen) inaktive olmaktadır. PCNA, DNA sentezini katalize eden, DNA tamirinde yer alan DNA polimeraz delta’nın kofaktörüdür. Sentezi hücre siklusunun geç G1 fazında baslayarak orta-geç S fazinda en yüksek değere ulasmaktadir43,59,60. p21, cyc-cdk kompleksini inhibe etmesi yanında PCNA’i de inhibe eder. Hücre siklusunun G1/S fazında durdurulmasında yeni belirlenen nükleer protein ICBP90’un p53/p21Cip1/WAF 1 aracılı yolaklarda hedeflerden biri olarak önerilmektedir22,43. İnsan Rad 9 ve Rad 17 proteinlerinin S fazı başlangıcındaki kontrol noktasında ve kromozom kararlılığının sürdürülmesinde önemli olduğu belirlenmiştir37. Rad 9’un ATR kinazla büyük protein kompleksinin fosforillenmesine aracılık ettiği de önerilmektedir69. p53 ve Rb protein fonksiyon kaybının nedenleri mutasyon, delesyon veya diğer proteinlerle bağlanma olabilir25. Rb kontrolu kanser hücrelerinin bir çok tipinde bozulmaktadır. Rb kontrolunun bozulma nedeni Rb fosforillenmesinde rolü olan siklin ve cdk’larda onkojenik mutasyonlardır63. p53 fonksiyonu cdk 4 ve cdk 6 supressorlerinin fazla ekspresyonu ile baskılanır9,64. Genomda onkogenik lezyonlara p53 fonksiyonunun bozulması neden olur. Bunun nedeni p53’ün apoptozis öncesi düzenlenmesinin gerçekleşmemesidir25,41. Hücre siklusunda kontrolün kalkması p21, p27, p57 gibi p53’ün downstream genlerinde kusurlara neden olabilir. Cdk’ların ve siklin-cdk komplekslerinin aktivitelerini Cdk (p21, p27, p57)’nin inhibitörleri inhibe eder ve hücrenin S fazına girişini engeller4,5,6,7,11,22,25,26,65. Bazı tümörlerde cdk4 ve cdk 6’nın negatif düzenleyicileri olan p15 ve p16’nın mutant olduğu da rapor edilmiştir5,22,41,53. Tümör hücrelerinin bir kısmında cdc4 de kusurlar veya cdc4’ün ekspresyonunun fazla olmasından dolayı siklin E düzeyi normal değildir. Bazı tümör hücrelerinde siklin E-cdk2’nin negatif düzenleyicisi olan cdk inhibitörü, p27’nin kaybolduğu da belirlenmiştir56,60. 2-1-1. p53 aracılı apoptosis p53 ve Bcl 2, programlı hücre ölümünde anahtar rol oynayan genlerdir66. Normalde p53 hücre akibetini belirleyen moleküler ağı düzenler. cMyc (nükleer fosfoprotein) p53’ü seçici olarak aktive eder ve p53 apoptozisi başlatır2,5,22,43. Nükleer fosfo protein cMyc, Fas ligand ve Fas reseptörle birleşir. Bu proteinin p53 bağımlı ve bağımsız yolaklar ile sitokrom c salınımını indükleyen bax’ın transkripsiyonunu düzenlediği de düşünülmektedir6,65. Hasarlı hücrelerde fonksiyonel p53 yoksa, hücre siklusu kontrol noktaları tarafından kontrol edilmeden siklus ilerler5,9. p53’ün düzenleyici aktivitesini geçtiğini gösteren alternatif yol ise p53’un negatif düzenleyicisi Mdm 2 (murine double minute 2) dir. Mdm2 proteini, p53’ü kontrol altında tutar ve p53’ün G1/S geçişinde siklusu durdurmasını ve apoptozisi engeller. Radyasyon ve benzeri etkenlerle hücre etkilendiğinde Mdm2 proteininin p53’ bağlanma bölgesinde yapısal değişiklikler meyda-na gelir. Bu nedenle Mdm2 p53’ü bağlayamaz ve serbest p53 transkripsiyonel aktivitesi ile G1 ve G2 kontrol noktalarında siklusu durdurur ve bax genini aktive ederek apoptozise neden olur58. Mdm2, p53’ün transkripsiyonunu azaltır ya da p53’e bağlanarak aktivitesini inhibe edebilir. Lösemi, lenfoma, sarkoma glioma ve meme kanserinde Mdm2 gen amplifikasyonu gösterilmiştir2. Çok organize bir işlem olan apoptozis zararlı ve anormal hücrelerin yıkımını sağlamaktadır3,11,65. Apoptozis yolunda iki düzeyde mekanizma bozuklukları görülür: 1. Apoptozisi düzenleyen genlerde mutasyon ve bu nedenle apoptozise gitmeyen hücrelerin yaşamasıdır, 2. Apoptozise direnç geliştiren hücrelerin Darwinizm (doğal seçilim) ile seçilip yaşamaya devam etmesidir66. 2-1-2. Apoptozise karşı mekanizmalar: Bcl 2 hücre ölümünü inhibe ederek hücreyi apoptozise karşı korumaktadır21,66,67,68. Bu ailenin diğer üyelerinden Bcl-xL, mcl ve bag 1 hücre ölümünün inhibitörleri iken bad, bax ve bik apoptozisi ilerletirler3,67. GADD45 (a growth arrest and DNA damage (gadd)-induced gene) hücre siklusunun G2-M kontrol noktasında önemli rolü olan nükleer proteindir. Bu protein cdc2 proteini ile etkileşerek cdc2 kinaz aktivitesini inhibe etmektedir. cMyc, GADD45 ve cki genleri p15, p21, p27’yi baskılayarak hücre büyümesini sağlar2,7,9. Yaşam faktörleri olmadığında c-Myc onkogeni hücreleri apoptozise götürür68,69,70. Apoptozis öncesi ve sonrası olaylar tamamen açık değildir. Bcl-2 mitokondrinin dış zarında bulunur ve mitokondriden sitokrom c salınımını bloke eder56,70. Sitokrom c kaspazları aktive ederek apoptozisi indüklemektedir3,5,36,67. Bcl-2’nin ekspresyon düzeyi apoptozisi belirleyen faktörlerden birisidir. Bcl-2 ekspresyonu fazla olan hücreler hücre ölümünden kaçabilir30,65. Antiapoptotik Bcl-2 üyeleri kaspaz aktivasyonunu önleyerek antiapoptotik etki gösterirler. Bazı çalışmalarda Bcl-2 çok yüksek bulunmasına rağmen hücre ölümünün arttığı da gösterilmiştir7. NF-kB transkripsiyon faktörünün Bcl-2 ailesini up-regule ettiği bilinmektedir. Bcl-2 aynı zamanda Ras2’nin antiapoptotik aktivitesini de düzenler.2 Bcl-2’nin diğer düzenleyici mekanizması, bax gibi büyüme düzenleyicilerinin aktivitesini inhibe ederek apoptozisi engellemektedir2,7,25,43,67. 2-1-3. Apoptozis kontrol noktaları Apoptozisin olup olmayacağını Bax ve Bcl-2 dengesinin doğruluğu belirler7,62. Hücrelerin apoptozise gitmesi için Bax düzeyinin Bcl-2’den fazla olması gerekir4,5,9,25. Bu mekanizma apoptozisde kontrol noktası 1 olarak önerilmiştir 25,64 (Şekil 4). Yaban tip p53 varlığında Bcl-2 ekspresyonu az olan hücreler apoptozise gider5,71. Tersi olursa yaban tip p53 az, Bcl-2 fazla ise çok mutasyon olabilir. Bunun nedeni hücre proliferasyonunun aktive olmasıdır3,9,25. Bcl 2 ailesinin en büyük proteini Bcl-XL, Bcl-2’ ye benzer yolda hareket eder ve Bcl-2 aktivitesini baskılayan Bak apoptozise neden olur5,9,19,43,68,72,77. Apoptozis yolağında ikinci kontrol noktası çok iyi belirlenememiştir. Interlökin converting enzim (ICE) prokaspaz 1 olarak bilinmektedir. ICE DNA onarım enzimleri ile etkileşmektedir.9,25 Polyadenosin difosfat-riboz polimeraz DNA kırıklarını tanır ve DNA onarımına katılır. Nükleer membran proteini lamin A, PARP’ı parçalar ve apoptotik hücre morfolojisi meydana gelir. ICE ile PARP inaktive olursa, apoptozis başlar9,68. 2-2. Kanser hücrelerinde G2-M geçişi: Kanser gelişiminde ve/veya hastalığın ilerlemesinde G2-M geçişinde değişimlerin rol oynadığı belirlenmiştir. İyonize edici radyasyon Ku homoloğu olan protein kinazları, ataxia telegiectasia mutant (ATM) ve ATM ilişkili (ATR) genleri aktive eder74. Mayada yapılan çalışmalarda telomer idamesi ve DNA onarımı arasındaki bağlantı gösterilmiştir75. Ku, DNA kırıklarının onarımında homolog olmayan uçlar için gereklidir. Ku telomerik DNA’ya bağlanır ve G zengin dizilerin işlenmesine katılır. Telomer idamesinde rolü olan Ku, DNA’larında çift iplik kırığı olan hücrelerin G2-M geçişinde aktive olmaktadır76. Chk1 ve Chk2 protein kinazlar ilk olarak mayada gösterilmiştir. Bu kinazlar, DNA hasarı sonucu aktive olan hücre siklus kontrol noktalarında önemli rol oynamaktadır. Mutant Chk2 Li-Fraumeni sendromlu hastalarda bulunmuştur11,20,77. Chk2 tümör baskılayıcı gen olmaya adaydir. DNA hasarının ardından, Chk1 ve Chk2 yalnız G2 bloğunu uyaran cdc25c’yi fosforillemez; aynı zamanda stabilizasyon için p53 fosforilasyonunu da uyarır. Mikrotübül inhibitörlerinin yaban (wild) tip p53’lü fare embriyo fibroblastlarına verilmesi ile G2-M geçiş bloğu aktive olmaktadır bunun yanısıra mutant p53‘lü hücrelerde hücre siklusu durdurulamamıştır. Bu blok kromozomların ayrılması ve mitoz tamamlanmadan önce diğer S fazına geçişi önleyerek aneuploidiyi engellemektedir. Böylece mutant p53 uygun kromozom ayrılması olmaksızın tekrar tekrar döngüye neden olarak genomik dengesizliğe neden olmaktadır (örneğin aneuploidi). Bu cdk’ların aktivitelerinin inhibisyonu ile gerçekleşir11,20,35. Bu geçişin inhibisyonu p53’ün G2’ye girişi inhibe eden 14-3-3 geninin transkripsiyonunu artırmasıyla sağlanmaktadır. 14-3-3 cdc25c kompleksi, cdc 25c’nin çekirdeğe girişini engeller9,36. Memelilerde DNA hasarı sonucunda tetiklenen sinyal ileti kaskadında ATM ve ATR protein kinazların önemli rolleri vardır. chk1 ve chk2 bu kinazların kontrol noktası fonksiyonlarına aracılık etmektedir78. ATM ve ATR stress olmadığında aktive olmazlar, strese maruz kalınca aktive olmaktadırlar. ATM kinaz normal hücre siklusu ilerlemesinde veya hücre farklılaşmasında gerekli değildir79. 2-3. Kanser hücrelerinde mitoz iplikçik kontrol noktası Bazı araştırmacılara göre kanser gelişimini ve genomik dengesizliği mutasyon oranları ile açıklamak mümkün değildir11,12,80-82. Genomik dengesizlik somatik hücre gen mutasyonu veya aneuploidi gibi kromozom anomalileri içerebilir. Aneuploidi tümör baskılanmasında, hücre siklusunun düzenlenmesinde, sentrozom oluşumu ve fonksiyonunda, hücre büyümesi, metastaz ve metabolizmada bulunan çok sayıda genin dengesizliği olarak tanımlanabilir.11 Kanser gelişimi ve ilerlemesinde aneuploidilerde mitotik kontrol noktası içindeki MAD veya BUB genlerindeki mutasyonların rol oynayabileceği önerilmektedir7,44. Bu mutasyonlar mitotik kontrol noktası değişimine, metafazdan anafaza geçiş sırasında kromozomların yanlış ayrılmasına ve aneuploidiye neden olur. Bu tip mutasyonlar ilk olarak aneuploidi fenotipli olarak sınıflandırılan 19 kolorektum kanser hücre soyunda çalışılmıştır7,44. Ondokuz hücre soyundan ikisinde BUB1 geninde farklı mutasyonlar belirlenmiştir. Aneuplodili bireylerde hBUB1 geninde kalıtsal mutasyonlar bulunmuştur83. BUB1 üç fonksiyonel domain içerir: bunlar CD1, nükleer lokalize edici domain (NLS) ve kinaz domain (CD2)’lerdir. CD1 içinde çerçeve kayması ve anlamsız mutasyonlar bulunmuş, NLS veya CD2 domainlerinde ise mutasyon bulunamamıştır. Farklı araştırıcılar aneuploidi belirlenen kanserlerde BUB ve MAD genlerinde mutasyonlar bulmuştur7,83. Fakat bu mutasyonlar ile ilgili çalışmalar hala yetersizdir. İnsan kanserlerinde mitoz iplikçik kontrol noktaları hakkında bilinenler çok azdır. İnsan kanserlerinin çoğunda mutant MAD1’in kromozom instabilitesine neden olduğu belirlenmiştir11. Aurora kinaz ailesi hücre siklusunu G2/M kontrol noktasından sonra mitoz kontrol noktasında veya mitozun sonuna doğru rol oynar84-87. Aurora kinazlar hatasız hücre bölünmesi için gereklidir84. Aurora kinazların kromozom dizilimi, kromozom ayırımında ve sitokinesisde önemli rolleri vardır. Aneuploidi olan tümörlerde Aurora kinaz’ın fazla ekspresyonu ve sentrozom amplifikasyonu belirlenmiştir88. Aurora A kinaz p53 gibi tümör baskılayıcı proteinleri fosforilleyerek onların aktivitelerini de düzenlemektedir85. Aurora A ve B’nin ras yolağı aracılığı ile hücre transformasyonuna neden olduğu gösterilmiştir86-88. Bu nedenle Aurora kinaz inhibitörleri ile hücre siklusu bloke edilerek kanser tedavisine yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Aurora B kinaz inhibitörü AZD1152 lösemi tedavisine yeni etken madde olarak önerilmektedir89. 2-4.Kanser hücrelerinde sentriol anomalileri Kanser hücrelerinde sentriollerin fazla duplike olduğu belirlenmiştir. Normal hücreler, hücre siklusunun G1 fazında siklinE-cdk2 kompleksleri ile sentriol kopya sayısını düzenler11,32. Anormal spindle (asp) gen ürünü mikrotübül assosiye eden proteindir. Asp proteini kutuplarda herbir mitotik iplikçiğin herbir sentrozoma bağlanmasında rol oynar. Mitozun metafazdan anafaza geçişte tutulmasının nedeni asp mutasyonu sonucu anormal iplikçik morfolojisidir. p53, sentrozom replikasyonunda rol oynayabilir11. Fonksiyonel p53 proteini olmayan fare embriyo hücrelerinde bir hücre siklusu sırasında çok sayıda sentrozom kopyası gösterilmiştir. Mitoz sırasında sentrozom sayısının çok olmasının kromozomların yanlış dağılımına ve bu nedenle aneuploidiye yol açtığı bildirilmiştir7,11. 2-5. Tedavi potansiyeli İnsan kanserlerinin %50’sinden daha fazlasında p53 mutasyonunun olduğu rapor edilmiştir84,90. Düzenleyici sinyal yollarında anahtar oyuncuların rolünün anlaşılması, bilgi artışının yanısıra tedavi hedef ve stratejilerinin belirlenmesine katkı sağlayacaktır. (7hidroksistaurosporin) UCNO1 olarak tanımlanan antikanser etkeninin cdc25c‘yi inhibe ederek G2/M kontrol noktasını bozduğu rapor edilmiştir. Kemoterapi ve radyoterapi gibi anti-kanser tedavilerine direnç, DNA hasar kontrol noktalarının değişmesi ile mümkün olabilir91. Kansere karşı ilaç tedavisinin gelişimi hücre transformasyonu içinde moleküler hedeflere daha fazla odaklanmak gereklidir. Araştırmalar hücre siklus kontrolünün düzenlenleyen kimyasal cdk inhibitörlerinin araştırılmasına dönmüştür2,84. Kanser gelişmeden önce p53 ve pRb mutasyonlarının taranması da tümör gelişiminin erken teşhisine olanak sağlayacaktır72,90. Bir grup araştırıcı siklin A veya E’nin fazla ekspresyonunu ve p53 mutasyonunu ‘’border line’' ve invasif yumurtalık kanserlerinde göstermişlerdir9,92. Check point kinase 1 (Chk 1) kanser tedavisinde yeni hedef olarak gösterilmektedir93. Kemoterapik etkenlere direnç gösteren yumuşak doku sarkomalarında G2/M kontrol noktasının korunduğunu göstermek için immunhistokimyasal analizler kullanılmıştır. Sonuç Hücre siklusunda olaylar kaskadını düzenleyen ve kontrol eden etkileşimler çok sayıda ve komplekstir. Tümör baskılayıcı fonksiyonun ve programlı hücre ölüm yolaklarının anlaşılması yönünde ilerlemeler olmasının yanısıra çözümlenmemiş çok sayıda soru vardır. Kemoterapi ve biyoterapi için hücre siklus kontrol noktaları büyük potansiyele sahip hedeflerdir. Kemoterapi ve radyoterapi sonrası kanser hücrelerinin yaşaması onarım yollarındaki hasarlara bağlı olabilir. Hücre siklus kontrol noktalarında ve DNA onarım yollarındaki moleküler bileşenlerin daha iyi anlaşılması için in vivo ve in vitro çalışmalar klinik çalışmalarla da desteklenmelidir7,9,11,33,80,93,94. 1) Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell JE. Molecular Cell Biology. 4th edition: WH Freeman and Co, New York, 2000. 2) Vermeulen K, VanBockstaele DR, Berneman Z N. The cell cycle : a review of regulation, deregulation and therapeutic targets in cancer. Cell Prolif 2003; 36: 131-49. 