Biyolojiye gercekci yaklasimin tek adresi.

Arama Sonuçları..

Toplam 58 kayıt bulundu.

İNSANIN EVRİMİ

19. yy’ın ortalarıydı. 1859' yılında Türlerin Kökeni adlı bir kitap yayınlandı.Kitap Darvin imzasını taşıyordu : Charles Darwin ( 1809-1882). Darwin, 19. yüzyılın dahilerinden biriydi. 1871 de ise İnsanın İnişi yayımlandı. İşte Darvin' in bu kitapları insanın doğuşunun bilimsel anlamda ilk açıklama bildirileriydi. İnsanın Afrika' da ve Ekvator yakınında "doğduğu" artık kesinleşmiştir diyebiliriz. (İnsanın Yücelişi, s: 25) Dünya, böyle gelmiş böyle mi gidiyordu? Yoksa başlangiçta durum daha mi farkliydi? Varliklarin çeşitligini nasil açiklayabilirdik? Bu yeni yoruma göre, herhangi bir zamanda varolan canli türlerin çeşitliligi zaman içinde evrim geçirmiş ve geçirmektedir. Dinsel açiklamalarla, bilimsel yaklaşim ilk kez cepheden karşikaşiya kaldi. Yaratiliş kurami yani dini açiklama ve evrim kurami. Biyologlar 1.5 milyondan fazla 'flora ve fauna' türü üzerinde çaliştilar. Bu çeşitliligin zaman içinde evrimleşme ve dogal ayiklanma ile açiklanabilecegini açikladilar.( George Basalla, Teknolojinin Evrimi, s: 1) Darvin, doğrulanıyordu yani. Evrenin evrimi, genellikle kolay kabul edilir. İşte efendim, bir toz bultuydu önce. Sıcak bir çorbaydı, sonra soğudu. Ve Tanrı, insanı yaratıp Dünya' ya gönderdi! Bu arada George Basalla, çok başka bir noktaya dikkat çekiyor. Yeryüzündeki canlilarin ve cansiz maddelerin çeşitliligi gerçekten ilginç ve hayret verici. Ama insanin kendi elleriyle " yarattiklari" çeşitlilik de canli türlerin çeşitililigi kadar şaşirtici."Taş aletlerden mikroçiplere, su degirmenlerinden uzay gemilerine, raptiyelerden gökdelenlere kadar çeşitlilik içeren yelpazeyi gözönüne getirin. 1867 yilinda Karl Marx, Ingiltere' nin Birmingham kentinde beşyüz farkli tip çekiçin üretildigini ögrendiginde çok şaşirmişti. Normal olarak buna şaşirmasi da gerekirdi. Bu çekiçlerin herbiri, endüstri ve zanaat sektöründe özel bir işlevi yerine getirmek üzere üretiliyordu" (Teknoloji nin Evrimi, s: 2) Birbirine yakın canlılar bile neden bu derece değişik özelliklere sahip? Kuşlar, Kediler, köpekler, kurt, aslan, tilki... Darwin' den önce Fransız bilgini Jean Lamarck (1744-1829) bu sorunla ilgilenmişti. Ona göre her varlık, içinde oluştuğu, yaşadığı maddesel koşullara göre oluşuyordu. Kuşu oluşturan koşullarla kediyi oluşturan koşullar aynı değildi. Bir de canlının bu koşullara uyumu ya da koşullara etkisi aynı değildi. Gereksinme, organ yaratıyordu. Gereksinme olmayan organlar köreliyordu. Ortamın zorlamasıyla oluşan özellikler, kalıtımla kuşaktan kuşağa geçiyordu. Örneğin zürafa, önceleri otla beslendiği için normal boyunlu ve normal bacaklı bir hayvandı. Sonra yaşadığı çevre çölleşti. Zürafa başka bir çevreye geçerek yiyeceğini yüksek ağaçlardan sağlamak zorunda kaldı ve giderek bacakları da boynu da uzadı... Lamarck' ın görüşleri kuşkusuz sorunlara bir yaklaşım getiriyordu. Ama yeterli de değildi. Çevresel koşulların (ortamın) etkisiyle oluşan özellikler nasıl oluyor da kuşaktan kuşağa geçiyordu? Ortam denen bilinçsiz güç, nasıl oluyor da bu denli düzenli ürünler oluşmasını sağlıyordu? Yoksa bu güç başka bir yerde miydi? Darvin' in büyük önemi, böylesi soruları bilimsel kanıtlarla yanıtlaması. O, kendinden öncekileri izledi. Lamarck, Diderot, Robinet, Charles de Bonnet gibi evrimcilerin kuramlarını incelemişti, onların eksikliklerini düzeltiyordu. Özellikle Lamarck' ın soyaçekim ve çevreye uyma varsayımlarını, doğal ayıklanma ve yaşama savaşı bulgularıyla güçlendirdi. Darvin şunu savunuyordu: Yaşam kasırgası içinde ancak yaşama gücü olanlar canlı kalır ve türlerini sürdürür. Bu , bir doğal ayıklanma ya da doğal seçmedir. Yaşama savaşında ayakta kalanlar belli özellikler gösterenlerdir. Bu özellikler, soyaçekimle yeni kuşaklara geçer hem de gelişerek. Bitki ve hayvan yetiştirenler kuraldişi özellikler gösterenleri birbirlerine aşilaya aşilaya yeni türler elde ederler. Insanlarin bile yapabildigi bu aşilamayi doga daha kolaylikla ve dogal olarak yapmaktadir. Gerçekten de, bu seçim, doğumdan önce başlamaktadır. Örneğin bir insan yaratmak için iki yüz yirmi beş milyon erkek tohumu sekiz saat süren bir yarışa girişirler. Kadın yumurtası karanlık bir köşede gizlenmiştir. İki yüz yrmi beş milyon yarışçı arasından hangisi acaba daha önce varır,yumurtayı gizlendiği köşede bulunabilirse,doğacak çocuğu o meydana getirecektir. (Düşünce Tarihi, s: 15-16... ) İnsan, Bu Değişmeyen! (Hüsnü A. Göksel) ..."Pekiy, bilimin ve tekniğini bu gelişmesine koşut olarak insanda da aynı hızda olumlu bir gelişme olduğunu söyleyebilir miyiz? Ne yazık ki hayır, söyleyemiyoruz... Neden böyle acaba? Bilimi yapan, bilimi bugüne getiren de insanın kendisi değil mi? Binlerce, onbinlerce canlı türü arasında, insan türü "Homo Sapiens" mağaradan çıktı dünyaya, dünyanın aydınlığına. Üzerinee mağaranın karanlığı bulaşmıştı. Gözleri kamaştı aydılığa çıkınca. Korktu, kapadı gözlerini, dönüp mağaranın karanlığına sığındı yine. O zamandan beri binlerce yıldır, zaman zaman mağara karanlığında güvence arar, güvence bulur insan. Ama yenemedi merakını, çıktı yine dünyaya, dünyanın aydınlığına. çevresine bakındı. Böylece " bilim" in tohumu düşmüş oldu yüreğine : merak etmek, araştırmak, öğrenmek, gerçeği bulma tutkusu. Ve o zamandan beri bu merak, bu araştırmak, bu, gerçeği bulmaya çalışma uğraşı, binlerce yıldır süregeldi. Binlerce, on binlerce canlı türleri icinde insan, varlığının, varoluşunun bilincine varan tek yaratıktır. Mağaranın karanlığından, dünyaya, dünyaaydınlığına çıkınca vardı bu bilince. Varlık bilinci yokluk bilincini, varoluş bilinci yok oluş bilincini de içinde taşır. düşündü o zaman: Neden "var" dı? Ve neden "yok" olacatı? Var olduğuna göre onu "var" eden, "yapan" biri, birileri, olmalıydı. Onu " var" eden ya da edenler, on "yok" edeceklerdi. Güçsüzlüğünün ayırımına vardı, korktu, ürktü, kendi gücünün üstünde bir güce sığınmak zorunluluğunu duydu. Bu gücü "Doğa" da gördü önce, ona sığındı. Böylece dinler tarihi başlamış oldu. Güneş' e, şimşeğe, fırtınaya, çevresinde lav püsskürten yanardağa sığındı, güvendi, tapındı. Güneş doğarken yüzünü ona dönüp secdeye kapandı. Öğleyin tepedeyken Güneş, zenit noktasında iken, ellerini gökyüzüne kaldırdı, yardım istedi ondan. yanardağ lav püskürünce ona döndü, secdeye kapandı. mısırlılar taşlardan dev gibi yaratıklar yaptı tanrı olarak. Kedi başlı kocaman bir kadın, kocaman bir Sfenks... Mezopotamyalıların tanrıları kuş başlı adamlar, aslan başlı kadınlar, yarı insan, gerçekdışı yaratıklardı. Hepsi kocaman, genellikle korkunç. Eski Yunanda tanrılar tümüyle insan figürlerine dönüştü. her şeyin her duygunun, her doğa olayının ayrı ayrı tanrıları vardı. Bu tanrılar yalnız biçim olarak değil, tüm davranıyları ile insan gibi idiler. Birbirleriyle kavga ediyorlar, aralarında dostluk, düşmanlık kuruluyor, Zeus ölümlü genç kızlarla karısı Hera' yı aldatıyor. Hera kıskançlıkla o kızları yılana çeviriyordu. Bundan sonraki dönemde heykellerin yerini doğrudan doğruya insan aldı, Kral Allahlar dönemi başladı. Böylece insanlar tanrılaştırıldı. Ve nihayet "Tek Tanrı dinleri" doğdu. Doğa dinlerinden tek Tanrı dinlerine kadar tüm dinlerin ortak yönleri Tanrı' ya insan gözü ile bakmalarıdır. Tanrı' da, insanda, yani kendisinde olan nitelikleri, yetenekleri, özellikleri görür, onda insan davranışlarını var sayar. Tanrı, ya da Tanrı' lar sever, kızar, affeder, ödüllendirir, cezalandırır. Gönlüü almak için kurbanlar verilir Tanrı' ya, tanrılara. En belirgin insan daranışı, tanrı ların ya da Tanrı' nın konuşmasıdır. "Önce Söz Vardı" söylemi bunun en belirgin örneğidir. Tanrılar ya da Tanrı insana ya da insanlara vereceği ileti (mesaj) için neden söz' e geresinim duysun ki? tanrı' da insan niteliklerini görmenin nedeni, insan beyninin, duyuların ötesinde bir varlığı algılama gücünden yoksun olmasıdır. Aklın gücü sınırsız ve sonsuz olmadığı için sınırsız ve sonsuz olan bir varlığı ve gücü algılayamaz, kavrayamaz. Dinlerin başka bir ortak yani doga dinlerinden tek tanri dinlerine kadar tüm dinlerde tanri' ya kulluk yapilirken, bedene belirli biçim verilmesi, belirli hareketler yapilmasi, belirli yöne dönülmesidir. Kibleye dönülür, yedi kollu şamdana dönülür, Ikonaya, Madonnaya, Isa' nin heykeline dönülür, Güneş' e dönüür. Diz çökülür, secdeye varilir, avuçlar birbirine yapiştirilir, gökyüzüne açilir. Görkemli tapinaklarda mimari, süsleme, müzik, dans sanatla dini bütünleştirir. Dünyanin Yedi Harikasi' ndan biridir Diyana Tapinagi. Tekbi-i ilahi ile Naat-i Şerif ile Mevlevi Semai ile Itri' nin besteleri dalgalanir görkemli kubbelerde. Ya da Haendel' in Mesih' i, Mozart' in Requiem' i. Tüm dinlerin en önemli ortak yönü hepsinde, tanrı ile kul ya da kullar arasına birilerinin girmesidir. Doğa dinlerinden tek tanrı dinlerinekadar,büyücüler girmiştir, bakıcılar girmiştir, rahipler girmiştir. Azizler, imamlar, papazlar, hahamlar, mollalar, sinagog, kilise, papa girmiştir ve nihayet kulla tanrı arasına girmeyi kendisinin görevi sanan yetkisiz, bilgisiz kimseler girmiştir. Böylece " Din, tarih boyunca, tüm insanlık tarihi boyunca, tüm dünada amaç için kullanılan araçlardan biri olmuştur. Halkın ne zaman boyundurk altındatutulması gerekti ise, din, kitleleri etkiemek için tüm ahlaki araçların ilkini ve başlıcasını oluşturmuş. Hiçbir dönemdi hiçbir felsefe, hiçbir düşünce, hiçbir güç onun yerini sürekli alamamıştır." (F.Engels) Tüm dinlerin, din öğretilerinin temelinde, iyilik, dürüstlük, başkalarının hakkını yememe, kendi hakkına razı olma, açgözlü olmama vardır. Tüm dinler yalan söylemeyi, açgözlülüğü yasaklar, lanetler. Din- Bilim ikilisinin en önemli ortak çizgisi, dürüstlüktür, yalana yer vermemektir. Ama!.. Evet ama insan mağaradan çıktı dünyaya. Dünyanın aydınlığına mağara karanlığından çıktı. Etinde, kemiğinde, beyninde mağara karanlığının bulaşığı var. Din, bilim, töreler, yasalar, eğitim, bu blaşığı arındırmayı amaçlar. Zordur bu amac erişmek. çünkü tüm bu uğraşların karşısında arındırmaya engel olanr, insanın kendi yarattığı bir başka tanrı vardır. Kimdir? Nedir Bu Tanrı? İnsan mağaradn çıkınca, kendisi gibi başka insanların da varolduğunu gördü. Dünyasına onların da ortak olduğunu gördü. dostluk, düşmanlık, alışveriş ilişkileri kurdu onlarla zorunlu olarak. Önceleri kendi gerksinimi için ve gerektiği kadar üretirken sonraları gerektiğinden fazla üretip, kendi ürünü başkalarının ürünleri ile değiş tokuş yapmaya girişti. Böylece ilkel ticaret başladı. Birkuşku düştü içine: kendi ürünü karşılığında aldığı ürün, kendi ürününün değerini karşılıyor muydu acaba? Bunu düzenleyen bir değer biri"mi olmalıydı. Ve "para" yı icat etti insan. "Homo Sapiens", "Homo Economicus" a dönüştü. "Para", ona sahip olanı da tanrılaştırıyordu. Tanrılaşmak için daha çok, daha çok malı mülkü parası olmalıydı. Bu çokluk, başkaların sırtından, başkalarının emeğinden, başkalarının hakkından kazanılamaz mıydı? "Homo Economicus, görünmez bir el tarafından, aslında istemediği bir hedef yaratmak zorunda bırakıldı." (Adam Smith' ten aktaran Erich Fromm) İnsan sömürgen oldu, "insan yiyen yaratık" oldu insan. Para karşılığında satılmayacak, satın alınamayacak şey kalmamalıydı. Marks' ın ürünü oluşturan öğelerden birinin emek olduğunu, emeğin de para karşılığında satılıp alınabileceğini, yani bir meta olduğunu söylemesinden binlerce yıl önce, köle ve serflik dönemlerinde bile " homo Economicus" dürüstlüğün, onurun, erdemin de meta olduğunu, para karşılığı satılıp alınabileceğini keşfetti.... Dinler tarihi, bilimler tarihi, din-bilim ikiliği insanın "Homo Sapiens" in beynine bulaşan bu mağara karanlığından kurtuluş için verdiği savaşımın tarihidir. Homo sapiens mağaradan uzaklaşabildiği, mağara karanlığından arınabildiği oranda "İnsan" sayılır. " (Hüsnü A. Göksel, Cumhuriyet, 8 Eylül 1996) Daktilolu Maymun DNA Üretebilir mi? "Yaygın bir görüş şudur: Bir insan DNA' sını, ortalıkta gezinenen moleküllerden yaratmak için, molekülleri çok dikkatli seçmek ve belli bir sıra ile dizmek gerekir. Sayıları da o kadar çok ki bu , seçilmiş harfleri yan yana dizerek üçyüz adet kitap yazmak ile eşdeğer bir iş. Bu DNA' nın rastgele birleşmelerle meydana çıkması ise, bir maymunu bir daktilonun başına oturtup, tuşlara rastgele basarak Shakespeare' in bütün eserlerini tesadüfen yazıvermesine benzer. Yani olmayacak bir iş." Öyleyse arasıra evrenin saatini kuran birileri, zaman zaman DNA moleküllerini özenle sıralama işiyle de uğraşıyor! Orhan Kural 'la sürdürelim: "Olaya böyle bir benzetme ile yaklaştiginizda gerçekten de hiç olmayacak bir iş gibi görünüyor. Maymunun, birakin Shakespeare' in bütün eserlerini, onun bir tek "sonnet " ini çikartabilmesi bile en az on üzeri yüzelli yil gerektirir (daha dogrusu, 1000 tane maymuna bu işi yaptirsak, ortalama başari süreleri bu olur ama bu teknik ayrintilarla kendinizi üzmeyin). Evrenin yaşi ise yaklaşik 10 milyar yil olduguna göre daha fazla bir şey söylemek gereksiz... mi acaba? Aslında uygulanan taktik, basit fakat hatalı bir benzetme ile insanların aklını karıştırıp tartışma kazanma taktiğidir ve bunun örneklerini hergün görürsünüz. Eğer benzetme yapılacaksa, bunun eldeki verilere uygun olması gerek. Herşeyden önce, "Macbeth " i yeni baştan yaratmaktan vazgeçip "agzi burnu yerinde herhangi bir ( yazilmiş ya da yazilmamiş) edebi eser " e fit olmak gerek. Olanak olsa da Dünya' yi 4 milyar yil önceki haline götürsek, bugüne geldigimizde herşeyin aynen günümüzdeki gibi olacagini düşünmek, evrimin kaotik yönünün hiç görmemek demektir. 4 milyar yillik evrim deneyini her tekrarladigimizda başka bir "bugün" e geliriz. İkinci olarak, maymun sayısını artırmak şart. Ne kadar mı? Bilmem ama herhalde ortalıkta birleşmek üzere dolaşan moleküllerin sayısı mertebesinde olmalı. Son olarak da maymunların daktilolarını atıp önlerine bilgisayar terminalleri vermek gerek. Merkez bilgisayarın içinde ise çok özel bir program yüklü olmalı. Bakın şimdi bu program neler yapacak: Maymunlarımız rastgele tuşlara bastıkça birtakım harf dizileri oluşacak. Bu harf dizilerinin anlamsız olan çok büyük bölümü program tarafından silinecek, arada bir beliren anlamlı diziler( yani kelimeler) ise ortak belleğe alınacak. Böylece kısa sürede bellekte kapsamlı (ve her dilden) bir kelime hazinesi oluşacak. Bilgisayar klavyelerinden bu kelimeleri çağırmak olanağı da olacak ve bellek doldukça bizim maymunlar (tabii farkında olmadan) bu kelimeleri giderek daha sık çağırmaya başlayacaklar. Çağrılan kelimelerden oluşan diziler bir anlam taşımıyorsa yine silinecek ama taşıyorsa onlar da cümle belleğine gönderilecek. Bu kez cümleler çağrılıp birleştirilecek (hep rastgele olarak). Bu kadar çok maymun çalıştığına göre yine kısa süre içinde bazı eserler görülmeye başlanacak. Başta belki 2-3 mısralık şiirler görülecek, sonnra yavaş yavaş daha uzun eserler belirecek, eh 4 milyar yıl beklerseniz de "ağzı burnu yerinde" epeyce eser ortaya çıkacaktır." Uzun Evrim Zincirinin Mirasları "Tabii ki en önemli miras, daha önce de birkaç kez değindiğim, "1 numaralı emir" dir. Yani, "kendini, türünü koru ve çoğal" emri. Bu, bütün canlıları kapsar. Daha ilkel olanları, daha çok çoğalma yönü ile ilgilenir ama gelişmişlik arttıkça kendini koruma ve nihayet türünü koruma da işin içine girer. İnsan' da bunu açıkcça görürüz; başimiza hizla gelen bir taş görünce hiç düyşünmeden başimizi çeker ve kendimizi korururuz, bu tamamen reflekstir. bazi durumlar ise evrim açisindan çok yenidir ve daha refleksi gelişememiştir ama harika organikmiz beyin, işin çaresine bakar. Örnegin, bindiginiz arabanin sürücüsü islak yolda hiz yapmaya kalkarsa bunun tehlikeli oldugunu bilirsiniz ve önlem almaya çalişirsiniz. Bu 1 numarali emir o kadar bilinenbir miras ki üzerinde daha fazla vakit harcamaya dagmez. Cinsiyetin keşfi önemli demiştik, bir de onun bazi sonuçlarina bakalim. Hatirlarsiniz, çogalacak hücre, kendine gen verecek bir başka hücre bulur, genleri kariştirdiktan sonra yeni genlerle çogalmaya başlar. Burada da bir noktaya parmak basmadan geçmek olmayacak, o da şu: dikkat ederseniz, esas çogalma işini üstlenen hücreyi yaniyumurtayi taşiyan, bildiginiz gibi dişi canli. Erkek ise sadece olaya çeşni katmak işini üstlenmiş. Uzun sözün kisasi, begenseniz de begenmeseniz de, türlerin esas temsilcileri her zaman dişilerdir. Bazi inanişlarda kadinin, "erkegin kaburgasindan" imal edildigi iddia edilirse de bu, büyük olasilikla bir yanliş anlamadir. Herhalde gerçek, erkegin, "kadinin kaburgasindan" imal edildigidir."( Bu satirlari yazarken "erkek" ligimizin ayaklar altina alindigini ben de görüyorum! Hani şu Sikiyönetim bildirilerini andiran " 1 nolu emir" geregi: kendini, türünü koru ve çogal. Kendimizi ve türümüzü korumak kolay da nasil "çogalacagiz"? Işte bu noktada ne yazik ki dişilere muhtaçiz!) Erkekler Dişilerin Peşinde " İşin başından beri süregelen işbölümüne bakarsanız, erkeğin ilk görevi, bir dişi bulup ona genlerini vermektir. Dolaysıyla, kalıtımsal bir özellik olarak, erkek sürekli olarak dişilerin peşindedir, diğer özellikleri bu özelliğine destek niteliğindedir. Ancak genlerini verme(yani dölleme) görevini yaptıktan sonra hayvanın türüne göre, "ailesiyle" bazen ilgilenebilir ki bu da türün sürekliliğini sağlamaya yarar. Dişinin ise ilk kalıtımsal görevi çoğalmaktır. Bunun için çevresinde bulduğu (genleri) en iyi erkeği seçer, onun genlerini aldıktan sonra çoğalır ve yavrularının yetişmesini sağlar. En ilkel biçimiyle bu, yumurtalarını tehlikeden saklamak olabilir veya daha gelişmiş biçimiyle, yıllarca yavrularına bakmak ve onları eğitmek olabilir." Şimdi de Dişiler Erkeklerin Peşinde "Dişilerin en uygun erkegi seçebilmeleri için onlarin hangisinin "en iyi" oldugunu anlamasi gerek. Bunun için erkekler yarişirlar. Yarişmalar çok degişik şekillerde olabilir. Bazen Tavuskuşu gibi güzelligini gösterir (büyük bir olasilikla bu, saglikli oldugunu gösterir), bazen Çulhakuşu gibi becerisini gösterir, dişisi en güzel yuvayi yapmiş olani seçer. Aslinda söylenenin tersine, yuvayi yapan çogunlukla erkek kuştur, dişiler başka türlü "yuva yapma" da mahirdirler. Neyse, herhalde iyi yapilmiş bir yuvanin,gelecek yavrulari yetiştirme açisindan önemi gayet açik." ( Orhan Kural hoca, nihayet yenen hakkimizin birazini olsun veriyor. Bizdi dişilere kendimizi begendirmek için daha nice hünerler var. Ama Hoca, evrimin ilk basamaklariyla düşündügünden olacak onlari atlamiş.) "Aklıma gelmişken, burada bir parantez daha açayım " diyor Orhan Kural ve biz erkeklere kaşıkla verdiğini kepçeyle geri alıyor: " Hayvanların erkekleri güzel, dişileri çirkindir" diye başlayarak Doğa' nın bile erkekleri üstün yarattığını savunanlara herhalde rastlamışsınızdır. Erkeklerin genellikle daha güzel oldukları (bence insanlar için bu tamamen geçersiz) belki doğru olabilir ama nedenine bakarsanız, bundan varılan sonucun çok yanlış olduğunu göreceksiniz. Erkeklerin güzelliği, yani göz alıcı renk ve desenleri, yanızca dişilere kendilerini beğendirmek amacını taşır. Buna karşılık, göze çok kolay battığı için de düşmanlarınca kolayca bulunur. Doğa eğer erkekleri korumak isteseydi onlara fona karışabilecek renk ve desenler verir ve onları kamufle ederdi. İşte bu iyiliği, Doğa dişilere yapmıştır. Nedeni ise açık: çoğalma işini yürüten dişiler çok daha kıymetli. Erkeklerin yarışma tarzlarının en belirginlerinden biri de aralarında dövüşme tarzıdır. Bir dişiye kenidini beğendirmekten çok, rakiplerini ortadan kaldırmak gayesini taşır. Yalnız, burada Doğa yine çok akıllı bir iş yapmıştır(Tabii ki Doğa bilinç sahibi değildir, bu sözün gelişi). Şayet iki erkek her çarpıştığında biri ölse, diğeri de sakat kalsa, kısa sürede ortada erkek kalmaz. Buna izin veren türler zaten çoktan yok olmuştur. Bunun yerine, dövüşme bir tür "oyun" olarak yapılır. kuralları bellidir, sanki boksörlerin "belden aşağı vurmak, ısırmak, dirsek atmak... yasaktır" kuralları gibi, her türdeki erkeklerin dövüşmede çok katı kuralları vardır. Örneğin iki dağ koyunu mutlaka önce karşıkarşıya dururlar, birbirlerine bakarlar sonra bizim göremediğimiz ama onlarca çok açık olan bir işaret üzerine birbirlerine bir tos vururlar, sonra tekrar karşılıklı geçerler. Bu, bir süre yinelenir, sonra koyunlardan biri pes eder ve kaçar. Kimse de büyük zarar görmez. Kurtlar gibi, isteseler rdakiplerini parçalayıp öldürebilecek yapı ve yetenekte olan hayvanlarda bile zarar verme minimal düzeydedir. Dövüşen kurtlardan biri yere yatıp boynunu diğerine sunduğu anda kavga biter. Bu, insan erkekleri arasında birinin diğerine "abimsin!" (ya da benzeri bir şey) demesine benzer. Erkekler arasında, pes etmiş olan birine zarar vermek büyük haysiyetsizlik sanılır-hem insanlarda hem de diğer hayvan türlerinde. (Lütfen "hayvanlarda ' haysiyet' kavramı var mıdır?" diye sormayın, ne demek istediğimi anladınız!). Aslında burada erkeklerin kadınlar uğruna, hele ülkemizde, yaptıkları "dövüşler" biraz geçiştirilmiş, ama bunu hocamızın inceliğine yorup geçelim! Orhan Kural Hoca, erkeklerin "oyunbaz", "kuralcı", "ödün vermesini bilen"...canlılar olduğunu örnekledikten sonra sözü yine kadınlara getiriyor: "Kadınlar için ödün vermek, asla bir seçenek değildir; hele karşılıklı "centilmenlik" yapmak, ancak gülünecek bir tutumdur. Bir tartışmada karşınızdaki erkeğe "sen haklısın" dediğiniz anda tartışma biter, hatta bazı erkekler, "yok canım, aslında sen de haklısın" gibi bir yumşatmaya gider. Eğer tartıştığınız kişi bir kadın ise ve "sen haklısın" derseniz, değil yumşatmaya gitmek, zaferini perçinlemek için büsbütün saldırır size. Tekrar ediyorum, bu söylediklerim herkes için geçerli değildir, istisnalar vardır. Neyse , şimdi bu çok tehlikeli konuyu geçelim. Bir başka konu da "saldırganlık" konusu olabilir. Saldırgan (yani "agresif") tutumun en bilinen belirtisi karşısındakinin gözünün içine dik dik bakmaktır. Memeli hayvanların çoğunda bu özellik vardır; siz bir kediyi karşınıza alıp gözlerine sabit bir bakışla dik dik bakarsanız derhal tedirgin olduğunu farkedersiniz. Vücudu adrenalin salgılar ve " saldır ya da kaç" moduna girer. Biraz sonra kararını görürsünüz. Eğer kaçmaya karar verdiyse ne ala, aksi takdirde yandınız demektir. Gorilleri anlatan doğa belgesellerinde farketmişsinizdir onlarla karşılaşma durumunda "sakın onlara bakmayın, yere bakın" diye tavsiye edilir. Saldırganlığın bir başka belirtisi, üst dişleri göstermektir. Bir köpeğin havlaması genellikle zararsızdır; ama eğer üst dişler meydanda ise, bir de derin bir sesle hırlıyorsa hiç vakit kaybetmeden önleminizi almanız iyi olur. İnsanlarda da aynı şey söz konusudur, karşınızdaki insan size dik dik bakarken üst dudaklarını oynatarak sıkılmış dişlerin arasından, hele derin bir ses ile konuşuyorsa, size "seni çok seviyorum" bile diyorsa siz aranızdakimesafeyi hızla artırmaya bakın. Eminim konuşmayı daha öğrenmemiş atalarımız da böyle davranıyorlardı. Birinin önünden çiğ et almaya kalksaydınız hemen size üst dişlerini gösterip derin bir sesle hırlardı. Aslında keşfedilmiş bir şey daha var bu konu ile ilgili olarak: Bütün hayvanlar ihtarda bulunacakları zaman seslerini kalınlaştırır, karşısındakine güven vermek istedikleri zaman seslerini inceltirler. Bir bebek ile cilveleştiğiniz zamanki sesinizi düşünün. Ya da bir köpeğin "alttan alma" sesini. Kadın ve erkek seslerinin farkını bu açıdan bir düşünün." Kural Hoca'nın Kuralları "Ben düzenli bir insanım. Herşeyi yerli yerinde severim. Bazen ev halkından birinin örneğin paltosunu, yine örneğin, salonda bıraktığı olur. O zaman içimden neredeyse öfke diyebileceğim bir kızgınlık kabarır. Neden? -" Yahu, bunun yeri burası değil ki" -" Peki sen kaldırsan ne olur, çok mu zor?" - "Anlamıyorsun, konu o değil, bu davranış beni adam yerine koymamak demektir." - " Afedersin, salondaki bir paltonun seninle ne ilgisi var? herhalde sen kızasın diye bırakılmadı" - "Olsun, kızıyorum işte". Benim bir türlü anlamak istemediğim, bu duygularımın bana çok eskilerden miras kalmış olduğudur. Hayvanların çok büyük bölümü belli bir bölgeyi "kendi bölgesi" olarak benimser, onu şu ya da bu yoldan ilan eder. Kuşlar içinde bunu öğrenerek bildirenler vardır ama aidiyet konusunu en açık seçik ilan edenler meme lilerin bir bölümüdür. Onlar katı ya da sıvı dışkılarıyla bölgelerini işaretler. Bu kokuyu alanlar hemen durumu kavrarlar. Bizler de aynı davranışı sergileriz. Örneğin kalabalık bir hava alanı bekleme salonunda otaracak bir yer bulmuşsunuz, gidip bir paket çikolata almak ihtiyacını duydunuz. Kalksanız biri hemen yerinizi kapacak, neyaparsınız? Tabii yerinize çantanızı, kitabınızı ya da ... paltonuzu bırakırsınız. (hayvanların bıraktığını bırakacak haliniz yok ya!). Bunu yaparak, "burası bana ait" diye ilan ediyorsunuz. İşte, büyük olasılıkla, ben de salondaki paltoyu böyle algılıyorum O zaman da diensefalon' dan gelen mesaj, davranışıma egemen oluyor. İstemeyerek de olsa buyazıyı burada bitirmek zorundayım, yemeğe oturacağız. Doğrusu bu ya, yiyeceğim kanlı bifteği düşününce ağzım sulanıyor. İnşallah yine "bakayım nasıl olmuş" diye tabağımdan lokma aşırmaya kalkmaz kimse. Çünkü o zaman hırlamanın dikalasını sergilerim!" ( Prof. Dr. Orhan Kural ODTÜ Makine Müh. Bölümü, Bilim ve Teknik 343. sayı) 1997 yılında Kural Hoca, arabadan içtikleri bira şişelerini yola fırlatanları uyardığı için fena halde cezalandırıldı. Basındaki fotoğraflardan anlaşıldığına göre, parmaklarından kırılanlar vardı; ayrıca kaşı gözü de yarılmıştı... Bizi Atalarımıza Götüren Hazineler: Fosiller Darwin' e "evrim fikirini veren ilk kanıtlar fosillerin incelenmesiyle ortaya çıkmıştır. Çene kemikleri, dişler, dinazorlara ait taşlaşmış dışkılar ve diğer fosilleşmiş kalıntılar. Fosil , "kazı sonucu topraktan çıkarılan canlıların taşlaşmış kalıntıları" demektir. Yüz yılı aşkın süren kazı çalışmaları, sayısı ikibini geçmeyen insan atası kalıntıları. Bunlar bizi şimdilik 5-8 milyon yıl öncesine götürüyor. Kalıntılar ve günümüz türlerinden sağlanan moleküler ipuçları, insanoğlunun şempanzelerle ortak bir atadan türediğini gösteriyor. Bulunan en eski "insanımsı" (hominid) fosilleri, Afrika kökenli ve 4.4 milyon yıl öncesine ait. Daha yeni olanları sırasıyla Avrupa, Asya, Avusturalya, Kuzey ve Güney Amerika kökenli. Bu fosiller, yaklaşık yüzbin yıl öncesine ait. Fosilleşme ender rastlanan bir durum. Çok kuru ortamlarda canli adeta mumya şeklini alir. Tuzlu bataklik ve buzullar içinde binlerce yildan beri bozulmadan günümüze ulaşan canli kalintilari bulunmuştur. Örnegin Sibirya buzullarinda günümüzden 2.5 milyon - 10 bin yil öncesini kapsayan dönemde yaşamiş mamutlara ait hemen hiç bozulmamiş örnekler bulunmuştur. Bunlarin bazilari öyle iyi korunmuş ki etleri kurt gibi hayvanlar tarafindan yenilmiştir. Kehribar da iyi bir koruyucu. Özellikle böcek gibi küçük canlilar için. Milyonlarca yil öncesinden kalma kehribar korumali canli türleri bulunmuştur. Tüm yeryüzü kazilsa bile bazi türlerin kalintilarini bulamayabiliriz.Ama kazdikça yeni kalintilar buldugumuz için bunu sürdürmeliyiz. Cambridge Üniversitesi' nden biyoantropolog Robert Foley, Afrika kökenli maymun türlerini incelemiş. O da insan ve şempanzenin üyesi oldugu evrimsel dallanmanin 7.5 milyon yil önce başladigini belirtiyor. Foley, ilk olarak dinazorlarin yok oldugu 65 milyon öncesine gidiyor. Bu dönem sirasinda memelilerin yok oluncaya veya başka bir canliya evrimleşinceye kadar, bir milyon yil boyunca varligini sürdürmüştür. (Bilim ve Teknik 332. sayı...) Hitler, 1933'te 'seçimle' başa geçti. Üstün irk kavramiyla milyonlarca insanin ölümüne neden oldu ve bilim adamlarini susturdu. Ama sonunda kendi silahini kendi agzina dayayarak yaşamina son verdi. Hem de metresi Eva Braun ile birlikte. Sovyetler Birligi’nin Hitler karşiti diktatörü Stalin, ünlü genetikçi Nikolai Vavilof' u " proleter biyoloji" görüşünü reddettigi için vatan hainligiyle suçlamişti ve ölüm cezasina çarptirmişti. Sonradan cezasi ömür boyu hapse çevrildi ve Vavilof, 1943' te hapisanede öldü. Bu ölümler normal degildir.(Şerafettin Turan,TKT s: 158) Bizler, bu ölümlerden haberdar olamayan bir kuşagiz. Haberdar edilsek de “inanmazdik” diye düşünüyorum. Onu Amerikan emperyaliziminin sosyalist sistemi alaşagi etme eyleminin bir parçasi olarak kolayca yorumlardik. Yalan mi? *** Taşlaşma Fosiller yalnızca canlıların sert kısımlarını( kemik, dişi, kabuk...) değil, aynı zamanda çeşitli organlarının ve yaşantıları ile ilgili izler taşıyon kalıpları da kapsar. Bir hayvana ait tüm bir fosil bulmak genellikle olanaksızdır. Ancak vücut parçalarının şekline göre yorum yapılabilmektedir. Örneğin çenesinin yapısından hayvanın nasıl beslenodiğini, ayak yapısından hareket biçimini öğrenebiliriz. Engözde ve kullanışlı fosil, omurgalılara ait iskelet kalıntılarıdır. kemiklenrin şeklinden, üzerindeki kas bağlantılarından, hayvanın şekli ve nasıl hareket ettiği anlaşılabilir. Killi ve çamurlu ortam, fosil oluşumu için oldukça uygundur. Bu çamurun içine herhangibir nedenle düşmüş canlinin etrafindaki maddeler sertleşir ve bir kalip ortaya çikar. Canli çürüyrek ortadan kalkar, ama kalibi kalir. Vücut parçalari, degişik mineralli sularla veya yalnizca mirnerallerle dolarsa, buna taşlaşma denir. Demir, kalsiyum ve silisyum taşlaştirici minerallerin en önemli elemntleridir. Bu taşlaşma bazen çok öyle mükemel oliur ki, anatomik incelemeler dahi yapilabilir. Örnegin 300 milyon yil önce taşlaşmiş bir köpek baliginin kaslifleri ve kaslarindaki bantlar bile görülebilir. Bu taşlaşmaya en güzel örnek Arizona' daki taşlaşmiş ormandir. Yürüyüş ve yaşam tarzini açiklayan ayak izleri, aldigi besinin kalitesini veren boşaltim artiklarinin ve çogalmasi konusunda bilgi veren yumurtalar (bir yumurtanin içerisinde dinazor yavrusunun fosili bulunmuştur) in fosilleri de bizim için önemli kanitlardir. Lavlar da fosil oluşmasina neden olabilir. Gerçi yanardaglarin patlamasiyla ortaya çikan zehirli gazlar birçok canliyi ölüdür; ama kismen sogumuş olan lavlar bunlarin üzerini örterek fosilleştirir. Ayrica belirli derinliklerdeki canlilari toprak firinlayabilir ve pişirir. Vezüv Yanardagi' nin oluşturdugu lavlarin altinda böylesi fosiller bulunmuştur. İnce yapraklı ağaçların çıkardığı reçineler, kehribar ve diğer bitkilerin oluşturduğu amber gibi konserve edici maddeler içine düşen küçük organizmalar, özellikle böcekler çok iyi saklanmıştır. Sibirya ve Alaska' da tarih öncesinde yaşayan 50' den fazla mamut fosili bulunmuştur. Buzların içinde (en -35 derece) bulunan bu tüylü mamutların- en az 25 bin yıl önce yaşamış- etleri bugün dahi yenebilmektedir. (Ali Demirsoy Kalıtım ve Evrim, 5. Baskı 1991 Ankara, s:479-480) İNSANIN EVRİMİ (Ali Demirsoy' dan) " Birçok kişi, insanlari hayvanlar aleminin içinde degerlendirmenin küçültücü ve aşagilatici olduguna inanir ve insanlari tüm diger hayvanlardan ayri olarak degerlendirmeyi yeg tutar. Fakat bugünkü bilgilerimizin işigi altinda insanlarin diger hayvanlardan belirli derecede farklilaştigini; ama onlardan tamamen ayri bir özellik göstermediklerini de biliyoruz. Hatta büyükbeynin gelişmesini bir tarafa birakirsak, onlardan çok daha yetersiz oldugumuz durumlarin ve yapilarin sayisi az degildir. Özellikle dogal korunmada çok zayifiz. Uzun, keskin pençelerimiz; uzun, keskin dişlerimiz; kuvvetli kaslarimiz yoktur. çok küçük bir panter dahi bizi parçalayacak güçtedir. Bir köpek bizden çok daha iyi koku alir; hata uykuda bizim alamayacagimiz sesleri algilayarak uyyanabilir. Bazilari, toprak üzerinde birakilan kokudan iz takip ederler. Bazi kuşlar, düşünemeyecegimiz kadar keskin görme gücüne sahitirler. havada uçan şahin veya atmaca, yarisi yaprak altinda kalmiş fare ölülerini bile derhal görebilir. Yalniz bir özelligimizle diger canlilardan üstünüz. Diger tüm canlilari bastiracak bir üstünlük veren, karmaşik ve vücudumuzun büyüklügüne göre çok gelişmiş beynimiz, en belirgin özelligimiz olarak ortaya çiktmaktadir. Heiçbir tür, çevresini kendi çikarlari için kontrol altinaalmamiş ve diger canlilar üzerinde mutlak bir baskinlik kurmamiştir. Fakat başarilarimizdan gururlanmadan önce bunun, kişisel biryetenekten ziyade, binnlerce yil süren bir bilgi ve iletişim birikiminin meyvesi oldugunu bilmemiz gerekecektir. Bu, şimdiye kadar yaşamiş milyanlarca insanin elde ettigi deneyimin görkemli bir meyvesi olarak kullanimimiza sunulmuştur. Bu iletişim ve bilgi aktarimi olmasaydi, belki biz, yine biraz daha gelişmiş bir maymun olarak agaçlar ve çalilar içinde yaşiyor olacaktik. Süper zekamiz bu sonucu büyük ölçüde degiştirmeyecekti. Çok yakin zamanlarda yapilan araştirmalar, bizim zekamizin, inanildigi gibi maymunlardan çok fazla olmadigini kanitlamiştir. Gelişmişlik olarak görünen, toplumdaki bilgi ve deneyim birikimidir."

http://www.biyologlar.com/insanin-evrimi

ARITMA TESİSLERİ VE PROTOZOA

Çalışma metodları birbirinden farklı olsa da arıtma tesislerinin tamamı çeşitli protozoon gruplarını barındırır (Çizelge 1). Biyolojik unsurlar organik madde üzerinden beslenerek organik maddenin topaklaşmasını ve çökmesini sağlarlar. Bakteri bu maddelerin sıvı fazdan uzaklaştırılmasında rol alan en etkin organizma grubunu oluştur. Protozoonlar, atık su arıtma sistemlerinde biyolojik parçalanmadan sorumlu bakteriler üzerinden beslendiklerinden dolayı, önceleri sistem için zararlı organizmalar oldukları düşünülmekteydi. Fakat daha sonraları yapılan çalışmalar protozoal predasyonun bakteriyel aktiviteyi teşvik ettiği ve dolayısıyla mikrobiyal parçalanma hızını artırdığı sonucunu ortaya çıkarmıştır. Günümüzde aktif çamur sistemlerinde, protozoonların çıkış suyu kalitesi üzerinde hayati öneme sahip organizmalar oldukları bütün otoriteler tarafından kabul edilen bir gerçektir [5, 12, 24]. Aktif çamur sistemi ile çalışan arıtma tesislerinde protozoonların rolünü belirlemek amacıyla çeşitli çalışmalar yürütülmüştür [5, 32, 33]. Bu çalışmalarda laboratuvar koşullarında geliştirilen arıtma modelleri protozoonlu ve protozoonsuz olarak çalıştırılmış, çıkış suları analiz edilmiştir. Protozoonsuz olarak çalışan arıtma modellerinin tamamında düşük kaliteli, protozoonlu çalışanların ise daha yüksek kaliteli çıkış suları ürettikleri görülmüştür (Şekil 7). Daha sonra protozoonsuz çalışan ünitelere aktif çamur protozoonları aşılandığında çıkış suyu kalitesinde önemli iyileşmelerin olduğu gösterilmiştir. Şekil 7. Protozoonlu ve protozoonsuz çalışan aktif çamur arıtma modellerinin çıkış suyu parametrelerinin karşılaştırılması (Curds, 1992’den). Protzoonların bakteri predasyonu, mikrobiyal aktiviteyi uyardığı gibi aşırı bakteriyel üremeyi kontrol ederek, çıkış suyundaki bakteri süsbansiyonunun azaltılması açısından da önem arz ederler. Protozoonlar genel olarak bakterileri besin olarak kullanmakla birlikte bazı türleri ortamda bulunan çözünmüş ve partiküler organik maddeleri de tüketerek arıtım sürecine doğrudan katılırlar. Ayrıca kesin veriler olmamakla birlikte, protozoonların sil ve kamçı hareketleri mikrosirkülasyon sağlayarak bakterilerin organik maddeyi kullanmalarına katkıda bulunduklarına dair görüşler de mevcuttur KAYNAKLAR [1] Corliss, JO. 2000. Biodiversity, Classification, and Numbers of Species of Protists. In: Nature and Human Society: The Quest Sustainable World (ed. PH. Raven, T. Williams ), pp.130-155, National Academy Press, Washington DC. [2] Foissner W, 1999. Soil Protozoa as Bioindikators: Pros and Cons, Methods, Diversity, Representattive Examples. Agriculture, Ecosystems and Environment, 74:95-112. [3] Fenchel T, 1987. Ecology of Protozoa. Science Tech. Inc., Wisconsin, U.S.A. [4] Anderson OR, 1988. Comparative Protozoology-Ecology, Physiology, Life History. Springer-Verlag, New York Inc. [5] Curds CR, 1992. Protozoa in the Water Industry. Cambridge University Pres, U.K. [6] Sudo R, 1984. Role and Function of Protozoa in the Biological Threatment of Polluted Waters. Advances in Biochemical Enginering/Biotechnology, 29:117-141. [7] Augustin H, Foissner W, 1992. Morphologie und Ökologie einiger Ciliaten (Protozoa: Ciliophora) aus dem Belebtschlamm. Arch. Protistenkd., 141:243-283. [8] Foissner W, Berger H, 1996. A User-Friendly Guide to the Ciliates (Protozoa, Ciliophora) Commonly Used by Hydrobiologists as Bioindicators in Rivers, Lakes and Waste Waters, with Notes on their Ecology. Freshwater Biology, 35:375-482. [9] Şenler NG, Bıyık H, Yıldız, İ. 1999. A Study of the Relationships Between Microfauna and Water Quality in Biological Sewage-Treatment Plant of Yüzüncü Yıl University in Van. Bio-Science Research Bulletin, 15:37-47. [10] Campell NA, Reece JB, Urry LA, Cain ML, Minorsky PV, Wasserman SA, Jackson RB, 2008. Biology. Pearson Education Inc., 8. Edition, San Francisco. [11] Atatür KA, Budak A, Göçmen B, 2003. Omurgasızlar Biyolojisi. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Kitaplar Serisi, N0: 187, İzmir. [12] Sleigh MA, 1989. Protozoa and Other Protists. Edward Arnold, New York, 342p. [13] Demirsoy A, Türkan İ, Gündüz E, 2004. Genel Biyoloji (Keton WT, Gould JL, Gould CG.’den çeviri). Palme Yayıncılık, Sıhhiye, Ankara. [14] Corliss JO, 1994. An Interim Utilitarian (“User-Friendly”) Hierarchial Classification and Characterization of the Protists. Acta Protozool. 33:1-51. [15] Lynn DH, Small EB, 2002. The Illustrated Guide to the Protozoa (ed. Lee JJ, Leedale GF, Bradbury P), 2. Edition. Allen Pres, Lawrence, Kansas. [16] Cavalier-Smith T, 2003. Protist Phylogeny and the High-Level Classification of Protozoa. Europ. J. Protistol., 39:338-348. [17] Finlay BJ, Esteban GF, 1998. Freshwater Protozoa: Biodiversity and Ecological Function. Biodiversity and Conservation, 7:1163-1186. [18] Fenchel T, Esteban F, Finlay BJ, 1997. Local Versus Global Diversity of Microorganisms: Cryptic Diversity of Ciliated Protozoa. Oikos, 80:220-225. [19] Finlay BJ, 1998. Global Diversity of Protozoa and Other Small Species. Int. J. Parasitol., 28:29-48. [20] Finlay BJ, 2002. Global Dispersal of Free-Living Microbial Eukaryote Species. Science, 296:1061-1063. [21] Finlay BJ, Fenchel T, 2004. Cosmopolitan Metapopulations of Free-Living Microbial Eukaryotes. Protist, 155:237-244. [22] Foissner W, 1999. Protist Diversity: Estimates of the Near-Imponderable. Protist, 150:363-368. [23] Foissner W, 1997. Global Soil Ciliate (Protozoa, Ciliophora) Diversity: A Probability-Based Approach Using Large Sample Collections From Africa, Australia and Antartica. Biodiversity and Conservation, 6:1627-1638. [24] Laybourn-Parry J, 1994. A Functional Biology of Free-Living Protozoa. London & Sydne,. UK, 218p. [25] Porter KG, Sherr EB, Pace M, Sanders MW, 1985. Protozoa in Planktonic Food Webs. J. Protozool., 32:409-415. [26] Pratt JR, Lang BZ, Kaesler RL, Cairns J, 1986. Effect of Seasonal Changes on Protozoans Inhabiting Artificial Substrates in a Small Pond. Arch. Protistenkd., 131:45-57. [27] Sherr EB, Sherr BF, 2002. Significance of Predation by Protists in Aquatic Microbial Food Webs. Antonie van Leeuwenhoek, 81: 293-308. [28] Patterson DJ, Hedley, S, 1992. Free Living Freshwater Protozoa. Wolfe Publishing Ltd., England. [29] Urawa S, Awakura T, 1994. Protozoa Diseases of Freshwater Fishes in Hokkaido. Sci. Rep., Hokkaido Fish Hatchery, 48:47-58. [30] Göçmen B. 2002. Genel Parazitoloji. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Kitaplar Serisi, No: 168, Ege Üniversitesi Basımevi, Bornova-İzmir. [31] Kim J-H, Hayward CJ, Joh S-J, Heo, G-J, 2002. Parasitic Infections in Live Tropical Fishes İmported to Korea. Diseases of Aquatic Organisms, 52:169-173. [33] Curds, CR, 1973. The Role of Protozoa in the Activated – Sludge Process, Amer. Zool., 13: 161-169. [34] Madoni, P., Davoli, D., Chierici, E. 1993. Comparative Analysis of the Activated Sludge Microfauna in Several Sewage Treatment Works, Wat. Res., 27(9): 1485-1491. Naciye Gülkız ŞENLER İsmail YILDIZ Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, 65080, Van, TÜRKİYE

http://www.biyologlar.com/aritma-tesisleri-ve-protozoa

PROBİYOTİKLER HAKKINDA BİLGİ

Değişik sebeplerden ileri gelen ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri olan farklı oluşumlara karşı uzun yıllardan beri değişik antibiyotikler kullanılmıştır. Antibiyotiklerin belli periyotlarda ve belli dozlardaki kullanımı neticesinde, metabolizmada gözlenen rahatsızlıklar tedavi edilebilmiştir. Ancak zaman içerisinde kullanılan antibiyotik türleri ve bunların tedavideki dozlarının insan metabolizmasında yararlı faaliyetleri olan (özellikle de intestinal florada) mikroorganizmaları inaktive ettiği ya da populasyonunu azalttığı ve bunun neticesinde de normal floranın bozularak, vücutta antibiyotiklerden kaynaklanan bazı rahatsızlıkların (alerji, diyare, gaz vb. gibi) ortaya çıktığı belirlenmiştir. Bunun yanında araştırıcılar günlük yaşamın getirdiği bazı olumsuzluklardan (çevrede olan ani değişmeler, su ve besinlerin kaliteleri, hayvansal ürünlerin aşırı miktarları, kafein, alkol kullanımı) ve değişik türdeki patojenlerin enfeksiyonlarından dolayı (sinirsel yorgunluk ve stres gibi) vücudun normal florasının etkilendiğini de ortaya koymuşlardır. Vücudun doğal intestinal florasında bulunan ve organizma için yararlı olan bakterilerin gitgide sayılarının azalması, tamamen yok olması karşısında bilim dünyası bu yararlı florayı korumak ya da tekrar geri kazanmak için arayışa girmiş ve “Probiyotik mikroorganizmalar” değişik ürünler (mandıra ürünleri, meyve suları, çikolata ve et ürünleri) ile tüketime sunulmuşlardır. Probiyotikler; yaşayan mikroorganizmalar olup mukozal ve sistemik bağışıklığı ayarlayarak konağa tesir ederler. Ayrıca intestinal sistemdeki mikrobiyal dengeyi sağlarlar. Sağlıklı bir insan vücudunda probiyotik mikroorganizmalar belli oranlarda bulunmaktadır. Probiyotik mikroorganizma florası, vücudun mukoz membranlarında ve sindirim bölgelerinde kolonize olan bakterilerdir. Vücuttaki mikroorganizma florasında 400 ile 500 arasında farklı türde, sindirim bölgesinde yerleşmiş durumda bulunan, gerek patojen gerekse sağlığa yararlı mikroorganizmalar mevcuttur. Sindirim sisteminin önemli bir parçası olan bağırsaklarda, ilaç kullanımı veya hastalıklar sırasında açığa çıkan zararlı bakteriler, aynı ortamda bulunan iyi huylu bakterilere karşı atağa geçerler ve bağırsağa yerleşmeye çalışırlar. Probiyotik bakteri suşları ise bağırsak duvarına tutunarak, bu zararlıların içeriye girmesini önler. Probiyotik Olarak Kullanılan Mikroorganizmalar Probiyotikler esas olarak laktik asit bakterileridir. Bunun yanında araştırmalar mayaların da probitotik özelliğe sahip olduğunu göstermiştir. Yoğurt yapımında kullanılan mikroorganizmalar (Lactobacillus bulgaricus ve Streptococcus thermophilus) dışında tüm laktik asit bakterileri bağırsak florası elemanlarıdır. Bir probiyotik ürün bu mikroorganizmalardan birini ya da birkaçını içerebilir. İçerdiği mikroorganizma sayısı arttıkça probiyotiğin kullanım alanı genişlemektedir. Probiyotik Bakterilerin Özellikleri Probiyotik bakteriler Gram (+), sporsuz, basil şeklindedir. L. acidophilus’un üreme sıcaklığı 35 – 380C ‘dir. Probiyotik bakteriler mide asitliğine diğer bakterilere göre daha dayanıklıdır. Safra tuzuna ve lizozim enzimine daha dirençlidir. Lactobacillus türleri, ince bağırsakta fazla sayıda bulunurken, Bifidobacterium’lar kalın bağırsaktadırlar. Probiyotik bakteriler laktik asit, asetik asit, bakteriyosin gibi antimikrobiyal maddeler üreterek, bağırsaklarda istenmeyen mikroorganizmaların çoğalma hızını kontrol ederler ve doğal floranın denge içinde bulunmasını sağlarlar. Gram (+) bakteriler, bakteriyosinlere çok duyarlıdır. Beslenmede bitkisel besinlerin fazla olması, hayvansal besinlerin aksine bağırsaklardaki probiyotik bakterilerin sayısını artırır. Sağlıklı kişilerin bağırsak florasında probiyotik bakterilerin (örneğin Bifidobacterium’ların) sayısı zaman içerisinde sabitleşmekte; ancak günlük yaşamın getirdiği; antibiyotik kullanımı, stres, sinirsel yorgunluk, dengesiz beslenme, fazla alkol alımı, hastalık ve bağırsak ameliyatları gibi sonuçlar, bu bakterilerin azalmasına neden olur. Bunun sonucunda bağırsaklarda enterik bakteriler çoğalır ve enterik rahatsızlıklar ortaya çıkar. Probiyotik bakterilerin önemli özelliklerinden biri de, bağırsak çeperine tutunabilme yeteneğine sahip olmalarıdır. Bu tutunma en önemli ve hatta biyolojik etki gösterebilmeleri için mutlaka olması gereken bir özellik olarak belirtilmiştir. Probiyotik bakteriler, bağırsak çeperine tutunarak patojen mikroorganizmaların tutunmasını engellerler. Ayrıca sindirim sırasında bağırsak hareketlerinden çok fazla etkilenmeden hızla üreyerek orijinal populasyonda azalmayı engellerler. Bütün bunları maddeleyecek olursak; probiyotik olarak kullanılan mikroorganizmalarda aranan özellikler şunlardır: - Güvenilir olmalıdır, kullanıldığı insan ve hayvanda yan etki oluşturmamalıdır. - Stabil olmalıdır, düşük pH ve safra tuzları gibi olumsuz çevre koşullarından etkilenmeden bağırsakta metabolize olmalıdır. - Bağırsak hücrelerine tutunabilmeli ve kolonize olabilmelidir. - Kanserojenik ve patojenik bakterilere antagonist etkili olmalıdır. - Antimikrobiyal maddeler üretmelidir. - Konakta hastalıklara direnç artışı gibi yararlı etkiler oluşturma yeteneğinde olmalıdır. - Antibiyotiklere dirençli olmalıdır. Antibiyotiğe bağlı (diyare) ortaya çıkan hastalıklarda bağırsak florasını düzeltmek amacı ile kullanılabileceğinden, bağırsaktaki antibiyotiklerden etkilenmemelidir. - Minimum etki dozları bilinmediğinden, canlı hücrelerde büyük miktarlarda bulunabilmelidir. Probiyotik Olarak Kullanılan Mikroorganizmalar Lactobacillus Türleri: Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus cellebiosus Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus lactis Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus reuteri Lactobacillus brevis, Lactobacillus casei Lactobacillus curvatus, Lactobacillus fermentum Lactobacillus plantarum, Lactobacillus johsonli Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus helveticus Lactobacillus salivarius, Lactobacillus gasseri Bifidobacterium Türleri: Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis Bifidobacterium longum, Bifidobacretium thermophilum Bacillus Türleri: Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Bacillus lentus Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans Pediococcus Türleri Pediococcus cerevisiae, Pediococcus acidilactici Pediococcus pentosaceus Streptococcus Türleri : Streptococcus cremoris, Streptococcus thermophilus Streptococcus intermedius, Streptococcus lactis Streptococcus diacetilactis Bacteriodes Türleri : Bacteriodes capillus,Bacteriodes suis Bacteriodes ruminicola, Bacteriodes amylophilus Propionibacterium Türleri : Propionibacterium shermanii, Propionibacterium freudenreichii Leuconostoc Türleri: Leuconostoc mesenteroides Küfler: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae Mayala: Saccharomyces cerevisiae, Candida torulopsis Probiyotikler Tarafından Üretilen Esas Maddeler Vitaminler: K vitamini, folik asit, biotin, B1, B2, B12, Niasin ve priydoksin. Enzimler: Laktaz gibi sindirim enzimleri (esas olarak süt ürünlerin sindiriminde), serbest bölgelerin düzenlenmesine yardımcı olan karbonhidrat enzimleri, sindirim ve protein enzimleri, yağ enzimleri. Uçucu Yağ Asitleri: Besinlere ait yağ asitlerinin kısa zincirleri yardımıyla üretilen bu yağ asitleri sayesinde, optimum düzeyde sindirim için gerekli olan pH dengesinin sağlanması. İnsan sağlığına faydalı etkilerinin olduğu düşünülen canlı bakteri hücreleri üç temel kaynaktan yenmektedir: - Fermente süt ürünleriyle - Gıdalara ve içeceklere bu bakterilerin canlı hücrelerinin eklenmesiyle (meyve suları, çikolata, et ürünleri v.b.) - Probiyotik bakterilerin canlı hücrelerinden hazırlanan farmakolojik ürünler olarak tablet veya kapsüllerin hazırlanmasıyla. Probiyotik Süt Ürünleri En önemli probiyotik süt ürünü yoğurttur. Bununla birlikte, Lactobacillus acidophilus içeren diğer süt ürünleri olan Acidophilus quarkı, Acidophilus’lu süt, Acidophilus’lu tereyağı, Acidophilus’lu süt tozu da bu grupta yer alan diğer ürünlerdir. Probiyotik süt ürünleri ülkemizde yeni üretilmekle birlikte, birçok ülkede bu ürünlerin tüketimi gün geçtikçe artmaktadır. İnsan sağlığı üzerindeki etkileri de dikkate alındığında Lactobacillus acidophilus içeren ürünlerin üretim yöntemleri ile ilgili çalışmaların geliştirilmesi yararlı olacaktır. Bağırsak sisteminde bulunan Lactobacillus türlerinden fermente süt ürünlerinde en çok kullanılanları Lactobacillus acidophilus ve Bifidobacterium bifidum’dur. Lactobacillus acidophilus, yoğurt bakterilerinin aksine, insan sindirim sisteminin doğal bir üyesi olup, sindirim sisteminde bulunan yüksek asitlik ve bir takım enzimlerin inhibe edici etkisine ve safra kesesi tuzlarına dayanıklıdır. Bifidobacterium türlerinin başlangıçta yalnızca bebeklerin bağırsak florasında olduğu düşünülmüşse de, sonraki çalışmalarda bunların erişkin insanlarda ve sıcak kanlı hayvanlarda da bulunduğu ortaya konmuştur. Acidophilus ve Bifidobacterium türleri, ince bağırsaktaki mukoz membran tarafından tutulmakta, burada oluşturdukları asit ve diğer metabolik ürünler ile patojen ve diğer mikroorganizmalara karşı direnç göstermektedir. Bu durumda, Lactobacillus acidophilus ve Bifidobacterium bifidum ile üretilen ürünlerin düzenli olarak tüketilmesi bu bakterilerin bağırsak sistemlerine tutunmasını sağlamakta ve tedavi edici bir özellik göstermesine neden olmaktadır. Bu nedenle, son yıllarda mide – bağırsak enfeksiyonları için klasik antibiyotik tedavilerine alternatif olarak probiyotik ürünler kullanılmaktadır. Nitekim antibiyotik kullanımına bağlı olarak ortaya çıkan diyarenin önlenmesinde, Clostridium difficile ile meydana gelen kolik diyarenin tekrarlama olasılığının düşürülmesinde, fermente süt ürünlerinden yoğurda aşılanan Saccharomyces boulardii’nin, günde 1 g. yenmesi ile Enterococcus faecium SF68 yada Lactobacillus rhamnosus GG suş’unun fermente süt ürünleri ile alınması neticesinde, hastalarda pozitif yönde gelişmeler olduğu tespit edilmiştir. Yoğurt etkisi altında ağız yolu ile yapılan beslenmenin düzenli olarak uygulanması ile organizmaya patojen bakteri bulaşımının azaldığı kesin olarak ispatlanmıştır. Konu ile ilgili olarak çalışan diğer araştırmacılar da ağız yolu ile yapılan bu beslenme sonucunda, vücudun virüslere karşı bir etki oluşturduğunu bildirmektedirler. Günümüzde tıp alanında birçok hastalığın tedavi edilmesinde yada tekrarının önlenmesinde, Probiyotiklerin kullanılma olgusunun ve bunların en yaygın olarak fermente süt ürünleri ile diyetlerde uygulanmasının, tıp alanında yeni tedavi oluşumlarına kaynak teşkil ettiği görülmektedir. Bağırsak Rahatsızlıklarının Önlenmesi Probiyotik bakteriler, barsak hareketlerini hızlandırarak bağırsak içeriğinin kolayca atılmasını sağlar. Bazı koşullar altında (örneğin antiboyotik alımı), bağırsaklarda faydalı bakterilerin azalmasına ve istenmeyen bakterilerin (Clostridium difficile, E. coli gibi) artışıyla enterik enfeksiyonlar ortaya çıkabilir. Bu problem, probiyotik bakterilerin canlı hücrelerinin gıdalarla veya farmakolojik ürünlerin yenmesiyle önlenebilir. Probiyotik bakterilerin bağırsak yüzeyine tutunarak istenmeyen bakterilerin tutunmasını engellemeleri ve ürettikleri antimikrobiyal maddelerle (asitler, bakteriyosinler, reuterin gibi) çoğalmalarını kontrol altına alırlar. Safranın parçalanması safra asidine göre daha fazla antimikrobiyal etki gösterdiğinden, enterik bakterilerin çoğalması inhibe edilir. Yapılan değişik araştırmalarda, probiyotik bakterilerin özellikle çocuklarda enterik enfeksiyonlara karşı etkili olduğu belirtilmiştir. Araştırmalarda probiyotik bakterilerin süt ürünleriyle veya süte eklenerek bir süre yendiklerinde, bireylerin bağırsak florasında, C. perfingens, C. dificile, E. coli, Salmonella gibi enterik bakterilerin sayısında azalma ve buna karşılık probiyotik popülasyonda artış saptanmıştır. Ayrıca probiyotik bakterilerin yaşlı kişilerde görülen kabızlık gibi bağırsak problemlerini ve yine her yaş grubundaki kişilerde çeşitli nedenlere bağlı olarak görülen ishal, kabızlık, gaz oluşumu, karın şişliği gibi bağırsak rahatsızlıklarını önledikleri belirtilmiştir. Probiyotik bakteriler, bağırsak florasında bulunan Bacteroid, Clostridium, Enterobacter, Fusabacterium, Salmonella, Shigella, Campylobacter jejuni, Candida albicans, Staphylococcus aureus gibi patojen bakterilerin biyojenik amin, amonyak fenol gibi tehlikeli bileşikler üretmelerini engellerler. Probiyotik bakterilerin patojenler üzerindeki bu etkisi, bağırsaklarda laktik ve asetik asit üretmeleri ve pH’nın azalması ile açıklanmaktadır. Laktoz Hidrolizi Laktoz intolerant (bağırsak hipolaktemia) kişiler, laktozu hidrolize edecek beta galaktosidaz enzimini genetik rahatsızlık nedeniyle üretemezler. Sadece Kuzey Avrupalılar, beyaz Amerikalılar ve Afrika’da bazı kabileler laktozu parçalayacak beta-galaktosidaz enzimini oluştururlar. Laktoz intolerant kişiler süt veya dondurma ile laktoz yediklerinde, laktoz ince bağırsakta emilmeden kalın bağırsağa geçer. Kalın bağırsakta laktoz değişik bakteriler tarafından glikoz ve galaktoza hidrolize edildikten sonra asit ve gaza dönüştürülür. Asit ve gaz oluşumu bağırsaklardan sıvı emilmesini engeller ve bunun sonucunda bağırsak şişliği şeklinde rahatsızlıklar ortaya çıkar. Yoğurdun, asidophilus eklenmiş sütün (çoğunlukla L. acidophilus) ve probiyotik bakterilerin farmakolojik ürünlerinin yenmesi, ince bağırsaklara laktozu hidrolize edecek canlı bakteri bağladığından, laktozdan kaynaklanan rahatsızlıklar görülmez. Fermente ürünlerde laktoz, laktik asit bakterileri tarafından parçalandığından ve ürünlerde bakterilerin ürettiği beta-galaktosidaz enziminin bulunması nedeniyle fermente gıdaların sağlık üzerine faydaları bulunmaktadır. Lactobacillus bulgaricus ve Streptococcus thermophilus mide asitliğine dayanamaz ve normal bağırsak bakterisi değildirler. Fakat süte göre yoğurttan laktozun azalması, bağırsak rahatsızlıklarının ortaya çıkmasını engeller. Bağırsak bakterileri ve çoğunlukla bazı Lactobacillus türleri, belirli koşullarda ince bağırsaklara yerleşerek yiyeceklerle alınan laktozu hidrolize ederler. Serum Kolesterol Düzeyinin Düşürülmesi Farelerle yapılan bir çalışmada, farelere L. acidophilus içeren süt verilmesi sonucunda düşük serum kolesterol düzeyi bulunmuştur. Probiyotik bakteriler ile üretilen fermente süt ürünlerinin veya bu bakterilerin canlı hücrelerinin yenmesi, insanlarda düşük kolesterol düzeyinin oluşması, olası dört faktörden kaynaklanabilir: Yukarıda belirtilen beta-galaktosidaz enziminin fermente süt ürünlerinde bulunması. Bazı bağırsak bakterilerinin yiyeceklerle alınan kolesterolü metabolize etme yeteneğinde olması. Böylece kana geçmesinin azalmasına neden olur. Bakterilerin bağırsaklarda kolesterol prekürsörlerini veya kolesterolü azaltılır. Bazı Laktobasillerin safra tuzlarını parçalamasıyla safra tuzlarının karaciğer tarafından emilmesi engellenir. Böylece safra tuzu absorbe edemeyen karaciğerin, safra tuzu sentezlemek için fazla miktarda serum kolesterolünü kullanması sonucunda serumda kolesterol miktarını azaltır. Fakat bazı araştırma sonuçları, probiyotik bakterilerin vücutta kolesterol düzeyini azalttığı şeklindeki bulguları desteklememektedir. Bunun farklı deney düzenekleri, farklı mikroorganizma kültürü kullanılması gibi nedenlerden kaynaklanabileceği belirtilmiştir. Örneğin kolesterol hidroliz etmeyen veya safra asidini parçalamayan bakteri türünün kullanılması gibi. Kalın Bağırsak Kanserinin Azaltılması 1962 yılında laktik asit bakterilerinin antikarsinojenik etkiye sahip olduğu ileri sürülmüştür. Daha sonraki yıllarda hayvanlar üzerinde yapılan arıştırmalarda; deney hayvarları yoğurt ve yoğurda L. acidophilus, L.bulgaricus, L. casei, Bifidobakterium’un türleri gibi bakteriler ekleyerek beslenmiş, deney hayvanları üzerinde antikarsinojenik bir etki bulunmuş ve tümör riskinin azaldığı belirtilmiştir. Birçok araştırmada, probiyotik bakterilerin fazla miktarda ağızdan alımı sonucunda, istenmeyen bağırsak bakterilerinin oluşturduğu beta-glucuronidaz, azoredüktaz ve nitroredüktaz enzimlerinin azalmasını sağladığı belirtilmiştir. L. acidophilus’un fermente ürünlerle birlikte yenmesiyle bağırsaklarda kanserojenik maddelerin kanserojen maddelere dönüşümünde rol oynayan beta-glukoronidaz, nitroredüktaz ve azoredüktaz enzimlerinin düzeyinde iki ile dört kat azalma saptanmıştır. Probiyotik bakteriler kanser genlerinin aktivasyonundan sorumlu olan bakterilerin enzimatik aktivitelerinin düzenlenmesinde, kanser genlerinin bileşiminin ve toksik etkilerinin önlenmesinde yararlı oldukları kaydedilmiştir. Süt ürünlerinin, deney hayvanlarında tümör büyümesini baskılayan konjuge linoleik asitten anlamlı miktarlarda içerdikleri belirtilmiştir. İstenmeyen bakteriler, bağırsak normal pH’sının düşmesiyle laktik ve asetik asit ürettiklerinden dolayı, bağırsaklardan aminlerin ve amonyağın emilmesi azalır. Bu da kanser oluşumunda, tansiyon ve kolesterolün yükselişinde etkili olan nitroz aminlerin serumda artışına neden olur. Probiyotik bakteriler enterik bakterilerin aktivitelerini engelleyerek, serumda nitroz aminlerin artışını dolaylı olarak önlerler. İstenmeyen birçok bakteri türünün bağırsaklarda gıdalarla alınan kanserojen preküsörlerini aktive eden enzimleri üreterek, aktif karsinojen maddelerin oluşumuna neden oldukları belirtilmiştir. Probiyotik bakteriler, istenmeyen mikroorganizmaların çoğalmasını inhibe ederek bu enzimlerin oluşmasını engellerler. Bağışıklık Sistemine Etkileri Probiyotik bakterilerin canlı hücrelerinin bağırsaklarda bulunmaları halinde, bağışıklık sistemini uyardıkları ve kuvvetlendirdikleri belirtilmiştir. Spesifik laktik asit bakteri suşları ile fermente edilen süt ürünlerinin tüketilmesiyle bağışıklığı artıran peptidlerin üretiminde artış olduğu ve bunlardan bazılarının antitümör etkinliğe sahip oldukları belirtilmiştir. Bağışıklık sisteminin uyarılmasıyla serumda IgA gibi antikorların artması virüs, Clostridium, E. coli gibi patojenlere karşı vücudun dirençliliğinin arttığı kaydedilmiştir. Metabolizmaya Yardımcı Olmaları Probiyotik bakteriler, gıdaların sindiriminde bağırsaklara yardımcı olurlar ve sağlıklı bir metabolik aktivitenin oluşmasını sağlarlar. Bu şekilde beslenmeye ve büyümeye yardım ederler. Bağırsaklarda selüloz ve diğer sindirilemeyen gıda bileşenlerini parçalayarak sindirim sistemine yardımcı olurlar. Bağırsak Doğal Florasının Korunması Probiyotik bakteriler; yeni doğanlarda, antibiyotik kullanımında veya günlük yaşamın getirdiği koşullara bağlı olarak bozulan bağırsak doğal florasının oluşmasına yardımcı olurlar. İstenmeyen bakterilerin, mayaların ve küflerin çoğalmasını kontrol altında tutarak bağırsak doğal florasının bozulmasını engellerler. Vitamin Üretimi Probiyotik bakteriler bağırsak florasında yeterli sayıda bulunduklarında, vitamin ve amino asit sentezledikleri belirtilmiştir. Bu bakterilerin ürettiği vitaminlerin en önemlileri, tiyamin (B1), riboflavin (B2), piridoksin (B6) ve naftokinin (K)’dır. Bir araştırmada, B. bifidum’un bağırsak florasında bulunduğunda, bağırsaklarda B6 vitaminin %400 artığı belirtilmiştir. Gıdalara Katılması Bifidobacterium gibi probiyotik bakteriler, bebek yiyecek ve içeceklerinde katkı olarak kullanılabilmektedir. Bu bakteriler yeni doğanlarda koruyucu antimikrobiyaller, vitaminler, asetik ve laktik asit üreterek enterik enfeksiyonlara karşı korunmalarına ve beslenmelerine yardımcı olurlar. Probiyotik bakteriler ishalin önlenmesinde, kemoterapik veya diğer amaçlar için gıdalara katılmaktadırlar. Özetle Probiyotiklerin Faydaları Yiyeceklerle alınan toksik (zehirli) maddelerin detoksifiye edilmesine (vücuttan atılmasına), kabızlık sorununun giderilmesine destek olurlar. Ağız kokusu sorununun giderilmesine yardımcı olurlar. İnce ve kalın bağırsaklardaki kötü ve zararlı bakterilerin yerine geçerek, onları kontrol altına alıp, bağışıklık sistemini güçlendirerek bir çok hastalığa karşı vücut direncinin artmasına katkıda bulunurlar. Antibiyotik ilaç kullanımı nedeniyle doğal florası bozulan bağırsakların dengesini düzeltmeye yardımcı olurlar. B grubu ve K vitamini üretimini ve emilimini sağlarlar. Kalsiyumun bağırsaklardan emilimini artırıp; kemik erimesini (osteoporoz) önlerler. Kötü bakterilerin neden olduğu enfeksiyonları yavaşlatırlar. Vajinal florayı dengede tutarak, vajinal enfeksiyonlara sebep olan patojen mikroorganizmaların (Candida) gelişimini baskılarlar. İdrar yolu enfeksiyonlarına ve seyahatlerde ishale sebep olan E. coli bakterisinin gelişimini engellemeye yardımcı olurlar. Alerji belirtisini azaltırlar. Zehirli maddelerin vücuttan atılmasına ve cildin görünümünün iyileşmesine yardımcı olurlar. Sindirim kanalında sağlıklı bir bakteri dengesi oluşturup, bazı gerekli enzimleri üreterek sindirime katkıda bulunurlar. Laktoz ve protein sindirimini kolaylaştırırlar. Probiyotik mikroorganizmalar ile ilgili bazı hususlar henüz aydınlatılabilmiş değildir. Örneğin; probiyotik mikroorganizmaların vücut içerisinde bir organdan başka bir organa geçişleri ile ilgili olarak herhangi bir belge yoktur. Ayrıca, gıdalarla alınan probiyotik bakteriler ile ilgili hiçbir enfeksiyon olgusu literatürde yer almayıp, sadece Sacchoromyces boulardii `ye ait enfeksiyonun raporlarda yer aldığı görülmektedir. Kaynaklar: 1- www.sutas.com.tr 2- forummate.com 3- www.gencbilim.com 4- H.M. Timmerman, C.J.M. Koning, L. Mulder, F.M. Rombouts, A.C. Beynen (2004). Monostrain, multistrain and multispecies probiotics- A comparison of functionality and efficacy, International Journal of Food Microbiology, 96, 219– 233 5- Robert Penner, Richard N Fedorak, Karen L Madsen (2005). Probiotics and nutraceuticals: non-medicinal treatments of gastrointestinal diseases, Current Opinion in Pharmacology, 5(6):596-603.