3) Guimaras CA, Linden R. Apoptosis and alternative deastyles. Eur J Biochem 2004; 271: 1638-50. 4) Zong WX, Thompson CB. Necrotic death as a cell fate? Genes Dev 2006; 20 : 1-15. 5) Bellamy COC. p53 and apoptosis. Br Med Bull 1996; 53(3): 522-38. 6) DeVita Jr VT, Hellman S, Rosenberg SA. Cancer: principles and practice of oncolgy. 5th edition: Lippincott-Raven, Philadelphia, 1997. 7) Vermeulen K, Berneman ZN, vanBockstaele DR. Cell cycle and apoptosis. Cell Prolif 2003; 36: 165-75. 8) Öndağ Cabadak H. İnsan periferal kan ve fibroblast hücre kültürlerinin sinkronizasyonu ve sinkronize hücre kültürlerinden kromozom analizi ve karyotip hazırlanması. Yüksek Lisans Tezi, Ankara: Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalı, 1987. 9) Foster I. Cancer: A cell cycle defect. Radiography 2008; 14: 144-9. 10) Hu W, Feng Z, Teresky AK, Levine AJ. p53 regulates maternal reproduction through LIF. Nature 2007; 450(7170): 721-4. 11) Kearns WG, Liu JM. Cell cycle checkpoint genes and aneuploidy: A short review. Current Genomics 2001; 2: 171-80. 12) Giacinti C, Giordano A. RB and cell cycle progression. Oncogene 2006; 25: 5220-7. 13) Kelly TJ, Brown GW. Regulation of chromosome replication. Annu Rev Biochem 2000; 69: 829-80. | 14) Prasanth SG, Mendez J, Prasanth KV, Stillman B. Dynamics of pre-replication complex proteins during the cell division cycle. Phil Trans R Soc Lond B 2004; 359: 7-16. 15) Flatt PM, Pietenpol JA. Mechanisms of cell-cycle checkpoints: at the cross roads of carcinogenesis and drug discovery. Drug Metab Rev 2000; 32: 283-305. 16) Sears RC,Nevins JR. Signalling networks that link cell proliferation and cell fate. J Biol Chem 2002; 277: 11617-20. 17) Stevaux O, Dyson NJ. A revised picture of the E2F transcriptional network and RB function. Curr Opin Cell Biol 2002; 14: 684-91. 18) Fearson E. Human cancer syndromes: clues to the origin and nature of cancer. Science 1997; 278: 1043-50. 19) Molinari M. Cell cycle check points and their activation in human cancer. Cell Prolif 2000; 33: 261-74. 20) Cheng M, Sexl V, Sherr C, Raussel M. Assembly of cyclin D-dependent kinase and titration of p27Kip1 regulated by mitogen-activated protein kinase kinase (MEK1) Proc Natal Acad Sci 1998; 95: 1091-4. 21) Hartwell LH, Kastan MB. Cell cycle and cancer. Science 1994; 266:1821-8. 22) Kirsch DG, Kastan MB. Tumor-suppressor p53: implications for tumor development and prognosis. J Clin Oncol 1998; 16(9): 3158-68. 23) Dyson NJ. A revised picture of the E2F transcriptional network and RB function. Curr Opin Cell Biol 2002; 14(6): 684-91. 24) Weinberg R. The retinoblastoma protein and cell cycle control. Cell 1995; 81: 323-30. 25) King RJB. Cancer biology, Longman, 1996. 26) Fearson E. Human cancer syndromes: clues to the origin and nature of cancer. Science 1997; 278: 1043-50. 27) Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell 2000; 100: 57-70. 28) Murray AW. Recycling the cell cycle: cyclins revisited. Cell 2004; 116: 221-34. 29) Hopfner R, Mousli M, Jeltsch JM, Voulgaris A, Lutz Y, Marin C, Bellocq JP, Oudet P, Bronner C. ICBP90, a novel human CCAAT binding protein, involved in the regulation of topoisomerase II expression. Cancer Res 2000; 60: 121-8. 30) Harbour JW, Dean DC. The Rb/E2F pathway: expanding roles and emerging paradigsm. Genes Dev 2000; 14: 2393-409. 31) Zhang HS, Postigo AA, Dean DC. Active transcriptional repression by the Rb-E2F complex mediates G1 arrest triggered by p16INK4a, TGFbeta, and contact inhibition. Cell 1999; 97: 53-61. 32) Hinchcliffe EH, Thompson EA, Maller JL, Sluder G. Requirement of Cdk2-cyclin E activity for repeated centrosome reproduction in Xenopus egg extracts. Science 1999; 283 (5403): 851-4. 33) Champard JC, Lefloch R, Pouyssegur J, Lenormand P. Erk implication in cell cycle regulation. Biochem Biophys Acta 2007: 1773(8): 1299-310. 34) Roberts EC, Shapiro PS, Nahreini TS, et al. Distinct cell cycle timing requirements for extracellular signal regulated kinase and phosphoinositide-3-kinase signalling pathways in somatic cell mitosis. Mol Cell Biol 2002; 22: 7226-41. 35) Harper J, Adami G, Wei N, et al. The p21 Cdk-interacting protein Cip1 is a potent inhibitor of G1 cyclin-dependent kinases. Cell 1993; 75: 805-16. 36) Öndağ H. Effects of excess thymidine and methotraxate on human peripheral blood and fibroblast culture, NATO-ASI The Enzyme Catalysis Process Book, 1998. 37) Pines J, Hunter T. Human cell division: the involvement of cyclins A and B1 and multiple cdc2s. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 1991; 56: 449-63. 38) Heald R, McLoughlin M, McKeon F. Human wee1 maintains mitotic timing by protecting the nucleus from cytoplasmically activated cdc2 kinase. Cell 1993: 74; 463-74. 39) Strausfeld U, Labbé JC, Fesquet D, et al. Dephosphorylation and activation of a p34cdc2/cyclin B complex in vitro by human CDC25 protein. Nature 1991; 351 (6323): 242-56. 40) Draetta G, Eckstein J. Cdc25 protein phosphatases in cell proliferation. Biochim Biophys Acta 1997: 1332: M53-M63. 41) Marumato T, Hirota T, Morisaki T, et al. Roles of aurora -A kinase in mitotic entry and G2 check point in mammalian cells. Genes Cells 2002; 7: 1173-82. 42) Giono LE, Manfredi JJ. The p53 tumor suppressor participates in multiple cell cycle check points. J Cell Physiol 2006; 209: 13-20. 43) Maddika S, Ande SR, Panigrahi S, Paranjothy T, Weglarczyk K, Zuse A, Eshraghi M, Manda KD, Wiechec E, Los M . Cell survival, cell death and cell cycle pathways are inter connected: Implications for cancer therapy. Drug Resist Updat 2007; 10: 13-29. 44) Cahill DP, Lengauer C, Yu J, Riggins GJ, Willson JK, Markowitz SD, Kinzler KW, Vogelstein B. Mutations of mitotic checkpoint genes in human cancers. Nature 1998; 19: 392: 300-3. 45) Cahill DP, da Costa LT, Carson-Walter EB, Kinzler KW, Vogelstein B, Lengauer C. Characterization of MAD2B and Other Mitotic Spindle Checkpoint Genes. Genomicsm 1999; 58: 181-7. 46) Ouyang B, Meadows J, Fukasawa K. Human Bub1: a putative spindle checkpoint kinase closely linked to cell proliferation. Cell Growth Differ 1998; 9(10): 877-85 . 47) Sazer S. The Schizosaccharomyces pombe spindle checkpoint protein mad2p blocks anaphase and genetically interacts with the anaphase-promoting complex. Proc Natl Acad Sci 1997; 94(15): 7965-70. 48) Basu J, Bousbaa H, Logarinho E, Williams BC, Sunkel CE, Goldberg ML. Mutations in the essential spindle checkpoint gene bub1 cause chromosome missegregation and fail to block apoptosis in Drosophila. J Cell Biol 1999; 146(1): 13-28. 49) Kitagawa R, Rose AM. Components of the spindle-assembly checkpoint are essential in Caenorhabditis elegans. Nat Cell Biol 1999; 1(8): 514-21. 50) Dobles M, Liberal V, Scott ML. Benezra R, Sorger PK. Chromosome missegregation and apoptosis in mice lacking the mitotic checkpoint protein Mad2. Cell 2000; 101(6): 635-45. 51) Waizenegger IC, Hauf S, Meinke A, Peters JM. Two distinct pathways remove mammalian cohesin from chromosome arms in prophase and from centromeres in anaphase. Cell 2000; 103(3): 399-410. 52) Roberts BT, Farr KA, Hoyt MA. The Saccharomyces cerevisiae checkpoint gene BUB1 encodes a novel protein kinase. Mol Cell Biol 1994; 14(12): 8282-91. 53) Taylor SS, McKeon F. The human homologue of Bub3 is required for kinetochore localization of Bub1 and a Mad3/Bub1-related protein kinase. J Cell Biol 1998; 142(1): 1-11 54) Chipuk JE, Green DR. Dissecting p53-dependent apoptosis. Cell Death Differ 2006; 13: 994-1002. 55) Katsan MB, Bartkova JK. The retinoblastoma protein pathway in cell cycle control and cancer. Exp Cell Res 1997; 237: 1-4. 56) Sherr C, Mccormick F. The Rb and p53 pathways in cancer. Cancer Cell 2002; 2: 103-12. 57) Cabadak H, Aydın B, Kan B. Muscarinic agonist and antagonists changes muscarinic receptor and cyclin D1 expression in K562 cells. EMBO ’’ Molecular mechanisms of cell cycle control in normal and malignant cCells. Spetses Island-Greece,5-8 October 2007: 53. 58) Reifenberger G, Reifenberger J, Ichimura K, et al. Amplification of multiple genes from chromosomal region 12q13-14 in human malignant gliomas: preliminary mapping of the amplicons shows preferential involvement of CDK4, SAS and MDM2. Cancer Res 1994; 54: 4299-303. 59) Arima Y, Hirota T, Bronner C, et al. Down regulation of nuclear protein ICBP 90 by 53/p21Cip1/WAF1 dependent DNA damage checkpoint signals contributes to cell cycle arrest at G1/S transition. Genes Cells 2004; 9: 131-42. 60) Dang T, Bao S, Wang X. Human Rad 9 is required forthe activation of S-phase check point and the maintenance of chromosomal stability. Genes Cells 2005; 10: 287-95. 61) Wahl GM, Carr AM. The evolution of diverse biological responses to DNA damage: insights from yeast and p53. Nature Cell Biol 2001; 3: E277-86. 62) Craig A, Scott M, Burch L, Smith G, Ball K, Hupp T. Allosteric effects mediate CHK2 phosphorylation of the p53 transactivation domain. Embo Rep 2003; 4: 787-92. 63) Massagué J. G1 cell-cycle control and cancer. Nature 2004; 432: 298-306 64) Latham K, Baker GL, Musunuru K, et al. Cell cycle control and differentiation: mechanisms of proliferative dysfunction in cancer cells. Cancer Detect Prev 1996; 20: 5. 65) Kaldis P. The cdk-activating kinase (CAK): from yeast to mammals. Cell Mol Life Sci 1999; 55: 284-96. 66) Decuadin D, Geley S, Hirsch T, et al. Bcl-2 and Bcl-Xl antagonize the mitochondria dysfunction preceding nuclear apoptosis induced by chemotherapeutic agents. Cancer Res 1997; 52: 62-7. 67) Story M, Kodym R. Signal transduction during apoptosis; implications for cancer therapy. Front Biosci 1998; 3: d365-75. 68) Dixon S,Soriano BJ, Lush RM, Bomer MM, Figg WD. Apoptosis: its role in the development of malignancies and its potential as a novel therapeutic target. Ann Pharmacother 1997; 31: 76-82. 69) Evan G, Littlewood T. A matter of life and cell death. Science 1998; 281: 1317-21. 70) Jin S, Antinore MJ, Lung FD, Dong X, Zhao H, Fan F, Colchagie AB, Blanck P, Roller PP, Fornace AJ, Jr Zhan Q. The GADD45 inhibition of Cdc2 kinase correlates with GADD45-mediated growth suppression. J Biol Chem 2000; 275 (22): 16602-8. 71) Harms-Ringdahl M, Nicotera P, Radford JR. Radiation induced apoptosis. Mutat Res 1996; 366: 171-9. 72) Sattler M, Liang H, Nettesheim D, Meadows RP, et al. Structure of Bcl-xL- Bak peptide complex recognition between regulators of apoptosis. Science 1997; 275: 983-6. 73) Taya Y. Rb kinases and Rb-binding proteins: new points of view. TIBS 1997; 22: 14-7. 74) Smith GC, Divecha N, Lakin ND, Jackson SP. DNA-dependent protein kinase and related proteins. Biochem Soc Symp 1999; 64: 91-104. 75) Peterson SE, Stellwagen AE, Diede SJ, Singer MS, Haimberger ZW, Johnson CO, Tzoneva M, Gottschling DE. The function of a stem-loop in telomerase RNA is linked to the DNA repair protein Ku. Nature Genet 2001; 27(1): 64-7. 76) Stellwagen AE, Haimberger ZW, Veatch JR, Gottschling DE. Ku interacts with telomerase RNA to promote telomere addition at native and broken chromosome ends. Genes Dev 2003; 17: 2384-95. 77) Bell DW, Varley JM, Szydlo TE, Kang DH, Wahrer DC, Shannon KE, Lubratovich M, Verselis SJ, Isselbacher KJ, Fraumeni JF, Birch JM, Li FP, Garber JE, Haber DA. Heterozygous germ line hCHK2 mutations in Li-Fraumeni syndrome. Science 1999; 286(5449): 2528-31. 78) Takagaki K, Katsuma S, Kaminishi Y, et al. Role of Chk1 and Chk2 in Ara-C-induced differentiation of human leukemia K562 cells. Genes to Cells 2005; 10: 97-106. 79) Shiloh Y, Kastan M B. ATM: genome stability, neuronal development, and cancer cross paths. Adv Cancer Res 2001; 83: 209-54. 80) Marusyk A, DeGregori J. Building a better model of cancer. Cell Division 2006; 1: 24. 81) Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B. Genetic instability in colorectal cancers. Nature 1997; 386: 623-7. 82) Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B. Genetic instabilities in human cancers. Nature 1998; 396: 643-9. 83) Hanks S, Coleman K, Reid S, Plaja A, Firth H, Fitzpatrick D, Kidd A, Mehes K, Nash R, Robin N, Shannon N, Tolmie J, Swansbury J, Irrthum A, Douglas J, Rahman N. Constitutional aneuploidy and cancer predisposition caused by biallelic mutations in BUB1B. Nat Genet 2004; 36: 1159-61. 84) Carmena M, Earnshaw WC. The cellular geography of aurora kinases. Nat Rev Mol Cell Biol 2003: 4; 842-54. 85) Keen N, Taylor S. Aurora-kinase inhibitors as anticancer agents. Nat Rev Cancer 2004; 4: 927-36. 86) Kanda AH, Kawai H, Suto S, Kitajima S, Sato S, Takata T, Tatsuka M. Aurora-B/AIM-1 kinase activity is involved in Ras-mediated cell transformation. Oncogene 2005: 24; 7266-72. 87) Tatsuka M, Sato S, Kitajima S, et al. Overexpression of Aurora-A potentiates HRAS-mediated oncogenic transformation and is implicated in oral carcinogenesis. Oncogene 2005; 24: 1122-27. 88) Pihan GA, Purohit A, Wallace J, Knecht H, Woda B, Quesenberry P, Doxsey SJ. Centrosome defects and genetic instability in malignant tumors. Cancer Res 1998: 58; 3974-85. 89) Yang J, Ikezoe T, Nishioka C, Tasaka T, Taniguchi A, Kuwayama Y, Komatsu N, Bandobashi K, Togitani K, Koeffler HP, Taguchi H, Yokoyama A. AZD1152, a novel and selective aurora B kinase inhibitor, induces growth arrest. Blood 2007; 110: 2034-40. 90) Golias C, Charalabopoulos A, Charalabopoulos K. Cell proliferation and cell cycle control: a mini review. Int J Clin Pract 2004; 58: 1134-41. 91) Hattori H, Kuroda M, Ishida T, Shinmura K, Nagal S, Mukal K, et al. Human DNA damage check points and their relevance to soft tissue sarcoma. Pathol Int 2004; 54: 26-31. 92) Blegen H, Einhorn N, Sjovall K, Roschke A, Ghadimi B, McShane L, et al. Prognostic significance of cell cycle proteins and genomic instability in borderline, early and advanced stage ovarian carcinomas. Int J Gynecol Cancer 2000; 10: 477-87. 93) Tse AN,Carvajal R,Schwartz GK. Targeting checkpoint kinase 1 in cancer thera-peutics. Clin Cancer Res 2007; 13(7): 1955-9. 94) Kastan MB, Bartek J. Cell-cycle checkpoints and cancer. Nature 2004; 432: 316-23.