http://www.biyologlar.com/probiyotikler-hakkinda-bilgi

Mikrobiyal Biyoteknoloji Bölüm 4

MİKROBİYAL FİTAZLAR Tahıl ve baklagil tohumlarının olgunlaşması sırasında fitik asitin (myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakis dihidrojen fosfat) önemli bir miktarı birikmekte olup (Honke ve ark. 1998) bu tohumların çoğunda ve yan ürünlerinde %1-2 fitik asit bulunmaktadır (Reddy ve ark. 1982). Fitik asit; tahıl, baklagil ve yağlı tohumlarda fosforun ana depo formudur. Kimyasal olarak tam tarifi myo-inositol 1,2,3,4,5,6-hekza-dihidrojen fosfat’tır (IUPAC-IUB 1977). Moleküler formülü ise C6H18O24P6’dır. Fitik asitin tuzları fitat olarak tanımlanır. Fitat, fitik asitin potasyum-magnezyum ve kalsiyum tuzlarının karışımıdır (Vohra ve Satyanarayana 2003) Fitaz (myo-inositol hexakisphosphate phosphohydrolase), fitik asiti (myo-inositol hekzafosfat), inorganik monofosfat, myo-inositol fosfat ve serbest myo-inositol’e hidrolize eden enzimdir (Kerovuo 2000). Bitkilerde, hayvansal dokularda ve çeşitli mikroorganizmalarda fitaz aktivitesinin olduğu bildirilmiştir (Miksch ve ark. 2002). Fitatı parçalayan enzimler IUPAC-IUB (International Union of Pure and Applied Chemistry and the International Union of Biochemistry) tarafından iki sınıfa ayrılmıştır: Fitatın D3 pozisyonundaki ortofosfatı uzaklaştıran 3-fitaz (myo-inositol-hekzakisfosfat 3-fosfohidrolaz, EC 3.1.3.8) ve myo-inositol halkasındaki L-6 (D-4) pozisyonundaki defosforilasyonu sağlayan 6-fitaz (myo-inositol-hekzakisfosfat 6-fosfohidrolaz, EC 3.1.3.26). Mikrobiyal fitazlar genellikle 3-fitaz sınıfında yer alırken bitkisel kökenli fitazlar 6-fitaz sınıfında yer almaktadır (Konietzny ve Greiner 2002). Fitaz parçalayan enzimlerle yem hammaddelerinde ve insanlar için hazırlanan gıdalardaki fitat içeriğini azaltmak amacıyla özellikle son yıllarda birçok çalışma yürütülmektedir. Fitatı parçalayan enzimler bitkisel materyalin besleyici değerini artırmak amacı ile tavsiye edilmektedir. Son yıllarda fitaz enzimlerinin özellikle entansif hayvan yetiştiriciliği yapılan alanlarda hayvan gübresiyle ortaya çıkan fosfor kirliliğini azaltmak amacıyla kullanımını da gündeme getirmiştir. Yapılan bir çok çalışmada fitatı parçalayan enzimlerin fitatdan fosfor kullanımını artırmakta olduğu ve çevrede ortofosfat birikimini önemli derecede azalttığı bildirilmiştir (Cromwell ve ark. 1995, Simons ve ark. 1990). Ayrıca bunların yanı sıra myo-inositol fosfatların hazırlanması, kağıt endüstrisi ve toprak iyileştirme alanlarında da fitaz enzimi kullanılmaktadır. Ayrıca son yıllarda biyoteknoloji alanındaki gelişmeler sonucunda heterolog mikrobiyal ekspresyon sistemleriyle büyük miktarlarda ve düşük maliyetli fitaz üretimi de mümkün olabilmektedir. Fitaz enzimi bitkilerde, mikroorganizmalarda ve bazı hayvansal dokularda bulunmasına rağmen yapılan son araştırmalar mikrobiyal fitazların biyoteknolojik uygulamalar için en ümit verici olduğunu göstermiştir (Pandey ve ark. 2001, Vohra ve Satyanarayana 2003). Bakteri, maya ve funguslardan fitaz enzimleri karakterize edilmiş olup, günümüzde ticari olarak üretimde toprak fungusu olan Aspergillus üzerinde durulmaktadır. Ancak substrat spesifitesi, proteolisise karşı direnç göstermesi ve katalitik aktivitesi gibi özelliklerinden dolayı bakteriyel fitazlar, fungal enzimlere alternatif oluşturabilmektedir (Konietzyn ve Greiner 2004). Bakteriyel fitazların ortalama olarak moleküler ağırlığı (40-55 kDa) glukolizasyon farkı olduğu için fungal fitazlardan (80-120 kDa) daha küçüktür (Choi ve ark. 2001, Golovan ve ark. 2000, Han ve Lei 1999, Kerovuo ve ark. 1998, Rodriguez ve ark. 2000a, Van Hartingveldt ve ark.1993). İzole edilen fitazların çoğunun pH optimumu 4.5-6.0 arasında yer almaktadır. Ancak Bacillus sp.’ye ait nötral veya alkali fitazlar da bulunmaktadır (Choi ve ark. 2001, Kim ve ark. 1998). A. niger fitazının (phyA) pH optimumu ise asidik sınırlarda olup 2.5 ve 5.5’dir. Bu iki sınır arasında aktivitede azalma meydana gelmektedir. Mikrobiyal fitazların çoğunun sıcaklık optimumu ise 45-60°C arasında yer almaktadır. Ancak Pasamontes ve ark. (1997a,b) A. fumigatus’a ait sıcaklığa dirençli fitazın 100°C’ye kadar olan sıcaklıklarda 20 dakikalık inkübasyonlarda sadece %10’luk kayıpla aktivitesini koruduğunu bildirmişlerdir. E. coli ve Citrobacter braakii fitazı, ticari olarak kullanılan Aspergillus niger fitazına kıyasla pepsin ve pankreatine daha dirençlidir (Kim ve ark. 2003; Rodriquez ve ark. 1999). Ayrıca C. braakii fitazı tripsine de dirençlidir (Rodriquez ve ark. 1999). E. coli fitazı, Bacillus fitazı ile karşılaştırıldığında, pankreatine benzer hassasiyetlik gösterirken pepsine karşı daha hassastır (Simon ve Igbasan 2002). E. coli ve C. braakii fitazları yem katkısı olarak uygun özelliklere sahiptirler. E. coli fitazı asidik koşullar altında yüksek bir pH stabilitesine sahip olup pH 2.0’de birkaç saat sonunda bile önemli bir aktivite kaybı göstermemektedir (Greiner ve ark. 1993). Fitaz Enziminin Uygulama Alanları 1-) Yem katkısı: Fitat, tohumların çimlenmesi sırasında enerji ve fosfor kaynağı olarak görev alsa da bağlı fosfor tek mideli hayvanlarca çok az miktarda kullanılabilmektedir. Bu nedenle inorganik fosfor yenilenemez ve pahalı bir mineral olup kanatlı, domuz ve balık rasyonlarında fosfor kaynağı olarak ilave edilmektedir (Lei ve Porres 2003). Fitat ve fitata bağlı fosfor tüm kanatlı rasyonlarında bulunmakta ve fitat fosforunun da kısmen kullanıldığı bilinmekteydi (Lowe ve ark. 1939). İlk olarak Warden ve Schaible (1962), broylerde, ekzogen olarak verilen fitazın, fitat fosforunun kullanımını ve kemikteki mineralizasyonu artırdığını bildirmişlerdir. Ancak bundan yaklaşık 30 yıl sonra, yem katkısı olarak, fitata bağlı fosforu serbest bırakacak ve fosfor atığını azaltacak Aspergillus niger fitazının ticari olarak kullanımı başlamıştır. Günümüzde tek mideli hayvanlarda yem katkısı olarak fitaz kullanımı oldukça yaygınlaşmış olup hatta nişasta tabiatında olmayan polisakkaritleri parçalayan enzimlerden daha fazla kullanılmaktadır (Bedford 2003). Geçtiğimiz 10 yıl içerisinde kanatlı ve domuz rasyonlarında mikrobiyal fitaz kullanımı ile bu konudaki bilimsel çalışmalar ve deneyimler artmakta ve yem katkısı yeni fitaz enzimleri araştırılmakta ve kullanılmaktadır. Bazı kanatlı yem maddelerindeki toplam fosfor, fitat fosforu ve toplam fosfordaki fitat fosfor oranları Çizelge 2’de verilmiştir. Ruminantlar ise, rumendeki mikrobiyal flora tarafından üretilen fitaz enzimi ile fitatı parçalayabilmektedirler (Yanke ve ark. 1998). Fitatın parçalanması ile açığa çıkan fosfor hem mikrobiyal flora hem de konakçı ruminant tarafından kullanılmaktadır. Birçok farklı kaynaktan elde edilen mikrobiyal fitaz ürünleri günümüzde ticari olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında yem katkısı olarak en yaygın olarak kullanılanları A. niger (3-fitaz), Peniophora lycii (6-fitaz) ve Escherichia coli (6-fitaz) fitazlarıdır. Kanatlı rasyonlarına fitaz, granül veya sıvı formda veya yüksek peletleme sıcaklığındaki (>80ºC) enzim denatürasyonu probleminden kaçınmak için peletleme sonrasında uygulanabilmektedir (Selle ve Ravindran 2006). Bitkisel fosfor kaynaklarındaki kullanılmayan fitat fosforu zaman içerisinde birikmekte ve entansif olarak hayvan yetiştirciliği yapılan alanlarda çevre kirliliğine neden olmaktadır. Topraktaki aşırı fosfor deniz ve göllere akmakta ve burada yaşayan canlılarda birikerek insanlarda da nerotoksik etki oluşturmaktadır (Lei ve Porres 2003). Su ürünleri üretiminde, soya küspesi ve diğer bitki kökenli küspeler kullanılarak birçok çalışma yürütülmüştür (Mwachireya ve ark. 1999). Pahalı protein kaynakları yerine daha düşük fiyatlı bitkisel protein kaynakları kullanıldığında masraflarda önemli derecelerde azalmaların olabildiği bildirilmektedir. Balık üretim masraflarının %70’ini yem giderleri oluşturmaktadır (Rumsey 1993). Kanatlı ve domuzlarda olduğu gibi balıklarda yem maddeleri içerisindeki fitin fosforundan yararlanacak sindirim enzimine sahip olmadığından suda fosfor birikimi meydana gelmektedir. Bu nedenle fitaz su ürünleri üretmede, hem düşük fiyatlı bitkisel kökenli maddelerin kullanımını artırmak hem de suda fosforu kabul edilebilir seviyede tutabilmek amaçları ile kullanılmaktadır. Balık beslemesinde, yüksek seviyelerde bitkisel kökenli maddeler içeren yemlerde fitaz enziminin kullanılması ile ilgili birçok çalışma yürütülmektedir (Robinson ve ark. 1996, Mwachireya ve ark. 1999). 2-) Gıda sanayi: Fitik asit tuzları olarak tanımlanan fitatlar, bitki tohumları ve danelerde fosfat ve inositolün başlıca depo formudur. Fitat bitki tohumlarının olgunlaşması sırasında oluşur ve olgun tohumlarda toplam fosfatın %60-90’nını oluşturur (Loewus 2002). Fitat bu nedenle bitkisel kökenli gıdaların başlıca bileşenidir. Bazı bitkisel kökenli gıdalardaki kuru maddedeki fitat miktarı Çizelge 3’de verilmiştir. Diyetlerdeki bitki kökenli gıdaların miktarına ve gıdaların işlenme derecelerine bağlı olarak günlük fitat tüketimi en fazla 4500 mg’a kadar yükselmelidir. Ortalama olarak vejetaryen diyetlerinde ve gelişmekte olan ülkelerde kırsal kesimlerde günlük fitat tüketimi yaklaşık 2000-2600 mg olup bu değer karışık diyetlerde 150-1400 mg’dır (Reddy 2002). Diyetlerde fitatın varlığı ile ilgilenilmesinin nedeni mineral alımındaki negatif etkisidir. Bu mineraller çinko, demir, kalsiyum, magnezyum, manganez ve bakırdır (Konietzny ve Greiner 2003, Lopez ve ark. 2002). Fizyolojik pH değerlerinde çözünmez mineral-fitat komplekslerinin oluşumu düşük mineral emiliminin temel nedeni olarak bildirilmektedir. Çünkü bu kompleksler aslında insan sindirim sisteminde absorbe olmamaktadır. Ayrıca sindirim sisteminin üst kısmında sınırlı miktarda mikrobiyal popülasyonun olması ve içsel fitatı hidrolize edici enzimlerin olmaması nedenleri ile ince bağırsakta, fitat çok sınırlı miktarda hidroliz olabilmektedir (Iqbal ve ark. 1994). Fitat, asidik ve alkali pH’da proteinlerle kompleks oluşturmaktadır (Cheryan 1980). Bu interaksiyon proteinin yapısında değişiklikler meydana getirmekte ve bunun sonucunda enzimatik aktivitede, proteinin çözünürlüğünde ve proteolitik parçalanmada azalmalar meydana gelebilmektedir. Fitaz enzimi yem katkısı olarak kullanılmasının yanı sıra gıda sanayinde de büyük bir potansiyele sahiptir. Ancak şimdiye kadar marketlerde fitaz enzimi kullanılmış gıdalar bulunmamaktaydı. Bu alandaki çalışmalar, gıda işlemede teknik geliştirmenin yanı sıra bitki kökenli gıdaların besleyici değerlerinin artırılması üzerine yoğunlaşmıştır. Fitat içeriği yüksek diyetler mineral maddelerin absorbsiyonunu oldukça azaltmakta (Konietzny ve Greiner 2003, Lopez ve ark. 2002) ve gıdaların işlenmeleri sırasında fitatın defosforilasyonu, sadece kısmen fosforile olmuş myo-inositol fosfat esterlerinin oluşmasına neden olmaktadır (Sandberg ve ark. 1999, Sandström ve Sandberg 1992, Han ve ark. 1994). Myo-inositol fosfat esterleri insanlar için önemli fizyolojik özelliklere sahiptir (Shears 1998). Bu nedenle fitaz enziminin gıda üretimi sırasında kullanılması ile fonksiyonel gıdaların üretilmesi mümkün olacak (Greiner ve ark. 2002) ve böylelikle fitaz enzimi ile biyokimyasal olarak aktif myo-inositol fosfat esterleri oluşacak ve insanlarda mineral maddelerin emilmesi de sağlanmış olacaktır. Gıda sanayinde gıdaların işlenmesi sırasında fitaz ilavesi ekmek yapımı (Haros ve ark. 2001), bitkisel protein izolatlarının üretimi (Fredrikson ve ark. 2001, Wang ve ark. 1999) ve tahıl kepeklerini parçalamada kullanılmaktadır (Kvist ve ark. 2005). Gıda işleme ve hazırlama sırasında, fitat genel olarak, bitkilerde ve mikroorganizmalarda doğal olarak bulunan fitazlarla tamamen hidrolize olmamaktadır. Özellikle demir olmak üzere minerallerin yararlanımını artırmak için fitat çok düşük düzeylere indirilmelidir (Hurrell 2003). Myo-İnositol fosfatların hazırlanması: Günümüzde, transmembran sinyalizasyonunda ve intraselülar kaynaklardan kalsiyumun hareketini sağlamada görev alan inositol fosfat ve fosfolipidlere olan ilginin artması, çeşitli inositol fosfatların hazırlanmasını gündeme getirmiştir (Billington 1993). S.cerevisiae fitazı kullanılarak fitik asitin enzimatik hidrolizi ile D-myo-inositol 1,2,6-trifosfat, D-myo-inositol 1,2,5-trifosfat, L-myo-inositol 1,3,4-trifosfat ve myo-inositol 1,2,3-trifosfatların hazırlandığı bildirilmiştir (Siren 1986a). Ayrıca E. coli fitazı kullanılarak inositol 1,2,3,4,5-pentakisfosfat, inositol 2,4,5-trifosfat ve inositol 2,5-bifosfat da hazırlanmaktadır (Greiner ve Konietzny 1996). İnositol fosfat türevleri enzim stabilizatörü (Siren 1986b), enzim inhibitörü, biyokimyasal ve metabolik araştırmalarda enzim substratı ve ilaç olarak da kullanılmaktadır (Laumen ve Ghisalba 1994). İnositol fosfat karışımları eklem iltihabı ve astım gibi solunum hastalıklarına karşı kullanıldığı ve spesifik inositol trifosfatların ağrı kesici olarak önerildiği de bildirilmiştir (Siren 1998). İnositol veya inositol fosfatların endüstriyel üretiminde, fitik asitten myo-inositol fosfat türevleri, serbest myo-inositoller ve inorganik fosfat eldesinde fitaz enzimi kullanımı önerilmektedir (Brocades 1991). Bu enzimatik hidrolizin avantajı fitaz enziminin spesifitesi ve reaksiyon koşullarına uygun olmasıdır. 3-) Kağıt endüstrisi: Kağıt endüstrisinde bitki fitik asitinin uzaklaştırılması oldukça önemlidir. Günümüzde termostabil fitazlar, kağıt hamuru ve kağıt yapma aşamalarında fitik asiti parçalamak amacıyla kullanılan biyolojik maddelerdir. Fitik asitin enzimatik olarak parçalanması sonucunda kanserojen veya toksik maddeler içeren ürünler oluşmaz. Bu nedenle kağıt endüstrisinde fitaz enzimlerinin kullanımı, daha temiz bir teknolojinin kullanılmış olması ve dolayısıyla çevreyi koruma açısından önem taşımaktadır (Liu ve ark. 1998). 4-) Toprak iyileştirme: Bazı alanlarda toprakta, fitik asit ve türevleri toplam organik fosforun %50’sini oluşturabilmektedir (Dalal 1978). Findenegg ve Nelemans (1993), mısır bitkisi için topraktaki fitik asitten fosforun kullanılabilmesinde fitazın etkisini araştırmışlardır. Toprağa fitaz ilave edildiğinde fitinin parçalanma oranının artmasına bağlı olarak büyümeyi uyardığını bildirmişlerdir. Bu çalışma bitkilerin köklerinde fitaz geninin ekspresyonu ile transgenik bitkilerle topraktaki fosforun kullanılabileceği düşüncesini ortaya çıkarmıştır (Day 1996). 5-) Biyoteknoloji : Geçtiğimiz 20 yıl içerisinde fitaz enzimi, besleme, çevre koruma ve biyoteknoloji alanlarındaki bilim adamlarının dikkatini çekmektedir. Fitazlar özellikle biyoteknolojik uygulamalarda (özellikle yem ve gıdalardaki fitat içeriğini azaltmada) büyük bir önem taşımaktadır (Lei ve Stahl 2001, Vohra ve Satyanarayana 2003). ANTİBİYOTİKLER Ticari olarak üretilen mikrobiyal ürünlerin içerisinde en önemlisi antibiyotiklerdir. Antibiyotikler mikroorganizmalar tarafından üretilen, diğer mikroorganizmaları öldüren veya büyümesini inhibe eden kimyasal maddelerdir. Antibiyotikler tipik sekonder metabolitlerdir. Ticari olarak faydalı antibiyotiklerin birçoğu filamentöz funguslar ile Bacteria’nın aktinomiset grubu tarafından üretilmektedir. Endüstriyel fermentasyonla büyük ölçekte üretilen en önemli antibiyotikler Çizelge1’de gösterilmiştir. Çizelge 1. Ticari olarak üretilen bazı antibiyotikler. Antibiyotik Üreten mikroorganizma* Basitrasin Sefalosporin Kloramfenikol Siklohekzimid Sikloserin Eritromisin Griseofulvin Kanamisin Linkomisin Neomisin Nistatin Penisilin Polimikzin B Streptomisin Tetrasiklin Bacillus licheniformis (EOB) Cephalosporium sp.(F) Kimyasal sentez (daha önce Streptomyces venezuela’ (A)dan mikrobiyal yolla üretilmekteydi) Streptomyces griseus (A) Streptomyces orchidaeus (A) Streptomyces erythreus (A) Penicillium griseofulvin (F) Streptomyces kanamyceticus (A) Streptomyces lincolnensis (A) Streptomyces fradiae (A) Streptomyces noursei (A) Penicillium chrysogenum (F) Bacillus polymyxa (EOB) Streptomyces griseus (A) Streptomyces rimosus (A) *EOB, endospor oluşturan bakteri; F, fungus; A, aktinomiset Günümüzde 8000’in üzerinde antibiyotik maddesi bilinmektedir ve her yıl yüzlercesi keşfedilmektedir. Daha fazla antibiyotik keşfedilmesi beklenmektedir mi, buna gerek var mıdır diye bazı sorular akla geldiğinde bunun cevabı evettir. Bu nedenle Streptomyces, Bacillus, Penicillium gibi birkaç genusa ait mikroorganizmaların çoğu antibiyotik üretip üretmedikleri açısından sürekli olarak incelenmektedir. Antibiyotikler konusunda araştırma yapan birçok araştırıcı, diğer mikroorganizma gruplarının da incelenmesi sonucunda birçok yeni antibiyotiğin keşfedileceğine inandıklarını belirtmektedir. Son yıllarda büyük ilerleme gösteren genetik mühendisliği tekniklerinin yeni antibiyotiklerin yapılmasına izin vereceği ve yeni ilaçlar için kompüter modellemesinin klasik eleme (screening) metotlarının er geç yerini alacağı düşünülmektedir. Fakat günümüzde bunlar henüz çok yaygın bir kullanıma sahip olmadığı için yeni antibiyotikler klasik yol olan “screening” yoluyla keşfedilmektedir. Screening yaklaşımında, çok sayıda muhtemelen antibiyotik üreticisi olan mikroorganizma izolatı doğadan saf kültürler halinde izole edilmektedir (Şekil 1-a) daha sonra bu izolatlar Staphylococcus aureus gibi bir test bakterisinin büyümesini inhibe eden diffüzlenebilen maddeler üretip üretmedikleri açısından test edilmektedir. Şekil 1-a’daki fotoğrafta görülen kolonilerin çoğu Streptomyces türlerine aittir ve antibiyotik üreten bazı kolonilerin etrafında indikatör organizmanın (Staphylococcus aureus) büyüyemediği inhibisyon zonları görülmektedir. Bu amaçla kullanılan test bakterileri çok çeşitli ve genellikle bakteriyal patojenlere yakın veya onları temsil eden türler olup çeşitli literatürlerde tip kültür numaralarıyla belirtilmektedir. Antibiyotik üretimi için yeni mikrobiyal izolatların test edilmesinde, “karşıt-çizgi metodu” (Şekil 1-b) yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde Streptomyces gibi potansiyel üretici olduğu bilinen bir tür petrinin üçte birlik kısmını kaplayacak şekilde bir köşesine ekilir ve petri uygun sıcaklıkta inkübe edilir. İyi bir büyüme elde edildikten sonra sıvı besi yerinde geliştirilmiş olan test bakterileri Streptomyces hücre kütlesine dikey olacak şekilde çizilerek inkübasyona bırakılır. Şekil 1-b’deki fotoğrafta da görüldüğü gibi bazı test bakterilerinin Streptomyces hücre kütlesine yakın kısımlarda büyüyemediği görülmektedir. Bu Streptomyces’in test bakterilerinin büyümesini inhibe eden bir antibiyotik ürettiğini göstermektedir. Fotoğrafta (Şekil 1-b) görülen test organizmaları (soldan sağa): Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia, Mycobacterium smegmatis’tir. Bu şekilde ekim yapılan izolatlardan antibiyotik üretimi belirlenenler daha sonra daha ileri denemelere alınarak antibiyotiğin yeni olup olmadığı bakımından test edilirler. Çoğu screening (eleme) programlarında elde edilen izolatların çoğu bilinen antibiyotikleri üretmektedir. Bu nedenle endüstriyel mikrobiyologların bilinen antibiyotik üreticilerini çok hızlı belirlemesi gerekmektedir böylece çalışmalarında hem zamanın hem de kaynakların boşa gitmesi önlenecektir. Bir organizmanın yeni bir antibiyotik ürettiği keşfedildiğinde bu antibiyotik yapısal analizler için yeterli miktarlarda üretilmelidir ve daha sonra enfekte olmuş hayvanlarda terapötik aktivite ve toksisite için test edilmelidir. Burada yeni antibiyotiğin selektif toksisiteye sahip olup olmadığı ortaya çıkmaktadır. Maalesef yeni bulunan antibiyotiklerin bir çoğu hayvan testlerini geçemezken sadece birkaç tanesi geçebilmektedir. Bu nedenle her yıl yüzlerce yeni antibiyotik bulunmasına karşılık bunların sadece birkaç tanesinin medikal kullanım için yararlı olduğu kanıtlanabilmekte ve ticari olarak üretilmektedir. VİTAMİNLER VE İLİŞKİLİ BİYOFAKTÖRLER Dengesiz beslenme ve besin işleme alışkanlıkları, gıda kıtlığı, açlıktan dolayı hayvan ve bitki orijinli vitaminlerden başka ekstra vitaminlere ihtiyaç duyulmaktadır. Vitaminlerin kullanım alanları gıda/yem sektörü, sağlık ve tıbbi alanlardır. Ekstra vitaminler günümüzde kimyasal veya biyoteknolojik olarak fermentasyon ya da biyodönüşüm prosesleriyle hazırlanmaktadır. Vitaminler ve diğer biyofaktörlerin çoğu kimyasal olarak veya ekstraksiyon işlemi ile üretilirken bazıları da hem kimyasal hem de mikrobiyal proseslerle üretilmektedir. Bunun yanı sıra vitamin B12 ve B13 gibi vitaminler ise sadece mikrobiyolojik yolla üretilmektedir. Aşırı miktarlarda vitamin üreten mikrobiyal suşların doğadan taranması ve bulunması veya bunların genetik mühendisliği yoluyla yapımı zordur, bunun yerine geliştirilmiş fermentasyon prosesleri ve immobilize biyokatalist biyodönüşümleri önem kazanmıştır. ENZİMLER Bütün organizmalar hücresel faaliyetlerini sürdürebilmek için küçük miktarlarda çok çeşitli enzimleri üretmektedir. Günümüze kadar tanımlanmış olan 3000’den fazla enzimin büyük bir çoğunluğu mezofilik organizmalardan izole edilmektedir. Buna karşılık bazı enzimler bazı organizmalar tarafından çok yüksek miktarlarda üretilmekte ve hücre içinde tutulmayarak hücre dışına salgılanmaktadır. Ekstraselüler enzimler olarak isimlendirilen bu enzimler selüloz, protein, nişasta, vb. gibi suda çözünmeyen polimerleri parçalama yeteneğindedir. Bu ekstraselüler enzimlerin bazıları gıda, tekstil ve ilaç endüstrilerinde kullanılmaktadır ve mikrobiyal sentez yoluyla büyük miktarlarda üretilmektedir. Son yıllarda enzim terminolojisinde ortaya çıkan yeni bir terim olan “ekstremozimler” ise ekstrem çevrelerde yaşayan prokaryotlardan elde edilen enzimleri ifade etmektedir. Ekstremozimler, ekstrem olarak yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, çok yüksek tuz, çok yüksek asit veya alkalin pH’larda yaşayan ve “ekstremofiller” olarak isimlendirilen mikroorganizmalar tarafından üretilmektedir. Bu enzimleri yüksek miktarlarda üreten mikrobiyal kaynakları doğadan izole etmek için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır ve yeni mikrobiyal kaynakların araştırılması sürekli olarak devam eden bir iştir. Burada biyoçeşitlilik önemli bir konu olup farklı ve yabancı çevrelerden (ekstrem çevreler) izole edilen mikroorganizmalar önemli enzim kaynakları olarak düşünülmektedir. Ülkemiz en önemli ekstrem çevreler olan sıcak su kaynakları (kaplıcalar) açısından çok zengindir. Ayrıca soda gölleri, tuz gölleri, vb. ekstrem çevrelere de sahip olduğumuz göz önüne alınırsa, buralardaki biyoçeşitliliğin bir an önce belirlenerek ortaya konması ülkemiz açısından çok önemli bir konudur. Lipazlar bakteri, maya ve küfleri içeren mikrobiyal flora tarafından bol miktarda üretilmektedir. Lipazlar gıda endüstrisinde, biyomedikal uygulamalarda, biyosensörler ve pestisidlerin yapımında, deterjan ve deri sanayiinde, çevre yönetiminde, kozmetik ve parfüm sanayiinde uygulama alanları bulmaktadır. Endüstriyel olarak en yaygın kullanılan lipaz üreticisi mikroorganizmalar Candida spp., Pseudomonas spp., Rhizopus spp.’dir. Son yıllarda biyoteknoloji alanında lipazların kullanımında eksponansiyel bir artış gözlenmektedir. Bu nedenle lipazların aşırı üretimini sağlamak amacıyla yönlü mutasyonlar yardımıyla suş geliştirme çalışmalarına ağırlık verilmiştir. Endüstriyel olarak en fazla üretilen enzimlerden biri olan proteazlar ise ekmekçilikte, deterjan ve temizleme sanayiinde, biyomedikal uygulamalarda, gıda sanayiinde etlerin olgunlaştırılmasında, tabaklama sanayiinde, atık arıtımı ve kimyasal endüstride kullanılmaktadır. Son yıllarda alkalofilik mikroorganizmaların ürettiği ve aşırı alkali ortamlarda aktivite gösteren alkalin proteazlar endüstriyel olarak çok önem kazanmıştır.Şu anda alkalin proteazların ticari üretimi Bacillus licheniformis ve diğer alkalofilik Bacillus spp.’den yapılmaktadır. Bu enzimlerin üretimi için öncelikle ümit verici organizmaların seçilmesine olanak sağlayan farklı izolasyon yöntemlerinin belirlenmesi daha sonra endüstriyel suş geliştirilmesi için mutasyon ve/veya rekombinant DNA teknolojisinin kullanımı üzerinde yoğun çalışmalar sürdürülmektedir. α-amilaz, β-amilaz ve glukoamilaz gibi mikrobiyal amilazlar, enzimler arasında en önemlileri olup günümüzde biyoteknolojide oldukça büyük önem kazanmışlardır. Mikrobiyal amilazlar uygun preparasyonlarda hazırlandıktan sonra ilaç sanayiinde analitik kimya alanında, nişastanın sakkarofikasyonu, tekstil ve gıda sanayiinde, bira sanayii ve damıtma endüstrilerinde geniş bir uygulama alanına sahiptir. Hayvanlar ve bitkilerde de bulunmasına karşılık amilazlar en yaygın olarak mikroorganizmalarda bulunmaktadır. Amilazların ticari üretiminde birçok bakteri ve fungus türleri kullanılmaktadır. α-amilazın ticari üretiminde Bacillus türleri çok önemlidir. Ticari amilaz üreticisi suşların geliştirilmesinde gen klonlama yöntemleri kullanılmaktadır. Gen klonlmanın en temel amaçları; termostabil enzimlerin ifade edilmesi, yüksek enzim verimliliği ve iki enzimin aynı organizmada ifade edilmesinin sağlanmasıdır. AMİNOASİTLER Organizmaların primer metabolitleri arasında en önemlileri amino asitlerdir. 1950’lerin sonlarına doğru Corynebacterium glutamicum’un bazı suşlarının doğal olarak önemli miktarlarda L- glutamat sentezlediğinin bulunmasının ardından amino asit üreticisi mikroorganizmaların taranması ve ıslah edilmesi çalışmaları büyük hız kazanmıştır. O zamandan beri amino asit salgılama yeteneğinde olan bir çok organizma belirlenmiş ve bu konu endüstriyel mikrobiyolojinin önemli bir konusu olmuştur. Dünya çapında 1.5x106 ton amino asit üretimi gerçekleşmektedir. Amino asitler tıpta, gıda endüstrisinde katkı maddesi olarak, kimya endüstrisinde başlatıcı maddeler olarak kullanılmaktadır. En önemli ticari amino asit lezzet arttırıcı olarak monosodyum glutamat (MSG) formunda kullanılan Glutamik asittir. Diğer iki önemli amino asit diyet içecekler ve yiyeceklerde tatlandırıcı olarak kullanılan Aspartam’ın bileşenleri olan Aspartik asit ve Fenil alanindir. Bundan başka lisin, glutamin , arjinin, triptofan, treonin, izolösin ve histidin amino asitleri de ticari olarak mikrobiyolojik yolla üretilmektedir.Mikrobiyolojik üretim için Corynebacterium ve Brevibacterium türleri ile Escherichia coli en bilinen ticari türlerdir. Corynebacterium ve Brevibacterium türlerinde metabolizma nispeten basit olduğu için regülasyon sistemlerinin kolaylıkla değiştirilmesiyle, Enterobacteriaceae üyelerinde ise karmaşık rekombinant DNA tekniklerinin kullanımıyla verimli amino asit üreticileri elde edilebilmektedir. Kaynak: Doç. Dr. Rengin ELTEM /Ege Üniversitesi /Mühendislik Fakültesi Biyomühendislik Bölümü POLİMER ÜRETİMİ Modern biyoteknolojiyi komodite amaçlı ürünlerin üretiminde de kullanmak mümkündür. En çarpıcı örneklerden biri, mikroorganizmaları uygun ortamlarda besleyip polimer ürettirmektir. Birçok mikroorganizma besin kısıtlaması koşullarında, tepkisel olarak hücre içinde polimer biriktirir. (Şekil 3’de hücre içindeki beyaz dairesel şekilli olanlar). Bunlar bilimsel adıyla “polialkalonatlar”, “mikrobiyal poliesterler” dir. Polibuturat ve poli(buturat-valarat) teknolojik olarak üretilen mikrobiyal poliesterlerdir. Bunların işlenmesi biraz zor, komodite plastiklere göre biraz pahalı, ancak doğada parçalanabilen türden, dolayısıyla çevre dostu polimerlerdir. Bunlardan üretilen şampuan, parfüm, vb. şişeleri piyasaya sunulmuş durumdadır. Buradaki ilginç gelişme yine genetik modifiye mikroorganizmaların kullanımıdır. Bunlarda hücre içinde polimer birikimi kuru ağırlıkta %99’lara kadar çıkarılmıştır, dolayısıyla verim çok yüksektir. Bu yöntemle üretilen polimerlerin molekül ağırlıkları sentetik yollarla çıkılması çok yüksek değerlerdedir (20 milyon hatta daha fazla). Mikroorganizmalar ile polimer üretimi teknolojisini bitkilere de uygulamak mümkündür. Özellikle mısır’ın çok da değerli olmayan koçanında ve kabuğunda polimerler biriktirilebilir. Faj Yerdeğiştirme “phage display” Teknolojisi Alternatif yöntemlerden biri de genetik modifiye mikroorganizmaları kullanmaktır. Yaygın olarak E.Coli’nin kullanıldığı “faj yerdeğiştirme” (“phage display”) tekniği böyle bir yaklaşımdır. Burada, istenilen üretim bilgisini taşıyan DNA, B lenfositlerinden izole edilir ve bakteriye yerleştirilir. Daha sonra bakteri, filament fajlar (bir çeşit virüs) ile enfekte edilir. Fajlar, bakteri içinde, genellikle çok sayıda antibadi fragmanını da taşıyacak şekilde çoğalır. İstenilen fragmanı taşıyan fajlar, bir biyoafinite sistemi ile ayrılır ve bunlarla yine bakteriyi enfekte edilerek üretimi gerçekleştirilir. Elde edilen monoklonal antibadi fragmanları saflaştırılıp ya doğrudan yada bir antibadi gövdesine takılarak kullanılabilir. Bu teknikte kullanılan reaktörler, hibridoma teknolojisinde kullanılanlardan çok daha düşük fiyatlı ve iyi tanımlanmış klasik fermentörlerdir, dolayısıyla üretim ucuz ve kolaydır. Kaynak: www.biyomedtek.com/bmt-konular-no3.htm Hazırlayanlar: Enver Ersoy ANDEDEN&Ahmet TEZER

http://www.biyologlar.com/mikrobiyal-biyoteknoloji-bolum-4

Vitamin üreten bakteriler

Değişik sebeplerden ileri gelen ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri olan farklı oluşumlara karşı uzun yıllardan beri değişik antibiyotikler kullanılmıştır. Antibiyotiklerin belli periyotlarda ve belli dozlardaki kullanımı neticesinde, metabolizmada gözlenen rahatsızlıklar tedavi edilebilmiştir. Ancak zaman içerisinde kullanılan antibiyotik türleri ve bunların tedavideki dozlarının insan metabolizmasında yararlı faaliyetleri olan (özellikle de intestinal florada) mikroorganizmaları inaktive ettiği ya da populasyonunu azalttığı ve bunun neticesinde de normal floranın bozularak, vücutta antibiyotiklerden kaynaklanan bazı rahatsızlıkların (alerji, diyare, gaz vb. gibi) ortaya çıktığı belirlenmiştir. Bunun yanında araştırıcılar günlük yaşamın getirdiği bazı olumsuzluklardan (çevrede olan ani değişmeler, su ve besinlerin kaliteleri, hayvansal ürünlerin aşırı miktarları, kafein, alkol kullanımı) ve değişik türdeki patojenlerin enfeksiyonlarından dolayı (sinirsel yorgunluk ve stres gibi) vücudun normal florasının etkilendiğini de ortaya koymuşlardır. Vücudun doğal intestinal florasında bulunan ve organizma için yararlı olan bakterilerin gitgide sayılarının azalması, tamamen yok olması karşısında bilim dünyası bu yararlı florayı korumak ya da tekrar geri kazanmak için arayışa girmiş ve “Probiyotik mikroorganizmalar” değişik ürünler (mandıra ürünleri, meyve suları, çikolata ve et ürünleri) ile tüketime sunulmuşlardır. Probiyotikler; yaşayan mikroorganizmalar olup mukozal ve sistemik bağışıklığı ayarlayarak konağa tesir ederler. Ayrıca intestinal sistemdeki mikrobiyal dengeyi sağlarlar. Sağlıklı bir insan vücudunda probiyotik mikroorganizmalar belli oranlarda bulunmaktadır. Probiyotik mikroorganizma florası, vücudun mukoz membranlarında ve sindirim bölgelerinde kolonize olan bakterilerdir. Vücuttaki mikroorganizma florasında 400 ile 500 arasında farklı türde, sindirim bölgesinde yerleşmiş durumda bulunan, gerek patojen gerekse sağlığa yararlı mikroorganizmalar mevcuttur. Sindirim sisteminin önemli bir parçası olan bağırsaklarda, ilaç kullanımı veya hastalıklar sırasında açığa çıkan zararlı bakteriler, aynı ortamda bulunan iyi huylu bakterilere karşı atağa geçerler ve bağırsağa yerleşmeye çalışırlar. Probiyotik bakteri suşları ise bağırsak duvarına tutunarak, bu zararlıların içeriye girmesini önler. Probiyotik Olarak Kullanılan Mikroorganizmalar Probiyotikler esas olarak laktik asit bakterileridir. Bunun yanında araştırmalar mayaların da probitotik özelliğe sahip olduğunu göstermiştir. Yoğurt yapımında kullanılan mikroorganizmalar (Lactobacillus bulgaricus ve Streptococcus thermophilus) dışında tüm laktik asit bakterileri bağırsak florası elemanlarıdır. Bir probiyotik ürün bu mikroorganizmalardan birini ya da birkaçını içerebilir. İçerdiği mikroorganizma sayısı arttıkça probiyotiğin kullanım alanı genişlemektedir. Probiyotik Bakterilerin Özellikleri Probiyotik bakteriler Gram (+), sporsuz, basil şeklindedir. L. acidophilus’un üreme sıcaklığı 35 – 380C ‘dir. Probiyotik bakteriler mide asitliğine diğer bakterilere göre daha dayanıklıdır. Safra tuzuna ve lizozim enzimine daha dirençlidir. Lactobacillus türleri, ince bağırsakta fazla sayıda bulunurken, Bifidobacterium’lar kalın bağırsaktadırlar. Probiyotik bakteriler laktik asit, asetik asit, bakteriyosin gibi antimikrobiyal maddeler üreterek, bağırsaklarda istenmeyen mikroorganizmaların çoğalma hızını kontrol ederler ve doğal floranın denge içinde bulunmasını sağlarlar. Gram (+) bakteriler, bakteriyosinlere çok duyarlıdır. Beslenmede bitkisel besinlerin fazla olması, hayvansal besinlerin aksine bağırsaklardaki probiyotik bakterilerin sayısını artırır. Sağlıklı kişilerin bağırsak florasında probiyotik bakterilerin (örneğin Bifidobacterium’ların) sayısı zaman içerisinde sabitleşmekte; ancak günlük yaşamın getirdiği; antibiyotik kullanımı, stres, sinirsel yorgunluk, dengesiz beslenme, fazla alkol alımı, hastalık ve bağırsak ameliyatları gibi sonuçlar, bu bakterilerin azalmasına neden olur. Bunun sonucunda bağırsaklarda enterik bakteriler çoğalır ve enterik rahatsızlıklar ortaya çıkar. Probiyotik bakterilerin önemli özelliklerinden biri de, bağırsak çeperine tutunabilme yeteneğine sahip olmalarıdır. Bu tutunma en önemli ve hatta biyolojik etki gösterebilmeleri için mutlaka olması gereken bir özellik olarak belirtilmiştir. Probiyotik bakteriler, bağırsak çeperine tutunarak patojen mikroorganizmaların tutunmasını engellerler. Ayrıca sindirim sırasında bağırsak hareketlerinden çok fazla etkilenmeden hızla üreyerek orijinal populasyonda azalmayı engellerler. Bütün bunları maddeleyecek olursak; probiyotik olarak kullanılan mikroorganizmalarda aranan özellikler şunlardır: - Güvenilir olmalıdır, kullanıldığı insan ve hayvanda yan etki oluşturmamalıdır. - Stabil olmalıdır, düşük pH ve safra tuzları gibi olumsuz çevre koşullarından etkilenmeden bağırsakta metabolize olmalıdır. - Bağırsak hücrelerine tutunabilmeli ve kolonize olabilmelidir. - Kanserojenik ve patojenik bakterilere antagonist etkili olmalıdır. - Antimikrobiyal maddeler üretmelidir. - Konakta hastalıklara direnç artışı gibi yararlı etkiler oluşturma yeteneğinde olmalıdır. - Antibiyotiklere dirençli olmalıdır. Antibiyotiğe bağlı (diyare) ortaya çıkan hastalıklarda bağırsak florasını düzeltmek amacı ile kullanılabileceğinden, bağırsaktaki antibiyotiklerden etkilenmemelidir. - Minimum etki dozları bilinmediğinden, canlı hücrelerde büyük miktarlarda bulunabilmelidir. Probiyotik Olarak Kullanılan Mikroorganizmalar Lactobacillus Türleri: Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus cellebiosus Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus lactis Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus reuteri Lactobacillus brevis, Lactobacillus casei Lactobacillus curvatus, Lactobacillus fermentum Lactobacillus plantarum, Lactobacillus johsonli Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus helveticus Lactobacillus salivarius, Lactobacillus gasseri Bifidobacterium Türleri: Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis Bifidobacterium longum, Bifidobacretium thermophilum Bacillus Türleri: Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Bacillus lentus Bacillus licheniformis, Bacillus coagulans Pediococcus Türleri Pediococcus cerevisiae, Pediococcus acidilactici Pediococcus pentosaceus Streptococcus Türleri : Streptococcus cremoris, Streptococcus thermophilus Streptococcus intermedius, Streptococcus lactis Streptococcus diacetilactis Bacteriodes Türleri : Bacteriodes capillus,Bacteriodes suis Bacteriodes ruminicola, Bacteriodes amylophilus Propionibacterium Türleri : Propionibacterium shermanii, Propionibacterium freudenreichii Leuconostoc Türleri: Leuconostoc mesenteroides Küfler: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae Mayala: Saccharomyces cerevisiae, Candida torulopsis Probiyotikler Tarafından Üretilen Esas Maddeler Vitaminler: K vitamini, folik asit, biotin, B1, B2, B12, Niasin ve priydoksin. Enzimler: Laktaz gibi sindirim enzimleri (esas olarak süt ürünlerin sindiriminde), serbest bölgelerin düzenlenmesine yardımcı olan karbonhidrat enzimleri, sindirim ve protein enzimleri, yağ enzimleri. Uçucu Yağ Asitleri: Besinlere ait yağ asitlerinin kısa zincirleri yardımıyla üretilen bu yağ asitleri sayesinde, optimum düzeyde sindirim için gerekli olan pH dengesinin sağlanması. İnsan sağlığına faydalı etkilerinin olduğu düşünülen canlı bakteri hücreleri üç temel kaynaktan yenmektedir: - Fermente süt ürünleriyle - Gıdalara ve içeceklere bu bakterilerin canlı hücrelerinin eklenmesiyle (meyve suları, çikolata, et ürünleri v.b.) - Probiyotik bakterilerin canlı hücrelerinden hazırlanan farmakolojik ürünler olarak tablet veya kapsüllerin hazırlanmasıyla. Probiyotik Süt Ürünleri En önemli probiyotik süt ürünü yoğurttur. Bununla birlikte, Lactobacillus acidophilus içeren diğer süt ürünleri olan Acidophilus quarkı, Acidophilus’lu süt, Acidophilus’lu tereyağı, Acidophilus’lu süt tozu da bu grupta yer alan diğer ürünlerdir. Probiyotik süt ürünleri ülkemizde yeni üretilmekle birlikte, birçok ülkede bu ürünlerin tüketimi gün geçtikçe artmaktadır. İnsan sağlığı üzerindeki etkileri de dikkate alındığında Lactobacillus acidophilus içeren ürünlerin üretim yöntemleri ile ilgili çalışmaların geliştirilmesi yararlı olacaktır. Bağırsak sisteminde bulunan Lactobacillus türlerinden fermente süt ürünlerinde en çok kullanılanları Lactobacillus acidophilus ve Bifidobacterium bifidum’dur. Lactobacillus acidophilus, yoğurt bakterilerinin aksine, insan sindirim sisteminin doğal bir üyesi olup, sindirim sisteminde bulunan yüksek asitlik ve bir takım enzimlerin inhibe edici etkisine ve safra kesesi tuzlarına dayanıklıdır. Bifidobacterium türlerinin başlangıçta yalnızca bebeklerin bağırsak florasında olduğu düşünülmüşse de, sonraki çalışmalarda bunların erişkin insanlarda ve sıcak kanlı hayvanlarda da bulunduğu ortaya konmuştur. Acidophilus ve Bifidobacterium türleri, ince bağırsaktaki mukoz membran tarafından tutulmakta, burada oluşturdukları asit ve diğer metabolik ürünler ile patojen ve diğer mikroorganizmalara karşı direnç göstermektedir. Bu durumda, Lactobacillus acidophilus ve Bifidobacterium bifidum ile üretilen ürünlerin düzenli olarak tüketilmesi bu bakterilerin bağırsak sistemlerine tutunmasını sağlamakta ve tedavi edici bir özellik göstermesine neden olmaktadır. Bu nedenle, son yıllarda mide – bağırsak enfeksiyonları için klasik antibiyotik tedavilerine alternatif olarak probiyotik ürünler kullanılmaktadır. Nitekim antibiyotik kullanımına bağlı olarak ortaya çıkan diyarenin önlenmesinde, Clostridium difficile ile meydana gelen kolik diyarenin tekrarlama olasılığının düşürülmesinde, fermente süt ürünlerinden yoğurda aşılanan Saccharomyces boulardii’nin, günde 1 g. yenmesi ile Enterococcus faecium SF68 yada Lactobacillus rhamnosus GG suş’unun fermente süt ürünleri ile alınması neticesinde, hastalarda pozitif yönde gelişmeler olduğu tespit edilmiştir. Yoğurt etkisi altında ağız yolu ile yapılan beslenmenin düzenli olarak uygulanması ile organizmaya patojen bakteri bulaşımının azaldığı kesin olarak ispatlanmıştır. Konu ile ilgili olarak çalışan diğer araştırmacılar da ağız yolu ile yapılan bu beslenme sonucunda, vücudun virüslere karşı bir etki oluşturduğunu bildirmektedirler. Günümüzde tıp alanında birçok hastalığın tedavi edilmesinde yada tekrarının önlenmesinde, Probiyotiklerin kullanılma olgusunun ve bunların en yaygın olarak fermente süt ürünleri ile diyetlerde uygulanmasının, tıp alanında yeni tedavi oluşumlarına kaynak teşkil ettiği görülmektedir. Bağırsak Rahatsızlıklarının Önlenmesi Probiyotik bakteriler, barsak hareketlerini hızlandırarak bağırsak içeriğinin kolayca atılmasını sağlar. Bazı koşullar altında (örneğin antiboyotik alımı), bağırsaklarda faydalı bakterilerin azalmasına ve istenmeyen bakterilerin (Clostridium difficile, E. coli gibi) artışıyla enterik enfeksiyonlar ortaya çıkabilir. Bu problem, probiyotik bakterilerin canlı hücrelerinin gıdalarla veya farmakolojik ürünlerin yenmesiyle önlenebilir. Probiyotik bakterilerin bağırsak yüzeyine tutunarak istenmeyen bakterilerin tutunmasını engellemeleri ve ürettikleri antimikrobiyal maddelerle (asitler, bakteriyosinler, reuterin gibi) çoğalmalarını kontrol altına alırlar. Safranın parçalanması safra asidine göre daha fazla antimikrobiyal etki gösterdiğinden, enterik bakterilerin çoğalması inhibe edilir. Yapılan değişik araştırmalarda, probiyotik bakterilerin özellikle çocuklarda enterik enfeksiyonlara karşı etkili olduğu belirtilmiştir. Araştırmalarda probiyotik bakterilerin süt ürünleriyle veya süte eklenerek bir süre yendiklerinde, bireylerin bağırsak florasında, C. perfingens, C. dificile, E. coli, Salmonella gibi enterik bakterilerin sayısında azalma ve buna karşılık probiyotik popülasyonda artış saptanmıştır. Ayrıca probiyotik bakterilerin yaşlı kişilerde görülen kabızlık gibi bağırsak problemlerini ve yine her yaş grubundaki kişilerde çeşitli nedenlere bağlı olarak görülen ishal, kabızlık, gaz oluşumu, karın şişliği gibi bağırsak rahatsızlıklarını önledikleri belirtilmiştir. Probiyotik bakteriler, bağırsak florasında bulunan Bacteroid, Clostridium, Enterobacter, Fusabacterium, Salmonella, Shigella, Campylobacter jejuni, Candida albicans, Staphylococcus aureus gibi patojen bakterilerin biyojenik amin, amonyak fenol gibi tehlikeli bileşikler üretmelerini engellerler. Probiyotik bakterilerin patojenler üzerindeki bu etkisi, bağırsaklarda laktik ve asetik asit üretmeleri ve pH’nın azalması ile açıklanmaktadır. Laktoz Hidrolizi Laktoz intolerant (bağırsak hipolaktemia) kişiler, laktozu hidrolize edecek beta galaktosidaz enzimini genetik rahatsızlık nedeniyle üretemezler. Sadece Kuzey Avrupalılar, beyaz Amerikalılar ve Afrika’da bazı kabileler laktozu parçalayacak beta-galaktosidaz enzimini oluştururlar. Laktoz intolerant kişiler süt veya dondurma ile laktoz yediklerinde, laktoz ince bağırsakta emilmeden kalın bağırsağa geçer. Kalın bağırsakta laktoz değişik bakteriler tarafından glikoz ve galaktoza hidrolize edildikten sonra asit ve gaza dönüştürülür. Asit ve gaz oluşumu bağırsaklardan sıvı emilmesini engeller ve bunun sonucunda bağırsak şişliği şeklinde rahatsızlıklar ortaya çıkar. Yoğurdun, asidophilus eklenmiş sütün (çoğunlukla L. acidophilus) ve probiyotik bakterilerin farmakolojik ürünlerinin yenmesi, ince bağırsaklara laktozu hidrolize edecek canlı bakteri bağladığından, laktozdan kaynaklanan rahatsızlıklar görülmez. Fermente ürünlerde laktoz, laktik asit bakterileri tarafından parçalandığından ve ürünlerde bakterilerin ürettiği beta-galaktosidaz enziminin bulunması nedeniyle fermente gıdaların sağlık üzerine faydaları bulunmaktadır. Lactobacillus bulgaricus ve Streptococcus thermophilus mide asitliğine dayanamaz ve normal bağırsak bakterisi değildirler. Fakat süte göre yoğurttan laktozun azalması, bağırsak rahatsızlıklarının ortaya çıkmasını engeller. Bağırsak bakterileri ve çoğunlukla bazı Lactobacillus türleri, belirli koşullarda ince bağırsaklara yerleşerek yiyeceklerle alınan laktozu hidrolize ederler. Serum Kolesterol Düzeyinin Düşürülmesi Farelerle yapılan bir çalışmada, farelere L. acidophilus içeren süt verilmesi sonucunda düşük serum kolesterol düzeyi bulunmuştur. Probiyotik bakteriler ile üretilen fermente süt ürünlerinin veya bu bakterilerin canlı hücrelerinin yenmesi, insanlarda düşük kolesterol düzeyinin oluşması, olası dört faktörden kaynaklanabilir: Yukarıda belirtilen beta-galaktosidaz enziminin fermente süt ürünlerinde bulunması. Bazı bağırsak bakterilerinin yiyeceklerle alınan kolesterolü metabolize etme yeteneğinde olması. Böylece kana geçmesinin azalmasına neden olur. Bakterilerin bağırsaklarda kolesterol prekürsörlerini veya kolesterolü azaltılır. Bazı Laktobasillerin safra tuzlarını parçalamasıyla safra tuzlarının karaciğer tarafından emilmesi engellenir. Böylece safra tuzu absorbe edemeyen karaciğerin, safra tuzu sentezlemek için fazla miktarda serum kolesterolünü kullanması sonucunda serumda kolesterol miktarını azaltır. Fakat bazı araştırma sonuçları, probiyotik bakterilerin vücutta kolesterol düzeyini azalttığı şeklindeki bulguları desteklememektedir. Bunun farklı deney düzenekleri, farklı mikroorganizma kültürü kullanılması gibi nedenlerden kaynaklanabileceği belirtilmiştir. Örneğin kolesterol hidroliz etmeyen veya safra asidini parçalamayan bakteri türünün kullanılması gibi. Kalın Bağırsak Kanserinin Azaltılması 1962 yılında laktik asit bakterilerinin antikarsinojenik etkiye sahip olduğu ileri sürülmüştür. Daha sonraki yıllarda hayvanlar üzerinde yapılan arıştırmalarda; deney hayvarları yoğurt ve yoğurda L. acidophilus, L.bulgaricus, L. casei, Bifidobakterium’un türleri gibi bakteriler ekleyerek beslenmiş, deney hayvanları üzerinde antikarsinojenik bir etki bulunmuş ve tümör riskinin azaldığı belirtilmiştir. Birçok araştırmada, probiyotik bakterilerin fazla miktarda ağızdan alımı sonucunda, istenmeyen bağırsak bakterilerinin oluşturduğu beta-glucuronidaz, azoredüktaz ve nitroredüktaz enzimlerinin azalmasını sağladığı belirtilmiştir. L. acidophilus’un fermente ürünlerle birlikte yenmesiyle bağırsaklarda kanserojenik maddelerin kanserojen maddelere dönüşümünde rol oynayan beta-glukoronidaz, nitroredüktaz ve azoredüktaz enzimlerinin düzeyinde iki ile dört kat azalma saptanmıştır. Probiyotik bakteriler kanser genlerinin aktivasyonundan sorumlu olan bakterilerin enzimatik aktivitelerinin düzenlenmesinde, kanser genlerinin bileşiminin ve toksik etkilerinin önlenmesinde yararlı oldukları kaydedilmiştir. Süt ürünlerinin, deney hayvanlarında tümör büyümesini baskılayan konjuge linoleik asitten anlamlı miktarlarda içerdikleri belirtilmiştir. İstenmeyen bakteriler, bağırsak normal pH’sının düşmesiyle laktik ve asetik asit ürettiklerinden dolayı, bağırsaklardan aminlerin ve amonyağın emilmesi azalır. Bu da kanser oluşumunda, tansiyon ve kolesterolün yükselişinde etkili olan nitroz aminlerin serumda artışına neden olur. Probiyotik bakteriler enterik bakterilerin aktivitelerini engelleyerek, serumda nitroz aminlerin artışını dolaylı olarak önlerler. İstenmeyen birçok bakteri türünün bağırsaklarda gıdalarla alınan kanserojen preküsörlerini aktive eden enzimleri üreterek, aktif karsinojen maddelerin oluşumuna neden oldukları belirtilmiştir. Probiyotik bakteriler, istenmeyen mikroorganizmaların çoğalmasını inhibe ederek bu enzimlerin oluşmasını engellerler. Bağışıklık Sistemine Etkileri Probiyotik bakterilerin canlı hücrelerinin bağırsaklarda bulunmaları halinde, bağışıklık sistemini uyardıkları ve kuvvetlendirdikleri belirtilmiştir. Spesifik laktik asit bakteri suşları ile fermente edilen süt ürünlerinin tüketilmesiyle bağışıklığı artıran peptidlerin üretiminde artış olduğu ve bunlardan bazılarının antitümör etkinliğe sahip oldukları belirtilmiştir. Bağışıklık sisteminin uyarılmasıyla serumda IgA gibi antikorların artması virüs, Clostridium, E. coli gibi patojenlere karşı vücudun dirençliliğinin arttığı kaydedilmiştir. Metabolizmaya Yardımcı Olmaları Probiyotik bakteriler, gıdaların sindiriminde bağırsaklara yardımcı olurlar ve sağlıklı bir metabolik aktivitenin oluşmasını sağlarlar. Bu şekilde beslenmeye ve büyümeye yardım ederler. Bağırsaklarda selüloz ve diğer sindirilemeyen gıda bileşenlerini parçalayarak sindirim sistemine yardımcı olurlar. Bağırsak Doğal Florasının Korunması Probiyotik bakteriler; yeni doğanlarda, antibiyotik kullanımında veya günlük yaşamın getirdiği koşullara bağlı olarak bozulan bağırsak doğal florasının oluşmasına yardımcı olurlar. İstenmeyen bakterilerin, mayaların ve küflerin çoğalmasını kontrol altında tutarak bağırsak doğal florasının bozulmasını engellerler. Vitamin Üretimi Probiyotik bakteriler bağırsak florasında yeterli sayıda bulunduklarında, vitamin ve amino asit sentezledikleri belirtilmiştir. Bu bakterilerin ürettiği vitaminlerin en önemlileri, tiyamin (B1), riboflavin (B2), piridoksin (B6) ve naftokinin (K)’dır. Bir araştırmada, B. bifidum’un bağırsak florasında bulunduğunda, bağırsaklarda B6 vitaminin %400 artığı belirtilmiştir. Gıdalara Katılması Bifidobacterium gibi probiyotik bakteriler, bebek yiyecek ve içeceklerinde katkı olarak kullanılabilmektedir. Bu bakteriler yeni doğanlarda koruyucu antimikrobiyaller, vitaminler, asetik ve laktik asit üreterek enterik enfeksiyonlara karşı korunmalarına ve beslenmelerine yardımcı olurlar. Probiyotik bakteriler ishalin önlenmesinde, kemoterapik veya diğer amaçlar için gıdalara katılmaktadırlar. Özetle Probiyotiklerin Faydaları Yiyeceklerle alınan toksik (zehirli) maddelerin detoksifiye edilmesine (vücuttan atılmasına), kabızlık sorununun giderilmesine destek olurlar. Ağız kokusu sorununun giderilmesine yardımcı olurlar. İnce ve kalın bağırsaklardaki kötü ve zararlı bakterilerin yerine geçerek, onları kontrol altına alıp, bağışıklık sistemini güçlendirerek bir çok hastalığa karşı vücut direncinin artmasına katkıda bulunurlar. Antibiyotik ilaç kullanımı nedeniyle doğal florası bozulan bağırsakların dengesini düzeltmeye yardımcı olurlar. B grubu ve K vitamini üretimini ve emilimini sağlarlar. Kalsiyumun bağırsaklardan emilimini artırıp; kemik erimesini (osteoporoz) önlerler. Kötü bakterilerin neden olduğu enfeksiyonları yavaşlatırlar. Vajinal florayı dengede tutarak, vajinal enfeksiyonlara sebep olan patojen mikroorganizmaların (Candida) gelişimini baskılarlar. İdrar yolu enfeksiyonlarına ve seyahatlerde ishale sebep olan E. coli bakterisinin gelişimini engellemeye yardımcı olurlar. Alerji belirtisini azaltırlar. Zehirli maddelerin vücuttan atılmasına ve cildin görünümünün iyileşmesine yardımcı olurlar. Sindirim kanalında sağlıklı bir bakteri dengesi oluşturup, bazı gerekli enzimleri üreterek sindirime katkıda bulunurlar. Laktoz ve protein sindirimini kolaylaştırırlar. Probiyotik mikroorganizmalar ile ilgili bazı hususlar henüz aydınlatılabilmiş değildir. Örneğin; probiyotik mikroorganizmaların vücut içerisinde bir organdan başka bir organa geçişleri ile ilgili olarak herhangi bir belge yoktur. Ayrıca, gıdalarla alınan probiyotik bakteriler ile ilgili hiçbir enfeksiyon olgusu literatürde yer almayıp, sadece Sacchoromyces boulardii `ye ait enfeksiyonun raporlarda yer aldığı görülmektedir. Kaynaklar: 1- www.sutas.com.tr 2- forummate.com 3- www.gencbilim.com 4- H.M. Timmerman, C.J.M. Koning, L. Mulder, F.M. Rombouts, A.C. Beynen (2004). Monostrain, multistrain and multispecies probiotics- A comparison of functionality and efficacy, International Journal of Food Microbiology, 96, 219– 233 5- Robert Penner, Richard N Fedorak, Karen L Madsen (2005). Probiotics and nutraceuticals: non-medicinal treatments of gastrointestinal diseases, Current Opinion in Pharmacology, 5(6):596-603.

http://www.biyologlar.com/vitamin-ureten-bakteriler

Böceklerde Salgı Organları

Böceklerin salgi organlari Exocrine ve Endocrine olmak üzere iki gruba ayrilir. Exocrine salgi bezleri salgilarini özel kanallar vasitasi ile vücut disina veya vücut içinde gerekli yerlere akitir. Endokrin olanlar ise kanala sahip degildir ve meydana getirdikleri maddeler düffizyon yolu ile kana geçerek bütün vücuda dagilir. Ekzokrin Salgi Bezleri: Mum bezleri Bu bezler Homoptera, Hemiptera ve bazi Coleoptera ve Hymenoptera'larda görülür. Böcek vücudu içersinde çesitli yerlere dagilmis olan bezler vücut disina salgiladiklari maddelerle vücut üzerinde mum tabakasi veya toza benzer bir tabaka meydana getirir. Apis mellifera ve yakin akrabalarinda abdomen segmentelerinin ventralinden ufak levhaciklar halinde mum maddesi salgilarlar. Kafa içi salgi bezi Böceklerin kafalarinin içersine yerlesmis ve agiz parçalari ile iliskili mandibula salgi bezi, maxilla salgi bezi ve labium salgi bezi olmak üzere 3 çift salgi bezi bulunur. Mandibula salgi bezi çifti lepidoptera larvalarinda ipek bezi haline dönüsmüstür. Maxilla salgi bezine nadiren rastlanir. Labium bezi çifti ise thorax içersine yerlesmis olup tükrük bezi olarak taninmaktadir. Bu çift bez ortak bir kanal ile çogunluk hypopharynx'in bazalinden agiz içersine salgida bulunur. Lepidoptera larvalarinda bunlarda ipek bezine dönüsmüstür. Salgi havaya çikinca sertleserek iplik halini alir ve tirtil bununla pupa dönemini içinde geçirecegi kozayi örer. Ipek bezleri Lepidopteralarda madibula ve labium salgi bezleri ipek bezi haline dönüsmüssede diger bazi böceklerde ipek veya iplik maddesi baska bezler tarafindan salgilanir. Bazi Coleoptera ve Neuroptera larvalarinda ipek, malpigi borucuklari tarafindan meydana getirilir. Diger bazi böceklerde ise deri salgi bezleri ve disi cinsiyet organi ek bezleri tarafindan ipek salgilanir. Pis Koku Bezleri Bazi böceklerde birçok deri salgi bezleri pis kokulu salgilarda bulunur. Bu genellikle böcekler için bir korunma durumudur. Hemipterlerde piskoku bezi 3. çift bacaklarin dibinden disari açilir. Coleopter'lerde anüs civarinda bazi Lepidopter'lerde 6-7 abdomen segmentinin dorsalinde bulunur. Çekici Koku Bezleri Sosyal yasayan böceklerde bir es tanima, koloni kurma, düsman tanima yuva yapma, alarm verme ve besin yerine dogru iz olusturma da bu bezler görevlidir. Disa salgilanip o türün diger bireyleri üzerinde etkilere yol açan salgilara feromon adi verilir. Bunlardan koku yolu ile etkili olanlara olfaktör feromon'lar, tad yolu ile etkili olanlara oral feromon'lar denilmektedir. Birçok Lepidopteralarda cinsel bakimdan çekici koku bezleri bulunmaktadir. Bunlarin yer ve yapilari tür ve cinsiyete bagli olarak büyük degisiklikler gösterir. Çok defa kanatlarda veya diger kisimlarda özel pullarin dibinde, bacaklarda abdomende bulunmaktadir. Blattidae familyasina bagli erkeklerin abdomeninde cinsel çekici koku yayan salgi bezleri bulunmaktadir. Karincalarda bunlarin yuvasinda yasiyan bazi Coleoptera türlerinde karincalarla beraber yasama bakimindan önemli olan bir takim koku bezleri tespit edilmistir. Zehir Bezleri Hymenopotera'nin Apocrita alt takiminda çok gelismis olan zehir bezleri sokucu igne ile birlesmis olup vücudun son kisminda bulunur. Endokrin Salgi Bezleri: Çok hücrelilerin tümünde endokrin sistem denen hormon sistemi yeralir. Filogenetik olarak sinir sisteminden kök almistir. Bu nedenle denetim merkezleri sinir merkezleridir. Böceklerde bu merkez nörosekretorik hücrelerdir. Ektoderm kökenli hücrelerin yani nöronlarin meydana getirdigi salgi sivisi veya granülleridir. Hücre gövdesi veya aksonda biriktirilir ve sinirsel uyarim ile aksonlar araciliyla iletilip salgilanir. Uyarilmayi takiben daha sonra tekrar salgilanir. Organizmalarin gelisimi ve aktif devreleri ile bu salgi döngüleri arasinda büyük uyum vardir. Salgilarin bu olaylari baslattigi salgilari hemolenfe verildiginde hormon olarak kabul edilirler. Tabiiki farkli hormonlar farkli islevler olusturur. Yalnizca beyin tek basina çok sayida hormon denetimi yapar. Bu merkez; beyin iç salgi bezlerinin, deri degisimi, kutikulanin sertlesmesi, kalp atisi, bosaltim, vücuttaki su miktarinin ayarlanmasi, fizyolojik renk degisimleri, eseysel bezlerin olgunlasmasi gibi olaylarini denetler. Neurohormonlar hemolenfe verilerek tüm dokulara tasinir. Görüldügü gibi salgi dogrudan veya hücre uzantilariyla bosaltilir. Hücreler arasi bosluklardan miksosöle geçer. Aksonlar ile de bu is gerçeklestirilir, en yakin depolara iletilir ve buradan içerikleri hemolenfe verilir. Endokrin bezleri vücutta çesitli yerlerde bulunur. Vücut fizyolojisini düzenleyen salgilari verirler. Bu salgilara hormon denilmektedir. Beyin içi salgi bezleri: Oldukça iri hücrelerden meydana gelmis ve beynin çesitli yerlerinde bulunabilen bir salgi bezidir. Böcek gelismesi ile ilgili bazi hormonlar salgilar. Bu beyin hormonu, birçok endokrin merkezi uyardigi için hormona aktivasyon hormonu denir. Bu salgilar özellikle deri degisirme ve baskalasimda (metamorfoza) etkilidir. Prothorax Salgi bezi: Birçok böcek takiminin larvalarinda bulunan bir çift salgi bezidir. Ektoderm kökenlidir ve birinci gögüs segmentinde yer alir. Bu bezin hormonuna ecdyson denir. Bu salgi bezi diger endokrin bezlerin salgilari ile isbirligi halinde deri degistirme ve metamorfoz gibi olaylari idare eder. Bu nedenle en belirgin gelisimi metamorfozdan hemen önceki dönemdedir ve sonra dejenere olur. Corpora Cardiaca: Beyinde sentezlenen maddelerin depo organidir. Beyninin gerisinde bir çift olarak yer alir. Ayrica bazi fizyolojik olaylar ve kalp ile barsak kasilmasinin düzenleyen salgilari da içerir. Corpora Allata : Corpora cardiaca ile yakindan ilgilidir. Gelisme sirasinda büyüyen bu bez yasli böceklerde biraz küçülür. Bu bezin gençlik hormonu yani juvenil hormon salgiladigi ispat edilmistir. Bu hormon gelisme sirasinda ergin karakterlerin zamansiz olarak ortaya çikmasini önler. Ergin halden önceki dönemlerde prothorax bezine zit salgida bulunarak, larva ve pupa dönemlerinin sira ile ortaya çikmalarini saglar. Son larva ve pupa döneminde faaliyeti azalarak bu devrelerin geçirilmesine imkan verir. Bazi ergin disi böceklerde bu bezin hormonu, yumurtalarin normal olarak olgunlasmasini idare eder. Keza ergin böcegin genel metabolizmasi üzerine de etkilidir. Hormonlarin Birbiriyle Iliskisi Beyin içi salgi bezlerinin salgiladigi aktivasyon hormonu protorax bezini uyararak ektizonun salinmasini saglarken, diger taraftan Corpora allatayi uyaracak Juvenil h. salinmasina etkili olur. Ektizon ve J. hormon birlikte post embriyonik gelismeyi saglar. Böceklerde gelisme periyodik olmaktadir. Juvenil hormon ve ektizon gerekli titrasyonda oldugu zaman larval pupal gelisme saglanir, sayet juvenil hormonun miktari etkili olacagi konsantrasyondan asagi olursa hayvanda moorfolojik degisiklik yaninda birçok biyokimyasal degismede meydana gelerek metamorfoz gerçeklesir ve hayvan ergin hale gelir. Aktivasyon ve Ektizon hormonunun eksikliginde ise hayvan larval ve pupal diyapoza girmektedir.

http://www.biyologlar.com/boceklerde-salgi-organlari

Kuş ve Doğa Fotoğrafçılığı Çekim Rehberi

Fotoğrafik Donanım Fotoğrafa yeni başlayanlar için piyasadaki seçeneklerin fazlalığı büyük bir kaybolmuşluk ve şaşkınlık yaratabilir. Bu psikoloji içinde ve arkadaşlardan alınan duyumlarla bilinçsiz seçimler yapabiliriz. Ancak fotoğraf malzemelerinin pahalı olması yanlışlardan dönmeyi zorlaştırır. Bu yüzden seçimimizi bilinçli yapmak büyük önem taşır. Teknoloji süratle gelişmekte olduğundan, son yenilikleri içeren modelleri seçmekte yarar vardır. İyi fotoğraf çekmek için iyi bir fotoğrafçı oluncaya dek yüksek teknolojili malzemelerin sağladığı avantajlardan yararlanmak hayatı kolaylaştıracaktır. Analog Fotoğraf Makineleri Özellikle küçük boyutları, taşıma kolaylığı ve değiştirilebilir lens (objektif) sistemi yüzünden 35mm SLR kameralar (fotoğraf makineleri) doğa fotoğrafçılarının tercih sebebidir. Büyük format (6x6 cm gibi) kameralara oranla daha küçük ve hafif olan 35mm SLR kameralar kayalık alanlarda tırmanırken veya sulak alanlarda ilerlerken hareket yeteneğinizi sınırlamayacak ve sizi yormayacaktır. Diğer taraftan, çoğu zaman bu kameraların içinde bulunan sarma motorları, saniyede 4-5 kare film sararak örneğin bir kuşun kanat çırpma aşamalarını film üzerine ard arda kaydetmenize olanak sağlayacaktır. Gene bu özellik sayesinde uzaktan kumanda aygıtları kullanarak veya sehpa üzerinde (makineye el sürmeden) deklanşör kablosu ile çekim yapmak mümkün olacaktır. Fotoğrafta görülen EOS5 in sarma motoru ve ayna refleksi olağanüstü sessizdir. Kuşlar ve diğer hayvanlar sese karşı aşırı duyarlı olduklarından ilk kare çekimden sonra korkup kaçabilirler, bu açıdan kullanacağınız makinenin sessiz olması önem taşımaktadır. Otomatik netleme yapan (AF) makinalar, netleme hatalarınızı en aza indireceğinden bu tip kameraları seçmenizde fayda vardır. Dijital Fotograf Makineleri Dijital sistemleri tercih edenler için yukarıda tavsiye edilen 35 mm SLR analog kameraların eşdeğeri dijital SLR kameralardır. Dijital kameralar sizleri film ve banyo (tab) masraflarından kurtaracak, çektiğiniz fotografı anında görmenizi sağlayacak, beğenmediğiniz kareleri tekrar çekmenize olanak verecek, daha sonra bilgisayarınız başında çektiğiniz kareleri üzerinde bazı manipülasyonlar yapmanızı sağlayacaktır. Bu kameraların dezavantajı analog SLR lere oranla pahalı olmalarıdır. Ayrıca hafıza kartları da oldukça fiyatlıdır. Öte yandan mevcut AF lenslerinizi bu makinelerle de kullanabilirsiniz. Objektifler Kuş fotoğrafları için gerekli en gerekli lens uzun bir tele-objektifdir. Bu uzunluk en az 400mm olmalıdır. Bunun yanında 2x gücünde bir teleconverter (TC) lensinizin gücünü 800mm ye çıkaracaktır (400x2=800). Ancak unutulmaması gerekir ki TC ler görüntüyü yaklaştırma çarpanları oranında filme ulaşan ışığı azaltırlar. Örneğin 400mm f/2.8 bir lense 2x TC taktığınızda ışık iki durak azalır; yani artık 800 mm f/5.6 değerinde bir lensiniz var demektir. Fotoğrafta hem daha ucuz, hem de daha hafif olması nedeniyle tercih edilebilecek EF 400mm f/5.6 Canon lens görülmektedir. Bu lensler içinde bulunan yassı ultrasonik motorlar (USM) sessiz ve hızlı otomatik netleme için vazgeçilmez özelliklerdir. Canon serisi bazı lenslerde uygulanmaya başlayan titreşim engelleme sistemi (IS: Image Stabilizer) ışığın yeterli olmadığı ortamlarda iki durak değerinde avantaj sağlamakta; makinenin sallamasından doğan istenmeyen efektleri en aza indirmektedirler. IS teknolojisinin başarısına bakılırsa yakın gelecekte bu teknolojinin yaygınlaşacağını söyleyebiliriz. ***Aynı lensi dijital SLR kamerada kullanmanız halinde dijital makine içindeki çipin, 35mm film alanından küçük olması nedeniyle lensiniz 640mm (400x1.6) ye eşdeğer olacaktır. Önemli Not: Lenslerin "f" (diyafram) değeri yükseldikçe ışığın filme ulaşma süresi uzar, kuşlar genellikle sürekli olarak hareket halinde bulunduklarından, "f" değerinin yükselmesi kuş çekimleri için bir dezavantajdır. Bunun yanında böcek, kelebek ve çiçek çekimleri için 1:1 (doğal büyüklükte) çekim yapma imkanı veren 100mm makro bir lens ile manzara çekimleri için geniş açısı 24mm veya 28mm olan bir zoom lensin de çantanızda bulunması gerekmektedir. Alternatif Objektifler Konvansiyonel tele-objektiflerin ağır ve pahalı olması nedeniyle saha teleskoplarını bunlara alternatif olarak kullanmak mümkündür. Bir adaptör aracılığıyla kameranıza bağlayabileceğınız teleskop ile 800mm f/10.4 eşdeğerinde bir tele-objektif sağlamış olursunuz. Bunun yanı sıra, SLR kameralar için bağımsız objektif üreticilerinin sağladığı aynalı lensler, ucuz ve hafif olmaları nedeniyle tercih edilebilir. Bu tür lenslerde, bunların içinde bulunan toplayıcı ve yansıtıcı aynalardan kaynaklanan görüntü kayıpları ile özellikle su kenarlarında istenmeyen halkacıklar sorunu yaşanabilir, her şeye rağmen, bol ışıklı ortamlarda aynalı lenslerle iyi sonuçlar elde edebilirsiniz. Önemli Not: alternatif objektiflerin "f" değerleri yüksek ve sabittir. Filtreler Objektiflerinizi çizilmekten, tozdan, rezinden, yağdan korumak ve güneşin ultraviole ışınlarını kesmek için lenslerin çaplarına uygun UV veya skylight filtreleri devamlı üzerlerinde takılı bulundurmak gerekir. Ayrıca özellikle manzara fotoğrafı çekerken istenmeyen yansımaları ortadan kaldırmak ve arzu edilen renk ısısını elde etmek için polarize filtre vazgeçilmez bir eklentidir. Modern kameralarda ışık ölçüm (TTL) sistemlerin yanılmasını önlemek için dairesel (Circular-CPL) polarizerlerin seçilmesi lazımdır. Alternatif Dijital Fotoğraf Makineleri Fiyatları çok yüksek olan Dijital SLR makineleri yerine daha ucuz alternatif arayanlar için bu alanda kullanılabilecek en uygun dijital fotograf makinesi döner başlıklı Nikon Coolpix serisidir. Nikon Coolpix ler digiscoping olarak adlandırılan kuş fotograflama yöntemi için çok uygundur. Digiscoping yöntemi dijital bir fotograf makinesiyle bir saha teleskobunun kombinasyonundan oluşmaktadır. Bu yöntem kullanılarak örneğin 20x yakınlaştırma değeri olan bir saha teleskobuna 3x yakınlaştırma değerli bir dijital makine eklendiğinde 35 mm formatında 2800mm ye eşdeğer bir sistem kurulabilmektedir. Kamerayı sağ üstte görüldüğü gibi bir destek ünitesi yardımıyla veya bir adaptör kullanarak teleskopla birleştirmek veya kamerayı elle tutarak, okülere yaklaştırıp çekim yapmak mümkündür. Benzer şekilde dürbün-coolpix kombinasyonu da kullanılabilir. Netleme konusunda bolca egzersiz yapıldıktan sonra bu yöntemle çok başarılı fotograflar çekilebilir: Sehpa , döner başlık ve diğer sabitleyiciler Tele-objektif, teleskop veya makro lens kullanırken titreşimi önlemek ve net görüntü yakalayabilmek için sehpa kullanmak şarttır. Profesyoneller, manzara fotoğrafı çekerken dahi sehpa kullanırlar. Taşınma kolaylığı açısından hafif sehpa almayı düşünenler bunu hemen unutsunlar, zira hafif sehpalar arazide sıkça görülen rüzgarlardan hemen etkilenir, titreşimi kameraya yansıtır hatta rüzgar veya arazi eğiminden dolayı üzerindeki kıymetli teçhizatla birlikte devrilebilirler. Burada tavsiye edeceğim sehpa hafif olmayan, ayakları birbirinden bağlantısız, su ve özellikle çamurun ayak kanallarına dolmasına olanak vermeyen tiplerdir. Sehpa ayaklarının ve merkez dikitinin birbirlerinden bağımsız olarak hareket ettirilebilmesi sehpayı alçak seviyelerde kullanmaya (çiçek, böcek çekimlerinde gerekli) veya düz olmayan kayalık alanlarda, değişik açılarda farklı yükseltilere yerleştirmeye imkan verir. Öte yandan özellikle araba içinden kuşları çekmek için pencereye kelepçelenen aparatlar da büyük kolaylık sağlarlar, ancak bunlar kullanılırken titreşimi kesmek için arabanın motoru kapatılmalıdır. Bu aparatın takıldığı pencerenin üzerine bir perde geçirildiği takdirde arabalar kolaylıkla bir gözlem evine dönüştürülebilir. Diğer taraftan kullanılan sehpalar üzerinde yön değiştirmeye, ince ayar yapmaya, fotoğrafı çekilecek kuşu izlemeye yarayan bir döner başlık yerleştirmek gerekir. Bu konuda en başarılı modeller top kafalı döner başlıklardır. Flaş ve Aksesuarları Kuşları ve doğal yaşamı fotoğraflarken flaş genellikle güneş ışığına ek olarak ve yaprak-dal gölgelerini gidermek, gölgede duran objeyi aydınlatmak üzere yardımcı olarak kullanılır. Kullandığınız filmin ISO değeri yükseldikçe veya objektifte daha düşük "f" değeri kullanıldıkça flaşın etki alanı da artar. Seçeceğiniz flaş ünitelerinin, kameranız ile uyumlu olmasını öneririm, bunlar çoğu kez ön parlama ile çekim öncesi ölçüm yapma özelliğine sahip TTL flaş tipleridir. Flaş seçerken serinin en büyük GN* değerine sahip olan döner başlıklı modelleri tercih etmek yararlı olur. Kullandığınız kamera için üretilen orijinal flaşlara yardımcı olarak daha ucuz olan ve bağımsız firmalar tarafından üretilen flaşları ek olarak kullanabilirsiniz. Bu tip ek flaş üniteleri fotoselli algılayıcılar sayesinde kablo kullanmaya gerek kalmadan ana flaş ünitesi ile eşzamanlı olarak tetiklenebilirler. Diğer taraftan, tele-objektiflerle çalışırken flaş ışığının dağılmasını önleyerek huzmeyi daha uzağa iletmek için, yanda resmi görülene benzer yardımcı aparatlar kullanılabilir. Yakın çekimlerde ise makro lenslerin ağzına yerleştirilen daire şeklinde özel makro flaşların kullanımı fotoğraf kalitesini yükseltecektir. Not: GN=Guide Number= Rehber Numara flaşın gücünü belirler (ISO100 film için) örneğin 28GN bir flaş, f5.6 da 5 metreye kadar etkili olabilir 28/5=5.6 Uzaktan Kumanda ve Kızılötesi Tetikleme Aygıtları, Kablolu deklanşör Kuşlara veya diğer hayvanlara yaklaşmak kimi zaman olanaksız, kimi zaman ise sakıncalı olabilir (üreme dönemleri). Bu durumda gözden uzak uygun bir yerde konuşlanarak uzaktan kumanda ile veya kızıl ötesi tetikleme yöntemiyle çekim yapmak gereklidir. Uzaktan kumanda aygıtlarını elektronik ve mekanik olarak iki gurupta ele alabiliriz. Elektronik aygıt seçerken kamera üreticileri tarafından söz konusu makine için özel olarak üretilen modelleri kullanmak yerinde olur. Mekanik aparatlar ise uzun kablolu deklanşörler niteliğindedir ve hava basıncı ile çalışır.Bu tür aparatların etki alanları 5-15 metre arasındadır. Kimi profesyoneller, radyo frekansları çalışan ile daha uzun mesafelerde (50-100m) etkili alıcı-verici sistemleri de kullanmaktadır. Diğer taraftan fotoğraf çekerken hassas ayarların bozulmasını ve titreşimi engellemek için kablolu deklanşör kullanmak gereklidir. Aygıtları yerleştirirken kuşların etrafta bulunmadığı zamanlar tercih edilmelidir. Film Çektiğiniz fotoğrafların ticari değer ifade etmesi, bozulmadan uzun süre saklanması ve kolaylıkla arşivlenmesi açılarından pozitif (slayt-dia) film kullanmanızda yarar vardır. Filmin ISO (ışık hassasiyet) değeri yükseldikçe ışığa duyarlığı artar ancak gren seviyesi yükselip , renk tonları solgunlaşabilir (ISO 200-400) . Bu dezavantajlar yüzünden düşük grenli ve düşük ISO değerli filmler (50-100) kullanmakta fayda vardır. Ancak "f" değeri yüksek, ışığı geç geçiren (yavaş) lensler kullanırken yüksek ISO değerli filmler kullanmak kaçınılmaz gibidir. Diğer Yardımcı Malzemeler Fotoğraf Makinelerinizi boynunuzda taşımanız gerektiğinde boyuna ağırlık yüklemeyecek, geniş yüzeyli, ağırlığı yayan özel kamera kayışları kullanılmalıdır dar kayışlar, efor gerektiren etaplarda boyundaki damarlar ve ense omurları üzerindeki bası nedeniyle baş ağrısına yol açabilirler. Fotoğraf malzemelerini taşımak için konvansiyonel çantalar yerine mevcut sırt çantalarınızı kullanmanızı öneririm, objektif, kamera, vd.nin birbirine çarpmasını önlemek için yedek iç çamaşırı, t-shirt , polar şapka kullanabilir veya mevcut çantalarınız içindeki muflonlu seperatörleri bunların arasına yerleştirebilirsiniz. Piyasada sırt çantası şeklinde tasarlanmış kamera çantaları da vardır. Ancak ben içinde matara (su), güneşten koruyucu krem (kokusuz), su kenarına gidiliyorsa sivriler için sinek-kov spreyi, çakı, çakmak ve rehber kitap, not defteri ve kalem bulundurduğum çok fonksiyonlu sırt çantamı tercih ediyorum. Arıların ve diğer hayvanların dikkatini çekmemek için parfüm kullanmamanızı tavsiye ederim. Bakım Ürünleri Toz ve nem, makine ve objektiflerin düşmanıdır. Her yolculuktan sonra araç ve gereçlerinizin tozunu almak için yumuşak temizleme fırçası ve lekeleri gidermek için lens temizleme kağıtları bulundurmak gereklidir. Toz almak amacıyla satılan basınçlı hava spreylerini dikkatli kullanmak ve fotoğraf makinelerinin içine kesinlikle tutmamak gerekir, bu işlem makinenin elektronik perdesine zarar verebilir. Lens temizlemek için satılan solüsyonları mercek üzerinde yapışkan-inatçı lekeler oluşmadıkça önermiyorum, bu tip kimyasallar imalat sırasında mercekler üzerine uygulanmış bulunan kaplamalara zarar verebilir. Fotoğrafik Teknikler Bir fotoğrafı iyi bir fotoğraf yapan fotoğraf makinesi değil fotoğrafçıdır. Doğada bol pratik yaparak yeteneklerinizi geliştirmeniz gerekir. Zamanla kendi tarzınızı geliştirdiğinizi göreceksiniz. Ancak iyi bir kuş ve doğa fotoğrafçısı olmak için aynı zamnda iyi bir gözlemci olmak gerektiğini de unutmayın. Gördüğünüz kuş veya çiçek nedir, hangi türler, ne tip habitatlarda bulunur, türlerin davranış biçimleri nedir? gibi bilgileri edinmek gerekir. Kuşlar, çiçekler, mantarlar ve böceklerle ilgili çeşitli yardımcı kitaplar edinip bunları çalışmakta büyük yarar vardır. Kompozisyon Bir konuyu, fotoğraf karesine aktarmanın pek çok yolu vardır. Sizin özgün tarzınızı belirleyecek olan da konuyu, küçük bir kareye sığdırırken kullanacağınız yöntem olacaktır; başka bir deyişle kompozisyon kurma yeteneğiniz. İyi bir kompozisyonu oluşturan tüm öğeleri tarif etmek zordur, zira bunu yapmanın pek çok şekli olabilir, burada sadece kompozisyonun temel öğelerine değinmekle yetineceğim. Başarılı bir kompozisyonun içindeki tüm etmenler izleyicinin ilgisini çekecek şekilde dizilmiş olmalıdır: Işık ve gölge Işığın başarılı kullanımı, solgun renklerin hakim olduğu ortamlardan başarılı fotoğraflar çıkarabilmenizi mümkün kılabilir. Bir an siyah-beyaz fotoğrafı düşünecek olursanız ışığın gücünü daha iyi kavrayabilirsiniz. Kısaca vurgulamak gerekirse: ışığın aydınlattığı alan izleyicinin dikkatini çeken alandır. Geride kalan alanlar ise ışık düşen alanları dengeli biçimde besleyerek fotoğrafta üçüncü boyutun oluşmasına katkıda bulunurlar. Resim 1`de gördüğünüz flamingoyu içinde bulunduğu ortamdan soyutlayabilmek ve kuşun çarpıcı rengini vurgulayabilmek için -1.5 f/durak (eksi) pozlandırma uyguladım. Söz konusu işlem yapılmamış olsaydı, bu sıradan bir flamingo fotoğrafı olacaktı ve fazla ışık kuşun renklerini solgun, beyaza dönük pembe, gölgelik alanları ise uçuk gri olarak gösterecekti. Günün fotoğraf çekmek için en uygun ışığı, güneş doğduktan hemen sonra ve güneş batmadan önceki saatlerde bulunabilir. Resim 1`de görülen flamingo fotoğrafı güneş batmadan önce çekilmiştir. Geleneksel olarak güneşi arkamıza veya yanımıza alarak fotoğraf çekmek en iyi sonuç veren yöntemlerdir. Gün ışığı yeterli olmadığında veya istenmeyen gölgeler (dal ve yaprak) konunun üzerine düştüğünde bunları gidermek için yapay ışık kaynağı (flaş) kullanmak gerekir. Renkler ve ahenk Güçlü, parlak renkler izleyicinin dikkatini çeker. Örneğin kırmızı rengin insanların beyin hücrelerini uyardığı kanıtlanmıştır. Öte yandan renklerin uyumu (ahenk) ve uyumlu karışımlar (sarı-mavi) izleyiciyi olumlu etkiler. Gün ışığının dikey ve yatay gelmesi renk tonlarını etkiler. Güneş doğarken veya batarken ışınlar yatay geldiğinden ışığın ultra-viole etkisi azalır, bundan dolayı kırmızı ve sarı tonlar kuvvetlenir, abartılı çıkar. Işığın dik olarak geldiği saatlerde artan kontrastı dengelemek ve renk ısısını korumak için polarize filtre kullanılmalıdır. Açı ve derinlik Fotoğrafın çekildiği açı objelerin görünüm ve derinliğini dramatik biçimde değiştirir. Bir objeyi yukarıdan (tepeden) çekmek fotoğrafı iki boyuta indirecek (sağdaki fotograf) oysa diz çökerek veya yere yüzükoyun uzanarak yandan (yüzeyden) çekmek konuya derinlik katacak, (aşağıdaki fotoğraflar) fotoğrafa üçüncü boyutu kazandıracaktır. Öte yandan derinlikte detayın önemli olduğu manzara fotoğraflarında alan derinliğini artırmak için f/14 gibi yüksek f/durakları tercih edilmelidir. Hareketli fotoğraflar çekerken önemli olan merkez objenin netliği olduğundan f/2.8 gibi mümkün olan en düşük f/durağı tercih edilir. Nitekim düşük f/durağı tercih etmek daha süratli hız aralıklarında çekim yapmayı mümkün kılar ve objelerin hareketli olmasından doğan netlik risklerini de en aza iner. (Resim 2) Fon ve ufuk çizgisi Fotoğrafı çekilen objenin dışında arka planda veya kenarlarda neyin nasıl bulunduğuna da dikkat etmek gerekir. Fon`da veya kenarlarda objeyi perdeler şekilde duran, ilgiyi dağıtacak detayların (dallar, yapraklar, çöp vb yıgınlar gibi) bulunmamasına ve ufuk çizgisinin yatık değil (Resim 3), düz olmasına (soldaki fotograf), ayrıca fotoğraf alanını tam ortadan değil ortanın altından bölmesine özen gösterilmelidir. Fonda istenmeyen objelerin bulunmaması için temel objeye gösterilen dikkatin aynısını göstermek gerekmektedir. Kısaca konu kadar, konunuzun etraf ve arkasını gözlemlemeniz büyük önem taşır. Kadraj ve anlatım disiplini Objelerin ne kadarının fotoğraf karesi içine alındığı ve bunun karenin neresine yerleştirileceği önemlidir. Burada pek çok seçenek karşımıza çıkar, örneğin bir kuşu çekerken portre veya tüm gövde tercih edilebilir ya da kuşun yaşadığı ortamı vurgulamak için kuş biraz daha küçük tutularak içinde yaşadığı habitat hakkında fikir verilmesi sağlanabilir. Kuşun gövdesinin tamamını kapsayan bir fotoğrafta, gövdenin yatay kadrajda tercihen sağ veya sol alt köşeye (bakış yönüne göre) yerleştirilmesi anlatımı güçlendiren bir uygulamadır. Anlatım gücünü artırıp fotoğrafı değerli kılmak için objeyi sabit çekmek yerine belirgin bir davranışı sergilerken çekmekte fayda vardır. Uçarken, avını yakalarken, beslenirken, v.b. (Resim 4) Pozlandırma Temel kompozisyon kurallarına yer verdikten sonra, pozlandırma ile ilgili bilgilere geçebiliriz. Pozlandırma ile basit olarak film yüzeyine düşecek ışığın dozajının ayarlanmasını kasdediyorum. Fotoğrafı başarılı kılacak en önemli etmenlerden biri filme ulaşan ışığın uygun ölçülerde olmasıdır. Filme ulaşacak ışığı ayarlamak için elimizde iki kontrol noktası vardır, objektif odak-diyafram değerleri (Av: f-durakları: f2.8-f22 arası) ve makinenin çekim hız aralığı (Tv: 1/4000sn-30sn). Her filmin az ve çok pozlandırmaya karşı toleransı değişiktir bu durumda kullandığınız filmlerin duyarlıklarını ölçmek size düşüyor, bunu tecrübe ile bulacaksınız. Bu iki kontrol noktası arasında ters oranlı bir ilişki vardır, birinin değeri arttığında diğeri azalır; örneğin poz değeriniz f5.6 de(Av), 1/500 (Tv) ise derinliği artırmak içi diyaframı kısarak f8 e(Av) getirirseniz hız (Tv) 1/250 ye düşecektir. Hızın düşmesini engeller ve değeri (Tv) 1/500 de bırakırsanız fotoğrafınız 1 f/durağı az pozlanmış olur. Fotoğrafa yeni başlayanlar makinelerinin otomatik olarak atadığı değerlerle çalışmalıdırlar, biraz tecrübe kazandıktan sonra pozlandırma egzersizleri yapılabilir, ancak ne yaptığınızı unutmamak için poz değerlerinizi bir kenara not almakta yarar vardır. Kuşlar gibi hareketli konuları çekerken konuyu istenen netlikte dondurmak için mümkün olan en düşük f/durağı ve en yüksek hız değeri kullanılmalıdır. Fakat teleobjektiflerin f/durak değerleri düştükçe fiyatları artar. Örneğin 300mm f/5.6 bir lens 300 dolara alınabilecekken, aynı lensin f/2.8 durağına sahip olanı 3000 dolar değerinde olacaktır. Bu çarpıcı örneği verirken aynı zamanda kuş fotoğrafçılarının en önemli problemini de sanırım açıklamış oldum. Fotoğraf makineleri tarafından otomatik olarak atanan değerler ile çoğu zaman optimum pozlandırma yapılabilir ancak bazı durumlarda işe el koyup otomatik pilotu devreden çıkarmak gerekebilir. Risk içeren durumlarda (açık veya koyu renkli kuşlar çekerken) öncelikle makineyi durak (Av) belirleyici otomatik konuma getirmekte ve kuş ile aynı uzaklıkta bulunan bir ağaç gövdesinden ışık ölçümü yaparak hızı (Tv) bu değere sabitlemekte yarar vardır. Bu yapılmadığı takdirde tıpkı yandaki fotoğrafta olduğu gibi TTL metre koyu renkli fondan etkilenerek beyaz tüylerdeki detayın kaybolmasına (beyaz patlaması) yol açar. (Resim 5) Alan Derinliği Alan derinliğini objektif değerlerini (Av) değiştirerek kontrol edebiliriz. Kural basittir: f/durağı değerini artırırsanız (ör:f18) alan derinliği artar, azaltırsanız (ör: f2.8) azalır. Peki alan derinliğini artırıp, azaltmak ne işe yarıyor? Alan derinliği arttıkça vizör içinde görülen her obje mümkün olan en net biçimiyle ve detaylı olarak filme çıkacaktır, bu yüzden manzara fotoğrafları çekerken makine tarafından atanan değerler yerine f14 gibi yüksek duraklar seçmeniz gerekir. Bir çiçek resmi çekerken ise onu arkadaki istenmeyen dal ve yaprak görüntülerinden soyutlamak (alan derinliğini azaltmak) için f5.6 gibi nisbeten düşük bir durak kullanılabilir. F/duraklarını artırıp azaltırken dikkat edilmesi gereken nokta, alan derinliği arttıkça daha düşük hız aralıkları içinde veya flaş kullanarak çekim yapmamız gerektiğidir. Eğer objeniz hareketli ise veya rüzgardan dolayı sallanıyorsa alan derinliğini artırma çabalarınız başarısızlıkla sonuçlanabilir. (Resim 6) Flaş Kullanımı Işığın yetersiz olduğu durumlarda başarılı fotoğraf çekebilmek için flaşdan yararlanmak gerekir. Flaş yapay bir ışık kaynağı olduğundan objeye ve fona eşit oranda dağılmaz, örneğin objeniz sizden 10 m, fondaki yapraklar ise 20m uzakta ise, yapraklara objeye ulaşan ışığın ancak dörtte biri ulaşacak fon film üzerine iki durak daha az pozlanmış olarak çıkacaktır. Böyle bir ortamda Fonu da objeyle aynı oranda pozlamayı arzu ediyorsanız ek flaş üniteleri kullanmanız gerekecektir. Gece çekimlerinde ortaya çıkan bir başka problem olan ‘kızıl göz` ü ortadan kaldırmanın en iyi yolu uzatma kablosu kullanarak flaşı makineden farklı bir açıda konuşlandırmaktır. (Resim 7) Flaş bir taraftan güneş ışığının az olması veya olmaması nedeniyle kullanılırken, diğer taraftan da fazla olması nedeniyle ortaya çıkan istenmeyen gölgeleri ortadan kaldırmak için de kullanılır. Tamamen siyah renkli olan kuşların (sağdaki karatavuk gibi) tüyleri üzerinde detay vermek ve gözlerine ışıltı katıp gövdesinden ayırmak, ışığı arkasında bulunduran objeleri aydınlatmak için de flaş kullanılır. Gözlerdeki ışıltı fotoğrafa canlılık katan önemli bir öğedir, sırf bunu sağlamak için devamlı olarak flaş kullanmak da mümkündür. Flaş ile çalışılırken makineniz en fazla 1/60 - 1/250 hız değerlerinde çalışır. Yüksek hız aralıklarında (1/250) gün ışığı ile flaşı dengelemek kolaylaşır. Gün ışığı ile flaşı aynı anda kullanırken (dolgu flaş) doğru pozlama yapabilmek için makinenizin TTL metresinin okuduğu değerde bir değişiklik yapmazken, flaş değerini 1 durak az ışık verecek şekilde ayarlamanız gerekir. Modern flaşların üzerinde tıpkı kameranızın üzerinde olduğu gibi artı-eksi pozlama düğmesi bulunmaktadır, eski tip flaşlarda bunu sağlamak için makine değerini sabitleyip, flaşın üzerindeki ASA ayarını 100`den 200`e getirmek gereklidir. Arkasında güneş bulunan objeler için böyle bir ayarlama yapmanıza gerek yoktur. Uzaktan Kumanda Normal şartlarda yeterince yaklaşılması mümkün olmayan veya sakıncalı olan (yuvada) kuşları fotoğraflamak için uzaktan kumanda aygıtları kullanmak gerekmektedir. Bu aygıtların kuşların etrafta bulunmadığı bir zamanda yerleştirilmesi ve tecihen iyi gizlenmesi gerekir. Uzaktan kumandaya bağlanmış makine kuşun konması beklenen noktaya netledikten sonra , kuşun göremeyeceği bir yere saklanarak sabırla beklemekten başka yapacak bir şey yoktur. Fotografları çektikten sonra düzeneği kaldırırken de aynen kurarken olduğu gibi kuşların uzaklaştığı zamanı beklemek gerekir. Kuşların hangi noktalara konduğunu ve makineyi nereye koyacağınızı tespit etmek için dikkatli gözlem yapmak gereklidir. Resim 8`deki fotoğraf, kara kızılkuyruğun istinat duvarının deliği içinde yuva yaptığı belirlendikten sonra üzerinde küçük teleobjektif olan bir düzeneğin yuva ağzının üç-dört metre gerisine gizlenmesiyle çekilmiştir. Bu sistemi kullanarak büyük tele objektifleriniz olmasa da mükemmel sonuçlar alabilirsiniz.

http://www.biyologlar.com/kus-ve-doga-fotografciligi-cekim-rehberi

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

Bitki Hormonlarının Sınıflandırılması

Bitki hormonlarına, yapıca benzeyen kimyasal maddeler laboratuvarda sentetik yollarla elde edilmekte ve bunlar bitkiye dıştan uygulandığında bitki hormonu gibi fizyolojik etkiler göstermektedirler. Fakat bunlar, bitkide doğal olarak sentezlenmediğinden ve hormon tanımına girmediğinden büyümeyi düzenleyici maddeler olarak sınıflandırılır. Bitki hormonlarının (fitohormonların) bazı grupları büyümeyi teşvik edici etki gösterirken, bazıları ise engelleyici etki gösterirler. Fakat, bitkide düzenli bir büyüme için, büyümeyi teşvik eden ve engelleyen, her iki tip hormona da ihtiyaç vardır. Bitki hormonları; oksin, sitokininler, giberellinler, absisik asit, etilen ve brassinosteroidler olmak üzere altı gruba ayrılır. Büyümeyi teşvik edenler: oksin, sitokininler, giberellinler, etilen, brassinosteroidler Büyümeyi engelleyenler: absisik asit, etilen Hormon Bitkide Üretildiği Yer Ana İşlevler Oksin (IAA)----Tohumun embriyosu, apikal tomurcukların meristemleri, genç yapraklar.----Gövde uzamasını (yalnızca düşük konsantrasyonda), kök büyümesini, hücre farklılaşmasını ve dallanmayı teşvik eder; meyve gelişimini düzenler; apikal dormansiyi artırır; fototropizma ve gravitropizmada iş görür. Sitokininler (Zeatin)---Köklerde sentezlenir ve diğer organlara taşınırlar. ----Kök büyüme ve farklılaşmasını etkiler; hücre bölünmesi ve büyümesini teşvik eder; çimlenmeyi teşvik eder; senesensi geciktirir. Giberellinler (GA3)---Apikal tomurcukların ve köklerin meristemleri, genç yapraklar, embriyo.----Tohum ve tomurcuk çimlenmesini, gövde uzamasını ve yaprak büyümesini artırır; çiçeklenmeyi ve meyve gelişimini teşvik eder, kök büyümesini ve farklılaşmasını etkiler. Absisik asit---Yapraklar, gövdeler, kökler, yeşil meyve.----Büyümeyi engeller; su stresi esnasında stomalar kapanır; dormansinin kırılmasını engeller. Etilen----Olgunlaşan meyve dokuları, gövdelerin nodyumları, yaşlanan yaprak ve çiçekler.---Meyve olgunlaşmasını artırır; oksinin bazı etkilerini bastırır; türe bağlı olarak, köklerin, yaprakların ve çiçeklerin büyümesini artırır veya engeller. Brassinosteroidler (Brassinolid)----Tohumar, meyveler, gövdeler, yapraklar ve çiçek tomurcukları. ----Kök büyümesini engeller, yaprak absisyonunu engeller, ksilem farklılaşmasını artırır. OKSİN : Büyüme Hormonu Charles Darwin ve oğlu Francis, 19. yüzyılın sonlarında fototropizma üzerindeki ilk denemeleri gerçekleştirmiştir. Bu araştırmacılar, fototropik uyartının kuş yemi (Phalaris canariensis) koleptilinin ucunda oluştuğunu ve belli bir mesafede etki ettiğini gözlemiştir. Fototropizma üzerinde yapılan ilk deneyler. Sadece koleoptilin ucu ışığı algılayabilir; fakat kıvrılma uçtan belli bir uzaklıkta oluşur. Bir sinyal çeşidinin, uçtan aşağıya taşınması gerekir. Sinyal, geçirgen bir engelden (jelatin blok) geçebilir, fakat katı bir engelden (mika) geçemez bu, fototropizma sinyalinin taşınabilir bir kimyasal olduğunu göstermektedir. Koleoptilin ucu kesildiğinde, koleoptilin kıvrılmadığı gözlenmiştir. Koleoptilin ucu ışık geçirmeyen bir kapla örtüldüğünde de fideler ışık yönünde büyüyememişlerdir; buna karşılık, ne koleoptilin ucu şeffaf bir kapla örtüldüğünde, ne de koleoptilin alt kısmı ışık geçirmez bir kapla sarıldığında fototropizmanın oluşması önlenememiştir. Darwin, ışığın algılanmasından koleoptilin ucunun sorumlu olduğunu düşünmüştür. Bununla birlikte, gerçek büyüme yanıtı, yani koleoptilin kıvrılması, uçtan belirli uzaklıkta gerçekleşmekteydi. Darwinler, koleoptilin ucundan uzama bölgesine bazı sinyaller gönderildiğini ileri sürmüşlerdir Koleoptil: Bir yulaf (çim) tohumu embriyosunun genç kökünün örtüsü. Fototropizma: Bir bitki sürgününün ışığa doğru yada ışıktan uzaklaşarak büyümesi Birkaç on yıl sonra, Danimarka‟dan Peter Boysen–Jonsen, bu varsayımı sınamış ve sinyalin hareketli bir kimyasal madde olduğunu göstermiştir. Araştırmacı, koleoptil ucunu, hücreler arasındaki teması kesen, fakat kimyasalların geçişine izin veren jelatin bir blokla koleoptilin diğer kısımlarından ayırmıştır. Bu fideler, ışığa doğu kıvrılarak normal davranış göstermişlerdir. Buna karşın uç, koleoptilin alt kısmından geçirimsiz bir engelle ayrıldığında, fototropik yanıt oluşmamıştır 1926‟da Hollandalı bir lisans üstü öğrencisi olan Frits W. Went, Boysen-Jonsen‟in denemelerinde değişiklik yaparak fototropizmada iş gören kimyasal mesaj taşıyıcı elde etmeyi başarmıştır. Bu araştırmacı, koleoptil ucunu çıkartarak agara yerleştirmiştir, daha sonra agarı bloklara ayırarak koleoptillerin tek tarafına yerleştirmiştir Şöyle ki; agar blokları, karanlıkta tutulmuş ucu kesik koleoptillerin üzerine yerleştirmiştir Koleoptil tepesinin ortasına yerleştirilen bir blok, gövdenin dik büyümesine neden olmuştur. Fakat blok, merkezin uzağına yerleştirildiğinde (asimetrik olarak tek tarafa), koleoptil ucu, ışığa doğru büyümesinde olduğu gibi, agar bloğun bulunduğu tarafın aksi yönünde kıvrılmaya başlamıştır. Went’in Deneyleri. Ucun yerine bir blok konulduğunda, koleoptilden agar bloğa geçebilen bir kimyasal, kök koleoptilinin uzamasını teşvik eder. Eğer blok, karanlıkta tutulan ve ucu kesilmiş bir koleoptilin ucunun uzağına yerleştirildiğinde, organ, tek taraftan ışık alıyormuş gibi kıvrılır. Bu kimyasal, bir hormon olan oksindir. Oksin, sürgünde hücrelerin uzamasını teşvik etmektedir. NOT: Went deneylerinde Avena sativa (yabani yulaf) koleoptillerini kullanmıştır. Went, agar bloğun, koleoptil ucunda üretilen bir kimyasalı içerdiği sonucuna varmıştır. Went‟e göre, bu kimyasal koleoptile geçtikçe büyümeyi uyaran ve artıran bir kimyasaldı ve koleoptilin ışık almayan tarafında daha yüksek bir konsantrasyonda biriktiğinden koleoptil ışığa doğru büyüyordu. Wenti bu kimyasal mesaj taşıyıcı yada hormona, oksin (auxein = artmak) ismini verdi. Daha sonra oksin, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünden Kenneth Thimann ve arkadaşları tarafından izole edilmiş (saflaştırılmış) ve yapısı aydınlatılmıştır. Darwinler‟in ve Went‟in çalışmalarına dayalı olarak, koleoptillerin ışığadoğru büyümelerine neyin neden olduğu yönündeki klasik varsayım, oksinin, koleoptil ucundan aşağıya taşınarak asimetrik olarak dağılmasına ve ışık almayan taraftaki hücrelerin ışık alan taraftaki hücrelerden daha hızlı büyümesine neden olduğudur. Oksin Biyosentezi ve Metabolizması Kenneth Thimann ve arkadaşları tarafından izole edilen oksinin, indolasetik asit(IAA, indol-3-asetik asit) olduğuna karar verildi. Daha sonra bitkilerde çeşitli oksinlerin bulunduğuda anlaşıldı. Bunlar fenil asetik asit (PAA), indol butirik asit (IBA) ve 4-kloro indol-3-asetik asit (4-Cl-IAA) gibi maddelerdir. Bunlar gibi etki gösteren fakat doğal olmayan sentetik oksinlerde vardır; naftelen asetik asit (NAA), 2,4-dikloro fenoksi asetik asit (2,4-D), ve 2,4,5-trikloro fenoksi asetik asit (2,4,5-T), 2-metoksi-3,6-dikloro benzoik asit. Üç doğal oksinin yapısı. IAA, bütün bitkilerde; 4-Cl-IAA, bezelyede; IBA, hardal ve mısırda görülür. IAA, triptofan amino asitinden sentezlenir. IAA‟in bütün sentez yollarında başlangıç maddesi genelde triptofandır. IAA, gövde ve dal uçlarında sentezlenmekle beraber, tohumlarda ve genç yapraklarda da sentezlenir. Oksinin floem yoluyla yukarıdan aşağıya doğru taşınımı saatte 0,5-1,5 cm arasındadır. Oksinin, floem yoluyla az da olsa aşağıdan yukarıya taşındığı radyoaktif izleme yöntemiyle (C14 ile işaretlenmiş oksin kullanılarak) belirlenmiştir. Oksinin taşınımı sentetik bir madde olan 2,3,5-triiyodo benzoik asit (TIBA) ile engellenmektedir. Bunun dışında da doğal ve sentetik oksin inhibitörleri de vardır. Oksinin sürgün ucundan aşağıya, gövdeye doğru taşınma hızı saatte 10 mm dir. Bu taşınım hızı floem yoluyla taşınım hızından daha düşüktür. Oksin, bir hücreden diğerine, doğrudan parankima dokusundan taşınır. Taşınma sadece sürgün ucundan kaideye doğru gerçekleşir. Bunun aksi yönünde bir taşınım görülmez. Oksinin, bu tek yönlü taşınımı polar taşınım olarak adlandırılır. Polar taşınımın yer çekimiyle ilgisi yoktur. Bir gövde yada koleoptil parçası baş aşağı konumlandırıldığında oksin yukarı doğru taşınır. Şekil 10‟da plazma zarında ATP ile çalışan proton pompalarının oksin taşınımı için nasıl metabolik enerji sağladıkları gösterilmiştir (Oksin taşınma mekanizması, kemiozmozis ile hücrenin iş yapmasına diğer bir örnek teşkil eder. Kemiozmozis, proton pompalarının yarattığı H+ gradiyentlerini kullanır). Polar oksin taşınımı (kemiozmotik model). Oksin, büyüyen sürgünlerde, sürgün ucundan aşağı doğru tek yönde taşınır. Bu yol boyunca, hormon, hücrenin apikal ucundan girer ve basal ucundan çıkar. Bu esnada çeperden geçer ve bir sonraki apikal uçtan girer. 1) Oksin hücre çeperinin asidik ortamı ile karşılaşınca, elektriksel olarak nötrleşmek için bir hidrojen alır. 2) Nispeten küçük olan molekül plazma zarından geçer. (oksin hücreye girerken; yüksüz formda (AH), difüzyonla veya anyon (A-) olarak sekonder aktif taşımayla girer.) 3) Hücre içinde 7 olan ortam pH sında oksin iyonlaşır. Plazma zarının, iyonlara olan geçirgenliği aynı büyüklükteki nötr moleküllerden daha fazla olduğundan, hormon geçici olarak hücre içinde tutulur. 3) Hücre içinde 7 olan ortam pH sında oksin iyonlaşır. Plazma zarının, iyonlara olan geçirgenliği aynı büyüklükteki nötr moleküllerden daha fazla olduğundan, hormon geçici olarak hücre içinde tutulur. 4) ATP ile çalışan proton pompaları hücrenin içi ve dışı arasındaki pH farkının sürmesini sağlar. 5) Oksin yalnızca hücrenin basal ucundan dışarı çıkar. Hücrenin basal ucunda yer alan zarda, özel taşıyıcı proteinler bu çıkışı sağlar. 6) Proton pompaları, zarın iki yanında bir zar potansiyeli (voltaj) oluşturarak oksin çıkışına katkı yapar. Bu, anyonların hücre dışına çıkmasını sağlar. Kemiosmozis: ATP sentezi gibi, hücresel bir olayı yerine getirmek için zarın karşı tarafında hidrojen iyonu gradiyenti oluşturmakla ortaya çıkan, depolanmış enerjiyi kullanan bir enerji elde etme mekanizması. Hücrede sentezlenen ATP‟nin çoğu, kemiosmozis yoluyla sentezlenir. Proton pompası: Zar potansiyeli meydana getirme işleminde, ATP kullanarak hidrojen iyonlarını hücrenin dışında tutan, hücre zarındaki aktif taşıma mekanizması. Apikal meristem: Kökün uç kısmında ve gövdenin tomurcuklarında bulunan embriyonik bitki dokusu; bitkinin uzunlamasına büyümesi (uzaması) için bitkiye hücre sağlar. Oksin düzeyi bitkide her zaman sabit değildir; mevsim ve çevre şartlarına göre azalıp çoğalabilir. Dolayısıyla oksinin bitkide sentezlendiği gibi parçalandığı sonucuna ulaşırız. IAA hormonu iki şekilde etkisiz hale gelir: birisi çeşitli maddelerle bir enzim aracılığıyla birleştirilerek oksinin inaktif edilmesidir; diğeri ise IAA oksidaz enziminin kataliziyle indol asetaldehit ve CO2‟e parçalanmasıdır. Ayrıca kuvvetli ışıkta da oksin parçalanabilir. Oksinlerin Fizyolojik Etkileri ve Pratik Değeri Hücre Büyümesinde Oksinin Rolü Oksin, esas olarak bir sürgünün apikal meristeminde sentezlenir. Oksin sürgün ucundan hücre uzaman bölgesine taşındıkça, hücrelerin büyümesini uyarır. Bu etki, olasılıkla, oksinin plazma zarındaki bir reseptöre bağlanmasıyla gerçekleşir. Oksin büyümeyi sadece 10-8 ila 10-4 M‟lık konsatrasyon aralığında uyarır. Daha yüksek konsantrasyonlarda hücre büyümesini (uzamasını) engelleyebilir. Bu engellemeyi muhtemelen etilen üretimini teşvik ederek yapar(etilen, bu gibi oskin özelliklerini bastırabilir). Oksin aynı zamanda gen ifadesini hızla değiştirir. Gen ifadesinin değişmesi, dakikalar içinde hücrenin uzama bölgesinde yeni proteinlerin oluşmasını sağlar. Bu proteinlerin bazıları, diğer genleri baskı altına alan yada aktifleştiren kısa ömürlü transkripsiyon faktörleridir. Bu başlangıç hamlesinden sonra büyümenin sürmesi için hücrelerin daha fazla sitoplazma ve çeper maddesi alması gerekir. Oksin, aynı zamanda büyümeyle ilgili bu yanıtın devam etmesini sağlar. Oksine yanıt olarak hücre büyümesi (uzaması); asit büyüme hipotezi. Asit büyüme hipotezi olarak adlandırılan bir görüşe göre, proton pompaları hücrelerin oksine yanıtında büyük bir rol oynamaktadır. Oksin, bir gövdenin uzama bölgesinde plazma zarındaki proton pompalarını uyarır. Bu etkileşim sonucu dakikalar içinde zarın iki yanında zar potansiyeli oluşur (voltaj artar) ve hücrenin pH‟sı düşer (Şekil 11). Çeperin asitleşmesi, ekspansin olarak isimlendirilen enzimleri aktifleştirir. Ekspansinler çeperde selüloz mikrofibrillerin arasındaki bağlantıları (hidrogen bağları) koparır. Bunun sonucunda çeper gevşer. Zar potansiyelindeki artış hücreye iyon alınımını artırır. Bu da, suyun osmozla alınmaına neden olur. Çeperlerin esnekliğinin artışıyla birlikte olan su girişi, hücrenin uzamasını (büyümesini) sağlar. Yan Kök ve Adventif Kök oluşumu Oksinler, ticari olarak bitkilerin çeliklerle vejetatif olarak üretilmesinde kullanılmaktadır. Oksin içeren köklendirme tozu ile bir kesik yaprak yada gövdenin muamele edilmesi çoğunlukla kesik yüzeyin yakınında adventif kök oluşumuna neden olur. Oksin aynı zamanda köklerin dallanmasında da yer alır. Araştırmacılar, yan kökleri aşırı çoğalan bir Arabidopsis mutantının normalden 17 kat daha fazla oksin içerdiğini bulmuşlardır. Ayrıca oksin, apikal dominansinin sürdürülmesinde , absisyonun engellenmesinde, kambiyal faaliyetleri artırarak dikotillerde enine büyümenin teşvikinde, tohum çimlenmesinde, meyve gelişiminde, fototropizma, gravitropizma gibi olaylarda da rol alır. Oksin, primer büyüme için hücre uzamasını uyarmasının yanında, sekonder büyümeyi de etkiler. Bunu, demet kambiyumunda hücre bölünmesini teşvik ederek ve sekonder ksilemin farklılaşmasını etkileyerek yapar. Gelişmekte olan tohumlar oksin sentezlerler. Bu oksin, meyvelerin büyümesini artırır. Domates fidelerine oksin püskürtülmesi, tozlaşmaya gerek duyulmaksızın meyve gelişimini teşvik eder. Bu, normalde gelişmekte olan tohumlar tarafından sentezlenen doğal oksin yerine, sentetik (yapay) oksin kullanılarak, tohumsuz domates yetiştirilmesine olanak sağlar. Oksinlerin zirai amaçlı kullanımında aşağıdaki yöntemler kullanılır: 1) Yapraklara püskürtme. 2) Sulama suyuna karıştırma. 3) Kesik yüzeylere lanolin macunu içinde sürme. 4) Bitki organlarını hormon içeren çözeltiye batırma. 5) Belirli bir dokuya enjeksiyon yapma. Sentetik oskinler, daha ucuz olduğundan, bunları tanıyan yıkıcı enzimlerin bitkide bulunmadığından, bazılarının doğal olanlara göre daha etkili olduğundan pratik olarak daha çok kullanılırlar. Gravitropizma: Bitki yada hayvanların, yer çekimiyle ilişkili olarak verdikleri yanıt. Herbisit Olarak Oksinler 2,4-Dinitrofenol (2,4-D) gibi sentetik oksinler, yaygın bir şekilde herbisit (yabani ot öldürücü) olarak kullanılmaktadır. Mısır gibi monokotiller süratle bu sentetik oksinleri, etkisizleştirirken, dikotiller bunu yapamaz. Bu nedenle aşırı hormon dozları bu bitkileri öldürür. Tahıl tarlalarına 2,4-D püskürtülmesi, karahindiba gibi dikotil otları ortadan kaldırır. Böylece tahıllardan daha çok mahsul alınır. IBA ve NAA, çeliklerin köklendirilmesinde kullanılır. Çelikler bu maddelerin çözeltilerinde bir süre batırılarak köklendirilir. NAA seracılıkta domates ve salatalık gibi sebzelerde çiçeklenme ve meyve gelişimini artırmak için, elma ve armut gibi meyve ağaçlarında meyva tutumunu artırmak için kullanılır. Bu uygulamalar püskürtme ile yapılmaktadır. Bunların dışında, oksinler doku kültürü çalışmalarında kök geliştirilmek üzere besi ortamına ilave edilerek kullanılır. SİTOKİNİNLER : Hücre Büyüme Düzenleyicileri Doku kültüründe bitki hücrelerinin büyüme ve gelişimini artıran kimyasal katkı maddelerini bulmak için gösterilen çabalar, sitokininlerin keşfine yol açmıştır. New York‟ta Cold Spring Harbor Laboratuvarında çalışan, Johannes van Overbeek, 1940‟lı yıllarda, kültür ortamına, Hindistan cevizi tohumunun sıvı endosperminin (hindistancevizi sütü), bitki embriyolarının büyümesini uyardığını buldu, fakat bu madde tanımlanamadı. Bu maddeyi, 1974‟te Letham zeatin olarak tanımladı (ayrıca Letham mısır endosperminde de zeatin elde etmiştir). Daha sonra, t-RNA‟nın antikodon bölgesine yakın bir yerde bulunan izopentenil adenin (IPA) homonu keşfedildi. Bunlar bitkilerde sentezlenen-doğal- sitokinin hormonlarıdır. 1950‟de Wisconsin Üniversitesinden Folke Skoog ve Carlos O. Miller, kültür ortamına ilave ettikleri parçalanmış DNA örneklerinin, tütün hücrelerinin bölünmesini artırdığını gözlemlemişlerdir. Burada rol alan madde otoklavlanmış DNA‟da aydınlatılmış ve kinetin olarak adlandırılmıştır. Kinetin sentetik bir sitokinindir. Sentetik sitokinlere diğer bir örnek ise benzil adenin (BA)‟dir. Sitokininlerin aktif bileşeni, nükleik asitlerin bir elemanı olan adenin (amino pürin) bazının değişime uğramış formlarıdır. Sitokinezi yada hücre bölünmesini uyarması nedeniyle bu büyüme düzenleyicileri, sitokininler olarak isimlendirilmiştir. Bitkilerde doğal olarak oluşan sitokinin çeşitlerinden en yaygın olanı zeatindir. Zeatin, ilk kez mısır (Zea mays) bitkisinde keşfedildiği için bu isim verilmiştir. Sitokininlerin Biyosentezi ve Metabolizması Sitokininlerin sentezi amino pürin yani adeninden başlar. fakat yan grupların sentezi tam bilinmemektedir. Zaten sitokininlerin hormon aktivitesi gösteren kısmı yan gruplara bağlıdır. IPA, t-RNA‟nın yapısındayken hormon aktivitesi göstermez fakat t-RNA‟nın parçalanmasıyla serbest hale geçtiğinde aktivite gösterir. Büyük çabalara rağmen ne sitokininleri oluşturan enzimler bitkilerden izole edilebilmiş ne de onu kodlayan genler tanımlanabilmiştir. Hatta Salisbury Devlet Üniversitesinden Mark Holland, bitkilerin kendi sitokininlerini üretemeyebileceklerini ileri sürmüştür. Bu araştırmacıya göre, sitokininler bitki dokularında simbiyotik oalrak yaşayan ve metilobakteriler olarak isimlendirilen prokaryotlar tarafından üretilmektedir. Bu bakteriler in vitro kültürlerde bile aktif olarak büyüyebilmektedirler. Gerçekten metilobakteriler yok edilince normal gelişme süreci engellenmektedir. Bu süreç, metilobakterilerin yeniden uygulanması yada sitokininlerin yeniden verilemsiyle düzelmektedir. Bu kışkırtıcı varsayımın destek bulup bulmamasına bağlı olmaksızın, varacağımız yer şudur; genom sekanslanması bizi gerçek bilgiye götürecektir. Şu an Arabidopsis‟in gen dizisi analizi tamamlanmıştır. Dolayısıyla, eğer bir sitokinin üreten enzim mevcut ise bunun kolaylıkla tanımlanması gerekir. Bitki hücreleri sitokininlerin kaynağına bağlı olmaksızın sitokinin reseptörlerine sahiptir. Bazı kanıtlar, biri hücre içi, diğeri hücre yüzeyinde olmak üzere iki farklı sitokinin sınıfının varlığını göstermektedir. Sitoplazmik reseptör, sitokinine doğrudan bağlanır ve izole nukleusta transkripsiyonu uyarabilir. Sitokininler bazı bitki hücrelerinde plazma zarındaki Ca+2 kanallarını açarak, sitosolde Ca+2 artışına neden olur. Sitokinin sentezi ve sinyal iletimi hakkında tam olarak bilimsel veriler bulunamamıştır. Fakat bitki fizyolojisi ve gelişimi üzerindeki ana etkileri bilinmektedir. Sitokininlerin yıkımı, sitokinin oksidaz enzimi ile yan grupların uzaklaştırılması ve amino pürin kalmasıyla gerçekleşir. Amino pürin tek başına hormon etkisi gösteremez. Diğer bir yollada; sitokininler şekerlerle birleştirilerek glikozitlerin oluşmasıyla inaktif hale getirilebilir. Turpta rafanatin adı verilen glikozit (glikozil zeatin) bu şekilde meydana gelir. Sitokininlerin bitkide başlıca sentez yerleri tohumlar, genç yapraklar ve en çok kök uçlarıdır. Kök uçlarında sentezlenen sitokininler ksilem yoluyla gövdeye ordanda etki gösterecekleri hedef dokulara taşınırlar. Yaprak, tohum ve meyve gibi organlara sitokininlerin başlangıçta kökten taşınarak geldikleri kabul edilmektedir. Sitokininlerin yukarıdan aşağıya doğu taşınımları ile ilgili veriler çeşitlidir. Yapraklarda uygulanan sitokininler ağaç gibi bazı bitkilerde hiç taşınmayıp yaprakta biriktiği, ancak çilek gibi bitkilerde yavaşta olsa yapraktan diğer organlara taşındığı belirtilmiştir. Sitokininlerin Fizyolojik Etkileri ve Pratik Değeri Hücre Bölünmesi ve Farklılaşmanın Kontrolü Sitokininler, özellikle kökler, embriyolar ve meyvelerde olmak üzere, aktif olarak büyüyen dokularda üretilirler. Kökte üretilen (sentezlenen) sitokininler ksilem öz suyunda taşınarak hedef dokulara ulaşır. Sitokininler, oksin ile birlikte hareket ederek hücre bölünmesini teşvike eder ve farklılaşmayı etkiler. Doku kültüründe büyüyen hücreler üzerinde sitokininlerin etkileri, bu hormonun bütünlüğü bozulmamış bir bitkideki işlevi hakkında ipucu verir. Gövdeden alınan bir parankima dokusu parçası sitokinler olmaksızın kültüre alındığında hücreler çok fazla büyürler fakat, bölünmezler. Sitokininler tek başlarına etki göstermezler, oksin ile birlikte uygulandıklarında hücreler bölünürler. Sitokininin oksine olan oranı ise hücre farklılaşmasını kontrol eder. Bu iki hormonun konsantrasyonları dengelenince, hücre kütlesi büyümeyi sürdürmekle birlikte, farklılaşmaz ve küme oluşturur. Farklılaşmamış bu hücre kümesi, kallus olarak isimlendirilir. Eğer sitokinin oranı artırılırsa kallustan gövde tomurcukları gelişir. Oksin düzeylerinin artırılması halinde ise kökler oluşur. Simbiyoz: Birbirleriyle doğrudan temas halinde olan iki farklı türe ait organizma arasındaki ekolojik ilişki. Endosperm: Çifte döllenme sırasında bir sperm hücresinin iki kutup hücresi çekirdeği ile birleşmesiyle oluşan besince zengin doku; angiospermlerin tohumu içerisinde gelişen embriyoya besin sağlar. In vitro: Hücelerin, dokuların, organların ait oldukları organizmaların dışında yapay ortamlar içinde yetiştirilmeleri veya bulunmaları. Apikal Dominansinin Kontrolü Apikal dominansinin kontrolü için sitokininler oksin ve diğer faktörlerle etki gösterirler. Apikal dominansi, tepe tomurcuğunun yanal tomurcukların gelişimini baskı altına almasıdır. Son zamanlara kadar, apikal dominansinin hormonlar tarafından düzenlenmesi ile ilgili başlıca varsayıma göre (doğrudan engelleme varsyımı) yanal tomurucuk büyümesinin düzenlenmesinde oksin ve sitokinin antagonistik(birbirinin tersi etki göstermek) etki gösterir. Bu görüşe göre; tepe tomurcuğundan sürgünün alt kısımlarına taşınan oksin yanal tomurcukların büyümesini doğrudan engeller. Böylece gövde uzar, fakat yan dallar oluşmaz. Aynı zamanda, kök sisteminden gövde sistemine giren sitokininler büyümenin başlaması için yanal tomurcuklara sinyal göndererek oksin etkisini ortadan kaldırır. Buna göre; yanal tomurcuk engellenmesinin kontrolünde oksinin sitokinine oranı kritik bir etmendir. Pek çok gözlem doğrudan engelleme varsayımı ile uyumludur. Eğer başlıca oksin kaynağı konumundaki tepe tomurcuğu uzaklaştırılırsa (kesilirse), yanal tomurcuklar engellenmez ve bitki çalımsı görünüm alır. Ucu kesilmiş fidelerin kesik yüzeylerine oksin uygulanması yanal tomurcukların büyümesini baskı altına alır. Aşırı sitokinin üreten yada sitokininle muamele edilen bitkiler, normalin üstünde çalımsı görünüm alırlar. Doğrudan engelleme varsayımına göre, başlıca oksin kaynağı durumundaki tepe tomurcuğunun kesilmesi yanal tomurcukların oksin düzeyinde bir azalmaya neden olacaktır. Fakat, biyokimaysal çalışmalar bunun tersini göstermektedir. Ucu kesilen bitkilerin yanal tomurcuklarında oksin düzeyleri artmıştır. Böylece, doğrudan engelleme varsayımı tüm deneysel bulgular tarafından desteklenememektedir. Bu halen bir bilmecedir. Yaşlanmayı Önleyici Etkileri (senesensi geciktirme) Sitokininler, protein parçalanmasını (yıkımını) engelleyerek, RNA ve protein sentezini teşvik ederek ve etraftaki dokulardan besin elementlerini hareketlendirerek bazı bitki organlarının yaşlanmasını geciktirir. Eğer bir bitkiden alınan yapraklar bir sitokinin çözeltisine daldırılırsa, uzun süre yeşil kalırlar. Ayrıca sitokininler bütünlüğü bozulmamış bitkilerde yaprak bozulmasını yavaşlatır.Bu yaşlanmayı engelleyici etkisi nedeniyle, çiçek satıcıları kesilmiş çiçekleri taze tutmak için sitokinin spreyleri kullanırlar. Ayrıca sitokininler kloroplast gelişiminde, boy kısalığında, vasküler kambiyum faaliyetini artırıcı etkilerde etmendir. Kloroplast gelişiminde; karanlıktaki etiyole bitkiye sitokininle muamele edildiğinde, lamellere sahip kloroplastların meydana geldiği fakat klorofil oluşmadığı belirlenmiştir. Işık ve sitokinin etiyole bitkiye birlikte uygulanmasında ise, sadece ışık uygulanan bitkiye göre kloroplastların ve klorofilk sentezinin daha iyi ve hızlı oluştukları görülür. Kök ve gövdeye dıştan yüksek dozda uygulanan sitokinin enine büyümeyi artırarak boy kısalığına sebep olur. Etilende bu etkiye sahip olduğuna göre, sitokininlerde oksinler gibi bitkide etilen artışına sebep olurlar? Bu soruya cevap olarak; bu etkinin hücre çeperinde yeni sentezlenen (üretilen) mikrofibrillerin diziliş yönlerini değiştirmeleri öne sürülmüştür. Sitokininler oksinler gibi vasküler kambiyum faaliyetini artırıcı etkiye sahip olduklarından oksinlerle birlikte aşı macununa karıştırılarak aşı tutmayan bitkilerde aşılamayı kolaylaştırmada kullanılırlar. NOT: Sitokininler bazen oksinin tamamlayıcısı (büyüme), bazen de antagonisti (kök ve tomurcukların farklılaşması) gibi görünmektedir. Etki mekanizmaları bilinmemesine rağmen bu iki tip hormon arasındaki dengenin büyümeyi belirleyici faktörlerden biri olduğu açıktır. Apikal dominansi: Büyüme olayının, bitkinin gövdesinin uç kısmında yoğunlaşması ve buradaki terminal tomurcuğun, lateral tomurcukların büyümesini kısmen engellemesi. Senesens: Bitkilerde yaşlanma ile birlikte gerçekleşen ve bir dokunun, bir organın veya bir bikinin ölümüne yol açan katabolik olaylar dizisi. Kallus: Bitkilerde sürgünlerin kesilen ucunda yer alan, bölünme özelliği gösateren farklılaşmamış hücre kümesi. Dormansi: Büyümenin ve gelişmenin askıya alındığı, son derece düşük metabolik hız ile kendisini gösteren durum. Vernalizasyon: Bazı bitkilerinçiçeklenmesi için sadece uygun fotoperyod yeterli olammakta, belli bir süre düşük sıcaklığa maruz kalması gerekir. Absisyon: Yaprak, çiçek ve meyve gibi organların bitkiden koparak dökülmeleridir.

http://www.biyologlar.com/bitki-hormonlarinin-siniflandirilmasi

GİBERELLİNLER : Bitki Boyu Düzenleyicileri

Giberellinler Japonya’da 2. Dünya Savaşı yıllarında keşfedilmiştir, fakat bu sırada batı ile ilişkiler kopuk olduğundan batı bu keşfi 1950’lerde öğrenmiştir. Yüzyıl önce, Asya‟daki çiftçiler çeltik tarlalarındaki pirinç fidelerinin aşırı ölçüde boylandıklarını ve ince kaldıklarını gözlediler. Bu durumda, fideler olgunlaşmadan ve çiçek oluşturmadan önce, ince ve cılız oluyor ve bu sebepten dik duramayıp erkenden ölüyordu veya verim düşüyordu. Japon bitki pataloğu Kurusowa, 1926‟da, sersem fide hastalığı denen bu hastalığa Ascomycetes türü olan Gibberella fujikuroi isimli mantarın sebep olduğunu buldu. 1930‟lu yıllara kadar, fungusun giberellin adı verilen (Gibberella fujikuroi türüne itafen) bir kimyasal salgılayarak pirinç gövdelerinin aşırı uzamasına neden olduğunu buldular. Araştırmacılar, 1950‟lerde bitkilerinde giberellinleri sentezlediklerini keşfettiler. Her ne kadar sayıları her bir bitki türünde çok daha az ise de, bilim adamları son 40 yılda bitkilerde doğal olarak sentezlenen 100‟den fazla giberellin bulmuşlardır. Bunlar GA1,GA2,GA3…. şeklinde isimlendirlirler. En yaygın olanı ise GA3 yani giberellik asit (giberellan çekirdek)‟tir. Diğer giberellinler bu temel yapıya bağlı çeşitli yan gruplara sahiptir. Giberellin Biyosentezi ve Metabolizması Giberellin sentezi, bitkide asetil-KoA‟nın asetil biriminden başlar. Solunumdan kaynaklanan mevalonik asit yoluyla birkaç reaksiyondan sonra giberellin sentezlenir. Giberellinler diterpenler grubundadır. Giberellin sentezinin kaurenik aside kadar sitopolazmada, ancak giberellinlerin birbirine dönüşümünün kloroplastlarda olduğu bilinmektedir. 20 karbonlu kauren tüm gibberellinlerin çıkış noktasıdır. Piyasada giberellin antagonisti (büyüme engelleyici) olarak satılan Fosfon-D, Amo-1618, CCC gibi sentetik engelleyiciler giberellin sentezinin belirli reaksiyonlarını inhibe ederler. Bitkide genç yapraklarda ve daha çok tohum embriyosunda sentezlenirler. Buralardan bitkinin diğer kısımlarına taşınırlar. Çimlenen tohumlarda floem vasıtasıyla fideye taşınan giberellinlerin, genç yapraklardan diğer kısımlara hangi yolla taşındığı çelişkilidr. Daha çok floem dışıyollarla korteks ve öz parankimasından difüzyonla taşındığı düşünülmektedir. Dolayısıyla giberellinlerin taşınımı oksin taşınımı gibi polar olmayıp, olasılıkla, her yönde aynı hızdadır. Giberellinler sentezlendikten sonra çok yavaş parçalanırlar. Giberellinleri parçalayan enzimler bilinmemektedir. Giberellinler şekerlerle veya proteinlerle birleşerek inaktive olurlar. Ayrıca aktif olan giberllinler daha az aktif giberellinlere kolayca dönüşebilmektedir. Örneğin, GA4‟ün daha az aktif GA34‟e dönüşümü çok sık gerçekleşir. Giberellinlerin Fizyolojik Etkileri ve Pratik Değeri Gövde Uzaması Giberellinler esas olarak kökler ve genç yapraklarda üretilir. Giberellinler hem yapraklarda hem de gövdelerde büyümeyi teşvik etmekle birlikte, kök büyümesi üzerinde çok az etkiye sahiptir. Giberellinler, gövdelerde hücre uzamasını ve hücre bölünmesini uyarır. Oksinler gibi giberellinler de hücre gevşemesine neden olurlar. Ancak bunu çeperi asitleştirerek yapmazlar. Bir varsayıma göre, giberellinler hücre çeperi gevşetici enzimleri uyarmaktadır. Bu enzimler hücre çeperine ekspansinlerin girişini kolaylaştırmaktadır. Böylece, büyüyen bir gövdede uzamayı artırmak için oksin ve sitokininle birlikte hareket etmektedir. Bu süreçte, oksin hücre çeperini asitleştirmekte ve ekspansinleri aktifleştirmekte; giberellinler ise ekspansinlerin girişini kolaylaştırmaktadır. Cüce bitkilere (mutantlar) giberellin uygulanarak, giberellinlerin gövde uzamasına artırıcı etkisi ortaya konmuştur. Örneğin, bazı cüce bezelye bitkilerine (Mendel‟in çalıştığı türler dahil) giberellin uygulanırsa, çoğunlukla yanıt alınmaz. Çünkü, bu bitkiler önceden optimum dozda hormon üretmişlerdir. Çiçek sapının hızla büyümesi giberellinin teşvik ettiği gövde uzaması ile ilgili en dikkat çekici durumdur. Lahana benzeri bitkiler vejetatif evrede rozet formundadırlar: yani çok kısa internodyumlu oluşları nedeniyle toprağa çok yakındırlar. Bitki üreme evresine geçince; giberellinlerin artması internodyum uzamasını hızla artırır. Bunun sonucunda gövde uçlarındaki çiçek tomurcuklarının boyu uzar. Meyve Büyümesi Pek çok bitkide, meyve bağlanması için hem oksin hem de giberellinlerin bulunması gerekir. Giberellinlerin en önemli ticari uygulaması, Thompson isimli çekirdeksiz isimlere püskürtülmesidir. Hormon, tüketicilerin istediği biçimde, üzüm tanelerinin büyümesini ve salkımların internodyumlarının uzamasını sağlar. Taneler arasında hava dolaşımını artırdığından, diğer meyvelerin ve diğer mikroorganizmaların hastalık bulaştırıcı etkisi de azalır. Çimlenme Tohum embriyoları, zengin bir giberellin kaynağıdır. Suya batırıldıktan sonra, embriyodan serbest bırakılan giberellinler dormansinin kırılması ve çimlenmenin başlaması için tohuma sinyal gönderir. Çimlenme için ışık yada düşük sıcaklık gibi özel ortam koşullarına gereksinim duyan bazı tohumlara giberellin uygulanması durumunda dormansi kırılır. Giberellinler depo besin elementlerini mobilize eden α – amilaz gibi sindirici enzimlerin sentezini teşvik ederek tahıl fidelerinin büyümesini destekler. Ayrıca giberellinler çiçeklenme hormonu olarak bilinir. Bir çok bitkide çiçeklenmeyi teşvik eder. Gerek fotoperyodizmle gerekse vernalizasyonla çiçek açmada giberellinler rol alırlar. ABSİSİK ASİT : Stres Hormonu Absisik asit (ABA) kimyasal grup olarak seskuiterpenler grubundan bir maddedir. ABA‟nın giberellinlerle ortak noktası her ikisinin de ana grup olarak terpenlerden olmalarıdır. ABA bitkiler tarafından sentezlenen en önemli engelleyici hormondur. Tomurcuk dormansisinden önce ortaya çıkan kimyasal değişiklikleri çalışan bir araştırma grubu ve yaprak absisyonundan (son baharda yaprak dökülmesi) önce ortaya çıkan kimyasal değişiklikleri çalışan bir diğer ekip, 1960‟da, aynı bileşiği yani absisik asiti (ABA) izole etmiştir. Aynı yıllarda başka araştırma grupları akça ağaç ve baklada da ABA‟yı izole ettiler. Daha sonrayapılan çalışmalarda ABA‟nın ciğer otları, algler, bakteriler ve mantarlar dışında genel olarak bitki aleminde mevcut olduğu tespit edildi. ABA bulunmayan bitkilerde başka engelleyicilerin bulunduğu düşünülmektedir. Diğer açıdan işin garip tarafı ise, şu anda, ABA‟nın ne tomurcuk dormansisinde ne de yaprak absisyonunda önemli bir rol oynamadığı düşünülmektedir; fakat ABA bir çok etkiye sahip önemli bir bitki hormonudur. Şu ana değin incelediğimiz oksin, sitokinin ve giberellinlerin aksine, ABA büyümeyi yavaşlatıcı etki gösterir. Genel olarak büyüme hormonlarının etkilerine zıt etki yapar. Bir yada daha fazla büyüme hormonuna ABA oranı, fizyolojik etki gösterecek sonucu belirler. ABA Biyosentezi ve Metabolizması ABA 15 karbonlu bir seskuiperten olup kloroplastlarda ve diğer plastidlerde mevalonik asit yoluyla sentezlenir. Kaynaklandığı öncül maddenin bir ksantofil karotenoidi olan vialoksantin‟in fotokimyasal veya enzimatik yıkımıyla başladığı belirtilmektedir. (bu yol izopentil difosfat (IPP) la başlar ve C40 ksantofili olan vialoksantinle devam eder). Bu yıkımın ilk ürünü ksantoksin‟dir ki bununda bir engelleyici madde olduğu ve fototropizmada rol oynadığı ileri sürülmektedir. ABA‟nın inaktivasyonu ya karboksil grubuna bir glukoz bağlanmasıyla yada faseik asit ve dihidro fasetik asit‟e oksitlenmesiyle olmaktadır. ABA‟nın bitkide başlıca sentez yerleri yaşlı yapraklar, gövde ve yeşil meyvalardır. Tohumlarda da sentezlendiği bazı bitkilerde ise tohumlara başka yerlerden taşındığı düşünülmektedir. ABA’nın taşınımı giberellin taşınımına benzer. Hem ksilemden hem floemden taşındığı gibi parankima hücrelerinden difüzyonla da her yönde taşınabilir. Kuraklıkta, tuzlulukta, mineral eksikliği gibi çeşitli stres şartlarında yaprakta ABA sentezi artar. ABA‟nın bu ekstrem koşullarda bitkiye dayanıklılık sağladığı düşünülmektedir. Kuraklık stresinde ABA‟nın stomaların kapanmasına yol açtığı ve böylece transpirasyonla su kaybınıo azalttığı bilinmektedir. ABA’nın Fizyolojik Etkileri ve Pratik Değeri Tohum Dormansisi Tohum dormansisi, yaşamın sürmesinde büyük önem taşır; çünkü dormansi tohumun optimum ışık, sıcaklık ve nemlilik koşullarında çimlenmesini sağlar. Sonbaharda çevreye yayılan bir tohumun, kış koşullarında ölmesini engelleyecek şekilde, hızla çimlenmesini önleyen nedir? Bu tür tohumların ilkbaharda çimlenmesini hangi mekanizmalar sağlar? Hatta, meyvenin nemli iç ortamında, karanlıkta, tohumların çimlenmesini engelleyen nedir? Bu soruların yanıtı ABA‟dır. Tohum olgunlaşması sırasında ABA düzeyi, 100 kat artabilir. Olgunlaşan tohumlardaki yüksek ABA düzeyi, çimlenmeyi engeller ve özel proteinlerin üretimini teşvik eder. Bu proteinler, olgunlaşmayla birlikte oluşan aşırı su kaybına karşı tohumun ayakta kalmasına yardım eder. ABA, bazı yollarla yok edilir yada etkisizleştirilirse, tohumlar çimlenir. Bazı çöl bitkilerinin tohumlarında dormansi, sadece şiddetli yağmurların ABA‟yı tohumdan yıkayarak uzaklaştırmasıyla kırılır. Diğer tohumlar ise ABA‟nın etkisizleştirilmesi için ışığa yada uzun süren düşük sıcaklığa gereksinim duyar. Çoğunlukla ABA‟nın giberelline oranı, tohumun uyku halinde kalıp kalmayacağını yada çimlenip çimlenmeyeceğini belirler; çimlenme için suya daldırılmış tohumlara ABA ilave edilirse, tohumlar yeniden dormansi koşullarına döner. Tohumlar henüz koçan içindeyken çimlenen bir mısır mutantı, işlevsel bir transkripsiyon faktöründen yoksundur; bu transkripsiyon faktörü belirli genlerin ifade edilmesini sağlamak için ABA‟ya gereksinim duyar. Kuraklık Stresi ABA, bitkilerin kuraklığa karşı koymasını sağlayan asıl iç sinyaldir. Bir bitki solmaya başlayınca yapraklarda ABA birikerek stomaların hızla kapanmasını sağlar. Bunun sonucu transpirasyon (buharlaşmayla su kaybedilmesi) azalır ve su kaybı önlenir. ABA bekçi hücrelerinin (stomalarda bekçi ve arkadaş hücreleri ile birlikte bir por bulunur) plazma zarındaki dışa doğru yönelmiş potasyum (K+) kanallarının açılmasını artırır. Bunu, kalsiyum gibi sekonder mesajcıları etkileyerek yapar. Potasyum kanallarının açılmasıyla, bekçi hücrelerinden büyük miktarda potasyum çıkışı olur. Suyun ozmotik olarak kaybı, bekçi hücrelerinin turgorunun azalmasına ve stoma porunun küçülmesine neden olur. Bazı durumlarda su kıtlığı kök sistemini gövde sisteminden daha önce baskı latına alır. Köklerden yapraklara taşınan ABA, erken uyarı sistemi olarak iş görür. Solgunluğa özellikle duyarlı mutantlar genelde ABA üretemezler. Ayrıca, ABA‟nın hücrede RNA ve protein sentezini engelleyici etkisininde olabileceğine dair deneysel veriler vardır. ABA‟nın pratik kullanımı çok nadirdir. Tahıllarda dane verimini artırmak ve yatmaya karşı mukavemet kazandırmak için, bazı durumlarda da sormansi süresini uzatmak ve çeşitli stres şartlarına karşı bitkiye dayanıklılık sağlamak için kullanılır. ABA pahalı ve kolayca katabolize olduğu için bunun yerine fosfon-D kullanılmaktadır. ETİLEN : Gaz Hormon Kömür gazının bahçe ışıklandırılmasında kullanıldığı 19. yüzyılda, gaz lambalarından çıkan aydınlatma gazı sızıntısı çevredeki ağaçların yapraklarını erkenden dökmelerine neden olmuştur. Dimitri Neljubow isimli bir Rus bilim adamı, 1901‟de aydınlatma gazındaki aktif faktörün etilen gazı (C2H4) olduğunu göstermiştir. Ayrıca etilenin bitkiler tarafından sentezlenen (üretilen) bir hormon olduğu, ve bununla birlikte, etilen miktarının ölçümünü basitleştiren gaz kromatografisi tekniği geliştirilince yaptığı iş önemli ölçüde kabul görmüştür. Bitkiler, kuraklık, su baskını, mekanik basınç, zarar ve enfeksiyon gibi streslere yanıt olarak etilen üretir. Aynı zamanda meyve olgunlaşması ve programlanmış hücre ölümü sırasında etilen üretilir. Ayrıca dıştan yüksek konsantrasyonlarda oksin uygulanmasından sonrada etilen üretilmektedir. Dikkat çekici olan bir diğer noktada; daha önce kök uzamasının engellenmesi gibi, oksinle ilişkilendirlen bir çok biyolojik etkinin, şu an oksinin uyardığı etilen üretimine bağlı olduğudur. Etilen Biyosentezi ve Metabolizması 1970‟li yıllarda etilen sentezinin bitkide metionin amino asitinden kaynaklandığı belirlendi. Metionin‟den amino siklopropan karboksilik asit (ACC), ondanda dekarboksilasyon ve deaminasyonla etilen oluşmaktadır. Etilen sentezinin ACC üzerinden olduğunu, avokado meyvesinin hasatından sonra olgunlaşmasında meyvede ACC ve etilen konsantrasyonlarının pozitif korelasyonlu değişim göstermeleri doğrulamıştır. Amino etoksivinil glisin (AVG) ve aminooksi asetik asit (AOA) bileşiklerinin etilen sentezini inhibe ettikleri bilinmektedir. CO2 gazıda yüksek konsantrasyonlarda etilen üzerinde inhibisyon gösterir. Depolanırken olgunlaşması istenmeyen meyvelere CO2 gazının inhibisyon etkisi uygulanır. Gümüş iyonları ve bazı maddelere etilenin bağlanmasıyla, etilen sentezi inhibe edilir. Etilenin Fizyolojik Etkileri ve Pratik Değeri Mekanik Strese verilen Üçlü Yanıt: Bir Sinyal İletim Yolunun İncelenmesinde Mutantların Kullanılması Kaya gibi hareketsiz bir nesnenin altında kalmış ve topraktan yukarıya doğru yükselmeye çalışan bir bezelye fidesini düşünelim. Gövde üstündeki engeli ittikçe, narin yapılı uç bölge mekanik strese maruz kalır,. Bu, fideyi etilen üretmeye teşvik eder. Etilen ise fideyi üçlü yanıt olarak adlandırılan bir büyüme manevrası yapmaya teşvik eder. Bu manevra fidenin engeli aşmasını sağlar. Şekil 19‟da görebileceğiniz bu yanıt gövde uzamasının yavaşlaması, gövdenin kalınlaşması (dayanıklılığı artırır) ve gövdenin yatay olarak büyümesine neden olan bir eğrilme olmak üzere üç kısımdan oluşur. Gövde büyümeye devam ettikçe ucu nazikçe yukarıya dokunur. Eğer bu yoklama sonucu yukarda katı bir cisim olduğunu saptarsa yeniden etilen üretir ve gövde yatay olarak büyümeye devam eder. Bununla birlikte, eğer fidenin uç kısmı katı bir cisim algılamazsa etilen üretimi azalır ve normal olarak yukarı doğru büyümesini sürdürür. Gövdenin yatay olarak büyümesini fiziksel engelden ziyade etilen teşvik eder; ayrıca, fiziksel bir engelle karşılaşmaksızın serbestçe büyüyen fidelere dıştan etilen uygulanması, üçlü yanıttın oluşmasına neden olmaktadır (Şekil 19). Araştırmacılar bu yanıtta yer alan sinyal iletim yollarını araştırmak için anormal üçlü yanıt veren Arabidopsis mutantları üzerinde çalışmışlardır. Etilene duyarsız (ein) mutantlara etilen uygulanınca bu bitkiler üçlü yanıt verememişlerdir. İşlevsel bir etilen reseptörüne sahip olmadıklarından bazı ein mutant tipleri, etilene duyarsızdırlar. Diğer mutantlar ise, toprak dışında, fiziksel bir engelin bulunmadığı hava ortamında bile üçlü yanıt vermişlerdir. Bu tip mutantların bazılarında düzenleyici bir bozukluk bulunur. Bu bozukluk böyle mutantların 20 kat daha fazla etilen üretmelerine neden olur. Bu tür aşırı etilen üreten (eto) mutantlarda fenotip, fidelere etilen sentezi inhibitörleri uygulanmasıyla iyileştirilebilir. Üçüncü tip mutantlar hava ortamında bile üçlü yanıt verirler; ancak, üçlü yanıt (ctr) mutantları olarak adlandırılan bu mutantlar etilen sentezi inhibitörlerine yanıt vermezler. Bu durumda, etilen mevcut olmasa bile etilen sinyal yolu işlevini sürdürür. ctr mutantlarından etkilenen bir gen, bir protein kinazı kodlamak için açılır. Bu mutasyonun etilene verilen yanıtı aktifleştirmesi, yabani-tip allelin normal kinaz ürününün, etilen sinyal iletim işleminin negatif bir düzenleyicisi olduğunu düşündürmektedir. Yabani tip bitkilerde bu yolun nasıl çalıştığına ilişkin bir varsayım aşağıda verilmiştir: Etilenin etilen reseptörüne bağlanması kinazı aktif hale getirir. Bu negatif düzenleyicinin inaktif hale gelmesi üçlü yanıt için gerekli proteinlerin sentezlenmesini sağlar. Şekilde verildiği gibi; bu yolda iki membran proteini, bir engelleyici protein (CTR1), bir de transkripsiyon faktörü olan protein (EIN3) vardır: (eğer etilen varsa) ilki etilen reseptörü (ETR1) ve ikincisi bir kanal proteini olan (EIN2) dir. EIN2 bir sekonder mesajcıya etki eder ve buda bir transkripsiyon faktörü olan EIN3‟ü aktive eder. EIN3 etilen etkisini üretmek üzere ifade olacak genleri harekete geçirir. Eğer etilen yoksa; etilen reseptörü olan ETR1 inaktif kalır ve CTR1‟i inaktif edemez. Aktif kalan CTR1, membran proteini olan EIN2‟yi inaktif tutar. EIN2 nin aktivitesi olmayınca transkripsiyon faktörü olan EIN3 inaktif kalır ve nukleusta herhangi bir etki gösteremez. Apoptosis: Programlanmış Hücre Ölümü Bir yaprağın sonbaharda döküldüğünü yada tek yıllık bir bitkinin çiçek verdikten sonra öldüğünü düşünün. Yada içerdiği canlı maddenin parçalanması sonucu, içi boşalan bir trakenin farklılaşmasındaki son basamağı düşünün. Bu olayların tümü, belirli hücrelerin veya organların yada tüm bitkinin programlanmış ölümünü kapsar. Belirli bir zamanda ölmek için kalıtsal olarak programlanmış hücreler, organlar ve bitkiler, basitçe hücresel mekanizmayı kapatıp ölümü beklemez. Bunun yerine apoptosis olarak adlandırılan programlanmış hücre ölümünü yaparlar. Bu, bir hücrenin yaşamında en yoğun olduğu süreçlerden biridir. Apoptosis esnasında yeni genlerin ifade olmasına gerek duyulur. Bu sırada oluşan yeni enzimler, klorofil, DNA, RNA, proteinler ve zar lipitleri dahil pek çok kimyasal bileşeni parçalar. Bitki parçalanma ürünlerini kurtarabilir. Hücrelerin, organların yada tüm bitkinin apoptosisi sırasında etilen patlaması yaşanır. Yaprak Absisyonu Her sonbaharda yaprakların dökülmesi bir adaptasyondur. Kökten kışın topraktan su absorblayamadığından, bu adaptasyon kış aylarında yaprak döken ağaçların kurumasını önler. Yapraklar dökülmeden önce, ölmekte olan yapraklardan pek çok önemli element geri kazanılarak gövdenin parankima hücrelerinde birikir. Bu besin elementleri, bir sonraki bahar ayında gelişmekte olan yapraklar tarafından yeniden kullanılır. Sonbaharda tekrar üretilen kırmızı pigmentler ve yaprakta önceden bulunan, ancak sonbaharda koyu yeşil klorofilin parçalanmasıyla görünür hale gelen sarı ve turuncu karoteneyidler, yapraklara sonbahar rengini verir. Bir sonbahar yaprağı dökülünce, petiyolün kaidesinin yakınında bir absisyon tabakası oluşur. Daha sonra yaprak buradan koparak yere düşer. Absisyon tabakasındaki küçük parankima hücreleri çok ince çeperli olup, iletim demetlerinin çevresinde lifler bulunmaz. Hücre çeperlerindeki polisakkaritler daha da zayıflar. Sonuçta, rüzgarın da etkisi ile yapraktaki ağırlık absisyon tabakasının kopmasına neden olur. Hatta yaprak dökülmeden önce, absisyon tabakasının dala bakan tarafında mantar tabakası bir iz oluşturur. Bu iz bitkiyi patojenlere karşı korur Absisyonu, etilen ve oksin dengesindeki değişiklik kontrol eder. Yaşlanan bir yaprak, giderek daha az oksin üretir. Bu, absisyon tabakasındaki hücrelerin etilene karşı duyarlılıklarını artırmaktadır. Etilenin absisyon tabakası üzerindeki etkisi arttıkça, selülozu ve hücre çeperlerinin diğer bileşenlerini parçalayan enzimler üretilmektedir. Meyve Olgunlaşması Meyveler, çiçekli bitkilerde tohumların yayılmasına yardım eder. Ekşi, sert ve yeşil olan olgunlaşmamış meyveler, tohum olgunlaşması esnasında yenilebilir hale gelir. Meyvede etilen üretiminin patlaması, enzimatik olarak bu olgunlaşmayı tetikler. Hücre çeperi bileşenlerinin enzimatik olarak parçalanması ve nişastaların ile asitlerin şekerlere dönüşümü meyveyi tatlandırır. Yeni kokuların ve renklerin üretilmesi, olgunlaşan meyvenin, bu tohumları yiyen ve dağıtan hayvanları cezp etmesine yardım eder. Olgunlaşma sırasında bir zincir reaksiyonu ortaya çıkar; etilen olgunlaşmayı tetikler, olgunlaşmada etilen üretiminin artmasına neden olur. Bu, fizyolojide pozitif geri beslenmenin nadir örneklerinden biridir. Sonuçta etilen üretiminde dev bir patlama meydana gelir. Hatta etilen bir gaz olduğundan, olgunlaşma sinyali bir meyveden diğerine geçer; geçerken de çürük bir elma bir kasa elmayı çürütebilir. Eğer yeşil bir meyve satın alırsanız, meyveleri plastik bir torbada tutarak olgunlaşmayı hızlandırabilirsiniz. Çünkü plastik torba içinde etilen gazı birikir. Ticari amaçlı olarak, meyvelerin çoğu etilen gazı düzeyleri artırılmış dev depolarda olgunlaştırılır. Diğer durumlarda ise doğal etilenin sebep olduğu olgunlaşmayı geciktirmek için önlem alınır. Örneğin, elmalar karbondioksit içeren depolarda tutulur. Hava sirkülasyonu etilen birikimini önler ve yeni etilen sentezi engellenir. Sonbaharda toplanmış ve bu şekilde depolanmış elmalar, yaz aylarında bile satışa sunulabilir. Etilenin, meyvelerin hasat sonrası fizyolojilerindeki önemi düşünüldüğünde, etilen sinyal iletim yolları ile ilgili genetik mühendisliğin potansiyel olarak ticari önemi büyüktür. Örneğin, moleküler biyologlar isteğe bağlı olarak olgunlaşan domates meyveleri üretmiştir. Bunu, etilen sentezinde gerekli genlerden birinin transkripsiyonunu durduran bir antisens RNA yerleştirerek yapmışlardır. Yeşil haldeyken toplanan bu tür meyveler, etilen gazı verilmediği taktirde olgunlaşmayacaktır. Bu tür yöntemlerin geliştirilmesi meyve ve sebzelerin çürümesini önleyecektir. Bu sorun, şu an birleşik devletlerde ve bazı ülkelerde hasat edilen ürünün yarısına yakın kısmını yok etmektedir. BRASSİNOSTEROİDLER Brasinosteroidler büyümeyi teşvik edici karakteristik aktiviteleri ile, bitki hormonlarının yeni bir grubudur. 1979‟da kolza bitkisi (Brassica napus L.) poleninden izole ve karakterize edilmişlerdir. Sonradan 44 bitkide bundukları rapor edilmiş ve bitki aleminde muhtemelen her yeder bulundukları kabul edilmiştir. Brassinosteroidler, 37 Angiosperm (9 monokotil ve 28 dikotil), 5 Gimniosperm, 1 pteridofit ve 1 alg olmak üzere 44 bitki türünde izole edilmişlerdir. Brassinosteroidler, çok düşük konsantrasyonlarda etki gösterirler. Brassinosteroidler, büyüme gibi çeşitli gelişimsel etkileri , tohumların germinasyonu, rizogenez, çiçeklenme ve senesens gibi pleotropik etkileriyle dikkate alınmıştır. Ayrıca, çeşitli abiyotik stres durumlarına karşı da bitkiye dayanıklılık sağlamaktadırlar. Brassinosteroidlerin Biyosentezi ve Metabolizması 1974‟te ilk brassinosteroid olan brassinolid keşfedildi. Biyolojik olarak aktif olan bu bitki büyüme düzenleyicisi bir steroid lakton olarak C28H48O6 (MA: 480) formülü ile desteklendi. 1982‟de büyümeyi destekleyici, diğer bir steroid madde, kestane (Castenea crenata) üzerinde böcekler tarafından tahrip edilen kısımlardan izole edildi ve kastesteron (castesteron) olarak adlandırıldı. Brassinolid ve castesteronun keşfi, bitki aleminde büyümeyi destekleyici steroid hormonlarının varlığı düşüncesini desteklemiştir. Brassinosteroidler, doğal polihidroksi steroidlerin yeni bir grubudur. Şimdiye kadar tanımlanan doğal brassinosteroidler genel bir 5α-kolestan yapısına sahiptirler ve bunların varyasyonları yapı üzerindeki işlevlerinin çeşit ve oryantasyonundan oluşmaktadır. Fitosterol ailesine ait bileşikler C27, C28, C29 brassinosteroidler olarak sınıflandırılır. Şu ana kadar 42 brassinosteroid ve 4 brasinosteroid bileşiği karakterize edilmiştir. Brassinosteroidler BR1, BR2, …BRn şeklinde isimlendirilirler. Bitki steroidleri asetil Ko-A, mevalonat, izopentenil pirofosfat, geranil pirofasfat ve farnesil pirofosfattan, isoprenoid yolla sentezlenirler. Mevalonatla başlayan bu yol sonunda sikloartenol sentezlenir. Bu doğal yolun dışında, sentetik olaraktan kampesterol‟den brasinoid‟e kadar sentetik bir yolla sentezlenebilirler. Bitkide gelişmekte olan dokular, olgun dokulşara göre daha fazla konsantrasyonlarda brassinosteroidleri içerirler. Polen ve genç tohum zengin brassinosteroid kaynağıdır. Yapraklar ve sürgünler düşük konsantrasyonlarda brassinosteroid içerirler. Brassinosteroidlerin Fizyolojik Etkileri ve Pratik Değeri Brassinosteroidlerin analizinde göze çarpan iki test vardır; birincisi, fasulyede ikinci internod oluşumu testi ve diğeri pirinç laminasında eğilme testidir. Fasulyede ikinci intenod oluşumu testi, brassinolidin kolza bitkisinden izolasyonunda geliştirilmiştir. Fasulye fidesindeki ikinci internod kesilip, lanolin macunuyla brassinolid uygulanmasıyla uzama, eğilme, şişme ve iki ayrı parçaya ayrılma (splitleşme) göstermiştir. Uzama, eğilme ve şişme düşük konsantrasyonda, iki ayrı parçaya ayrılma ise yüksek konsantrasyonda gerçekleşmiştir. Bu, brasinosteroidlerin büyümeye etkilerinden biridir. Brassinosteroidler genç vejetatif dokuların gelişimine etki ederler. Soya fasulyesi ve bezelye epikotillerinde, Arabidopsis pedinkullarında, yulaf koleoptillerinde uzamayı ve büyümeyi teşvik ederler. Kök gelişimini engellerler fakat gövde gelişimini teşvik ederler. Hücre bölünmesini ve uzamasını, polen tübü uzamasını teşvik ederler. Yaprak absisyonunu geciktirler (Citrus) ve ksilemde farklılaşmayı artırırlar. İletim demetlerinin farklılaşmasında rol alırlar. Tohum germinasyonunu teşvik eder, aynı zamanda absisik asitin inhibe edici etkisini yok ederler. Brassinosteroidler üzüm meyvelerine spreyle muamele edildiğinde; sonbaharda çiçek sayısını artıran, kışın (aynı muamele yapıldığında) çiçek sayılarını azaltan etki göstererek çiçeklenmede rol oynarlar. Brassinosteroidler, Xanthium gibi bazı cinslerde senesensi hızlandırırlar. Ayrıca bitkilerin abiyotik stres şartlarına karşı dayanıklığını artırırlar; düşük sıcaklığa maruz kalan pirinç ve domates bitkilerinde brassinosteroid uygulamasıyla büyümenin daha iyi olduğu gözlenmiştir; mısır ve lahana fidelerinde de düşük sıcaklık stresine karşı toleransı artıran etki gösterirler. Bu etkilerin oksin etkilerine çok benzemesinden dolayı brassinosteroidlerin, oksinden farklı bir hormon olarak kabul edilmesi yıllar sürmüştür. Ek olarak brasinosteroidler kimyasal yapı olarak hayvanlarda bulunan steroid hormonlarına en benzer gruptur; bitki ve hayvan steroid hormonlarının benzer kimyasal yapıları, belirli genlerin ifade olmasında benzer etkiler göstermektedir. Şöyle ki; bitki steroidleri insanlardaki eşey hormonları gibi, aynı olan pek çok şeyi yaparlar. Bir bitkide steroid fazla olduğunda, o bitki daha büyük, daha dayanıklı ve daha kuvvetli olmaktadır. Örneğin; mutasyon nedeniyle bitkiler steroid üretmediklerinde cüceleşirler. Steroidler aynı zamanda bitkide eşeyli üremeyi düzenlemektedirler (burada; belirli bir molekül grubunun farklı organizmalarda sinyal molekülleri olarak iş görmesi ilginçtir). Bir bitkinin steroid sentezlemek için kullandığı enzimlerin çoğu, kendi steroid çeşitlerini üreten hayvanlarda da bulunmaktadır. Dolayısıyla bu enzimlerle ilgili bazı genlerin, bitkiler ve hayvanların bir milyar yıldan daha uzun bir süre önce ortak bir atadan dallanmaları sebebiyle korunmuş olma olasılığı vardır. Buna karşın, steroidlere yanıtlarla ilgili sinyal yolundaki moleküller, bitki ve hayvanlarda çok büyük bir farklılık göstermektedir. KAYNAKLAR Purves, Sadava ve arkadaşları, Life – The Science of Biology, 7inci baskı. Campbell ve Reece, Biology, 6ncı baskı. Salisbury ve arkadaşları, Plant Physiology. Taiz ve Zeiger, Plant Physiology, 3üncü baskı. Ram Rao S. ve ark., Brassinosteroids – A new class of phytohormones, Current Science, Vol. 82, No. 10, 2002. Haydarabad, Hindistan. Kocaçalışkan İ., Bitki Fizyolojisi, Dumlupınar Üniversitesi www.pubmedcentral.nih.gov 4e.plantphysiol.org www.whfreeman.com www.hhmi.org