http://www.biyologlar.com/hucre-siklusu-ve-kanser

Transkripsiyon PDF sunum

Transkripsiyon (veya yazılma veya yazılım , DNA''yı oluşturan nükleotit dizisinin RNA polimeraz enzimi tarafından bir RNA dizisi olarak kopyalanması sürecidir. Başka bir deyişle, DNA''dan RNA''ya genetik bilginin aktarımıdır. Protein kodlayan DNA durumunda, transkripsiyon, DNA''da bulunan genetik bilginin (bir Image:RNAP TEC small.jpg|thumb|''T. aquaticus'' RNA polimerazı RNA zincirini uzatması sırasındaki şematik görüntüsü. RNA ve DNA'nın aldığı şekiller daha belli olsun diye protein belli kısımları saydamlaştırılmıştır. Sarı renkli gözterilen magnezyum iyonu enzimin aktif bölgesinde yer almaktadır. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.mesajcı RNA aracılığıyla) bir protein veya peptit dizisine çevirisinin ilk aşamasıdır. RNA''ya yazılan bir DNA parçasına "transkripsiyon birimi" denir. Transkripsiyonda hata kontrol mekanizmaları vardır, ama bunlar DNA çoğalmasındakinden daha az sayıda ve etkindirler; dolayısıyla transkripsiyon Mikro RNA ya da mRNA, mesajcı RNA olarak bilinir. Sentezlenecek olan proteinin şifresini DNA'dan alarak ribozoma getirir. Ribozom birimlerini aktifleştirir ve ribozomda protein sentezine kalıplık yapar. mRNA üzerindeki nükleotitlerin üçerli olarak oluşturdukları gruplara kodon (şifre kelime) denir. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.DNA çoğalması kadar aslına sadık değildir. DNA sentezinde olduğu gibi transkripsiyonda da RNA sentezi 5'' → 3''doğrultusunda ilerler. Yani, eski polimer 3'' → 5''doğrultusunda okunur; yeni, bkz. DNA ikileşmesi ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.tümleyici polimer 5'' → 3'' doğrultusunda oluşur. DNA''da bulunan bilgi işlevsel protein veya RNA ürünlerinin sentezini sağlar. Bu işlevsel ürünleri kodlayan DNA dizilerine gen, bunların oluşumuna da "Gen Alm. Gene (n), Fr. Gene (m), İng. Gene. Hücrenin kromozomlarında bulunan, canlı bireylerin kalıtsal karakterlerini taşıyıp ortaya çıkışını sağlayan ve nesilden nesile aktaran kalıtım faktörleri. Genetik unsurun en küçük parçası. Gen terimi ilk olarak 1909’da Johannsen tarafından o zamana kadar farklı isimlerle ifade edilen kalıtsal üniteler için kullanılmıştır. Canlıların atalarından aldıkları ve çoğunlukla değişmeden nesillerine aktardıkları özellik ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.gen ifadesi" denir. DNA''daki bilginin RNA olarak yazılmış haline "transkript" denir. resim:Homeodomain-dna-1ahd.png|thumb|250px|''Gen ifadesi'' DNA bazları tarafından sentezlenen proteinleri tanımlar. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.Ribozomların protein sentezi yapmak için okuduğu RNA molekülü "Ribozom ribozomal RNA (rRNA) ve proteinlerden yapılmış, hücrenin protein sentez yerleri. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.mesajcı RNA"dır. Mikro RNA ya da mRNA, mesajcı RNA olarak bilinir. Sentezlenecek olan proteinin şifresini DNA'dan alarak ribozoma getirir. Ribozom birimlerini aktifleştirir ve ribozomda protein sentezine kalıplık yapar. mRNA üzerindeki nükleotitlerin üçerli olarak oluşturdukları gruplara kodon (şifre kelime) denir. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.Prokaryotlarda RNA polimerazın ürettiği RNA ile ribozomların okuduğu mRNA aynı moleküldür. bkz. Prokaryotik ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.Ökaryotlarda ise transkript bir takım işlemlerden geçtikten sonra olgun mRNA olur. Bu bakımdan, işlem görmemiş mRNA''ya "öncül mRNA", "prekürsör mRNA" veya "Ökaryotlar (Lat., Eukaryota), çekirdek zarı bulunduran organizmaları kapsayan canlılar üst âlemidir. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.pre-mRNA" da denir. Aşağıda ökaryotik ve Ökaryotlar (Lat., Eukaryota), çekirdek zarı bulunduran organizmaları kapsayan canlılar üst âlemidir. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.prokaryotik organizmalardaki transkripsiyonun benzer ve farklı yönleri ele alınarak konuya genel bir bakış verilmektedir. bkz. Prokaryotik ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.Arkelerin transkripsiyon mekanizması ökaryotlarınkine benzer. Ayrıntılar için bkz. Arkea ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.prokaryotik transkripsiyon ve ökaryotik transkripsiyon maddelerine bakınız. Gen ifadesinin düzenlenmesi== Bir genin okunmaya başlandığı noktanın hemen yukarısındaki bölgenin adı " promotör"dür ("Yukarı" ve "aşağı" terimleri transkripsiyon yönüne bağlı olarak kullanılır: transkripsiyon yönü aşağıdır, transkripsiyon yönünün tersi Moleküler biyolojide akış yukarı ve akış aşağı terimleri DNA veya RNA'da relatif konum belirtmek için kullanılan terimlerdir. Her DNA veya RNA iplikçiğinin bir 5' ucu ve bir 3' ucu vardır, bunlar riboz veya deoksiriboz halkasındaki karbonların numaralarıyla ilişkilidir. Nükleik asit iplikçiğinde söz konusu konuma göreli olarak, "akış aşağı" iplikçiğin 3' ucu tarafıdır. DNA iplikçikleri birbirlerine ters doğrultuda oldukları için bir iplikçiğin akış aşağısı ö ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.yukarıdır.). Promotör bölgesinde genlerin ifadesini kontrol eden DNA dizileri yer alır. Ökaryotlarda promotör bölgelerden başka, "Moleküler biyolojide akış yukarı ve akış aşağı terimleri DNA veya RNA'da relatif konum belirtmek için kullanılan terimlerdir. Her DNA veya RNA iplikçiğinin bir 5' ucu ve bir 3' ucu vardır, bunlar riboz veya deoksiriboz halkasındaki karbonların numaralarıyla ilişkilidir. Nükleik asit iplikçiğinde söz konusu konuma göreli olarak, "akış aşağı" iplikçiğin 3' ucu tarafıdır. DNA iplikçikleri birbirlerine ters doğrultuda oldukları için bir iplikçiğin akış aşağısı ö ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.hızlandırıcı" (İngilizce 'enhancer' adı verilen DNA bölgeleri de gen ifadesine etki eder. Bu hızlandırıcılar transkripsiyon başlama noktasından çok uzakta olsalar da üç boyutlu uzayda ona yakındırlar. Promotörlere ve hızlandırıcılara bağlanan bazı transkripsiyon faktörleri RNA polimerazla etkileşerek onun çalışmasını engeller veya onu uyarırlar. RNA polimeraz Ökaryotik transkripsiyonda üç farklı Resim:TATA-binding_protein.png|thumb|200px|DNA'ya (kırmızı) bağlanmış olan TATA bağlanma proteini transkripsiyon faktörü (mavi). ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.RNA polimeraz vardır, bunlar farklı sınıf genleri okumaktan sorumludur. {| border="1" |Image:RNAP TEC small.jpg|thumb|''T. aquaticus'' RNA polimerazı RNA zincirini uzatması sırasındaki şematik görüntüsü. RNA ve DNA'nın aldığı şekiller daha belli olsun diye protein belli kısımları saydamlaştırılmıştır. Sarı renkli gözterilen magnezyum iyonu enzimin aktif bölgesinde yer almaktadır. ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.RNA Polimeraz I |45S ribosomal RNA ( rRNA) genleri |- |bkz. RNA ...Detaylı bilgi için linke tıklayınız.RNA polimeraz II |Mesajcı RNA ( mRNA) genleri |- | RNA Polimeraz III |Taşıyıcı RNA ( tRNA), 5S rRNA ve bazı başka küçük RNA genleri |} Prokaryotik transkripsiyonda bütün genler tek bir RNA polimeraz tarafından okunur. Arkelerin de bir RNA polimerazı vardır ama çalışma mekanizması ökaryotik RNA polimerazlarınki gibidir. Çok alt birimli olan bu RNA polimerazların yanı sıra SP67 ve T7 gibi fajların ve mitokondrilerin kendilerine has, tek alt birimli RNA polimerazları vardır. Prokaryot polimerazı dört alt birimden (α2, β, β'' ve ω) oluşur. "Sigma (σ)" olarak adlandırılan bir diğer protein ise RNA polimerazın belli promotörlere bağlanmasını sağlar ama RNA''nın sentezi için gerekli değildir. Sigmanın birkaç çeşidi vardır ve hangi genin okunacağı RNA polimeraza bağlı olan sigma alt biriminin türüne bağlıdır. Ökaryotik polimerazların daha fazla sayıda alt birimi vardır. {{dergi belirt |yazar=Dirk Eick, Andrew Wedel and Hermann Heumann (1994) |başlık=From initiation to elongation: comparison of transcription by prokaryotic and eukaryotic RNA polymerases |dergi=Trends in Genetics |cilt=10 |sayı= 8 |sayfalar= 292-296}} Bir prokaryot olan ' E. coli'''nin RNA polimerazı en çok ökaryot RNA polimeraz II''ye benzer ve bunların evrimsel olarak ortak bir geçmişe sahip oldukları muhtemel görülür. RNA polimeraza yardımcı olan çeşitli kofaktör proteinler vardır. Tüm promotörlerden yapılan yazılmada rol oynayan bu proteinlere genel transkripsiyon faktörleri denir. Bunların hata kontrolü veya DNA tamiri gibi yardımcı işlevleri vardır. Diğer kofaktörler RNA polimerazın belli bazı genleri ifade edip etmeyeceğini belirler; bunlara sadece transkripsiyon faktörü denir. Gen ifadesini engelleyici transkripsiyon faktörlerine "represör", kolaylaştırıcı olanlara "aktivatör" denir. Bu sayede bir genin farklı metabolik şartlarda veya farklı dokularda uygun düzeyde ifadelenmesi mümkün olur. Mekanizma Prokaryot ve ökaryotlarda transkripsiyon mekanizmalarının ayrıntıları farklılık gösterir. Prokaryotların çekirdek zarları olmadığı için, oluşmakta olan RNA''nın aynı anda ribozomlar tarafından da okunup çevrimi yapılabilir. Oysa ökaryotlarda, RNA çekirdek içinde oluştuktan sonra ribozomların bulunduğu sitoplazma ve endoplazmik retikuluma taşınır. Dolayısıyla transkripsiyon ve translasyon farklı mekân ve zamanlarda gerçekleşir. Transkripsiyon üç aşamadan oluşur: başlama, uzama ve sonlanma. Buna ek olarak ökaryotlarda bir işlenme aşaması vardır. Başlama Prokaryotlar Prokaryot promotörlerinde iki önemli DNA dizisi vardır: biri, transkripsiyon başlama noktasınından 10 nükleotit yukarıda (-10 konumunda) olan TATAAT dizisi; öbürü de -35''de bulunan TTGACA dizisi. Prokaryotlarda RNA polimeraz DNA''ya bağlanır, sonra bir promotör bulana kadar onun üzerinde ilerler. Sigma altbirimi -35 dizisini tanıyıp RNA polimerazın daha sıkı bağlanmasını sağlar. Sonra sigma ayrılır ve geriye dört alt birimli çekirdek enzimi birakır. A-T baz çiftleri G-C baz çiftlerine kıyasla daha zayıf oldukları için -10 dizisinde DNA zincirleri birbirlerinden ayrılırlar. İki DNA zincirinin birbirinden ayrıldığı bölge "transkripsiyon kabarcığı" olarak tabir edilir. RNA polimeraz uygun noktadan itibaren RNA sentezine başlar. Ökaryotlar Ökaryotlarda -30''da TATAAA veya benzeri bir dizi (TATA kutusu) ve -80 civarında bulunan GGCCAATCT dizisi (CCAAT kutusu) vardır. Ökaryotlardaki TATA kutusuna önce TATA Bağlanma Proteini (TBP) bağlanır. Bu başlama kompleksi RNA polimerazı promotöre seferber eder ve oradan transkripsiyon sürecini başlatmasını sağlar. Bu proteinler temel düzeyde bir transkripsiyon için yeterlidirler. Daha yüksek seviyede transkripsiyon elde etmek için başka transkripsiyon faktörleri gereklidir. Promotör ve ökaryotlarda hızlandırıcılara bağlanan düzenleyici proteinler, RNA polimerazın DNA''ya bağlanmasına engel olarak veya bağlanmasını kolaylaştırarak transkripsiyonun seviyesini düzenlerler. Uzama Uzama, prokaryot ve ökaryotlarda benzer şekilde gerçekleşir. Uzayan RNA zincirinin 3'' ucuna nükleotitler eklenir. Yani, gelen nükleotidin 5'' fosfat grubu ile RNA zincirindeki 3'' hidroksil grubu arasında bir fosfodiester bağı oluşur. İki DNA zincirinden sadece biri, kendisini tümleyici bir RNA iplikçiğinin sentezi için kullanılır; buna "şablon zincir" denir. Sentez sırasında geçici bir DNA-RNA ikilisi oluşur ama sonra RNA DNA''dan ayrışır ve ilerleyen enzimin gerisinden DNA tekrar kapanıp normal çift sarmallı haline geri döner. Sonlanma Prokaryotlar RNA polimeraz bir sonlanma sinyaline rastlayınca RNA sentezi sona erer. Prokaryotik genlerde iki tip sonlanma vardır: "ro" adı verilen sonlanma proteininin gerekli olup olmadığına göre, ro''ya bağlı ve ro''dan bağımsız sonlanma. Bunların sinyalleri farklıdır. Ro''dan bağımsız sonlanmada sık G/C nükleotitli bir bölgeyi izleyen sık A/T''li bir bölge bulunur. G/C''li kısım RNA''ya yazılınca, oradaki nükleotitler firkete görünümlü bir şekil alırlar ve bu RNA polimerazı yavaşlatır. Bunu izleyen sık A/T''li kısımda ise polimeraz duraklar ve DNA''dan kopar. Ro''ya bağlı sonlanmada ise DNA''da sık C''li bir bölge olur. Transkripsiyon sırasında ro proteini büyümekte olan RNA''ya bağlanıp, onun üzerinden polimeraza doğru ilerlemeye başlar. Polimeraz sık C''li bölgeye gelince duraklar, bu sayede ro polimeraza yetişir ve yeni sentezlenmiş RNA''yı ondan kopartır. Ökaryotlar Ökaryotlarda prokaryotlardaki gibi belirgin sonlanma sinyalleri yoktur. RNA polimeraz mRNA''nın biteceği yerden 1000-2000 nükleotit daha ileriye kadar okumaya devam eder. Bu RNA sonradan işlenerek fazla uzamış kısmı çıkartılır. İşlenme Prokaryot RNAlar sentezlendikten sonra herhangi bir işlemden geçmeden ribozomlar tarafından okunarak protein sentezinde kullanılırlar; hatta bir RNA''nın sentezi bitmeden bir ribozom onun çevirisini yapmaya başlar. Ökaryotlarda en son mRNA''nın oluşması için sınıf II RNA polimeraz okumaları (transkriptleri) bir takım işlemlerden geçer. Bu işlemler arasında başlık takılması (İngilizce 'capping' , poliadenilasyon ve intron çıkarılması ( uç birleştirme; İngilizce 'splicing' vardır. Ribozomal ve taşıyıcı RNAlar da işlenir, ama ne başlık alırlar ne de poliadenile olurlar. Başlık RNA''nın 5'' ucunda olur. RNA''ya 5''-5'' fosfodiester bağlantısı ile metilli bir guanin nükleotidi eklenir. Bu "başlık", mRNA''nın çeviri sırasında ribozomlar tarafından tanınması için önemlidir. Poliadenilasyonda RNA''nın ucu kesilerek doğru olan 3'' uç ortaya çıkar ve buna bir dizi adenin nükleotiti eklenir. 3'' ucun konumu RNA içinde bulunan bir nükleotit dizisi tarafından belirlenir. Bu dizi, AAUAAA, poliadenilasyon sinyali olarak adlandırılır. Gerekli enzimler bu diziyi tanıyınca RNA bu sinyalden 10 - 30 nükleotit aşağıda kesilir ve sonra ona bir dizi adenin eklenir. Bu adeninlerin eklenmesinde bir şablon kullanılmaz; A''lar sadece peşpeşe RNA''nın 3'' ucuna eklenir. Bu poli(A) kuyruğu ortalama 200 nükleotit uzunluğunda olur ve RNA''yı yıkımdan korur. İntronlar, uçbirleştirme (ing. 'splicing' işlemi sonucu prekürsör RNA''dan çıkartılan bölümlerdir, kalan kısımlar ekson olarak adlandırılır. Çıkartılma mekanizmasına bağlı olarak iki tip introndan söz edilir. Tip I intronlarda RNA''nın katalizör özelliği vardır; kendi kendini kesip birleştirme yeteneğine sahiptir. Tip II intronlarda bu işlemden sorumlu olan splisozom (İngilizce 'spliceosome' adlı büyük bir RNA/protein kompleksi vardır. Splisozom, intron-ekson sınırını tanıyıp RNA''yı o noktada keser, sonra da bitişik eksonları birleştirerek ergin mRNA''yı meydana getirir. Ters transkripsiyon Bazı virüsler (örneğin AIDS hastalığına neden olan HIV) RNA''yı DNA''ya yazar. Bu tür yazılma ters transkriptaz adlı enzim tarafından gerçekleştirilir. HIV''da ters transkriptaz, viral genomdan bir tümleyici (komplementer) DNA iplikçiği ( cDNA) sentezler. Başka bir enzim, ribonükleaz H, RNA iplikçiğini sindirir. Ardından ters transkriptaz, cDNA''yı tümleyici bir DNA iplikçiği daha sentezleyerek çift sarmallı bir DNA oluşturur. Bu viral DNA, entegraz adlı bir enzim aracılığıyla konak hücrenin genomuna dahil olur. Bu sürecin sonucunda konak hücre yeni virüslerin oluşumu için gerekli olan viral proteinleri ve RNA iplikçiğini üretmeye başlar. Ardından hücre programlanmış ölüm mekanizmasıyla ( apoptoz) imha olur. Tarihçe RNA polimerazın in vitro olarak RNA sentezlediği çeşitli laboratuvarlarda 1965''te gösterilmiştir. Roger Kornberg ökaryotik transkripsiyon mekanizmasının moleküler ayrıntıları üzerinde yaptığı çalışmalardan dolayı Nobel Kimya Ödülü''nü kazanmmıştır. Kaynakça Molecular Cell Biology. 4th ed. Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. New York: W. H. Freeman & Co.; c2000. Molecular Biology of the Cell 4th ed. Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. New York and London: Garland Science; c2002 The Cell - A Molecular Approach. 2nd ed. Cooper, Geoffrey M. Sunderland (MA): Sinauer Associates, Inc; c2000. Lehninger Principles of Biochemistry, 4th edition, David L. Nelson & Michael M. Cox Principles of Nuclear Structure and Function, Peter R. Cook Essential Genetics, Peter J. Russell Transkripsiyon PDF sunum :documents/transkripsiyon.pdf