http://www.biyologlar.com/giberellinler-bitki-boyu-duzenleyicileri

İnterferon Nedir

İnterferon, virüslere karşı bir savunma tepkisi olarak vücut hücreleri tarafından üretilen, birbirine yakın birkaç proteinin adı. Virüslerin hücre içinde çoğalmasını önleyen interferonlar, vücudun en hızlı üretilen ve bu tür organizmalara karşı en önemli olan savunmadır. Virüs enfeksiyonlarının pek çoğunun insanlarda yaşamsal tehlike yaratmaması, aslında interferonların etkisinin sonucudur. Bütün omurgalı hayvanlar ve olasılıkla da omurgasızlardan bazıları interferon üretir. İnteferon ancak hücrelerin bir virüs ya da başka bir yabancı madde tarafından uyarılması sonucu üretilir; buna karşılık interferon virüslerin doğrudan doğruya çoğalmasını engellemez. Bir hücrenin virüs saldırısına uğraması, interferon üretimine ilişkin depo edilmiş bilgiyi taşıyan DNA’sındaki bir geni etkin duruma getirir; hücre bir saat kadarlık bir süre içinde çok küçük miktarlarda interferon üreterek salgılamaya başlar. Bu interferonun uyardığı çevredeki öbür hücreler, protein sentezi süreçlerini, virüsün hücrelerin içinde artık bölünemeyeceği bir biçimde değişikliğe uğrataran proteinler üretir. Bunun sonucu, virüsün hücre içinde daha fazla üremesi engellenir. Hayvanlarda virüs hastalıklarının çoğunun doğal olarak iyileşmesi ile interferon arasında önemli bir nedensel ilişki saptanmıştır. Üç ayrı interferon tipinden hangisinin üretileceğini, interferon üreten hücrenin tipi ile interferon üretimini uyaran virüs tipi belirler. Alfa ve gamma interferonlar esas olarak, bir akyuvar tipi olan lenfositler tarafından üretilirken, beta interferonlar vücut hücrelerinin çoğu tarafından üretiliyor olabili.

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

Elektromiyografi

İskelet kasları hareket ve iskeletin desteklenmesi işinin büyük çoğunluğunu yürütürler. Her kas demetler (fasiküller) halinde organize olmuş kas lifelerinden (kas hücrelerinden) oluşur Her bir kas lifi bir motor aksonun dalı tarafından sinirlendirilir. Normal koşullarda bir sinir aksiyon potansiyeli o motor nöron ve dalları tarafından uyarılan tüm kas liflerinin kasılmasına neden olur. Bir motor sinir ve uyardığı kas liflerinin tümüne birden "motor birim" adı verilir Bu aktivasyon süreci: aksiyon potansiyelinin (ya istemli olarak veya periferal sinirin elektriksel olarak uyarılması yoluyla) başlatılması, oluşan aksiyon potansiyelinin sinir lifi boyunca yayılması, sinir-kas kavşağında nörotransmiterlerin salgılanması ve kasın kasılmasını sağlamak üzere kas hücresi zarının depolarizasyonu basamaklarını içerir. Elektromiyografi, bir kasın ve onu kontrol eden motor sinirlerin elektriksel aktivitesini ölçen tekniğin adıdır. Kaydedilen veri ise "elektromiyogram" olup, EMG veya "myogram" olarak da bilinir. EMG kaydı iki yöntemle yapılır: Kas içerisine iğne şeklindeki elektrotların sokulması veya deri yüzeyine yerleştirilen kaydedici elektrotlarla. Kaydedilen dalgalar, sinir uyarıldığında kasın tepki verebilme yeteneğinin değerlendirilebilmesini sağlar. Klinikte, EMG genellikle güçsüzlük şikayeti olan veya muayenelerde kas gücünde aksaklık gözlenen hastalara uygulanır. Sinirsel bozuklukluklardan kaynaklanan kas güçsüzlükleri ile diğer durumların ayırt edilebilmesini sağlar. EMG, kompleks hareketler sırasında kas aktivitesinin örüntülerini ve zamanlamasını incelemeye de imkan verir. Ham EMG sinyali, kayıt anında kas liflerinin elektriksel aktivitesini yansıtır. Motor birimler asenkron olarak ateşleme yaparlar ve bazen, çok zayıf kasılmalar sırasında EMG sinyaline her bir motor birimin katkısını gözleyebilmek mümkündür. Kas kasılmasının gücü arttıkça ise aksiyon potansiyellerinin yoğunluğu artar ve herhangi bir andaki ham sinyaller binlerce kas lifinin ortak aktivitesini yansıtmaya başlar. İlk deneyde kolun biseps ve triseps kaslarının istemli kasılma sırasındaki EMG aktivitlerini kaydedeceksiniz İstemli kas kasılması sırasında kaydedilen ham EMG sinyalleri, EMG aktivitesinin yoğunluğunu tesbit etmek üzere farklı şekillerde işlenebilir. Burada kullanılan yöntemde EMG dalgalarının negatif bölgeye inen uzantıları ters çevrilip bütün sinyalin integrali alınarak tek tek dikenler yumuşatılrı ve böylece zamanla kas aktivitesindeki değişimin daha net görülebilmesi sağlanır. Çalışmanızın bu bölümünde koaktivasyon sürecini inceleyeceksiniz. Koaktivasyon, bir kas kasılırken, onunla zıt hareket yapan (antagonist) kasların da düşük düzeyde uyarılmasıdır. Bu olayın fizyolojik çnemi tam olarak bilinmemektedir fakat eklemleri stabilize ettiği düşünülmektedir. Ayrıca bir kasa giden motor sinirleri uyararak uyarılmış EMG sinyalleri de kaydedeceksiniz. Abductor pollicis brevis kası, elin palmar yüzeyinde "thenar" kas grubuna dahil olanb ir kastır Bazı deneyler deri üzerine yerleştirilecek elektrotlar aracılığıyla kaslara elektrik şokları verilmesini gerektirmektedir. Kalp pili taşıyanlar veya herhangi bir sinirsel veya kalp rahatsızlığına sahip olanlar bu deneylerde gönüllü olmamalıdırlar. Eğer deneğiniz deney sırasında fazla rahatsızlık hissederse deneyi hemen sonlandırarak laboratuvar eğitmenlerinize danışınız.

http://www.biyologlar.com/elektromiyografi

Doku Mühendisliği

Doku Mühendisliği

Doku mühendisliği son yıllarda Estetik Plastik ve rekonstrüktif Cerrahi alanında önemli bir uğraş konusu haline gelmiştir.

http://www.biyologlar.com/doku-muhendisligi

Biyolojik Bağımlılık

Dr. Selim AYDIN Beynimiz ve ruhumuz ile davranışlarımız arasındaki münasebet bugün için henüz tam olarak çözülemeyen ancak bazı ip uçlarını ele geçirdiğimiz, spekülasyonlara açık bir araştırma sahasıdır. Buradaki anahtar soru çok önemlidir. Acaba beynimizdeki organik ve bunun sonucu olarak biyokimyevî bir bozukluk mu davranışlarımızı yönlendirip, ruhî hayatımıza tesir ediyor? Yoksa ruhî hayatımızın bozuklukları mı, bir müddet sonra beynimizin yapısını ve işleyişini bozuyor?Her iki soruya uygun cevapları da destekleyen bilgiler elimizde mevcut olduğundan, henüz kesin olarak cevabını bilemediğimiz bu problem aklımızın bir köşesinde dururken, biz gençliğimizi bekleyen ve bir kısmının içine düştüğü büyük tehlike olan uyuşturucu illetinin temelinde yatan neurolojik bilgilere bir göz atalım. İnsan beyni, davranışlarını ve psikolojisini yönlendiren çeşitli merkezlere sahiptir. Meselâ beyin sapı, beyincik, limbik sistem, diencephalon ve serebral korteks gibi beyin bölgeleri bunlardan birkaçıdır. Limbik sistem, hislerimizi, bilhassa hayat için önemli o-!an haz, öfke ve kızgınlık gibi motivasyonları başlalıcı ve yönlendirici merkezdir. Zararlı ve bağımlılık oluşturan ilâçların, içecek veya yiyeceklerin insan davranışı üzerinde çok güçlü kontrol edici tesirler icra etmesinin sebeplerinden biri de bu maddelerin doğrudan beyin sapı ve limbik sistemdeki yapılar üzerinde iş görmesidir. Sinir Hücreleri ve Mesaj İletimi: İnsan beyni milyarlarca sinir hücresinden yapılmıştır. Bir sinir hücresi tipik olarak üç alt bölgeye ayrılır. Sinir hücresinin bütün aktivitelerini gerçekleştiren ve yönlendiren gövde kısmı, diğer hücrelerden mesajları alan ve hücrenin merkezine ileten kısa ipliksi yapılar (dentrit) ve hücrenin merkezi kısmında üretilen mesajları diğer hücrelere ileten akson isimli uzun ve daha kalın olan uzantılardır. Bir sinir hücresinden diğer bir sinir hücresine mesajların iletimi nörotransmisyon olarak tanımlanır. Bu iletim, kimyevî haberci (nörotansmitter) denilen özel moleküller vasıtasıyla gerçekleştirilir. Bu haberci moleküller, karşı hücreye ait dentritlerin zarlarında bulunan kendilerine has reseptör (alıcı) moleküllerine bağlanırlar. Bu bağlanma anahtar-kilit uyuşmasına benzer ve bir dizi hâdisenin başlatılmasına sebep olur. Böylece sinir hücreleri arasındaki bilgi nakli sağlanır. Bağımlılık Yapan Bazı Maddelerin Beyin Üzerine Tesirleri: İnsan hayatının devamlılığının sağlanmasında zevk duyma Önemli bir biyolojik kuvvettir. Siz zevkli bir şey yaparsanız veya yaparken zevk alırsanız, beyniniz onu tekrar yapmak için kendini şartlandırmaya meyillidir. Meselâ yeme-içme veya neslin devamını sağlayan aktiviteler, beyinde zevki veya hazzı üreten ve düzenleyen özel sinir hücreleri ağını aktif hâle getirir. Buradaki bir grup sinir hücresi haberleşmelerinde dopamin isimli kimyevî haberciyi kullanırlar. Dopamin sayesinde zevk ve hazzı üreten sinir ağı, mesajlarını, hayatî fonksiyonlarla bağlantılı beyin sapına, duyguların oluştuğu ve yönlendirildiği limbik sisteme ve beynin diğer ilgili bölümlerine yayar. Bağımlılık yapan bütün maddeler ve ilâçlar beynin bu zevk ve haz üretme sistemini aktive edici veya uyarıcı fonksiyona sahiptirler. Madde bağımlılığı, beyindeki zevk ve haz üretme merkezinin ve buna bağımlı diğer beyin fonksiyonlarının işleyiş tarzını değiştiren biyolojik ve patolojik bir işlemdir. Bu işlemi anlamak için, kullanılan bağımlılık yapıcı maddelerin sinir iletimi üzerine nasıl tesir ettiğini araştırmak gerekir. Eroin ve LSD gibi ilâçlar, tabiî olarak vücutta üretilen kimyevî habercilerin tesirlerini taklit ederken, bir çoğu da bunu tesirsiz kılarak mesajın iletilmesini engeller. Kokain ise, kimyevî habercilerin kullanılmasından sonra bu moleküllerin taşınmasından sorumlu molekülleri tesirsiz hâle getirir. Kokain beyne ulaştığında, dopaminin tekrar sinir hücresi içerisine alınımını durdurur. Böylece dopamin miktarı yüksek tutulur ve alıcı hücrelerle bağlantı kurularak, sürekli zevk ve haz mesajlarının beyne ve vücudun gerekli bölgelerine yollanmasının yanısıra, zevk duyma potansiyelini artırır ve uzun süre devamı sağlanır. Methamphetamine gibi bazı ilâçlar ise kimyevî habercilerin gereğinden fazla salınımını uyararak tesirlerini gösterirler. Bu çeşit ilâçlar uzun süreli kullanıldığında, beyin, ciddi şekilde bir değişime ve yeniden yapılanmaya maruz kalır. Bu, bağımlılığın biyolojik temelini oluşturur. Bağımlılık yapıcı ilâçları uzun süre kullanan kişiler, belli bir zaman sonra, beyinlerinde şiddetli ve dayanılmaz bir arzu meydana getiren hayalî bir dokunma noktasına sahip olurlar. Bunun ne zaman oluşacağı kişiden kişiye ve bünyeye göre değişir. Narkotikler ve Benzeri Uyuşturucular: Haşhaşın (Papaver samniferum) beyaz sıvısından elde edilen ve insanı uyuşturan maddelere genel olarak opiatlar veya narkotikler denir. Morfin, eroin bunlardan bir kaçıdır. İki önemli tesirinden biri ağrı dindirmesi, diğeri ise kullanıldığında ani bir zevk vermesidir. Uygun dozlarda tıpta ağrı dindirici olarak kullanılırlar. Aşırı dozda sürekli kullanım ise bağımlılığa yol açar. Çünkü sinir hücreleri değişim geçirerek normal çalışmalarını bu maddelere göre yeniden düzenlerler. Uyuşturucu alma kesildiği zaman beyin hücreleri bu maddelerin yokluğuna dayanamaz. Sinir hücreleri aşırı aktif hâle geçerek beyinde ve vücutta istenmeyen arızalara ve davranış bozukluklarına yol açarlar. İnsan beyninde sinir hücreleri tarafından vücudun ağrılarını kontrol etmek üzere zor zamanlar için Yaratıcı'nın bir rahmeti olarak verilmiş tabiî opioidler (endorfinler) üretilir. Allah'ın bu ihsanı sayesinde insanlar maruz kaldıkları sıkıntılar karşısında sabır kuvvetini dağıtmazlarsa bu acılar takatlerinin üzerine çıkmaz. İyi bir egzersiz sonrası alınan haz duygusu bizzat beyindeki haz duyma hücreleri tarafından salgılanan bu fıtrî opioidler sayesinde gerçekleşir. İnsanlar savaşta veya bir kaza anında, aşın heyecan ve korku hâlinde iken vücut bu opioidleri salgılar, böylece ağrı veya acıları hafifleterek kişinin hayatını tehdit eden unsurlardan kurtulmasına yardımcı olur. Tehlikeler atlatıldığında ve sakinleşildiğinde ise ağrılar tekrar hissedilmeye başlar. Ancak bu tabiî opioidler hakkında çok az şey bilinmektedir. Eroin ve benzeri uyuşturucular, vücudu koruyucu tabiî bağışıklık sistemini yıpratarak, uzun vadede hastalıklara karşı savunmasız duruma getirir. Uyuşturucu bağımlılarında savunma sistemi zayıfladığı için zatürre, tüberküloz ve mikroorganizmalardan kaynaklanan gıda zehirlenmeleri sıklıkla gözlenir. Tütünün Tesiri: Tütün asırlardır kullanılan ve bağımlılığa yol açan bir maddedir. İçilebilir, çiğnenebilir ve koklanabilir çeşitleri mevcuttur. Tütün içinde yaklaşık 4.000 çeşit zararlı kimyevî madde bulunmasına rağmen, beyinde tesirli olan ve bağımlılığa yol açan asıl madde nikotindir. Son yıllardaki araştırmalar, nikotinin eroin ve morfin kadar güçlü bağımlılık yapıcı bir madde olduğunu ortaya çıkarmıştır. Nikotinin Tesir Mekanizması: Nikotin, koklandığında veya pasif içici olarak alındığında burun ve ağızdaki ıslak ve kaygan zarlardan ve akciğerler üzerinden dolaşıma karışır. Buradan bütün vücuda ve beyne ulaşır. Nikotin hem uyarıcı, hem de ağrı kesici ve sakinleştirici bir tesire sahiptir. Nikotin alınır alınmaz, böbreküstü bezlerinden adrenalin (epinefrin) salımmını uyarır. Adrenalin ise vücudu uyarır ve kan basıncını, solunumu, kalp atışlarını hızlandırmanın yanında bol miktarda glukoz salınımına yol açar. Nikotin pankreastan insülin salınımını engellediğinden, sigara bağımlılarının kan şekeri seviyesi yüksektir. Nikotin, beyin sinir hücreleri üzerindeki özel alıcıları aktif hâle getirir. Bu reseptörler normal şartlarda asetilkolin isimli kimyevî haberci moleküller tarafından aktif hâle geçirilir. Asetilkolin ile alıcı (reseptör) bağlantısı, solunumda, kalp atış hızının ayarlanmasında, hafıza oluşumunda, uyanıklık hâlini sağlamada rol alır. Nikotinin kimyevî yapısı asetilkoline benzer olduğundan alıcıları sanki asetilkolinle karşılaşmışlar gibi aktive edebilir. Sigara tiryakisi, asetilkolin olmadığı hâlde, nikotin aldığında beyninin ve vücut organlarının sanki asetilkolin varmış gibi davranmasına yol açmakta ve beynin normal işleyişini bozmakta ve değiştirmektedir. Nikotin bağımlısı kişi eğer düzenli olarak nikotin almazsa, beyni normal fonksiyonunu yerine getiremez. Eğer nikotin seviyesi belli bir nispetin altına düşerse, kişide nikotin eksikliği sendromları ve belli vücut rahatsızlıkları görülmeye başlar. Son yıllarda elde edilen enteresan bir bilgi ise, nikotinin beynin zevk ve haz üretme merkezinden dopamin salınımını uyardığının gösterilmesidir. Bu merkezden salınan dopamin, eroin ve kokain gibi maddeler alındığında salınan dopamine benzerdir. Bu aynı zamanda pek çok sigara tiryakisi tarafından tecrübe edilen zevk ve haz verici duyumların kaynağını açıklar. Beyni doğrudan görüntüleyen tomagrafi cihazı kullanılarak yapılan araştırmalarda, sigara içiminin, dopamin moleküllerini parçalayan enzimin seviyesinde, önemli azalmalara yol açtığı bulunmuştur. Bu ise dolaylı olarak dopamin seviyesinde artış demektir. Bu enzim seviyesindeki azalma ise nikotinle değil, sigara dumanında bulunan 4.000 çeşit maddenin etkileşimiyle meydana gelir. Sigaranın zararlı ve öldürücü tesirleri bilinmesine rağmen binlerce insanın bunu içmeye devam etmesi, sigaranın ne kadar güçlü bir bağımlılık oluşturucu ajan olduğunun göstergesidir. Sigaranın sağlığa zararları, nikotinden ziyade içindeki binlerce kimyevî maddenin mutajenik ve karsinojenik (mutasyon ve kanser yapıcı) tesirinden kaynaklanmaktadır. Sigara; solunum problemlerine, akciğer kanserine, kalp ve damar hastalıklarına yol açmada önemli bir risk faktörüdür. Sigara, erken ölümlerin ve sakatlıkların (önlenebilir) bir sebebidir. Amerika'da her yıl 400.000 kişi sigaranın yol açtığı rahatsızlıklardan hayata veda etmektedir. Tütün çiğnemede ağız boşluğu, yutak ve gırtlak kanserlerinin önemli bir sebebidir ve kişinin fizikî performansını önemli ölçüde azaltıcı rolü vardır. Bağımlılıktan kurtulmak için irade, günah korkusu, dinî hassasiyet ve saygı gibi faktörlerin ruhta meydana getirdiği inkılâbın nasıl bir tesir göstererek bu biyolojik mekânizmalara tesir ettiği ise. tecrübeler dışında henüz pozitivist akılla açıklanamıyor

http://www.biyologlar.com/biyolojik-bagimlilik

AZOTLU BİLEŞİKLER

Bitkisel sekonder metabolitlerin çoğunun yapısında azot bulunur. Bu grupta bulunan bileşikler arasında, insanlara toksisiteleri ve tıbbi özellikleri nedeniyle hayli ilgi çekici olan alkaloitler ve siyanojenik gliko­zitler ilk akla gelenlerdir. Bu bileşikler, aynı zaman­da, herbivorlara karşı savunma elemanları olarak da bilinir. Azotlu sekonder metabolitlerin pek çoğunun biyosentezi genel amino asitlerden gerçekleşir. Bu bölümde, alkaloitler, siyanojenik glikozitler, glukozinolatlar ve proteinlerde yer almayan (nonpro- tein) amino asitler gibi çeşitli azotlu sekonder metabo­litlerin yapısı ve biyolojik özellikleri üzerinde durula­caktır. Buna ek olarak, hasarlı hücrelerden salınan ve bitkinin geri kalan kısmına yaralanma sinyali olarak gönderilen bir protein, sistemin, hakkında bilgi verile­cektir. Alkaloitlerin Hayvanlar Üzerinde Belirgin Fizyolojik Etkiler Vardır Alkaloitler, vasküler bitki türlerinin yaklaşık % 20’sin de bulunan, 15.000 den fazla azotlu sekonder metabolitin yer aldığı çok geniş bir kimyasal gruptur. Bu bi­leşiklerde azot atomu genellikle heterosiklik halkanın (azot ve karbon atomlarını taşıyan halka) bir parçası­dır. Grup olarak alkaloitlerin omurgalı hayvanlar üze­rindeki çarpıcı farmakolojik etkileri iyi bilinmektedir. İsimlerinden de anlaşılacağı üzere, alkaloitlerin büyük çoğunluğu baziktir. Genel olarak sitosol (pH 7.2) veya vakuol pH’sında (pH 5-6 arası), azot atomu proton almış olduğundan, alkaloitler artı (+) yüklüdür ve genellikle suda çözünürler. Alkaloidlerin sentezinde alışılageldik bir kaç ami­no asidin herhangi biri öncül rol oynar. Özellikle li­zin, tirozin ve triptofan ilk akla gelenlerdir. Bununla beraber, bazı alkaloitlerin karbon iskeletinde terpen yolundan kaynaklanan bir bileşen bulunur. Belli başlı alkaloitler ve bunların amino asit öncülleri Tablo 13.2 de verilmektedir. Nikotin ve benzeri bazı alkaloitler ise arjinin biyosentezinin ara ürünü, ornitinden sentezlenir. B vitamini nikotinik asit (niyasin) alkaloitin piridin halkası (6 üyeli), ornitin ise pirolidin halkanın (5 üyeli) öncülleridir. Nikotinik asit, aynı zamanda, metabolizmada elektron taşıyıcı­ları olarak görev yapan NAD+ ve NADP+ nin de bile­şenidir. Alkaloidlerin bitkilerdeki işlevi en azından 100 yıldır tartışmalıdır. Önceleri, alkaloidlerin, azotlu atık­lar (hayvanlardaki üre ve ürik asit gibi), azot depola­ma bileşikleri ya da büyüme düzenleyicileri oldukları düşünülüyordu. Ancak, bu işlevleri destekleyen en küçük bulgu bile yoktu. Günümüzde ise, genel tok- sisiteleri ve caydırıcı yeteneklerinden dolayı, pek çok alkaloitin, özellikle memeliler başta olmak üzere, av­cılara karşı savunma bileşenleri olarak iş gördüğüne inanılmaktadır. Çiftlik hayvanlarında görülen ölümlerin çoğu al kaloitli bitkilerin tüketilmesinin sonucudur. Otlatma sırasında acı bakla (Lupinus), hezaran (Delphinium) ve kanarya otu (Senecio) gibi alkaloit içeren bit­kilerin bol miktarda tüketilmesi, Amerika Birleşik Devletlerin­de her yıl çiftlik hayvanlarının önemli bir bölümünde zehir­lenmeye yol açmaktadır. Bu du­rum, evcil hayvanların, yabanıl­ların aksine, toksik bitkilerden kaçınma konusunda doğal seçi­lime tabi tutulmadığı olgusuna dayandırılabilir Gerçekten, bazı çiftlik hayvanlarının zararı daha az yem olarak alkaloitli bitkileri tercih ettiği görülmektedir. Yeterli miktarda alındıkla­rında, hemen tüm alkaloitler in­sanlar için de toksiktir. Örneğin, striknin, atropin ve koniin (baldıran zehri) klasik, al­kaloitli zehirlerdir. Düşük dozlarda ise, çoğu farmako­lojik açıdan yararlıdır. Morfin, kodein ve skopolamin tıpta kullanılan bitkisel kökenli alkaloitlerden sadece bir kaçıdır. Kokain, nikotin ve kafein gibi diğer alka­loitler ise uyarıcı ve yatıştırıcı özellikleriyle tıbbi amaç dışında yaygın olarak kullanılırlar. Hücresel düzeyde, alkaloitlerin hayvanlardaki etki şekli oldukça değişkendir. Alkaloitlerin çoğu, baş­ta kimyasal ileticiler olmak üzere sinir sistemi öğele­ri ile etkileşime girerken, diğerleri zarlarda taşınımı, protein sentezini veya çeşitli enzimleri aktivitelerini etkiler. Bir alkaloit grubu olan pirolizidin alkaloitleri, her- bivorların bitkisel savunma maddelerine tolerans gös­termek üzere nasıl uyum sağlayabildiklerini ve hatta bu kimyasalları kendi savunma sistemi olarak nasıl kullanabildiklerini göstermektedir. Bitkilerde pirolizidin alkaloitleri doğal olarak toksik olmayan N-oksitler halinde bulunurlar. Ancak, herbivorların sindirim sisteminde bu kimyasallar hemen yüksüz, hirofobik tersiyer alkaloitlere indirgenirler. Tersiyer alkaloitler toksiktir ve zarlardan kolaylıkla geçebilirler. Bununla beraber, süleğen güve­si (Tyria jacobeae) gibi bazı herbivorlar, toksik tersiyer alkaloitlerin sindirim sisteminde absorbsiyonundan sonra toksik olmayan N-oksitlere geri dönüştürme yeteneği geliştirmişlerdir. Bu herbivorlar daha sonra N-oksitleri bünyelerinde depolayabilir ve kendi avcı­larına karşı savunma aracı olarak kullanabilirler. Bitkilerde görülen tüm alkaloitler bizzat bitkilerin kendisi tarafından üretilmez. Birçok çayır bitkisi en- dojen fungal ortakçılları (simbiyontları) konuk eder­ler. Apoplastta büyüyen bu simbiyontlar çok çeşitli alkaloitleri sentezleyebilirler. Fungal simbiyont barın­dıran çayır bitkileri, simbiyotik ilişki kurmayanlara göre, daha hızlı büyürler, kendilerini böcek ve memeli herbivorlara karşı daha iyi savunurlar. Ancak, uzun festuka gibi simbiyoz oluşturan bazı bitkilerde alka­loit içeriğinin çok yüksek olması çiftlik hayvanları için toksik olabilir. Bu bitkiler önemli çayır otlarıdır. Çiftlik hayvanlan için zehirli olmayan, ancak böceklere karşı koruma sağlayabilecek düzeyde alkaloit içeren uzun festuka bitkisini üretim çabalan sürmektedir. Konifer (kozalak) reçinesinde ve diğer pek çok herbivorlara karşı savunma bileşiklerinde olduğu gibi, herbivor zararı başlar başlamaz, bitkiyi sonraki saldırılara karşı donatmak üzere alkaloit düzeyin­de artış sağlanır. Örneğin, A.B.D.’nin Great Basin, çöllerinde yetişen bir yabani tütün, Nicotiana attenuata, herbivor saldırısından sonra yüksek miktarda nikotin üretir. Halbu ki, nikotine di­rençli tırtılların saldırısına uğradığında, nikotinde bir artış görülmez. Bunun yerine, tırtılların düşmanlarını çeken uçucu terpenler salınır. Açıkçası, yabani tütün ve diğer bitkiler, kendilerine ne tip bir herbivorun zarar vereceğini saptayan araçlara sahip olmalıdır. Herbivorlar verdikleri zarar çeşidiyle ya da saldıkları farklı kimyasal bileşiklerle varlıklarını bildirebilirler. Son zamanlarda, mısır yaprakları üzerinden beslenen tırtılların ağız salgılarında bir yağ asidi-amino asit konjugatı saptanmıştır. Bu konjugat, yaprakları kopa- rıldığı zaman, bitkiyi savunma terpenleri üretmesi için uyarmaktadır. Siyanojenik Glikozitler Hidrojen Siyanit Zehiri Yayar Bitkilerde alkaloitlerden başka, azot içeren çeşitli ko­ruyucu bileşikler de bulunur. Bu bileşiklerin iki gru- bu-siyanojenik glikozitler ve glukozinolatlar- kendi­leri toksik olmadığı halde, bulundukları bitki ezilir ezilmez, hemen parçalanarak toksik uçucu zehirler yayarlar. Siyanojenik glikozitler iyi bilinen bir zehir gaz olan hidrojen siyanit (HCN) yayar. Siyanojenik glikozitlerin parçalanması iki basa­maklı enzimatik işlemle gerçekleşir. Siyanojenik gli­kozitleri üreten türler aynı zamanda şekeri hidrolize ederek HCN’ i serbest bırakan enzimleri de bulundu­rurlar. 1.ilk basamakta, şekerleri bağlı oldukları diğer moleküllerden ayıran enzim (glikozidaz enzimi) vasıtasıyla şeker yapıdan ayrılır. 2.İkinci basamakta a-hidroksinitril veya siyanohidrin olarak bilinen hidroliz ürünü; HCN salmak üzere, düşük oranda, kendiliğinden, bozunabilir. Bu basamak hidroksinitril enzimi ile hızlandırıla- bilir. Glikozit ve parçalayıcı enzimler hücrelerin farklı bölümlerinde veya farklı dokularda konumsal olarak ayrıldıklarından, siyanojen glikozitler normal olarak sağlam bitkide parçalanmazlar. Örneğin, süpürge da­nsı (Sorghum) bitkisinde siyanojenik glikozit, dhurrin, epidermis hücrelerinin vakuollerinde bulunur, hidrolitik ve litik enzimler ise mezofilde bulunur. Sıradan koşullarda bu tür bölümlenme glikozidin ayrışmasını önler. Herbivorun beslenmesi sırasında yaprak zarar gördüğünde, farklı dokuların hücre içe­rikleri karışır ve HCN oluşur. Bitkiler aleminde yaygın bir dağılıma sahip olan siyanojenik glikozitlere en çok baklagillerde ve gülgillerde (Rosaceae) rastlanır. Belli bitkilerde siyanojenik glikozitlerin koruyu­cu işlevi olduğuna dair dikkat çekici bilgiler vardır. HCN, mitokondriyal solunumda anahtar rol oynayan demir içerikli sitokrom oksidaz gibi metalloproteinleri inhibe eden ve bu işi çok hızlı gören bir toksindir. Siyojenik glikozitlerin varlığı, böcekler ile salyangoz ve sümüklüböcekler gibi diğer herbivorlarda caydı­rıcı etki yapar. Ancak, diğer sekonder metabolitlerde olduğu gibi, bazı herbivorlar bu kimyasalları bulun­duran bitkilerle beslenme hususunda adaptasyon sağ­lamışlardır ve bu canlılar HCN’i yüksek dozlarda bile tolore edebilirler. Tropik ülkelerin çoğunda ana besin ürünü olan ve yüksek karbonhidrat içeren manyot (manihot, kasava) bitkisi yumruları (Manihot esculenta) yüksek oranda siyanojenik glikozit içerir. Rendeleme, öğütme, sabun­lama ve kurutma gibi geleneksel işleme yöntemleri, yumrularda bulunan siyanojenik glikozitlerin büyük oranda uzaklaştırılmasına veya parçalanmasına ne­den olur. Ancak manyot bitkisinin ana besin kaynağı olduğu bölgelerde, kol ve bacaklarda kısmi felce yol açan kronik siyanit zehirlenmesi hala yaygın rastlanan bir olgudur. Bu durum, siyanojenik glikozitlerin ma­nihot yumrularından uzaklaştırılmasında yararlanılan geleneksel toksisite giderme yöntemlerinin tamamen etkili olmadığını gösterir.Aynca, manyot yumruları­nın tüketildiği toplumlarda görülen yetersiz beslenme koşullan siyanojenik glikozitlerin olumsuz etkisini daha da kötüleştirmektedir. Gerek klasik bitki ıslahı ve gerekse genetik mühen­dislik yaklaşımları ile manyotun siyanojenik glikozit içeriğini azaltma çabaları güncelliğini korumaktadır. Ancak, zararlıların saldırısına uğramaksızın manyot yumrularının çok uzun süre saklanmasından büyük olasılıkla siyanojenik glikozitler sorumlu olabilir. Bu nedenle, bitkinin bu bileşiklerin tamamen arındırılma­sı arzu edilmemektedir. Glukozinolatlar Uçucu Toksinler Yayarlar Glukozinolatlar adı verilen, ya da hardal yağı gliko­zitleri olarak bilinen, bitkisel glikozitlerin ikinci bir grubu, parçalanarak uçucu savunma bileşiklerini ya­yarlar. Başlıca Brassicaceae (Turpgiller) ve yakın fa­milyalarda bulunan glukozinolatlar, lahana, brokoli ve turp gibi sebzeler, onlara özgü tat ve koku veren bileşiklerdir. Hardal kokulu uçucu bileşiklerin glukozinolatlardan salınması, tiyoglikozidaz ya da mirozinaz adı ve­rilen ve sülfür atomu ile olan bağını parçalayarak glukozun yapıdan ayrılmasını sağlayan hidrolitik enzim ile katalizlenir. Oluşan aglikon, yani mo­lekülün şeker içermeyen kısmı, sülfat kaybı ile yeniden düzenlenir. Sonuçta, hidroliz koşullarına bağlı olarak aralarında izotiyosiyanatlar ve nitrillerin de bulundu­ğu keskin kokulu ve kimyasal açıdan tepken ürünler oluşur. Bu ürünler herbivorlara karşı toksin ya da tik­sindirici olarak savunma işlevi görür Siyanojen gliko­zitlerde görüldüğü gibi, sağlam bitkide glukozinolatlar da kendilerinin hidrolize eden enzimlerden ayrı olarak depolanırlar ve bitki parçalandığı ya da ezildiği zaman hidrolitik enzimleriyle bir araya gelebilirler. Diğer sekonder metabolitlerde olduğu gibi, bazı hayvanlar, herhangi bir rahatsızlık belirtisi göstermek­sizin, glukozinolatlı bitkilerle beslenme konusunda uyum sağlamışlardır. Glikozinolatlar, lahana kelebeği gibi uyum sağlamış herbivorlar için beslenme ve yu­murta bırakmada uyarıcı, glukozinolat hidrolizinden sonra ortaya çıkan izotiyosiyanatlar ise bu herbivorlar için uçucu yapıda çekici işlevi görürler. Bitkisel savunmada gilukozinolatların rolü üzeri­ne yapılan son araştırmaların büyük çoğunluğu Kuzey Amerika ve Avrupa başlıca bitkisel yağ kaynağı olan kolza ya da kanola (Brassica napus) bitkisi üzerinde yo­ğunlaşmıştır. Yağ özütlendikten sonra kalan yüksek protein içerikli posanın hayvan yemi olarak kullanı­labileceği düşüncesinden hareketle, kolza tohumdaki glikozinolat miktarınm ıslah yoluyla azaltılmasına ça­lışılmıştır. Zararlıların yol açtığı ciddi sorunlar yüzün­den, düşük glukozinolat içerikli kolza varyeteleri ile arazide yapılan ilk denemeler başarısızlıkla sonuçlan­mıştır. Ancak, son yıllarda geliştirilen ve tohumlarında düşük, yapraklarında ise yüksek oranda glukozinolat içeren varyeteler, bir taraftan kendilerini zararlılara karşı korurken diğer taraftan proteince zengin tohum posaları hayvansal yem olarak kullanılmaktadır. Protein Yapısına Girmeyen Amino asitler Herbivorlara Karşı Savunma İşlevi Görürler Bitkisel ve hayvansal proteinlerde aynı 20 amino asit bulunur. Oysa, bitkiler protein yapısına girmeyen ami­no asitler adı verilen sıra dışı amino asitler de bulundu­rurlar. Bu amino asitler proteinlerin yapısına girmezler. Daha ziyade serbest halde bulunurlar ve savunma işle­vi görürler. Proteni yapışma girmeyen amino asitlerin çoğu proteinlerdeki yaygın amino asitlere büyük ben­zerlik gösterirler. Örneğin, kanavanin arjininin yapısı yakın bir analoğudur. Keza, azetidin-2-karboksilik asit proline çok benzerlik gösterir. Protein yapısına girmeyen amino asitler toksisi- telerini değişik yollarla gösterirler. Bazıları protein yapıya giren amino asitlerin alınması veya sentezini engellerken, kanavanin gibileri yanlışlıkla proteinle­rin yapısına katılabilirler. Kanavanin sindirildikten sonra, normalde arjinini kendine özgü tRNA molekü­lüne bağlayan herbivor enzimi tarafından tanınır ve böylelikle arjininin yerine protein yapıya katılır. Bu durum proteinin işlevini yitirmesine neden olur. Çün­kü, proteinin ya katalitik bölgesi ya da tersiyer yapısı bozulmuştur. Kanavanin arjininden daha az baziktir ve bu nedenle enzimin substratına olan özgünlüğünü değiştirebilir veya kimyasal tepkimeleri katalizleme yeteneğini değiştirebilir. Protein yapısına girmeyen amino asitleri sentezle- yen bitkiler bu bileşiklere duyarlı değildir. Tohumla­rında yüksek miktarlarda kanavanin sentezlenen kılıç fasulyesi (Canavalia ensiformis) arjinin ile kanavanini ayırt edebilen protein sentezleme mekanizmasına sa­hiptir. Dolayısıyla kanavanin hiçbir zaman proteinin yapısında yer almaz. Proteinin yapısında yer almayan amino asitleri içeren bitkilere özgü bazı böcekler ben­zer biyokimyasal uyumlar gösterirler. Bazı Bitkisel Proteinler Herbivorda Sindirimi Engeller Çeşitli bitkisel savunma silahları arasında herbivorun sindirimini etkileyen proteinler de bulunur. Örneğin, bazı baklagil bitkilerde nişasta sindirim enziminin, yani a-amilazın, işlevini durduran inhibitörler sentezlenir. Diğer bitki türleri ise lektinler olarak bilinen ve karbonhidratlara veya karbonhidratlı proteinlere bağlanan savunma proteinleri üretirler. Lektinler, sin­dirimden sonra, herbivorun sindirim sistemini örten epitelyal hücrelere bağlanırlar ve sindirimi engellerler. Bitkilerde, sindirim önleyici olarak iş gören prote­inler arasında en iyi bilinenleri proteinaz inhibitörleridir. Baklagil, domates ve diğer bitkilerde bulunan bu bileşikler herbivorda proteolitik enzimlerin işlevini engeller. Herbivorun sindirim siste­mine girdikten sonra, tripsin ve kimotripsin gibi protein hidrolizleyen enzimlerin aktif bölgesine özgün ve sıkı bir şekilde bağlana­rak protein sindirimini engellerler. Proteinaz inhibitörleri içeren bitkilerle beslenen böcek­lerde büyüme ve gelişme yavaşlar. Bu böcek­lerin gıdalarına amino asitlerin ilavesi ile bu yavaşlama giderilebilir. Proteinaz inhibitörlerinin savunma gö­revi, transgenik tütün bitkisi ile yapılan de­neylerle kanıtlanmıştır. Yüksek oranda pro­teinaz inhibitörleri içeren transgenik bitkiler, transgenik olmayanlara göre, böcek herbi- vorlardan daha az zarar görürler. Herbivorun Verdiği Zarar Karmaşık Bir Sinyal İletim Yolunu Harekete Geçirir Proteinaz inhibitörleri ve diğer belli başlı savuna elemanları bitkilerde sürekli olarak bulunmazlar. Sadece herbivor veya patojen saldırısı başlangıcından hemen sonra sentezlenirler. Domateste, böcek beslenmesi tüm bitkide, hatta böceklerin beslenmeye başladı­ğı bölgenin çok uzağındaki zarar görmemiş kısımlarda bile, hemen proteinaz inhibitörleri birikimi sağlanır. Genç domates fidelerinde proteinaz inhibitörlerinin sistemik üretimi bir dizi karmaşık olaylar sayesinde harekete geçer: 1.Yaralı domates yaprakları 200 amino asitlik bü­yük bir öncül proteini, prosistemini sentezler, 2.Prosistemin proteolitik olarak parçalanır ve sonuçta sistemin adı verilen, 18 amino asitlik kısa polipeptit meydana gelir. Sistemin, şimdiye kadar bitkilerde ortaya çıkarılan ilk (ve tek) po­lipeptit hormondur, 3.Sistemin zarar görmüş hücrelerden apoplasta salınır, 4.Daha sonra sistemin floem yoluyla yaralı yaprak­tan dışarı taşınır, 5.Sisteminin hedef hücrelerde plazma zarındaki bir bölgeye bağlandığına ve çok yönlü etkileri oldu­ğu bilinen bir bitki büyüme düzenleyicisi olan, jasmonik asidin biyosentezini başlattığına inanıl­maktadır. 6.Jasmonik asit sonunda proteinaz inhibitörlerini kodlayan genlerin ifade edilmesini sağlar. Özel rolleri henüz bilinmemekle beraber, ABA (absisik asit), salisilik asit ve yaralı bitki hücre çeperlerinden salınan pektin parçaları gibi diğer sinyallerin de bu yaralanma sinyali dizisine katıldığı görülmektedir. Jasmonik Asit Bir Çok Savunma Tepkisini Etkinleştiren Bir Bitki Stres Hormonudur Herbivorların verdiği çeşitli zararlara yanıt olarak jas­monik asit düzeyleri artar ve proteinaz inhibitörlerinin yanı sıra, alkaloitler ve terpenler de dahil, çok farklı yapılarda bitkisel savunma bileşiklerinin oluşumu te­tiklenir. Jasmonik asidin yapı ve biyosentezi itibariyle, memelilerdeki bazı eikosanoitlere paralellik gösterme­leri nedeniyle bitki biyologlarının dikkatini çekmiştir (Eikosanoitler memelilerde yangı ve diğer fizyolojik süreçlerin merkezinde yer alan kimyasallardır). Jasmonik asit bitkilerde linolenik asit (18:3) üzerinden sentezlenir. Linolenik asit zar lipidlerinden salınır ve daha sonra, jasmonik asite dönüştürülür. Jasmonik asitin bitkisel savunma metabolizma­sı ile ilgili birçok genin transkripsiyonunu uyardığı bilinmektedir. Genlerin aktifleşmesi ile ilgili meka­nizmalar, yavaş da olsa, aydınlatılmaktadır. Bazı de­ğerli antikanser alkaloitleri (vinkristin ve vinblastin) üreten Cezayir menekşesi (Catharanthus roseus) bit­kisi ile yapılan son araştırmada, alkaloit biyosente- zini kodlayan çeşitli genleri etkinleştirmek suretiyle jasmonik asite yanıt veren bir transkripsiyon faktörü saptanmıştır. ilginç olanı, bu transkripsiyon faktörü alkaloit sentezi için gereken öncül bileşiklerin oluşumunu sağlayan belli başlı metabolik yollan kodlayan genlerin de etkin hale gelmesidir. Böylelikle bu faktörün, Afrika menekşesi bitkisinde metabolizmanın esas düzenleyicisi olduğu görülmektedir. Böceklere karşı direnç oluşumunda jasmonik asi­tin rolü, bu kimyasalı düşük miktarlarda üreten Ara- bidopsis’ in mutant hatları ile yapılan son araştırmada doğrudan görülmektedir. (McConn ve ark. 1997). Bu gibi mutantlar, fungus tatarcıkları gibi zararlı böcek­ler tarafından kolaylıkla öldürülür. Oysa bu zararlılar normalde Arabidopsis bitkisine zarar vermez. Dıştan jasmonik asit uygulaması ile yaban tip bitkilerdeki dü­zeylere yakın bir direnç tekrar sağlanabilmektedir.

http://www.biyologlar.com/azotlu-bilesikler

Ekosistemler ve Biyolojik Çeşitlilik

1.Ekosistemler 2.Biyolojik Çeşitlilik 3.Çevre Sorunları ve Etkileri Okul bahçesine çıkıp gözlerimizi kapattığımızı hayal edelim.Gözlerimiz kapalıyken hangi sesleri duyuyoruz?Duyduğumuz seslerden hangilerinin doğal,hangilerinin yapay olduğunu belirleyelim.Şimdi' de bir ormanda olduğumuzu hayal edelim. Gözlerimiz kapalıyken duyduğumuz seslerin kaynaklarını söyleyelim.Bir ortamdaki doğal seslerin çeşitliliği buradaki canlı çeşitliliği hakkında bize bilgi verir mi? Neden? Aşağıda fotoğraflarını gördüğümüz yerlerdeki çevre sorunlarının sebepleri neler olabilir?Bu sorunlar o ortamdaki canlıların yaşamlarını,dolayısıyla ülkemizi ve dünyayı nasıl etkilemektedir?Çevre sorunlarının oluşumunda sizin de bir rolünüzün olduğunu düşünüyor musunuz?Neden? Yukarıdaki soru ve yönergelerden de anlaşıldığı gibi bu ünitede,çevremizde bulunan canlı ve cansız varlıklar arasındaki etkileşimlerle,ülkemizdek i ve dünyadaki çevre sorunlarını ve bu çevre sorunlarının çözüm yollarını ele alacağız. 1.Ekosistemler Anahtar Kavramlar tür habitat popülasyon ekosistem Yukarıdaki fotoğraflara hangi renkler hakimdir?Ortamın özellikleriyle bu renkler arasında bir ilişki olabilir mi?Bu ortamlarda hangi canlılar yaşamaktadır?Çölde yaşayan bir canlı, yağmur ormanında veya okyanus dibinde de yaşayabilir mi?Neden? Bir önceki sayfada okuduğumuz mısraların baş harflerini birleştirdiğimizde ortaya çıkan kelimenin ne anlama geldiğini aşağıdaki etkinliği yaparak öğrenelim. Canlılar yaşam alanlarında tek başlarına bulunmazlar. Diğer canlılarla hatta cansızlarla etkileşim halindedirler.Bu etkileşimin sebepleri neler olabilir?Beslenme ve üremenin bu etkileşimde bir rolü olabilir mi? Şimdi organizmalardan hangilerini tür olarak adlandırabildiğimizi, türlerin popülasyonları nasıl oluşturduğunu,popülasyond aki türlerin yaşam alanlarını ve sadece canlıları değil,cansız faktörleri de içeren ekosistemleri birlikte inceleyelim. Aşağıda Şanlıurfa Ceylanpınar' da yaşayan bir Anadolu ceylanının fotoğrafı görülmektedir. Birbiriyle çiftleşebilen ve üreme yeteneğine sahip, ortak atadan gelen benzer özellikteki organizmalara tür denir. Buna göre Anadolu ceylanı, Kangal köpeği, Van kedisi, sarıçam vb. birer türdür. Peki etrafımızda gördüğümüz her canlı bir tür müdür? Katır ve Kurt köpeği için ne söyleyebiliriz? İnsanlar da bir türe ait bireyler midir? Aşağıdaki fotoğrafta ise birden fazla Anadolu ceylanı bulunmaktadır. Belli bir bölgede yaşayan, aynı türden bireylerin oluşturduğu topluluğa popülasyon denir. Bu fotoğraf Ceylanpınar'daki geyik popülasyonunun bireylerine aittir. Öyleyse yan yana bulunan ve fiziksel şartları birbirinden farklı olan iki göldeki sazan balıkları aynı popülasyona ait örnekler olabilir mi? Her tür hayatını kendisi için uygun olan bir ortamda sürdürür. Örneğin ceylanlar ormanda, kangurular Avusturalya 'da ikinci kefali Van gölünde kelaynaklar Birecik' de kayalıklarda yaşar. Bir canlının yaşam alanı ya da arandığı zaman bulunduğu yer habitat olarak adlandırılır. Öyleyse bizim habitatımız neresidir? Aşağıdaki fotoğrafta ise ceylanlar sık ağaçlarla kaplı bir ormanda, diğer canlılarla birlikte görülmektedir. Ceylanların yaşadığı yerde sadece canlılar mı görülüyor? Canlıların yaşamını sürdürebilmesi için hava,su,toprak gibi cansız faktörlere ve güneş ışığına ihtiyacı vardır.Bu nedenle bir ortamdaki canlı ve ansız faktörler,bu çevrede hangi canlıların yaşayacağını belirler.Belli bir habitattaki hayvan ve bitki topluluğu ile bu topluluğun içinde yaşadığı çevrede oluşan,aralarında madde alışverişi olan ve büyük ölçüde kendi kendine yeten sistem ekosistem olarak adlandırılır.Buna göre göl,deniz ve ormanlar birer ekosistem midir?Neden? Yaşadığımız dünyada her şey belli bir düzen içerisindedir.Hücre içindeki moleküller,atomlardan oluşmaktadır.Hücreler dokuları,dokular,organlar ı,organlar sistemleri,bir araya gelen sistemler de organizmayı oluşturur.Peki, organizmalar bir araya geldiğinde oluşan birimlere ne ad verilir?Aşağıdaki şemada atomdan üzerinde yaşadığımız gezegene kadar uzanan akışı inceleyelim. Küçük bir uğur böceğinden kavak ağacına kadar bütün canlılar,hem birbiriyle hem de çevredeki canlılarla etkileşim içindedir.Bir ekosistemde yaşayan insanlar,hayvanlar,bitkil er mantarlar ve mikroorganizmalar o ekosistemin canlı faktörlerini oluşturur.Cansız faktörler ise hava,su,toprak,rüzgar ve güneş ışığıdır.Bir ekosistemi diğerlerinden ayıran bu faktörlerin etkisini ve farklı ekosistemleri birlikte inceleyelim. Bir ekosistemdeki canlı çeşitliliğini belirleyen cansız faktörlerin en önemlilerinden biri iklimdir. Ekosistemlerin iklimleri birbirine benzer mi?Bir bölgedeki yağış,nem,rüzgar ve sıcaklık özellikleri,oradaki bitki örtüsü ile hayvan çeşitliğini belirler.Peki,her ekosistemde aynı canlılar mı yaşar? Sıcak ve kurak iklimin hakim olduğu çöllerde yaşayan canlıların,buralarda yaşamlarını sürdürebilmelerini sağlayacak çeşitli özelliklere sahip olmaları gerekir.Örneğin burada yaşayan bitkiler kaktüslerde olduğu gibi gövdelerin su ve besin depolar.Çöl fareleri de yiyecek bulamadıkları zaman açlıktan ölmemek için kuyruklarında yağ depolar.Yağışın,suyun ve bitki örtüsünün yeterli ölçüde bulunmadığı ortamlara çöl ekosistemi hakimdir.En büyük çöl ekosistemi Sahra çölü' dür Yeryüzün en büyük ekosistemlerinden biri de deniz ekosistemlerdir. Bu ekosistem de mikroskobik canlılardan dünyanın en büyük memeli hayvanlarına kadar pek çok canlı yaşamaktadır. Denizlerdeki tuz oranı,bitki örtüsü, suyun derinliği,sıcaklığı,ışık miktarı bu ekosistemdeki hayvan türlerinin çeşitliliğini belirler.Denizlerde fotosentez yapan canlılar ile bu canlıları yiyerek beslenen küçük canlılar bulunur.Yunus ve balina gibi hayvanlar ise besinlerini denizlerdeki diğer canlılardan karşılarlar.Ülkemizin üç tarafını çeviren denizlerde de olduğunu gibi deniz ekosistemleri birbirinden farklı özellikler gösterir.Dünyanın en büyük deniz ekosistemi Hazar Denizinde görülmektedir. Yağmur ormanları yağış ve sıcaklığının çok yüksek ve değişmez olduğu bölgelerde bulunur.Bu ormanlar doğal kaynaklardan yana çok zengindir,dünya ikliminin dengede tutulması acısından da öne taşır.Bu ekosistemler,yırtıcı kuşlardan palmiyeler,maymunlardan çalılara kadar birçok canlı türünü barındırır.Yağmur ormanlarının en büyüğü Amazon ormanlarıdır.Kent ekosistemindeki iklim şartları ve canlı çeşitliliği diğer ekosistemlerle benzerlik gösterir mi? Bu ekosistemin özellikleri burada yaşayan canlıları nasıl etkilemektedir? Canılar yaşamlarını sürdürebilmek için beslenmek zorundadır. Besinlerini değişik kaynaklardan sağlar.Bitkiler kendi besinlerini kendileri üretirken hayvanların bazıları otla,bazıları etle,bazıları hem ot hem etle beslenir.Bu yüzden hayvanlar otla beslenenler,etle beslenenler,hem etle hem otla beslenenler olmak üzere üç guruba ayrılır.Canlılar arsındaki beslenme ilişkisini bir zincirin halkalarına benzetebiliriz.Bu zincirdeki her bir halka bir canlıyı temsil eder.Aşağıda bir besin zinciri örneği görülmektedir. Yukarıda görülen besin zincirine benzer başka besin zinciri örnekleri de verebilir miyiz? Bu besin zincirlerinin bir araya gelerek bir ağ oluşturduğunu söyleye bilir miyiz? Yandaki resmi inceleyerek canlılar arasındaki beslenme ilişkilerinin önemini açıklayabilirmiyiz? Her ekosistem çok sayıda farklı besin zinciri içerir ve bunlar bir araya gelerek besin ağını oluşturur. Yeryüzündeki tüm canlılar çok büyük ve karmaşık bir besin ağı içinde birbirine bağlanmıştır.Farklı beslenme biçimleri,farklı ekosistemleri birbirine bağlanmaktadır.Peki,insan ların içinde yer aldığı besin ağı örnekleri oluşturabilir miyiz? Anahtar Kavram Biyolojik çeşitlilik Yaşadığınız bölgede en çok yetiştirilen sebzeler hangileridir? Bölgelerine özgü bitki hayvan türlerini sayabilir misiniz? Yaşadığınız bölgedeki bitki ve hayvanların sayısı ve çeşitliliği,diğer bölgelerde de aynımıdır? Bitki ve hayvan türlerinin sayıca fazla olması,bölgenizin doğal zenginliğinin bir göstergesi midir? Bir ekosistemin görevi canlıları barındırarak onlara nesillerini sürdürebilmeleri için uygun ortamı hazırlamaktır.İklim,topra k ve su gibi cansız faktörlerin canlılarla olan etkileşimi,ekosistemlerin çeşitliliğini ortaya çıkarmaktadır.Ekosistemle rin orman,,dağ,sazlık akarsu gibi çeşitleri vardır.Bu çeşitlilik arttıkça ekosistem içinde yer alan ve tür çeşitliliği de artmaktadır. Öyleyse çeşitlilik ne demektir? Bir bölgedeki bitki ve hayvan türlerinin çeşitliliği o yerin hangi özellini ortaya koyar? Bu soruların cevaplarını '' Biyolojik çeşitlilik'' adlı etkinliği yaparak öğrenelim. Bir bölgedeki bitki ve hayvan türlerini ve çeşitlerinin sayıca zenginliği biyolojik çeşitlilik anlamına gelir.Bir ülkedeki tüm bitki ve hayvan türleri hem o ülkenin hem de dünyanın biyolojik zenginliklerinden sayılır.Ülkemizdeki farklı ekosistemlerin biyolojik çeşitliliğini oluşturan bitki ve hayvanlara örnek verebilir miyiz?Özellikle tarım,eczacılık,tıp,hayva ncılık,ormancılık,balıkçı lık ve sanayi alanında kullanılan türler bu açıdan önemlidir.Örneğin,hayvanc ılıkla ilgili olarak ülkemizin çeşitli yerlerindeki doğal çevreye uyum sağlamış sığır,koyun,keçi türleri yetiştirilmektedir.Ülkemi ze özgü olarak ormancılıkta çam ve meşe türleri; balıkçılıkta ise alabalık,kefal ve levrek bulunmaktadır.Köy ve kasaba pazarında rastlanabilen acur, taflan,çitlembik,iğde, göleviz ,ahlat,alıç,delice,idris, melengiç,hünnap,üvez,yonc a mürdümük gibi sebze ve meyveler de ülkemizin biyolojik zenginliklerindendir. Biyolojik çeşitlilik, ekosistemleri dengede tutar,gezegenimizi yaşanılabilir hale getirir; sağlığımızı,çevremizi ve ekonomimizi destekler.Buna rağmen doğal kaynakların bilinçsiz kullanımı ve hızlı nüfus artışı ekosistemdeki türlerin giderek yok olmasına sebep olmaktadır.Habitatların kaybolması veya zarar görmesi birçok bitki ve hayvanın neslinin tükenmesine yol açmaktadır.Öyleyse canlıların neslinin tükenmesi,biyolojik çeşitliliğin azalması anlamına mı gelir?Örneğin,çevrenizde yaşayan dinozor,mao veya mamut gördünüz mü?Anadolu leoparı,Asya fili,kunduz ve aslan bunda yıllar önce ülkemizde yaşamış,ancak şu an nesli tükenmiş canlılardandır.Bunun yanı sıra ülkemizde Akdeniz foku,kelaynaklar,deniz kaplumbağaları,alageyik,b ozayı,kardelen çiçeği ve salep yapımında kullanılan orkideler nesli tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olan türlerdendir.Sizde nesli tükenmiş ya da tükenme tehlikesi altında olan canlılara örnek verebilir misiniz? Çevremizde yaşayan bitki ve hayvanlar da bizler gibi birer canlıdır. Onlarda bizim gibi sevgiye ve korunmaya ihtiyaç duyar.Peki,bizler bitki ve hayvanlara olan sevgimizi nasıl gösterebiliriz? Bitki ve hayvanların korunmasına yönelik yöresel, ulusal ve uluslararası alanda faaliyet gösteren organizasyonlar var mıdır? Bu organizasyonların amaçları ve çalışmaları nelerdir?Bireysel olarak veya gurup halinde katkı sağlayabileceğiniz organizasyonların çalışmalarına katılarak çevrenizdeki insanların bu konuda bilinçlendirilmelerini sağlamak ister misiniz?Bu konuda ne tür çalışmalar yapılabilir? Bitki ve hayvanlara olanlara olan sevgimiz, biyolojik çeşitliliğin korunmasında rol oynar.Biyolojik çeşitliliğin korunması,doğal kaynakların bilinçli kullanımı yoluyla Dünya'nın geleceği için uzun vadeli bir yatırım sağlar. 3. Çevre Sorunları ve Etkileri Anahtar kavramlar Çevre sorunları Küresel ısınma Asit yağmuru Sera etkisi Ülkemizde çevre için alarm veren noktalar: Beyşehir gölü: Erozyon ve sulama amaçlı kontrolsüz su alımı nedeniyle ölüyor. Akdeniz: Nesli tükenme tehlikesi altında olan foklar için yapılan çalışmalar olumlu sonuç vermiyor Hasankeyf: küçük kerkenez ve tavşancıl gibi türler sular altında kalarak yok olacak. Niğde: Aralarında nesli tükenmekte olan dikkuyruk ördeklerininde yer aldığı yaklaşık 110 tür su kuşunun son yaşam alanlarından Akkaya göleti, atıklarla kirletiliyor. Giresun: Şebinkarahisar, Alucra ve Çamoluk ilçelerindeki erozyon tehdidi,tüm ilçelerin atıklarını dere ve denize akıtması,fındık tarım için kullanılan kimyasal gübreler sorunların başında geliyor. Karadeniz: Atıklarla kirleniyoruz. Ticari değeri olan 26 tür balıktan sadece 6 tür kaldı.Her yıl yaklaşık 3000 yunus ölüyor. Toroslar: Dağların eteklerinden toplanıp yurt dışına gönderilen kardelen çiçeği bilinçsiz toplama yüzünden 60 yıl öncesine göre yaklaşık %90 azaldı. Torunlarımız Kavrulacak: Bilim insanına göre 2100lü yıllarda yaşayacak torunlarımız,şimdilerde bizi bunaltan sıcakları ''mumla arayacak''.Bilim insanları dünya sıcaklığının gelecekte çok daha fazla artacağını belirleyerek yaklaşık 80 yıl sonrasının ortalama sıcaklığını da hesapladı.Tahmini hesaplara göre şu anda 1,7C sıcaklığa sahip olan gezegenimizin sıcaklığı ortalama 4,9Ca kadar yükselecek. Tehdidin Boyutları:2002 yılında Avustralya"da yaşanan şiddetli kuraklığın temel sebebi küresel ısınmaydı. Kuzey Pasifik"teki somun popülasyon,bölgedeki sıcaklığın normalden 6 derece daha artması yüzünden büyük düşüş görüldü. Kaliforniya kıyılarında yüzlerce deniz kuşunun denizlerin ısınması yüzünden besin kıtlığı çektiği ve bunun sonucunda öldüğü görüldü.Avusturalya'daki Great Barrier sürdürülebilir olamayan balıkçılık yöntemleri ve iklim değişikliği yüzünden çok yakında yok olama tehlikesi ile karşı karşıya kalacak. Küre Isındıkça Grönland Eriyor: Kuzey yarım küreni en büyük buz kütlesi olan Grönland adası küresel ısınma sebebiyle eriyor.Amazon ormanları da küresel ısınmanın bir başka kurbanı olacak.Brezilya hükümetinin yaptığı araştırmalar,dünyanın akciğeri sayılan Amazon'un 2003 yılında yitirdiği ormanlık alan miktarının rekor seviyeye ulaştığını gösteriyor.Ülkemizi ve dünyamızı tehdit eden önemli çevre sorunlarıyla ilgili bir çok haberi gazete ve televizyonlardan öğreniyoruz.Geleceğimizi tehlikeye sokan bu sorunların sebeplerini ve sonuçlarını birlikte öğrenelim. Torunlarımıza Bunları mı Bırakacağız? Ekosistemler zamanla neden değişip bozulmaktadır?Bu bozulmalar beraberinde hangi sonuçları getirir? Çok küçük bir ekosistemin zarar görmesi tüm dünyayı nasıl etkiler? İnsanlar doğayla iç içe yaşarken zamanla teknolojiden faydalanmaya ve doğal kaynakları bilinçsizce kullanmaya başlamışlardır. Bunu sonucunda da doğanın dengesi bozulmuş ve birçok çevre sorunuyla karşı karşıya kalınmıştır.Hızlı nüfus artışı,bilinçsiz sanayileşme ve düzensiz şehirleşme çevre sorunlarının temel sebepleri olmuştur. Şimdi ülkemizi ve dünyayı tehdit eden bu çevre sorunlarından bazılarını inceleyelim. Hava Kirliliği Hava kirliliğini çevredeki canlılar ve cansızlar üzerinde olumsuz etkileri vardır.Evlerin ısıtılmasında kullanılan yakıtların artıkları,taşıtlar,sanayi tesisleri gibi faktörler hava kirliliğine sebep olmaktadır.Hava kirliliği denince ilk akla gelenler asit yağmurları,sera etkisi ve ozon tabakasının delinmesidir.Günümüzde insanların yol açtığı hava kirliliğinin en kötü sonuçlarından biri,asit yağmurlarıdır.Fosil yakıtların yakılması sonucu atmosferde kükürt ve azot içeren gazlar birikir.Bu gazlar su buharıyla birleşince bir kimyasal tepkime oluşur.Bu tepkime sonucu sülfürik asit ve nitrik asit damlaları oluşur.Bunlar yağışlarla birlikte yeryüzüne iner.Bu şekilde yeryüzüne inen yağışlar,asit yağmurlarıdır.Peki sizce asit yağmurlarının çevremiz üzerindeki olumsuz etkileri nelerdir? Asit yağmurları ağaçların.tarihi eserlerin ve yandaki fotoğrafta görüldüğü gibi binaların zarar görmesine neden olur.Su ve toprakta yaşayan canlıların yaşamını tehdit eder.Canlı türlerinin yok olmasına sebep olabilir. Asit yağmurlarının zararlı etkilerini azaltmak amacıyla ısı yalıtımı yapmak,çevre dostu temiz enerji kaynaklarını kullanmak ve toplu taşıma araçlarını tercih etmek gibi önlemler alabiliriz. Hava kirliliğinin bir diğer sonucu da sera etkisidir.Güneş" ten gelen ışınların bir kısmı yeryüzü tarafından soğurulurken bir kısmı da uzaya geri yansır.Yansıyan bu ışınların bir kısmı,atmosferde soğurularak havanın ısınmasına sebep olur.Atmosferdeki ( başta karbondioksit olmak üzere) sera etkisi yapan gazların miktarının artması,soğurulan ışınların da artmasına sebep olur.Sera etkisi adı verilen bu olay,atmosferin ve Dünya"nın sıcaklığını yükseltmektedir.Bu ısınmanın sonucunda küresel ısınma gerçekleşmekte ve dolaysıyla buzulların erimeye ve okyanuslardaki su seviyelerinin yükselmeye başladığı görülmekte küresel çölleşme olması beklenmektedir.Sizce bu durum hayatımızı nasıl etkiler? Hava kirliliğine sebep olan gazlar ozon tabakasının da incelmesine sebep olmaktadır.Ozon tabakasının incelmesi bitki ve hayvanlarda bazı olumsuz durumlar yaratarak biyolojik çeşitliliği olumsuz yönde etkilemektedir.Tüm canlıların bağışıklık sistemini bozmaktadır. Asit yağmurları, sera etkisi ve ozon tabakasının delinmesi gibi Dünya"yı etkileyen bu çevre problemleri ülkemizi nasıl etkilemektedir? Su Kirliliği Endüstriyel atıklar, evsel atıklar,tarımsal mücadele araçları,doğal ve yapay gübreler, sanayi kuruluşlarının olumsuz etkisi vb. suların kirlenmesine yol açmaktadır.Bu durum, tüm canlıların hayatını tehlikeye sokmaktadır.Ülkemizin üç tarafı denizlerle çevrili olduğundan deniz kirliliğide önem taşımaktadır.Sakarya ve Gediz nehirleri,Akşehir gölü ve Tuz gölü,İzmit ve İzmir körfezleri ile Marmara denizi ülkemizde su kirliliğinin görüldüğü yerlerdendir.Sizce ülkemizdeki su kirliliği Dünya" yı nasıl etkilemektedir? Buna nasıl çözüm bulunabilir? Toprak Kirliliği Yirminci yüzyılın başından itibaren modern tarıma geçilmesi ve sanayileşmenin hızlanması ile birlikte toprak kirliliği de bir çevre sorunu olarak ortaya çıkmaya başlamıştır.Yerleşim alanlarından çıkan atıklar,egzoz gazları,endüstriyel atıklar,tarımsal mücadele ilaçları ve kimyasal gübreler toprak kirliliğine sebep olan en önemli etkenlerdir.Toprak kirliliği hangi çevre sorunlarını beraberinde getirir? Orman Tahribi Ormanlar, doğanın ayrılamaz bir parçasıdır.Pek çok canlıya ev sahipliği yapar.Erozyon ve çölleşmeyi önler,kereste,ilaç hammaddesi ve besin gibi bir çok maddeyi sağlar.Yaşamımızda bu kadar önemli bir yere sahip olan ormanlar her yıl ülkemizde ve dünyada çeşitli sebeplerle tahrip edilmektedir.Ormanlarda yaşanan bu sorunların sebeplerini ‘"Ormanlarımızı Koruyalım"" adlı etkinliğimizde bulmaya çalışalım. Orman yangınları,ihmal,dikkatsi zlik,kaçak yapılaşma ve arazi açmak için ağaçların bilinçsizce kesilmesi gibi sebepler yüzünden ormanlar tahrip olmaktadır.Bunun sonucunda ekosistemlerin doğal dengesi bozulmakta, ormanda yaşayan canlı türleri ve bu türlerin habitatları yok olmakta toprak zenginliği kaybolmaktadır. Ülkemizde orman yangınlarının kayıtları 1937 yılında tutulmaya başlanmıştır.Bu kayıtlara göre yaklaşık 1,5 milyon hektar ormanlık alan yok olmuştur.Ülkemizdeki ormanların tahribi sadece ülkemizi mi etkiler?Ormanların tahribini nasıl engelleyebiliriz?Ormanlar ın kaybı hayatımızı nasıl etkiler? Çığ Çığların tarım alanlarının veriminin düşmesi ve su kaynaklarının kirlenmesi üzerindeki etkilerini hiç düşündünüz mü? Eğimli arazi üzerinde birikmiş büyük kar örtüsü, yer çekimi etkisiyle kaydığından çığ oluşur.Çığ genellikle bitki örtüsü olmayan,dağlık eğimli arazilerde görülür.Çığlar beraberinde toprak,taş ve ağaçları da sökerek götürür.Bu şekilde meydana gelen aşınma ve taşınma,toprağı verimsizleştirerek canlıların yaşamını tehlikeye sokar.Peki çığdan korunma yolları nelerdir? Nükleer Kirlilik Nükleer silahlar nükleer kazalar ve bu kazalar sonunda ortaya çıkan nükleer atıklar kirlenmeye sebep olmaktadır.Yandaki fotoğrafta görülen nükleer patlama olayı bu durumun etkilerini ne derecede önemli boyutta olduğunu ortaya koymaktadır. 1986 yılında yaşanan Çernobil nükleer enerji santrali kazasının yarattığı olumsuz etkiler, bu kirliliğinen canlı örneğidir.Bu olaydan ülkemizin en çok Karadeniz bölgesinin etkilendiği tespit edilmiştir.Sizce nükleer kirlilik sadece belli bir bölgeyi mi etkiler?Nükleer kirliliğin canlılar ve onların çevreleri üzerindeki olumsuz etkileri nelerdir? Temiz Çevre, Sağlıklı Gelecek Çevreyi Korumak için Bize Düşenler · Ormanlarımızı koruyalım. · Ağaçlandırma çalışmalarına katılalım. · Geri dönüşümlü ürünleri kullanalım. · Güneş,rüzgar ve akarsu gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmaya çalışalım. · Enerji tüketimini azaltmak için lambaları,televizyon ve bilgisayar gibi aletleri kullanmadığımız zamanlarda kapalı tutalım. · Aşırı ve bilinçsiz avlanma konusunda çevremizdekileri uyaralım. · Doğal kaynakları bilinçli kullanalım. · Çevre eğitimine önem verelim. · Yakın yerlere giderken otomobile binmek yerine yürüyelim ya da toplu taşıma araçlarını kullanalım. · Evimizin ve iş yerimizin ısı yalıtımını yapalım. Atatürk ve Çevre Sevgisi Atatürk Orman Çiftliği Atatürk"ün doğa ve ağaç sevgisinin en belirgin örneğidir.Atatürk,1925 yılında kendi maaşından ödeyerek çiftliğin bu günkü yerini satın almıştır.Bu araziyi daha sonra devlete devretmiştir.O yıllarda bataklık ve boş bir arazi halinde olan çiftlik bugün insanların dinlenebiliceği bir yer haline gelmiştir. Atatürk, yaşadığı yılların şartları içinde çevre ve tabiat güzelliği kavramlarına ışık tutan eşsiz bir önderdir.Onun kişiliğinde,bitki ve hayvan sevgisinin önemli bir yeri vardır. Anıtkabir"de dünya uluslarının gönderdikleri fidanlarla oluşturulan Barış Parkı,barışı seven Ata"nın çevreci kişiliğiyle bütünleşmiştir.Afet İnan,Atatürk"ün Cumhurbaşkanlığı Köşkü olarak Çankaya"yı seçmesinin sebebini şöyle anlatmıştır:""Atatürkün Çankaya"yı seçmesindeki etken,birkaç büyük karakavak ve söğüt ağaçlarının burada bulunmasıydı.Onların rüzgarlı günlerindeki hışırtısından daima zevk duyardı."

http://www.biyologlar.com/ekosistemler-ve-biyolojik-cesitlilik

Girne Üniversitesi İklim Değişikliği Konusunda <b class=red>Uyardı</b>

Girne Üniversitesi İklim Değişikliği Konusunda Uyardı

Girne Üniversitesi Bilim Heyeti, dünyada son yıllarda şiddetini hissettiren iklim değişiklikleri yaşandığını, bu sebeple zaman zaman şiddetli doğa olaylarının ortaya çıkmaya devam edeceğini, bu nedenle eylem planı geliştirilmesinin devlet politikası haline getirilmesi gerektiğini kaydetti. Girne Üniversitesi Bilim Heyeti, gelişmiş ülkelerin ve AB ülkelerinin gündeminde olan İklim Değişikliği Eylem Planı’nın ivedilikle oluşturulması ve uygulamaya konması gerektiğini vurguladı. Yapılan yazılı açıklamada, İklim Değişikliği Eylem Planı hazırlanırken BM İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi hükümlerinin dikkate alınması gerektiği ifade edildi. Açıklamada, ülkede şiddetli yağmurlar sonrasında altyapı yetersizlikleri nedeniyle sık sık yaşanan su baskınları gibi afetler, orman arazilerinin yetersizliği, canlıların doğal dengeyi bozan farklı davranışlar sergilemesi, tarım sektörünün iklim değişikliklerinden olumsuz etkilenmesi gibi olumsuzlukların acilen İklim Değişikliği Eylem Planı geliştirilmesini gerektirdiği belirtildi. Açıklamada, iklim değişikliklerinin çevreyi, ekonomik yapıyı, sosyal yaşamı ve enerji siyasetini doğrudan etkilediği belirtilerek, söz konusu eylem planının çevreden sorumlu bakanlık, belediyeler, üniversiteler ve diğer ilgili tüm paydaşların da etkin katılımıyla hazırlanması gerektiği vurgulandı. tak http://www.gazeddakibris.com

http://www.biyologlar.com/girne-universitesi-iklim-degisikligi-konusunda-uyardi

GENETİK KOD NEDİR

WATSON - CRICK modeli, kalıtsal bilginin, nukleotitlerin, türe özgü bir şekilde, belirli bir düzen içerisinde sıralanmasıyla belirlendiğini ve-dölden döle bu şekilde kalıtıldığını ortaya koymuştur. Söz konusu türün, kendine özgü özellikleri (fenotipi), kalıtsal yapısı ile nitelikleri belirlenen protein vesazim moleküllerinin sentez edilmesiyle açığa çıkar. DNA üzerindeki genler, gerekli emri, ancak, bir aracı molekül aracılığıyla protein sentezleme düzeneğine iletir; Bu aracı molekül RNA'dır. Protein zincirinde ferine konacak her aminoasit, RNA üzerindeki 3'lü bir baz grubuyla şifrelenir. Bu 3'lü yapıya kodon diyoruz. Yalnız 4 çeşit nukleotit (A, C, G, T) olduğundan, 20 yada daha fazla aminoasidi düzenleyebilmek için, bir yada iki nukleotitten meydana gelmiş kodonlar (=kalıplar) yeterli olmayacaktır. Çünkü kodonlar iki nukleotitten meydana gelseydi, 4 çeşit nukleotit ancak 16 çeşit kombinasyon verebilirdi; bu da sadece 16 çeşit aminoasidi, protein zincirindeki yerine yöneltebilirdi. Reflikasyon (ikileşme) konusundaki çalışmalarda hala tam açıklanamayan bir nokta, sarmalın iki kolunun çözülme şeklidir. Koların ayrılması iki ipliğin birbirinden ayrılması biçiminde olsaydı, bir dönme olayı ortaya çıkardı. DNA gibi bir makromolekülün, mitozun oldukça kısa süresi içinde tamamen birbirinden ayrılması için, büyük bir devirle dönmesi gerekecektir. Yoğunluğu az olmayan bir ortamda, yeni plazmada, bu hızla bir dönme, proteinleri denatüre etmeye yetecek kadar sürtünme ısısının ortaya çıkmasına neden olacağından, bu açılmanın (dönmenin) nasıl yapılabildiği henüz bilinmemektedir. Bununla beraber, bazı proteinlerin, replikasyonu başlattığı, bazılarının DNA iplikçiklerinin çözülmesini ve dönmesini uyardığı ve hücrede DNA sentezinin tamamlanmasını takiben iki yavru DNA molekülünün birbirinden ayrılmasını kolaylaştırdığı bilinmektedir.