http://www.biyologlar.com/transkripsiyon-pdf-sunum

Glikoproteinlerin Yapısı ve Fonksiyonları

Glikoproteinler, bakteriden insana kadar pek çok canlıda bulunur ve farklı işlevlere sahiptir. Kısa oligosakkarit zincirlerine sahip bu proteinler pek çok hücresel olayda hormonlar, virüsler ve başka maddeler tarafından hücre yüzeyinin tanınmasında görev alırlar. Ayrıca hücre yüzey antijenleri, hücre dışı matriksin elemanı, gastrointestinal ve ürogenital yolun müsin salgısı olarak görev yaparlar. Bunların yanında albümin hariç plazmadaki globuler proteinlerin hemen hepsi, salgılanan enzimler ve proteinler glikoprotein yapısındadırlar. Bu derlemede glikoproteinlerin yapısı, fonksiyonları ve biyolojik önemi hakkında bilgi verilmiş, glikoproteinleri incelemede kullanılan yöntemlerden söz edilmiştir. Ayrıca, glikoproteinlerin klinik tedavide kullanılabilirliği ve kanserdeki önemi vurgulanmıştır. Başa Dön Glikoproteinler polipeptid iskeletlerine kovalent olarak bağlı oligosakkarit (glikan) zincirlerini içeren proteinlerdir 1-4. Glikoproteinler glikokonjugatların veya karma karbonhidratların bir sınıfıdır. Kompleks karbonhidratların üç sınıfı olan glikoproteinler, proteoglikanlar ve glikolipidler genellikle hep birlikte “Glikokonjugat “ olarak adlandırılır. Doğada yaygın Şekilde bulunan şeker zincirlerinin yapılarını, biyosentezlerini ve biyolojik görevlerini araştıran moleküler biyoloji dalına ise “Glikobiyoloji” denir 5-7. Modern biyoteknolojide glikobiyolojinin önemi her geçen gün daha iyi anlaşılmaktadır. Biyolojik aktif doğal moleküllerin çoğu glikokonjugatlar olup, şekerler bağlı oldukları moleküllerin sentezi, parçalanması, kararlılığı ve aktifleşmesinde çok önemli etkilere sahiptir 7. Glikoproteinlerin Yapısı Glikoproteinlerin karbonhidrat kısmında başlıca 7 çeşit monosakkarid bulunur. Bu monosakkaridler, değişik sıralama ve farklı bağ yapıları ile bir araya gelirler ve sonuçta çok sayıda karbonhidrat zinciri yapısı ortaya çıkar. Glikoproteinlerde yer alan monosakkaridler; glikoz, galaktoz, mannoz, fukoz, N-asetil glikozamin, N-asetil galaktozamin, N-asetilnöraminik asit (sialik asit)'tir. Bunlardan başka daha az sıklıkla rastlanan arabinoz ve ksiloz vardır 8. Oligosakkarit zincirleri glikoproteinlerin peptid omurgasına 5 ayrı amino asit artığının birinden bağlanmışlardır. Bunlar; asparajin, serin, treonin, hidroksilizin veya hidroksipirolindir 2, 4, 9-11. Glikoproteinlerin Sınıflandırılması İçerdikleri bağ tipine göre glikoproteinler, N-glikozidik bağı içerenler ve O-glikozidik bağı içerenler olmak üzere 2 ana sınıfa ayrılır. N-glikozidik bağı içeren glikoproteinlerde şeker asparajin yan zincirinin amid grubuna bağlanır (Şekil 1). Ovalbumin, immunglobulinler, orosomukoid başlıca N-bağlı glikoproteinlerdir. N-bağlı glikoproteinlerde karma, mannozdan zengin ve melez oligosakkaritler olmak üzere 3 ana sınıf oligosakkarit bulunur. Her 3 sınıf glikoproteinde de ortak bir pentasakkarit çekirdek bulunur. (Man3 Glc NAc2) Bu ortak pentasakkaritin varlığı bunların biyosentezlerinde ortak bir başlangıç mekanizmasının bulunması ile açıklanır 4, 12. Karma tip glikoproteinler genellikle uç NeuAc kalıntıları ile tabanda yatan Gal ve GlcNAc kalıntıları içerir. Karma glikoproteinler hayvan glikoproteinlerinde bulunur. 100'den fazla tipinin belirlenmiş olması kimyasal işaretleme ve tanıma olaylarında karbonhidratların farklılığını gösterir 13. Mannozdan zengin oligosakkaritler tipik olarak, pentasakkarit çekirdeğe bağlı 2-6 ek mannoz kalıntısı içerirler. Bütün N-bağlı oligosakkaritler başlangıçta mannozdan zengin yapılar halinde oluşurlar, daha sonra farklı tipte kompleks oligosakkaritlere farklılaşırlar. Bunlar hayvan glikoproteinleri içinde sınırlı sayıda yer alırlar. Daha çok düşük ökaryotlarda ve viral zarf glikoproteinlerinde bulunurlar. Melez oligosakkaritler ise diğer iki sınıfın her ikisine ait nitelikleri taşırlar 14, 15. N-bağlı glikoproteinler glikoproteinlerin ana sınıfını oluşturur. Kolayca erişilebilen proteinler (örn. Plazma proteinleri) esas olarak bu gruba ait oldukları için bu glikoproteinler daha fazla incelenmiştir. Bu grupta hem zara bağlı hem de dolaşımda yer alan glikoproteinler bulunur. O-glikozidik bağı içeren glikoproteinlerde, şeker serin veya treoninin R grubunun hidroksiliyle bağlanır (Şekil 2). Birçok membran proteini, müsinler, proteoglikanlar, kollajenler başlıca O-bağlı glikoproteinlerdir 7,11. Glikoproteinler başlıca memeli glikoproteinleri, balık glikoproteinleri, bitki glikoproteinleri, bakteri glikoproteinleri, viral glikoproteinler ve paraziter glikoproteinler olarak da sınıflandırılabilirler 16. Glikoproteinlerin Biyosentezi Nerede Gerçekleşir? N- ve O-bağlı glikoproteinlerin sentezi endoplazmik retikulumun lümeninde ve golgide gerçekleşir. O-bağlı glikoproteinlerin sentezi sırasında lipid taşıyıcılar olaya katılmazken N-bağlı glikoproteinler lipid yapısında olan dolikol ve onun fosforile türevi olan dolikol pirofosfata gereksinim gösterirler 1, 9, 17, 18. N-glikolizasyon olayı 2 evreye ayrılabilir: 1. Oligosakkarit P-P dolikol'ün bir araya gelmesi ve aktarılması 2. Oligosakkarit zincirinin işlemlenmesi O-bağlı oligosakkaritlerin sentezi ise şeker nükleotidlerden şekerlerin basamak basamak eklenmesi ile golgi'de gerçekleşir. Lipid taşıyıcılar olaya katılmaz 11. Glikozilfosfatidilinozitol (GPI) Bağlı Glikoproteinler Glikozilfosfatidilinozitol bağlı glikoproteinler glikoproteinlerin üçüncü büyük sınıfını oluşturur. GPI bağlı glikoproteinler plazma zarının dış katmanına fosfatidilinozitolün (PI) yağ asitleri ile tutunur. PI, bir Glc-NH2 parçası yoluyla, çeşitli şekerler içeren bir glikan zincirine bağlanır. Oligosakkarit zinciri daha sonra fosforiletanolamin yoluyla bir amid bağı ile bağlanan proteinin karboksil ucuna bağlanır. GPI çatılarının çoğu bir molekül fosforiletanolamin, üç Mannoz kalıntısı, bir molekül GlcNH2 ve bir molekül fosfatidilinositol içerir 2, 4, 12. Bazı GPI bağlı proteinler; Asetilkolinesteraz (alyuvar zarı), alkalen fosfataz (barsak, plasenta), yıkım hızlandıran faktör (alyuvar zarı), 5'-Nükleotidaz (T lenfositler), Thy-1 antijeni (beyin, T lenfositler), Değişken yüzey glikoproteinleri (Trypanosoma brucei) 4'dir. Glikoproteinleri İncelemede Kullanılan Başlıca Önemli Yöntemler 4, 19 Kromatografik yöntemler: Bunlardan en önemlileri İnce Tabaka Kromatografisi (Thin Layer Chromatography) (TLC), Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (High Performance Liquid Chromatography) (HPLC), Gaz Kromatografisi (Gass Chromatography) (GC) dir. Lektin Affinite Kromatografisi: Kullanılan özgül lektine bağlanan glikoproteinler ve glikopeptidleri saflaştırmak için kullanılır. NMR Spektroskopi: Özgül şekerlerin dizgisinin, bağlarının ve glikozid bağlarının anomer doğasının kimliklendirilmesinde yararlanılır. Kütle Spektroskopisi: Molekül kütlesi, bileşimi, dizgisi ve bazen bir glikan zincirinin dallanması hakkında bilgi verir. Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry (FAB-MS), - Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation Time-of-Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF MS), Electrospray Ionisation Mass Spectrometry (ESI-MS). Periodik Asit-Schiff Ayıracı: Elektroforetik ayırımdan sonra glikoproteinleri pembe bantlar halinde gösterir. Kültür Hücrelerinin Radyoaktif Şekerle İnkübasyonu: Elektroforetik ayırımdan sonra glikoproteinlerin radyoaktif bantlar halinde saptanmasını sağlar. Uygun Glikozidaz veya Fosfolipazla İşlemleme: Elektroforetik göçte oluşan kayma N-glikan, O-glikan veya GPI bağlarına sahip proteinler arasında ve büyük miktarda mannoz ve N-glikanlar arasında ayırım yapmaya yardım eder. Metilasyon Analizi: Şekerler arasındaki bağların belirlenmesini sağlar Amino Asit veya cDNA Dizgi Analizi: Amino asit dizisinin belirlenmesini sağlar. Glikoproteinlerin Oligosakkarit Zincirlerinin Fonksiyonları Glikoproteinlerin yapısındaki şekerlerin en önemli görevleri moleküller ve hücreler arası tanıma olaylarında görülür 7, 20, 21. Bundan başka; • Hücre içinden ve dışından gelen proteolize karşı korunma sağlar • Öncül proteinlerin daha küçük ürünlere proteolitik işlemlenmesini etkiler • Fizikokimyasal nitelikleri (örn: çözünürlük, akışkanlık, yük ve denaturasyon) değiştirir • Biyolojik etkinliğe katılır (örn: koriyonik ganadotropini) • Zarlara yerleşmeyi, hücre içi göçü, sınıflandırılmayı ve salgılamayı etkiler • Embriyonik gelişmeyi ve farklılaşmayı etkiler • Kanser hücreleri tarafından seçilen metastaz noktalarını etkiler 4, 11. N-bağlı oligosakkaritlerin en önemli görevleri protein katlanması sırasındadır. Endoplazmik retikulumdaki “şaperon” adı verilen proteinler yeni sentezlenen membran proteinlerinin doğru konformasyonda katlanmalarına yardım ederler 18. Şaperonlar, polipeptidlerin biyosentezleri sırasında katlanmaları ile organellere transportunu kolaylaştıran ve hücresel stres koşullarında protein agregasyonunun engellenmesine yardımcı olan “heat schock” proteinlerdir 22. Kalretikulin ve kalneksin adı verilen iki şaperon yapılarında kalan tek bir glikoza sahip mannozca zengin oligosakkaritleri tanıyarak katlanmamış glikoproteine bağlanır. Bu iki şaperon, lektinler gibi karbonhidrat bağlayıcı proteinler sınıfındadır. Spesifik karbonhidrat yapıları için bir tanınma ve bağlanma bölgelerine sahiptirler 11, 18. Birçok hücre bileşeninin hidrolizini ve dönüşümünü gerçekleştiren lizozomlar, proteazlar, lipazlar, glikozidazlar gibi birçok lizozomal enzimler içerirler. Bu enzimler N-bağlı glikoprotein yapısındadır. Mannozca zengin oligosakkaritler bazı proteinleri hücredeki spesifik bölgelere hedefler 13. Golgideki Man 6-P reseptörü enzimi tanır, bağlar ve lizozomlara yönlendirir. Man-6P reseptörü hücre yüzeyinde de vardır. Bu sinyali içeren ekstraselüler enzimler de endositozla alınır ve lizozomlara transfer edilir 17. Glikoproteinlerin oligosakkarit zincirleri proteinlerin çözünürlüğünü ve stabilitesini arttırır. Hücre dışına salgılanan pek çok protein (plazma proteinleri, maya ve mantarlardan salgılanan parçalayıcı enzimler) glikoprotein yapısındadır. N-bağlı glikoproteinler hayvan hücrelerinin yüzeyinde bulunur ve hücre-hücre etkileşimlerinde önemli rol oynarlar 15. Glikoproteinlerin Fertilizasyondaki Önemi Oositi saran zona pellusida (ZP) ZP-1, ZP-2 ve ZP-3 olmak üzere 3 glikoprotein içerir. Bunlardan en önemlisi sperm için bir reseptör olarak görev yapan ve O-bağlı glikoprotein olan ZP3'dür. Sperm yüzeyinde yer alan ve galaktozil transferaz olan bir protein ZP'nın oligosakkarit zincirleriyle etkileşir; proteazlar, hiyaluronidazlar ve sperm akrozomundaki diğer maddeler ortama salınır ve bu enzimler spermin ZP'yi aşmasına ve oositin plazma zarına ulaşmasına yardım ederler. Yine hamsterlerde bulunan bir glikoprotein olan PH-30'un sperm ve oosit plazma membranlarının birbirine bağlanmasında ve kaynaşmasında önem taşıdığı bilinmektedir. Bu glikoproteinlerin işlevlerini durduracak ilaç veya antikorlar geliştirilebirse döllenme engelleneceğinden bunların kontraseptif ajanlar olarak kullanılabilmesi mümkün olacaktır 11, 23. Glikoproteinlerin İnflamasyondaki Rolü Akyuvarların ve endotel hücrelerin yüzeyinde bunların hücreler arası adhezyona uğramasına katılan ve selektinler adı verilen özgül lektinlerin bulunduğu bilinmektedir. Vasküler endotel hücreleri hasara uğrarsa, inflamatuvar yanıt oluşur ve hasarlı dokudan sitokinler salınır, bunlar da akyuvarları çekerler. Bu etkileşim sonucunda lökositler damar duvarına yapışırlar. Akyuvarların damar duvarına yapışması enfeksiyonla mücadelede son derece önemlidir 14, 24. Yapısal Molekül Olarak Glikoproteinler Glikoproteinlerin hücre membranlarının önemli ve aktif komponentleri olduğu bilinmektedir. Hücre membranlarının glikoproteinleri iki lipid tabakası arasına yerleşmiştir. Glikoprotein molekülü membranın bir ya da her iki yüzeyi ile temas edebilmesine karşın karbonhidratlar hemen hemen yalnızca dış yüzeyde bulunurlar 10. Yaşamın temel birimi olan hücreler dokulara yerleşmiş olup çoğunlukla bağ dokusu adı verilen bir hücre dışı yatakla çevrelenmişlerdir. Hücre dışı yatak üç büyük biyomolekül sınıfı içerir: Bunlar; yapısal proteinler (kollajen, elastin, fibrillin) özgülleşmiş proteinler (fibronektin, laminin), proteoglikanlar (kondroitin sülfat, keratan sülfat, dermatan sülfat, heparin) dır. Kayganlaştırıcı ve Koruyucu Ajanlar: Müsinler; glikoprotein ve proteoglikanlardan oluşan sümüksel madde olup, mukusun büyük bir makromoleküler komponentidir 25. Solunum yolunda hücrelerin yüzeyini sıvar, girip çıkan ve ısısı ve rutubeti sürekli değişen havanın kurutucu etkilerinden hücreyi korur. Sindirim sistemindeki görevi ise yüzeyi kayganlaştırmak ve örtü epitel hücrelerini enzimlerin eritici etkilerinden korumaktır. Genital kanaldaki mukus içeriğinin kayganlığı sağlama dışında bakteriolitik etkisi de vardır. Zara bağlı müsinler çeşitli hücre-hücre etkileşimlerine katılır. Müsinler bazı yüzey antijenlerini maskeleme eğilimi de gösterirler 4. Plazma Proteinleri: Plazma proteinlerinin hemen hepsi glikoprotein yapısındadır. Buna göre bu proteinler N ya da O-bağlı oligosakkarit zincirleri ya da her ikisini içerirler. Albüminde ise şeker kalıntıları bulunmaz. İmmunoglobulinler Antikor olarak fonksiyon gören bu proteinler de glikoprotein yapısındadırlar. Temel immunglobulin molekülü bir çifti ağır zincir (H) ve diğer bir çifti ise hafif zincir(L) olmak üzere 4 polipeptid zincirinden kurulur. Antijen bağlama bölgesi komşu ağır ve hafif zincirler arasındadır. Zincirler disülfit bağları ile birleşmiştir. İmmunglobulinler üç büyük (IgA, IgG ve IgM) ve iki küçük (IgD ve IgE) sınıfa ayrılır 3. Kan Grubu Maddeleri İnsan eritrosit membranları antijenik maddeler içerir. Bunlardan 300'den fazlası yaklaşık 18 kan grubu içinde sınıflandırılır. ABO, Lewis, Duffy, Kell, Kidd, Lutheran sistemleri bunlardan bazılarıdır. Bu sistemler glikoproteinler, glikolipidler ya da proteoglikanlar şeklinde bağlanmış oligosakkaritler olarak bilinirler. Sözü edilen antijen moleküllerinin %80-90'ı karbonhidrattır ve kan grubunun tipi redükte olmayan terminale yakın şeker kalıntıları aracılığıyla belirlenir 10. Hormonlar Birçok hormon glikoprotein yapısında olup bunlar; Lüteinleştirici Hormon (LH), Folikül Stimüle Edici Hormon (FSH), İnsan Koryonik Gonadotropini (HCG), Gebe Kısrak Serum Gonadotropini (PMSG), Balık Gonadotropik Faktör (FGF), Tiroid Stimüle Edici Hormon (TSH), Eritropoietin'dir 3. Enzimler Birçok enzim glikoprotein yapısında olup bunlardan bazıları; oksidoredüktazlar (glioksidazlar, seruloplazma peroksidaz, kloroper-oksidaz), transferazlar (α-glutamil transpeptidaz, ribonükleaz), hidrolazlar (lipaz, kolinesteraz, atropinesteraz, α galaktozidaz, alkalen fosfataz, deoksi ribonükleaz, amilaz, β fruktofuranosidaz, N-asetil β glukozaminidaz, β glukuronidaz, hyaluronidaz, oksitosinaz, kallikrein, bromelain, enterokinaz ) ve pepsinojendir 3. Tümör Belirleyicileri Tümör belirleyicileri, Tümör hücreleri ve embriyoner hücreler tarafından sentezlenen ve çeşitli vücut sıvılarında kalitatif ve kantitatif yöntemlerle tayin edilen maddeler olup genellikle glikoprotein yapısındadırlar. Tümör belirleyicileri günümüzde diğer teşhis yöntemleriyle birlikte kanser tanısında, tedaviye cevabın değerlendirilmesinde ve nüks eden hastalığın işareti olarak kullanılabilmektedir. Bu amaçla çok sayıda tümör belirleyicilerinden yararlanılmaktadır 26. Tümör belirleyiciler arasında en çok ilgi çekeni karsinoembriyonik antijen (CEA) olup 180 kDA molekül ağırlığında bir glikoproteindir 27. Glikoproteinlerin Antijenik Özellikleri Protein ve glikoproteinler hücre içi iletişimi sağlamada etkili elemanlardır. Proteinlerin bir çok kompleks oligosakkarit yapılarla dekore edilmiş olmasının nedeni uzun süre anlaşılamamış ancak son yirmi yılda glikobiyoloji alanındaki gelişmeler glikolizasyonun rolünün kısmi olarak anlaşılmasını sağlamıştır. Protein glikozilasyonu proteinlerin en yaygın posttranslasyonel modifikasyonudur ve proteinin antijenik özelliklerine katkıda bulunur. Bağışıklık sisteminde yer alan çoğu molekül de (hücre reseptörleri, sitokinler, antikorlar) glikozile Şekilde bulunurlar. Glikozilasyona uğramış proteinler farklı tip antijenik epitoplar taşırlar 7, 28) ve glikoproteinler immun sistem efektörlerinin anahtar bileşenleridirler 29, 30. Ayrıca glikoproteinlerin detaylı analizleri konak-mikroorganizma ve konak-parazit arasındaki ilişkilerin aydınlatılmasına böylece immun cevabın araştırılmasındaki eksik bilgilerin tamamlanmasına yardımcı olurlar. Kanser Tanısında Glikoproteinler Kanser tanısında glikoproteinlerin ayrı bir önemi vardır. Kanser tedavisinin başarılı olmasında temel ilke olabildiğince erken tanıdır. Günümüzde bazı istisnaları dışında en yaygın kullanılan ve üzerinde yoğun çalışmalar sürdürülen yöntemler immunolojik ve biyokimyasal yöntemlerdir. Malign hücrelerin kaybettikleri matür hücre özelliklerinin ve kazandıkları yeni özelliklerin pek çoğunun hücre membranındaki çeşitli değişikliklere bağlı olduğu gerçeği, tümör belirteci çalışmalarını plazma membran komponentlerine, dolayısıyla glikoprotein ve glikolipidlere yöneltmiştir. 25 Pek çok malignitede hücre yüzeyi, tümör dokusu ve serumdaki glikoprotein fraksiyonlarında değişiklikler bildirilmiştir 4, 9, 12, 30. Glikoprotein ve glikolipid fonksiyonlarında belirleyici ve yardımcı rol oynayan oligosakkarit yan zincirlerinde yer alan çeşitli monosakkaritler araştırılmış, özellikle zincir sonlarında yer alan 2 şekerin; fukoz ve sialik asit'in pek çok malignitede serumda artmış olduğu tespit edilmiştir 31, 32. Tedavi Edici Glikoproteinler Günümüzde tedavi edici glikoproteinler biyoteknoloji ürünlerinin en önemli sınıfını oluşturur. Bunlar; eritropoietin, granülosit makrofaj koloni stimüle edici faktör ve doku plazminojen aktivatörüdür. İlave olarak halihazırda 60 rekombinant glikoprotein terapotik ajan olarak geliştirilmiştir. Bu glikoproteinler hücre kültürü sistemlerinde ya da transgenik hayvanlarda rekombinant ürünler gibi üretilmektedirler. Günümüzdeki en önemli biyoteknolojik ürünlerden biri eritropoietindir. Eritropoietin eritrosit progenitörlerinin çoğalmasını ve farklılaşmasını teşvik eder. Eritropoietinin kemoterapiden sonraki kemik iliği baskılanmasının tedavisinde önemli değeri vardır 12. Tümörlü hastaların tedavisinde lektinlerin kullanılabileceğine ilişkin birçok araştırma yapılmıştır. Örneğin galaktoza spesifik bir lektin olan Viscum album aglutinin bugün tüm Avrupa'da tümörlü hastalarda geniş bir kullanım alanı bulmaktadır. Bütün tümör hücrelerine karşı 1-2 ng/kg vücut ağırlığı hesabına göre subkutan olarak verilen bu lektinin interleukin 1 ve interleukin2 gibi sitokinlerle, tümör nekroz faktörünün monositlerde üretimini arttırarak immun sistemi uyardığı rapor edilmiştir 19. Mistletoe lektin de denilen bu lektin ökse otundan elde edilen 63 kDa ağırlığında bir glikoproteindir. Bu lektinin anti-karsinojenik etkisiyle ilgili pek çok çalışma yapılmış olup 33-36 Choi ve ark. (2004) bu lektinin sadece tümörlü dokuları öldürdüğünü, sağlıklı dokulara zarar vermediğini rapor etmişlerdir 37. Bock ve ark. (2004) yapmış oldukları çalışmada meme kanserli hastalara Mistletoe Ekstraktını deri altı yolla vermişler, bu hastalar ekstraktı almayan kontrol grubu hastalara göre hastalık semptomlarını daha az gösterirken, hayatta kalma süreleri de uzamıştır 38. Aynı lektinin hücre yüzeyi epitoplarına bağlanarak hücre içi kalsiyum seviyesini arttırdığı ve belli proteinlerin fosfatlanmasını indüklediği bildirilmiştir 19. Mistleteo lektinin apoptozisi indüklediğini bildiren çalışmalar da vardır 35, 37. Thies ve arkadaşları (2008) farelere verilen düşük doz Mistletoe lektinin melanom büyümesini yavaşlattığını bildirmişlerdir 39 Potansiyel anti-karsinojen olduğu düşünülen diğer bir lektin ise soya fasulyesi lektinidir 40. Lektinlerin kanser tedavisinde kullanılmasına yönelik geliştirilen bir görüş ise; anti kanser etkili ilaçların tümörlü dokularda yoğunluğunun ve etki zamanının arttırılması yönündedir. Bugün kullanılmakta olan kemoterapik ilaçların normal vücut hücreleri üzerine oldukça fazla yan etkileri bulunmaktadır. Hücreler için toksik olan ilaçlar, tümörlü dokular için spesifik olan bir karbonhidrat ünitesi ile bağlandıktan sonra vücuda verildiğinde toksik maddenin tümör hücresine lokalize olması ve bunun normal somatik hücrelerdeki etkisi minimuma indirilmesi beklenmektedir 19. Glikoproteinlerin ve Glikozilasyonun Önemi ve Hastalıklardaki Rolü Glikozilasyon sonucu proteinlere eklenen glikanlar immünolojik cevabın modifikasyonu, proteinlerin tanınması, hedeflenmesi ve proteinlerin katlanması gibi önemli rollere sahiptirler. Glikozilasyon mekanizmasındaki değişiklikler, glikozilasyonda kullanılan substrat moleküller ve oluşan ürünlerde yapı, fonksiyon ve miktar açısından meydana gelen değişiklikler çeşitli hastalıkların oluşum ve gelişimlerinde etkili olabilmektedir. Kompleks karbonhidrat zincirlerine ait yapısal anormalliklerin araştırılması insan hastalıklarının etiyolojisini ve patogenezinin anlaşılması için yeni ve önemli bir bakış açısı kazandırabilir 41. Enfeksiyonlar çoğunlukla bakteri, virüs yada parazitlerin salgıladığı Lektin benzeri moleküllerin konakçı hücrenin yüzeyinde bulunan oligosakkaritlerle bağ yapması ile başlar 42. Glikoproteinlerin O-ve N-glikan zincirleri ile glikoprotein düzeyi tümör hücrelerinde değişiklik gösterir. Tümörlü dokuda genelde O-glikanlar uçları kesik ve siyalilatlı iken N-glikanlar kanserde dallanmış ve siyalilatlıdırlar. Glikanların kanserdeki işlevsel önemi hakkındaki bilgilerimiz hala yeterli değildir. Bununla birlikte glikoproteinler kanser hücrelerinin yapısal niteliği tanı ve immunoterapi için yararlı olabilir 43. Yapılan çalışmalarda; birçok kanser türü glikoprotein sentezinin artmasına yol açmaktadır. Özellikle sialik asit değerlerinin kanserli olgularda yüksek olması, diğer klinik ve biokimyasal kriterlerle birlikte serum sialik asit ölçümleri tanı koyma, hastalığı evrelendirme ve tedavide değerli bir laboratuar kriteri haline getirmektedir 44, 45. Shamberger (1986) kanserli hastalarda yapmış olduğu çalışmada yüksek sialik asit değerleri saptamıştır. Kanserli hastalar üzerinde yapılan çalışmada sialik asit düzeylerinin belirli bir kanser tipine özgü olmaksızın yükseldiği gösterilmiştir ve serum sialik asit değerleri ile akut faz proteinleri arasındaki ilişki saptanmıştır 44. Ye ve ark. 46 tarafından karaciğer kanserli hastalarda yaptıkları çalışmalarda serum SE-selektin düzeyinin yükseldiği ve bunun hastalığın teşhisinde kullanım alanı bulabileceğini bildirmişlerdir. Takahaski ve ark. (1995) 52 kolon kanserli hasta üzerinde yaptıkları çalışmalarda SE-selektin düzeylerinin sağlıklı bireylerden yüksek olduğunu bildirmişlerdir 47. Serum sialik asit seviyelerinin inflamasyon ile seyreden daha pek çok hastalıkta yüksek bulunmuştur; Bunlar, Behçet hastalığı, merkezi sinir sitemi hastalığı, kardiyovasküler rahatsızlıklar, bakteriyel enfeksiyonlar, psoriazis ve romatoid artrit'tir. Romatoid artritte glikozilasyonda değişiklik söz konusudur ve bu değişikliğin derecesi hastalığın ciddiyetiyle doğru orantılıdır. Sağlıklı kişilerde serum IgG'nin oligosakkarit düzeni sabit kalırken romatoid artriti olan hastalarda dolaşımdaki IgG moleküllerinin N-glikan zincirlerinde görülen galaktozilasyon daha azdır. Bu nedenle de bu hastalar IgG moleküllerinin N-glikan zincirleri sonlarında Galaktoz (Gal) taşımazlar. Agalaktozil IgG olarak adlandırılan bu moleküllerin varlığı romatoid artrit için ayırt edici bir özelliktir ve hastalığın tanısında ve derecesinin belirlenmesinde kullanılan bir parametredir 48. İnsan plazmasında sialik asidin büyük miktarı orosomukoid, alfa-1 antitripsin, haptoglobin serüloplazmin, fibrinojen, kompleman proteinleri ve transferrinde bulunur. Bu sialize glikoproteinlerin bazıları akut faz-reaktanları olarak adlandırılırlar ve inflamatuvar reaksiyon veya yaralanmanın başlangıcından itibaren konsantrasyonları hızlı artar 49. Uysal ve arkadaşları (1997) yaptıkları çalışmada Tüberoskleroz'lu hastaların fibroblastlarından köken alan bir glikoprotein olan fibronektinin yüksek performanslı anyon değişim kromatografisi (HPAEC) ile analizinde proteindeki karbonhidrat kompozisyonunun kontrole göre 2-3 misli arttığını göstermişlerdir 50. Ayrıca, Uysal ve Hemming (1999) tarafından yapılan diğer bir çalışmada ise Tüberoskleroz'lu hastaların deri lezyonlarından köken alan fibroblastlar tarafından sentezlenen fibronektin, laminin, ve tenasin'in oranları belirgin bir Şekilde normal fibroblastlardan farklı bulunmuştur. Özellikle de tırnak fibromasından köken alan fibroblastların tenasin ve fibronektin glikoproteinlerinin çoğunluğunu sentezledikleri ve glikoproteinlerin hücre içerisinde (nükleus çevresi ile hücre yüzeyinde) yoğunlaştıkları bildirilmiştir 51. Lipid bağlı sialik asit (LASA yada LSA) serum düzeylerinin, lösemi (kan kanseri), Hodgkin Hastalığı, cilt kanseri, sarkoma ve ovaryum kanseri gibi hastalıklarda önemli bir işaret olabileceği bildirilmektedir 52. Veteriner hekimliği alanında, tümörlü köpeklerde α1-asit glikoprotein ve toplam sialik asit oranları arasında bir ilişkinin varlığı tespit edilmiştir. Meme tümörlü köpeklerin serumlarında sağlıklı olanlara göre toplam sialik asit düzeyleri yüksek bulunmuş, bu durumun da tümörlü köpeklerde alfa-asit glikoprotein sializasyonundaki artışa bağlı olarak oluşabileceği üzerinde durulmuştur 53. Kortizol ile sialik asit oranları arasındaki karşılıklı ilişkinin araştırıldığı diğer bir çalışmada immunosupresyon (savunma sisteminin baskılanması) oluşturulan genç buzağılarada serum sialik asit oranı çok yüksek bulunmuştur 54. Tümörlü sığırlarda ve bufalolarda sialik asit ve lipid bağlı sialik asitin belirgin bir Şekilde yükseldiği görülmüş bunun ise anormal hücre çoğalmasına bağlı olarak hücre yüzeyindeki glikoprotein ve glikolipidlerin artışından kaynaklanabileceği ileri sürülmüştür 55. Bir köpek türü olan Iscadorlar üzerine yapılan çalışmada, metastatik tümör büyümesi olan ve uyarılan NK hücreleri (doğal öldürücü) ile tedavi gören hayvanlarla, görmeyenler karşılaştırılmış ve sonuçta metastazın azaldığı ve bu durumun kalın bağırsaktaki hidroksi prolin içeriğindeki serum sialik asit oranlarının düşmesine bağlı olabileceği bildirilmiştir 56. Sonuç olarak, canlı vücudunda bulunan farklı işlevlere sahip birçok protein glikoprotein yapısındadır. Glikozilasyon, proteinlerin sentezlendikten sonra meydana gelen posttranslasyonel modifikasyonudur. Glikozilasyon endoplazmik retikulumda protein sentezi sırasında veya protein sentezlendikten sonra Golgi aygıtına transferi sırasında meydana gelir. Glikoproteinlerin karbonhidrat zincirlerinin fonksiyonu çeşitlidir; Proteini proteolitik parçalanmaya karşı korur ve denaturasyona karşı stabilize edebilirler, çözünürlüğü arttırırlar veya hücreler arası etkileşimlerde hücrelerin birbirini tanımasını sağlarlar. Glikoproteinlerin, antijenik özelliklerinin yanında, fertilizasyon ile inflamasyonda, kayganlaştırıcı ve koruyucu ajanlar ve yapısal moleküller olarak önemli görevleri vardır. Glikoproteinler konusunda yapılacak yeni çalışmalarla, yeni tedavi edici rekombinant glikoproteinler geliştirilebilecektir. Günümüzün en yaygın hastalıklarından biri olan kanserin tanı ve tedavisindeki öneminden dolayı glikoproteinler üzerinde daha geniş kapsamlı çalışmalara ihtiyaç vardır. Glikobiyoloji de önemli bir yeri olan glikoproteinler, veteriner hekimliğinden ziyade özellikle beşeri hekimlikte geniş bir çalışma ve uygulama alanı bulmuştur. Sonuç olarak hayvan hastalıklarının moleküler mekanizmasının anlaşılabilmesi ve hastalıkların teşhis ve tedavisinde glikoproteinlerin kullanılabilirliğinin tespiti açısından veteriner hekimliği alanında glikoproteinlerle ilgili daha fazla sayıda araştırmaya ihtiyaç duyulduğu kanaatine varılmıştır. Başa Dön Özet Giriş Kaynaklar Kaynaklar 1) Zubay GL, Parson WW, Yance DE. Principles of Biochemistry. 1st Edition, England: Wm. C. Brown Publishers 1994. 2) Gabius HJ, Gabius S, Glycosciences, 1st Edition, Weinheim: Chapman&Hall 1997. 3) Gottschalk A. Glycoproteins, 2nd Edition, Amsterdam: Elseiver Publishing Company 1972. 4) Murray RK, Granner DK, Mayes, PA, Rodwell V.W. Harper'ın Biyokimyası. Dikmen N, Özgünen T (Çevirenler). 24. Baskı, İstanbul: Barış Kitabevi 1998. 5) Hughes RC. Glycoproteins. London: Chapman and Hall.1983. 6) Karaçalı S. Glikobiyoloji Güncel Moleküler Biyoloji. Turk J Vet Anim Sci 2003; 27: 489-495. 7) Lisowska E. The role of glycosylation in protein antigenic properties. Cell Mol Life Sci 2002; 59: 445-455. 8) Rao VSR, Qasaba PK, Balaji PV, Chandrasekeran R. Confirmation of Carbonhydrates. 1st Edition, Australia: Harwood Academic Publishers 1998. 9) Champe PC, Harvey RA. Lippincott's illustrated Review's Serisinden Biyokimya. Tokullugil, A. (Çeviren). 2. Baskı, İstanbul: Nobel Tıp Kitabevleri 1994. 10) Montogomery R, Conway TW, Spector AA, Chappell D. Biyokimya Olgu Sunumlu Yaklaşım. ALTAN, N. (Çeviren). 6. Baskı. Ankara: Palme Yayıncılık 1996. 11) Yavuz. Ö. Glikoproteinler ve biyomedikal önemi. T Klin Tıp Bilimleri Dergisi 2001; 21: 517-522. 12) Allen HJ, Kisailus EC. Glycoconjugates: Composition, Structure and Function. 1st Edition, New York: Marcell Dekker Inc 1992. 13) Nelson DL, Michael MC. Carbonhydrates and Glycobiology. Kaçıncı baskı. Lehninger Principles of Biochemistry, United states of America: Word Publishers 2000. 14) Elbein, A. Complex Carbonhydrates: Glycoproteins. 1st Edition, Medical Biochemistry, John Baynes, Marek H. Dominiczak. England: Mosby Publishing 1999. 15) Kobata, A. Structures and functions of the sugar chains of glycoproteins. Eur J Biochem 1992; 209; 483-501. 16) Faillard, H. The early history of sialic acids, in proceedings of the Japanese-German Symposium on Sialic acids (Eds. Schauer R, Tamakawa T.) 1998; 6-18. 17) Lennarz, WJ. The Biochemistry of Glycoproteins and Proteoglycans. Plenum Press 1980. 18) Opdenakker G, Rudd P, Ponting C, Dweek R. Concepts and principles of glycobiology. FASEB J 1993; 7: 1330-1337. 19) Seyrek K, Bildik A. Lektinler. YYÜ Vet Fak Derg 2001; (1-2): 96-100. 20) Allen HJ, Kisailus EC. Glycoconjugates: Composition, Structure and Function. 1st Edition, New York: Marcell Dekker Inc 1992. 21) Feizi, T. Cell-cell adhesion and membrane glycosilation. Curr Opin Struc Biol 1991; 1: 766-770. 22) Akman Ş. Prion Hastalıklarının Patogenezine Biyokimyasal Yaklaşım. Gülhane Tıp Dergisi 2002; 44(2): 230-239. 23) Hedrick JL. Comparative structural and antigenic properties of zona pellucida glycoproteins. J Reprod Fertill Suppl 1996; 50: 9-17. 24) Hoke, D, Mebius R.E, Dybal N, et al. Selective modulation of the expression of L-selectin ligands by an immune response. Curr Biol 1995; 6: 670-678. 25) Voynow JA. What does mucin have to do with lung disease? Pediatric Respiratory Reviews 2002; 3; 98-103. 26) Chu TM. Biochemical markers of human cancer. Br J Cancer 1989; 59 :283-287. 27) Hammarstrom S. The carcinoembryonic antigen (CEA) family: structures, suggested functions and expression in normal and malignant tissues. Semin Cancer Biol 1999; 9: 67-81. 28) Walsh G, Jefferis R. Post-translational modifications in the context of therapeutic proteins. Nat Biotechnol 2006; 24 (10): 1241-1252. 29) Rudd PM, Elliott T, Cresswell P, Wilson IA, Dwek RA. Glycosylation and the immune system. Science 2001; 291: 2370-2376. 30) Zhang XL. Roles of glycans and glycopeptides in immune system and immune-related diseases. Curr Med Chem 2006; 13(10): 1141-1147. 31) Nigam VN, Cantero A. Polysaccharides in cancer: Glycoproteins and glycolipids. Adv Cancer Res 1973; 17: 1-80. 32) Schachter H., Jeaken J. Carbonhydrate-deficient glycoprotein syndrome type II. Biochim Biopys Acta 1999;1455(2-3): 179-192. 33) Bussing A, Stein GM, Pfüller U, Schietsel M. Differential binding of toxic lectins from Viscum Album L, MLI and ML III, to humans lymphocytes. Anticancer Res 1999; 9(6b): 5095-5099 34) Kuttan G, Menon LG. Anticarcinogenic and antimetastatic activity of Iscador Anticancer Drugs 1997; 8 :1515-1516. 35) Van Huyen Sd,Bayry J. Induction of apoptosis of Endothelial cells by Viscum Album:a role for Anti-Tumoral properties of mistletoe lectins. Mol Med 2002; 8(10): 600-606. 36) Zarcovic N, Vucovıc T. An overview on anticancer activities of the Viscum Album extract Isorel Cancer Biother Radiopharm 2001; 16(1): 55-62. 37) Choi SH, Lyu SY, Park WB. Mistletoe Lectin Induces Apoptosis and Telomerase Inhibition in Human A253 Cancer Cells through Dephosphorylation of Akt Arch Pharm Res 2004; 27(1): 68-76. 38) Bock PR, Friedel WE, Hanisch J, Karasmann M, Schneider B.) Efficacy and safety of long-term complementary treatment with standardized European mistletoe extract (Viscum album L.) in addition to the conventional adjuvant oncologic therapy in patients with primary non-metastasized mammary carcinoma. Arzneimittelforschung 2004; 54(8): 456-466. 39) Thies A, Dautel P, Meyer A, Pfüller U, Schumacher U. Low-dose mistletoe lectin-I reduces melanoma growth and spread in ascid mouse xenograft model. 1. Br J Cancer 2008; 15, 98(1): 106-112. 40) Mejia Eg, Bradford T, Hasler C. The Anticarcinogenic Potential of Soybean Lectin and Lunasin. Nutr Rev 2003; 61(7): 239-246. 41) Montreuil J, Vliegenthart JFG, Schachter H. Glycoproteins and Disease. Elsevier 1996. 42) Brockhausen I. Clinical aspects of glycoprotein biosynthesis. Crit Rev Clin Lab Sci 1993; 30: 65-151. 43) Brockhausen I, Kuhns W. Role and metabolism of glycoconjugate sulfation. Trends Glycosci Glycotechnol 1997; 9: 379-398. 44) Shamberger R.J. Evaluation of water soluble and lipid soluble sialic acid levels as tumor markers. Anticancer Research 1986; 6: 717-720. 45) Brockhausen I, Yang J, Dickson N, Ogata S. Itzkowitz S. Mechanisms leading to the expression of the cancer-associated sialyl-Tn and Tn antigens in human cancer cells. Glycoconj J 1998; 15: 595-603 46) Ye C, Kriyama K, Mistuoka C et al. Expression of E-selection on endothellal vells of small veins in human colorectal cancer. Int J Cancer 1995; 61: 455-460. 47) Takahashi N, Lee KB, Nakagawa H, et al. Enzymatic sialylation of N-linked oligosaccharides using an a-(2.3)-specific transsialidase from Trypanosoma cruzi: Structural identification using a three-dimensional elution mapping technique. Anal Biochem 1995; 230: 333-342. 48) Rademacher TW, Jones RH, Williams PJ. Significance and molecular basis for IgG glycosylation changes in rheumatoid arthritis. Adv Exp Med Biol 1995; 376:193-204. 49) Erbil K, Jones J, Klee G. Use and Limitations of serum total and lipid-bound sialic acid concentrations as markers for colorectal cancer. Cancer 1985; 55: 404-409. 50) Uysal H, Saxton J, Hemming FW. Changes in the secretion and glycosylation of fibronectin by human skin fibroblasts associated with tuberous sclerosis, Glycoconj J 1997; 14: 439-447. 51) Uysal H, Hemming FW. Changes in the expression and distribution of fibronectin, laminin and tenascin by cultured fibroblasts of skin lesions of patients with tuberous sclerosis. Brit J Dermatol 1999; 141: 658-666. 52) Schutter EMJ, Jelle JJ, Van Kamp GJ, et al.The utility of lipidassociated sialic acid (LASA or LSA) as a serum marker for malignancy. Tumor Biol 1992; 13: 121-132. 53) Thougoard AV, Heilmen E, Pederson HD, Jensen AL. Correlation between a1-acid glikoprotein and total sialic acid in serum from dogs with tumours. J Vet Med A 1999; 46: 231-237. 54) Sherblom PA, Smagula MR, Moody EC, Anderson WG. Immunosupression, sialic acid and sialytransferase of neonatal and maternal bovine serum. J Reprod Immunol 1986; 9: 365-375. 55) Murali MB, Sundararas A, Nagarin B, Shanmugam V. Biochemical Markers in the diagnosis of 7th word Carcinoma in cattle. Indian Vet Journal 1993; 70: 14-16. 56) Antony S, Kuttan R, Kuttan G. Role of natural killer cells in Iscador mediated inhibition of metastasis by adaptive Immunotherapy. Thrissur Immunol Invest 2000; 29 (3): 219-231. Serap ÜNÜBOL AYPAK1, Hamdi UYSAL2 1Adnan Menderes Üniversitesi Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı, Aydın, TÜRKİYE 2Ankara Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı Ankara, TÜRKİYE Anahtar Kelimeler: Glikoprotein, yapı, fonksiyon, kanser