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

Gen Haritası Nedir?

Popüler bilim, araştırmalarındaki sınırsızlığını çağımızın belki de en önemli nedenine “gen” lere yönelterek devam ettirmeye çalışıyor. İnsan gen haritası projesi, bitiş çizgisine geldi. Bu Proje, 250 milyon dolarlık maliyeti ile bugüne dek gerçekleştirilen en pahalı, en kapsamlı bilimsel çalışma. Araştırmayı destekleyenler, haritanın tümüyle çıkartılması sonucunda, ömrün uzamasının yanı sıra, kanserden kellik sorununun çözümüne, bunamadan depresyona dek pek çok hastalığın tanım ve tedavisinde köklü değişikliklere gidileceğini ve kader kavramının değişik boyutlara ulaşabileceğini öngörüyor. Karşı olanlar ise, insan yaşamında gizliliğin sona ereceğinden, iş ve çalışma hayatında genetik ırkçılığın başlayacağından kaygı duyuyor. Projenin tamamlanmak üzere olduğu şu günlerde kesin olan tek şey, bitiş çizgisini göğüslemenin en çok biyotek endüstrisinin işine yarayacağıdır. İnsan genlerinin deşifre edilmesi konusunda çalışan beş laboratuarın yetkilileri, son güne kadar rutin olarak her cuma, sabah saat 11.00'de birbirlerini telefonla arayarak gelişmeler hakkında bilgi veriyordu. 2000 Mart ayının ortalarında İnsan DNA'sındaki 3.2 milyar dolayındaki kimyasal molekülün iki milyarı okunmuş durumdaydı. Diğer bir deyişle, çalışmanın yaklaşık üçte ikisi bitmişti. Üzerinde 1.100 kişinin (bilgisayar uzmanları, biyologlar ve teknikerlerden oluşan bir uzman ordusu) çalıştığı projeye on üç yıl önce başlandı. Altı ülkede, on altı laboratuarda sürdürülen çalışmaların büyük bir kısmı ABD hükümeti ve İngiliz Wellcome Trust tarafından finanse edildi. Konuya yakın ilgi duyan ve devletle yarışa kalkan özel sektör bitiş çizgisini önce göğüslemek için hızını artırınca, özel sektörün soluğunu ensesinde hisseden kamu görevlileri, günde yirmi dört saat, haftada yedi gün çalışarak dakikada on iki bin hücresel molekülü okuma hızına ulaştı. Ve haritanın yaklaşık yüzde 90'ı, yüzde 99.9'luk bir doğrulukla açıklandı. Artık, insan yaşamının temel yasaları belirlenecek; Homo Sapien'lerin yaşam kaynağının gizi, gün ışığına çıkacak. Açıklanan bilgiler sonucunda, insan genlerinin % 98’inin şempanzeyle benzerlik göstermesi, madde aleminin son halkası olan insanın belli bir tekamül neticesinde bu noktaya geldiğini ve Evrimleşme modelinin mantıklı nedenlere dayandığını gösteriyor. Harvard Üniversitesi biyologlarından Walter Gilbert proje hakkında şöyle konuşuyor: ''İnsan olmanın ne anlama geldiği böylece anlaşılacak.'' Bu bilgi tıp konusunda devrim yaratacağı gibi, biyotek endüstrisini de borsanın gözdeleri arasına sokacak. Apple ilk ev bilgisayarı olarak 1977 yılında piyasaya çıktığı zaman, kimse yıllar sonra İnternetin yaşantımıza böylesine gireceğini tahmin etmiyordu. Benzer şekilde, insan gen haritasının tamamının ortaya çıkmasının yaşantımızı ve insan kimliğimizi nasıl etkileyeceğini hemen tahmin etmemiz çok zor. Ancak tanı ve tedavi açısından doktorlar müthiş bir bilgi kaynağına kavuşacaklar. Örneğin, bir biyoçipin üzerine kayıtlı bilgilerden, ileri yaşlarda prostat kanserine, Alzheimer'a yakalanıp yakalanmayacağımızı, hastalık tipine göre vücudumuzun hangi ilaca cevap vereceğini öğrenebileceğiz. Bilim adamları bir yaranın iyileşmesi, bebeğin organlarının büyümesi, saçların dökülmesi, göz kenarlarının kırışması durumunda hangi genin devreye girdiğini öğrenecekler. Böylece bu genlere müdahale ederek tedavi olanağını artıracaklar veya önlem alınmasını sağlayacaklar. Bebekler, sperm ile yumurta buluşmadan önce tasarlanabilecek. İşverenler, eleman alırken genetik yapısına göre adam seçecekler; genetik yapısını onaylamadıkları kişilere iş vermeyecekler. Cambridge yakınlarındaki Sanger Centre yetkililerinden John Sulston, şöyle konuşuyor:''Gelecek on yıl, yüz yıl, hatta bin yılda insanın gen haritası biyolojinin temelini oluşturacak.'' Gen haritasında genler ''ATGCCGCGGCTCCTCC'' şeklinde, harflerin yan yana gelmesiyle tanımlanıyor. Her harf, adenin (adenine), sitosin (cytosine), guanint (guanine), timin (thymine) gibi bir molekülü temsil ediyor. Deriden kaslara, karaciğerden akciğere, insan vücudundaki her hücre aynı DNA'nın bir kopyasını taşır. Bir canlı türünün hücrelerinde bulunan DNA'ların toplamı genomunu oluşturur. ''Genetik Çağı'' olarak isimlendirebileceğimiz çağımızda, homoseksüalite, risk alma, utangaçlık, endişe, kanser, Alzheimer gibi hastalık ve kişilik özelliklerinin her biri için özel bir genin saptanmasına karşın, bir genin gerçek var olma nedeni proteinlerdir. A'lar, T'ler, C'ler ve G'ler kodu oluşturur. Üçlü harf takımlarından her biri, hücrenin içindeki özel bir mekanizmayı belirli bir amino asidi yakalaması için yönlendirir. Örneğin TGG, triptofan adlı amino asidi yakalamak içindir. Yeterli miktarda amino asidi yan yana getirirseniz, protein elde edersiniz (yiyecekleri sindirmesi için mide enzimleri, korbonhidratları metabolize etmek için insülin, depresyona yol açan beyin kimyasalı, ergenlik çağını başlatan seks hormonları gibi). Bu durumda gen bir yönetmelik gibidir. Aradaki fark, burada talimatların molekül bazında yazılmasıdır. İnsanlarda ortalama seksen bin gen bulunur ve aramızdaki benzerlik, yüzde 99.9 oranındadır. Bu da şu anlama gelmektedir: Bin kimyasal harfin içinden bir tanesi, Woody Allen' i Bruce Willis 'ten ayıran genomu oluşturur. Daha tamamlanmamasına karşın, İnsan Gen Haritası Projesi'nin mimarları, biyolojinin ön plana çıkıp, diğer bilim dallarının pabucunu dama atacağını ileri sürüyor. Başlangıcında istenmeyen çocuk konumunda olan proje, daha sonra Enerji Bakanlığı yetkililerinden Charles De Lisi 'nin çabalarıyla yavaş yavaş biçimlenmeye başladı. İlk başlarda çalışmayı şiddetle eleştiren biyologlar, insan gen haritasının yüzde doksan yedisinin tek tek saptanamayacağını ileri sürüyorlardı. Bu ''çöp'' DNA'ları çözümlemenin ne anlamı vardı? Özellikle neyin çöp, neyin gen olduğunun ayırdına varamadıktan sonra, insanın gen haritasını çıkartmak neye yarardı? Ne var ki, uzun süren tartışmalardan sonra, Amerikan Kongresi'nden de mali kaynak sağlanınca, bilim adamları 2005 yılında tamamlanacağını öngördükleri projenin temelini 1988 yılında attılar. Bu arada, Mayıs 1988'de gen avcısı J. Craig Venter, Celera adını verdiği özel şirketi kurarak insan gen haritasını üç yıl içinde tamamlayacağını ileri sürdü. Bu girişim, Amerikan İnsan Gen Haritası Araştırma Enstitüsü başkanı Francis Collins 'i elini çabuk tutması gerektiği yolunda uyardı. Projenin ortalarında olmaları gerektiği dönemde, daha yüzde üçünü tamamlamış olmaları Collins'i yıldırmadı; tam tersine tetikledi. Elemanlarını kontrol ve kanıt aşamalarında fazla oyalanmamaları konusunda uyardı.

http://www.biyologlar.com/gen-haritasi-nedir

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

Doku hormonları

Doku hormonları; Relaksin, Angıotensin ve Eritropoetin olmak üzere üç ana başlıkta incelenir. Doku hormonların teşekkülü ile etkili olduğu yer aynı yerdir. Mesela bu noktada metabolizmaya ara ürün olarak minimum seviyede etki ederler. Doku hormonları bulundukları ortamın kan basıncı vb. faaliyetleri kontrol edip, daha çok doku içi sıvıların basıncı ile kan basıncı arasında denge kurarak besin, su ve gaz alışverişini sağlamada yardımcı olur. Bunlar mide, barsak parahormonlarından daha basit yapılı olup, özellikle kompleks ve çok yönlü reaksiyonlara iştirak ederler. Relaksin Relaksin özellikle doğumu kolaylaştırıcı olarak vücutta yer alan bağ dokunun elastiki hale gelmesini sağlayan hormondur. Söz konusu hormonun sentez edemediği durumlarda tedavi için ilaç verilmesi icap eder. Eritropoetin(EPO) Eritropoetin böbrekten eritrosit yapımını uyarmak için salgılanır. İşte bu amaçla salgılanan salgıya ESH hormonu denmektedir. Aynı zamanda eritropoetin demir(Fe)’in eritrosite girmesini sağlar. Mide bağırsak parahormanları Gastrin Gastrin midenin pilor mukozasında üretilmektedir. Ayrıca gastrin kan yoluyla mide salgısı yapan hücrelere taşınıp, bu hücrelerde HCl (Hidroklorik asit) yapımı uyarılır. Bu arada vagus siniri ise mide salgısını artırır. Şayet gastrin salgısı çok artarsa pepsinde o oranda yapılmaya başlanır. Gastrin aynı zamanda tek zincir yapıda bir polipeptit salgısıdır. Pepsin Mide öz suyundan salgılanan HCl (Hidroklorik asit)'in yetmediği durumlarda pepsin devreye girmektedir. Mideye inen besinlerbesin cinsine göre ya gastrin-pepsin, ya da sadece gastrin veya sadece pepsin salınmasına neden olur. Yani pepsin salgısı proteinleri etkileyip peptonları parçalamakta, derken besinlerin küçülme işlemi gerçekleşir. Bilindiği üzeremide boş haldeykensindirme özelliği olmayanpepsinojen durumunda bulunur. Dolayısıyla pepsinojen refleks stimulasyon ve gastrinin kimyasal etkisi altında kimyasal öğütücü diye bilinen HCl tarafından aktif pepsin (parçalayıcı enzim) haline çevrilir. Dahası besinlerin mideye girişiyle ilgili işlemler oto katalitik olarak kendiliğinden yürür. Şayet mide aşırı doygun ise bu durumda sindirim güçleşir. O halde ne yapmalı? Elbette ki pratik bir metotla pepsinojenin pepsine dönüşme işleminin tersi uygulanır. Yani pepsin pepsinojene dönüşür. Böylece HCl salınmasının önüne geçilmiş olunur. Pepsin sindirimle ilgili proteinleri proteaz ve peptonlar vasıtasıyla parçalar, fakat aminoasitlere kadar parçalayamamaktadır. İşte bu yüzden buna eksik sindirme denilir. Dolayısıyla pratikte (tedavide) pepsin ihtiva eden bazı haplar verilerek peptonların sindirilmesine yardım edilir. Bu bakımdan pek az pepsin ihtiva eden bu haplar parahormon olarak yerini alırlar. Secretin İnce bağırsak mukozasında asit timus uyarıcılarının etkisiyle secretinler hâsıl olup bunlar kana verilerek pepsin salınmasını hızlandırırlar. Secretin aynı zamanda 27 amino asitten oluşmuş bir polipeptit dizisi olup duodenum mukozasında teşekkül eder. Ayrıca secretin pankreas öz suyunun ince bağırsağa akıtılmasından sorumludur. Fakat secretin öz suyu deudenium gastriti olanlarda duodenum mukozasına HCl gibi tesir edip yanmalara sebep olmaktadır. Hormon etkisi gösteren maddeler (Parahormonlar) Uyardıkları dokularda sentez edilip kan yoluyla taşınmaya gerek kalmadan aynı dokuda görevlerini yürüten hormon benzeri salgılara parahormonlar adı verilir. Parahormonların çoğu protein kalıbında amino asit dizilerinden yapılmıştır. Yani çoğunlukla küçük moleküller olmayıp kısa zincirli polipeptit ve proteinlerden ibarettir. Parahormonlar iç salgı bezlerinde salgılanmazlar. Aynı zamanda kan yoluyla ilgili dokulara giderek (hacimsel) integrasyon etkisi de göstermezler. Bu yüzden bunların hormon olup olmadığı kesin belli değildir. İltihap dokusunda teşekkül eden Leukotoxin, pyridoxin(vitamin B6), melanofor melanin konsantrasyonuna etki eden ve epifizden çıkan melatoninve Trotropinler parahormonlardır. Keza sindirim mukozalarında meydana gelen bir kısım hormonlar sindirim sistemi üzerinde etkisini gösterip, bu tip parahormonlar intestinal dış salgıları çoğaltan sekretogog olarak bilinirler. Diğer bir grup ise ilgili dokularda etkisini gösterip, bunlar serotomin, histamin ve tiramin maddeleridir. Bu maddeler birçok yaptırıcı etkilere sahiplerdir.

http://www.biyologlar.com/doku-hormonlari

MİKROORGANİZMALARLA GENETİK MADDE AKTARIMI - GEN TRANSFERİ

Bakterilerde genetik materyalin küçük veya büyük bir bölümü bir bakteriden diğerine çeşitli mekanizmalar aracılığı ila aktarılıp, sonunda önemli genetik değişiklikler oluşabilmektedir. Verici bakteriden alıcı bakteri hücresine, bakteri genomunun aktarılması sonucu her iki bakteri hücresinin genetik özelliklerini birlikte içeren melez bakteriler meydana gelirler. Bakterilerde görülen bu olaylar sırasında, yüksek canlılarda olduğundan farklı olarak, iki hücrenin çekirdeklerinin tümü birleşmemekte, alıcı bakterinin kromozomu yalnız belli bir bölüm için diploid (benzer genlerden çift dizi taşınması) duruma geçmektedir. Kısmi bir zigot olarak da nitelendirilen melez bakteride, verici hücreden alınan genetik materyale ekzogenot, bunun alıcı hücredeki karşılığına ise endogenot denir. Alıcı bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, ekzogenot da replike olur ve aralarında meydana gelen çaprazlaşmalar sonucu, alıcının DNA’sına vericiden gelen ekzogenot eklenir. Bu bakteriden oluşacak yavru bakteriler, alıcı hücrenin genomuna taşırlar. Verici bakteriden aktarılan bir DNA segmentinin alıcının genomuna girip, alıcı bakteriye birtakım yeni özellikler kazandırması mümkündür. Böylece meydana gelen olaya rekombinasyon (yeni bileşim), oluşan melez bakteriye rekombinant (yeni bileşen) adı verilir (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). 2. MİKROORGANİZMALARLA GENETİK MADDE AKTARIMI (GEN TRANSFERİ) ******Mikroorganizmalarda gen transferi üç ana mekanizma ile meydana gelmektedir. Bunlar; 1. Transformasyon, 2. Konjugasyon, 3. Transdüksiyon ’dur. 2.1. Transformasyon Ortamda ikinci bir canlı hücre veya bakteriofaj bulunmaksızın, verici hücre tarafından ortama bırakılmış DNA’nın alıcı hücre tarafından kullanılarak, yeni bir hücre oluşmasıdır. Verici bakterinin DNA’sı ortama, genellikle bakterinin kendiliğinden parçalanıp erimesi veya bazı kimyasal maddeler aracılığı ile ekstraksiyonu sonucu salınır. Bu genetik materyalin alıcı hücre tarafından alınabilmesi için, deoksiribonükleaz enzimin etkisinden korunmuş olması ve alıcı hücrenin DNA moleküllerini hücre içine alabilecek yeteneğinin bulunması gerekir (AKMAN, 1983). Bir mikroorganizma, kendisine DNA kompozisyonu yönünden çok yakın olan, diğer bir mikroorganizmaya ait genetik materyal içeren bir ortamda üretilirse, belli bir süre sonra, bu sıvı ortamdan katı besi yerine ekimler yapılırsa, bazı kolonilerin değişik morfolojide olduğu ve bunların, genetik materyali veren ölü mikroorganizma kolonilerine benzediği görülür. Örneğin (şekil 2.1.1’de), Diplococcus pneumoniae’nin II-R suşu, kendisini oluşturan öldürülmüş II-S suşunun DNA materyalini ihtiva eden uygun bir sıvı ortamda ve uygun bir süre temasa bırakıldıktan sonra, katı besi yerine yapılan ekimlerde bazı kolonilerin II-S karakterinde olduğu görülür. Bu denemede, II-S suşu öldürülmüş ve elde edilen DNA ekstraktları ortama katılmıştır. Canlı olan II-R suşu ortamda bulunan II-S suşuna ait bazı genetik materyalleri almış ve bu elementlerde taşınan karakterler yönünden pozitif hale (II-S haline) gelmiştir (ÇON, 2006). ** Bu in vitro transformasyon Griffith’in yaptığı gibi in vivo olarak da yapılabilir. Griffith’in üzerinde çalıştığı tür D. pnemoniae’dır. Bu türün birçok strainleri mevcuttur. Griffith’in yaptığı deney şöyledir; tip II denilen strain ( canlı, kapsülsüz, avirulan, R formunda ) hücreleri ile tip II –S denilen ( kapsüllü, virulan, S formunda**)**strainin ısı ile öldürülmüş hücrelerini birbirine karıştırdıktan sonra fareler şırınga etmiş ve onların ölmelerini beklemezken hastalanarak öldüklerini görmüştür. Daha sonra Avery ve arkadaşları bu olayda kapsül yapımı ile ilgili olan ve ölü hücrelerden canlıya aktarılan maddenin DNA olduğunu saptamışlardır (M.ÖNER, 1996). Bu iki (in vivo ve in vitro) denemede, ortak olan nokta, verici hücre (bakteri) DNA parçacıklarının alıcı hücre (bakteri) kromozomu ile birleşmiş olması ve verici hücreye ait karakterleri yönünden alıcıda pozitifliğin elde edilmesidir. Her iki hücrenin de antijenik yakınlığının çok fazla olması (birbirinden mutasyon ile türemiş olmaları) gen alışını kolaylaştırmaktadır. Antijenik yakınlığı olmayan bakteriler arasında transformasyon, genellikle, nadirdir (ARDA, 2000). Transformasyon bakterilerde genetik rekombinasyona neden olan bir değişimdir. Transformasyon işlemi (şekil2.1.2’de), iki ana kategoriye ayrılan çeşitli basamaklardan oluşur: (1) alıcı hücreye DNA’nın girişi ve (2) alıcı kromozomdaki homolog bölge ile verici DNA’nın rekombinasyonu. Hücre popülasyonları içinde uygun fiziksel durumda hazır olan yani kompetent (uyumlu) hücreler DNA’yı içine alabilir. DNA’nın girişi, bakteri hücresinin yüzeyindeki sınırlı sayıdaki reseptör yerlerinden gerçekleşir. Bakteri hücre duvarı ve membranındaki bu geçiş için özel iletim molekülleri ve enerjiye ihtiyaç duyarlar. Alıcı hücrenin enerji üretimini ve protein sentezini baskılayan maddelerin transformasyonuda baskılaması bu fikri desteklemektedir. Giriş esnasında DNA molekülünün bir ipliği nükleazlarla kesilir ve sadece tek ipliğin transformasyonu gerçekleşir (2. ve 3. basamak). Transformasyona uğrayan DNA ipliği bakteri kromozomundaki komplementer bölgesi ile karşı karşıya gelir. Birkaç enzim aracılığı ile DNA parçası kromozomdaki homolog bölge ile yer değiştirir ve bu kromozom kısmı çıkarılarak parçalanır (4. basamak). Rekombinasyonun gözlenebilmesi için, aktarılacak DNA, genetik değişiklik taşıyan farklı bir bakteri suşundan alınmalıdır. Kromozoma yabancı DNA katıldıktan sonra oluşan rekombinant bakteriyel DNA yapısında, kromozamal DNA’ya ait bir DNA ipliği ve diğer iplikte ise transfer edilen DNA parçası taşınır. Bu iplikler genetik olarak birbirinin aynı olmadığı için sarmal bölge heterodubleks olarak isimlendirilir. Replikasyondan sonra bir kromozom, alıcı hücreninki ile aynı orjinal durumunu muhafaza eder, diğeri ise transforme olmuş gen taşır. Hücre bölünmesi ile bir konakçı hücre ve birde transforme olmuş hücre oluşur (C.ÖNER, 2002). Bir DNA segmentinin, diğer bir bakteri kromozomu ile birleşebilmesi için, her ikisinde de baz sıraları bakımından bir homologluğun olması şarttır. Transformasyonda, alıcı verici hücrelerin DNA’larının homolog oluşları yanı sıra bazı önemli faktörlerinde etkisi bulunmaktadır. Uygun ortam ve optimum koşullarda, üreyen hücrelerden ancak 10-7-10-8 kadarının, DNA segmenti alma yeteneği vardır. Bu nedenle üreme sırasında bazı hücrelerin belli bir fizyolojik duruma ulaşmasının ve DNA parçasını alabilecek kabiliyete kavuşmasının da önemi fazladır. Diğer bir deyime alıcı hücrenin diğerlerinden farklı ve kompetent olması gereklidir. Diğer önemli noktalardan biri de, DNA segmentlerinin,**0,3–8** 105 dalton molekül ağırlığından aşağı olmaması durumudur. Çift iplikçikli olmayan ve yukarıda bildirilen ölçülerden küçük olanlar alıcı hücrelere kolayca giremezler (ARDA, 2000). D. pneumoniae 'den başka H. influenzae, Streptococcus sanguis, Niesseria gonorrhoeae, bitki patojenleri, Bacillus subtilis, nitrojeni fikse eden mikroorganizmalar arasında da, transformasyon tespit edilmiştir (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). Enterobakteriler arasında transformasyon pek başarılı olmamakla beraber, son yıllarda, yüksek kalsiyum iyonları konsantrasyonlarında E. coli 'de de transformasyon saptanmış olduğu bildirilmektedir (ARDA, 2000). Son zamanlarda yapılan çalışmalar, insan hücrelerinin de bu yeteneği taşıdığını göstermiştir. Bu araştırmada anarmol hemoglobin üreten bir kişinin göğüs kemiğinin (sternumun) kırmızı iliğinden alınan olgunlaşmamış kırmızı kan hücrelerinin doku kültüründe üretilebileceği ispatlanmıştır. Normal bir insanın göğüs kemiğindeki ilkten alınan hücrelerden hazırlanmış bir besin ortamında üretilen bu hücreler bir zaman sonra normal hemoglobin yapabilme yeteneği kazanmıştır. Daha sonraki aşamalarda hücreler (eskiden anarmol, yeni durumda normal hemoglobin üreten) alındığı kişinin sternumunun içerisine enjekte edilerek, o kişinin normal hemoglobin üretimi sağlanabilmiştir (DEMİRSOY). 2.2. Konjugasyon Bir bakteriye ait genetik maddenin (DNA’nın), aynı cins içinde bulunan veya aynı türden diğer mikroorganizmaya direkt temas veya seks pilusları aracılığı ile transfer edilmesine konjugasyon denir (ÇON, 2006). Bakterilerde konjugasyon olgusunu aydınlatan ilk çalışmalar1946 yılında Lederberg ve Tatum’um araştırmalarından kaynaklanmaktadır. Bu iki araştırmacı organizma olarak E. coli K–12 olarak bilinen straini seçmişlerdir. Bu bakteri minimal agar olarak bilinen ve içinde sadece bir karbonhidrat, su ve mineral maddeler içeren bir ortamda büyüyebilme kapasitesine sahip prototrof bir bakteridir (M.ÖNER, 1996). Bu araştırmacılar bu bakterinin thr+, leu+,bio+,met+, thi+ olduğunu, yani bu bakteri strainin threonin, leucin, biotin,**metionin ve tiamin genotipli hücrelere sahip olduklarını ve bu hücrelerinin minimal agarda büyüme kapasitesine sahip olduğunu gösterdikten sonra bunları röntgen ışınları altında belirli bir süre tutmuşlar ve iki mutant suşu ayrı ayrı izole etmişlerdir. Bu mutantlardan birisi (B suşu) bio+,met+,thi-, thr- ve leu- ötekisinin ise (A suşu) bio-, met-, thr+,thi+ ve leu+ olduğu saptanmış. Bunlardan (şekil 2.2.1’de) B suşu içinde kendi sentezleyemediği threonin, tiamin ve leucin içeren, ötekisi ise kendi sentezleyemediği biotin ve metionin içeren ortamlarda ayrı ayrı kültüre alınmışlardır. Bundan sonra bu ikili mutantlardan her biri ayrı ayrı minimal agar plaklarına uygun bir sayıda ekildiklerinde her ikisinin de üreyemedikleri öte yandan bu iki ayrı tip hücre karıştırılarak minimal agar plaklarına ekildiklerinde prototrof koloninin oluştuğunu görmüşler ve bunu karıştırılan iki strain arasında genetik bir alışverişin cereyan ettiğine hükmetmişlerdir. Ancak bu olgu 10-7 kadardır (C.ÖNER, 2002). Lederberg ve Tatum’un buluşları konjugasyonun genetik temeli üzerine başka çalışmaların yapılmasını teşvik etmiştir. Kromozomunun bir bölümünü aktaran hücreye F+ hücreleri denmiştir. Alıcı bakteri, vericiden gelen bir kısım kromozom materyalini alır, kendi kromozomu ile birleştirir bu hücrelere de F- hücreleri denmiştir.1950 yılında Bernard Davis kromozom aktarımı için doğrudan hücre teması gereklidir fikrini desteklemek için U tüpü yöntemini (şekil 2.2.2’de) geliştirmiştir. Tüpün taban kısmında sıvı besiyerinin geçebileceği fakat bakterilerin geçemeyeceği gözeneklere sahip cam filtre vardır. F+ hücreleri filtrenin bir tarafına, F- ise fitrenin diğer tarafına yerleştirilir. Besiyeri filtrenin iki tarafın gire çıkar, bu nedenle bakteriler inkübasyon boyunca aynı besiyerini kullanırlar. Tüpün iki tarafındaki örnekler bağımsız olarak minimal besiyerine ekildikleri zaman hiçbir prototrofa rastlanmamıştır. Davis bu deneye dayanarak, genetik rekombinasyonun gerçekleşebilmesi için fiziksel temasın gerekli olduğu sonucuna varmıştır (C.ÖNER, 2002). Kısa sürede farklı bakteri suşlarının da genetik materyalin tek yönlü transferini gerçekleştirdikleri ortaya çıkarılmıştır. Protoplast füzyon (şekil 2.2.3’de) tekniği de (bakteri, basil, streptomyces, maya, bitki, vs.) gen aktarımı için kullanılmaktadır. İki ayrı türe ait protoplastlar elde edildikten sonra, bunlar, PEG'li ortamda direkt temasa getirilirler. Uygun bir süre ve ısıda tutulan protoplastlar arasında birleşme ve gen aktarmaları kolayca olabilmektedir (ARDA, 2000). Konjugasyon fenomeninde, verici durumda olma kabiliyetini, genellikle, hücrede bulunan ve nakledilebilir bir genetik element olan plazmidler tayin ederler. Bu plazmide fertilite faktörü (F-faktörü veya seks faktörü) adı verilir. Bu faktörü alan hücreler taşınan karakterler yönünden pozitif hale gelirler. Aktarma olayı 10-5-10-6 oranında meydana gelmektedir. İki hücre arasında konjugasyonun gerçekleşebilmesi için, bunların birbirleriyle temasa gelmesi gerekir. Bu olguyu, direkt temas kadar, genellikle, verici hücrelerdeki seks pilusları da yaparlar. Seks piluslarının sentezlenmesini hücre içinde bulunan seks faktöründeki özel genler sağlarlar. Bunlar, diğer**normal piluslardan (fimbria) daha uzun ve kalındırlar. Ortaları boş olduğundan bir boru ve geçit köprüsü görevini yaparlar. Genetik materyal buradan geçerek alıcıya aktarılır. Normal pilusların gen aktarmasında rolleri yoktur. F plazmidi ile başlıca 3 tür konjugasyon oluşabilmektedir. Bunlar da; 2.2.1. F+ hücre x F- hücre konjugasyonu F faktörünü sitoplazmasında taşıyan bir F+ hücre ile buna sahip olmayan F- hücre arasında gerçekleşen F faktörü aktarılmasında seks pilusu önemli fonksiyona sahiptir. Ancak, böyle iki hücrenin direkt teması da genetik madde aktarımına yardımcı olabilmektedir. F+ hücre x F¯ hücre birleşmelerinde genin aktarımı tek yönlüdür. Yani vericiden alıcıya doğrudur. İki yönlü olmamaktadır. Ayrıca, F+ hücre ile F- hücre birleşmelerinde de alıcı hücre her zaman F+ hücre şekline dönüşmeyebilir. Konjugasyon sırasında, F faktörünün bir iplikçiğinde oluşan kopma (ori T bölgesi) ve buradan ayrılan 5' ucu, seks pilusunun oluşturduğu köprüden geçerek F- hücreye transfer edilir. Aktarılan tek iplikçiğin karşısında 5'  3' yönünde ikinci bir iplikçik sentezlenerek alıcı hücrede çift iplikçikli ve sonra da sirküler forma dönüştürülür. Böylece başlangıçta F- olan alıcı hücre F+ hale dönüşmüş olur. Vericide bulunan tek kopya da rolling circle replicationla çift iplikçikli forma getirilir. Böylece verici hücre de yine plazmid kalmış ve bu hücre F+ karakterini korumuş olur. Alıcı hücreye aktarılan F plazmidi, burada sitoplazmada kalır. Nadiren bakterinin genomuna da integre olabilir ve hücreyi Hfr haline getirebilir veya bazen de hücreden ayrılabilir (ARDA, 2000). 2.2.2. Hfr hücre x F-hücre konjugasyonu 1950 yılında Cavalli-Sforza, E.coli’nin F+ suşlarını, mutasyonu uyardığı bilinen bir kimyasal olan azot mustard ile muamele etmiştir. Bu madde ile muamele edilen verici hücrelerden 10-4 oranında rekombinasyona uğrayan verici bakteri suşları elde edilmiştir. Bu oran orijinal F+ suşlarında görülen sıklıktan 1000 kat daha fazladır.1953 yılında William Hayes buna benzer oranda yüksek rekombinasyona sahip başka bir suş yalıtmıştır. Her iki suş da Hfr veya yüksek sıklıkta rekombinasyon yapabilen şeklinde isimlendirilmiştir (C.ÖNER, 2002). Sirküler olan F faktörünün, alıcı hücre kromozomu ile birleşebilmesi için birbirlerinde homolog bölgelerin bulunması gereklidir. Birleşmeden önce sirküler olan F faktörü bakteri kromozomu üzerindeki homolog bölge yanına gelir. Birleşme homolog bölgeler arasında tek bir krosoverle gerçekleştirilir. Böylece, Hfr hücreler meydana gelirler. E. coli 'nin kromozomu üzerinde F- faktörü için homolog olan birçok bölge (8–10 kadar) bulunmaktadır. F faktörü bu bölgelerin bir tanesi ile integre olur. Hfr hücre oluştuktan sonra, bu faktör hücreyi seks pilusu oluşumu için tembih eder ve sentez mekanizmasını aktive eder (ARDA, 2000). Aktarma sırasında Hfr hücrelerde, F faktörü, hücre DNA'sı ile birleşmiş olduğu yerden kopmakta ve bu faktör bakteri kromozomunun arka ucunda kalmaktadır. Bu durum, konakçı DNA'sının aktarılmasında itici bir güç yaratmaktadır. Sonda bulunması nedeniyle, eğer yeterli süre tanınmazsa veya kültürler çalkalanırsa, F faktörü alıcı hücreye aktarılamaz. Bu nedenle, Hfr x F- hücre birleşmelerinde genellikle F- hücreler elde edilir. Buna karşılık F+ x F- hücre birleşmesinde F+ hücreler daha fazladır. Halbuki Hfr hücreler, F+'lere oranla, 1000 defa daha fazla konjugasyon yapma yeteneğine sahiptirler. Hfr hücrelerden F+ faktörü alıcıya az oranda geçmesine karşın, donör DNA segmentinin geçme olanağı çok fazla olduğundan, gen aktarması yüksek sıklıkta gerçekleşebilmektedir (ARDA, 2000). 2.2.3. F' hücre x F- hücre konjugasyonu 1959 yılında, Edward Adelberg, E.coli’nin Hfr suşları ile yaptığı deneyler esnasında, kromozoma katılmış olan F faktörünün serbest kalabileceğini ve hücrenin F+ durumuna geri dönebileceğini keşfetmiştir. F faktörü bazen bütünleşmiş olduğu bakteri DNA’sından ayrılarak, kromozom dışında çembersel bir şekilde devamlılığını sürdürebilir. Böylece Hfr bakterisinden F+ bakteri meydana gelmiş olur. Bu ayrılma sırasında, F faktörüne ait genlerle birlikte kromozomal DNA segmentleri de bakteri DNA’sından kopabilmektedir. Yani plazmid niteliğindeki bu oluşumda hem F faktörüne, hem de bakteri kromozomuna ait birtakım genler bir arada bulunurlar. Sitoplazmada serbest halde bulunan bu melez genoma F’ faktörü, F’ faktörüne sahip olan bakterilere de F prime (F’) hücresi adı verilmektedir. F' faktörünü taşıyan hücreler (F' prime), eğer çok önemli biyokimyasal olayları idare eden genleri kaybetmişse hücrenin ölümüne neden olabilir.** Konjugasyon Escherichia, Salmonella, Shigella, Pseudomonas, Serratia, Vibrio, Enterobacter, Klebsiella, Erwinia, Providencia gibi pek çok enterik bakteri cinsine ait türler arasında, hatta değişik cinsler (Shigella-Escherichia, E.coli-V.cholerea) arasında oluşabilen bir rekombinasyondur. Genellikle bir arada yaşayan bakteriler (özellikle barsak bakterileri) arasında gerçekleşen bu tip rekombinasyon sonunda, oluşan melez bakteriler gerek tanı gerekse tedavi yönünden ciddi sorunlar yaratabilmektedirler. (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). 2.3. Transdüksiyon 1952 yılında Zinder ve Lederberg Salmonella typhimurianum türü üzerinde cinsel birleşme üzerinde bir araştırma yaparken bir bakteriye ait kromozom parçalarının bir bakteriofaj aracılığı ile diğer bakteriye taşındığını ve hücrenin yaşamını sürdürebilmesi halinde, aktarılan kalıtsal materyalin yeni hücrenin mevcut kalıtsal materyali ile yeni bir düzene girerek ona yeni bir özellik kazandırdığını görmüşler ve bizim bugün transdüksiyon dediğimiz olayı bulmuşlardır. Buna göre transdüksiyonu bir bakteriye ait kalıtsal materyal parçacıklarının bir bakteriofaj aracılığı ile diğer bir bakteriye taşınması olarak tanımlayabiliriz (M.ÖNER, 1996). Transdüksiyonda kalıtsal madde aktarımı bir bakteriofaj aracılığı ile olmakta ve kalıtsal maddeyi kabul eden hücre bakteriofaj etkisinden kendisinden kurtarabildiği yani canlı kalabildiği takdirde kalıcı özellikler kazanabilmektedir. Fajlar, bakterileri parçalayan veya lize eden virüslerdir (bakteriofaj). Konakçıya özel olduklarından, bakteri fajları arasında da tür spesifitesi vardır. Bazı fajların genomu, konakçı hücresine girdikten sonra orada replike olur ve bakteriyi parçalar (virulent veya vegetatif fajlar). Bir kısmı ise, infekte ettiği hücreyi lize etmeyebilir (temperate fajlar). Böyle fajlardan bazıları sitoplazmada kalır veya bazıları da konakçı DNA'sı ile birleşebilir. Böylece onun bir devamı haline gelebilir (profaj). İçerisinde profaj halinde bakteriofaj bulunduran lizojenik hücreler, ultraviole ışınlarına maruz bırakılırsa, profaj aktive olur ve konakçısını lize edebilir. Profajlar, yerleştikleri konakçı DNA'sından bir veya birkaç gen içeren bir segment parçasını alabilir ve bunu, adsorbe olduğu başka alıcı hücreye aktarabilir. Transdüksiyon suretiyle gen aktarılma olayına Gram negatif (Salmonella, E. coli, Shigella, Proteus, Vibrio, P. aeruginosa, vs.) ve Gram pozitif mikroorganizmalarda (Stafilokok ve basiller) rastlanılmıştır (ARDA, 2000). Transdüksiyon başlıca üç tarzda gerçekleştirilebilmektedir. Bunlar da; 1. Generalize Transdüksiyon, 2. Özel Transdüksiyon, 3. Abortif Transdüksiyon’dur. 2.3.1. Generalize transdüksiyon Bir bakteri hücresi içinde faj gelişirken, parçalanan konakçı DNA’sının herhangi bir segmenti, aynı yerde sentezlenen faj başlığı içinde kalabilir. Böylece faj olgunlaştığında faj başlığı içinde, kendi genomu yanı sıra içinde ürediği bakterinin genetik materyali bulunan fajlar oluşur. Aynı anda normal fajlarda olgunlaşıp, bakteriyi eriteceklerinden, içinde bakteri DNA’sı bulunan fajlar dış ortama çıkarlar. Fajlarda adsorbsiyon ve DNA’yı bakteriye aktarma özelliği protein yapı ile ilişkili olduğu için, içinde bakteri DNA’sı bulunan faj partikülleri de özgül oldukları bakteri hücresine yapışıp, genomunu bu yeni bakteriye aktarabilirler. Böylece bakteri içine giren verici bakterinin DNA segmenti, alıcı bakterinin DNA’sının homolog bölgesi ile çaprazlaşıp, bu bölgede kendi allelinin yerine geçer ve alıcı bakterinin vericinin bazı özelliklerini kazanmasına neden olur (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). Generalize transdüksiyonda, bu görevi yapan fajlar, konakçı DNA'sının herhangi bir geninin veya belli bir segmentinin yanına yapışmazlar. Konakçı DNA parçalandığı zaman hücre içinde dağınık bir halde bulunan DNA parçacıklarından herhangi birinin, faj kapsidi içine tesadüfen girmesi ve içinde kalması sonu bu tarzda aktarılma şansına sahip olabilmektedirler. Bu nedenle her bakteri DNA segmentinin veya bunun üzerinde bulunan özel karakterlerin (genlerin) taşınma veya alınma olasılığı bütün genler için eşit olmaktadır. Bu tür transdüksiyon yapan fajlar arasında E.coli K-12’nin P1 fajı, Salmonella’larda PLT 22 fajı, B. subtilis 'te bulunan SPIO ve PB 51 fajları sayılabilir (ARDA, 2000). 2.3.2. Özel transdüksiyon Transdüksiyon yapan faj,**içimde bulunduğu konakçı DNA’sının belli bir yerine yerleşir ve hücre DNA’sı ile birleşerek profaj haline gelir. Bu tipte transdüksiyon yapabilen fajların en iyi bilineni E.coli’nin lambda (λ) fajıdır. Bu nedenle bu tip transdüksiyona λ fajı tipi transdüksiyon da denmektedir (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). Lambda, fajı, E. coli 'de genellikle biotin ile galaktoz geninin arasına girer ve burada profaj olarak bulunur [şekil 2.3.2.1(a)’da]. Bakteri kromozomuna entegre olan faj λ DNA’sı zamanla buradan ayrılır, çoğalır ve konakçı hücreyi lize eder. Bazen ayrılma doğru yapılmaz ve E.coli’nin galaktoz genini de (gal+) beraberinde götürür [şekil 2.3.2.1(b)’de]. Eğer, bu faj, gal- bir mikroorganizmayı infekte ederse, bunu gal+ haline sokar (C.ÖNER, 2002). Bazı durumlarda, profaj, konakçı hücresinden ayrılırken ve konakçı DNA'sından bir segment alırken buna karşılık kendi DNA'sından da bir kısmını, konakçı DNA’sı üzerinde bırakabilir. Böylece DNA'sında eksik genler bulunan faj, bu durumuyla başka bir bakteriyi infekte ettiğinde, bu alıcı hücre içinde eksik genlerin oluşturacağı veya sentezlediği önemli ürünleri bulamazsa ve bu bakteri de, eğer bu ürünleri sentezleyecek bilgilere haiz başka bir fajla infekte olmazsa, eksik olan faj genomu replike olamaz ve olgunlaşamaz. Buna sınırlı transdüksiyon denir. Konakçı hücrenin kromozomu ile birleşmiş bulunan faj, konakçı hücre UV ışınlarına maruz bırakılırsa, aktive olur ve DNA'dan veya yerleştiği yerden ayrılarak konakçısını lize ederler. DNA'dan ayrılırken, yanında bulunduğu veya yanına yapıştığı bakteriye ait geni de birlikte alarak ayrılırlar. Böyle bir faj başka bir bakteri kültürüne inokule edilirse buradaki hücreleri infekte ettiğinde bu taşıdığı geni o bakteriye aktarır ve bakteriyi, gende bulunan özel karakterler yönünden, pozitif hale getirir (ARDA, 2000). 2.3.3. Abortif transdüksiyon Fajlar tarafından, konakçısından alınan ve bazı karakterleri (genleri) taşıyan DNA segmenti, faj başka hücreyi infekte ettiğinde, bu hücreye aktarılır. Ancak, bu DNA parçası hücre içinde kalır, bakteri DNA'sı ile birleşmez. Bağımsız olarak hücre içinde bulunmasına karşın, hücre DNA'sı ile eş zamanda replike olma kabiliyetine de sahip değildir. Ancak, taşıdığı karakterler yönünden hücreyi pozitif hale getirebilir. Bakterinin her bölünmesinde, bu ekzogenot bir kardeş hücrede kalır ve onu pozitif hale sokar. Böylece DNA segmenti replike olmadan, bakterinin her bölünmesinde bir hücre kalmış olur. İlk başlangıçta, bu ekzogenotu taşıyan ve fakat sonra, hücre bölünmesi sonu, diğer hücrede kalması nedeniyle sonradan bunu kaybeden bir bakterideki enzimler, bölünmeler de giderek azalır ve kaybolur (şekil 2.3.3.1’de). O zaman hücreler, bu enzimleri ihtiva etmediğinden negatif hale dönüşürler (ARDA,2000). Son zamanlarda, bu yöntem, insan doku kültürleri için de kullanılmaya başlanmıştır. İnsanların çoğu, bir amino asit olan arjinini yıkmak için karaciğerden salgılanan arjinaz enzimini sentezleten başat bir gene sahiptir. Çekinik homozigot durumlarda enzim salgılanması yoktur; bu bireylerde "A r g i n i n e m i a" denen bir hastalık meydana gelir. Arjininin miktarı kanda artar. Sonuçta zeka geriliği, sara hastalığı ve erken ölüm ortaya çıkar. Shope Papilloma denen bir virüs genellikle tavşanlarda hastalık yapar; fakat insanlarda lizojenik durumda yaşar. Bu virüsle tavşanlardan insana gen taşınması yapılabileceği düşünülmüş ve doku kültürlerinde denemelere girişilmiştir. Normal bir bireyden alınan hücreler bu virüsle enfekte edilmiştir. Daha sonra bu doku kültüründeki virüsler arjininemia olan kişiden alınan hücrelere taşınmıştır. Hücrelerin bir kısmı bu enzimi sentezleyecek yeteneği kazanmıştır. Daha sonraki aşamada, bu virüsler arjininemialı bir kişinin karaciğerine aşılanmıştır. Karaciğerlerine enjekte edilen bu virüsler istenen sonucu vermemişler ve düzelme meydana gelmemiştir. Fakat ileride daha gelişmiş bir teknikle bu aşılamanın yapılabileceği ümidi yitirilmemiştir. Bir türden diğer türe bu virüslerle gen aktarımı yapmak da mümkündür. Bazı insanlar, süt içerisinde bulunan laktozun bir türevini, yani galaktozu, yıkan enzimden yoksundurlar. Bu insanlar “Galaktozemia" denen bir hastalığa tutulurlar ve kanlarında aşırı galaktoz birikir. Bu hastalar süt ve sütten yapılmış gıdaları almazlarsa normal bir yaşam sürdürebilirler. Fakat eğer bir gen aktarımı yapılırsa bu besinleri de alabilme olanağına kavuşurlar. İnsan bağırsağında yaygın olarak bulunan Escherichia coli, bu enzim için bir gene sahiptir. Hem bu bakteriyi hem de insanı enfekte eden ortak bir virüs vardır. Bu bakteri kültüründen alınan virüsler galaktozemi gösteren bir insandan alınmış doku kültürüne bulaştırılmıştır. Daha sonra yapılan testlerde; bulaştırılan insan hücrelerinin eksik olan enzimi ürettikleri saptanmıştır. Bu yeteneği kazanan hücreler alındığı kişinin karaciğerine tekrar enjekte edilmiş ve orada eksik olan enzimi üretmeye devam etmişlerdir (DEMİRSOY). 3. KAYNAKLAR AKMAN, M.1983. Bakteri Genetiği. Cumhuriyet Üniversitesi Tıp Fakültesi. Yayın No:8. Sivas ARDA, M. 2000. Temel mikrobiyoloji. Medisan Yayın Serisi No:46. Ankara ÇON, A.H. 2006. Biyoteknoloji Ders Notları. Denizli DEMİRSOY, A. www.genetikbilimi.com/genbilim/genmuhendis.htm KILIÇTURGAY, K. , GÖKIRMAK, F. , TÖRE, O. , GÖRAL, G. ve HELVACI, S. 1992. Temel Mikrobiyoloji ve Parazitoloji ÖNER, C. (Çevirmen) 2002. Genetik Kavramlar. Palme Yayıncılık. Ankara. William S. Klug, New Jersey Koleji ve Michael R. Cummings, Illinois Üniversitesi-Chicago. ÖNER, M. 1996. Genel Mikrobiyoloji. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi, Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Anabilim Dalı. Ege Üniversitesi Basımevi Bornova-İzmir. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Kitaplar Serisi No:94

http://www.biyologlar.com/mikroorganizmalarla-genetik-madde-aktarimi-gen-transferi


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

Tüm Ulusun Genetik Kodunu Çıkardılar!

Tüm Ulusun Genetik Kodunu Çıkardılar!

Söz konusu çalışmada İzlanda halkının soyağaçları ile DNA verileri birleştirildi. Ekip şimdi ‘bir düğmeye dokunarak’ örneğin meme kanseri riski yüksek her kadını bulmanın mümkün olacağını söylüyor.Nature Genetics dergisinde yayınlanan çalışmaya göre, veriler erkeklerin son ortak atasına dair tahminler de dahil, bir dizi keşifte kullanılmış. DNA nesilden nesile geçen bir veri. Eğer bir çocuğun ve büyükanne ile büyükbabasının DNA’sı hakkında her şeyi biliyorsanız, ana babasının DNA’sı hakkında da çok şeyi anlayabilirsiniz.Tıbbi uygulamalar Projenin İzlanda vatandaşlarına özellikle sağlık konusunda faydalı olacağı umuluyor. Kanser alanından örnek vermek gerekirse, BRCA genlerinde mutasyonlar yaşam boyu kanser riskini çok daha yüksek hale getirebiliyor. Bu mutasyon Hollywood yıldızı Angelina Jolie’nin de göğüs ve yumurtalıklarını aldırmasına yol açtı.İzlandalı ekibin yöneticisi Dr Kari Stefansson, “Biz, İzlanda’da bir düğmeye basarak BRCA2 geninde mutasyon taşıyan tüm kadınları bulabiliriz.“Böylece, temel önleyici müdahalelerle kanser riski ortadan kaldırılabilir.” diyor. Veriler şu anda tümüyle anonim. Tıpta bu tür verileri kullanan çalışmalar etik sorunlara neden oluyor.“Çok ilginç ve çok zarif”İngiltere’de 100.000 genom projesi ve ABD’de Başkan Obama’nın Hassas Tıp Girişimi de bu tür genetik bilgiyi kullanarak tıpta devrim yaratmayı hedefliyor.Genomics England projesinin başkanı olan Profesör Mark Caulfield İzlanda’daki çalışmayı “çok ilginç” ve “çok zarif” olarak niteledi.Caulfield BBC’ye yaptığı açıklamada, dünya çapında bu alanda kaydedilen ilerlemenin, “geniş ölçekte dönüştürücü genomik tıp uygulamalarında doruğa varıldığına işaret ettiğini” kaydetti.Ancak, BRCA2 mutasyonunun birçok türleri olduğu ve kadınları bilgilendirmeden önce emin olunmasının önemi konusunda da uyardı.Ortak atanın yaşı İzlanda’daki projede, Alzheimer hastalığı ile bağlantılı yeni bir gen de dahil olmak üzere, diğer bir çok keşif yapılmış.Ekip, erkek Y-kromozomu mutasyon oranına bakarak, bütün erkeklerin son ortak atasına ilişkin yeni bir tahmin ortaya koydu.Şimdi son ortak atanın 239.000 yıl önce yaşadığına inanıyorlar. Bir önceki tahmin 308.000 yıl öncesiydi.Keşifler ve kaygılarİzlandalı deCODE genetics ekibi 10.000 kişinin tüm genom dizisini aldı ve ulus çapında soyağaçları ile birleştirdi.İzlanda nüfusunun %8’inde bir genin tüm kopyalarının eksik olduğu da keşfedildi. Bu yararlı veya zararlı da olabilir, tümüyle etkisiz de. İzlandalı ekip bu insanların sağlık durumunu değerlendirmek için yeni bir çalışma başlatıyor. Ancak Nuffield Biyoetik Konseyi’nden Dr. Susan Wallace yapılan çalışmaya ilişkin kaygılar olduğunu da belirtiyor. Wallace “Endişelerden biri verilerin kamuya açık olması. Bu veri tabanlarının kullanımında ticari çıkarların söz konusu olacağı endişeleri var.” diyor.http://www.gazeddakibris.com

http://www.biyologlar.com/tum-ulusun-genetik-kodunu-cikardilar

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

Elektromiyografi Deneyi

İskelet kasları hareket ve iskeletin desteklenmesi işinin büyük çoğunluğunu yürütürler. Her kas demetler (fasiküller) halinde organize olmuş kas lifelerinden (kas hücrelerinden) oluşur (Şekil-1). Her bir kas lifi bir motor aksonun dalı tarafından sinirlendirilir. Normal koşullarda bir sinir aksiyon potansiyeli o motor nöron ve dalları tarafından uyarılan tüm kas liflerinin kasılmasına neden olur. Bir motor sinir ve uyardığı kas liflerinin tümüne birden "motor birim" adı verilir (Şekil-2). Bu aktivasyon süreci: aksiyon potansiyelinin (ya istemli olarak veya periferal sinirin elektriksel olarak uyarılması yoluyla) başlatılması, oluşan aksiyon potansiyelinin sinir lifi boyunca yayılması, sinir-kas kavşağında nörotransmiterlerin salgılanması ve kasın kasılmasını sağlamak üzere kas hücresi zarının depolarizasyonu basamaklarını içerir. Elektromiyografi, bir kasın ve onu kontrol eden motor sinirlerin elektriksel aktivitesini ölçen tekniğin adıdır. Kaydedilen veri ise "elektromiyogram" olup, EMG veya "myogram" olarak da bilinir. EMG kaydı iki yöntemle yapılır: Kas içerisine iğne şeklindeki elektrotların sokulması veya deri yüzeyine yerleştirilen kaydedici elektrotlarla. Kaydedilen dalgalar, sinir uyarıldığında kasın tepki verebilme yeteneğinin değerlendirilebilmesini sağlar. Klinikte, EMG genellikle güçsüzlük şikayeti olan veya muayenelerde kas gücünde aksaklık gözlenen hastalara uygulanır. Sinirsel bozuklukluklardan kaynaklanan kas güçsüzlükleri ile diğer durumların ayırt edilebilmesini sağlar. EMG, kompleks hareketler sırasında kas aktivitesinin örüntülerini ve zamanlamasını incelemeye de imkan verir. Ham EMG sinyali, kayıt anında kas liflerinin elektriksel aktivitesini yansıtır. Motor birimler asenkron olarak ateşleme yaparlar ve bazen, çok zayıf kasılmalar sırasında EMG sinyaline her bir motor birimin katkısını gözleyebilmek mümkündür. Kas kasılmasının gücü arttıkça ise aksiyon potansiyellerinin yoğunluğu artar ve herhangi bir andaki ham sinyaller binlerce kas lifinin ortak aktivitesini yansıtmaya başlar. İlk deneyde kolun biseps ve triseps kaslarının istemli kasılma sırasındaki EMG aktivitlerini kaydedeceksiniz. İstemli kas kasılması sırasında kaydedilen ham EMG sinyalleri, EMG aktivitesinin yoğunluğunu tesbit etmek üzere farklı şekillerde işlenebilir. Burada kullanılan yöntemde EMG dalgalarının negatif bölgeye inen uzantıları ters çevrilip bütün sinyalin integrali alınarak tek tek dikenler yumuşatılrı ve böylece zamanla kas aktivitesindeki değişimin daha net görülebilmesi sağlanır. Çalışmanızın bu bölümünde koaktivasyon sürecini inceleyeceksiniz. Koaktivasyon, bir kas kasılırken, onunla zıt hareket yapan (antagonist) kasların da düşük düzeyde uyarılmasıdır. Bu olayın fizyolojik çnemi tam olarak bilinmemektedir fakat eklemleri stabilize ettiği düşünülmektedir. Ayrıca bir kasa giden motor sinirleri uyararak uyarılmış EMG sinyalleri de kaydedeceksiniz. Abductor pollicis brevis kası, elin palmar yüzeyinde "thenar" kas grubuna dahil olanb ir kastır (Şekil 4). Abductor pollicis brevis kasına giden motor sinirin (median sinir) dirsek ve bilek bölgelerinden uyarılması kolaydır. Bu deneyde düz metal disk elektrotlar gönüllü arkadaşınızın derisi üzerine yerleştirilecektir. Deneyde deri üzerinden sinire kısa elektriksel uyarımlar verilerek neticede meydana gelecek olan kas kasılmaları kaydedilecektir. Cevabın hızı, sinirin iletim hızına bağlıdır. Genellikle normal sinir iletim hızı saniyede 50-60 metre civarındadır. Bununla beraber sinir ileti hızı bireyler arasında ve sinriden sinire değişkenlik gösterebilir. Sinir ve kas bozuklukları kasın anormal şekillerde tepki vermesine neden olabilir. Sinir ve kaslardaki elektriksel aktivitenin ölçülmesi kas dokusunda (muskular distrofi gibi) veya sinirlerde (amiyotrodik lateral skleroz veya LouGehrig hastalığı gibi) bozuklukların varlığını, yerini ve şiddetini tesbit etmekte kullanılmaktadır. Sinri hasarı durumlarında sinir hasarının yeri genellikle tesbit edilebilmektedir. Klinikte, EMG ve sinri ileti hızı çalışmaları genellikle birlikte yürütülür. Dışarıdan sinir uyarımı uygulandığında, gönüllü kişi hafif bir "cimciklenme" hissi ve kas sarsısı deneyimler. Hissedilen duygu, kişinin ayağını halıya sürttükten sonra metal bir nesneye dokunduğunda meydana gelen statik elektrik boşalımındakine benzer. Deneylerimizde verilen elektriksel uyaranlar çok kısa sürelidir (milisaniyeden daha kısa). Verilen uyaraın enerjisi herhangi bir hasar veya yaralanmaya oluşturmayacak akdar küçüktür. Bu küçük akımların bilinen hiç bir riski yoktur. Deriye herhangi bir şey sokulmaz, dolayısıyla enfeksiyon riski de yoktur.

http://www.biyologlar.com/elektromiyografi-deneyi

Çevre sağlıktır

Çevre sağlıktır

Geçen hafta ofisimizde tatlı bir telaş vardı. Kömür kampanyası ekibi ve gönüllülerimizle birlikte heyecanla beklediğimiz bir toplantıya daha, en iyi şekilde ev sahipliği yapabilmek için oradan oraya koşturduk.

http://www.biyologlar.com/cevre-sagliktir

Dünya Sağlık Örgütü bu virüs için acil toplandı

Dünya Sağlık Örgütü bu virüs için acil toplandı

Kuruluş tarihinden beri ikinci kez bir virüs için acil durum toplantısı yapan Dünya Sağlık Örgütü endişeye sebep oldu. MERS CoV isimli virüs henüz salgın boyutunda olmasa da DSÖ'yü endişelendirmiş olmalı. Daha önce bir kez daha benzer bir toplantı 2009 yılında yapılmış ve kuş gribi ele alınmıştı. Toplantı 9 Temmuz'da başlayıp 11 Temmuz'da sona erecek. Telekonferans ile yapılacağından dünyanın dört bir yanından uzmanlar katılabilecek. Son rakamlara göre ise MERS CoV  dünyada 45 kişinin ölümüne 80 kişiinin de hastalanmasına yol açtı. Ağırlıklı olarak Suudi Arabistan'da görülen vakalar ülkeyi ziyaret eden birkaç kişide de görüldü. Virüs ise sadece insanlardan bulaşıyor ve insanları etkiliyor.Dünya Sağlık Örgütü (WHO) bir pandemi olasılığı konusunda uyarı yayımladı.  Pandemi, yani çok yaygın olabilecek bulaşıcı hastalık salgını.  Bu uyarı özellikle Orta Doğu ülkelerine ve buralara gidip gelenlere yönelik.  Ama WHO bu hastalığın hızla yayılıp küresel bir salgına dönüşmesinden çekindiği için yeryüzündeki bütün sağlık kuruluşlarını uyardı, ülkeleri hazırlıklı olmaya çağırdı.  Hastalık önce Suudi Arabistan’da görüldü. Hastalığa neden olan, Korona Virüsü ailesinden yeni bir virüs.  İlk kez Orta Doğu ülkelerinde görüldüğü için “MERS-CoV” diye adlandırılıyor.  (Yani Middle-East Respiratory Syndrome Coronavirus.  Ya da Orta Doğu Solunum Yolu Sendromu.) WHO kendi sitesinde bu konuda çok ayrıntılı bilgi sunuyor.

http://www.biyologlar.com/dunya-saglik-orgutu-bu-virus-icin-acil-toplandi

KAS DOKUSUNUN BİYOKİMYASI

Son derece önemli bir doku olan ve potansiyel enerjiyi, kinetik enerjiye (mekanik enerji)dönüştüren kas dokusu, biyokimyasal bir motor görevini gerçekleştirmektedir. Vücut dokuları arsında en yüksek oranda bulunan kas dokusu toplam vücut ağırlığının doğum sonrasında  %25, gençlerde %40 ve yetişkinlerde %30 kadarını oluşturmaktadır.    Bu kimyasal- mekanik dönüştürücünün, omurgalı kasında bulunan ATP ve kreatin fosfat gibi sürekli bir kimyasal enerji kaynağı bulunmaktadır. Mekanik aktivitenin hızını, süresini ve kas kasılmasının kuvvetini düzenleyen mekanizmalar bulunmaktadır. Biyolojik sistemlerde sinir sistemi düzenleyici rol oynamaktadır. Sürekli olarak kullanılan bu sistemin başlangıç durumuna getirebilmesi gerekmektedir.   Omurgalılarda, organizmaların spesifik gereksinimlerini karşılayan iskelet kası, kalp kası ve düz kas olmak üzere başlıca üç tür kas bulunmaktadır. İskelet kası, istemli sinir sistemi tarafından kontrol edilmektedir. Kalp kasının ve düz kasın kontrolü istemsiz olarak gerçekleşmektedir. Ayrıntıları daha iyi bilinen iskelet kasının kasılma mekanizmasının birçok kimyasal bileşeni, pompalama hareketi yapan düz kaslar gibi diğer kaslarda da bulunmaktadır. İskelet kasının biyokimyasal özelliklerinin incelenmesi, benzer mekanizmalarının kullanıldığı diğer kas türlerinin fonksiyonlarının belirlenmesine yardımcı olmaktadır. Kas türleri arsındaki önemli fark, kasılan bileşenlerin düzenlenmesinden kaynaklanmaktadır. İskelet kasının organizasyonu Lifin fibrillerden (miyofibril) oluşması boyuna çizgilenmelerin, miyofibrilin kimyasal bileşiminin uzunluğu boyunca tekrarlanması ise enine çizgilenmelerin ortaya çıkmasına yol açmaktadır.  A band Bu bantta yer alan bileşiklerin ışığı absorplayıcı özelliklerinin tüm yönlerde değişik (anizotrop) olması sonucu açık renkli bir görünüm elde edilmektedir. Bu bandın orta kısmında H bölgesi, H bölgesinin ortasında ise M çizgisi bulunmaktadır.  I band İzotrop teriminin baş harfi ile adlandırılan bu bantta, ışık absorplayıcı özellikler her yönde aynıdır (izotrop) . I bandının ortasında bulunan Z çizgisi, dar bir koyu çizgi olarak görünmektedir.  Sarkomer İki komşu çizgi arasındaki miyofibril bölümü olarak tanımlanmaktadır. H bandında sadece ince flamentler bulunmaktadır. A bandı, kalın ve ince flamentler içermektedir. Z çizgisi ince flamentlerin bağlandığı yoğun bir amorf materyal taşımaktadır. M çizgisi kalın flamentlerin en geniş kısmını oluşturmaktadır. Her bir kalın flament, altı adet ince filament ile her bir ince filament ise üç adet kalın filament ile sarılmıştır. Kas lifleri  Çapı 100µm kadar olan kas lifleri uzayabilmektedirler. Her bir kas lifini saran sarkolemma yapısında birleşmektedirler. Düzgün bir membran yapısında olmayan sarkolemmada bulunan delikler, kas lifine besin maddelerinin taşınmasında pinositoz sistemi oluşturmaktadırlar. Kas hücresinin sitoplazması olan sarkoplazmada  miyofibrillerin yanı sıra miyoglobin, miyoalbumin,miyojen, triaçilgliserol damlacıkları ve glikojen bulunmaktadır. Miyojen, aldolaz enziminin özelliklerini göstermektedir. Her bir çizgili kas lifinde çok sayıda çekirdek, mitokondri, Golgi cisimciği ve sarkoplazmik retikulum adı verilen özgülleşmiş bir endoplazmik retikulum bulunmaktadır. Kapalı bir tübüler membran sistemi olan sarkoplazmik retikulum, her bir miyofibrilin içindeki kasılabilen proteinler demetini sarmaktadır. Bir sarkomer boyunca uzanan ve Z çizgisinde kesintiye uğrayan sarkoplazmik retikulum sarkomerin her iki ucunda terminal sisternada sonlanmaktadır. İskelet kasında kırmızı lifler ve beyaz lifler olmak üzere başlıca iki tür lif bulunmaktadır.Kırmızı liflerde çok miktarda sarkoplazma, çekirdek ve mitokondri, miyoglobin, sitokrom ile lipid damlacıkları yer almaktadır. Daha uzun süreli kasılı kalan kırmızı lifler, daha kolay tetaniye girmekte ve daha yavaş kasılmaktadırlar. Metabolik ve fizyolojik karakteristiklerine göre üç çeşit iskelet kası lifi bulunmaktadır. Hızlı kasılan beyaz (kas) liflerin solunum kapasiteleri düşük, glikojenolitik kapasiteleri ve ATPaz aktiviteleri yüksektir. Hızlı kasılan kırmızı (kas) lifleri yüksek solunum kapasitesi,  yüksek glikojenolitik kapasite ve miyozin ATPaz aktivitesi göstermektedirler. Yavaş kasılan kırmızı liflerin yüksek solunum kapasitesi, düşük glikojenolitik kapasitesi ve düşük miyozon  ATPaz aktivitesi bulunmaktadır.  Kas dokusunun moleküler bileşimi Tüm kas türlerinde proteinler arasında miyozin ve aktin önemli yer tutmaktadır.   Memeli iskelet kasının genel kas dokusu temel alındığında %72–80 su , %20–28 total katı madde bulunmaktadır. Katı maddeler arasında proteinlerin, total yaş dokunun %16,5 -20,9 kadarını,   oluşturduğu gözlenmektedir. Proteinler dışında kreatin ve kreatinin %0.27- 0.58, karnitin %0.19–0.30, glikojen ise %1–2 düzeyinde yer almaktadır. %1.5 oranında sodyum, potasyum kalsiyum, magnezyum, fosfor, kükürt ve klorür gibi inorganik maddeler bunmaktadır. Kasın yapısında bulunan proteinlerKasta miyofibrillerin yapısını, total lif proteinlerinin %60 kadarını kasılabilen proteinler meydana getirmektedir. Diğer proteinler arasında mitokondri, sarkoplazmik retikulum gibi organelerde bulunan, çözünür bölümde yer alan ve genel metabolik aktivite ile ilişkili olan çözünebilen enzimler ve proteinler yer almaktadır. Miyofibrillerin yapısında bulunan ve doğrudan kasılma aktivitesi ile ilişkili olan miyozin, aktin , tropomiyozin ve troponin gibi kas proteinleri  önem taşımaktadır. 1-Miyozin İskelet kasında en yüksek oranda bulunan miyozin, total iskelet kası proteininin %60–70 kadarını oluşturmaktadır. 15nm çapı bulunan kalın flamentlerin temel proteini olan miyozinin molekül ağırlığı 520kDa kadardır. ATP hidrolizini katalizleyen bir enzim fonksiyonu göstermektedir. Miyozin globüler kısmının iki ucnda yer alanbirer adet hafif zincir, ATPaz aktivitesi kaybolmaksızın molekülden ayrılabilmektedir. İki hafif zincirden altta olan zincir, ATPaz aktivitesi ve miyozinin   aktin bağlama özelliği için gerekmektedir. Miyozin çubuğu içeren miyozinin yapısındaki globüler ucun ters tarafındaki uç kısımlarının bağlanma noktalarında M çizgisi bulunmaktadır. a.       Miyozinin ağır zincirleri  Her bir zincirin alt bölümündeki karboksil grubu taşıyan uç, α-heliks yapısı göstermektedir. Yedi amino asit taşıyan bir dizinin tekrarlanması , α- heliks yapının oluşma koşullarını  yerine getirmektedir. Her üç dört amino asitten birisinin hidrofobik bir kalıntı olması ,  heliksin hidrofobik etkileşimlerle bağlanarak sarmal yapı oluşturmasına yol açmaktadır. Ağır zincirin birincil yapısı üzerindeki ilk çalışmalarda tripsin veya kimotripsin ile her iki zincir menteşe bölgesinde parçalanarak hafif meromiyozin ve ağır meromiyozin elde edilmektedir. Düşük iyonik kuvvette hafif meromiyozin çözünmemekte, çift başlı ağır meromiyozin ise ATPaz aktivitesini göstermektedir. Molekülü boyun bölgesinde parçalayan papain miyozin çubuğu ile tek başlı S–1 parçasını serbest hale geçirmektedir. b.       Miyozinin hafif zincirleri  Hafif meromiyozinin her bir baş bölgesi, düzenleyici veya fosforlanabilir hafif zincir adı verilen ve molekül ağırlığı 20kDa olan benzer bir hafif zincir (LC–2) içermektedir. Bir metal bağlama yüzeyi ile bir fosforillenme yüzeyi içeren lC–2, yapısına Ca+2 bağlanması ve hafif zincir protein kinazı tarafından fosforillenmesi kasılmanın başlamasını doğrudan etkilemektedir. İki başta bulunan ve molekül ağırlığı 25kDa olan diğer hafif zincir (LC–1), alkali ve esansiyel hafif zincir adını almaktadır. Esansiye hafif zincir, ATPaz aktivitesi kaybolmaksızın molekülden uzaklaştırılamamaktadır. 2.Aktin  İnce filamentin temel proteini olan aktin, total kas proteininin %20–25 kadarını oluşturmaktadır. Tek bir peptid zincirden oluşan ve moleküler ağırlığı 43kDa olan globüler şekli, g-aktin (globüler aktin) adını almaktadır. Aktinin bir diğer türü olan f-aktin (fibriler aktin), G-aktin monomerlerinin oluşturduğu çift heliks yapısı göstermektedir. Aktin troponin ve tropomiyozin ile birlikte ince flamentlerin yapısını meydana getirmektedir. Çift heliks yapısında olan kasın ince flamenti, kovalent olmayan bağlar ile bağlanmıştır. nG-aktin • → F -aktin•ADP +Npi polimerizasyon tepkimesi ile G-aktin F- aktine çevrilmektedir. G-aktin, fizyolojik koşullarda ATP olmaksızın polimerize olabilmektedir.  ADP ile bağlı F-aktin daha dayanaklıdır.  Kasta G-aktinin tümü polimerize halde bulunmaktadır. Aktinin primer yapısı , iskelet kası ile düz kas arasında sadece 6 , iskelet kası ile kap kası arasında ise  sadece 4 amino asit yönünden farklılık göstermektedir. Kalp kası ile düz kasta yaygın olan aktin, bütün hücre tiplerinde yer almaktadır. 3.Tropomiyozin İnce flamentlerin yapısında bulunan ve moleküler ağırlığı  66kDa olan  çubuk şeklindeki  tropomiyozin , fibröz ve dimerik bir proteindir. Tropomiyozinin yapısını oluşturan NH2 ve COOH uçları zıt yönlü olarak birbiri içine sarılmış olan iki α-heliks zinciri, F-aktin zincirlerine kovalent olmayan bağlarla bağlanmışlardır. Aktinmiyozin etkileşiminin düzenlenmesinde troponin ile birlikte mekanizmada rol alır.    Troponin ve diğer kalsiyum bağlayıcı proteinler Diğer proteinlerle birlikte ince filament yapısında yer alan ve molekül ağırlığı 76kDa olan troponin, üç değişik alt birimden oluşmaktadır. Tropomiyozin bağlayan TN-T alt birimin molekül ağırlığı 37kDa kadardır. Molekül ağırlığı 24kDa olan TN-I , miyozinaktin etkileşimini inhibe eden alt birimdir. Tropomiyozin , troponin I ve troponin T yapılarının birbirine eklenmesi  miyozin –Mg+2 ATPaz enzimini inhibe etmektedir. Ca+2 konsantransyonundan bağımsız olan bu inhibisyon , Ca+2 buunduğu zaman (>10 -5 mol/L ) troponin C eklenmesi ile ortadan kalkmaktadır..  Troponin –tropomiyozin kompleksi, sinirsel uyarının bir sonucu olan Ca+2 sinyaline yanıt vererek, kasılma işeminin mekanik kısmını başlatmaktadır. Troponin C birincil yapısında yer aan bazı dizilimler, miyozin LC-2, kalmodülin ve kapainer adı verilen Ca+2 bağımlıproteinazlar ile benzerlik göstermektedir. Düz kaslar troponin ve tropomiyozin içermezler. Büyük olasılıkla düz kastaki kalsiyum sinyalinin miyozin LC-2 yapısının fosforillenmesine neden olduğu ve buna bağlı olarak düz kas miyozinini , aktin ile etkileşime girebiecek bir yapıya çevirdiği düşünülmektedir. Düz kasta Ca+2 sinyaleri kalın- filament düzenleyici mekanizma ile işlemektedir. α-Aktinin Z çizgisi ile ilişkili protein olan ve aktin filamentlerini Z çizgisine bağlayan α-aktininin moekül ağırlığı 200kDa kadardır.  Diğer proteinler Molekül ağırlığı100kDa olan M proteini, M çizgisinde saptanmıştır.        Kasılma1.Kasılma mekanizması Kasılmanın başlaması için sinapstan , asetilkolin aracılığıyla postsinaptik asetilkolin reseptörlerine iletilen aksiyon potansiyelinin kasa ulaşması gerekmektedir.  Sarkoleme boyunca potansiyel transvers tubuluslara iletilmektedir. Depolarizasyon dalgası sodyumun hücre içine potasyumun hücre dışına çıkması ile yayılmaktadır. Sarkolemma ve Z çizgisi hizasından kasın iç kısmına doğru giren ve sarkoplazmik retikulum sisternaları ile ilişkili olan transvers tübüler Na+- K+ ATPaz enzimi yönünden zengindirler.Sinyalin ulaşması, sarkoplazmik retikulumsisternalarından kalsiyum salıverilmesine yol açmaktadır. İstirahat haindeki kasta 10-8 M olan sitozol(sitoplazma) kasiyum düzeyi hızla 10-5 M düzeyine ulaşmakta ve Tn-C(troponin –C)  yapısındaki tüm kalsiyum bağlayıcı yüzeylerine kalsiyum bağlanmaktadır.     2. Filament kayma teorisi Sarkomerlerin uzunluklarının küçülmesi ile iskelet kası kasılma işlemini gerçekleştirmektedir. Bu olay sırasında aktin filamentlerinin kayarak miyozin filamentlerinin arasına, H bölgesine doğru girdiği gösterilmiştir. Kalsiyum bağlandıktan sonra troponin C yapısında meydana gelen yapısal değişiklik, tropomiyozinin aktine göre yer değiştirmesine ve aktindeki miyozin bağlayıcı yüzeylerinin açığa çıkmasına yol açmaktadır. Böylece oluşan aktomiyozin kompleksi, ATPaz aktivitesini artırmakta ve ATP yapısından açığa çıkan enerji, kasın kasılması için kullanılmaktadır. Bu döngü sırasında, miyozinin aktine çapraz bağlı olduğu sırada kuvvet üretilmektedir. ATP hidrolizi ile açığa çıkan enerji, aktin ile miyozinin bağlanarak çözülmesine veya aktin miyozin arasında bağ oluşması ile yıkılmasına ve bu arada aktin filamentlerinin H bölgesine doğru kaymasına neden olmaktadır. Sinir uyarımının durması, sarkolemma ve transvers tubulusun eski polarize durumuna geçmesi ile kas gevşemektedir. Bu sırada Na+ hücre dışına çıkmakta ve K+hücre içine girmekte, taşıma için gerekli enerji N+-K+ ATPaz tarafından sağlanmaktadır. Sarkoplazmik retikulumun Ca+2geçirgenliğinin azalmasına bağlı olarak Ca+2,sarkoplazmadan hızla sarkoplazmik retikuluma, ATP bağımlı Ca+2pompası ile geri çekilmekte ve troponin C eski haline dönmektedir.   3. Kasılmanın enerji kaynağı  ATP hidroliz edilerek kas kasılması için gerekli enerji sağlanmaktadır. İstirahat halindeki kasta bulunan ATP konsantrasyonu, saniyenin bir fraksiyonu içinde gerekli enerjiyi sağlayabilmektedir. Kasta, bir yüksek enerjili fosfat bileşiği olan fosfokreatin bulunmakta ATP oluşum hızı, kullanım hızından daha az ise fosfokretin birikimi ATP üretiminde kullanılmaktadır. . 4.Kas kasılmasının metabolik yönler a.Kas kasılmasında gerekli enerji  Kas kasılması için enerji, miyozinin baş kısmında bulunan ATPaz aktivitesi ile ATP hidrolizi sonunda açığa çıkan enerjiden sağlanmaktadır. ATP hidrolizi için Ca+2 gerekmektedir. Kasılma sırasında ATP yeniden miyozinin baş kısmına bağlanmakta ve olay tekrarlanmaktadır. Yeni ATP kaynağı bulunmadığında kas kasılmış durumda kalmakta ve olaylar geriye dönememektedir. Bu duruma ölüm sonrası kas gerginliği (rigor motris)  adı verilmektedir. Memeli iskelet kasında, kas kasılmasını ancak yarım saniye kadar sürdürecek ATP bulunmaktadır. Yedek enerji deposunun yetersiz olduğu durumlarda hızı kas kasılması, kasın ATP kaynağını kısa sürede tüketebilmektedir. Omurgalılarda kas kasılması için yedek enerji deposu olarak fosfokreatin omurgasızlarda ise fosfoarginin kullanılmaktadır. Fosfokreatin ve fosfoarginin yapısındaki guanidinofosfat grubunun fosforil transfer potansiyeli 10.3kcal/mol kadardır. ATP yapısındaki fosforil grubun transfer potansiyeli ise 7.3kcal/mol olarak saptanmıştır. Kas kasılması sırasında fosfokreatinin hızla azalmasını takiben, ATP hidroliz edilerek uzaklaştırılmakta ve miyokinaz olarak adlandırılan adenilat kinaz enziminin aktivitesi devam etmektedir. Hücrenin adenilik asit enerji yükü giderek azalmakta ve sonuçta yakıt molekülleri glikoz, Krebs döngüsü ve solunum yoluyla daha fazla yıkılarak yeni ATP molekülleri sağlanmaktadır.  Kaslarda yakıt molekülü olarak kullanılan ve kandan veya kendi glikojen kaynağının yıkılımından sağlanan glukoz, hızlı kas kasılması dönemlerinde temel enerji kaynağıdır. Glikojen yıkımından elde edilen glukoz 6-fosfat glikolize dâhil edilir. Kas kasılması hızlı olduğunda, kısa sürede O2 kaynağı tükenmekte ve anaerobik glikoliz devam etmektedir. Kas kasılması sırasında oluşan laktik asit ve alanin, kaslardan karaciğere gönderilerek glukoneogenez yoluyla glukoza dönüştürülmektedir. Süreli egzersiz durumlarında kas dokusu, temel enerji kaynağı olarak yağ asitlerini kullanmaktadır.  Yemek sonrasında olduğu gibi kan glukoz düzeyinin yüksek olduğu durumlarda glukoz, kalp ve kas dokusu tarafından tüketilmektedir. Kan glukoz düzeyi arttığında serbest hale geçen insülin,  glukozun kas dokusuna girmesini sağlamaktadır. Glukoz düzeyinin azalmasına bağlı olarak yavaşlayan insülin salgılanması, daha az glukozun kas dokusuna girmesine yol açmaktadır.  Bu noktada yağ asitleri ve keton cisimleri, karaciğerden kas dokusuna taşınarak kas dokusunda yakıt olarak kullanılabilmektedir.  Kalp kasında asetoasetat  tiyoaçil transferaz enziminin katalizlediği ve süksinil –CoA molekülünün kullanıldığı tepkime ile asetoasetil –CoA oluşturmaktadır. Asetoasetil CoA, tiyolaz enzimi ile iki asetil –CoA molekülüne ayrılmaktadır. CoA molekülünden oluşan asetoasetatın yanı sıra diğer keton cismi olan 3-hidroksibütirat, kaslarda enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Değişik fizyolojik durumlarda iskelet kasının kullanıldığı metabolik yakıtlarYemekten sonra, iskelet kasının metabolik yakıt molekülü glukozdur. Kanda glukoz ve insüllin düzeyleri yüksek, serbest yağ asiti düzeyleri ise düşüktür. Glukozun %2 kadarından azı heksoz monofosfat yoluna, kalan kısmı ise glikolitik yola girmektedir. İstirahat halindeki kasta glikolitik yol Krebs döngüsünün kapasitelerinin %5–10 kadarı kullanılmaktadır. Kastan çok az laktat kana verilmektedir. Glikoliz ürünleri Krebs döngüsüne girerek tam olarak oksitlenmektedir. Fosfofruktokinaz, pirüvat kinaz , gliseraldehid -3-fosfat dehidrogenaz enzimlerinin aktive olduğu anoksik koşullarda,kas hücresine  glukoz alınımını  ve iskelet kasında laktat oluşumu artmaktadır. Bu üç enzimi inhibe eden ATP fsforeatin,  noksik kasta düşük düzeylerde bunmaktadır. Ortamda fazla miktarda glukoz bulunması kas kasılması sırasında glukoz ve O2 tüketiminin artmasına yol açmaktadır. Anokside kullanılan mekanizmalara benzer şekilde glikoiz uyarılmakta, Krebs döngüsünün aktivitesi ise izositrat dehidrogenazın aktivitesi artırılarak gerçekleştirilmiştir. Kas kasılması sırasında glikoliz yolu ile pirüvat oluşumu, sitrik asit döngüsünde tüketilen pirüvat miktarından fazla olmakta ve oluşan laktat,  kan dolaşımı yoluyla karaciğere taşımakta ve lipogenezde kullanılmaktadır(Cori döngüsü) Açlığın ilk dönemlerinde iskelet kasında, adipoz dokudan mobilize olan yağ asitleri metabolik yakıt olarak tüketilmektedir. İstirahat ve kasılma sırasında iskelet kasının enerji gereksiniminin %50–60 kadarının yağ asitleri tarafından karşılandığı düşünülmektedir. Yağ asitlerinin kullanılması, gukoz gibi insülin gerektirmemektedir. Açlığın daha ileri dönemlerinde, iskelet kası metabolik yakıt olarak karaciğer tarafından sentezlenen asetoasetat ve ß-hidroksibütirat gibi keton cisimlerini kullanmaktadır. Anoksi durumunda kas, yağ asitlerini veya keton cisimlerini enerji kaynağı olarak kullanamamaktadır. Karnitin palmitoil  transferaz enziminin eksikliğinde, yağ asitleri yıkılmak üzere iç mitokondria membranından geçemediği için kas hücrelerinde lipidler birikmektedir. Açlık sırasında , özellikle iskelet ve kalp kasında enerji elde etmek üzere lösin,izolösin,valin,dallı zincirli amino asitleri yıkılabilmektedir.Yağ asitleri ve adrenalin ,iskelet kası tarafından dallı zincirli aminoasitlerin yıkımını uyarmaktadır. Adrenalin dolaylı olarak lipolitik etki göstermektedir. Dallı zincirli amino asitlerin katabolizmalarında ilk tepkimede α-ketoglutarat ile transaminasyon sonucu glutamat oluşmakta ve daha sonra glutamatın  pirüvat ile transaminasyonu sonucu alanin elde edilmektedir.Açlık döneminde  kaslardan serbest hale geçen  alanin, karaciğer ve böbrekte glukoza çevrilmektedir. Toplam kitlesi, karaciğerin 25 katı kadar olan kaslarda birim ağırlık başına düşen glikojen miktarı, karaciğerde bulunan glikojeninkinin %10 kadarına eşdeğerdedir. Anokside ve tetanik kasılma sırasında kastaki glikojen kullanılmaktadır. Karaciğer glikojeninin aksine kas glikojeni açlıkta azalmamakta ve glukoz-6-fofataz enzimi kasta bulunmadığı için diğer dokulara verilmek üzere karaciğerde olduğu gibi glukoza yıkılmamaktadır. Kasta fosfarilaz sisiteminin adrenalin tarafından aktive edilmesi için yaklaşık 3 dakika gerekmektedir. Kasılmanın uyardığı fosforilaz aktivasyonu, aktif ve aktif olamyan foforilaz kinaz enzimine Ca+2 iyonlarının uyarıcı etkisi ile gerçekleştirilmektedir. Bu mekanizma, adrenalinin etkisinden çok daha hızlı şekilde etkili olmaktadır. Çeşitli fizyolojik koşullarda iskelet kasının metabolik yakıtları değişiklik göstermektedir. Egzersizin iskelet kas metabolizmasına etkisi   Egzersiz ile çalıştırılmış kasta daha fazla mitokondri bulunmaktadır. Çalıştırılmış kaslarda daha yüksek düzeyde yağ asiti oksidasyonu ve keton cismi kullanımı gerçekleştirilmektedir. Enerji kaynağı olarak karbonhidrat dışı bileşiklerin çalıştırılmış kaslarda kullanılma kapasitesi daha fazla olduğu için vücut karbonhidratlarının tükenmesi, laktat birikimi, uzun kas kasılması sırasında yorulma ve tükenme gibi duygular daha geç ortaya çıkmaktadır. Kalp kasıÇizgili olduğu için kırmızı iskelet kasına benzeyen kalp kasının lifleri daha düzensiz ve dallı olduğu için dağınık bir görünüm göstermektedir. Dallanma göstermesine rağmen, düzensiz bir ağ görünümünde olmayan kalp kası lifleri, paralel oma eğilimi gösterdikleri tabakalı bir yapı oluşturmaktadır. Bileşimleri ve yapıları benzemeyen kalp ve kırmızı iskelet kası kasılabilen proteinlerinin benzer işlevleri bulunmaktadır. Kalp kası kasılmasının düzenlenmesiKalp kası kasılmasının gücü ve hızı adrenalin ile düzenlenmektedir. Adrenalin, cAMP oluşumunu uyararak protein kinaz aktivitesini artırmaktadır. Kalp kasılmasının kontrolünde görevli olan bazı kalp proteinleri, protein kinaz ile fosforillenmektedir. Bazı proteinleri fosforillendiren protein kinazın uyarılmasını sağlayan caMP molekülünün sentezi, adrenalin tarafından artırılmaktadır. Fosfolamban adlı protein, kalp sarkoplazmik retikulumda aktif Ca+2taşınmasını düzenlemektedir. Üç Na+iyonuna karşı bir kalsiyum iyonunun girişi gerçekleştirilmektedir. Kasılma sonrasında sarkoplazmik retikuluma geri alınan Ca+2 daha sonraki kasılmada tekrar salıverilmektedir.   Kalp Kasının metabolik yakıtları  Kalp kasının total oksidatif metabolizmasının %60–90 kadarını yağ asitlerinin oksidasyonu oluşturmaktadır. __Yemek sonrasında kanda serbest yağ asitleri düzeyi düşük olduğu için glukoz pirüvat ve laktat metabolik yakıt olarak kullanılmaktadır. Pirüvat ve laktat , serbest yağ asitleri ile izolösin , lösin ve valin gibi dallı zincirli  amino asitlerinin alınım ve oksidasyonlarını  önlemektedir. Yağ asitleri ve keton cisimleri, glukozun hücreye girişini ve fosfofruktokinaz enzimini engellemektedir.Lösin, izolösin ve valin gibi dallı zincirli amino asitlerin kullanımında α-ketoasit dehidrogenaz hız kısıtlayıcı rol oynamaktadır. Yağ asiti oksidasyonunu engelleyen pirüvat, α-ketoasit dehidrogenaz enzimini inhibe etmektedir. Açlıkta temel metaboik yakıt olarak adipoz dokudan mobilize edilen yağ asitleri kullanılmaktadır. Lipoprotein lipaz enzimi açlıkta uyarılarak plazma triaçilgliserollerin hidrolizi artırılmaktadır. Kalp kası sitoplâzmasına giren serbest yağ asitleri, bu proteine bağlanarak mitokondriye taşınmaktadır. Kısa süreli açlıkta dallı zincirli  amino asitler , uzun süreli açlıkta ise keton cisimler kullanılmaktadır.Anokside  yağ asitleri ve keton cisimleri kullanılmadığı için glukoz ve endojen glikojen tüketimi 10-20 kat artmaktadır.  __Alkol alınımı sonrasında kanda miktarı artan asetat, kalp için enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Anokside glukoz kullanımının uyarılma mekanizması, iskelet kasına benzemektedir. Kalp glikojeninin yıkılımının uyarılmasında fosforilaz sisteminin adrenalin tarafından aktivasyonu, anokside oluşan yüksek düzeyde AMP ile fosforilaz fosfataz enziminin inhibisyonu ve AMP tarafından fosforilaz b enziminin aktivasyonu etkili olmaktadır.

http://www.biyologlar.com/kas-dokusunun-biyokimyasi

Ünlü Türk Biyologlar

Turhan Baytop Prof. Turhan Baytop, (d. 20 Haziran 1920, İstanbul - ö. 25 Haziran 2002, İstanbul), eczacı, öğretim üyesi, botanikçi, bilim adamı. 1945 yılında İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi Eczacı Okulu'nu bitiren Prof. Baytop, 1948 yılında mezun olduğu okulun Farmakognozi Enstitüsü'nde asistan olarak göreve başladı. Hazırladığı bir tez ile 1949 yılında Dr. pharm. ünvanı kazanan Turhan Baytop, 1951 yılında gittiği Paris Eczacılık Fakültesi Farmakognozi Kürsüsü'nde çeşitli çalışmalarda bulundu. 1952'de Türkiye'ye dönerek, ertesi yıl doçent olan Baytop, on yıl sonra 1963'te profesör unvanını aldı. İstanbul Üniversitesi Eczacılık Fakültesi'nin ilk dekanıdır. Değişik dönemlerde beş kez dekanlık yaptı, 1969 - 1987 yılları arasında Farmakognozi anabilim dalı başkanlığı görevinde bulundu. 1987 yılında emekli olan Prof. Turhan Baytop, Türkiye'nin tıbbi bitkileri, Türkiye'nin florası ve Türk eczacılık tarihi konularında araştırma ve çalışmalar yaptı. 300'ün üzerinde kitap ve araştırması yayımlandı. İstanbul Üniversitesi Eczacılık Fakültesi içinde "Eczacılık Tarihi Müzesi"'ni kuran Prof. Baytop, birçok tarihi eşyayı bu müzeye kazandırıp 1990 yılında Türk Eczacılık Tarihi Toplantılarını düzenlemeye başlayıp, 1984 -1996 yılları arasında "Eczacılık Tarihi ve Deontolojisi" dersini vererek, bir ders kitabı yazmıştır. Botanik bilimiyle de ilgilenen Turhan Baytop, lale ve gülün geçmişini araştırdı, bu konuda İngilizce ve Japonca'ya da çevrilen bir kitap yazdı. Türkiye'de Bitkiler ile Tedavi, 1984, ISBN 975-420-021-1 The Bulbous Plants of Turkey, 1984 (B.Mathew ile birlikte) Türk Eczacılık Tarihi, 1985 İstanbul Lalesi, 1992 Türkçe Bitki Adları Sözlüğü, 1994 Eczahane'den Eczane'ye, 1995 Laboratuvar'dan Fabrika'ya, 1997 İstanbul Florası Araştırmaları, 1999, ISBN 9789757622530 Türk Eczacılık Tarihi Araştırmaları, Anadolu Dağlarında 50 Yıl, 2000 Türkiye'de Eski Bahçe Gülleri, 2001 İstanbul Florası Araştırmaları, 2002 Türkiye'de Eski Bahçe Gülleri, 2001   Prof. Dr. Yusuf Vardar Prof. Dr. Yusuf Vardar (d. 1921 Karacaova, Yunanistan - ö. 6 Mart 2009 İzmir, Türkiye). Türk botanikçi. Tekirdağ Ortaokulu'nu ve Edirne Lisesi 'ni bitirdikten sonra, 1946'da İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Tabii İlimler Bölümü'ne bağlı Yüksek Öğretmen Okulu'ndan mezun olmuştur. 1949'da İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Botanik Kürsüsü'nde Prof. Dr. Leo Brauner'in öğrencisi olarak "Angiosperm Nebatların Su Altındaki Transpirasyonu Hakkında İncelemeleri" konusunda yaptığı tezle Doktora derecesine hak kazanmıştır. 1954 yılında yine İstanbul Üniversitesi'nde Doçentliğe yükseltilmiştir. Çalışmalarını Ocak-Aralık 1958 arasında, ABD hükümetinin verdiği bursla, International Cooperation Administration programından yararlanarak "Bitki Fizyolojisinde Atomun Sulhçu Gayelerle Kullanımı" konularında araştırmalar yapmak üzere University of Wisconsin'de sürdürmüştür. ABD'den dönüşte ise, Nisan 1959'da Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Bünyesindeki Biyoloji Enstitüsü'ne Doçent olarak atanmış ve 1960'ta da bu Enstitü'de Profesörlüğe yükseltilmiştir. Ekim 1961'de, kuruluşuna öncülük ettiği ve Türkiye'nin üçüncü Fen Fakültesi olan, Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Dekanlığı'na seçilmiştir. Ardından üç yeni dönem (Ekim 1963, Ekim 1965 ve Ekim 1969) Fen Fakültesi Dekanlığını yürütmüştür. Ayrıca 1961-1977 arasında E.Ü. Fen Fakültesi Botanik Kürsüsü Başkanlığı yapmıştır. Ekim 1971-Mayıs 1974 döneminde ise Ege Üniversitesi Rektörlüğüne seçilmiştir. Temmuz 1964-Ocak 1966 arasında TÜBİTAK BAY Grubu üyeliğini, 1966-74'te TÜBİTAK Bilim Kurulu üyeliğini yürütmüş; Şubat 1972-Ocak 1974 arasında da TÜBİTAK Bilim Kurulu Başkanlığı'na seçilmiştir. Temmuz 1973'te Üniversitelerarası Kurul'un oluşturulmasıyla seçimle işbaşına gelen ilk Üniversitelerarası Kurul Başkanı olan Vardar, bu görevi Haziran 1974'e dek yürütmüştür. Yine 1973-1974 yılları arasında, 1750 sayılı Üniversiteler Kanunu ile Milli Eğitim Bakanlığı'na bağlı olarak kurulan Yüksek Öğretim Kurulu Üyeliğine seçilmiştir. Kasım 1977'de, yaş haddi ile emekli olmasına 11 yıl varken, kendi isteğiyle E.Ü. Fen Fakültesi'den emekli olmuştur. Emekliliğinin ardından 1980-1990 arasında Ege Bölgesi Sanayi Odası'nda Baş Müşavir ve Genel Sekreter olarak görev almıştır. Bu dönemde de kendisi temel bilimci olduğu halde, uygulamaya inanmış ve her zaman savunduğu üniversite-sanayi işbirliğinin kurulması ve geliştirilebilmesi için katkılarda bulunmuştur. EBSO-TÜBİTAK işbirliği ile, EBSO-Ege Üniversitesi arasında oluşturulan Üniversite-Sanayi İşbirliğini Geliştirme Merkezi'nin (ÜSİGEM) hayata geçirilmesinde rol oynamıştır. Bu çalışmaları nedeniyle kendisine Fahri Doktora payesi verilmiştir. Vefatından sonra, Ege Üniversitesi Kampüs Kültür Merkezi'nin adı, Ege Üniversitesi Senatosu'nun oybirliği ile aldığı karar doğrultusunda, Prof.Dr. Yusuf Vardar MÖTBE Kültür Merkezi olarak değiştirildi. Prof. Dr. Yusuf Vardar Türk Biyoloji Derneği, ABD, İsviçre, Alman Botanik Dernekleri, Avrupa Bitki Fizyologları Birliği gibi mesleki örgütlere üye olmuş, 1950'li yıllarda Türk Biyologlar Derneği Başkanlığı yapmıştır. 1969'da Yale Series in Sciences International Advisory Board'a seçilmiştir. Ayrıca 1965-1969'da Türkiye Atom Enerjisi Komisyonu üyesi, 1970-1976'da CENTO Bilimsel Koordinasyon Heyeti Türk Delegesi ve 1972-1975'te Akdeniz Uygulamalı Bitki Fizyologları Örgütü Başkanı olarak görev almıştır. Uluslararası düzeyde (Ekim 1967- Ekim 1971) bitki hormonları transferi ve bitki büyüme hormonları konularında İzmir'de iki kez NATO-Advanced Study Instıtute düzenlemiştir. Bu NATO-ASI toplantılarında sunulan makalelerin toplandığı ve editörlüğünü Vardar'ın yaptığı kitaplar günümüzde de sanal ortamda satıştadır. Vardar (1968) Elsevier ve Kaldewey and Vardar (1972) Verlag Chemie, www.amazon.de, www.bestwebbuys.com gibi birçok elektronik kitapçıda satılmaktadır. (web adreslerine ulaşım tarihi 16 Mayıs 2006). Yine İzmir'de Ekim 1975'te K.H. Sheikh ve M. Öztürk'le beraber 3rd Mediterranean Plant Physiologists (MPP) toplantısının düzenlenmesini sağlamıştır. Toplam 7 adet Yüksek Lisans ve 12 adet Doktora tezi yönetmiştir. Yusuf Vardar, ayrıca yapmış olduğu bilimsel çalışmalarla 1976 yılında TÜBİTAK Bilim Ödülü'ne layık görülen ilk botanikçidir. Vardar'ın yayınları 60'ı yabancı dilde, toplam 130 orijinal makale; editörlüğünü üstlendiğini ve İngilizce olarak yayımlanan 3 adet kitap; toplam 25 adet Türkçe ders kitabı; 77 adet Türkçe derleme makale ile Ege Ekspres, Rapor, Tercüman, Yeni Asır, Son Havadis gibi günlük gazetelerde yayımlanan 1000 kadar yazıdır. Ayrıca 1975 yılına kadar, 17 farklı temel bitki fizyolojisi kitabında Vardar'ın çalışmalarına gönderme yapılmıştır. Türkçe kitaplarından bazıları sanal ortamda hâlâ satılmaktadır. Makalelerine, Science Citation Index'de sadece 1965-75 yılları arasında 70'ten fazla atıf yapılmıştır. Y. Vardar, Cumhuriyet'ten sonra Türk biyolojisinin gelişmesine katkıda bulunan bilim adamları arasında anılmaktadır[1]. Yaşam öyküsü kızı Nükhet Vardar tarafından "Hakikatte Aşk, Bilgide Kuvvet..." adı ile 2007 yılından kaleme alınmış ve yayınlanmıştır.   Prof. Dr. Ali Demirsoy Prof. Dr. Ali Demirsoy, (ICZN yazar gösteriminde Demirsoy; d. 1945 Yuva, Kemaliye, Erzincan, Türkiye) Türk entomolog ve evrimsel biyoloji uzmanı. Şimdiye kadar 20 takson tanımlamış ve 12 taksona da adı verilmiştir. Eski adı Gerüşla olan Yuva köyünde doğdu. 956 yılında köyündeki ilkokulu, 1959'da Kemaliye'deki ortaokulu, 1962'de Ankara Gazi Lisesi'ni, 1966'da Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Tabii İlimler Bölümü'nü bitirdi. Petrol aramada staj yaptı. 1966 yılında Atatürk Üniversitesi Fen Fakültesi Biyoloji Bölümü'ne asistan oldu. 1971 yılında Erzurum ve civarı vilayetlerin Orthoptera Faunası adlı tezle doktor oldu. Aynı yıl DAAD'den aldığı bir bursla Almanya'da lisan okuluna devam etti. Daha sonra Humboldt bursunu kazanarak Hamburg Üniversitesi'nde, Paris ve Londra'daki araştırma enstitülerinde çalıştı. Türkiye'nin Caelifera Faunasının taksonomik incelemesi adlı tezle 1974 yılında habilitasyonunu yaptı. Yine bu süre içerisinde Birleşmiş Milletler'in finanse ettiği bir derin deniz araştırmasına katılarak Kuzey Kutbu ve Grönland'da, İzlanda civarında, oseonografik, yavru balık ve deniz akımlarını inceleyen bir bilimsel araştırmaya aktif olarak katıldı. 1984 yılında Alexander von Humboldt bursunu tekrar alarak, Hamburg Üniversitesi Zooloji Enstitüsü'nde Türkiye Faunası ile ilgili araştırmalarına devam etti. 1978 yılında Hacettepe Üniversitesi'ne atandı. 1980-1981 yıllarında Zooloji Bölüm Başkanlığı, 1981-1982 yılları arasında da Hacettepe Üniversitesi Fen Fakültesi Dekanlığı yaptı. 1982 yılından beri Hacettepe Üniversitesi Fen Fakültesi Biyoloji Bölümü'nde öğretim üyesi olarak çalışmaktadır. Ders kitabı, araştırma, deneme ve bilimsel roman tarzı çok sayıda kitabı vardır. Özellikle "Yaşamın Temel Kuralları" adlı ders kitabı dizisiyle geniş kitlelere zoolojiyi sevdirdi. Çalışma alanları arasında öncelik taksonomidedir. Türkiye'deki Mantodea, Caelifera, Odonota, Blattodea, Dermeptera, Scorpionidae, Hirundina faunaları üzerine taksonomik çalışmalar ana uzmanlık alanıdır. Ayrıca, doğanın ve çevrenin korunması, genetik [1] ve evrim ile zoocoğrafya da çalışma alanlarının uzanımlarıdır. Özellikle evrim konusunda Türkiye'deki en popüler[2] ve aktif[3][4][5][6][7][8][9] uzmanlardan biridir. Demirsoy'un evrim üzerine olan popüler yayınları evrim teorisine karşı olanlarca da sık sık eleştiri amacıyla kullanılır. Adlandırdığı taksonlar 1973 Paranocarodes fieberi anatoliensis Demirsoy, 1973 (sonra: Paranocarodes anatoliensis) Paranothrotes asulcatus Demirsoy, 1973 Paranothrotes opacus hakkariana Demirsoy, 1973 Paranothrotes kosswigi Demirsoy, 1973 Pseudosavalania Demirsoy, 1973 Pseudosavalania karabagi Demirsoy, 1973 1974 Isophya kosswigi Demirsoy, 1974 Parapholidoptera karabagi Demirsoy, 1974 Platycleis (Squamiana) weidneri Demirsoy, 1974 Platycleis (Yalvaciana) yalvaci Demirsoy, 1974 1977 Tetrix turcica Demirsoy, 1977 (sonra: Tetrix depressa turcicus) 1979 Aspingoderus elazigi Demirsoy, 1979 Chorthippus albomarginatus hakkaricus Demirsoy, 1979 Dociostaurus (Dociostaurus) salmani Demirsoy, 1979 Eremippus weidneri Demirsoy, 1979 Paranothrotes eximius nigroloba Demirsoy, 1979 Pseudoceles karadagi Demirsoy, 1979 Sphingonotus turcicus kocaki Demirsoy, 1979 2002 Novadrymadusa Demirsoy, Salman ve Sevgili, 2002 Novadrymadusa karabagi Demirsoy, Salman ve Sevgili, 2002 Adına ithaf edilen taksonlar Demirsoyus Çıplak, Şirin & Taylan, 2004 Leptodusa demirsoyi (Karabag, 1975) Brachyptera demirsoyi Kazancı, 1983 Eupholidoptera demirsoyi Salman, 1983 Paratendipes demirsoyus Şahin, 1987 Prozercon demirsoyi Urhan & Ayyıldız 1996 Sadleriana byzanthina demirsoyi Yıldırım & Morkoyunlu, 1998 Poecilimon demirsoyi Sevgili 2001 Paranocaracris rubripes demirsoyi Ünal, 2002 Xysticus demirsoyi Demir, Topçu & Türkes, 2006 Athous (Orthathous) demirsoyi Platia, Kabalak, Sert 2007 Campanula demirsoyi Kandemir, 2007   Ayla Kalkandelen Ayla Kalkandelen (ICZN yazar gösteriminde Kalkandelen; d. 14 Mart 1939 Gaziantep - ö. 28 Nisan 2002). Türk entomolog. Uzmanlık alanı Homoptera'nın Auchenorrhyncha alt takımıdır. Şimdiye kadar 10 takson tanımlamış ve 5 taksona da adı verilmiştir. 1962 yılında Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bağ ve Bahçe Bitkileri Yetiştirme ve Islahı Bölümü'nden mezun olduktan sonra aynı yıl Ankara Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsü'nde göreve başlamıştır. 1964 yılında Georgetown lisan okuluna devam ettikten sonra AID bursu ile 1965-1966 yıllarında Clemson Üniversitesi (Clemson S. C., ABD)'nde yüksek lisansını yapmıştır. Bu arada Temmuz 1966'da 3 hafta Columbus Üniversitesi (Columbus, Ohio, ABD)'nde Dr. D. M. Delong'dan ve Ocak-Şubat 1967'de National Museum of Natural History (Washington DC)'de Dr. J. Kramer'den Cicadellidae (Homoptera) taksonomisi üzerine eğitim almıştır. Kasım 1971'de Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bitki Koruma Bölümü'nde "Orta Anadolu'da Homoptera:Cicadellidae Familyası Türlerinin Taksonomisi Üzerine Araştırmalar" adlı doktora teziyle Doktor ünvanını alan Kalkandelen, Ekim 1995'te de Doçent olmuştur. 1986-1990 yıllarında Bitki Koruma Bülteni Yayın Yönetim kurulu ve Redaksiyon Heyeti Başkanlığı görevini yürütmüştür. 1996 yılında The American Biographical Institute tarafından International Who's Who of Contenporary Achievement ödülü verilmiştir. 1997 yılında emekli olmuştur. Adlandırdığı taksonlar Diplocolenus (Verdanus) bekiri Kalkandelen, 1972 Mocuellus dlabolai Kalkandelen, 1972 Mocuellus foxi Kalkandelen, 1972 Mocuellus zelihae Kalkandelen, 1972 Paluda vitripennis lalahani Kalkandelen, 1972 Eurybregma dlabolai Kalkandelen, 1980 Zyginidia (Zyginidia) artvinicus Kalkandelen, 1985 Zyginidia (Zyginidia) karadenizicus Kalkandelen, 1985 Zyginidia (Zyginidia) bafranicus Kalkandelen, 1985 Zyginidia (Zyginidia) emrea Kalkandelen, 1985 Adına ithaf edilen taksonlar Anoplotettix kalkandeleni Dlabola, 1971 Tshurtshurnella kalkandelenica Dlabola, 1982 Malenia aylae Dlabola, 1983 Quadristylum aylae Dlabola, 1985 Hyalesthes aylanus Hoch, 1985     Feyzi Önder İlk öğrenimini Ödemiş Cumhuriyet İlkokulunda, orta öğrenimini İzmir Tilkilik Ortaokulu ve İzmir Atatürk Lisesinde tamamlamıştır. 1961yılında Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesine girerek 1965 yılında aynı fakültenin Bitki Sağlığı Bölümünden mezun olmuştur. Aynı yıl asistanlık sınavını kazanarak bu fakültenin Entomoloji ve Zirai Zooloji Kürsüsüne asistan olarak girmiştir. 1970 yılında "İzmir ili ve çevresinde bitki zararlısı Mirinae (Miridae:Hemiptera) türlerinin tanınmaları, yayılışları ve kısa biyolojileri üzerinde araştırmalar" isimli doktora tezini tamamlayarak doçentlik çalışmalarına başlamıştır. 1972-1973 yıllarında Londra'da British Museum (Natural History)'da konusuyla ilgili araştırmalarda bulunarak 1973 yılı Ekim ayında askerlik görevini yapmak üzere kürsüden ayrılmış, askerlik görevinin bitimi olan Nisan 1975'de tekrar aynı kürsüye atanmıştır. 1976 yılının Kasım ayında Üniversite Doçenti ünvanını kazanmıştır. Yurtiçi ve yurtdışında 193 adet kitap, makale ve bildirisi yayımlanmıştır. Türkiye'nin fauna zenginliğinin tespit ve tanımlanması üzerine verdiği gayretleri ve isim babalığı yapıp entomoloji dünyasına tanıttığı böcek adları bugün de kullanılmaktadır. 1980-1988 yılları arasında PTT ile işbirliği yaparak böcek konulu 26 pulun çıkmasını sağlamış ve bu çabası böceklerin kitlelerce tanınmasını sağlamıştır. İlk kitabı, 1978 yılında Prof Dr. Niyazi Lodos ile birlikte Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi yayınlarında çıkardığı Heteroptera (Türkiye ve Palearktik Bölge Familyaları Hakkında bilgiler) adlı kitabıdır. Diğer kitap ve çalışmaları hakkında toplu listeyi aşağıdaki kaynakçada bulabilirsiniz. Adı, Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesinde Feyzi Önder Konferans Salonu'na verilmiştir. Adlandırdığı taksonlar 1975 yılında keşfedilenler: Mecomma pervinius Onder, 1974 1975 yılında keşfedilenler: Solenoxyphus alkani Onder, 1975 1977 yılında keşfedilenler: Galeatus helianthi Onder & Lodos, 1977 sinonim 1979 yılında keşfedilenler: Mecomma lodosi Onder, 1979 sinonim Adına ithaf edilen taksonla Psallus oenderi Wagner, 1976 Fieberiella oenderi Dlabola, 1985 Nemorius oenderi Jezek, 1990 Coptosoma oenderi Doğanlar et al., 2007 Hasan Koç Doç. Dr. Hasan Koç (1968 Afyonkarahisar -), Türk entomolog ve taksonomist. Uzmanlık alanı Diptera takımının Tipulidae, Limoniidae, Pediciidae familyalarıdır. Şu ana kadar 11 takson tanımlamıştır. Afyonkarahisar'ın Şuhut ilçesine bağlı Akyuva köyünde doğdu. İlk ve orta öğrenimini Şuhut'ta, liseyi ise Çanakkale Gökçeada'da okudu. 2009 yılında doçent olan Koç, halen Muğla Üniversitesinde öğretim elemanıdır. Adlandırdığı taksonlar 1996 yılında keşfedilenler: Tipula transmarmarensis Koç, Aktaş & Oosterbroek, 1996 1998 yılında keşfedilenler: Tipula aktashi Koç, Hasbenli & Jong, 1998 Conophorus aktashi Hasbenli, Koç & Zaitzev, 1998 2004 yılında keşfedilenler: Phyllolabis kocmani Koç, 2004 Tipula cillibema Koç, 2004 Tipula murati Koç, 2004 2006 yılında keşfedilenler: Liponeura osmanica Koç & Zwick, 2006 2007 yılında keşfedilenler: Tipula oosterbroeki Koç, 2007 Tipula jaroslavi Koç, 2007 Tipula gebze Koç, Hasbenli & Vogtenhuber, 2007 2008 yılında keşfedilenler: Urytalpa chandleri Bechev & Koç, 2008 Doç. Dr. Hasan Koç (1968 Afyonkarahisar -), Türk entomolog ve taksonomist. Uzmanlık alanı Diptera takımının Tipulidae, Limoniidae, Pediciidae familyalarıdır. Şu ana kadar 11 takson tanımlamıştır. Afyonkarahisar'ın Şuhut ilçesine bağlı Akyuva köyünde doğdu. İlk ve orta öğrenimini Şuhut'ta, liseyi ise Çanakkale Gökçeada'da okudu. 2009 yılında doçent olan Koç, halen Muğla Üniversitesinde öğretim elemanıdır. Adlandırdığı taksonlar 1996 yılında keşfedilenler: Tipula transmarmarensis Koç, Aktaş & Oosterbroek, 1996 1998 yılında keşfedilenler: Tipula aktashi Koç, Hasbenli & Jong, 1998 Conophorus aktashi Hasbenli, Koç & Zaitzev, 1998 2004 yılında keşfedilenler: Phyllolabis kocmani Koç, 2004 Tipula cillibema Koç, 2004 Tipula murati Koç, 2004 2006 yılında keşfedilenler: Liponeura osmanica Koç & Zwick, 2006 2007 yılında keşfedilenler: Tipula oosterbroeki Koç, 2007 Tipula jaroslavi Koç, 2007 Tipula gebze Koç, Hasbenli & Vogtenhuber, 2007 2008 yılında keşfedilenler: Urytalpa chandleri Bechev & Koç, 2008   Niyazi Lodos   Eski adı Yayaköy olan Zeytinliova köyünde doğdu. İlk ve orta öğrenimini İzmir'de tamamlamış, 1946 yılında Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesinden mezun olmuştur. Meslek yaşamına Bornova Zeytincilik Araştırma Enstitüsünde başlayan Lodos, askerlik hizmetinden sonra 1947-1950 yılları arasında kısa sürelerle Ankara Zirai Mücadele ve Karantina Müdürlüğü, Ziraat İşleri Genel Müdürlüğü Meyvecilik Şubesi ve Bornova Bölge Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsü gibi kuruluşlarda görev yapmıştır. 1950-1955 yılları arasında çalıştığı Ankara Bölge Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsünde gösterdiği yüksek performans, yöneticilerin ve Prof. Dr. Bekir Alkan’ın dikkatini çekmiş ve bilim insanlığı yolunda ilk adımlarını bu kuruluşta atmıştır. Prof. Dr. Bekir Alkan'ın danışmanlığı altında hazırlamış olduğu “Orta Anadolu’da meyve ağaçlarında zarar yapan Curculionidae (Hortumlu böcekler) türleri üzerinde sistematik araştırmalar” konulu doktora tezini başarıyla tamamlamıştır. Bu sırada Güneydoğu Anadolu Bölgesinde hububatta önemli zararlar oluşturan süneyle ilgili araştırmalar yapmak üzere bakanlıkça Diyarbakır’a görevlendirilen Lodos, daha sonra Bölge Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsüne dönüştürülecek olan “Geçici Süne Araştırma İstasyonu”nu kurmuş ve bu kuruluşun yöneticiliğini üstlenmiştir. Süne üzerinde yaptığı biyolojik ve ekolojik çalışmalardan elde ettiği sonuçlar hâlâ başarıyla kullanılmakta ve uygulanmaktadır. Süneyle ilgili bu başarılı çalışmalar Onu kısa zamanda civar ülkelerde de ünlendirmiş, nitekim Irak Hükümeti kendisini Irak’ta süne sorununu çözmek için bir yıllığına “Sözleşmeli Araştırıcı” olarak istihdam etmiştir. 1957 yılında Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesine giren Lodos, Türkiye’de ilk kez ‘Bitki Sağlığı Bölümü’ nü kurmuştur. Süne üzerinde yaptığı çalışmalarını “Türkiye, Irak, İran ve Suriye’de Süne (Eurygaster integriceps Put.) problemi üzerinde incelemeler” başlıklı eserde bir araya getiren Lodos, bu eseriyle 1960 yılında “Üniversite Doçenti” unvanını kazanmıştır ve bu unvan EÜ'ndeki ilk doçentlik unvanıdır. Prof. Dr. Niyazi Lodos, 1960-1962 yılları arasında Entomoloji ve Fitopatoloji Kürsüsü, 1962-1964 yılları arasında da Entomoloji ve Zirai Zooloji Kürsüsü Başkanlığı görevini sürdürmüştür. 1964 yılında EÜ Ziraat Fakültesindeki görevinden ayrılan Lodos, 1964-1969 yılları arasında özel bir anlaşmayla gittiği Gana'da West African Cocoa Research Institute’de Entomoloji Departmanı şefi olarak görev almıştır. Prof. Dr. Niyazi Lodos, 1969 yılında EÜ Ziraat Fakültesindeki görevine yeniden dönmüş ve aynı yıl profesörlüğe yükseltilmiştir. Bu tarihten itibaren Entomoloji ve Zirai Zooloji Kürsüsü ve Bitki Sağlığı Bölümü Başkanlıkları görevlerini sürdüren Lodos, 1982 yılında Yüksek Öğretim Kanunu gereğince ismi Bitki Koruma Bölümü olan bölüm başkanlığına getirilmiş ve bu görevini emekli olduğu 1 Temmuz 1988 tarihine kadar sürdürmüştür. Prof. Dr. Niyazi Lodos’u, entomoloji bilimine katkılarından dolayı bütün bilim dünyası tanımaktadır. İran, Irak, Fas, Gana, Çekoslovakya, Almanya, Fransa, İngiltere, ABD gibi ülkelerde kısa veya uzun süreli çalışmaları; bazılan yabancı dillere çevrilmiş ders kitaplan; 90′dan fazla yabancı dillerde yayınlanmış mesleki eserleri; Royal Society of Entomology, International Commission for Invertebrata Survey, World’s Heteropterists, Curculio, Auchenorrhyncha ve Cocoa Scientists gibi birçok uluslararası dernek ve kuruluşlara üye olması; Türkiye entomolojisiyle ilgili yabancı araştırıcıların herhangi bir başvurusuna hemen o gün yanıt vermesi onu gerçekten entomoloji biliminde zirveye çıkarmıştır. Özellikle Gana'da yaptığı araştırmalar[1], entomoloji dünyasında takdir toplamış ve bu çalışmalardan birinde topladığı böcek örneği daha sonra meslektaşı tarafından adına ithaf edilmiştir: Blepharella lodosi Mesnil (sin: Congochrysosoma lodosi Mesnil) Bu arada Türkiye'de ilk kez bulunan ve bilim dünyası için yeni olan 31 böcek türünün lodosi, lodosianus, isodol ve niyazii gibi epitetlerle adına ithaf edilmesi, lodos'un çalışmalarının takdir gördüğünün göstergesidir. Üniversiteye girdiği 1957 yılından emekli olduğu 1988 yılına kadar 1000′den fazla lisans, 45 Uzmanlık ve Yüksek Lisans ve 15 Doktora öğrencisinden başka çok sayıda Doçent ve Profesör de yetiştirmiştir. Yayımlamış olduğu 170′den fazla eseri, bizzat kendisinin kurmuş olduğu Türkiye Entomoloji Derneği ve bu derneğin yayın organı olan Türkiye Entomoloji Dergisi bu konuda çalışanlara sürekli yardımcı olmaktadır. Yaptığı katkılar ve bıraktığı eserlerden dolayı 1996 yılında Ege Üniversitesi Senatosu tarafından “Üstün Hizmet Madalyası”yla onurlandırılmıştır. Türkiye'nin ilk ve en zengin böcek müzesi unvanına sahip olan ve uluslararası merkezlerce LEMT kısaltmasıyla kabul edilen Prof. Dr. Niyazi Lodos Böcek Entomoloji Müzesi onun adına ithaf edilmiştir. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi’nin kuruluşunu izleyen yıllarda Bitki Sağlığı Bölümünü kuran Prof. Dr. Niyazi Lodos tarafından müze konusunda ilk adımlar atılmış ve daha sonra Prof. Dr. Feyzi Önder, Prof. Dr. Hasan Giray ile Bölümde entomoloji konusunda çalışan akademisyenler tarafından geliştirilmiştir. Adlandırdığı taksonla 1977 yılında keşfedilenler: Galeatus helianthi Onder & Lodos, 1977 sinonim Adına ithaf edilen taksonlar Ceutorhynchus niyazii Hoffmann, 1957 Rhynchites lodosi Voss, 1973 Neotournieria lodosianus (Magnano, 1977) Cicada lodosi Boulard, 1979 Mecomma lodosi Onder, 1979 Tshurtshurnella lodosi Dlabola, 1979 Trissolcus lodosi (Szabo, 1981) Coptosoma lodosi Doğanlar et al., 2007   Tevfik Karabağ 1934 yılında Yüksek Ziraat Enstitüsü Ziraat Fakültesinden mezun olmuştur. 1944 yılında Yüksek Ziraat Enstitüsü Tabii İlimler Fakültesinde doktora derecesini alan Karabağ, 1948 yılında aynı fakültede doçentliğe, 1953 yılında da Ankara Üniversitesi Fen Fakültesinde profesörlüğe yükselmiştir. Üç yıllık askerlik hizmeti dışında 1934-1953 yılları arasında Yüksek Ziraat Enstitüsü Tabii İlimler Fakültesinde, 1949-1951 yılları arasında İngiltere'de British Museum’da, 1953-1981 yılları arasında Ankara Üniversitesi Fen Fakültesinde görev yapan Karabağ, 1957 ve 1966 yıllarında iki kez Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Dekanlığına seçilmiştir. 1961-1977 yılları arasında aynı fakültede Sistematik Zooloji Kürsüsü Başkanı olan Karabağ, 1977-1983 yılları arasında TÜBİTAK Genel Sekreterliği görevini yürütmüştür. Diyarbakır Dicle Üniversitesinin kurulmasında aktif rol alan Karabağ Royal Entomological Society of London ve Entomoloji Derneği’nin üyeleri arasında yer almıştır. Böcek sistematiği üzerindeki araştırma ve çalışmalarıyla bilim dünyasına değerli katkılarda[1] bulunan ve doktora çalışmalarıyla böcek sistematiği prensip ve uygulamalarında önemli izler bırakan Tevfik Karabağ’a 1997 yılında TÜBİTAK Hizmet Ödülü verilmiştir. Adlandırdığı taksonlar Paranocarodes fieberi tolunayi Karabağ, 1949 Anterastes uludaghensis Karabağ, 1950 Bucephaloptera bolivari Karabağ, 1950 Bucephaloptera convergens Karabağ, 1950 Parapholidoptera kosswigi (Karabağ, 1950) Platycleis (Montana) uvarovi (Karabağ, 1950) Platycleis (Squamiana) ankarensis (Karabağ, 1950) Poecilimon birandi Karabağ, 1950 Poecilimon cervus Karabağ, 1950 Poecilimon excicus Karabağ 1950 Poecilimon glandifer Karabağ, 1950 Poecilimon turcicus Karabağ, 1950 Anterastes tolunayi Karabağ, 1951 Anterastes turcicus Karabağ, 1951 Anadolua burri Karabağ, 1952 Anadolua davisi Karabağ, 1952 Anadolua rammei Karabağ, 1952 Eupholidoptera excisa (Karabağ, 1952) Paradrymadusa aksirayi Karabağ, 1952 Parapholidoptera grandis (Karabağ,1952) Psorodonotus anatolicus Karabağ, 1952 Psorodonotus ebneri Karabağ, 1952 Psorodonotus rugulosus Karabağ, 1952 Dasyhippus uvorovi Karabağ, 1953 Gomphocerus sibiricus dimorphus Karabağ, 1953 Gomphocerus sibiricus hemipterus Karabağ, 1953 Paranocaracris citripes idrisi (Karabağ, 1953) Paranocaracris rimansonae kosswigi (Karabağ, 1953) Poecilimon bilgeri Karabağ, 1953 Poecilimon celebi Karabağ 1953 Poecilimon davisi Karabağ, 1953 Stenobothrus (Stenobothrus) burri Karabağ, 1953 Xerohippus alkani Karabağ, 1953 Anadrymadusa albomaculata (Karabağ, 1956) Anadrymadusa spinicercis (Karabağ, 1956) Arcyptera (Pararcyptera) microptera karadagi (Karabağ, 1956) Bucephaloptera robusta Karabağ, 1956 Eupholidoptera unimacula Karabağ, 1956 Gampsocleis acutipennis Karabağ, 1956 Paradrymadusa brevicerca Karabağ, 1956 Parapholidoptera spinulosa Karabağ, 1956 Phonocorion uvarovi Karabağ, 1956 Phytodrymadusa hakkarica Karabağ, 1956 Poecilimon xenocercus Karabağ, 1956 Prionosthenus gueleni Karabağ, 1956 Psorodonotus davisi Karabağ, 1956 Isophya bicarinata Karabağ, 1957 Pseudoceles obscurus lateritius Karabağ, 1957 Rhacocleis acutangula Karabağ, 1957 Aeropedellus turcicus Karabağ, 1959 Drymadusa limbata grandis Karabağ, 1961 Parapholidoptera flexuosa Karabağ, 1961 Parapholidoptera intermixta Karabağ, 1961 Pezodrymadusa indivisa Karabağ, 1961 Pezodrymadusa lata Karabağ, 1961 Pezodrymadusa subinermis Karabağ, 1961 Pezodrymadusa uvarovi Karabağ, 1961 Pholidoptera guichardi Karabağ, 1961 Isophya autumnalis Karabağ, 1962 Isophya hakkarica Karabağ, 1962 Isophya thracica Karabağ, 1962 Poecilimon serratus Karabağ, 1962 Parapholidoptera ziganensis Karabağ, 1964 Poecilimon cervoides Karabağ, 1964 Poecilimon guichardi Karabağ, 1964 Poecilimon harveyi Karabağ, 1964 Anadrymadusa kosswigi Karabağ, 1975 Isophya cania Karabağ, 1975 Kurdia uvarovi Karabağ 1975 Leptodusa demirsoyi (Karabağ,1975) Leptodusa harzi (Karabağ, 1975) Parapoecilimon antalyaensis Karabağ, 1975 Poecilimon minutus Karabağ, 1975 Rhacocleis tuberculata Karabağ, 1978 Adına ithaf edilen taksonlar Isophya karabaghi Uvarov, 1940 Poecilimon karabagi (Ramme, 1942) Pseudosavalania karabagi Demirsoy, 1973 Parapholidoptera karabagi Demirsoy, 1974 Pseudoceles karadagi Demirsoy, 1977 Eupholidoptera karabagi Salman, 1983 Novadrymadusa karabagi Demirsoy, Salman et Sevgili, 2002 Poecilimon tevfikarabagi Ünal, 2005 Prof. Dr. Hikmet Birand Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi profesörlerinden ve bu üniversitenin eski rektörlerinden Prof. Dr. Hikmet Birand bu yıl başında vefat etti. Değerli ilim adamı Prof. Birand Fakültemizi bir kaç bakımdan ilgilendirmektedir. Her şeyden önce 1949 da kurulmuş olan Fakültemizin kurucu heyeti başkanı kendisi idi. O yıl İsmet İnönü’nün Cumhur Başkanlığı ve Ord. Prof. Şemsettin Günaltay’ın Başbakanlığı zamanı idi. O zamanın hükümeti, 1933 yılında kaldırılarak İslâm Tetkikleri Enstitüsü haline konmuş olan, İlahiyat Fakültesinin yeniden kurulmasına karar vermişti. Hükümetin bu kararını uygulama işini o yıllarda Halk partisi hükümetinin son Millî Eğitim Bakanı olan Tahsin Banguoğlu üzerine almış, bunun için de eski îlâhiyat Fakültesi profesörlerinden veya İslâm medeniyeti ilimlerinde başka yetkili kimselerden ilk Fakülte profesörlerini seçmek üzere bir komisyon toplamasını, o zaman Ankara Üniversitesi rektörü bulunan, rahmetli Hikmet Birand’dan istemişti. Prof. Birand 1949 yılı son aylarında İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesine gelerek benimle ve rahmetli Ord. Prof. Mükrimin Halil Yinanç’la görüştü. Hükümetin böyle bir teşebbüste bulunacağını ve kurucu heyete katılmak üzere Ankara’ya gelmemizi istedi. Kendisiyle o zamana kadar pek tanışıklığım olmadığı gibi Yinanç’ın da olmadığı için, bu işaretin Başbakan Şemsettin Günaltay tarafından verildiğini tahmin ettik. Çünkü Günaltay, Mükrimin Halik’in İstanbul Üniversitesinden hocası olduğu gibi 1933 den sonraki profesörlüğü ve dekanlığı zamanından beni de tanıyordu. Rektör Hikmet Birand Ankara Dil Tarih ve Coğrafya Fakültesinden Prof. Şinasi Altındağ’ı Ankara Hukuk Fakültesinden Prof. Esat Arsebük’ü de kurucu komiteye almıştı. Rektörlük binasında bir haftaya yakın toplantılar yaparak yeni Fakülteye alınabilecek adayları tetkik ettik. Eski İlâhiyat Fakültesinden Yusuf Ziya Yörükan ile Ömer Hilmi Buda’yı seçtik. Ayrıca, bir müddet üniversitede profesörlük ederek ayrılmış olan Remzi Oğuz Arık’ı Türk İslâm Sanatları profesörlüğüne davete karar verdik. Rektör Hikmet Birand İslâm Hukukunu okutmak üzere Esat Arsebük’e de yeni fakültede ders almasını teklif etti. Bu suretle ilk fakülte profesörler kurulu 4 kişiden ibaret olarak kuruldu. Üniversite kanununa göre profesör sayısı artıncaya kadar yeni fakültenin Ankara Hukuk veya Dil Tarih Fakültesinden birine yönetimce bağlı olarak çalışacağı anlaşıldı. Günlerimizin çoğunu yeni fakültenin yönetmelik taslağı, kürsüler ve ders programları işgal etti. Kürsüleri başlıca İslâm dininin temel bilgileri ile İslâm medeniyetine ait ilimler olmak üzere iki grupta topladık. Birinci grupta Tefsir, Hadis, İslâm hukuku ikinci grupta İslâm ve Türk tarihi, İslâm milletleri etnolojisi ve coğrafyası, İslâmi Türk edebiyatı, Tasavvuf, İslâm felsefesi, v.b. kürsüleri bulunuyordu. Yeni Fakülteyi ilmi bir zihniyetle kuvvetlendirmek için Antik Felsefe tarihi, Modern Felsefe tarihi, sistematik Felsefe (Bilgi Teorisi, Ahlâk), Mantık, Sosyoloji derslerinin de programda esaslı yer almasına dikkat ettik. Rektör Prof. Birand beni raportörlüğe seçtiği için bu tafsilâtı hatırlıyorum. Ayrıca İslâm tarihini okutmak üzere Başbakan Günaltay’ı ve Türk edebiyatı tarihini okutmak üzere Prof. Fuat Köprülü’yü konferansçı olarak daveti düşündük. Mukrimin Halil ile beraber her ikisini ziyaret ederek ricamızı söyledik. Fakat işlerinin çokluğundan dolayı ikisi de kabul etmedi. Sosyoloji dersleri için, eski İlâhiyat Fakültesinde bu dersi okutmuş olan Prof. Baltacıoğlu’nu davet ettik ise de, Nisan’a kadar bir şey söyleyemiyeceğini, sonra kabul edebileceğini bildirdi. Tasavvufi Türk edebiyatı için Burhan Toprak’ı düşündük. Ben kendisine yazdım. Bu teklifi büyük sevinçle karşıladı. Kurucu komite çalışmalarını bitirince Millî Eğitim Bakanını ziyaret ettik. Fakültenin sonraki gelişmeleri kurucu heyetin programına dâima uygun olmamıştır. Fakat anahatları çizilmiş yol üzerinde yürünmüştür. Görevimizi bitirdikten sonra yeni fakültenin nasıl gelişmeler kazandığı burada konumuz dışındadır. Prof. Hikmet Birand ile ondan sonra dostluğum arttı. Kardeşi Kâmran Birand, İstanbul Edebiyat Fakültesinden öğrencim idi. Prof. Von Aster ile tez konusunda mutabık kalmadıkları için, benim kürsüm olan Türk Fikir Tarihine geçerek orada, “Tanzimat devrinde Aydınlık felsefesi izleri” adlı konu üzerinde tez verdi. Ankara İlâhiyat Fakültesinde doçentliğini verdi ve profesör oldu. Burada da kendisiyle önce aynı kürsüde sonra iki kürsüyü ayırarak meslek arkadaşlığı yaptım. Prof. Kâmran Birand’ın çok erken ve hazin ölümü hepimizi son derecede üzdü. Ondan sonra büyük ağabeysi Hikmet Birand, Kâmran Birand’ın bütün mirasını, fakülte vakfı olarak tahsis etti. Bununla o zamandan beri fakülte adına öğrenciler okutulmaktadır. Rahmetli Hikmet Birand 1320 (1904) yılında Karaman’da doğmuştur. Karaman İdadisini bitirmiş, Halkalı Ziraat yüksek okulundan mezun olmuş, Almanya’da Bonn Üniversitesinde Ziraat alanındaki ihtisasım tamamlamış, doktora vermiş, 29. 4. 1938 de Ankara Yüksek Ziraat Enstitüsüne Doçent ve 18. 10. 1945 yılında profesör olmuş ve bu enstitü fakülte halini aldıktan sonra görevi devam etmiş, 1949-1951 yılları arasında Ankara Üniversitesi Rektörlüğü yapmıştır. Son yılda çıkardığı “Alıç Ağacı” adındaki bir eseri meslek alanı kadar edebiyatı da ilgilendiren bir eserdi. Hikmet Birand alçak gönüllü vakur ve ciddi düşünceli iyi yürekli bir insandı. Meslekdaşları kadar başka alanlarda çalışanlar üzerinde de çok iyi tesir bırakmakta, saygı ve sevgi doğurmakta idi. Onunla bir kere bile görüşenler ciddi, samimî ve iyi yürekli bir ilim adamı ile konuşduklarını anlarlardı. Unesco Millî Komisyonunda ormanların kaybolmasına karşı ilmî savaş işine katılmış ve her zaman olduğu gibi orada da değerini herkes yakından görmüştü. Biz bir candan dost; fakülte, kurucusunu ve koruyucusu kaybetti. Allah rahmet eylesin. Ne yazık ki bu yazımda değerli ilîm adamı Prof. Dr. Hikmet Birand’ın asıl ihtisas konusu olan Botanik’de Batı ilim alemince tanınmış bir zat olduğundan bahsedemedim. Kendisini yakından tanımama rağmen bu alanda yaptıklarını bilmiyordum. Çok şükür, Cumhuriyet Gazetesinde (31 Mart 1952) çıkan Zafer Hasan Aybek’in bir yazısı beni aydınlattı. Aybek bu yazısında şöyle diyor: “Prof. Birand, Karaman’da “Hacı Bayramoğulları” ailesindendir. Almanca olarak, Almanya’da basılmış beş kitabı ve Türkçe pek çok eseri vardır. Ülkü dergisinde ve Ulus gazetesinde devamlı yazılar yazmıştır. Birand, Uluslararası bir şöhrete sahip ve memleketimizin yetiştirdiği değerli ilim adamları arasında mümtaz bir zattır. Servetini Maarif Vakfına bırakmıştır.” Kaynak: Ord. Prof. Dr. Hilmi Ziya Ülken. “Prof. Dr. Hikmet Birand”. Ankara Üniversitesi İlahiyat Fakültesi. 19:219-221. Önemli Not: Zafer Hasan Aybek, merhum Hikmet Birand hocamızın doğum tarihini “1906″ olarak verir. Merhum Hilmi Ziya Ülken hoca ise yukarıda sunulan makalesine dipnot olarak “Birand hocanın 1904 doğumlu olduğunu ve bu tarihin Rektörlük Zat İşleri Müdürlüğünden alındığını” ekler. Prof. Dr. Semahat Geldiay TÜBİTAK Bilim Ödülü ve TÜBA Şeref Üyeliği ile onurlandırılmış olan kendisi gibi Zooloji profesörü olan ve Ege Üniversitesi Fen Fakültesinin kuruluş ve gelişmesinde katkılarıyla iz bırakan Sayın Prof. Dr. Remzi Geldiay’ın eşidir. Özenle büyüttüğü çocukları Vedat ile Beril’in anneleridir. 1923’de İzmir’de doğan Semahat Geldiay, ilk ve orta eğitimini İstanbul’da (1930-1941), Biyoloji Lisans eğitimini İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesinde (1942-1946), Doktora eğitimini ise Ankara Üniversitesi Fen Fakültesinde Prof. Dr. Selahattin Okay’ın yönetiminde tamamlamıştır. Doktora sonrası eğitimini de (1957-1959) Columbia Üniversitesi Zooloji bölümünde (New York, U.S.A) gerçekleştirmiştir. 1961-1966 yıllarında Ankara Üniversitesinde Doçent olarak çalışmıştır. 1967 yılında Ege Üniversitesinde profesörlüğe yükselmiş ve emekli oluncaya kadar bu üniversitenin kuruluşunda ve gelişmesinde önemli katkıları olmuştur. Yönetim sorumlulukları alarak, Kürsü Başkanlığı, Bölüm Başkanlığı, Senato Üyeliği ve Dekan Yardımcılığı dönemlerinde Ege Üniversitesi Fen Fakültesinde Biyoloji Öğretim Programlarının temelleri oluşturulmuştur. Bilimin gelişme çizgisini yakından izleyen ve dolayısıyla geleceği gören bir hoca olarak, bulunduğu akademik birimin gelişme doğrultusunu güncel konularla belirlemiştir. Öğrencilerini de bu gelişme politikasına uygun yönlendirmiştir. Kütüphane ve laboratuvar olanaklarıyla o yıllarda E. Ü. Fen Fakültesi Genel Zooloji Kürsüsünde çağdaş düzeyde gelişmiş bir araştırma ve eğitim kurumu oluşturmuştur. Yönetiminde 17 yüksek lisans tezi ile 9 doktora tezi tamamlanmıştır. Doktora öğrencilerinin hemen hemen tümüne yurtdışı burslar ve seçkin araştırma laboratuvarlarında çalışma olanağı sağlamak için özel çaba sarfetmiştir. Yüksek lisans ve Doktora öğrencilerinden beşi profesör, dördü doçent ve iki yardımcı doçent olarak üniversitelerdeki görevlerini sürdürmektedir. Nöroendokrinoloji alanında dünyadaki çalışmalar göz önüne alındığında, Prof. Dr. Semahat Geldiay bu alanda az sayıdaki ilk çalışan öncülerin hemen arkasından gelen kuşakta yer almıştır. Böcek nöroendokrin sistemine ait temel yapısal bilgilerin ve fizyolojik rollerin anlaşılmasında önemli katkı sağlayan çalışmalar yapmıştır. Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Zooloji Bölümünde Prof. Dr. Selahattin Okay’ın yönetiminde 1954 yılında tamamladığı doktora çalışmalarında Locusta migratoria (çekirge) da nörosekresyon hücrelerinin beyinde dağılışı, tipleri ve salınma yerlerini ışık mikroskobu düzeyinde belirlemiştir. Bu çalışma ülkemizde Omurgasız Nöroendokrinolojisi alanında yapılmış ilk çalışmadır. Eşi Prof. Dr. Remzi Geldiay ile Doktora sonrası gittiği Amerika’da Columbia Üniversitesinde Dr. HODGSON ile çalışarak (1957-1959), nörosekresyonun fizyolojik etkisini gösteren iki önemli çalışmayı gerçekleştirmiştir. Bu çalışmalardan birisi nörosekresyon materyalinin sinir sistemi üzerine etki ettiğinin ve hayvan davranışlarını kontrol ettiğinin deneysel olarak gösterilmesidir. Nörosekresyonun hayvan davranışlarını kontrol ettiği ise nörohemal bölge ekstreleri enjekte edilmiş böceklerin isli kağıt içeren deney kutusunda bıraktıkları izlerin karşılaştırılmasıyla gösterilmiştir. Etkili materyalin kaynağının beyin nörosekresyon hücreleri olduğunu deneysel olarak göstermiştir. Alanında ilk olan bu deneylere, omurgalı-omurgasız hayvanlarda yapılmış benzer çalışmalarda ve izleyen yıllarda yazılmış temel ders ve başvuru kitaplarında da çok sayıda atıf yapılmıştır. İzleyen yıllarda ergin yumurta bırakma diapozunun fotoperiyodun ve beyin nöroendokrin sistemin kontrolu altında olduğunu, uzun gün ışığının ergin diyapozu kırdığını deneysel olarak göstermiştir. İzleyen çalışmalarında; ışığa duyarlı bölgenin başın merkezi bölgesinde yer aldığını, ışığın beyin nörosekresyon hücrelerini doğrudan uyardığını ve uzun ışık periyodunun beyin nörosekresyon hücrelerini aktifleştirdiğini radyoaktif sistein kullanarak göstermiştir. Çevre faktörlerinden özellikle ışığın nöroendokrin sistem üzerine etkilerinin anlaşılmasına önemli katkıları olan bu çalışmalara yine çok sayıda atıf yapılmıştır. 1970’li yıllar elektron mikroskobunun Biyolojide yaygın şekilde kullanıldığı yıllardır. Prof. Dr. Semahat Geldiay da beyin nörosekresyon hücrelerinin ince yapısını Amerika’da Seatle’da Prof. Dr. J. Edwards ile birlikte elektron mikroskobuyla çalışmıştır. Nörosekresyon hücrelerinin tiplerini, yapısal özelliklerini belirlemiştir. Yine bu çalışmalar sırasında, bilinen nörohemal organların dışında, serebral nörohemal organ olarak isimlendirilen nörohormonların doğrudan beyinden salındığı yeni yerler de bulunmuştur. Türkiye’de de tüm bu güncel ve başarılı çalışmalarıyla 1975 yılında TÜBİTAK Bilim Ödülü ile onurlandırılmıştır. 1975-1980 yılları arasında Dr. Karaçalı ile birlikte, böcek nöroendokrin sisteminde ince yapı çalışmalarına devam etmek için bir NATO projesi vermiştir. Prof. Dr. Geldiay, Devlet Planlama Teşkilatının desteğini de sağlayarak Ege Üniversitesine bugün hala kullanılan bir transmisyon elektron mikroskobu kazandırmıştır. CENTO ve İngiliz Hükümetinden bu projeye sağlanan ek desteklerle birlikte elektron mikroskobu hazırlık laboratuvarını kurmuştur. Bu projenin desteğiyle hem serebral nörohemal organın diğer türlerde de varlığı gösterilmiştir ve hem de nöroendokrin sistemin çeşitli kısımlarında başka çalışmalar da yapılmıştır. Yapılan çalışmalar uluslararası seçkin dergilerde yayınlanmış, yurtiçi yurtdışı kongrelerde sunulmuştur. Nörosekresyonun önemi anlaşılmaya başlandıktan sonra, bir yandan nöroendokrin sistemin çeşitli kısımları üzerinde ince yapı çalışmaları ile hormonların şekillenmesi, taşınması ve salınması mekanizmaları araştırılırken bir yandan da böceklerin kendi hormonlarını kullanarak zararlı böceklerle mücadele edilebileceği düşünceleri ve bu konu ile ilgili çalışmalar güçlenmeğe başlamıştır. Prof. Dr. Geldiay Türkiye’de bu konuda yapılan çalışmalara öncülük etmiştir. Bu konudaki çalışmalardan biri 1976-1978 (Dr. Karaçalı ve Dr. Akyurtlaklı ile birlikte) diğeri de 1983-1985 (Dr. Deveci ile birlikte) yıllarında olmak üzere iki TÜBİTAK projesiyle desteklenmiştir. Bitki büyüme regülatörlerinin böcek mücadelesinde kullanılabileceği konusu Prof. Dr. Geldiay’ın Türkiye’de öncülük ettiği bir diğer konudur. Yaş haddinden emekli olacağı son günlere kadar, Montana Üniversitesinden Prof. Dr. Visscher ve Dr. Deveci ile birlikte bu konuda çalışmıştır. Prof. Dr. Geldiay bir yandan nörosekresyon materyelinin sentezi, taşınması, salınması ve nöroendokrin sistemin çeşitli kısımları ile ilgili ince yapı çalışmalarını sürdürmüştür. Bir yandan da nörosekresyonun sinir sistemi, hayvan davranışları, yumurta gelişmesi, diyapoz ve su dengesinin kontrolu üzerine rollerini çalışmıştır. Alanında bazı ilk bildirimlere sahip olma mutluluğunu, çoşkusunu yaşamıştır. Nörosekresyon materyelinin sinir sistemini ve hayvan davranışlarını etkilediğinin, elektriksel şokla salındığının, serebral nörohemal organın böcek beyninde de bulunduğunun ve bilinen fotoreseptörlerin dışında başın derinlerindeki bir nörohemal organda (corpus cardiacumlarda) ışığa duyarlı hücrelerin belirlenmesi onun evrensel boyuttaki ilk kayıtlarıdır. Böcek hormonları ve bitki büyüme regülatörlerinin böcek mücadelesinde kullanılabileceğiyle ilgili çalışmaları da Türkiye’deki ilkleridir. Yüksek öğretimde Türkçe kitap eksikliği sorununa kısmen çözüm oluşturmak için, Genel Zooloji Laboratuvar Kılavuzu, Embriyoloji Atlası (Dr. Karaçalı ile birlikte) ve Genel Zooloji Kitabını (Zooloji profesörü olan eşi Remzi Geldiay ile birlikte) yazmıştır. Prof. Dr. Semahat Geldiay’ın 1949 yılında Ankara Üniversitesi, Fen Fakültesi, Zooloji Kürsüsünde başlayan akademik yaşamı, 1990’da E. Ü. Fen Fakültesi, Biyoloji Bölümünde yaş haddinden emekli olduğu güne kadar aralıksız, evrensel bilime önemli katkılarla sürmüştür. 42 yıllık hizmet süresinin son günlerine kadar enerji ve heyacanını koruyan Prof. Dr. Semahat GELDİAY başarılı çalışmaları nedeni ile 1996’da TÜBA Şeref Üyeliği ile onurlandırılmıştır. Kaynak: Bu anma yazısı, merhume Prof. Dr. Semahat Geldiay hocamızın ilk doktorantı ve Ege Üniversitesi, Biyoloji bölümü öğretim üyelerinden sayın Prof. Dr. Sabire Karaçalı hanımefendi tarafından, Birinci Ulusal Glikobiyoloji Kongresi’nde sunulmuştur. Prof. Dr. Mithat Ali Tolunay Zooloji Ordinaryüsü ve Ankara Üniversitesi Zooloji Enstitüsü Yöneticisi Prof. Dr. Mithat Ali Tolunay kan dolaşımı yetmezliği sonucu 19 Haziran 1962 tarihinde aniden vefat etti. Mithat Ali Tolunay, 1906 yılında zengin bir ailenin çocuğu olarak Saraybosna’da dünyaya geldi. Orta öğreniminden sonra Halkalı Ziraat Yüksekokulunda, ziraat eğitimi gördü. Asistanı olduğu Türk Entomolog Süreya Özek tarafından Ziraat Entomolojisine yönlendirildi. 1928′de Escherich’teki Münih Üniversitesinde doktora eğitimine başladı. İlk olarak Dr. Woltereck’le daha sonra 1938′de Ziraat Entomolojisi doçentlik sınavını verdiği Ankara Ziraat Yüksekokulunun Zooloji Enstitüsünde çalıştı. 1942 yılında zooloji profesörü, 1948′de de Ankara Üniversitesi Fen Fakültesinde genel zooloji ordinaryüsü oldu. Burada ani ölümüne kadar faydalı hizmetlerde bulundu. Kücük Asya Hayvanat alemi konusunda önemli bilimsel çalışmalarda bulundu. Tolunay, belli başlı eserlerinde Türkiyenin kemirgenleri ve böcekçillerini ele aldı. Yerleşim bölgelerindeki zararlılar; Belli başlı zararlılar; son olarak Genel Zooloji ve Özel Zooloji ders kitaplarını yazdı. Ölümü Türk Fen Bilimleri için büyük bir kayıp anlamına geliyor. Değerli meslektaşları ile anıyor, hatıralarını koruyoruz. Not: Yukarıdaki anma yazısı, orijinali resimde de görüldüğü üzere, Prof. Dr. Mithat Ali Tolunay’ın vefatı üzerine; Ord. Prof. Dr. Erwing Schimitschek tarafından kaleme alınmış ve Journal of Pest Science (V. 35, N. 10, p. 155) dergisinde yayınlanmıştır. Bir rica: A.Ü.F.F. Biyoloji bölümünde okurken; hocalarımız hep “Prof. Dr. Mithat Ali Tolunay” derlerdi. Oysa yazıda üstüne basa basa hocanın Ordinaryüs olduğu vurgulanıyor. Ord. Prof. Dr. ünvanı ile Ordinaryüslük farklı şeyler mi? Bu konuda beni aydınlatan olursa çok sevineceğim. Prof. Dr. Sevinç Karol 29 Haziran 1925’de Trabzon’da Dünya’ya gelen Prof. Dr. Sevinç KAROL, 1942 yılında İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Tabii İlimler bölümünde başladığı lisans eğitimini 1946’da başarıyla tamamlamış ve aynı yıl Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Zooloji bölümünde göreve başlamıştır. 1951’de “A Contribution to the Study of Blood-Cells in Orthoptera” başlıklı teziyle doktorasını tamamlayan Prof. Karol; 1958’de Doçent, 1967 yılındaysa Profesör ünvanını almıştır. Akademik hayatı boyunca yurtiçi ve yurtdışı bir çok araştırma programlarına katılan Prof. KAROL’un; 1963-1964 yılları arasında Paris Milli Tabiat Tarihi Müzesinde yürüttüğü araştırmalar, Türk Araknolojisinin temelini oluşturması bakımından ulusal bilim tarihimiz açısından son derece önemlidir. Prof. Dr. Sevinç Karol Hocahanımın Emeklilik Töreni (Soldan sağa) Prof. Dr. Cevat Ayvalı, Prof. Dr. Zekiye Suludere, Prof. Dr. Metin Aktaş, Prof. Dr. Bahtiye Mursaloğlu, Prof. Dr. Sevinç Karol ve Prof. Dr. İrfan Albayrak Araknoloji ve Histoloji alanında bir çok bilimsel makaleye imza atan Prof. Karol; 1971-1972,1973-1974,1982-1985 yılları arasında, üç dönem olmak üzere A.Ü.F.F. dekanlık görevini yürütmüş; yine A.Ü.F.F. bünyesinde çeşitli yıllarda Zooloji, Biyoloji ve Jeoloji bölüm başkanlıklarında bulunmuş ve 1992 yılının Haziran ayında öğretim üyeliğinden emekli olmuştur. Başarılarla dolu akademik yaşantısını, toplumsal sorunların çözümüne yönelik sosyal sorumluluk projeleriyle taçlandıran Prof. KAROL; 1971 yılından bu yana çeşitli derneklerde başkanlık ve üyeliklerde bulunmuştur. Kendisi halen; Türkiye Kadın Dernekleri Federasyonu Şeref Başkanı, Türk Kadınlar Konseyi Şeref Başkanı, Türk Kanser Araştırma Kurumu Onursal Üyesi ve Araknoloji Derneği Onursal Başkanıdır. Not: Hocahanımın yukarıda yer alan kısa özgeçmişi, Araknoloji Derneği tarafından, 26.Ocak.2007 tarihinde düzenlenen “Türkiye’de Araknolojinin Dünü ve Bugünü” adlı panelde tarafımdan okunmuştur.