http://www.biyologlar.com/glikoproteinlerin-yapisi-ve-fonksiyonlari

HIV virüsünün çoğalmasını engelleyen protein bulundu

HIV virüsünün çoğalmasını engelleyen protein bulundu

Michigan Eyalet Üniversitesi’nden bilim insanları HIV enfeksiyonuna karşı doğal bir savunma proteini geliştirdiler. Journal of Biological Chemistry dergisinde yayınlanan araştırmada ERManl adı verilen protein sayesinde HIV virüsünün kendi kendini kopyalaması (replike) etmesi engelleniyor.“Daha önceki çalışmalarada, HIV-1 ‘in yayılmasına müdahele edebiliyorduk, fakat bu durdurma mekanizmasının nasıl gerçekleştiğini belirleyememiştik. Fakat şimdi ERManI’ın antiretroviral tedavide asıl anahtar olduğunu biliyoruz,” diyor Michigan Eyalet Üniversitesi’nden Yrd. Doç. Dr. Yong-Hui Zheng, Antiretroviral tedaviler aşılar gibi değil, basitçe vücuttaki HIV virüsünü düşük seviyelerde tutmaya yarıyor. ERManl tabanlı tedaviler HIV-1 hastalarına reçete edilebilirse, gelecekteki araştırmalar için sağlam bir taban oluşturabilir. Sonraki adımlarda ERManl seviyelerinin artışına bağlı olarak gelişen HIV direnci test edilecek. Pek çok virüste, viral zarflar ya da koruyucu bir tabaka bulunur. Bu sayede virüsler enfekte edecekleri hoşta ilişkin bloklar yaratırlar. Bu zarfın yüzeyinde Env spike denilen viral glikoproteinler bulunur. Bunlar enfeksiyonun moleküler düzeyde yayılmasını sağlayacak valeler gibi davranır.  Bunlar virüslerin içeri girerek yayılmasını sağlarlar.Zheng’in laboratuvarında ilk kez HIV-1 zarfındaki glikoprotein biyosentezinin spesifik olarak ERManl ile inhibe olabileceği ortaya kondu. Bu proteinlere şeker ilave eden enzime ev sahipliği yapıyor. ABD’de 1,2 milyondan fazla insan HIV gerçeğiyle yaşıyor. Çin’de sadece 2014’de 104,000 yeni HIV vakası görüldü. Enfeksiyon artsa da, tüm ülkede halen enfeksiyon yayılma hızı düşük. Bugün halen mevcut bir HIV-1 tedavisi yok. Bazı antiretroviral tedaviler olsa da bunlar ancak hayatı uzatıyor, fakat hastalığı tedavi edemiyor. Aynı zamanda yan etkiler ve diğer etkiler halen tartışılıyor. “Biz bu yolla hastalığı tedavi ederek, vücudun kendi kendini korumasına yardımcı olmak istiyoruz. Bu nedenle araştırmamızı ilerletmek istiyoruz ki, bu aralar oldukça yavaş ilerlese de bu gibi çalışmalar yıllar alıyor.  Kendimizi bu hastalıkla savaşmaya adadık,” diyor ZhengMedicalxpress, Gerçek Bilim http://www.medikalakademi.com.tr