http://www.biyologlar.com/unlu-turk-biyologlar

Büyüme Faktörleri

Ağırlıkları 4000-60 000 dalton arasında de¬ğişen, çok az miktarları bile hücresel aktiviteleri etkileyebilen proteinlerdir. Farklı faktörlerin görevleri ve etkileri ile ilgili yeni buluşlar sürmektedir. Büyüme faktörleri, hücresel fonksiyonları endokrin, parakrin, otokrin veya intrakrin mekanizmalarla sağlar. - Endokrin yolla etkileyen faktörler hedef hücreye kan yoluyla gider ve uzaktaki hücreleri de etkiler. - Parakrin yolla etki eden faktörler salgılandıkları bölgede etkilidirler. - Otokrin faktörler, tarafından salgılandıkları hücrenin fonksiyonlarını etkiler. - Bazı transforme fibroblastlar, hiç salgılanmamış faktörlere hücrenin kendi içinde, intrakrin mekanizma ile yanıt verirler. Büyüme faktörlerinin herhangi bir hücreyi etkileyebilmesi, o hücrenin, o faktör için reseptöre sahip olup olmamasına bağlıdır. Reseptöre bağlanma sonucu hücre içinde özgün bir cevaba neden olan bir seri sinyal ortaya çıkar. Etki, çoğunlukla tirozin kinaz uyarılarak sağlanır. Her hücrenin farklı büyüme faktörleri için farklı sayıda reseptörü bulunur. Büyüme fak¬törlerinin o bölgedeki konsantrasyonu ve reseptöre bağlanan miktarı, elde edilecek sonucu belirler. Matriks de, büyüme faktörlerinin çözünebilirliğini değiştirerek, hücresel aktiviteleri düzenleyecek faktör konsantrasyonunun değişmesini sağlayabilir. Ayrıca matriks, büyüme faktörlerinin bağlanıp çözülmesini ayarla¬yarak, ortamdaki faktörler için rezervuar göre¬vi görür. Yine matriks, herhangi bir hücrenin, herhangi bir büyüme faktörüne vereceği yanıtı belirleyebilir. Yara iyileşmesinde etkili olan tanımlanmış büyüme faktörleri; - Epidermal Büyüme Faktörü (EGF), - Trombositlerce salınan Büyüme Faktörü (PDGF) - Asidik ve bazik Fibroblast Büyüme Faktörü (FGFs), - Transforming Büyüme Faktörü alfa ve beta (TGF ), - Interlökin l (IL-1), - Interlökin 2 (IL-2), - Tümör nekroz faktör alfa (TNF ) dır. 1- Epidermal Büyüme Faktörü (Epidermal growth factor, EGF); Urogastron ile idantik olup 53 amino asitlik bir polipeptittir. Birçok dokuda bulunur ve trombosit degranülasyonu sırasında salınır. Hücrelerin çoğunda EGF'e ait reseptörler bulunur. En çok sayıda reseptör epitel hücrelerde bulunur; ancak endotel hüc¬reler, fibroblast ve düz kas hücrelerinde de re-septörler vardır. Epitel hücreler, endotel ve fibroblastlar için kemotaktik özelliği vardır. Anjiogenezi ve kollagenaz aktivitesini uyarıcı özelliğe sahiptir. Farklı yara modellerinde EGF'lerin etkilerini araştıran birçok çalışma yapılmıştır. EGF, her gün topikal uygulandığında, tavşan kulağı yara modeli, split-thickness epidermal yaralar ve parsiyel kalınlıktaki yanıkların epitelizasyonunu arttırmıştır. Kobaylarda, EGF ile destek¬lenen yaralarda, desteklenmeyenlere oranla, daha fazla kollajen ve glikozaminoglikan top¬landığı, ayrıca selülaritenin arttığı gösterilmiş¬tir. Diabetik kobaylarda, EGF desteği, kollajen birikimini hızlandırmıştır. EGF, sistemik uygulanan metilprednizolon'un yara iyileşmesini geciktirici etkisini geri döndürebilmiştir. 2- Fibroblast Büyüme Faktörü (Fibroblast growth factor, FGF); Mezenkimal hücreler için mitojen olarak ilk kez bulunan bu faktörün an-jiogenezi uyardığı ve yara iyileşmesinde rolü olduğu gösterilmiştir. Hem asidik hem de bazik olmak üzere iki tip FGF tanımlanmıştır. Bazik FGF'ün damarlanmayı uyarıcı özelliği yaklaşık 10 kat fazladır. Endotelial hücreler FGF'yi hem sentezler hem de ona yanıt verir¬ler. Her iki tip FGF de endotel proliferasyonu ve motiliteyi arttırarak neovaskülarizasyonu hızlandırır. Heparinin etkilerini güçlendirir. Bazik FGF, ayrıca kollajen sentezini de uyarır; yara kontraksiyonunu, epitelizasyonu, fibronektin ve proteoglikan sentezim uyarır. FGF de çeşitli hayvan modellerinde incelen¬miş; kobay kulağındaki yaraya topikal uygulanımı sonrası, bazik FGF'nin epitelizasyonu hız¬landırdığı gösterilmiştir. Kobaylara subkütan enjeksiyon ile hücre sayısı ve kollajen içeriği artmıştır. Topikal bazik FGF, farelerde enfeksi¬yon ve diabetin neden olabileceği yara iyileş¬mesi sorunlarına olumlu etki eder. 3- Trombosit Kaynaklı Büyüme Faktörü (Platelet-derived growth factor, PDGF); Trombositlerin alfa granülleri içinde bulunur. 32000 dalton ağırlığında bir glikoprotein olan PDGF, 2 disülfit bağıyla bağlanmış bölümden oluşur. A ve B adını alan bu üniteler %56 oranında benzerlik gösterirler. AA, AB ve BB şekillerin¬de ifade edilen faktörün her üç formunun bi¬yolojik aktiviteleri temelde benzer olup B üni¬tesi mitogenezi biraz daha güçlü uyarabilir. Tümörler, endotel hücreler, makrofajlar, düz kas hücreleri ve trombositler PDGF benzeri bü¬yüme faktörleri salgılarlar. Trombosit kaynaklı büyüme faktörü; mak¬rofajlar ve polimorf nüveli lökositlerin kemotaksisini uyarır. Fibroblast ve düz kas hücrele¬rinde hem kemotaksis hem mitogenezi uyarır. Trombosit kaynaklı büyüme faktörü, kollajen, hyalüran ve fibronektin sentezini uyarır; ayrı¬ca kollajenaz aktivitesini arttırır. Trombosit kaynaklı büyüme faktörünün bir alandaki konsantrasyonu, hangi hücrelerin ona daha çok yanıt verme yeteneğinde olduğu¬nu gösterir, çünkü farklı hücreler, farklı PDGF konsantrasyonları ile o ortama çekilirler. Trombosit kaynaklı büyüme faktörü, hay-van modellerinde, etkili bir yara iyileşmesi destekleyicisi olarak gösterilmiştir. Tavşan ku¬lağı modelinde epitelizasyon hızını arttırdığı saptanmıştır. Farelere yerleştirilen subkütan sponçlara hergün PDGF beta enjekte edilmiş ve enjeksiyon yapılmayanlara oranla, yapılan¬larda, tedavinin 7. gününde hücre miktarında ve kollajen içeriğinde artma saptanmıştır. Farelerdeki insizyonel yaralanmalara kollajen vehikül içinde PDGF-BB uygulandığında, 7 hafta sonunda, kontrollere oranla, yara iyileşmesi daha belirgin olarak saptanmıştır. Radyasyon uygulanmış kobaylardaki insizyonel yaralar, kollajen vehikül içinde PDGF-BB ile desteklen¬diğinde, 7 ve 12. günlerde, yaranın sağlamlı¬ğında belirgin artma olduğu gösterilmiştir. Diabetik farelerde eksizyonel yaralar, PDGF'ün topikal uygulanımı ile desteklendiğinde daha hızlı kapanmıştır. 4- Somatomedinler (veya insülin benzeri büyüme faktörleri); esas olarak hepatosit ve fibroblastlarca sentezlenir ve fibroblast proliferasyonunu uyarmada PDGF ile birlikte çalışır. Trombosit kaynaklı büyüme faktörleri ve FGF gibi maddeler, hücrelerin, hücre siklusuna erken girmelerini sağlar (G0 ve G1); kompetans faktörü olarak davranırlar. İnsülin, EGF ve somatomedinler de progresyon faktörü ola¬rak davranır ve hücre siklusunun diğer basa¬maklarının ilerlemesini sağlar (S1, G2, M). 5- Transforme Edici Büyüme Faktörü - (Transforming growth factor , TGF - ); trombositler, makrofajlar, lenfositler, kemik, böbrek gibi farklı dokulardan izole edilmiştir. Trombositlerin alfa granülleri içinde yoğun miktar¬da bulunur, hasarlanan bölgeye degranülasyonla salınır. Makrofajlar tarafından kendi üretimini otokrin yolla düzenler. Ayrıca monositleri uyararak FGF, PDGF, TNF - , IL-1 gibi büyüme faktörlerinin salınımını sağlar. Hemen hemen tüm hücrelerin TGF- için reseptörü vardır ve en azından teorik olarak TGF - ile uyarılabilirler. Transforme edici büyüme faktörü - 'da, yara iyileşmesinde kullanılmaktadır. Tavşan kulağı modelinde epitelizasyonu hızlandırdığı kanıtlanmamıştır. Ancak kollajen sentezini uyarır. Yenidoğan farelerde subkütan enjeksi-yon ile kollajen sentezi ve anjiogenezi uyardığı saptanmıştır. Gine domuzlarındaki yaralar açık bırakılmış ve TGF- içeren sponçlarla mu¬amele edilmiş, sonuçta, 8. günde, bu tedaviyi görmeyenlere oranla, daha fazla granülasyon dokusu içerdikleri saptanmıştır. Farelerdeki insizyonel yaralara kollajen vehikül içinde TGF- uygulandığında, 3 ve 14. günler arasında, ya¬ranın sağlamlığında, kontrollere oranla artma saptanmıştır. Transforme edici faktör - deste¬ği, Adriamycin'e bağlı yara iyileşmesindeki za-yıflamanın üstesinden gelebilmektedir. Glukokortikoide bağlı yara iyileşmesi zaafını, kollajen vehikül içinde TGF - desteği, 7. gün¬den itibaren ortadan kaldırmaktadır. Transforme edici faktör- , makrofajlar için kemotaktiktir; fibroblast kemotaksisi ve proliferasyonunu uyarır. TGF- , kollajen sentezi¬nin en güçlü uyarıcısı olarak bilinir. Ayrıca kollajenazı aktive eden diğer faktörlerin uyarı¬cı etkisini azaltır. TGF- fibroblastlarca fibronektin ve proteoglikan sentezini; keratinositlerce de fibronektin sentezini uyarır. Yara kontraksiyonun da rol oynar. Matriksi organize edebilme özelliği nedeni ile remodeling olayın¬da görev yapar. Transforme edici faktör - tek başına, endotel hücre proliferasyonunu inhibe ederken, başka bir kofaktörle birlikte anjiogenezi stimüle eder. Ayrıca epitelyal hücre proliferasyonu¬nu uyarır. 6- Transforme Edici Faktör - Alfa (Transforming growth factor-alpha, TGF- ); hem EGF hem de vaccinia büyüme faktörüne (VGF) benzer. Epidermal büyüme faktörü ile %30 ya¬pısal benzerlik gösterir; EGF'nin daha otokrin çalışabilen bir varyantı olarak kabul edilebilir. Uyarılmış makrofajlar, trombositler ve keratinositler ve vücuttaki diğer bazı hücrelerce sentezlenir. Biyolojik etkilerini EGF reseptörlerine bağlanarak gösterir. Mezenşimal, epitelyal , endotelyal hücre büyümesini ve endotel hücre kemotaksisini uyarır. Endotelial hücre prolife¬rasyonunu sağlaması açısından EGF ile aynı güçte; ancak anjiogenezi stimüle etmesi açısın¬dan 10 kat daha güçlüdür. Agar plaklarında fibroblast uyarımı sağlarken, TGF- 'nın mutla¬ka olması gereken bir kofaktörüdür. 7- Interlökin - l (Interleukin - l, IL-1); ilk olarak endojen bir pirojeri ve lenfosit proliferasyon uyarıcısı olarak tanımlanmıştır. Makro¬fajlar tarafından olduğu gibi, bazı başka hücre¬lerce de, bakteriyal ürünler, C5a, immün kompleksler, gama interferon ve prostaglan-dinlerin uyarımı ile salgılanır. Epitel hücreleri, polimorf nüveli lökositler, monosit ve lenfosit¬ler için kemotaktik; fibroblastlar için değildir. IL-1, fibroblast proliferasyonunu, araşidonik asit metabolizmasını, kollajen sentezini, kollajenaz ve hyalüronidaz aktivitesini uyarır. Vasküler endotel hücrelerinin proliferasyonunu inhibe eder. 8- Interlökin - 2 (Interleukin-2, IL-2); esas görevi T hücre büyüme faktörü olarak davranmaksa da, yara iyileşmesinde rol oynayabilir. 9- Tümör Nekroz Faktörü - Alfa (Tümör necrosis factor-alpha, TNF ); adını ilk olarak, in vitro tümör hücreleri için sitostatik veya sitosidal bulunduğu için almıştır. Carswell tara¬fından yumuşak doku sarkomlarında nekroz oluşturabilmesi ile dikkatleri üzerine çekmiş¬tir. Kanser kaşeksisi, endotoksik şokta da rol oynadığı düşünülmektedir. Sonraları, tümör hücrelerinin olduğu kadar, normal hücrelerin de TNF reseptörlerine sahip olduğu gösteril-miştir. Kaşeksiye neden olan kaşektin ile idantik olduğu ve ateş yükseltici özelliği olduğu gösterilmiştir. Tümör nekroz faktörü-alfa; TNF - ile uya¬rılmış makrofajlar tarafından sentezlenen, 157 amino asitli bir polipeptittir. Fibroblastlar için mitojenik özellik taşır; kollajen ve kollajenaz biyosentezi ve prostaglandir E-2 salınımını uyarır. In vitro, endotel proliferasyonunu inhi¬be etmesine rağmen anjiogenezi uyarıcı etkisi¬ni, ikinci bir mesajcı yoluyla yaptığı sanılmak¬tadır. Bir seri hücresel fonksiyonu düzenleyen değişik faktörlerin salınmasını uyarır. İnsan Çalışmaları Büyüme faktörlerinin, birçok hayvan modelinde yara iyileşmesini hızlandırdığı açıkça gösterildiği için, insan çalışmalarına geçilmesi konusunda yapılacak araştırmalar desteklen¬mektedir. İlk araştırmalar, otolog trombosit ekstrelerinin kollajen vehikül içinde uygulan¬ması suretiyle yapılmıştır. Trombosit kaynaklı yara iyileştirme faktörü (Platelet derived wound healing factor, PDWHF), kronik yarala¬rı olan bazı hastalarda hergün topikal olarak uygulanmış, kronik, iyileşmesi güç yaraların ortalama 10.6 haftada kapandığı görülmüştür. İleri araştırmalar için PDWHF ve plasebo, randomize, prospektif bir çalışmada, kronik deri ülserleri olan hastalara uygulanmıştır. PDWHF ile tedavi edilen hastaların %81'i 8 haftada iyileşirken, aynı süre içinde plasebo grubunda düzelme %15 oranında bulunmuş-tur. Sonuçlar istatistiksel olarak anlamlı bulun¬muştur. Üçüncü bir çalışmada, ülserasyonlar önce serum fizyolojik veya Silvadene krem ile 3 ay boyunca tedavi edildikten sonra, Silvadene ta¬şıyıcısı içinde PDVVHF ile tedaviye geçilmiştir. İlk 3 aylık sürede lezyonların sadece % 11'inde iyileşme görülmüştür. PDVVHF eklendikten sonra ortalama 9.67 hafta içinde %100 düzelme saptanmıştır. Başka bir çalışmada, diabetik nöropatik ül¬serleri olan 13 hastaya, PDVVHF veya plasebo, prospektif, çift-kör olarak uygulanmış; PDVVHF ile tedavi edilen 7 hastanın 5'inde tam iyileşme saptanırken, plasebo uygulanan 6 hastadan sadece l'inde düzelme görülmüştür. PDVVHF ile tedavi edilen lezyonların küçülme miktarı 6.2 mm2/gün iken, plasebo grubunda aynı oran 1.8 mm2/gün olup aradaki fark ista-tistiksel olarak anlamlı bulundu. Prospektif randomize çift-kör bir başka ça¬lışmada PDVVHF topikal solüsyon içinde, 26 adet alt ekstremite ülserasyonu olan 18 hasta¬ya uygulanmış ancak bu çalışmada her iki grup arasında anlamlı olabilecek bir fark bu¬lunmamıştır. Bazı ülserlerin tedavisinde, saflaştırılmış PDGF-BB topikal olarak sıvı taşıyıcı içinde de-nenmiştir. Yüz mikrogr/ml gibi yüksek bir konsantrasyon ile tedavi edilen lezyonlar; ça-lışma öncesi boyutlarının %4'üne ulaşırken, kontrol grubu çalışma öncesi alanının %21.8'ine ulaşmıştır. Pozitif bir etkiye işaret et¬mesine rağmen istatistiksel olarak anlamlı bu-lunmamıştır. Epidermal büyüme faktörünün, deri grefti donör bölgelerine, Silvadene taşıyıcı içinde, to¬pikal uygulandığı çift-kör başka bir çalışmada, epitelizasyon ortalama 1.5 gün kısalmıştır. Başka bir çalışmada, iyileşmeyen ülserasyonları olan 9 hasta, Silvadene ile 3 hafta-6 ay tedavi görmüş ve çok az iyileşme elde edilmiştir. Sil¬vadene içine EGF eklenip tedaviye geçildiğin¬de 9 hastanın 8'inde ortalama 34 gün içinde iyi¬leşme saptanmıştır. Venöz staz ülserlerinin tedavisinde büyüme faktörlerinin kullanımını araştırmak için yapıl¬mış çift kör bir çalışmada, sıvı taşıyıcı içinde EGF topikal olarak uygulanmış; 10 haftalık ça¬lışma süresinin sonunda EGF ile tedavi olan grupta %35, kontrol grubunda %11'lik düzel¬me saptanmıştır. Ülserasyonların küçülmesi, çalışma grubunda haftada %7 oranında bulu¬nurken; kontrol grubunda haftada %3 oranın¬da bulunmuştur. Bazik fibroblast büyüme faktörü, çok mer¬kezli, çift kör bir çalışmada bası ülserlerinde kullanılmış; dört hafta süreyle yatan hastalar¬da, sıvı taşıyıcı içinde bFGF kullanılmış ve plaseboya oranla düzelme, anlamlı şekilde üstün bulunmuştur. Histolojik olarak da bFGF uygu¬lanan hastaların yaralarında, fibroblast ve kol¬lajen miktarında artma görülmüştür. Büyüme faktörleri ile yapılan insan deney-leri, ne yazık ki hayvan deneyleri kadar başarı¬lı bulunamamıştır. Tüm araştırmacılar, PDVVHF ile olumlu sonuçlar elde etmiştir. PDGF insanlarda bası ülserlerinde belirgin bir etki sağlayamazken, bFGF dekübitis ülserlerin¬de, plaseboya oranla, istatistiksel olarak an¬lamlı bir düzelme sağlayabilmiş, ancak çalışma sonunda yine bazı hastaların lezyonlarının devam etmesini engelleyememiştir. Staz ülser-lerinde EGF kullanımı, tek olumlu sonuç veren çalışma olarak görünmektedir. Sonuç olarak büyüme faktörlerinin insanlarda kullanımının deneme aşamasında olduğu söylenebilir. İnsan modelleri neden hayvan deneyleri kadar başarılı değil? - İnsan modellerinin kontrolü daha güç (diabetes mellitus, kemoterapi, steroid, radyotera¬pi gibi tedaviyi güçleştirici faktörlerin varlığı), - Hastanın yaşı, ülserasyonun tipi, lokalizasyonu ve yara iyileşmesini etkileyebilecek sekonder faktörler (beslenme vb), - Kronik insan ülserasyonlarında bulunan bazı proteolitik enzimlerin, topikal olarak ekle¬nen büyüme faktörlerini bozabilmesi gibi ne¬denleri öncelikle düşünmeliyiz. Sonuçlar - Normal yara iyileşmesinde görev yapan faktörlerin sırasıyla ve kombine olarak kulla-nılmasının, yara iyileşmesini olumlu etkileye-ceği mantıklıdır. - Yara iyileşmesinin bozulabildiği durum-larda, eksik olan faktörlerin yerine konması, iyileşmeyi hızlandırır. - Deneysel modellerde, faktörlerin tek tek kullanımının, kombine şekilde kullanılmala-rından daha az etkili olduğu gösterilmiştir. Sonuç olarak, Büyüme faktörlerinin tedavi¬yi desteklemek amacıyla kullanılması klinik açıdan çok önemlidir ancak kullanım dozu formülasyonu ve zamanlaması gibi pratik bilgi¬lerden yoksun olmamız, tedavinin standardizasyonunu maalesef engellemektedir. Kaynaklar 1. Laato M, Heino J, Kahari VM et al. Epidermal growth factor prevents methylprednisolone in-duced inhibition of wound healing. J Surg Res, 1989; 17:354-359. 2. Brown GI, Nanney LB, Gri f fen J et al. Enhancement of wound healing by topical treatment with epidermal growth factor. N Engl J Med 1989; 321:76-79. 3. Brown GL, Curtsinger L, Jurkiewics MJ et al. Stim-ulation of healing of chronic wounds by epidermal growth factor. Plast Reconst Surg, 1991; 88:189-196. 4. Lawrence WT, Diegelmann RF. Growth factors in wound healing. Clinics in Dermatology, 1994; 12:157-169. 5. McGee GS, Davidson JM, Buckley A et al. Recombi-nant basic fibroblast growth factor accelerates wound healing. J Surg Res, 1988; 45:145-153. 6. Mooney DP, O'Reilly, Gamelli RL. Tumor necrosis factor and wound healing. Ann Surg, 1990; 211:124-129. 7. Robson MC, Phillips LG, Lawrence WT et al. The safety and effect of topically applied recombinant basic fibroblast growth factor on the healing of chronic pressure sores Ann Surg 1992; 216:401-406. 8. Sprugel KH, McPherson JM, Clowes AW et al. Ef-fects of growth factors in vivo. Am J Pathol, 1987; 129:601-613. Yara İyileşmesi ve Büyüme Faktörleri Dr. Sevda CİĞER Alsancak Devlet Hastanesi Dermatoloji Kliniği Uzmanı

http://www.biyologlar.com/buyume-faktorleri

Enflamasyon Nedir ?

Enflamasyon, inflamasyon, yangı veya iltihaplanma, canlı dokunun her türlü canlı, cansız yabancı etkene veya içsel/dışsal doku hasarına verdiği sellüler (hücresel), humoral (sıvısal) ve vasküler (damarsal) bir seri vital yanıttır. Yangı normalde patolojik bir durum olmasına karşın, yangısal reaksiyon fizyolojik olarak vücudun gösterdiği bir tepkidir. Halk arasında iltihap tabiri yangı için kullanılmasına rağmen sık sık apseler için de iltihap denmesinden dolayı yangı terimini kullanmak daha yerinde olacaktır. Hücre dejenerasyonu ile birlikte yangı konusu, hastalıkların patolojik temelini oluşturmaktadır. Bir çok hastalığın seyri sırasında yangısal bir takım reaksiyonlar meydana gelmektedir. Bunlar başlıca enfeksiyöz hastalıklar ve yangısal idiopatik otoimmun hastalıklardır. Tarih boyunca bu olgular farklı şekillerde yorumlanmış, bir çok hastalık için tanrının gazabı veya bazı dengelerin bozulması sonucu (örneğin Ying ve Yang) meydana geldiği sanılmıştır. Bugün bilindiği üzere enfeksiyöz hastalıklarda veya söz konusu diğer sebeplerin bir sonucu olarak bağışıklık sistemi tarafından yangı ve yangısal reaksiyonlar indüklenmektedir. Bu sebeple yangı konusu oldukça derin ve immunoloji disiplini çerçevesinde incelenmesi gereken bir konudur. Otoimmun hastalıklarda etkenin bilinmemesinden dolayı bu gibi olguların genetik bazı defektler veya özel genler aracılığıyla gerçekleşmesinin yanında henüz bilinmeyen bir takım virusların da sebep olabileceği düşünülmektedir. Yangının tarihsel gelişimi incelenecek olursa en eski veriler antik çağa kadar dayanır. Bu dönemin hekimleri yangıyı ciddi derecede tanıyor ve tanımlıyorlardı. Bilinen en eski tıbbi kitap -Mısırlılar tarafından kaleme alınmıştır- Edwin Smith papirüsü; organizmanın yaraya verdiği tepkiye şemet adını vermişti. Bu papirüsün ortaya çıkmasından yaklaşık 1000 yıl sonra Yunan hekim Hipokrat yangı için kabaca "yanan şey" anlamına gelen flegmon terimini kullanmıştır. Milattan sonra 1. yüzyılda yine Romalı yazar Cornelius Celcus yangının bugün bile kabul görmüş tanımını yapmıştır; Rubor et tumor cum, calore et dolore, yani ateş ve ağrının eşlik ettiği kızarıklık ve şişkinlik.[1] Milattan sonra 400-500 yılları döneminde Hipokrat'a ait literatürlerde "yangı" terimi geçmemekte ancak yangının karakteristik özellikleri ve temel özellikleri bilinmekteydi. Hipokrat, yaşamı, ışık vererek, ısıtarak kendi benliğini tüketen bir lambaya benzetmekteydi. Vücudun sıcaklığının lokal olarak ve sınırlı bir şekilde yükselmesine inflamasyon denirken, bütün vücutta meydana gelen bir sıcaklık artışı febris (ateş) olarak tanımlanmıştır. Modern anlamdaki çalışmalar ise 1860'lara dayanır. Bu dönemde patolog Julius Cohnheim canlı kurbağaların dilleri üzerine kostik (yakıcı, dağlayıcı) nitelikte maddeler vermiş ve meydana gelen değişimleri mikroskopik olarak incelemiştir. Yangının tipik beş belirtisi vardır.[2] Bunlar: Kızarıklık (Rubor): Yangılı alanda bir çok medyatörün etkisi sonucu damar geçirgenliği (vasküler permeabilite) ve damar genişliği arttığı (vazodilatasyon) için bölge daha fazla aktif olarak kanlanır, yani hiperemiktir. Rubor, yangının erken evresi ve hafif seyreden reaksiyonlarda, alerjilerde oldukça tipiktir.[3] Isı artışı (Calor): Damar genişlemesi (vazodilatasyon) sebebiyle bölgeye daha fazla kan akımı olacaktır. Daha fazla kan akımı ile bölgedeki sürtünme artacağından dolayı bölgede ısı artışı olur. Çünkü kan aynı zamanda organizmada ısıl dengede son derece öneme sahiptir. Akut yangının en önemli bulgusu calordur. Şişkinlik (Tumor): Damar geçirgenliği (permeabilite) artması sonucu bölgeye kan plazması sızar ve bu da bölgede şişkinliğe neden olur (ödem). Ancak şişkinliğin tek sebebi ödem değildir. Proliferatif karakterde yangılarda meydana gelen granülomlar veya hiperplaziler, fibrotik değişiklikler de söz konusu şişliğe neden olabilir. Dışarıdan görülebilen oluşumlarda yangısal reaksiyonlarda şişkinlik ön plandadır. Vücudun daha iç kısımlarında bulunan organ ve dokularda; örneğin bir akciğerde bu şişkinliği dış bakıda gözlemlemek olanaksızdır. Zira bu organda meydana gelen örneğin akut bir pnömoni, akciğerlerden köpüklü sıvı gelmesine veya patolojik akciğer seslerinin duyulmasına neden olur. Ağrı (Dolor): Bölgedeki sinirler sürekli ağrı uyarımına neden olur. Ağrının şekillenmesindeki en önemli iki sebep; yangıyı tetikleyici prostaglandinlerin organizmada ağrı oluşumunda rol alması ve yangısal ödemden kaynaklanan sinir uçlarına basıdır. Kronik duruma geçen yangılarda dolor, zamanla arka planda kalmaya başlar. Ancak romatoid artrit gibi bozukluklar ne kadar kronik seyretse de böyle olaylarda ağrı ön plana çıkar. Kapsanan organlarda disfonksiyon yani işlev bozukluğu (Functio laesa): Doğal olarak yangılı organ işlevlerini yerine tam olarak getiremez.[4] Functio laesa tanımını inflamasyona Rudolf Virchow dahil etmiştir. Bu beş nitelikten ilk dördü antik zamanlardan beri bilinmektedir ve Celsus'a [5]; functio laesa ise yangı tanımına 1858'de Rudolf Virchow tarafından eklenmiştir.[2] Yangı vücudun savunma sisteminin bir sonucu olarak gelişir ve organizmayı korumaya yöneliktir. Fakat yangı oluşması her zaman istenmez. Örneğin beyinde veya kalpte oluşabilecek bir yangı hayatı tehdit edebilir. Bu sebeple yangıyı önleyici ilaçlar kullanılabilir (Antiinflamatuar droglar). Yangının çok çeşitli sebepleri vardır. Bunlar infeksiyöz etkenler, mikroorganizmalar oldukları gibi parazitler veya cansız cisimler (kıymık, silika vb) de olabilirler. Travmalar, kontüzyonlar (ezilmeler), kesikler de yangı ile sonuçlanır. Yangıya ilişkin bir önemli özellik, yangının daima interstisiyumda gerçekleşmesidir. Parankimatöz yangı olmaz, ancak yangının etkileri parankim dokuda görülebilir.[6] Bunların dışında yangılar akut (birkaç günden bir haftaya kadar gelişen) olabildikleri gibi kronik (uzun süreli) de olabilirler. Yangının organizmada üç temel amacı vardır. Bunlar, hastalık etkenini yok etmek, etkenleri yok edemiyorsa vücuttan ayrı tutmak (demarkasyon) ve hasarlı dokuları ortadan kaldırmaktır. Örneğin nekrotik dokularda, nekrozun yayılmasını ve bu ölü dokuların intoksik etkisini engellemek amacıya nekrotik saha yangısal bir kuşakla, yani demarkasyon bölgesi ile sınırlandırılmaya çalışılır. Yangının temel 4 amacı şunlardır: 1.Vücuda yabancı olan ve patojen nitelikte olan tüm etkenleri yok etmek. 2.Yok edilemeyen etkenleri sınırlandırarak vücuttan ayrı tutmaya çalışmak. 3.Yara iyileşmesinin sağlanması için gerekli uyarım ve biyoaktivite. 4.Nekroz ve gangrenin sınırlandırılması. Yangının başlıca sebepleri aşağıda sıralanmıştır: 1.Canlı etkenler: Yangıya sebep olan en önemli etken mikroorganizmalardır. Bakteri, virus, riketsiya, mantar, protozoon, ve helmintler bu gruba girer. Bu gibi etkenler sahip oldukları antijenler ve yüzey reseptörleri aracılığıyla nötrofilik kemotaksise neden olurlar ve sonuçta yangı gelişir. Yangısal değişikliğin karakterini özellikle canlı etkenler belirler. Bir çok mikroorganizma özellikle de bakteriler (örneğin Streptokoklar, Pseudomonaslar) irin oluşumuna neden olurlar. Yangı normal olarak doğal bağışıklık sisteminin bir unsurudur. Canlı etkenlerin sebep olduğu yangıların birincil amacı etkeni yok etmektir. Bu başarılamazsa organizma bu etkenleri sınırlandırarak veya baskılayarak vücuttan uzak tutmaya çalışır. Bu da başarısız olursa enfeksiyon ve genel sistemik olaylar (örneğin toksemi veya septisemi gibi) meydana gelir. 2.Fiziksel etkenler: Mekanik travmalar (kesici ve delici cisimler, vurma, çarpma gibi darbeler vs.) sıcak ve soğuk etkiler, elektrik, ultraviyole ışınlar, iyonizasyon yapan ışınlar, çeşitli yabancı cisimler (silika, asbest, kıymık, tel vb.). Bu tür etkilerde yangısal reaksiyon klasik olarak oluşur. Organizmaya yabancı bir durum gelişmiştir ve şekillenen yangı adeta standart bir cevaptır.Fiziksel etkiler asepsi-antisepsi özelliğine göre iki şekildedir.Bunlardan biri şirurjikal; yani cerrahi travmaya bağlı gelişen yangısal reaksiyondur. Bu tür olgular steril kabul edilirler. Ancak steril olmayan tüm fiziksel etkilerden ileri gelen sıyrık, kesi, abrazyon, laserasyon gibi olaylar septiktir ve enfekte nitelik taşırlar. Ancak laserasyonlar kas veya tendo gibi dokuda aşırı bir gerilme kaynaklı ise şekillenen yangı aseptik karakterde olur. 3.Kimyasal nedenler: Asitler, alkaliler, dezenfektanlar, ağır metal bileşikleri (örneğin sublime), organizmada fazlaca oluşan metabolizma ürünler; örneğin üremi gibi vücutta fazla miktarda üre birikmesi. Bir başka örnek ise idrar kesesi yırtılması ve buna bağlı ortaya çıkan peritonitis'tir. İdrarın asit pH'sının etkisi olarak peritonda yangısal reaksiyon meydana gelir ve aseptiktir. Endojen ve eksojen toksinler ve bazı ilaçlar yangıya neden olan önemli sebeplerdendir. Genellikle neden oldukları doku yıkımı, dejenerasyon; immun yanıt şeklinde yangı oluşumuna neden olur ki söz konusu doku hasarı sınırlandırılsın. Ahırda yaşayan hayvanlarda en büyük kimyasal sorun üre-amonyaktır. Bu madde solunum yoluyla alındığı taktirde solunum yollarını ciddi şekilde irkilti eder. Asit maddeler hızla doku yıkımına neden olduklarından yangısal yanıt hızlı gelişir. 4.İmmunolojik reaksiyona neden olan maddeler: Yabancı proteinler (örneğin katgüt dikiş ipliği), hipersensibilite yaratan eksojen ve endojen kaynaklı maddeleri transplantasyon'da doku ve organ reddi, immunkompleksler. Gerek homoiyoplastik, gerek heteroplastik olsun; tüm doku/organ nakilleri immun yanıta neden olur. Vücudun bir başka yerinden alınmış dahi olsa yabancı doku daima yabancıdır ve şekillenen immun yanıt da bir çeşit yangıdır. 5.Anoksemi ve nekroz: Dokulara gelen kanın azalması veya kesilmesi bu bölgenin çevresinde yangısal reaksiyon oluşur ve bu nekrozun yayılmasını önler (demarkasyon). Örneğin infarktuslar çevresinde yangılı alan (demarkasyon zonu) görülebilir. 6.İdiopatik (sebebi bilinmeyen) yangılar: Bazı yangısal hastalıkların sebebi tam olarak ortaya konulamamıştır. Örneğin SLE veya Sarkoidozis gibi hastalıklarda yangısal reaksiyonlara neyin neden olduğu tam olarak ortaya konulamamıştır. 7.Doku hasarı ve iyileşme: Doku hasarının beraberinde gelişen tüm iyileşmeler birer yangısal prosestir.Örneğin bir ameliyat sonrası kesi atılan dokuların iyileşmesi yangısal bir süreci de beraberinde getirir. 8.Kontakt yangı: Vücudun bir bölümündeki yangı sık sık yakın dokulara sirayet eder. Bu en çok idrar yolu ve üst solunum yolları enfeksiyonlarında görülür. Patogenezi ve Yangı Hücreleri Yangıya ilişkin vasküler değişiklikleri ilk defa Cohnheim incelemiştir. Daha sonraları Lewis, damarlardaki çap değişikliklerini üçlü yanıt deneyi ile açıklamıştır. Bu deneyde Lewis bir cetvelin ince kenarı ile deriye vurmuş ve olayları şöyle incelemiştir: 1.Önce kapillarlarda daralma olur ve bölge solar. Fakat 30-60 saniye içinde çizgi halinde kırmızılık belirir. Bu kırmızılık kapillar ve venüllerin genişlemesi sonucudur ve birinci yanıt olarak bilinir. 2.1-3 dakika içinde kırmızı alan genişler. İlk oluşan kırmızı alan etrafında düzensiz kırmızı ikinci bir çeper meydana gelir. Bu da ikinci yanıttır. Bu esnada bölgede sıcaklık artar. Kapillar ve venül genişlemesine arteriel genişleme eşlik eder. 3.Birkaç dakika ile 40 dakika arasındaki sürede o bölgede şişme ile beraber solma görülür (üçüncü yanıt). Bu şişlik ve solgunluk damarlardan sıvı çıkmasına yani ödeme bağlıdır. Nötrofiller yangı sinyallerini takiben şu aşamaları izlerler: Emigrasyon: Normal kan dolaşımında lökositler merkezde, eritrositler lökositlerin etrafında kuşak şeklinde ve en dışta (damar duvarına en yakın) trombositler ile plazma konuşlanır. Yangısal uyarımın alındığı ilk andan itibaren nötrofiller merkezden perifere doğru göçe başlar. Bu olay emigrasyondur ve takibinde derhal marginasyon gerçekleşir. Marginasyon: Emigrasyona uğrayan nötrofillerin, merkezden uzaklaşarak damar duvarına yaklaşmış olması durumudur. Adherens: Marjine olan nötrofiller, damar endoteli ile yüzey molekülleri aracılığıyla (ICAM-1,2 ve VCAM-1,2 gibi) etkileşime girmesi olayına adherens denir. Diapedezis: Psödopodlara (yalancı ayak) sahip nötrofillerin aynı zamanda damar endotellerini enzimatik olarak yıkımlayarak damar dışına çıkması olayıdır. İmmun sistem hücreleri yangının patogenezinde önemli rol oynar. Yangının ilk evrelerinde damarlardaki normal akımın seyri değişir. Normal kan akımında damar lumeninin en iç yüzünde lökositler, bunların etrafında eritrositler, daha dışarıda trombositler ve damar lumenine en yakın olarak da plazma yer alır. Herhangi bir sebeple yangı reaksiyonu başlarsa öncelikle devreye giren histamin, prostoglandin, kinin-bradikinin ve diğer yangı stimule edici (proinflamatuvar) ajanlarca damar geçirgenliği artar ve yangısal ortamda lökositlerin (özellikle monositer makrofajlar ve nötrofiller) daha uygun hareket etmeleri için uygun ortamı hazırlamak üzere plazma eksudasyonu (ödem) gerçekleşir.Yangısal ödem daima hücre göçünden önce olur. Daha sonra damarlardaki normal akım bozulur ve en içteki lökositler damar lumenine yaklaşmaya başlar (marginasyon). Bunun ardından damar lumenine gelen lökositler geçirgenliği artmış damar duvarından yalancı ayaklar (pseudopodlar) vasıtasıyla ve salgıladıkları bazı litik enzimler (özellikle nötral ve asit proteazlar) aracılığı ile damar dışına sızarlar (lökodiapedesis). Artık yangı başlamış ve vücut düşmanla savaşmak için gerekli hazırlıklarını yapmıştır. Nötrofiller Yangının başlarında en öncü hücreler nötrofillerdir. Nötrofillerin bu özelliğinin kemotaksis'e olan duyarlılığının neden olduğu sanılmaktadır. Bu duyarlılıkta özellikle hücre membranı yüzeyinde bulunan komplemen proteinlerin türü ve yoğunluğu önem taşır. Akut yangısal olaylar veya bakteriyel enfeksiyonlar nötrofil yapımını ve yangısal infiltrasyonunu artırır.[7] Viruslara karşı gelişen immun yanıttan nötrofiller değil lenfositler sorumludur. Ancak bunun istisnaları vardır.(Örneğin FIP hastalığı). Nötrofillerden üretilen proteazlar, proteinleri ve hücre zarlarını tahrip eder ve komplemanların proteolitik aktivasyonundan, koagulasyondan (çökelme, pıhtılaşma) ve kinin kaskadından sorumludur. Kinin-bradikinin; tıpkı histamin benzeri bir etki göstererek yangısal reaksiyonu indükler.[8] Kemik iliğinde kök hücreye kök hücre faktörü, interleukin IL)-3, IL-6, IL-11, granulosit koloni uyarıcı faktör (G-CSF)gibi büyüme faktörleri ve sitokinlerin etkisi ile progenitor hücreler granülositler şeklinde olgunlaşır ve çoğalır.[9] Yangısal reaksiyonlar ve enfeksiyonlara bağlı olarak gelişen nötrofili, kemik iliği depo havuzundan nötrofil salınması sebebiyle ortaya çıkar.[10] Dolaşımdan nötrofil salınmasının azalmasına bağlı olarak, CR3 reseptörü olan CD11b/CD18 eksikliğine bağlı nötrofili gelişebilir. Bu durum Lökosit adhezyon eksikliği olarak bilinir ve nötrofiller kapiller endotele yapışmaz. Bundan dolayı enfeksiyon ortaya çıktığında yangı bölgesine ulaşamazlar.[11][12] Nötrofillerin yangısal yanıtta sahip oldukları önem son derece büyüktür. Bunun en önemli sebeplerinden biri de sahip oldukları granüler yapıların immunolojik özelliğidir. Primer granüller; Myeloperoksidaz, defensin [13], katepsin-G, Proteinaz 3, Lizozim, Azurosidin, gibi enzimlere sahiptir. Bunlar mikrobiyal yıkımı sağlar.[13] Sekonder granüller; Lizozim, laktoferrin, kollajenaz, sitokrom b558, alkalin fosfataz ve plazminojen gibi enzimler esahip olup migrasyon ile mikrobiyal yıkımı sağlar. Tersiyer granüller; Jelatinaz, lizozim, asetil transferaz, asit fosfataz, sitokrom b558, nramp-1 gibi moleküllere sahiptir. Bunlar da damar dışına göçten sorumludur. Sekretorik veziküller; Alkalin fosfataz, sitokrom b558, plazma proteinleri gibi bileşenleri içerir. Sekretorik veziküller adhezyondan sorumludur. Cathepsin-G, defensin ve myeloperoksidaz gibi enzimler güçlü oksidatif ve proteolitik etki göstererek fagosite edilmiş yabancı materyali veya etkeni yıkımlayan protein yapısında enzimlerdir. Cathepsin-G, Serin endopeptidaz benzeri aktivite gösterir.[14] Bunun yanı sıra heparini bağlar.[15] Cathepsin-G'nin organizmadaki asıl önemli fonksiyonları ise proteinlerin yıkımlanması, mantarlara karşı bağışıklık yanıtı ve nötrofil aracılı gram negatif bakteri yıkımıdır.[16][16] Lenfositler Bağışıklık sisteminin temel hücre gruplarından olan lenfositler kandaki çekirdekli hücrelerin (granülositler) yaklaşık olarak %25’ini oluştururlar. CD4+ T lenfositler MHC Sınıf II aracılığı ile antijen tanırken, CD8+ hücreler MHC Sınıf I aracılığı ile antijen tanımaktadırlar. Lenfositlerin bir çok alt tipi vardır. Bunlar; CD4+ helper, CD8+ sitotoksik, Treg hücreler, B hücreler, Doğal öldürücü hücreler ve NKT hücrelerdir.[17] İkili boyamada oldukça büyük çekirdeğe sahip bir lenfosit görülmekte. Yangısal CD4+ T Hücreleri: CD4+ T yardımcı hücreleri öncelikle timusta naif T hücresi olarak oluşmakta ve dolaşıma verilmektedir. Bunu izleyen süreçte bu hücreler antijenlerle karşılaştıktan sonra uygun sitokin ortamı etkisiyle belli T hücre guruplarına farklılaşmaktadırlar. Olgunlaşmış T hücreleri kendi reseptörlerine uygun yapıda olan antijeni, antijen taşıyan antijen sunucu hücrenin MHC molekülü üzerinde algılar; CD3 ve CD28 kostimülasyonu da sağlandığında ve yine ortamda IFN-Υ veya IL-12 sitokini baskın ise Th1 hücresi olarak farklılaşırlar.[18] Antijenleri tanıdığı vakit, saldırı emri alan TH1 hücreleri, IFN-Υ ve TNF sitokinlerini sentezler. Bu sitokinlerin, daha doğrusu CD4+ T Hücrelerinin temel fonksiyonu makrofaj aktivasyonudur. Seçilmiş TH1 hücreleri de sitotoksisiteye neden olabilir.[19] M Hücreleri Luminal yüzeyden aldıkları antijenleri dar yapıdaki sitoplazmalarından geçirmek suretiyle parçalı olan bazal membranından bağ dokuda bulunan lenfositlere ileterek IgA yapımını indükler.[20] Makrofaj Nötrofillerden başka en önemli yangı hücrelerinden biri de makrofajlardır. Makrofajlar, dolaşımdaki monositlerin farklılaşmasıyla gelişirler. Granülasyon dokusu oluşumunun başlamasında ve gelişiminde oldukça önemli rol oynarlar. Diğer makrofaj kaynağı ise dokulardaki makrofajlar yani histiyosit lerdir. Makrofajlar her ne kadar enfeksiyon etkenlerini fagositoz ve yok etme amacıyla görev alsa da bazı yüksek virulansa sahip hastalık etkenleri; örneğin Mycobacterium tuberculosis dolaşıma geçirerek tüm vücuda da yayabilir.Bu yüzden gerek yangıda, gerek bir hastalığın patogenezisinde oldukça önemlidirler. Makrofajlar ayrıca vazoaktif medyatörler (damar geçirgenliğini artırıcı), proteaz gibi enzimler, kemotaktik ve büyüme faktörleri gibi biyolojik olarak aktif maddeleri de üretirler. Granülasyon dokusu oluşacağı zaman veya fibrozis gibi bir nedbeleşme olaylarında bölgede yeni oluşacak kan damarları, fibroblast göçü yine makrofajların sorumluluğunda gerçekleşir.[21][22] Bunların dışında yangıların karakteristiğine göre bölgeye bir çok hücre de gelebilir. Bunların başında B ve T lenfositler yer alır. Lenfositler genellikle kronik yangılarda sayıca üstün oldukları gibi viral bir infeksiyona bağlı yangı oluşmuşsa yine sayıca üstün hücre olurlar. Şayet yangının karakteri allerjik veya parazitik ise bu defa sayıca üstün hücreler eozinofiller olurlar. Bu duruma allerjen maddelerin antikorlarla oluşturdukları kompleksler ve yine antijenin türünden dolayı üretilen ECF (Eosinophilic chemotactic factor) aracı olmaktadır. Bir başka önemli yangı hücresi ise fibroblastlardır. Aslında fibroblastların yangı bölgesinde olmasının en önemli nedeni makrofajların salgıladığı büyüme faktörleridir. Bunun sonucu olarak bağ doku ve fibrin oluşumu ile karakterize fibrozis meydana gelir. Bu durum akciğer gibi bir organda olmuş ise adı karnifikasyon olur. Pneumoconiosis ve benzeri olaylarında yangı sonucu bağ doku oluşumu görülür. Fibroblastlar proliferatif karakterde reaksiyonların ve doku kayıplarının giderildiği olayların baş aktörleridir. Bazı yangılarda teşhiste de rol oynayan spesifik hücreler bulunur. Bunlar dev hücreleri olarak adlandırılır. Bilinen dev hücreler; Langhans dev hücresi, Sternberg dev hücresi, Epulis dev hücresi, yabancı cisim dev hücresi, tümör dev hücresi, sinsityal hücrelerdir. Epulis dev hücresi dışındaki dev hücreler makrofaj veya epiteloid hücrelerden köken alırlar. Sinsityal hücrelerin oluşum mekanizması oldukça ilginçtir. Viral enfeksiyonların önemli bir mikroskopik bulgusu olan bu dev hücrelerin oluşumu, patojen virusun enfekte ettiği hücreyi terk etmeden çoğalmasını sağlar. Üretilen fizyon proteinleri hücreleri bir araya çekerek öncelikle sinsityum oluşumu sağlar. Yangı mediatörleri Bir yangısal reaksiyonda belirli süreçleri tetikleyen kimyasal maddelerdir. Kompleks olmayan bir inflamasyonda bu maddeler birbirlerini karşılıklı olarak aktive ederler veya baskılarlar; böylece,inflamasyondaki bireysel adımlar koordineli bir defansif (savunmacı) reaksiyon oluştururlar. Bunlar (kininlerde olduğu gibi) ölü dokulardan elde edilebilir ya da canlı dokulardan oluşturulabilir. Hücrelerden elde edilen mediatörler: Bunlar ya bunları aktive biçimde salgılayan belirli hücreler içinde depolanmış mediatörlerdir ya da hücreler tarafından özellikle sentezlenen mediatörlerdir. Histamin mast hücre ve bazofil granüllerinde depolanır. Bu inflamasyonun alerjik formlarında kilit bir rol oynar. Histamin; Antijen-antikor kompleksleri tarafından salgılanır ve hücrelerin membrana bağlı IgM molekülleri tarafından önceden duyarlılığı gerektirir.Serotonin trombositlerden ve ince bağırsaktaki enretokromoffin hücrelerden gelir. Etkileri histamininkine benzer. Damar geçirgenliğinde artışa neden olur. ICAM-3: İnterselüler adhezyon molekülü-3 olarak da bilinir.Lökositlerin hücre yüzeyinde bulunan bu molekül, antijen sunan hücreler ile T-lenfositlerin etkileşiminde son derece önemli rol oynar. Bu etkileşim, hem ICAM-1, ICAM-2 ve ICAM-3'ün LFA-1 molekülleri ile etkileşime girmesi hem de T hücre yüzeyinde bulunan CD2 molekülü ve APC'nin sunduğu LFA-3'ün etkileşime girmesi sayesinde gerçekleşir.[23] Sitokinler'in (lenfokinlerin) rolleri Sitokinler (lenfokinler) hücresel düzenleyici proteinlerdir. Çeşitli uyarılara karsı cevap olarak özel hücreler (T Lenfositler) tarafından salgılanır ve hedeflenen hücrelerin davranışını etkilerler. Belli bir sitokin çeşitli hücreler tarafından farklı dokularda salgılanır ancak aynı benzeri biyolojik etkinliği gösterir. Sitokinlerin etkileri sistemik veya lokaldir.[24] Lenfosit kaynaklı sitokinler; IL-2, IL-4, IL-5, IL-12, IL-15, TGF-β (transforming growth factor). IL-10 ve TGF-β immun yanıtı azaltırken, IL-2, IL-4 lenfosit gelişimini indüklemer. Yangısal olaylarda genel olarak stimulan (proinflamatuvar) veya depresif (antiinflamatuvar) etki gösterirler. Sitokinlerin temel görevleri arasında makrofajlarda kemotaksisinin başlatılması, damar permeabilitesinde (geçirgenlik) artış ve immunite (bağışıklık) sayılabilir. Makrofaj/monosit kaynaklı sitokinler ise (monokin); IL-1α ve β, TNF-α'dır. Bazı sitokinler tedavi amacıyla ilaç olarak kullanılmaktadır; IFN’ların kanser (IFN-α), hepatitis (IFN-α), kronik granülomatoz hastalık (IFN-γ) ve multipl skleroz (IFN-β) ve IL-2’nin renal kanser ve melanoma tedavisinde yer edinmiştir. Th2 hücreleri(Tip-2 Yardımcı T Lenfosit), bağışıklık sisteminde T-hücre reseptörleri aracılığıyla hem allerjen peptitleri doğrudan tanıyan hem de interlöykinlerin (IL) salınımı sağlayan tek hücre sistemidir ve bu da alerjik yangıda IgE antikoru üreten B hücreleri (IL-4, IL-13), mast hücreleri (IL-4, IL-10), ve eozinofil'ler (IL-5) ile ilişkisini ortaya koyar.Lökosit kemotaksis'i ve kemokinezis'ini etkileyen sitokinler arasında; IL-8, eotaksin ve makrofaj enflamatuvar protein-1α bulunmaktadır.[25] Sitokinleri iki başlık altında toplanabilir. Bunlar doğal immun yanıtı regüle edenler ve edinsel immun yanıtı regüle edenlerdir. Doğal immun yanıtı regüle eden sitokinler Bunlar makrofaj ve diğer mononükleer fagositlerden salınırlar. Bunların dışında T Lenfosit, NK (Natural Killer, Doğal Katil) hücreleri, endotel hücreleri ve mukozal epitel hücrelerince de salınabilirler. Doğal bağışıklık gelişmesinde önemli rol oynayan; IL-1, TNF-α, IL-6, özel olmayan yangısal cevabı başlatır; IFN tip 1 ise antiviral etkilidir.[26] TNF (Tümör Nekrozis Faktör),Gram negatif bakterilere ve diğer infeksiyöz mikroplara akut yangısal yanıtın düzenleyicileridir. TNF’ye TNF-α adı da verilir ve böylece TNF-β (lenfotoksin)’den ayrılır. Nötrofil ve monositleri uyararak infeksiyon bölgesine toplamak ve aktive ederek mikropların ortadan kaldırılmasını sağlar. Endotelyal hücreleri ve makrofajları kemokin salmak üzere uyarır. Mononüklear fagositlerden IL-1 salınımını uyarır. IL-1’nin, TNF’ye benzer bir rolü vardır. Bazı hücre tiplerinde (örneğin virus ile infekte veya tümöral hücreler) apoptozis'i indükler. TNF, hipotalamus üzerine etki ederek vücut sıcaklığının artışına, dolayısıyla ateşe neden olur. Bu nedenle endojen pirojen olarak bilinir. TNF’ye (ve IL-1’e) yanıt olarak gelişen ateş oluşumu, sitokinle uyarılan hipotalamik hücrelerden salınan prostoglandinler aracılığıyla (PG) düzenlenir. Örneğin Aspirin PG sentezini inhibe ederek TNF ve IL-1’in bu etkisini bloke ederek ateşi düşürür. Hepatositleri bazı serum proteinlerinin (örneğin serum amiloid A ve fibrinojen) sentezi için uyarır. TNF’nin uzamış üretimi, kas ve yağ dokusu hücrelerinin zayıflamasına neden olur. Bu zayıflama, TNF aracılığı ile iştahsızlıktan ve lipoprotein lipazın azalan sentezinden kaynaklanır. TNF miktarı aşırı arttığında miyokardiyal kasılabilirlik ve damar düz kas tonusu inhibe olur. Bu durumda, kan basıncı düşer. Dolaşımda fazla TNF olması kan glukoz düzeyinin azalması gibi metabolik bozukluklara neden olur. TNF trombomodulin (trombin reseptörü-pıhtılaşma inhibitörü) ekspresyonunu inhibe ederek tromboz oluşumuna neden olur. Interlöykin-1 (IL-1) Makrofajlardan salınan İnterlökin 1(IL-1), araşidonat kaskadını aktive eder, platelet aktivating faktör(PAF) oluşturur ve kinin sistemini aktive eder. Akut yangısal reaksiyonları destekler. Karaciğerden akut faz proteinlerinin salınımını artırır. Skatriks (nedbe) için gerekli olan kollagen ve kollagenaz aktiviteyi uyarır. Interlöykin-12 (IL-12) İntrasellüler etkenlere karşı gelişen erken primitif immun yanıttan sorumludur. Hücresel immunitenin tetikleyicisidir. T lenfosit ve NK'lerden Interferon-φ (IFN-Gama) sentezini uyarır. Interlöykin-6 (IL-6), IL-1'in ilk iki etkisine ek olarak B lenfosit proliferasyonunu uyarır ve nötrofil sayısında artışı destekler. Interlöykin-10 (IL-10), Aktif makrofaj ve dendritik hücreleri ile IL-12'nin etkinliğini baskılar. Bu özelliğinden dolayı antiinflamatuvar'dır. Edinsel immun yanıtı regüle eden sitokinler Interlöykin-2 (IL-2), NK ve lenfositler için gelişim faktörüdür. Diğer sitokinlerin sentezisi uyardığı gibi B lenfositlerden antikor salınımını artırır. Antijenle uyarılan T lenfositler için bir büyüme faktörüdür ve antijenle etkileştikten sonra T hücrelerinin çoğalmasından (klonal ekspansiyon) sorumludur. Interlöykin-4 (IL-4), NK hücreleri, CD4+ TH1 hücreler ve CD8+ T hücreler tarafında üretilir. Helmint ve artropod infeksiyonlarından kaynaklanan yangısal reaksiyonlarda, Immunglobulin-E (IgE) aktivasyonunu artırır. IL-4, IFN-Gama antagonistidir.Kısmen antiviral aktiviteye de sahiptir. Interlöykin-5 (IL-5), IL-4 ile ortak göreve sahip olan bu sitokin eozinofil aktivasyonunu tetikler. IFN-Gama, Makrofaj aktivasyonunun en önemli sitokinlerinden biridir. Lenfotoksin (LT), T lenfositlerinden ve diğer hücrelerden üretilir. %30 oranında makrofaj kaynaklı TNF ile homoloji gösterir ve benzer fonksiyonlara sahiptir. Bu nedenle LT, TNF-β olarak adlandırılır. Endotel hücreleri ve nötrofilleri aktive eder, bu nedenle akut inflamatör yanıtın bir mediatörü olarak görev yapar. Bu biyolojik etkinliği TNF’ninkine benzer. Interlöykin-13 (IL-13), makrofajlar gibi lenfoid olmayan hücreler üzerine etki eder ancak T ve B lenfositlere etkisi IL-4 kadar değildir. Major etkisi makrofajların aktivitesini inhibe etmektir ve IFN-gama’ya antagonisttir. Akciğer epitelyal hücrelerde mukus üretimini arttırır. Araşidonik asit metabolitleri Prostaglandinler ve lökotriyenler AA metabolizması sonucu açığa çıkan ürünler bir çok biyolojik olayları etkiler. Her hücre yaralanması, fosfalipaz A 2 yi aktive ederek araşidonik asit gibi 20 karbonlu poliansature yağ asitleri oluşturur. Bu olaylardan biri de yangıdır. AA poliansature bir yağ asididir ve hücre zarındaki fosfolipid'lerde önemli miktarlarda bulunur.İnflamatuvar etkinlik ya da C5a gibi kimyasal mediatörler aracılığıyla sellüler fosfolipaz aktivasyonu sonucu membran fosfolipid'lerinden açığa çıkar.Yangısal reaksiyon esnasında, nötrofil lizozomlarının, fosfolipaz'ların önemli düzeyde kaynağı olduğunu sanılmaktadır.Lökotriyenler özellikle allerjik reaksiyonlarda indükleyici görev görür. Reaksiyon başladıktan sonra AA metabolizması iki temel yoldan birini seçer.Bunlar; Siklooksijenaz yolu Lipooksijenaz yolu'dur. Lipooksijenaz lökotrienleri oluşturmak üzere parçalar(LT). Siklooksijenaz ise nonsterodial antiinflamatuar ajanlar tarafından inhibe edilebilen bir süreçte prostoglandinleri(birçok hücrede bulunan) oluşturur. Prostosiklin kapiller endotel ve vasküler duvar, tromboksan trombositler tarafından oluşturulur. Prostaglandinin etkileri: Yaygın vazodilatasyon. Ağrı reseptörlerinin uyarılması. Ateş yükselmesidir. Lökotienlerin etkileri: Nötrofilik ve eozinofilik granüllerin kemokinleri ve kemotaksisi. Vazokonstriksiyon. Bronkonstriksiyondur. Antiinflamatuvar etkinlik Antiinflamatuvar etki yangısal reaksiyonu diğer mediatörlerin aksine baskılar. Vücutta doğal antiinflamatuvar mediatörler olduğu gibi dışardan alınan bir çok etken maddenin de antiinflamatuvar etkisi vardır. Bir çok antiinflamatuvar mediatör etkisini prostaglandin sentezini inhibe ederek gösterir. Arachidonik asit üzerinden siklooksijenaz yolunun blokajı ve lipooksijenaz yolunun blokajı temel mekanizmalardan biridir. Doğal antiinflamatuvarlar Bunlar vücut tarafından üretilen mediatörlerdir. En bilinen antiinflamatuvar mediatörler başlıca kortizon ve diğer glikokortikoid'lerdir. Nonsteroid (yapay) antiinflamatuvarlar Kısaca NSAID olarak bilinirler. Bunların bir çoğunun analjezik ve antipiretik etkileri vardır. Yani hem ağrı kesici hem de ateş düşürücü etkilere sahiptirler. Ağrı kesici etkileri de prostoglandin sentezinin inhibisyonunun bir sonucudur. En bilinen NSAID'ler metamizol, diklofenak, naproksen sodyum ve ketoprofen türevi bileşiklerdir. Çoğu NSAİİler siklooksijenaz yolunu non-selektif olarak inhibe ederek etkirler. Siklooksijenaz-1 (COX-1) ve siklooksijenaz-2 (COX-2) izoenzimlerinin her ikisini de inhibe ederler. Siklooksijenaz araşidonik asitten tromboksan ve prostaglandin yapımında katalizör görevi görür. Prostaglandinler inflamasyon oluşum sürecinde diğer görevli maddelerle birlikte iletim molekülü olarak rol oynar.Bu etki mekanizması John Vane tarafından ortaya çıkarıldı ve bilim adamı bu şekilde Nobel ödülü sahibi oldu. Fibronektin faktörü Fibronektinler 450.000 Dalton boyutunda, genellikle dimerik yapıdaki glikoproteinlerdir. Hem plazmada çözünür formda (plazma fibronektin), hem de hücre dışı alanda çözünmez formda (sellüler fibronektin) bulunurlar[27]. Fibronektin opsonik aktivitesi nedeniyle retiküloendotelial sistemde(RES) ve pıhtı stabilizasyonunda rol oynar. Diğer fonksiyonlarının yanında hücre adhezyonu, migrasyonu, büyüme ve farklılaşmada görev alırlar. Başlıca üretim yerleri karaciğer hücreleri, endotelyal hücreler ve fibroblastlardır.[28][29][30] Yara iyileşmesi birbiriyle kompleks oluşturmuş dört fazda incelenebilir. Bunlar; koagülasyon, inflamasyon, granülasyon dokusu oluşumu ve matriks formasyonu-yeniden yapılanmadır. Fibronektin'in bu fazların hepsinde fonksiyon gördüğü bilinmektedir.[31] Yangının iyileşme sürecinde gelişen granülasyon dokusunun oluşumunda fibronektin olmazsa olmaz denilebilecek derece roller üstlenir.[32] Fibronektin, kuvvetli opsonik bir alfa-2-glikoproteindir. Aynı zamanda kanı pıhtılaşmasında primer tıkaç oluşması için gerekli hücre göçünden sorumlu mediatörleri de üretir.[33] Akut faz proteinleri Yangısal alanda nötrofil gibi granulositler ve mononüklear hücrelerin aktive edilmesiyle birlikte TNF-alfa ve İnterlökin-6 gibi proinflamatör (yangıyı tetikleyici) sitokinlerin salınımı ile birlikte akut faz proteinleri (APP) olarak bilinen glikoproteinlerin karaciğerden üretimini destekler.[34] Bunun dışında akut faz proteinlerinin üretimi için gerekli uyarımlar İnterlökin-1 tarafından da stimule edilir. Günümüzde akut faz proteinleri lökositozis ve/veya nötrofili gibi geleneksel hematolojik değerlendirmelerde kullanılan yangısal parametrelere göre daha duyarlı oldukları tespit edildiği için yangısal reaksiyonların belirlenmesinde daha etkili ve hassas bir yöntem olmuştur.[35] C-Reaktif Protein (CRP):Yangının yanı sıra enfeksiyon ve travmanın sebep olduğu doku hasarını takiben, yangısal bir olaylar zincirinde üretilen akut faz proteinlerden biri de CRP'dir.[36][37][38] Yapılan bir çok çalışmada CRP'nin yangısal cevabı takiben 24 saat içinde artış gösterdiği ve yangısal uyarımların bitiminden itibaren yavaşça azaldığı gözlenmiştir.[39][40] CRP seviyesinin gastrointestinal sistemdeki mukozal hasarının da tespitinde belirteç olarak kullanılması söz konusudur.[41] Diğer önemli akut faz proteinleri: Serum Amiloid (A-SAA): A-SAA, yangının akut fazında üretilir. Safra için üretilen kolesterolün taşınımı, yangısal alana immun sistem hücrelerinin göçü ve ekstraselüler matrikse enzimlerin girişini sağlar. Amiloidozis, romatoid artrit ve aterosklerozis gibi yaygın, kronik inflamatuvar hastalıklardan sorumlu olduğu düşünülmektedir.[42] Farelerde üç izoformu bildirilmiştir. Bunlar; SAA-1, SAA-2 ve SAA-3'tür. Yangı boyunca SAA-1 ve SAA-2 karaciğerden üretilirken, SAA-3 ise farklı dokulardan üretilmektedir. SAA-1 ve SAA-2 genlerinin kontrolü ise sitokinlerden IL-1, IL-6 ve TNF-α'dır.[43] Haptoglobin (Hp): Oksidatif aktivite sonucu ertirositlerden plazmaya salınan serbest hemoglobini bağlar, hasara uğrayan böbreklerden ileri gelen demir kaybını önler.[44] Alfa-1Asid Glikoprotein (AGP) Seruloplazmin (Cp) Fibrinojen (Fb) Adezyon, migrasyon ve diapedezde görevli yüzey molekülleri Bunlar başlıca Hücre aracılı bağlanma reseptörleri ve Soluabl (çözülebilir) yüzey molekülleri olmak üzere iki temel sınıfa ayrılır. Hücre aracılı bağlanma reseptörleri: Toll Benzeri Reseptörler: Bakteriyel lipopolisakkaritler, peptidoglikanlar, viral nükleik asitler ve bazı parazitlerin yüzey molekülleri ile etkileşime girmeyi sağlayan bu moleküller başlıca plazma membranı, dendritik hücrelerin endozomal membranı (hücre içi uyarım), fagositler, B hücreleri ve diğer bir çok hücre yüzeyinde bulunur. İmmun sistem hücrelerini uyararak yangının başlamasını sağlarlar. NOD Benzeri Reseptör: Bakteriyel hücre duvarı, flagellin, muramyl dipeptid ve hasara uğrayan hücrelerin metabolitleri ile bağlanır. Başlıca fagositlerin sitoplazmalarında bulunur. RIG Benzeri Reseptör Viral RNA ile etkileşime girer. NOD benzeri reseptörlerde olduğu gibi fagosit sitoplazmasında bulunurlar. RIG-1 ve MDA-5 bu reseptörlere başlıca örnektir. C Tipi Lektin Bağlayıcı Reseptör Bakteriyel hücre duvarı yüzeyinde bulunan mannoz ve fruktozun yanı sıra mantar hücre duvarında bulunan glukanlar ile reaksiyona girer. Fagositlerin plazma membranında bulunur. Komplement sistemin aktivasyonundan sorumludur. Bu moleküllere örnek olarak Mannoz reseptörü, Trombomodulin ve Dektin verilebilir. Soluabl yüzey molekülleri: Pentraksinler: Mikrobiyal fosforil kolin ve fosfatidil etanolamin gibi moleküllerle etkileşime girerler. Plazmada bulunurlar. Örneğin, C-Reaktif Protein. Kolektinler: Mikrobiyal yapı ürünleri ile etkileşime girerler. Mannoz bağlayıcı lektin ve Surfaktan proteinleri SP-A, SP-D gibi proteinlerdir. Başlıca plazma ve alveollerde bulunurlar. Selektinler: CD62 molekülü olarak da adlandırılmaktadır. Selektinler, tek zincirli transmembran glikoproteinleridir. Hücre adezyonlarından sorumludurlar.[3] Endotelyal hücrelerde E-selektin, lökositlerde L-selektin, plateletler ve endotel hücrelerinde ise P-selektin konuşlanmıştır. Komplement: Mikrobiyal yüzey molekülleri ile etkileşime girer. En önemli iki örneği Komplement 3 ve 5'tir. Başlıca plazmada bulunurlar. Nitrik oksit ve reaktif yanıt Nitrik oksit organizmada bir çok role sahip özel bir biyolojik moleküldür. Makrofajlarca fagosite edilmiş, sindirilmiş mikroorganizmalara karşı oldukça güçlü bir yanıt gösterir.[45] Hücre içi sinyal iletiminde de bazı fonksiyonları vardır. Nitrik oksit kısa süreli ve güçlü bir reaktif etkiye sahiptir. Böylece fagosite edilen mikroorganizmaların yıkımlanmasını sağlar. Nitrik oksitin bunların yanında ayrıca nörotransmitter bir maddedir ve dolaşımda stabilizasyonu sağlar. Nitrik oksitin tepkimeye girmesiyle bakterilerin sitrik asit siklusu engellenir. Bunun yanında viral replikasyonu, yani virusların hücre içinde üremesini, çoğalmasını da engeller. Çeşitleri Yangılar akut ve kronik olmalarının yanında eksudasyonlarına göre de bir çok şekilde sınıflandırılabilir. Bunlar eksudatif, alteratif ve proliferatif yangılardır. Akut yangı Akut yangılar hızlı bir şekilde başlar ve kısa sürede şekillenir (bir kaç saat ile bir gün arasında). Hızlıca oluştukları için yangılı alana sayıca hakim hücreler nötrofil lökositlerdir. Bunun yanında makrofajlar da sıkça görülür. Sayıca az da olsa lenfositler görülebilir. Kronik yangı Kronik yangılar uzun sürede (3-4 hafta ve daha fazla) gelişirler. Akut yangılara nispeten ağrı duyusu daha azdır. Mikroskopik incelemede yangılı alanda sayıca lenfositlerin üstün olduğu görülür. Genellikle bu tür yangılarda fibrinleşme görülür. Bunun yanında akut yangılar zamanla kronik hale de gelebilirler. Eksudatif yangı Eksudatif yangılar, yangının bir semptomu olan tumor ile karakterizedir. Yani bu tip yangılar sıvı eksudasyonu ile kendilerini belli ederler. Bundan başka genel olarak yangıların ilk evreleri de eksudatif yangı kabul edilir. Eksudatif yangılar yangı içeriğine ve eksudatın yoğunluğuna göre sınıflandırılabilir: Seröz yangılar. Bunlar en hafif yangısal reaksiyonlardır. En tipik örnekleri allerjik reaksiyonlar, böcek-sinek ısırmaları ve 1. derece yanıklar (combulsio eritematosa)'dır.Şekillenen eksudat, transudata oldukça yakın kıvamdadır.Bu tür yangısal reaksiyonlar hemen hemen tamamen rezolüsyona uğrarlar.İyileşme süreçleri kısadır.Belirgin bir eksudasyondan başka herhangi bir reaksiyon görülmez.Yangısal hiperemi ve sıcaklık artışının ardından tıpkı birer vezikül görünümünü alırlar. Fibrinli (fibrinöz) yangılar. Genellikle serozalarda veya mukozalarda oluşurlar. Eğer seroz zarlar arasında oluşursa adhezyon'lara (yapışma, sineşi) neden olabilir. Fibrinli yangılar sıklıkla fibrin ağı, nötrofiller ve ölü mikroorganizmalardan oluşan bir koleksiyonla örtülür. Bu yapıya pseudomembran adı verilir. Bir pseudomembranın yapısını nötrofil, ölü mikroorganizmalar ve fibrin parçaları içerir. Pseudomembran, altında bulunan bağ doku ile ilişki halinde değildir ve bulunduğu yerden kolaylıkla ayrılır. Bazen pseudomembranlar altlarında bulunan bağ doku ile sıkı bir organizasyona girebilirler ki bu durumda Difterik/difteroid pseudomembran adını alırlar. Pseudomembran oluşumundaki en önemli sebep yangısal bölgenin sürekli temasa maruz kalmasıdır. Örneğin ağız mukozası, sindirim kanalı mukozası sürekli içerik ile temasa maruz kaldığı için bir bakıma koruyucu mekanizma olarak pseudomembran oluşur. Kataral (serö-müköz) yangılar. Bunlar daha çok sindirim ve solunum sistemi kanallarında rastlanır.Yoğun bir eksudasyon ön plandadır. En güzel örneği enteritis catarrhalis'tir. Gastrointestinal yangısal olaylar belirgin bir ishal ile karakterizedir. Eksudat, seröz yangıya göre daha yoğundur. Akut gelişen olgularda bol miktarda nötrofil ve plazma içerir. Olay kronikleştikçe içerik daha da yoğunlaşmakla beraber lenfoplazmositik hücreler artış gösterir. Eksudat bağ doku elemanları içermeye başlar. Purulent (irinli, suppuratif) yangılar. Ölü ve canlı nötrofiller ile enfeksiyon etkenlerinin (ki söz konusu bakterilerdir) oluşturduğu asit pH'da bir yangı ürünüdür irin. Bunların en önemli komplikasyonu, irinin kana karışarak tüm vücuda yayılması, yani piyemi'dir. İrinli yangıların en önemli kaynağı piyojen mikroorganizmalardır. Bunun yanında terpentin, kroton yağı gibi yüksek derece irkiltici maddeler aseptik irin denilen yapının oluşmasına neden olur.İrinli yangılar genellikle bağ dokudan organize olmuş bir kapsül aracılığıya sınırlandırılarak apseleri oluşturur. Asit pH'ya sahip irin daima fistülleşme eğilimi gösterir. Yani bir bölgeden oluşan kanal (fistül) yardımı ile dışarı açılır. Apseye neden olan etkenlerin arasında anaerob veya mikroaerofilik streptococ'lar, bacteriodes gibi diğer anaeroblar, staphylococcus'lar, actinomyces, nocardia yer alır. Mantarların da apse yapabildiği sanılmaktadır. İçi boşlukluk organlarda irin birikebilir. Bu olaya empiyem denir. Örneğin sinusitis purulenta, sinus empiyemidir. Yine piyometra, uterus empiyemi'dir. Hemorajik yangılar. Bunlar genellikle virulensi yüksek mikroorganizmalardan ileri gelen infeksiyonların seyri sırasında ortaya çıkar.Yangısal reaksiyon çok şiddetli olduğu için artan kapiller permeabilite eritrositlerin de damar dışına sızmasına neden olur.Diapedezin bir kanama şekillenir. Bunun yanında bazı toksinler de damar geçirgenliğini aşırı derecede artırabilir veya pıhtılaşma faktörlerinin bir ya da birkaçını engelleyerek kanama eğilimini artırır. Yangısal yanıt ile birlikte kan sızması da söz konusudur. Kanamanın bir başka sebebi de şiddetli doku yıkımı ve buna bağlı gelişen kapiller hasardır. Fazla miktarda üretilen opsonin ve komplementlerin damar geçirgenliği artırması kanamalara neden olur. Alteratif (nekrotik) yangı Alteratif (nekrotik) yangı, doku kaybının ön planda olduğu yangı türüdür. Genellikle spesifik mikroorganizmalardan (özellikle Necrobacillus ve Fuscobacterium necrophorium) ileri gelir. Yangılı alanda ülserleşme de dikkati çeker. Alteratif yangılar yüzeyde veya mukozalarda oluşabilir. Sonucunda bölgede nedbe dokusu (skatix, scar) oluşabileceği gibi kavernler veya daha kötü bir sonuç olan nekroz oluşur. Proliferatif yangı Proliferatif yangılarda sonuç olarak rezolüsyon genellikle oluşmamıştır ve etkenler fibröz kapsüllerle sınırlandırılır. İşte bu kapsüller granülomlardır. Bu yüzden bu tür yangılara özel bir adlandırma olarak graülomatöz yangı da denir. Yangılı alanda yeni oluşan kapiller damarlar, bağ dokusu hücreleri ve iplikçikleri, lökositler, histiyositler ve dev hücreleri görülür. Örneğin sığırlarda çene dokusunda üreyen Actinomyces bovis'ten ileri gelen Actinomikozis bir çeşit granülamatöz yangıdır. Yabancı cisimlere karşı şekillenen yangısal reaksiyonlar da granülom oluşumları ile karakterizedir. Bunun dışında tüberküloz, paratüberküloz ve Lupus erythematosusSLE de granülomatöz yangılara en tipik örnekleri oluşturular. İrin içeren granülomlar, piyogranülom adını alır. Parazit kistleri, bazen larvaları da granülomlar içerisine hapsedilmeye çalışılır. Bunun en tipik örneği Echinococcus kistleridir. Herhangi bir etkinin sonunda iyileşme aşamasında da yangısal olaylar gelişir. Bölgeye nötrofil, makrofaj ve mononükleer hücrelerden ve kan damarlarından zengin granülasyon dokusu şekillenir. Bu da bir çeşit granülomdur. İsimlendirme Organlarda ve dokularda yangısal reaksiyonlar isimlendirilirken genel bir kural olarak -itis eki kullanılır. Beşeri hekimlikte sıklıkla isimlendirme kısaca yapılır, yani -it eki getirilir. Ancak bazı oluşumların yangıları isimlendirilirken bu sözü edilen ekler kullanılamaz. Bu durumda o yapıya özel yangı terimi kullanılır. Yangısal hücre infiltrasyonunun bulunduğu yere veya organdaki konumuna göre de yangılar isimlendirilirken belirli hususlara dikkat edilir. Örneğin tek başına pneumoni akciğerlerde alveolerde eksudat birikmesi ile karakterize bir tabloyu alveolitis ifade eder. Organın interstisiyumunda şekillenen yangılar ifade edilirken daima interstisiyel ibaresi belirtilir.Örneğin interstisiyel pneumoni, böbrek korteksine ilişkin yangıda nefritis, glomerullerde yangısal hücre infiltrasonu için glomerulonefritis veya böbrek medullasını da içine alıyorsa piyelonefritis gibi. Bunların bazı örnekleri aşağıda verilmiştir: Mide (Ventriculus, gaster): Gastritis (Gastrit) Karaciğer (Hepar): Hepatitis (Hepatit) Bağırsaklar: Enteritis (Enterit) Yumurta kanalı (Oviduct, salphinx, tuba uterina): Salpingitis (Salpingit) Sinus: Sinusitis (Sinuzit) Yutak (Pharynx): Pharyngitis (Farenjit) Kör Bağırsak (Caecum): Tiflitis (Tiflit) Böbrek (Ren): Nephritis (Nefrit) Yumuşak Damak (Palatum molle): Angina (Anjin) Sert Damak (Palatum durum): Palatitis (Palatit) Bademcik (Tonsilla): Tonsillitis (Tonsillit) Akciğer (Pulmo): Pneumonia (Pnömoni) Diyafram (Diaphragma): Phrenitis (Frenit) Yangının Klinik Patolojisi Organlarda yangısal değişikliklere bağlı olarak sözkonusu organ ve ona ilişkin sistemlerde bir takım aksaklıklar ve buna bağlı olarak gelişen klinik bulgularda söz edilmesi olasıdır. Organizmada meydana gelen yangısal değişiklikleri laboratuvar analizleri ile belirlemek klinik patoloji bakımından önem taşır. Akut yangısal olgularda kan nötrofil sayısı artarken (nötrofili), kronik olgularda lenfosit sayısında artış lenfositoz göze çarpar. Bununla birlikte yangısal reaksiyonlarda serum bakır düzeyinde artış gözlemlenmiştir. Yangısal reaksiyonun şekillendiği bölge hastalığın seyri veya ölümcül olup olmaması ile yakından ilgilidir. Beyin ve beyin zarlarının yangılarının ölüm riski son derece yüksektir. Bir periton yangısı büyük oranda ölümle sonuçlanır. İç organlarda şekillenen yangılar, organın da fonksiyonuna göre sistemik, görevsel veya bölgesel klinik belirtilerle ortaya çıkar. Yangısal reaksiyonlar sırasında açığa çıkan sitokinlerin aynı zamanda sistemik etkilerinin de göz önünde bulundurulması gerekir. Örneğin interlökin-1 vücut sıcaklığında artış, iştah azalması gibi sistemik etkilere de neden olmaktadır. Benzeri etkiler yine interlökin-1,6 ve TNF-alfa gibi sitokinlerin karaciğerden akut faz proteinlerinin üretimini indüklemesi sonucu sistemik etkileri meydana getirmektedir. Yangıya ilişkin 5. temel semptom; yani functio laesa, söz konusu organdaki fonksiyon bozuklarından bahseder. Karaciğere ait yangısal olgular: sarılık, hemoglobinuri, kusma gibi semptomlarla kendini belli eder. Hücre içi ATP konsantrasyonu, NAD/NADH2 oranı yükselir. Hücre membran geçirgenliği artar ve mitokondriyal, sitoplazmik ve lizozomal enzimlerin aktivitesinden dolayı metabolizma ürünleri ve potasyum kaybı görülür. Hasara uğray Yine organın bulunduğu bölgenin elle muayenesinde ağrıya yanıt alınır. Akut gelişen hepatit ve karaciğer an hepatositlerden açığa çıkan serbest karaciğer enzimleri; özellikle ALT(Alanin aminotransferaz), AST(Aspartat aminotransferaz) ve ALP(Alkalen fosfataz) kanda yüksek değerde görülür. Özellikle AST'nin yüksek çıkması karaciğerde akut hasarın habercisidir. yetmezliklerine sıklıkla ensefalopati de eşlik eder. Ensefalopati'nin sebebi karaciğerin fonksiyon gösteremeyerek portal ven'den gelen Amonyağı, üreye çevirememesi ve bundan dolayı bu maddenin beyin dokusuna zarar vermesidir. Kronik inflamasyonlardan farklı olarak akut olaylar genellikle geri dönüşümlüdür. Yavaş gelişen ve uzun vadede seyreden hepatitis'ler fibrozis oluşumuna neden olur. En kötü sonuç ise karaciğer sirozudur. Solunum sisteminde gelişen yangılar: Güç solunum, bazen hipoksi, öksürük gibi semptomlarla seyreder. Herhangi bir yolla solunum yollarına ulaşabilen infeksiyöz ya da non infeksiyöz etkenler gerek üst solunum yolu infeksiyonları (ÜSYE), gerek alt solunum yolları infeksiyonları (bronchitis, pneumoni gibi) meydana getirir. Yabancı cisimlerin aspirasyonu (solunum yollarına kaçması) Gangrenli pneumoni denilen ciddi bir olguya neden olur. İnfeksiyöz etkenler ise salgıladıkları toksinler vb ürünlerle akciğerlerde harabiyete neden olurlar. Pneumoni'lerin en tipik bulgusu yangısal eksudasyona bağlı balgam üretimi (viral infeksiyonlarda görülmez) ve soluma güçlükleridir. Üriner sisteme ait yangısal reaksiyonlar: disüri, anüri, hematüri, hemoglobinüri gibi semptomlarla seyreder. Yangının bulunduğu bölgeye göre de klinik belirtilerim şiddeti farklılık gösterir. Örneğin bir nefrit olayları lokalden ziyade sistemik etkilere(üremi, hiperkalemi, metabolik asidozis gibi) sahiptir. Alt üriner sistem yollarında ise daha çok hematüri ve disüri klinik bulgulardır. Eklemlerde şekillenen yangısal olaylar; örneğin arthritis yürüyüş bozuklukları, topallama gibi belirtiler gösterir. İlerleyen olaylar eklemlerde post distrofik kireçlenmeye veya ankiloz denilen hareketsiz pozisyon almasına neden olur. Bu olay yangının kronikleşmesi ve fibröz dokunun aşırı oranda üremesinden dolayıdır. Sindirim sisteminde gelişen yangılar: En temel semptomu ishaldir.Bunun nedeni sindirim kanalı duvarında gelişen eksudasyon ve epitel hücre yıkımıdır. Ancak her ishal görülen durum bir enteritis olgusuna işaret etmez.Zira ishale sebep olan ve yangısal nitelikte olmayan bir çok sebep vardır ve göz önünde bulundurulmalıdır. Merkezi sinir sisteminin yangısal reaksiyonları: Prognoz(hastalığın gidişatı) açısından sıkıntılı, hatta olumsuzdur. Çünkü bu dokuların rejenerasyon yeteneği yok kabul edilir ve geri dönüşü olmayan hasarlar meydana gelir. MSS yangısal olayları daha dramatik klinik bulgularla seyreder. Örneğin ataksi, titremeler, vücut sıcaklığında ciddi derecede artış gibi. Beyin omurilik sıvısında yangısal hücre elemanları görülür. Ancak yangı, diğer yangısal olmayan bazı semptomlarla veya bozukluklarla karıştırılabilir.Bunların ayrımı yapmak tanı ve uygulanacak tedavi açısından önemlidir.Yangısal değişiklikler başlıca şu olgularla karıştırılabilir: Tümör Hematom Fıtık Kalsinozis Exostoz Zira bunların yangısal oluşumlardan ayrımını yapmak mümkündür. Yangısal Bozukluklarla Seyreden Hastalıklar Çoğunluğu otoimmun bilinen hastalıklar güzel örnek teşkil eder. Bunların mekanizmaları büyük oranda bilinmekle birlikte çoğunun sebebi bilinmemekte ancak genetik faktörler olduğu düşünülmektedir. Özel hastalıkların yanında Tip-3 aşırı duyarlılık reaksiyonları da örnek teşkil eder. Kaynaklar 1.Veteriner Genel Patoloji - H. ERER, M.Münir KIRAN, M.Kemal ÇİFTÇİ 2.Temel Patoloji (Basic Pathology). Kumar, Kotran, Robbins 3.Veteriner Genel Cerrahi, E.SAMSAR, F. AKIN 4.Biyokimya, Prof. Dr. N. BAYŞU, Prof. Dr. N. Bayşu SÖZBİLİR. s-584 5.Gillis S, Williams DE. 1998: Cytokine therapy: lessons learned and future challenges. Current Opinion in Immunology 10,501-3. 6.Essential Immunology , Roitt, Delves, 2001 7.Immunology, Roitt, Brostoff, Male, 1996 8.Cellular and Molecular Immunology, Abbas, Lichtman, 2005 9.Immunology 5th ed. Goldsby RA, Kindt, TJ, Osborne BA, Kuby J. 2002 10.Color Atlas of Pathology (Thieme). 11.Color Atlas of Immunology (Thieme). 12.Veteriner Farmakoloji. Ed: Prof. Dr. S. KAYA 13.Rasyonel Tedavi Yönünden Tıbbi Farmakoloji. Prof.Dr. S.Oğuz Kayaalp 14.Biochemistry Microbiology Pathology Pharmacology. Francis J. CHLAPOWSKI 15.Muir's Textbook Of Pathology. J. R. ANDERSON 16.Robbins Review of Pathology. Klatt - Kumar 17.General Pathology. Martin Gwent LEWIS, Thomas K. BARTON 18.www.saglikbilimi.com 19.Harrison's Principle of Internal Medicine. 5th edition