http://www.biyologlar.com/hiv-virusunun-cogalmasini-engelleyen-protein-bulundu

Steroid Hormonların Metabolizmaları

Kandaki normal fizyolojik düzeyleri 10-10 ile 10-8 M arasında bulunan bu hormonlar iyi karakterize edilmiş plazmadaki proteinlerle taşınmaktadırlar. Plazma albuminleri spesifik olmayan bir şekilde ve sınırsız oranda steroid hormonları bağlar ve taşır. Ancak bunun sadece mineralokortikoidler (aldosteron) için önemi vardır. Diğer hormonlar affinitesi ve seçiciliği yüksek proteinlere (globulinlere) bağlanarak taşınırlar. Bu proteinler hormonları vaktinden önce inaktivasyona karşı korudukları gibi hormonların aşırı ve dengesiz bir şekilde salınmalarını da önlerler. 1. Hücreye Alınış: Steroidler lipofilik olduklarından kolaylıkla plazma zarlarının lipid tabakasından geçebilirler ve böylece bütün hücrelere girebilirler. Bazı insan tümörlerinde (hiperplastik prostat papillomları ve hipofiz adenomları gibi) steroidler için kolaylaştırılmış veya aktif transport mekanizmalarının bulunduğu gösterilmiştir. Fakat bu mekanizmaların normal hücreler için olan önemleri bilinmemektedir. Steroidler hücre içerisinde stoplazmik hidrofob proteinlere bağlanırlar. Bu nedenle steroid hormon etkinliğinin spesifikliği hedef doku hücrelerinin stoplazmalarındaki özgül reseptör protein aracılığı ile sağlanır. Eğer bir hücrede özgül reseptör protein yoksa hormon dengesi hücre dışı yöndedir. Plazmada onu bağlayıp taşıyan alfa ve beta globulinlere bağlı olarak kalır. Halbuki hedef hücrelerde spesifik reseptörler olduğundan denge içe dönük olur ve hormonlar kolayca hücreye girerler. 2.Metabolizma: İki önemli madde hariç steroid ve türevleri hedef hücrelerde biyolojik cevaplarını oluşturmak üzere metaboliz edilmezler. Ancak androgenlerin etkili olabilmeleri için çeşitli hedef hücrelerde seçici şekilde testosteronunu belirli metabolitlerine çevrilmeleri gerekir. Bu metabolitler arasında 5 dihidroksitestosteron oluşumu erkek yardımcı sex organlarının muhafazası için çok önemlidir. Diğer istisnayı da kolekalsiferol göstermektedir. Bunun kemik ve mineral metabolizması üzerindeki maksimum etkilerini gösterebilmesi için en az iki kez hidroksillenmesi gerekmektedir. Sonuçta 1,25 dihidroksikolekalsiferol oluşur. 3. Reseptör komplekslerinin aktivasyonu ve çekirdeğe girmeleri Çoğu araştırıcılarca kabul edildiğine göre stoplazmik reseptörler çekirdeğe girmeden önce bir aktivasyona uğramaktadırlar. Böylece steroid-reseptör kompleksinin çekirdeğin akseptör yerlerine bağlanmaları kolaylaşır. Ancak yapılan çalışmalar reseptör aktivasyonunu ortaya çıkaramadığı gibi östrogen reseptörleri dışında fizikokimyasal şekilleri de bir değişikliği ortaya koyamamıştır. Bütün hedef hücrelerde hormonlar 0 santigrat derecede bile stoplazmada spesifik bir halde bağlı olarak bulunurlar ve çekirdeğe ancak 20 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda taşınabilirler. Bütün bunlara rağmen kabul edildiğine göre steroid reseptör kompleksi nükleusa diffüze olur veya taşınır. Bu taşınma sırasında reseptör protein daha düşük ağırlıklı bir proteine dönüşür veya steroid hormon ikinci ve daha küçük molekül yapısında bir proteine iletilir. Sedimentasyon katsayısı azalmış bulunan kompleks çekirdeğe girer ve kromatine oldukça sıkı bir şekilde bağlanırlar. Bu bağlanma büyük bir olasılıkla kromatinin asit özellikteki proteinleri ile olmaktadır. Reseptör protein stoplazmaya geri dönebilmektedir. Bu nedenle östradiol gibi işaretlenmiş steroid bir hormon damardan verildiğinde bunun hedef hücre çekirdeklerinde toplandığı görülmektedir. 4. Akseptör Yerleri: Akseptör yerlerinin şekli ve tabiatı halen tartışılmaktadır. Hem DNA’nın hemde Histon olmayan proteinlerin akseptör olabileceklerine dair deliller vardır. Steroidlerin çekirdekçikte yoğunlaştıkları gösterilememiştir. Böylece akseptör yerleri ya nükleoplazma veya çekirdek zarı yada her ikisidir. Kromatinin boncuklu şekli ile hormon etkileri arasında bir ilişki de bulunamamıştır. Çekirdekte hormon buradaki özgül genleri, anlatımlarını özgül haberci RNA’lar oluşturmak yoluyla kayıtlanması (transkripsiyonu) için uyarırlar. Bu protein biyosenteinin kayıtlama aşamasını uyarıyorlar demektir. Haberci RNA’lar stoplazmaya geçerek ribozomlarda yeni proteinlerin sentezi demek olan çevirim işlemini başlatırlar. Steroid hormonların etkilerini DNA’nın özgül mRNA türleri şeklinde yazılmasını uyararak etki gösterdikleri kavramı üç türlü kanıt ile desteklenmektedir: 1. Bu tür hormonlar kromatindeki histon olmayan proteinlere daha çok bağlanmaktadılar. Bu proteinlerin özgül genlerin yazılmasını ayarladığı sanılmaktadır. 2. mRNA sentezinde, saflaştırılmış kromatin etkinliğinin steroid hormonlar tarafından uyarılmasıdır. Sentezlenen mRNA’nın özgül bir protein sentezine neden olduğu birkaç durumda gösterilmiştir. 3. Hedef organların yanıt verme yeteneklerinin aktinomisin D tarafından engellenmesidir. Bu yanıt verebilmek için mRNA sentezine gerek olduğunu göstermektedir. Biyokimyasal deneylerde engelleyicilerin kullanılması tamamen doyurucu bir yaklaşım olarak kabul edilmese de bu tür deneyler destekleyici katkılar sağlamaktadır. Steroid Sekresyonunun Düzenlenişi Böbrek üstü bezi ve diğer seks steroidlerinin sentezi ve salgılanışı hipofizden çıkan adrenokortikotropik hormon (ACTH) tarafından kontrol olunur. ACTH’nun sekresyonu da hipotalamustan salıverilen kortikotropin salıverici faktör (kortikotropin releasing factor-CRF) tarafından düzenlenir. Bu bezin uyarılmasından sonra adrenler içerisinde bulunan kolesterol konsantrasyonunda hızlı bir düşüş görülür. Bu durum ACTH etkisiyle kolesterolün pregnenolona dönüştüğünün delilidir. ACTH’nin etki mekanizmasının reaksiyon hızını etkileyen substrat veya kofaktörlerin hücre içerisine girmelerini hızlandırmaları ile olduğu sanılmaktadır. ACTH aynı zamanda adrenokortikal fosforilaz enzimini de aktive etmektedir. Hayvanlara ACTH verildiği zaman adrenal kolesterol miktarındaki azalışa paralel olarak askorbik asit düzeyi de alçalmaktadır. Ancak aynı zamanda adrenal damarlarda askorbik asit düzeylerinde artış görülmektedir. Vitamin C’nin adrenal steroidler üzerindeki etkisi tartışılmaktadır. Bazıları askorbik asidin steroid hidroksilasyonlarını inhibe ettiğini ve askorbik asidin azalmasının bu inhibisyonu ortadan kaldırdığını öne sürmektedirler. Bir diğer düşünceye göre ise askorbik asit steroidlerin hidroksilasyonunu stimüle etmektedir. Bunu NADPH’lı bir oksidazı aktive ederek yaptığı ileri sürülmektedir. ACTH’nin etki mekanizmasının büyük olasılıkla kolesterol yan zincirinin degradasyonu sırasında olduğu bilinmektedir. ACTH tarafından steroid sentezinin uyarılması ve serbest bırakılması cAMP ile ilgili olarak düşünülmektedir.cAMP’nin kendisi direkt olarak ACTH’nin etkisini stimüle edebilmektedir. Steroid sentezi ekseriyetle Ca++ bağlı olarak adrenal mitekondrial membranda meydana gelen yapısal değişikliğe de bağlanmaktadır. ACTH’nin salgılanışı, kandaki steroidler tarafından feed-back mekanizma ile kontrol edilmektedir. Bu steroidlerden en önemlisi kortizoldür. Glikokortikoidler spesifik olarak hipofiz bezinde ACTH ve mRNA sentezini artırırlar. Yine pregnenolon steroidogenezisin bir feed-back inhibitörüdür. Diğer kortikosteroidlerden farklı olarak adrenaller tarafından aldosteronun üretimi ACTH tarafından etkilenmez. Aldosteron üretimi beta adrenerjik uyarı ile de artmaktadır. Beta adrenerjik uyarı ile ilgili olarak böbrekler ve dolayısı ile rennin-anjiyotensin sistem aldosteronun sekresyonunda önemli bir kontrolördür. Aldosteron üretiminin beta adrenerjik stimülüsler tarafından artırılması aldosteron salıverilişinin cAMP tarafından artırıldığına dair fikri desteklemektedir. 2.1 Adrenal Korteks Hormonları Adrenal bezin dış kısmı adrenal korteksdir. Hayat için gereklidir. Embriyolojik orjini, adrenal medulludan oldukça farklıdır. Adrenal korteks zona reticularis, zona fasciculata ve zona glomerulosa olmak üzere üç bölümden oluşur. Adrenal korteksin steroid hormonları 3 sınıfa ayrılır. 1. Glukokokortikoidler: Öncelikle protein, karbonhidrat, lipid metabolizmasını etkilerler ve zona fasciculata’dan sentezlenirler. 2. Mineralokortikoidler: Elektrolitlerin transportunu ve dokularda suyun dağılımını etkilerler. Zona glomerulosada sentez edilirler. 3. Adrojen ve östrojenler: Spesifik hedef organlarında sekunder seks karakterlerini etkilerler, zona fasciculatada sentez edilirler. 2.1.1 Glukokortikoidler En önemlisi kortizoldür. Kortizol sentezi için pregnenolonda önce 17a-hidroksilasyon (D5 yolu) ve daha sonra çift bağın D4’e izomerizasyonu gerekir. Kortizol endoplazmik retikulumda 21 hidroksilaz ve mitekondride 11b-hidroksilazın etkileri ile 17a-hidroksiprogesterondan sentezlenir. Kortisol plazmada protein bağlı olarak ve serbest halde bulunur. Plazma bağlı protein alfa globilindir, buna transkortin veya kortikosteroid bağlı globulin (CBG) denir. CBG karaciğerde üretilir ve sentezi troid bağlı globilin (TBG) gibi östrojenler tarafından artırılır. Gebelik döneminde veya diğer yüksek östrojen şartlarında, CBG düzeyi artar ve dolayısıyla plazma total cortizol düzeyi artar. CBG ve total plazma kortizol düzeyi bazı karaciğer hastalıklarında azlır, yine, idrarla fazla protein kayıplarında (nefrotik sendrom) da azalır. Glukokortikoidler insuline antagonisttir. Glukokortikoidler dolaşımdaki glukozu artırırlar. Kan damarlarında ve gastrointestinal sistemde düz kas tonusunun korunması için de gereklidir. Kortizol geneel olarak katabolik bir hormondur. Yani hücrelerde protein yıkımını hızlandırır. Travma ve enfeksiyon gibi stres durumları ile başaçıkabilmek için yakıt moleküllerini harekete geçirir. Hiperkortizolizm genel olarak bağışıklık sisteminin baskılanmasını gerektiren otoimmun veya inflamatuar hastalıklar nedeniyle glukokortikoidlerin farmakolojik dozlarına bağlı olarak ortaya çıkar. ACTH salgılayan bir hipfiz tümörüne bağlı olarak ortaya çıkan Cushing sendromu da hiperkortizolizme neden olur. Kortizol fazlalığı olan hastalarda şişmanlık, karın, göğüs ve yüzde yağ birikimi gözlenir. Glukokortikoid fazlası diabetes mellitusa, ekimozlara, yara iyileşmesinin gecikmesine, immun yetmezliğe neden olur. Glukokortikoid yetmezliğine Adisson hastalığı denir. Genellikle adrenal bezlerin otoimmun harabiyeti sonucu oluşur. Bu hastalarda yetersiz glukoneogenezis sonucu hipoglisemi, damar tonusunun azalması sonucu hipotansiyon, hafif ateş ve yüksek ACTH konsantrasyonlarına bağlı olarak hiperpigmentasyon görülür. Glukokortikoidler veteriner hekimlikte ketozis, gebelik toksemisi gibi metabolik hastalıklar ile artritisler, üreme, göz ve deri hastalıklarında ve bazı sinirsel hastalıkların sağıtımında kullanılırlar. 2.1.2 Mineralokortikoidler Mineral dengesinin korunabilmesi için adrenal mineralokortikoidlere ihtiyaç vardır. En güçlü mineralokortikoid olan aldosteron böbreklerden sodyum tutulmasına ve potasyumun atılmasına neden olur. Kortizolün tersine aldosteron, adrenal korteksin zona glomerulosa tabakasında D4 yolu ile progesterondan sentezlenir. Aldosteronün plazmada bağladığı spesifik bir taşıyıcı protein yoktur. Fakat çok zayıf bir formda albumine bağlanır. Aldosteron salgılanmasında etkili olan faktörler, ekstrasellüler sıvının potasyum iyonu yoğunluğu, renin-angiotensin sistemi, vücudun sodyum miktarı ve ACTH’dur. Aldosteron oluşumunda özellikle dolaşımdaki sodyum eksikliği ve potasyum fazlalığı ile hücre dışı sıvı hacmindeki azalış etkilidir. Dışarıdan verilen ACTH aldosteron yapımını geçici olarak uyarsa da bu hormonu esas kontrol eden mekanizma bu değildir. Esas uyarılar, damar içindeki hacim ve tuz durumuna cevap olarak böbreğin jukstaglomerüler (JG) hücrelerinden gelir. JG hücreleri glomerül yakınında, afferent böbrek arteriolünün özel kısımlarına yerleşmişlerdir. Bu hücreler kendilerine bitişik bir böbrek tubulünde yerleşmiş olan ve tubuldeki tuz ve sıvı bileşimine duyarlı olan makula densa hücreleri ile beraber çalışırlar. Tuz eksikliği, kan hacmi veya basıncında düşme sonucu JG hücrelerinden bir glikoprotein enzim olan renin salglanır. Renin, anjiotensinojeni anjiotensin I e çevirir. Anjotensin I daha sonra anjiotensin converting enzyme (anjiotensin dönüştürücü enzim) ile anjiotensin II’ye çevrilir. Anjiotensin II de bir aminopepdidaz ile anjiotensin III’e dönüştürülür. Her ikisi de adreanl korteksin zona glomerulosa hücrelerindeki spesifik reseptörlere bağlanırlar ve aldosteron salgısını artırırlar. Yüksek potasyum düzeyleri de aldosteron salgısını artırır. Aldosteron distal renal tubililerde potasyum-hidrojen iyonu ile değiştirelerek sodyumun glomeruler filtrattan geri emilimini artırır. Sodyumun barsaklardan emilimini de büyük ölçüde artırmaktadır. Na+ ve Cl-‘nin ter, tükürük, mide barsak kanalı salgıları ile kaybını azaltır. Yukarıdaki etkilerine paralel olarak ekstrasellüler sıvı hacmini artırarak kan basıncını yükseltir. İdrar miktarı artar. Hiperaldosteronizm, adrenal bezin hiperplazisi veya tümörü nedeniyle oluşur. Bu durumda hipertansiyon, hipokalemi ve düşük plazma renin düzeyleri gözlenir. Aldosteron sentezindeki artış, sodyum tutulması ve damar hacmindeki artış renin salgılanmasının baskılanmasına neden olmaktadır. Bu durumda ciddi bir ödem ve hipernatremi oluşmaz. Çünkü diğer hormonal sinyaller böbreğin aldosteron etkisinden kaçabilmesine olanak verir. Bu grup hormonların veteriner sağıtımdaki uygulama alanı hemen hemen köpeklerin kronik interstitiel nefritislerinin sağıtımı ile sınırlıdır. Glukokortikoidlerin aksine tek başına mineralokortikoid yetmezliği tedavi edilmese bile ölümcül değildir. Bunun sebebi vazopressin, katekolaminler ve atrial natriüretik pepdit gibi hormonların kan basıncını ve elektrolit metabolzimasını düzenleyici etkileridir. 2.1.3 Adrenal Androjenler Adrenal androjenler primer olarak zona fasciculata’da pregnenolon veya progesteronun 17. Karbonundaki yan zincirinin koparılmasıyla sentezlenirler. ... 2.2 Gonadal Steroidler 2.2.1 Östrojenler ve Progestinler Yumurtalık folliküllerinde üç major hücre tipi vardır. Follikül çevresindeki interstisyel hücrelerden köken alan theca interna hücreleri, yumurta hücresini saran granulosa hücreleri ve yumurta hücresinin kendisi. Yumurtalıklardaki theca interna hücrelerinde pregnenolon önce D4 yolu ile progesterona, daha sonra da androstenedion’a çevrilir. Oluşan androstenedion yumurtalıklardaki granulosa hücrelerinde önce testosterona (17a-hidroksisteroid dehidrogenaz ile) ve daha sonra major östrojen olan östradiole (Östradiol 17b) dönüştürülür. Östrojen sentezindeki anahtar enzim bir 19-hidroksilaz-aromataz kompleksidir. 19. Karbonun uzaklaştırılması ve A halkasının aromatizasyonu ile 18 karbonlu steroidin yapımı katalizlenir. Etkili diğer östrojenler ise östron ve östriol’dür. Yumurtalıklar tarafından gonadal steroidlerin üretilmesi, hormon yapımı ile yumurta hücrelerinin olgunlaşması ve ovulasyon ile döngüsel bir şekilde senkronize olmaları son derece ilginç olaylardır. Östrojenin en önemli görevi menstrual siklusun normal şeklilde devamını sağlamak ve dişi üreme organlarını gebeliğe hazırlamaktır. Ovaryum folliküllerinden östrogenlerin salgılanması ovaryum ve ön hipofiz arasındaki feed-back mekanizma ile düzenlenmektedir. Buna göre ön hipofizden salgılanan FSH ve LH’ın ovaryumları uyarmasıyla östrogenler salgılanır. Söz konusu uyarıda FSH’nın etkinliği birinci derecede ve LH’inkine ikinci derecede kalır. Östrogenlerin kan yoğunluğu arttığında dolaylı olarak ön hipofizden FSH salgılanması inhibe edilir. Östrogenlerce FSH salgısının inhibüsyonu mekanizması erkek hayvanlarda androgenlerin FSH salgısını inhibe ettiği şekilde ve ondan daha güçlü olarak hipotalamustan GnRF salgısının ve ona bağlı olarak FSH ve LH salgılarının azalması ovaryumlardan östrogenlerin salgılanmasının azalmasına yol açar. Östrogenlerin kan yoğunluğu azaldığında yukarıda özetlenen mekanizma tersine çalışmak suretiyle salgılanmaları artar. Böylece kan östrogen yoğunluğu gizyolojik düzeylerde tutabilmesi için feed-back kontrol mekanizması sayesinde FSH ve östrogen yoğunlukları arasında bir denge sağlanır. Kana geçen östrogenlerin büyük kısmı plazmada sex hormonu bağlayan globulin (SHBG) adı verilen bir özel proteine bağlanırlar. Bu proteinin karaciğerdeki sentezi östrogenlerin etkisi ile ihtiyaca göre ayarlanmaktadır. Östrogenler dişilerde cinsiyet organlarının ve ikincil cinsiyet karakterlerinin gelişmesi, gelişmenin ve fizyolojik etkinliklerinin sürdürülmesi için gereklidirler. Östrogenler dişi karakterlerinin meydana gelmesinde birinci derecede sorumludurlar. Özellikle progesteron olmak üzere diğer steroidlerle birlikte etkileyerek östrus (kızgınlık) olarak nitelenen davranış ve fiziksel değişiklikleri oluştururlar. Östrogenlerin dişi memelilerde oluşturduğu ikincil sex karakterleri vücut şeklinin kılların ve sesin değişmesi, memelerin gelişmesi, tüylenme vb işlevleri kapsar. Meme bezlerinin büyümesi duktusların, stromanın gelişmesindeki artış ve yağ depolanması sonucunda meydana gelir. Meme bezleri üzerindeki etkide progesteron, glukokortikoidler ve insülinle birlikte hareket eder. Östrogenler tüm çiftlik hayvanlarında vücudun erken gelişen kısımlarının gelişmesini uzatmak suretiyle büyümeyi uyarıcı bir etki gösterirler ve dokuların besinlerden daha iyi yararlanmalarını sağlayarak kemiklerin ve kasların gelişmesini artırırlar. Bu grup hormonların etkisiyle azot alıkonulmasında artış olmaz. Hormon kullanılmasına bağlı olarak özellikle kasaplık hayvanların karkas ağırlıklarında meydana gelen artış, yağdan çok vücut proteinlerinin ve kemiklerin ağırlık artışından ileri gelir. Gerçekten de östrogenler hücrelerde protein sentezini artırırlar. Üreme organlarının bu hormonlar tarafından büyütülmesinde hücrelerde sayısal artışın yanında protein sentezindeki artışa bağlı olarak hücre büyüklüğündeki artmanın da katkısı vardır. Genç horozlara uygulanan östrogenler vücutta daha çok yağın depolanmasına olanak sağlar. Östrogenlerin proteinler üzerindeki anabolik etkileri sığırlar başta olmak üzere kanatlılar ve tüm kasaplık hayvanların semirtilmesi yönünden önem taşımakta olup bunun için özellikle dietilstilbestrol (DES) gibi nonsteroid sentetik östrogenler sığır, koyun ve domuzlarda, yemlerle birlikte verilerek veya deri altına implante edilerek kullanılabilmektedir. DES’in neden olduğu besin kirlenmesi birçok ülkede özel bir sorun yaratmaktadır. Kanserojenik etkili bulunması, sorunun önemini daha da artırmıştır. Öte yandan cinsiyet farkı gözetmeksizin insanlarda östrogenik etki gösterildiği ve dolayısı ile besinleri ile birlikte östrogenik hormon kalıntısı alan insanların östrogenik etki riski ile karşı karşıya olmalarıda konunun önemli diğer bir yönüdür. Ovülasyondan sonra granulosa hücreleri corpus luteum yapısı içerisinde başta progesteron olmak üzere progestinleri sentezlerler. Androgenler ve östrogenler dışında kalan ve çoğunluğu korpus luteumdan salgılanan veya bu organdan izole edilen gonadal steroidler genellikle progestinler adı altında toplanırlar. Memeli vücudunda sentezlenen başlıca projestin hormonu progesterondur. Bunun büyük bir çoğunluğu ovaryumlardan, korpus luteumun lüteal hücreleri tarafından salınmaktadır. Çeşitli dokularda hazırlanan progesteronun bir kısmı salgılanır, diğer kısmı ise hücrelerde diğer steroid bileşiklere çevrilmektedir. Progesteron uterus mukozasının kalınlığını ve bezlerinin kompleksitesini artırır. Böylece endometruyum implantasyona hazırlanır. Uterus kasılmalarının frekansı azalır. Böylece implante olmuş durumdaki fötüsun dışarı atılması önlenmiş olur. Myometruyum hücrelerini oksitosine karşı duyarsızlaştırır. Fallop borularını kaplayan mukozada da progesteron etkisi ile sekretuar değişiklikler meydana gelir. Bu değişiklikler döllenen ve bölünmekte olan ovum için çok önemlidir. Zira ovumun buradan geçerek uterusa ulaşması sırasında beslenmesi bu şekilde sağlanmaktadır. Progesteron memelerde lobulus ve alveolusların gelişmesini sağlar. Alveol hücreleri progesteron etkisi ile çoğalır, büyür ve sekretuar nitelik kazanır. Dana sonra da prolaktin etkisi ile süt salgılamaya başlar. Büyük miktarda progesteron distal tubuluslardan su sodyum ve klorür rezorpsiyonunu artırır. Bu etkisini aldosteron reseptörleri ile birleşme yetenekleri sayesinde gösterir. Progesteron katabolik etkilidir. Yani annenin yedek protein depolarını harekete geçirerek bunları gebelikte gerekli olan yapım işleri için uterusun büyümesi, süt bezlerinin büyümesi, gelişmesi ve özellikle uterus içerisindeki plasentanın gelişmesi ile yavrunun beslenip büyümesi için kullanır. Gebelikte progesteron etkisi ile iştah artar ve fiziksel etkinlik azalır. Progesteron psisik etkileri çerçevesinde olmak üzere dişi hayvanlarda yavru yapma örneğinde olduğu gibi annelik davranışlarının gelişmesini kolaylaştırır. Yüksek dozda verilen progesteron ve tüm progestirler hipotalamustan gonadotropin salıverici faktör salgılanmasını inhibe etmek suretiyle ön hipofizden LH salgılanmasını azaltırlar. İnekler gibi östrus siklusu gösteren hayvanlarda bu durum diöstrusun uzunluğunun bir düzenleyicisi olabilir. Çünkü korpus luteumun progesteron sekresyonu kesilir kesilmez derhal FSH salgılanması bunu izler ki bu da proöstrus ve folliküllerin gelişmesine neden olur. Yüksek dozlarda verilen progesteron birçok hayvan türünde ve kadında folliküllerin gelişmesini önlemek suretiyle ovulasyonu bloke edebilmektedir. Gebelik sırasında ovulasyon olmaması LH salgılanmasındaki azalmayla açıklanır. Progesteron yüksek dozlarda verildiğinde vücut ısısını yükseltir. Vücut ısısının yükselmeye başlaması ovülasyon zamanını belirleme bakımından bir gösterge oluşturabilir. Termojenik etkinin hormonun hipotalamusta termoregülasyon merkezine etki etmesinden ileri geldiği sanılmaktadır.

http://www.biyologlar.com/steroid-hormonlarin-metabolizmalari

Somatik hipermutasyon

Somatik hipermutasyon veya SHM, edinilmiş bağışıklık sisteminin bir parçası olarak, sistemin yabancı cisimlere (örn. mikroplara) karşı durmasında görev alan hücre içi bir mekanizmadır. İlginlik olgunlaşmasının ana bileşenlerinden biridir. SHM, bağışıklık sisteminin, yabancı yapıları (antijenleri) tanımakta kullandığı almaç gruplarını çeşitlendirir ve bağışıklık sisteminin canlının yaşamı süresince karşılaştığı yeni tehtidlere karşı uyum sağlamasını sağlar [1] Somatik hipermutasyon immunoglobulin genlerinin çeşitli bölgelerini etkileyen programlanmış bir mutasyon sürecini kapsamaktadır. Mutasyonların diğer çeşitlerinden farklı olarak, SHM sadece yaşayan bağışıklık hücrelerini etkiler ve bu mutasyonlar yavrulara aktarılmaz[2] Yanlış hedeflenmiş somatik hipermutasyon B-hücreleri, lenfomalarının gelişiminden sorumlu mekanizma olabileceği nedeniyle günümüzde araştırılmaktadır. [3] Bir B hücresi bir antijeni tanıdığında, bölünmek ya da çoğalmak için uyarılmış olur. Çoğalma sırasında, B hücresi reseptörü lokusu son derece yüksek somatik mutasyon oranı gösterir ki; bu genom çapındaki mutasyonların normal oranından en az 105-106 kat daha büyüktür. [2] Meydana gelen mutasyonlar, baçlıca tek baz yerine geçmeler (subsitüsyonlar) şeklindedir, eklemeler (insersiyonlar) ve kayıplar (delesyonlar) daha ender olur. Bu mutasyonlar en çok, çok-değişebilen (hypervariable) bölgeler olarak da bilinen, DNA'nın "sıcak-noktalar"ında meydana gelirler. Yönlendirilen bu hipermutasyon, özgül bir yabancı antijeni tanıyabilme ve ona bağlanabilme yeteneğine sahip olan immünoglobülin reseptörlerini ifade eden B hücrelerinin seçilimi için olanak sağlar. Bu bölgeler, "tamamlayıcı karar-bölgeleri"ne benzerler, immünoglobulindeki antijen tanıma bölgeleriyle ilişkilidirler.[4] Bu hedeflenmenin kesin doğasının ne yazık ki çok az anlaşılmış olmasına rağmen, bunun, hata-eğilimli ve yüksek-doğruluklu onarımların dengesi ile kontrol edildiği düşünülmektedir.[5] Bu yönlendirilmiş hipermutasyon, özgül bir yabancı antijeni arttırılmış şekilde tanıma ve bağlama yetisine sahip olan immunoglobulin reseptörlerini ifade eden B hücrelerinin seçilimini olanak sağlar.[1] İşleyiş Deneysel bulgular, SHM mekanizmasının, DNA'daki sitozinin urasile deaminasyonunu sağlayan aktivasyonu-teşvikleyen (sitidin) deaminaz (İngilizce Activation-Induced (Cytidine) Deaminase veya AID) olarak adlandırılan bir enzim tarafından yapıldığı görüşünü desteklemektedir.[6][7] Bir sitozin-guanin çifti bu yüzden, doğrudan bir urasil-guanin yanlış eşleşmesine değiştirilmiş olur. Urasil kalıntıları normalde DNA'da bulunmaz, bu nedenle genom bütünlüğünü sağlamak için, bu mutasyonların bir çoğu yüksek-doğruluklu DNA yanlış-eşleşim-onarım enzimleriyle düzeltilmelidir. Urasil bazları, onarım enzimi urasil-DNA glikolilaz tarafından çıkarılır.[7] Hata-eğilimli DNA polimerazlar bundan sonra, boşluğu doldurmak ve mutasyonlar yaratmak için seferber edilebilir.[6][8] Bu yeni DNA sentezi, ya deaminlenmiş sitozininin kendinde ya da bitişiğindeki baz çiftlerinde sıklıkla oluşan mutasyonları ortaya çıkaran, hata eğilimli DNA polimerazları içerir. B hücresi bölünmesi sırasında, DNA'nın immünoglobulin değişebilir bölgesi, okunur ve çevirilir. B hücrelerinin hızla çoğalan popülasyonlarındaki mutasyonların ortaya çıkması, nihai olarak, hafifçe farklılık gösteren reseptörler ve antijen için çeşitlenmiş özgüllüğe sahip olan binlerce B hücresinin üretimine yol açar, bunların arasından antijen için en büyük yatkınlığı gösteren B hücresinden seçilir. En yüksek afiniteyi gösteren B hücreleri, bundan sonra, tekrar bir enfeksiyon durumunda arttırılmış bağışıklık yanıtının verilmesine katkıda bulunan uzun-yaşamlı hafıza B hücrelerine ve antikor üreten plazma hücrelerine farklılaşmak üzere seçilirler.[2] Hipermutasyon süreci ayrıca, bir canlının kendi hücrelerinin imzası karşısında "kendini-seçen" hücrelerden yararlanır. Bu oto-seçim sürecindeki hatalarının, bir öz-bağışıklık yanıtının gelişmesine neden olduğu da hipotez olarak ileri sürülmüştür. Kaynaklar 1.^ a b Janeway, C.A., Travers, P., Walport, M., Shlomchik, M.J. (2005). Immunobiology (6th bas.). Garland Science. ISBN 0815341016. 2.^ a b c Oprea, M. (1999) Antibody Repertoires and Pathogen Recognition: The Role of Germline Diversity and Somatic Hypermutation (Thesis) University of Leeds. 3.^ Odegard V.H., Schatz D.G. (2006). "Targeting of somatic hypermutation". Nat. Rev. Immunol. 6 (8): 573–583. doi:10.1038/nri1896. PMID 16868548. 4.^ Li, Z., Wool, C.J., Iglesias-Ussel, M.D., Ronai, D., and Scharff, M.D. (2004). "The generation of antibody diversity through somatic hypermutation and class switch recombination". Genes & Development 18 (1): 1–11. doi:10.1101/gad.1161904. PMID 14724175. 5.^ Liu, M., Schatz, D.G. (2009). Balancing AID and DNA repair during somatic hypermutation. Trends in Immunology. 30. ss. 173–181. 6.^ a b Teng, G. and Papavasiliou, F.N. (2007). "Immunoglobulin Somatic Hypermutation". Annu. Rev. Genet. 41: 107–120. doi:10.1146/annurev.genet.41.110306.130340. PMID 17576170. 7.^ a b Larson, E.D. and Maizels, N. (2004). "[www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender....ed&pubmedid=15003109 Transcription-coupled mutagenesis by the DNA deaminase AID"]. Genome Biol. 5 (3): 211. doi:10.1186/gb-2004-5-3-211. PMC =pmcentrez 395756. PMID 15003109. 8.^ Bachl, J., Ertongur, I., Jungnickel, B. (2006). "Involvement of Rad18 in somatic hypermutation". Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103: 12081–86.

http://www.biyologlar.com/somatik-hipermutasyon

Şizofreninin genetik sebepleri çözüldü

Şizofreninin genetik sebepleri çözüldü

Beyin hücreleri arasında sinyal geçişini engelleyen genetik değişimlerin, şizofreni’nin temel sebebi olması çok güçlü bir ihtimal. Şizofreni her 100 insandan birini etkileyen ciddi bir hastalık olarak literatürde yerini alıyor.Bilimciler, beyindeki nöronlar arası sinapslarda gerçekleşen kimyasal uyarının iletimini uyaran ve engelleyen genler ile şizofreni arasında çok güçlü bir ilişki tespit edildi.Araştırmanın bulguları, bireysel çevresel şartlarla da ortaya çıkabilen ama çoğunlukla kalıtımsal genetik sebepleri ile şizofreni’yi anlamamızı sağlıyor. Bu anlamda araştırmanın dört önemli noktası bulunuyor.•GABAerjik* sinyal mekanizmasının zarar görmesinin şizofreniye etkisi ilk kez tespit edildi. •Merkezi Sinir Sistemi (CNS) dışında ‘gen kopya sayısı’* bozulmalarının bir etkisi görülmedi.•Şizofreniye NMDAR ve ARC komplekslerinin dahil olduğu, bulgularla desteklendi.•Buna ek olarak, glutamaterjik* sinyallerinin bozulmasının hastalığa etkisi tespit edildi.Sonunda neredeyse en yanlış anlaşılan hastalıklardan biri olan şizofreni’de neyin yanlış gittiğini anlamaya başlıyoruz. Neuron dergisinde yayımlanan bu öncü araştırma ile, hastalık daha geçerli bir şekilde modellenerek gelecek dönem tedavileri için bir yön gösterici bilgiler toplamı derlenmiş oldu.Araştırma dahilinde 11.355 şizofreni hastası ile sağlıklı insanların DNA’ları karşılaştırdı. Hastalarda, sinaps uyarısı ve uyarının engellenmesi ile ilgili görevlerde olan genlerde, gen kopya sayısı (copy number variations) olarak adlandırılan çok sayıda mutasyon gözlendi.Hastalık sonrasında oluşmuş olma ihtimaline karşı, bu kadar çok sayıda mutasyon hastalığın temel nedeni olarak görülüyor.Şizofreni’nin nörogelişimsel bir hastalık olduğu fikrini destekleyen araştırma, bilim dünyasında tamamen genetik temellere odaklanıyor olmasından dolayı büyük bir heyecan yarattı.Şizofreni tedavileri mevcut durumda, dopamin nörotransmiterleri üzerine odaklanmış halde ancak son dönemdeki çalışmalar ile glutamat* ve GABA* nörotransmiterleri üzerinden yeni yaklaşımlar geliştirilebileceği düşünülüyor.Dopamin sentezini kontrol eden, glutamat ve GABA sistemleri arasındaki dengeyi kuracak ilaç tasarımlarında, bu çalışma temel alınabilecek bir niteliğe sahip. Geçen yıl içinde, bilim insanları 100’den fazla genin şizofreni üzerinde minör etkileri olduğunu tespit etti. Bu etkiler ergenliğin son dönemleri ve erken dönem yetişkinlik süresinde halisünasyon görme, yanılsamalar ve olmayan sesler duyma durumlarının sıklaşması olarak kendini gösteriyor. Diğer benzer çalışmalarda şizofreninin yaklaşık yüzde 60 ila 80 oranla genetik temelli olduğunu ortaya koyuyor.Kanıtlar hem çevresel hem genetik etkenlerin hastalıkta rol oynadığını net bir şekilde gösterirken, bilimciler de hastalığın biyolojik temellerini anlamak üzere gen çalışmalarına odaklandı.Genetik yıkımların, beynin kimyasal dengesini bozabileceği ve aynı şekilde de şizofreniye ve benzeri hastalıklara sebep olabileceği, bu araştırma ile tekrar ortaya çıkarılmış oldu.Gelecekte bu ve benzeri çalışmalar temel alınarak, bireylerde şizofreninin gelişme ihtimali ve doğru mekanizmaların hedeflendiği tedavi yöntemlerinin, kişisel genetik durumlara göre tespit edilebileceği düşünülüyor.*GABA  –  Gamma-aminobütirik asit, beyinde sinapsları kapatıcı ve iletimi engelleyici bir etkisi olan nörotransmiter kimyasal*Glutamat – Nöron aktivasyonunda da rol alan aynı zamanda glutamik asit olarak bilinen temel aminoasit molekülü*GABAerjik – GABA moleküllerini tanıyabilen reseptörleri (GABA reseptörleri) tanımlamak için kullanılan terim*Glutamaterjik – Glutamik asit moleküllerini tanıyan reseptörleri ve glutamik asit’in dahil olduğu mekanizmaları anlatan genel terim*Gen kopya sayısı (CNV) – Genlerin tamamen silinmesi veya tam tersi genin bir biri ardına eklenerek sayısının artması ile genin fazlaca protein sentezler ya da hiç sentezlemez hale gelmesi durumunu anlatan terim.*NMDAR –  Nöronlarda bulunan ve uyarımı sağlayan N-metil-D-aspartat-reseptörü olarak bilinen kompleks glutamat reseptörü*ARC – NMDA reseptörlerinin bulunduğu bölgelerde mRNA’sı bulunan, ve uyarılması ile protein olarak sentezlenen (activity-regulated cytoskeleton-associated protein) beyin plastisitesi düzenleyicisi.Referans : Cell.com, Novel Findings from CNVs Implicate Inhibitory and Excitatory Signaling Complexes in Schizophrenia, www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(15)00372-4?_returnURL=http%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627315003724%3Fshowall%3Dtrue BilimFili.com: "Şizofreninin genetik sebepleri çözüldü"https://bilimfili.com/sizofreninin-genetik-sebepleri-cozuldu/

http://www.biyologlar.com/sizofreninin-genetik-sebepleri-cozuldu

Altıncı DNA Bazı Bulundu !

Altıncı DNA Bazı Bulundu !

DNA (Deoksiribonükleik asit) genetik materyalimizin ana bileşenidir.

http://www.biyologlar.com/altinci-dna-bazi-bulundu-

Somatik hipermutasyon nedir ?

Somatik hipermutasyon veya SHM, edinilmiş bağışıklık sisteminin bir parçası olarak, sistemin yabancı cisimlere (örn. mikroplara) karşı durmasında görev alan hücre içi bir mekanizmadır. İlginlik olgunlaşmasının ana bileşenlerinden biridir. SHM, bağışıklık sisteminin, yabancı yapıları (antijenleri) tanımakta kullandığı almaç gruplarını çeşitlendirir ve bağışıklık sisteminin canlının yaşamı süresince karşılaştığı yeni tehditlere karşı uyum sağlamasını sağlar. Somatik hipermutasyon immunoglobulin genlerinin çeşitli bölgelerini etkileyen programlanmış bir mutasyon sürecini kapsamaktadır. Mutasyonların diğer çeşitlerinden farklı olarak, SHM sadece yaşayan bağışıklık hücrelerini etkiler ve bu mutasyonlar yavrulara aktarılmaz. Yanlış hedeflenmiş somatik hipermutasyon B-hücreleri, lenfomalarının gelişiminden sorumlu mekanizma olabileceği nedeniyle günümüzde araştırılmaktadır. Bir B hücresi bir antijeni tanıdığında, bölünmek ya da çoğalmak için uyarılmış olur. Çoğalma sırasında, B hücresi reseptörü lokusu son derece yüksek somatik mutasyon oranı gösterir ki; bu genom çapındaki mutasyonların normal oranından en az 105-106 kat daha büyüktür. Meydana gelen mutasyonlar, baçlıca tek baz yerine geçmeler (subsitüsyonlar) şeklindedir, eklemeler (insersiyonlar) ve kayıplar (delesyonlar) daha ender olur. Bu mutasyonlar en çok, çok-değişebilen (hypervariable) bölgeler olarak da bilinen, DNA'nın "sıcak-noktalar"ında meydana gelirler. Yönlendirilen bu hipermutasyon, özgül bir yabancı antijeni tanıyabilme ve ona bağlanabilme yeteneğine sahip olan immünoglobülin reseptörlerini ifade eden B hücrelerinin seçilimi için olanak sağlar. Bu bölgeler, "tamamlayıcı karar-bölgeleri"ne benzerler, immünoglobulindeki antijen tanıma bölgeleriyle ilişkilidirler. Bu hedeflenmenin kesin doğasının ne yazık ki çok az anlaşılmış olmasına rağmen, bunun, hata-eğilimli ve yüksek-doğruluklu onarımların dengesi ile kontrol edildiği düşünülmektedir.Bu yönlendirilmiş hipermutasyon, özgül bir yabancı antijeni arttırılmış şekilde tanıma ve bağlama yetisine sahip olan immunoglobulin reseptörlerini ifade eden B hücrelerinin seçilimini olanak sağlar. Deneysel bulgular, SHM mekanizmasının, DNA'daki sitozinin urasile deaminasyonunu sağlayan aktivasyonu-teşvikleyen (sitidin) deaminaz (İngilizce Activation-Induced (Cytidine) Deaminase veya AID) olarak adlandırılan bir enzim tarafından yapıldığı görüşünü desteklemektedir. Bir sitozin-guanin çifti bu yüzden, doğrudan bir urasil-guanin yanlış eşleşmesine değiştirilmiş olur. Urasil kalıntıları normalde DNA'da bulunmaz, bu nedenle genom bütünlüğünü sağlamak için, bu mutasyonların bir çoğu yüksek-doğruluklu DNA yanlış-eşleşim-onarım enzimleriyle düzeltilmelidir. Urasil bazları, onarım enzimi urasil-DNA glikolilaz tarafından çıkarılır. Hata-eğilimli DNA polimerazlar bundan sonra, boşluğu doldurmak ve mutasyonlar yaratmak için seferber edilebilir. Bu yeni DNA sentezi, ya deaminlenmiş sitozininin kendinde ya da bitişiğindeki baz çiftlerinde sıklıkla oluşan mutasyonları ortaya çıkaran, hata eğilimli DNA polimerazları içerir. B hücresi bölünmesi sırasında, DNA'nın immünoglobulin değişebilir bölgesi, okunur ve çevirilir. B hücrelerinin hızla çoğalan popülasyonlarındaki mutasyonların ortaya çıkması, nihai olarak, hafifçe farklılık gösteren reseptörler ve antijen için çeşitlenmiş özgüllüğe sahip olan binlerce B hücresinin üretimine yol açar, bunların arasından antijen için en büyük yatkınlığı gösteren B hücresinden seçilir. En yüksek afiniteyi gösteren B hücreleri, bundan sonra, tekrar bir enfeksiyon durumunda arttırılmış bağışıklık yanıtının verilmesine katkıda bulunan uzun-yaşamlı hafıza B hücrelerine ve antikor üreten plazma hücrelerine farklılaşmak üzere seçilirler. Hipermutasyon süreci ayrıca, bir canlının kendi hücrelerinin imzası karşısında "kendini-seçen" hücrelerden yararlanır. Bu oto-seçim sürecindeki hatalarının, bir öz-bağışıklık yanıtının gelişmesine neden olduğu da hipotez olarak ileri sürülmüştür.

http://www.biyologlar.com/somatik-hipermutasyon-nedir-

Sitokrom-C

Sitokrom-C’nin mitokondrilerden salınımı olayı, halen tartışmalıdır. Sitokrom-C, a) PT poru yoluyla,[6] b) Bax ile mitokondrilerde sitokrom C’nin geçmesi için kanallar oluşması yoluyla[12] ve c) su dolan mitokondrilerin dış membranlarının patlaması yoluyla sitoplazmaya girebilir. p53 birçok genin kopyalanmasını sağlayan tümör supresör genlerden biridir ve “inducible NO” tarafından upregülasyonu gerçekleştirilir. MDM2 geni p53’ü etkinleştirir ve Bax genini de kopyalar. Böylece, sitokrom-C salgılanır, apaptozom oluşur ve apoptoz hızlanır (primer mitokondriyal yol).[13] PARP-1, DNA tamirinden sorumlu nükleer enzimdir. Aşırı aktive olursa apoptoz ve nekroza neden olur.[4] PARP-1 tek sarmallı DNA ile aktive olur. Aktif PARP-1, NAD+’yı ikiye böler. PARP–1’in aşırı aktivitesi NAD kaybına, dolayısıyla da ATP kaybına neden olur. ATP noksanlığı da iyon pompası yetersizliğine yol açar. Böylece, hücreler şişer ve osmotik basınç nedeniyle patlar; bu bir nekroz olayıdır. Karşı seçenek olarak NAD eksikliği, sitoplazmadan mitokondrilere AIF translokasyonuna neden olur. Bu da apoptoza yol açar. PARP-1 aktivitesinin eşik düzeyine göre, DNA tamiri, apoptoz veya nekroz oluşur. Apoptoz ATP’ye bağımlıdır.[10] Kaspazlar PARP-1’i bölerek ATP deplesyonunu önlerler. Protein kinaz B aktivitesi (PKB/Akt) ve MAPK (mitogen-activated protein kinase) sağkalım yolları Bu yollar hücrenin sağkalım yollarıdır. Sadece dışardan gelen sinyaller olduğu zaman aktifleşirler. Sağkalım sinyalleri eksikse, hücreler yanlışlıkla apoptoza de gidebilir. Sağkalım sinyallerine PDGF ve PDK-1 (phospholipid-dependent kinase-1) örnek teşkil eder.[10,14,15] a) PKB/Akt, bir taraftan BAD ve çatal başlı proteini sekestrasyona uğratarak CD95 transkripsiyonunu azaltır; diğer taraftan da, başka bir yolla NF-kB ve NOS-III aktivasyonuna neden olarak, bunların kopyalanmasını artırır. Bu durumda nitrik oksit, nonspesifik proteinlerin S-nitrolizasyonu yoluyla apoptozu inhibe eder.[16] b) MAPK yolu da PKB/Akt yolu gibi BAD fosforilizasyonu yaparak CREP proteinini (cAMP-response element binding protein) ve transkripsiyon genlerinin aktivasyonunu artırarak hücre sağkalımını teşvik eder. Tedavi stratejileri Yetersiz apoptoz ve neden olduğu hastalıklar Birçok kanser türünde ve otoimmün linfoproliferatif sendrom gibi hastalıklarda apoptoz çok ileri derecede azalır. Yetersiz apoptoz durumlarında apoptozun yapay olarak stimülasyonu yararlı olabilir. a) Otoimmün linfoproliferatif sendrom (ALPS). Bu hastalıkta mutasyonlara bağlı yetersiz apoptoz söz konusudur. Farklı tipleri vardır: Tip 1A’da CD95’in ölüm domeninde (DD) mutasyon görülür. Tip 1B’de CD95L mutasyonu vardır. Tip 2’de kaspaz-10’un aktivitesini azaltan mutasyon vardır. Bu mutasyonda yetersiz apoptoza uğrayan lenfosit sayısı artar ve birçok otoimmün hastalık ortaya çıkar.[2,17] b) Kanser. Hücre akümülasyonuna yol açan normal hücre siklus mekanizmasının disfonksiyonu olarak da tanımlanabilir. Hücreler ya aşırı proliferasyona uğrayarak ya da apoptotik yolların malfonksiyonu nedeniyle kanserli hücrelerin yok edilmelerinin yetersizliğine bağlı olarak yığılım gösterirler. İnsan organizmasında günde iki bin adet tümör hücresi oluşmaktadır. Apoptoz veya yetersiz mutasyon nedeniyle hücrelerin patlaması sonucunda bu tümör hücreleri yok olur. Kanserin oluşması için multipl genetik değişikliklere bağlı (mutasyon) olarak yapısı bozulmuş proteinlerin (altered proteins) ve onkojenlerin (HLA-A+ b2-Mikroglobulin+tümör antijeninin nanomerik peptid fragmanı) oluşması gerekmektedir. Kanser sıklığının yaşla artması, uzun yaşam süreci boyunca birçok mutasyonun meydana gelebileceğini düşündürmektedir. Bir malign tümörün oluşumunda üç ana dönem vardır: a) Başlama (bir onkojenin oluşmasını sağlayan mutasyon): Onkojenlerin bazıları fetal hayatta bulunur ve erişkinde bazı patolojik durumlarda tekrar ortaya çıkabilir (fetal onkojenler). b) Promosyon (phorbol esterleri ve safra asitleri gibi kimyasallar sorumlu olabilir): Tümör hücreleri salgıladıkları glikoproteinlerle kemoterapiye direnç geliştirirler. c) Progresyon: Bu dönemde kanser tüm vücuda yayılır. Bu progresyon süreci, i) immortalizasyon (ölümsüzlük) = telomeraz ekspresyonu, ii) sürekli angiyogenez ve iii) metastazlar ve apoptozdan kaçış şeklinde olur. Bazı kanserler sıklıkla apoptozun azalmasıyla ilişkilidir ve bu nedenle kanser tedavisinde apoptozun yapay yolla indüksiyonuna dayanan yeni bir tedavi stratejisi geliştirilmelidir.[7] Apoptozun azalması aşağıdaki nedenlere bağlı olabilir: i) Bazı tümör hücreleri CD95 reseptörlerini azaltır (downregulation). ii) Bazı tümör hücreleri CD95L’yi pasifize etmek için yüksek düzeyde solubl CD95 reseptör formunu sekrete ederler. iii) Bazı tümör hücrelerinin, kendilerine bağlanmak isteyen T hücrelerini öldürmek için kendi hücrelerinin yüzeylerinde CD95L eksprese ettikleri gösterilmiştir. iv) Teorik olarak tümör hücreleri, CD95L’yi bağlayan, fakat apoptotik sinyal yollarıyla eşleşmeyen tuzak reseptörler de eksprese ederler.

http://www.biyologlar.com/sitokrom-c

 
3WTURK CMS v6.03WTURK CMS v6.0