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

Gözün evrimi, gözün evrim aşamaları

TÜM HAYVANLARIN kendi dünyalarıyla ve dünyalarının içindeki nesnelerle baş etmeleri gerekir. Söz konusu bu nesnelerin üzerinde yürürler, altında sürünürler, onlara çarpmaktan kaçınırlar; bu nesneleri alırlar, yerler, onlarla çiftleşirler ve onlardan kaçarlar. Evrimin genç olduğu yerbilimsel şafakta, hayvanların, nesnelerin orada olduklarını anlamadan önce, onlarla fiziksel temas kurmaları gerekiyordu. Uzaktan algılama teknolojisini geliştirecek ilk hayvanı ne kadar da büyük faydalar bekliyordu, yani ona çarpmadan önce bir engelin, yakalanmadan önce bir avcının, ulaşma mesafesinde olmayan ama çevrede herhangi bir yerde olabilecek yiyeceğin varlığından haberdar olma teknolojisi. Bu teknoloji ne olabilirdi?  Güneş; sadece, yaşamın kimyasal çarklarını döndürmekte kullanılan enerjiyi temin etmekle kalmadı. Aynı zamanda uzaktan yönlendirme teknolojisi fırsatını da sundu. Güneş, dünya yüzeyinin her milimetrekaresini bir foton kümesiyle vurdu. Fotonlar, düz bir çizgide, evrenin imkân verdiği en yüksek hızda hareket eden; dünya üzerindeki delik ve çatlaklardan içeri girip oradan oraya sekerek girilmedik bir kuytu, bulunmadık bir yarık bırakmayan minik parçacıklardır. Fotonlar, düz hatlarda büyük bir hızla ilerledikleri için, bazı maddeler tarafından diğer maddelere kıyasla daha çok emildikleri ve bazı maddeler tarafından diğer maddelere kıyasla daha fazla yansıtıldıkları için ve her zaman çok sayıda olup sürekli yayıldıkları için, muazzam kesinlik ve kuvvete sahip olan algılama teknolojileri için fırsat sağladılar. Sadece fotonları saptamak ve (daha zor bir şekilde) fotonların geldiği yönü tayin etmek gerekiyordu. Bu fırsat kullanılabilecek miydi? Üç milyar yıldan sonra cevabın ne olduğunu biliyorsunuz, ne de olsa bu sözcükleri görebiliyorsunuz.  Darwin, bilindiği üzere, "aşırı derecede mükemmel ve karmaşık organlar" konulu tartışmasına gözü örnek vererek başlamıştır: “Gözün, odağı farklı uzaklıklara ayarlamak, farklı miktarlarda ışığı içeri almak, küresel ve kromatik sapmayı düzeltmek için kullandığı eşsiz düzenekleriyle beraber doğal seçilim tarafından şekillendirildiğini varsaymak, açıkça itiraf ediyorum ki son derece gülünç gözüküyor.”Darwin, eşi Emma tarafından ortaya konan problemlerden etkilenmiş olabilir. Darwin, Türlerin Kökeni eserinden on beş yıl önce, doğal seçilimli evrim teorisinin ana hatlarını çizen uzun bir makale yazmıştı. Ölmesi durumunda, eşi Emma'dan bu makaleyi yayınlamasını istemiş, Emma'nın makaleyi okumasına izin vermişti. Emma'nın makalenin kenarlarına aldığı notlar günümüzde hala durmaktadır ve Emma'nın, özellikle Darwin'in insan gözünün "küçük ama her seferinde faydalı sapmaların aşamalı olarak seçilimiyle elde edilmiş olması olasıdır" şeklindeki önermesini işaretlemiş olması ilginçtir. Emma'nın buradaki notu şu şekilde: "Büyük bir varsayım / E.D." Türlerin Kökeninin yayınlanmasından çok sonra Darwin, Amerikalı bir meslektaşına yazdığı bir mektupta şöyle bir itirafta bulunmuştur: "Göz, bugün hala tüylerimi ürpertiyor ama iyi bilinen ara kademeleri düşününce, mantığım bana bu ürpertiyi ortadan kaldırmam gerektiğini söylüyor." Darwin'in bu ara sıra ortaya çıkan şüpheleri galiba, 3. bölümün başında alıntısını yaptığım fizikçinin şüphelerine benziyordu. Fakat Darwin bu şüphelerini, pes etmek için hoş bir bahane olarak değil, üzerinde düşünmeye devam edilecek bir zorluk olarak görmüştü.  Bu arada, "göz"den bahsettiğimizde, soruna adil yaklaşmış olmuyoruz. Gözlerin, hayvanlar âleminin farklı bölümlerinde en az kırk defa ve muhtemelen altmıştan fazla birbirlerinden bağımsız olarak evrimleştiği şüpheye yer bırakmayacak şekilde hesaplanmıştır. Bazı vakalarda bu gözler oldukça farklı prensipler üzerine kuruludur. Birbirinden bağımsız bir şekilde evrimleşmiş olan kırk ila altmış gözde, dokuz farklı ilke belirlenmiştir. Devam ettikçe, bu temel dokuz göz türünün bazılarından (ki biz bunları Olasılıksızlık Dağının kapladığı alanda farklı yerlerde bulunan dokuz ayrı zirve olarak düşünebiliriz) söz edeceğim.  Bu arada, bir şeyin iki farklı hayvan grubunda, birbirlerinden bağımsız bir şekilde evrimleştiğini nasıl anlıyoruz? Sözgelimi, yarasa ve kuşların kanatlarını birbirlerinden bağımsız olarak geliştirdiklerini nasıl anlıyoruz? Yarasalar, gerçek kanatlarıyla memeliler arasında eşsizdirler. Teoride, memelilerin atalarının kanatlı olması ve yarasalar dışında diğer tüm memelilerin sonradan bu kanatları kaybetmiş olmaları mümkündür. Fakat bunun olması için gerçekçi olamayacak kadar çok bağımsız kanat kaybının meydana gelmiş olması gerekir ve kanıtlar, öyle bir şeyin olmadığını gösterip sağduyuyu destekliyor. Atasal memeliler ön uzuvlarını uçmak için değil, çoğu torununun hâlâ yaptığı gibi yürümek için kullanıyorlardı. İnsan da, gözün hayvanlar âleminde birbirinden bağımsız bir şekilde pek çok kez geliştiğini benzer bir mantık yürütmeyle anlamıştır. Buna ek olarak, gözün embriyodaki gelişimi gibi detayları da kullanabiliriz. Örnek olarak, hem kurbağaların hem de mürekkep balıklarının kamera benzeri iyi gözleri vardır fakat bu gözler iki farklı embriyoda o kadar farklı yollarla ortaya çıkarlar ki, birbirlerinden bağımsız bir şekilde evrimleştiklerine emin olabiliriz. Bu, kurbağa ve mürekkep balığının ortak atasının bir tür göze sahip olmadığı anlamına gelmiyor. Eğer günümüzde yaşayan tüm hayvanların (belki de bir milyar yıl önce yaşamış olan) ortak atası göze sahip olsaydı, buna şaşırmazdım. Belki de ışığa duyarlı pigmentlerden oluşan bir tür ilkel dokuya sahipti ve sadece geceyle gündüzü ayırt edebiliyordu. Ancak gelişmiş seviye bir görüntü şekillendirme aracı olarak gözler, bazen benzer tasarımlara yakınsanarak, bazı zamanlarda da oldukça farklı tasarımlar ortaya koyarak, bağımsız bir şekilde pek çok kez evrimleşmiştir. Oldukça yakın bir zaman önce, gözün hayvanlar âleminin farklı bölümlerindeki bağımsız evrimini aydınlatan heyecan verici yeni kanıtlar bulunmuştur. Bölümün sonunda bu konuya döneceğim.  Hayvan gözlerinin çeşitliliğini incelerken, her göz tipinin Olasılıksızlık Dağının yamaçlarında nerede bulunduğundan bahsedeceğim sıklıkla. Fakat bu gözlerin hep modern hayvanlara ait olduğunu, gerçek atalara ait olmadığını unutmayın. Bu gözlerin, atalarda bulunan göz türleriyle ilgili bazı ipuçları verebileceğini düşünmek işe yarayacaktır. En azından, Olasılıksızlık Dağının ortasında yer aldığını düşündüğümüz göz türlerinin esasında işe yarayabileceklerini gösterecektir. Bu, gerçekten önemli bir konu, çünkü daha önce de ifade ettiğim gibi, hiçbir hayvan yaşamını evrimsel bir yoldaki ara geçiş formu olarak idame ettirmemiştir. Daha iyileşmiş bir göze doğru giden bir patikada yer alan bir istasyon olarak düşünebileceğimiz bir göz, o hayvan için en önemli organ olabilir ve kuvvetle muhtemel o hayvanın yaşam biçimi için ideal gözdür. Sözgelimi yüksek çözünürlüğe sahip görüntü oluşturan gözler çok küçük hayvanlar için uygun değildir. Yüksek kaliteye sahip olan gözler belli bir büyüklükten (hayvanın vücuduna kıyasla göreceli bir büyüklük değil, mutlak bir büyüklük) fazla olmalılar ve gözler ne kadar büyükse o kadar iyi olurlar. Mutlak büyüklüğü fazla olan bir göz, büyük ihtimalle küçük bir hayvanın edinemeyeceği kadar masraflı ve taşıyamayacağı kadar hantal olurdu. İnsanınki gibi bir görme şekline sahip olan bir salyangozun gözleri oldukça komik gözükürdü (şekil 5.1). Ortalamadan biraz daha büyük olan gözleri geliştiren salyangozlar diğerlerine kıyasla daha iyi görebilirler. Fakat daha büyük bir ağırlığı taşımanın da faturasını ödemek zorunda kalırlardı ve böylelikle hayatta kalma şansları düşerdi. Bu arada, kaydedilen en büyük göz 37 santimetre çapındadır. Böyle bir gözü taşıyabilen deniz canavarı, 10 metrelik dokunaçlarıyla dev bir mürekkep balığıdır.  Olasılıksızlık Dağı benzetmesinin sınırlamalarını kabul ederek, görme ile ilgili olan yokuşun en dibine inelim. Burada, aşırı derecede sade oldukları için neredeyse göz olarak anılmayı bile hak etmeyecek gözler görüyoruz. Genel vücut yüzeyinin ışığa biraz duyarlı olduğunu söylemek daha doğru olacaktır. Bu, bazı tek hücreli organizmalar, bazı denizanaları, denizyıldızları, sülükler ve diğer birçok kurtçuk türü için geçerlidir. Böyle hayvanlar görüntü oluşturma veya ışığın hangi yönden geldiğini ayırt etme yetisinden bile yoksundurlar. Algılayabildikleri (belirsiz bir biçimde) tek şey, etraftaki (parlak) ışığın varlığıdır. Tuhaf bir biçimde, hem erkek hem de dişi kelebeklerin üreme organlarında ışığa duyarlı hücreler olduğuna dair sağlam kanıtlar vardır. Bunlar görüntü oluşturan hücreler değildirler ama ışık ve karanlık arasındaki ayrımı fark edebilirler ve gözün uzak evrimsel kökeninden konuşurken bahsettiğimiz başlangıç noktasını temsil ediyor olabilirler. Kelebeklerin bu hücreleri nasıl kullandığını kimse bilmiyor gibi, benim bu konuda kaynak olarak başvurduğum eğlenceli kitap olan Eşeysel Seçilim ve Hayvan Üreme Organı (Sexual Selection and Animal Genitalia) adlı kitabın yazarı William Eberhard bile buna dâhil.  Olasılıksızlık Dağının altındaki ovanın ışıktan hiç etkilenmeyen atasal hayvanlar tarafından mesken tutulduğunu düşünürsek, denizyıldızlarının ve sülüklerin (ve kelebek üreme organlarının) yön belirleyici olmayan ışığa duyarlı derileri, dağ patikasının başladığı, alt yamaçlarda yukarıya doğru giden yollardır. Esasında ışığa karşı tamamen duyarsızlık "ovası" her zaman küçük olmuş olabilir. Belki de canlı hücreler öyle ya da böyle ışıktan etkileniyorlardır; ki bu şekilde kelebeklerin ışığa duyarlı üreme organları da daha az tuhaf görünebilir. Bir ışık ışını, doğrusal bir foton demetinden oluşur. Bir foton, renkli bir madde molekülüne çarptığı zaman tutulabilir ve molekül, aynı molekülün farklı bir formuna dönüşebilir. Böyle bir şey olduğunda bir miktar enerji açığa çıkar. Yeşil bitkilerde ve yeşil bakterilerde bu enerji, fotosentez adı verilen süreç yoluyla yiyecek molekülleri elde etmek için kullanılır. Hayvanlarda bu enerji, herhangi bir sinirde herhangi bir tepkimeyi tetikleyebilir ve bu, bizim göz diyebileceğimiz gözlere sahip olmayan hayvanlarda bile, görme olarak adlandırılan sürecin ilk adımını teşkil eder. Geniş bir çeşitliliğe sahip olan renkli pigmentlerden herhangi biri, ilkel bir seviyede iş görecektir. Bunun gibi pigmentlerden çok vardır ve ışığı tutma dışında her türlü amaç için kullanılırlar. Olasılıksızlık Dağının yamaçlarından yukarı doğru çıkan endişeli ilk adımlar, pigment moleküllerinin aşamalı olarak iyileştirilmesinden ortaya çıktı. Sığ, devamlı ve küçük adımlarla tırmanılması kolay olan bir iyileşme yokuşu vardır.  Bu az eğimli yokuş; bir pigmente sahip olan fotonları tutmada ve onların etkilerini sinir uyarılarına dönüştürmede uzmanlaşmış olan fotoselin canlılardaki eşdeğerinin evrimine doğru giden yolu hızlandırdı. Retinada bulunan ve fotonları yakalamakta uzmanlaşmış hücreleri adlandırmak için fotosel kelimesini kullanmaya devam edeceğim (biz insanlarda, bunlar ışığa duyarlı çubuk ve koni hücreleri olarak adlandırılır). Tamamının kullandığı yöntem, foton yakalamada kullanılacak mevcut pigment katmanlarının sayısını arttırmaktır. Bu önemli bir şeydir zira bir fotonun, herhangi bir katmanın bir yüzünden girip diğer yüzünden hasarsız bir şekilde çıkması oldukça muhtemeldir. Ne kadar çok pigment katmanına sahipseniz, fotonları yakalama olasılığınız o kadar büyüktür. Kaç fotonun tutulup, kaçının kaçıp gittiği neden önemli olsun ki? Her zaman bolca foton yok mu? Hayır. Bu konu, gözün tasarımını kavramamız için büyük bir öneme sahiptir. Bir tür foton ekonomisi vardır, bu foton ekonomisi, parasal insan ekonomisi gibi kötü karakterli ve kaçınılmaz değişinimler içeren bir ekonomidir.  Daha ilginç ekonomik ödünleşmelere geçmeden önce, fotonların bazı zamanlar (mutlak veriler ışığında) az bulunduğu şüphesizdir. 1986 senesinde, soğuk ve yıldızlı bir gecede, iki yaşındaki kızım Juliet'i uyandırıp battaniyeye sardım ve kucağıma alıp bahçeye kadar taşıdım. Uykulu yüzünü, Halley kuyrukluyıldızının olduğu ifade edilen yöne doğru döndürdüm. Söylediklerimi anlamıyordu ama ben ısrarla kulağına kuyruklu yıldızın öyküsünü ve benim kuyrukluyıldızı bir daha kesinlikle göremeyeceğimi fakat onun yetmiş sekiz yaşına geldiğinde tekrar görebileceğini fısıldadım. 2062 yılında torunlarına kuyruklu yıldızı daha önce de görmüş olduğunu söyleyebilsin diye uyandırdığımı ve böylece babasını, kuyrukluyıldızı görmesi için onu gecenin karanlığına taşıyan hayalperest hevesiyle belki de hatırlayabileceğini ifade ettim.  1986 senesindeki o gece, Halley kuyrukluyıldızından çıkan birkaç foton gerçekten de muhtemelen Juliet'in retinasına temas etmiştir fakat itiraf etmek gerekirse ben kendimi kuyrukluyıldızı gördüğüme ikna etmekte zorlandım. Bazen aşağı yukarı doğru yerde, soluk, griye çalan bir leke görür gibi oluyordum. Sonra ise leke kayboluyordu. Buradaki sorun, retinalarımıza düşen fotonların sayısının sıfıra yakın olmasıydı. Fotonlar, yağmur damlaları gibi rastgele zamanlarda gelirler. Yağmur yağarken bu durumdan şüphe etmeyiz ve şemsiyemizin çalınmamış olmasını dileriz. Ama yağmur yavaş yavaş atıştırırken, yağmurun kesin olarak ne zaman başladığını nasıl bilebiliriz? Tek bir yağmur damlasını hissedince, ikinci veya üçüncü yağmur damlası gelene kadar emin olamayarak, merakla yukarı bakarız. Yağmur böyle yavaş atıştırırken, birisi yağmurun yağdığını söylerse arkadaşı bunu kabul etmeyebilir. Yağmur damlaları, diğer arkadaşa ilk kez düşmeden bir dakika önce ilkinin üzerine düşecek kadar seyrek olabilir. Işığın var olduğunu kabul edebilmek için, fotonların retinamıza fark edilebilecek kadar sık düşmesi gerekir. Juliet ve ben, Halley kuyruklu yıldızının olduğu yöne bakarken, kuyruklu yıldızdan gelmekte olan fotonlar retinalarımızdaki fotosellere büyük ihtimalle kırk dakikada bir gibi aşırı derecede düşük bir sıklıkla temas ediyorlardı! Bu, şöyle bir anlama geliyor: Fotosellerden biri, "evet orada ışık var" diyorduysa da, komşusu olan fotosellerin büyük bir çoğunluğu böyle demiyordu. Benim kuyrukluyıldız şeklindeki bir nesneyi algılamamın tek sebebi beynimin, yüzlerce fotoselin kararlarını bir araya getiriyor olmasıydı. İki fotosel bir fotosel den daha çok foton yakalar. Üç fotosel iki fotoselden daha çok yakalar ve bu şekilde Olasılıksızlık Dağının yokuşlarını tırmanmaya devam eder. İnsan gözü gibi gelişmiş gözlerde, halıya işlenmiş nakışlar gibi yoğun bir şekilde doldurulmuş milyonlarca fotosel vardır ve bu fotosellerin her biri mümkün olduğu kadar çok sayıda fotonu yakalayacak şekilde ayarlanmıştır. Şekil 5.2 insanda bulunan tipik bir gelişmiş fotoseldir fakat diğer hayvanlardaki fotoseller de büyük ölçüde aynıdır. Resmin ortasında, kurtçuk kolonisi gibi gözüken şeyler mitokondrilerdir. Bunlar hücrelerin içinde yaşayan küçük canlılardır. İlk olarak parazit bakterilerinden ortaya çıkmışlardır ama enerji üretimi için kendilerini tüm hücrelerimizde vazgeçilmez bir konuma getirmişlerdir. Fotoselin sinirsel bağlayıcı teli, resmin sol tarafında başlamaktadır. Resmin sağında askeri katılıkta hizalanmış dikdörtgen biçimindeki hassas zar dizileri, fotonların tutuldukları yerdir. Her katmanın içinde, hayati önemde olan foton tutucu pigmentin molekülleri vardır. Ben bu resimde doksan bir tane zar katmanı sayıyorum. Kesin sayı çok önemli değil, foton tutmak söz konusu olduğunda sayıları ne kadar fazla olursa o kadar iyi olur, ama bu kez de çok fazla katman sahibi olmayı önleyecek genel masraflar olacaktır. Buradaki önemli nokta, doksan bir zar, fotonları tutma konusunda doksan zardan daha etkilidir, doksan zar seksen dokuz zardan daha etkilidir ve bu şekilde devam eder. Bu yolla tek bir zara kadar ulaşabiliriz, o da sıfır zardan daha etkilidir. Olasılıksızlık Dağının üst noktalarına gitmeyi sağlayan hafif bir yokuş var ve kastettiğim şey bu. Sözgelimi, kırk beşten fazla zar oldukça etkiliyken kırk beşten az sayıda olanlar oldukça etkisiz olsaydı, sarp bir uçurumla karşı karşıya kalırdık. Ne sağduyu ne de kanıtlar bizi böyle bir süreksizliğin varlığından şüpheye yönlendiriyor. Gördüğümüz gibi mürekkep balıkları, omurgalılardan bağımsız olarak onlarla benzer gözler evrimleştirmişlerdir. Fotoselleri bile büyük ölçüde benzerdir. Ana fark, mürekkep balığındaki katmanların, disk şeklinde toplanmak yerine içi boş bir tüpün etrafında toplanmış halkalar gibi olmasıdır. (Evrimde bu tür yüzeysel farklılıklar görülür, sözgelimi İngiliz elektrik anahtarının aşağı, Amerikan elektrik anahtarının ise yukarı basılınca ışığı yakmasıyla benzer önemsiz sebepten dolayı.) Gelişmiş hayvan fotosellerinin tümü, aynı metodun (fotonun, tutulmadan kaçması durumuna karşı, içinden geçmesi gereken pigmente sahip zar katmanlarının sayısını arttırma) farklı çeşitlerini uygulamaktadırlar. Olasılıksızlık Dağının bakış açısından bakıldığında, buradaki önemli olan şey, hâlihazırda kaç tane katman olursa olsun, bir fazla sayıda katmanın fotonların tutulma olasılığını az da olsa arttıracak olmasıdır. En nihayetinde, fotonların çoğu tutulduğunda daha fazla katmanın getireceği artan masraf için azalan getiri kanunu olacaktır.  Vahşi hayatta elbette, gözardı edilebilecek kadar az sayıda foton yansıtarak yetmiş altı yılda bir geri dönen Halley kuyruklu yıldızını tespit etmeye pek gerek yoktur. Fakat ay ışığında (hatta bir baykuşsanız yıldız ışığında) görebilecek kadar hassas gözlere sahip olmak oldukça faydalıdır. Normal bir gecede herhangi bir fotoselimize saniyede yaklaşık bir foton gelebilir. Bunun sıklığının kuyruklu yıldıza kıyasla daha yüksek olduğunu ama yine de gelen olası her fotonu yakalamayı hayati kılacak kadar az olduğunu kabul etmek gerekir. Ancak fotonların acımasız ekonomisinden konuşurken, bu acımasızlığın geceyle sınırlı olduğunu düşünmek yanlış olacaktır. Parlak gün ışığında fotonlar retinamıza sağanak yağmur gibi düşebilirler ama bunda da bir sorun vardır. Örüntülü bir imgeyi görmenin esası, retinanın farklı kısımlarındaki fotosellerin farklı ışık yoğunluklarını bildirmesidir ve bu da foton yağmurunun farklı yerlerindeki yağış sıklığını ayırt etmek anlamına gelir. Manzaranın farklı yerlerindeki ince detaylardan gelen fotonların sınıflandırılması sırasında bazı yerel bölgelerde fotonlar açısından fakirlik oluşabilir, bu fakirlik geceleyin fotonların nadirliği kadar ciddidir. Şimdi bunlara bakacağız.  Tek başlarına fotoseller hayvana sadece ışığın olup olmadığını söylerler. Hayvan geceyle gündüzü ve avcının varlığına işaret edebilecek bir gölgenin üzerine düşüp düşmediğini ayırt edebilir. İyileştirme bağlamında bir sonraki adım, ışığın ve (örneğin tehlikeli bir gölgenin neden olduğu) hareketin yönüne karşı ilkel bir duyarlılığın edinilmesi olmuş olmalıdır. Bunu elde etmenin asgari bir yolu, fotosellerin yalnızca bir yanına karanlık bir perde yerleştirmektir. Karanlık bir perdeye sahip olmayan şeffaf bir fotosel her yönden ışık alır ve ışığın nereden geldiğini ayırt edemez. Başında sadece tek bir fotoseli olan bir hayvan, fotoselinin arkasında bir perde olması durumunda ışığa doğru veya tam tersi yönde ilerleyebilir. Bunu yapmanın basit bir yolu kafayı bir sarkaç gibi yanlara sallamaktır: eğer iki yandaki ışığın yoğunluğu eşit değilse, eşitlenene kadar yönünü değiştirir. Işığın tam ters yönüne kaçmak için bu yöntemi kullanan kurtçuklar vardır.  Fakat kafanızı iki yana sallamak, ışığın yönünü tespit etmek için kullanılan ilkel bir yöntemdir. Olasılıksızlık Dağının en alçak yokuşlarında bulunur. Daha iyi bir yöntem, her birinin arkasına karanlık bir perde yerleştirilmiş, farklı yönlere bakan birden çok fotosele sahip olmaktır. Sonrasında farklı iki hücrenin üzerine düşen foton yağmurunun sıklığını kıyaslayarak ışığın yönü hakkında tahminler yapabilirsiniz. Daha iyi bir yol, eğer üzerine fotosel döşenmiş bir zemininiz varsa, zemini bir eğri oluşturacak şekilde (perdesiyle beraber) eğmek olacaktır. Böylece eğrinin farklı yerlerindeki fotoseller sistematik bir şekilde farklı yönlere bakacaktır. Dışbükey bir eğri, bir süre sonra böceklerin sahip olduğu türden "bileşik gözü" beraberinde getirebilir. Bu konuya tekrar döneceğim. İçbükey bir eğri kâse gibidir ve diğer ana göz türü olan ve bizim de sahip olduğumuz kamera tipi gözü beraberinde getirir. Kâsenin farklı yerlerindeki fotoseller, ışık farklı yönlerden geldiğinde tetiklenecek ve hücre sayısı ne kadar fazlaysa ayrım o kadar hassas olacaktır.  Işık ışınları (oklara sahip olan paralel beyaz çizgiler) kasenin arkasındaki kalın siyah perde tarafından engellenir (şekil 5.3). Beyin hangi fotosellerin tetiklenip hangilerinin tetiklenmediğinin kaydını tutarak ışığın hangi yönden geldiğini tespit edebilir. Olasılıksızlık Dağına tırmanma bakımından önemli olan, fotosellerle döşenmiş düz bir zemin sahibi olan hayvanlarla kâseli hayvanları birbirine bağlayan, sürerlilik arz eden aşamalı bir evrimsel geçişin (dağın yukarılarına tırmanan hafif bir eğimin) olmasıdır. Kâseler sürerlilik oluşturan küçük aşamalarla adım adım derinleşebilir veya sığlaşabilir. Kâse ne kadar derinse, gözün farklı yönlerden gelen ışığı ayırt etme yeteneği o kadar fazlalaşacaktır.  Bunun gibi kâse gözler hayvanlar âleminde yaygındır. Şekil 5.4, deniz minaresi, tüplü kurt, deniz tarağı ve yassı kurdun gözlerini göstermektedir. Bu gözler, bu kâse şekillerini büyük olasılıkla birbirlerinden bağımsız olarak evrimleştirmişlerdir. Bu durum, özellikle fotosellerini kâsenin içinde muhafaza ederek ayrı kökenini açığa vuran yassı kurt örneğinde açıktır. Görünüşte bu, garip bir düzen gibi durur (ışık ışınlarının fotosellere çarpmadan önce bir bağlantı kablosu yığınının içinden geçmesi gerekir). Ama bu konuda kendini beğenmişlik yapmayalım çünkü aynı kötü tasarımdan bizim çok daha gelişmiş olan gözlerimiz de etkilenmiştir. Bu konuya daha sonra geri dönerek esasında o kadar da kötü bir fikir olmadığını göstereceğim.  Her halükarda bir kâse göz tek başına, kusursuz gözlerimizle biz insanların doğru dürüst bir görüntü olarak nitelendireceği görüntüyü oluşturma yetisine sahip olmaktan çok uzaktadır. Bizim (mercek ilkesine dayanan) görüntü oluşturma yöntemimizin biraz açıklanması gerekiyor. Problemi, sadece fotosellerden oluşan bir zeminin veya sığ bir kâsenin, sözgelimi, bir yunusun görüntüsünü, yunus gözünün önünde bariz bir şekilde bulunurken bile niçin göremeyeceğini sorarak ele alacağız.  Eğer ışık ışınları şekil 5.5'teki gibi davransalardı, her şey çok kolay olurdu ve yunusun görüntüsü retinada (ters değil düz bir şekilde) belirirdi. Maalesef bu şekilde davranmıyorlar. Daha açıklayıcı olmak adına, benim aynen resimde çizdiğimi yapan ışınlar vardır. Sorun şu ki bu ışınlar, aynı anda diğer her yönde ilerleyen sayısız ışının arasında kaybolur. Yunusun her parçası retinanın her noktasına bir ışın gönderir. Yalnızca yunusun her parçası da değil, arka planın ve manzaradaki diğer her şeyin her parçası da gönderir. Sonuç olarak ortaya çıkan şeyi, kâsenin yüzeyinde mümkün olan her pozisyonda ve mümkün olan her yöne bakan sonsuz sayıda yunus görüntüsü olarak düşünebilirsiniz. Elbette bu da görüntü elde edilememesi ve ışığın yüzeyin tamamı boyunca pürüzsüzce yayılması anlamına gelir (şekil 5.6).  Sorunun teşhisini koyduk. Göz çok fazla şey görmektedir yani tek bir tane yerine sonsuz sayıda yunusu. Net çözüm eksiltme yapmaktır yani biri hariç tüm yunusları çıkarmak. Hangisinin kaldığı önemli değil, ama geri kalanlardan nasıl kurtulunacak? Bir çözüm yolu, Olasılıksızlık Dağının bize kâseyi sunan yokuşuna yavaşça tırmandığımızda olduğu gibi, kâseyi sürekli derinleştirip ağzım kapatarak, ağız açıklığı bir iğne deliği kadar daralana dek yine yavaşça tırmanmayı sürdürmektir. Artık ışınların çok büyük bir bölümünün kâseye girişi engellenmiştir. Geriye kalan azınlık yalnızca, yunusun az sayıdaki benzer resimlerinin (baş aşağı olacak şekilde) görüntüsüdür (şekil 5.7). İğne deliği aşırı derecede küçülürse bulanıklık yok olur ve geriye yunusun tek bir keskin resmi kalır (aslında aşırı derecede küçük iğne delikleri yeni bir tür bulanıklığa sebep olurlar ama biz şimdilik bunu görmezden gelelim). İğne deliğini, bir tanesi hariç baş döndürücü görsel yunus ahenksizliğinin tamamını ayıklayan bir görüntü filtresi olarak düşünebilirsiniz. İğne deliği etkisi, daha önce ışığın yönünü tayin etme aracı olarak karşılaştığımız kâse etkisinin aşırı bir versiyonudur. İğne deliği göz, Olasılıksızlık Dağının aynı yokuşunun çok az daha yukarılarında yer alır ve aralarında herhangi bir keskin uçurum yoktur. İğne deliği gözün kâse gözden evrilmesinde bir zorluk yoktur ve kâse gözün, fotosellerden oluşan düz bir zeminden evrilmesinde de bir zorluk yoktur. Düz zeminden iğne deliğine çıkan yokuş kademelidir ve yolun tamamı boyunca kolayca tırmanılabilir. Bu yokuşu tırmanmak, birbiriyle çelişen görüntüleri ilerlemeli olarak yalnızca bir tanesi kalana kadar elemeyi temsil eder. İğne deliği gözler gerçekten de (değişik seviyelerde) hayvanlar âleminin çeşitli yerlerine yayılmıştır. En kusursuz iğne deliği gözü, soyu tükenmiş ammonitlerle akraba olan (ve sarmal şeklinde bir kabuğu olması haricinde ahtapotların daha da uzak akrabası olan) esrarengiz yumuşakça Nautüus'a aittir (şekil 5.8 a). Şekil 5.8 b'deki deniz salyangozununki gibi diğer gözleri belki de gerçek anlamda bir iğne deliği yerine derin kâseler olarak nitelemek daha doğru olacaktır. Bunlar Olasılıksızlık Dağına tırmanan bu özellikli yokuşun pürüzsüzlüğünü gözler önüne sermektedir. İlk bakışta, iğne deliğini yeterince küçük kılmanız kaydıyla, iğne deliği gözün oldukça iyi işlemesi gerektiği düşünülebilir. İğne deliğini son derece küçük yaparsanız, birbiriyle rekabet halinde olan ve karışan görüntülerin büyük çoğunluğundan kurtularak son derece mükemmel bir görüntü elde edebileceğinizi düşünebilirsiniz. Ama bu noktada iki sorun baş gösterir ve bunların ilki kırınımdır. Bundan bahsetmeyi az önce ertelemiştim. Bu, ışığın dalga gibi (ki dalgalar birbirleriyle karışabilirler) davranması gerçeğinden kaynaklanan bir bulanıklaşma problemidir. İğne deliği çok küçük olduğunda bu bulanıklaşma da artar. Küçük bir iğne deliğinin getirdiği diğer sorun "foton ekonomimizin" katı ödünleşimlerini konu alır. İğne deliği keskin bir görüntü elde edecek kadar küçük olduğunda, zorunlu olarak şöyle bir sonuç ortaya çıkar: delikten o kadar az ışık geçer ki, ancak neredeyse elde edilemez parlaklıktaki bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılırsa nesneyi görebilirsiniz. Normal aydınlatma seviyelerinde iğne deliğinin içine, gözün gördüğü şeyin ne olduğundan emin olmasını sağlamaya yetecek kadar foton girmez. Minnacık bir iğne deliğimiz varken, Halley kuyruklu yıldızı sorununun bir versiyonuyla karşı karşıya oluruz. Bu sorunla iğne deliğini yeniden büyüterek baş edebilirsiniz. Ama o zaman da başladığınız nokta olan birbiriyle rekabet halindeki "yunus" keşmekeşine geri dönersiniz. Foton ekonomisi bizi Olasılıksızlık Dağının bu eteğinde bir açmaza sürüklemiştir. İğne deliği tasarımıyla ya keskinimsi ama karanlık, ya da parlak ama bulanık bir görüntü elde edebilirsiniz. İkisini birden elde edemezsiniz. Bu tür ödünleşimler ekonomistlerin oldukça hoşuna gider ki ben de fotonların ekonomisi kavramını bu yüzden kullanıyorum. Peki parlak ve aynı zamanda keskin bir görüntü elde etmenin hiçbir yolu yok mu? Neyse ki var.  Öncelikle sorunu bir hesaplama problemi olarak düşünün. İçine bolca ışık alacak şekilde iğne deliğini genişlettiğimizi hayal edin. Ama deliğin ağzını bomboş bırakmaktansa buraya "sihirli bir pencere" yerleştirelim (şekil 5.9). Son teknoloji ürünü elektronik bir alet olan bu pencere, cama yerleştirilmiş ve bir bilgisayara bağlanmış olsun. Bilgisayar tarafından kontrol edilen bu pencerenin özelliği şu: ışık ışınları camın içinden doğrudan düz bir şekilde geçmektense kurnazca ayarlanmış bir açı ile kırılırlar. Bir noktadan (örneğin yunusun burnundan) gelen tüm ışınların, retinada ilgili tek bir noktada birleşmesi için kıracak bu açıyı bilgisayar dikkatlice hesaplamaktadır. Ben burada sadece yunusun burnundan gelen ışınları resmettim ama elbette sihirli perdenin herhangi bir noktayı kayırması için bir sebebi yok ve hesaplamayı diğer tüm noktalar için de yapacaktır. Yunusun kuyruğundan gelen tüm ışınlar, retinadaki ilgili bir kuyruk noktasında birleşecek şekilde kırılırlar vs. Sihirli pencere sayesinde retinada mükemmel bir yunus resmi belirecektir. Ama bu, minik iğne deliğinde olduğu gibi karanlık bir görüntü değildir çünkü çok sayıda ışın (diğer bir deyişle bir foton seli) yunusun burnundan, çok sayıda ışın yunusun kuyruğundan ve çok sayıda ışın yunusun her noktasından gelip retinadaki kendilerine ait noktada birleşirler. Sihirli pencere, iğne deliğinin büyük dezavantajına sahip olmadan bütün avantajlarına sahiptir.  Böylesi bir "sihirli pencereyi" hayal etmek iyi hoş da, yapmak mümkün mü? Sihirli pencereye eklenmiş bilgisayarın nasıl da karmaşık bir hesaplama yaptığını bir düşünün. Dünyanın milyonlarca noktasından gelen milyonlarca ışık ışınını kabul etmektedir. Yunusun her noktası, sihirli pencerenin yüzeyinin farklı noktalarına milyonlarca farklı açıda milyonlarca ışın yollamaktadır. Işınlar birbirleriyle afallatıcı bir şekilde kesişmektedirler. Sihirli pencere, bilgisayarıyla birlikte, bu milyonlarca ışının tümüyle birden sırayla ilgilenip, her birinin kırılması gereken açının derecesini hesaplamak zorundadır. Bu muazzam bilgisayar (karmaşık bir mucizeden başka) nereden bulunabilir? Yolun sonuna geldiğimiz nokta burası mı? Olasılıksızlık Dağına tırmanışımızda karşımıza çıkan kaçınılmaz bir uçurum mu bu?  Cevap, ilginç bir şekilde hayırdır. Resimdeki bilgisayar sadece, tek yönlü bakacak olursanız, görevin aşikâr karmaşıklığını vurgulamak için çizilmiş bir hayal ürünüdür. Ama probleme farklı bir açıdan yaklaşırsanız çözümün gülünç derecede kolay olduğunu görürsünüz. Tam da bizim sihirli pencerelerimizin özelliklerine sahip olan ama ne bilgisayarı, ne elektronik mahareti, ne de herhangi bir karmaşıklığı olmayan akıl almaz basitlikte bir alet vardır. Bu alet, mercektir. Bir bilgisayara ihtiyaç duymazsınız çünkü hesaplamaların bilfiil yapılmasına gerek yoktur. Milyonlarca ışının açısının görünürde karmaşık olan hesaplamalarının icabına otomatik olarak ve kolayca, kavisli bir saydam materyal tarafından bakılır. Merceğin evriminin zor olmamış olması gerektiğini göstermeye giriş teşkil etmesi açısından merceklerin nasıl çalıştığını açıklamaya biraz zaman ayıracağım.  Işık ışınlarının bir saydam materyalden diğerine geçerken kırılmaları bir fizik yasasıdır (şekil 5.10). Kırılma açısı bu saydam maddelerin ne olduğuna bağlıdır çünkü bazılarının kırılma indisi (ışığı kırma gücünün bir ölçüsü) diğerlerininkinden daha büyüktür. Elimizde cam ve su varsa kırılma açısı küçük olacaktır çünkü suyun kırılma indisi camınkiyle hemen hemen aynıdır. Eğer maddeler cam ve hava ise ışık daha büyük bir açıyla kırılacaktır çünkü havanın görece düşük bir kırılma indisi vardır. Işık sudan havaya girdiğinde ise kırılma açısı, bir küreği eğrilmiş gösterecek kadar fazla olacaktır. Şekil 5.10, havadaki bir cam kütlesini temsil ediyor. Kalın çizgiyle gösterilen ışık ışını cama giriyor, camın içindeyken kırılıyor, daha sonra da diğer taraftan çıkarken orijinal açısına geri dönecek şekilde tekrar kırılıyor. Ama elbette saydam bir materyalin pürüzsüz paralel kenarları olmak zorunda değildir. Işın, materyalin yüzeyinin açısına bağlı olarak, dilediğiniz her yöne yönlendirilebilir. Ayrıca materyalin yüzeyi farklı açılardaki çok sayıda çıkıntıyla kaplıysa, ışın çok sayıda farklı yöne de yönlendirilebilir (şekil 5.11). Eğer materyalin bir veya her iki köşesi dışbükey olacak şekilde eğilmişse, materyal bir mercek olacaktır ki bu da bizim sihirli camımızın işleyen bir eşdeğeridir. Saydam materyaller doğada hiç de nadir bulunmazlar. Gezegenimizdeki en yaygın maddelerden ikisi olan hava ve su saydamdır. Diğer birçok sıvı da öyle. Keza, yüzeylerindeki sertliği ortadan kaldırmak için, yüzeyleri, örneğin denizdeki dalga hareketleriyle cilalanırsa, pek çok kristal de öyle. Kristal bir materyalden yapılmış ve dalgalar tarafından rastgele bir şekle sokulmuş bir çakıl taşını hayal edin. Tek bir kaynaktan gelen ışık ışınları çakıl taşı tarafından, çakıl taşının yüzeyinin açılarına bağlı olarak pek çok yönde kırılacaktır. Çakıl taşlarının boyutları çok çeşitlidir. Sıklıkla her iki köşeleri de dışbükeydir. Bu gerçek, örneğin ampul gibi bir kaynaktan gelen ışık ışınlarını nasıl etkiler?  Işınlar, kenarları hafifçe dışbükey olan bir çakıl taşından dışarı çıktıklarında, birleşme eğiliminde olacaklardır. Bu birleşme, hayali "sihirli penceremiz" gibi bir ışık kaynağının mükemmel imgesini oluşturacak şekilde düz, tek bir noktada olmayacaktır. Bunu ummak hayalperestlik olurdu. Ama burada kesinlikle doğru yöne doğru bir meyil vardır. Aşınım biçimi bir şekilde her iki kenarında da kıvrımlı hatlara sahip olacak şekilde gerçekleşmiş olan bir kuvars çakıl taşı, iyi bir "sihirli pencere" olarak iş görürdü: keskin olmaktan çok uzak olsalar da, iğne deliğinin üretebileceğinden çok daha parlak görüntüler oluşturma yeteneğine sahip gerçek bir mercek olarak iş görürler. Su tarafından aşındırılmış çakıl taşlarının genellikle her iki kenarı da dışbükeydir. Eğer saydam bir materyalden yapılmış olsalardı, çoğu, kaba da olsa oldukça kullanışlı mercekler teşkil ederlerdi.  Çakıl taşı, basit bir mercek olarak kullanılabilecek tesadüfi, tasarlanmamış nesnelere sadece bir örnektir. Başka örnekler de vardır. Bir yapraktan sarkan yağmur damlasının eğimli kenarları vardır. Başka türlü olması mümkün değil. Bizim tarafımızdan tasarımına katkıda bulunulmasına gerek duymadan, otomatik olarak ilkel bir mercek olarak iş görecektir. Sıvı ve jeller (yerçekimi gibi bunu aktif olarak engelleyen bir kuvvet olmadığı takdirde) otomatik olarak eğimli şekillere bürünürler. Bunun da anlamı, sıklıkla, mercek olarak iş görmekten başka çarelerinin olmadığıdır. Çoğu kez aynısı biyolojik materyaller için de geçerlidir. Genç bir denizanası hem mercek şeklindedir hem de hoş bir şekilde saydamdır. Her ne kadar merceklik özellikleri gerçek hayatta hiç kullanılmasa da ve doğal seçilimin onun mercek benzeri özelliklerini desteklediğini düşünmek için bir sebep yoksa da, idare eden bir mercek olarak iş görecektir. Denizanasının saydamlığı, muhtemelen, düşmanlarının onu görmesini zorlaştırdığı için, eğimli şekli ise merceklerle hiç alakası olmayan yapısal bir sebepten ötürü bir avantajdır.  Burada, kaba ve tasarlanmamış çeşitli görüntü oluşturma aletlerini kullanarak bir perdeye yansıttığım görüntüleri görüyorsunuz. Şekil 5.12 a'da, bir iğne deliği kameranın (tek tarafında delik olan kapalı bir mukavva kutu) arkasında duran kâğıda yansıtılmış haliyle büyük bir A harfini görüyorsunuz. Görüntüyü oluşturmak için çok parlak bir ışık kullanmış olmama rağmen, size orada ne yazdığını söylemeseydim muhtemelen A'yı okuyamazdınız. Harfi okunabilir kılacak kadar çok ışık alması için "iğne" deliğini oldukça büyütmek zorunda kaldım (çapı yaklaşık bir santimetre olacak şekilde). İğne deliğini küçülterek görüntüyü keskinleştirebilirdim ama o zaman da görüntü yok olurdu. Daha önce de tartıştığımız tanıdık ödünleşme bu. Şimdi kaba ve tasarlanmamış bir "merceğin" bile nasıl bir fark yarattığına bakın. Şekil 5.12 b için de aynı A harfi, aynı mukavva kutunun arka duvarındaki aynı delikten geçecek şekilde yansıtılmıştır. Ama bu sefer deliğin önüne içi su dolu polietilen bir torba astım. Torba pek de mercek şeklinde olmak üzere tasarlanmamıştı. Sadece, içini suyla doldurduğunuzda doğal olarak kıvrımlı bir şekle bürünerek asılı kalıyordu. Öyle sanıyorum ki, kırış kırış değil pürüzsüzce eğimli olması nedeniyle bir denizanası daha da iyi bir görüntü üretirdi. Şekil 5.12 c [resimdeki İngilizce "can you read this?" yazısı "bunu okuyabiliyor musunuz?" anlamına geliyor] aynı mukavva kutu ve delikle yapılmıştır ama deliğin önüne bu sefer sarkık bir torba yerine içi su dolu yuvarlak bir şarap kadehi yerleştirilmiştir. Kabul etmek gerekir ki kadeh, insan yapımı bir nesnedir ama tasarımcıları onun bir mercek olmasını amaçlamamışlardı ve şeklini farklı sebeplerden ötürü küresel yapmışlardı. Bir kez daha, mercek olması amacıyla tasarlanmamış olan bir nesnenin fena olmayan bir mercek olarak iş gördüğünü görüyoruz.  Elbette atasal hayvanlar polietilen torbalar ve şarap kadehleri kullanmıyorlardı. Gözün evriminin bir plastik torba aşamasından veya mukavva kutu aşamasından geçtiğini iddia etmiyorum. Polietilen torbayla vurgulamak istediğim nokta, bunun, tıpkı yağmur damlası, denizanası ve yuvarlatılmış kuvars kristali gibi mercek olarak tasarlanmamış olmasıdır. Mercek benzeri şekillerini, doğada etkili olan başka bir sebepten ötürü almışlardır.  O halde mercek benzeri ilkel bir nesnenin kendiliğinden oluşmasının zor olmadığını görüyoruz. Yarı yarıya saydam herhangi bir jel kütlesi iş görecektir, yeter ki eğimli bir şekle bürünüp (ki bürünmesi için pek çok sebep vardır) basit bir kâseye veya iğne deliğine kıyasla küçük de olsa bir iyileşmeye sebep olsun. Küçük iyileşmeler, Olasılıksızlık Dağının alçaktaki yokuşlarını yavaşça tırmanmak için gereken tek şeydir. Peki, ara kademeler neye benzerdi? Tekrar şekil 5.8'e bakalım. Bir kez daha vurgulamalıyım ki bu hayvanlar günümüze ait hayvanlardır ve gerçek bir atasal seri olarak düşünülmemelidirler. Şekil 5.8 b'deki (deniz salyangozuna ait) kâsenin, belki de görevi fotoselleri aralıktan kâseye doğru serbest bir şekilde akan saf deniz suyundan korumak olan "camsı kütle" olarak algılayabileceğimiz, şeffaf jelden oluşan bir astarı vardır. Tek işlevi koruma sağlamak olan bu sıvı, mercek için gereken özelliklerden birine yani saydamlığa sahiptir ama doğru eğime sahip değildir ve yoğunlaştırılması gerekmektedir. Şimdi de şekil 5.8 c, d ve e'deki iki kabuklu yumuşakça, denizkulağı ve kum kurdunun gözlerine bakın. Bunlar kâselere ve kâselerle iğne delikleri arasındaki kademelere daha da çok örnek teşkil etmekle kalmıyor, aynı zamanda tüm bu gözlerde göz içi sıvısının oldukça yoğunlaştığını da gösteriyor. Göz içi sıvıları hayvanlar âleminde, şekilsizlik dereceleri farklılık arz edecek şekilde oldukça yaygındır. Bir mercek olarak bu jel öbeklerinden hiçbiri Bay Zeiss veya Bay Nikon'u etkilemeyi başaramazdı. Yine de yüzeyi biraz da olsa dışbükeylik arz eden bir jel öbeği, açık bir iğne deliğine kıyasla kayda değer bir gelişme anlamına gelecektir. İyi bir mercekle, deniz kulağının göz içi sıvısı gibi bir şey arasındaki en büyük fark şudur: en iyi sonucu elde etmek için merceğin retinadan ayrılıp, ondan belli bir uzaklığa konması gerekmektedir. Aradaki boşluğun içinin boş olması gerekmez, burası daha da fazla göz içi sıvısıyla doldurulabilir. Gereken şey, merceğin, merceği retinadan ayıran maddeden daha büyük bir kırılma indisine sahip olmasıdır. Bunu elde etmenin (hiçbiri zor olmayan) pek çok yolu vardır. Ben burada sadece bir yolla ilgileneceğim. Bu yolda mercek, şekil 5.13'teki gibi bir göz içi sıvısının ön kısmındaki yerel bir bölgenin yoğunlaşmasıyla oluşmaktadır.  Öncelikle, her saydam maddenin bir kırılma indisine sahip olduğunu hatırlayın. Kırılma indisi, maddenin ışık ışınlarını kırma gücünün bir ölçütüdür. Mercek üreticileri normalde bir cam kütlesinin kırılma indisinin cam boyunca aynı olduğu varsayarlar. Bir ışık ışını belli bir cam merceğe girip, yönü buna bağlı olarak değiştiğinde, merceğin diğer tarafına çarpana kadar düz bir çizgide yol alacaktır. Mercekçinin sanatı, camın yüzeyini hassas şekillere sokacak şekilde ezip parlatmakta ve farklı mercekleri birbirlerine bağlamakta gizlidir.  Çeşitli kısımları farklı kırılma indisine sahip olan bileşik mercekler elde etmek için, farklı cam çeşitlerini karmaşık şekillerde birbirlerine yapıştırabilirsiniz. Örneğin şekil 5.13 a'daki merceğin merkezi çekirdeği, daha büyük kırılma indisi olan farklı tür bir camdan yapılmıştır. Ama yine de bir kırılma indisi diğerinden bir anda farklılaşmaktadır. Prensipte ise bir merceğin kırılma indisinin, merceğin içinde süreklilik arz edecek şekilde değişmemesi için bir sebep yoktur. Bu durum şekil 5.13 b'de resmedilmiştir. Böylesi "dereceli indisli mercekleri" elde etmek mercekçiler için, mercekleri camdan üretme yöntemleri sebebiyle zordur.1 (1 Bunu yazdıktan sonra, önceleri Cable and Wireless Şirketinde çalışan Howard Kleyn, bana insanların dereceli indisli merceklerin eşdeğerini yaptıklarını belirtti. Bu şey esasında bir dereceli indis mercek optik lifi. Tarif ettiğine göre, şu şekilde çalışıyor: İyi bir camdan yapılmış, yaklaşık bir metre uzunluğunda ve birkaç santimetre çapında içi boş bir tüple başlıyorsunuz ve tüpü ısıtıyorsunuz. Daha sonra tüpün içine toz haline getirilmiş olan camı üflüyorsunuz. Toz haline getirilmiş olan cam eriyerek tüpün astarına kaynıyor, bu şekilde tüpün astarını kalınlaştırırken iç çapını daraltıyor. Şimdi işin ilginç kısmına geçiyoruz. Bu süreç ilerledikçe, içeriye doğru üflenmiş olan tozun niteliği dereceli olarak değişiyor: özellikle de, dereceli olarak artarak ışığı kıran indisten oluşan camdan öğütülüyor. Boş oyuk neredeyse yok olana kadar, tüp, dış katmanlarına doğru, dereceli olarak azalan ışığı kırma indisine sahip olan merkezinde, ışığı oldukça çok kıran bir çubuğa dönüşüyor. Sonra çubuk yeniden ısıtılıyor, ince bir filamana yerleştiriliyor. Bu filaman da, kendisinden çekilen çubuk gibi, ufak çapta, merkezden dışa doğru aynı dereceli ışığı kırma indisini kaybetmiyor. Artık teknik olarak bu, dereceli bir indisli mercek, fakat çok ince ve uzun bir mercek. Mercek özelliği görüntüyü odaklamak için değil, ışık ışınının dağılmasına izin vermeyen bir kılavuz ışığı olarak görüntünün kalitesini artırmak için kullanılıyor. Bu filamanların birçoğu normalde çok telli optik lif kablosu imalatında kullanılır.) Ama canlı merceklerin bu şekilde yapılması kolaydır çünkü onlarda merceğin tamamı aynı anda yapılmaz: genç hayvanlar geliştikçe, önceleri küçük olan mercekler de gelişir. Hatta aslına bakarsanız kırılma indislerinin değişimi süreklilik arz eden mercekler, balıklar, ahtapotlar ve pek çok başka hayvanda bulunmaktadır. Şekil 5.8 e'ye dikkatlice bakarsanız, gözün açıklığının arkasındaki bölgede, kırılma indisinin farklılık arz ediyor olmasının gayet olası olduğu bir alan görürsünüz.  Ama ben daha merceklerin (gözün tamamını dolduran göz içi sıvısından) ilk olarak nasıl evrimleşmiş olabileceklerinin hikâyesini anlatmaya başlamak üzereydim. Bunun hangi prensiple ve hangi hızda gerçekleşmiş olabileceği, İsveçli biyologlar Dan Nilsson ve Susanne Pelger tarafından bir bilgisayar modeliyle güzel bir biçimde gösterilmiştir. Nilsson ve Pelger'in zarif bilgisayar modellerini biraz dolambaçlı bir yolla açıklayacağım. İkilinin ne yaptıklarını doğrudan anlatmak yerine Biyomorftan NetSpinner'a doğru giden bilgisayar programları dizisine geri dönüp, gözün evrimi için de benzer bir bilgisayar programı yazmaya ideal olarak nereden başlanabileceğini sorgulayacağım. Daha sonra bunun (her ne kadar onlar bu şekilde ifade etmemişlerse de) Nilsson ve Pelger'in yaptığı şeye denk olduğunu göstereceğim.  Biyomorfların yapay seçilimle evrildiğini hatırlayın: seçici etmen, insan beğenişiydi. Doğal seçilimi bu modele gerçekçi bir biçimde dâhil etmenin bir yolunu bulamadığımız için örümcek ağlarına yönelmiştik. Örümcek ağlarının avantajı, işlerini iki boyutlu bir düzlemde gördükleri için, sinek yakalamaktaki verimliliklerinin bilgisayar tarafından otomatik olarak hesaplanabilmesiydi. Keza ipek masrafları da öyle ve böylece model ağlar bir çeşit doğal seçilimle bilgisayar tarafından otomatik olarak "seçilebilirlerdi." Örümcek ağlarının bu açıdan istisnai olduklarında hemfikir olmuştuk: aynı şeyi, avlanan bir çitanın belkemiği veya yüzen bir balinanın kuyruğu için yapmayı ummak kolay değildi çünkü üç boyutlu bir organın verimliliğini hesaplarken dikkate alınması gereken fiziksel detaylar fazlasıyla karmaşıktı. Ama göz bu açıdan örümcek ağı gibidir. İki boyutta resmedilmiş model bir gözün verimliliği bilgisayar tarafından otomatik olarak hesaplanabilir. Gözün iki boyutlu bir yapı olduğunu ima etmiyorum, zira değil. Tek söylediğim, gözün tam karşıdan bakıldığında dairesel olduğunu varsayarsanız, üç boyuttaki verimliliğinin, gözün ortasından alınmış tek bir dikey kesitinin bilgisayar resmiyle hesaplanabileceğidir. Bilgisayar basit bir ışın izleme analizi yapıp, gözün tamamının oluşturacağı görüntünün keskinliğini hesaplayabilir. Böylesi bir kalite hesaplama yöntemi, NetSpinner'ın, bilgisayar örümcek ağlarının bilgisayar sineklerini yakalamaktaki verimliliğini hesaplamasına denktir.  Tıpkı NetSpinner programının evlat ağlar üretmesi gibi, biz de modelimizin, mutasyona uğramış evlat gözler üretmesini sağlayabiliriz. Her bir evlat gözün şekli ebeveyninkiyle hemen hemen aynı olacaktır, sadece şeklinin ufak bir kısmında küçük bir rastgele değişiklik meydana gelecektir. Elbette bu bilgisayar "gözlerinden" bazıları gerçek gözlerden, göz olarak adlandırılmayacak kadar farklı olacaklardır ama fark etmez. Onlar bile yeni yavrular üretebilirler ve bunlara da sayısal bir skor verilebilir (muhtemelen bunların skoru çok düşük olacaktır). Dolayısıyla, tıpkı NetSpinner programında yaptığımız gibi, bilgisayarda doğal seçilimle üst düzey gözleri evrimleştirebiliriz. Ya iyi bir gözle işe koyulup çok iyi bir göz evrimleştirebiliriz ya da işe çok kötü bir gözle, hatta hiç göz olmaksızın koyulabiliriz. İlkel bir başlangıç noktasından başlamasını sağlayıp nelere ulaşabileceğini görmek üzere NetSpinner programını gerçek bir evrim benzeşimi olarak çalıştırmak oldukça öğreticidir. Farklı denemelerde farklı doruk noktalarına bile ulaşabilirsiniz çünkü Olasılıksızlık Dağında erişilebilecek alternatif zirveler olabilir. Modelimizi evrim modunda da çalıştırabiliriz ve bu şık bir gösteri olurdu. Ama aslına bakarsanız, modelin kendi kendine evrilmesine izin vermekten ziyade Olasılıksızlık Dağının yokuş yukarı patikalarının nereye çıkacağını daha sistematik olarak araştırarak daha fazla şey öğrenebilirsiniz. Belli bir noktadan başlayan ve hiç aşağı gitmeden hep yukarı giden bir patika doğal seçilimin takip edeceği patika olacaktır. Eğer modeli evrimsel modda çalıştırırsanız, doğal seçilim bu patikayı takip edecektir. Dolayısıyla, kabul edilen başlangıç noktasından erişilebilen yokuş yukarı patikaları ve tepeleri sistematik olarak ararsak, bilgisayarın çalışma süresinden tasarruf edebiliriz. Burada önemli olan nokta, oyunun kurallarının yokuş aşağı gitmeyi yasaklıyor olmasıdır. Nilsson ve Pelger'in yaptığı şey de tam da böylesi yokuş yukarı patikaları arayan sistematik bir aramaydı ama onların bu çalışmasını neden (onlarla birlikte) NetSpinner tarzında bir evrim mizanseni planlıyormuşuz gibi sunmayı seçtiğimi görebiliyorsunuz.  Modelimizi ister "doğal seçilim" modunda, ister "dağın sistematik olarak araştırılması" modunda çalıştırmayı seçelim, bazı embriyoloji kuralları belirlememiz gerekir. Bunlar genlerin vücutların gelişimini nasıl kontrol edeceğini belirleyen kurallardır. Mutasyonlar şekillerin hangi yönlerini etkileyecek? Peki, mutasyonların kendisi ne kadar büyük veya küçük olacak? NetSpinner örneğinde mutasyonlar örümcek davranışlarının bilinen yönlerine etki ediyordu. Biyomorflar örneğinde mutasyonlar, büyümekte olan ağaçların dallarının uzunluk ve açıları üzerine etki ediyordu. Gözlerde ise Nilsson ve Pelger işe, tipik bir "kamera" gözde üç ana doku tipi olduğu gerçeğini kabul ederek başladılar. Kameranın, genellikle ışık geçirmeyen bir dış cephesi vardır. Işığa hassas bir "fotosel" katmanı vardır. Son olarak da, koruyucu bir pencere olarak kullanılabilecek veya kâsenin içindeki boşluğu doldurabilecek (tabi bu ikincisi bir kâse varsa mümkün olacaktır, zira benzeşimimizde hiçbir şeyin varlığını önceden varsaymıyoruz) saydam bir materyal vardır. Nilsson ve Pelger'in başlangıç noktası (yani dağın eteği), düz bir destekleyici zemin üzerinde duran (siyah) ve üstünde düz ve saydam bir doku katmanı bulunan (kirli beyaz) düz bir fotosel katmanıydı (şekil 5.14'te, gri renkli). Mutasyonların, bir şeyin büyüklüğünde küçük bir oranda değişikliğe neden olacağını varsaydılar: örneğin saydam katmanın kalınlığında küçük bir azalmaya veya saydam katmanın yerel bir yüzeyinin kırılma indisinde küçük bir artışa.  Sordukları soru aslında, dağın alçaklarında bulunan belli bir kamp yerinden başlayıp düzenli olarak yukarıya tırmanarak dağın neresine ulaşabileceğinizdir. Yukarıya tırmanmak, her seferinde küçük bir adım atarak mutasyona uğramak ve yalnızca optik performansı iyileştiren mutasyonları kabul etmek demektir.  Peki sonuçta neye varırız? Sevindirici şekilde, düzgün bir yokuş yukarı patikayı takip ederek, tanıdık balıkgözüne (merceğiyle birlikte) ulaşırız. Merceğin kırılma indisi merceğin her yerinde, insan yapımı sıradan bir mercekte olduğu gibi sabit değildir. Bu, tıpkı şekil 5.13 b'de karşılaştığımız mercek gibi dereceli indisli bir mercektir. Merceğin, mercek boyunca sürekli olarak değişiklik arz eden kırılma indisi, resimde grinin değişik tonlarıyla gösterilmiştir. Mercek, kırılma indisinde kademeli, adım adım değişikliklere sebep olarak, göz içi sıvısının "yoğunlaşmasıyla" meydana gelmiştir. Burada bir aldatmaca yok. Nilsson ve Pelger bilgisayarda simüle edilmiş göz içi sıvısını, ortaya çıkmayı bekleyen ilkel bir mercek sahibi olacak şekilde önceden programlamamışlardı. Yalnızca, saydam materyalin her noktasının kırılma indisinin, genetik kontrol altında çeşitlenmesine izin vermişlerdi. Saydam materyalin her bir parçası, sahip olduğu kırılma indisini rastgele herhangi bir yönde değiştirmekte özgürdü. Göz içi sıvısı, değişik kırılma indislerine sahip sonsuz sayıda kırılma indisine de sebep olabilirdi. Merceğin, mercek şeklinde oluşmasını sağlayan şey, en iyi gören gözü her nesilde seçici olarak ıslah etmenin eşdeğeri olan, kesintiye uğramamış yukarı yönlü devingenlikti.  Nilsson ve Pelger'in amacı sadece, bir düzlemsel göz olmayan şeyden iyi bir balıkgözüne giden pürüzsüz bir iyileştirme patikası bulunduğunu göstermek değildi. Aynı zamanda modellerini, bir gözün sıfırdan evrilmesinin ne kadar süreceğini hesaplamak için de kullanabilmişlerdi. Her adım bir şeyin büyüklüğünde yüzde birlik bir değişikliğe sebep olduğunda modellerinin attığı toplam adım sayısı 1.829 idi. Ama yüzde birin sihirli bir tarafı yok. Aynı değişim miktarı, yüzde 0,005'lik değişiklik oranıyla 363.992 adım sürerdi. Nilsson ve Pelger toplam değişim miktarını keyfi olmayan, gerçekçi birimler, yani genetik değişikliğin birimleri cinsinden yeniden ifade etmek zorunda kalmışlardır. Bunu yapmak için, bazı varsayımlarda bulunmak şarttı. Örneğin seçilimin şiddeti hakkında bir varsayımda bulundular. İkili, iyileşmiş göze sahip olarak hayatta kalan her 101 hayvana karşılık, iyileşmiş göze sahip olmayan 100 hayvanın hayatta kaldığını varsaymışlardır. Gördüğünüz gibi bu, sağduyuyla bakıldığında düşük bir seçilim şiddetidir: iyileşmiş bir göze sahip olmakla olmamak arasında fark yok gibidir. Nilsson ve Pelger kasıtlı olarak düşük, muhafazakâr veya "kötümser" bir değer seçmişlerdir çünkü evrim hızı tahminlerini olabildiğince yavaş kılabilmek için çaba gösteriyorlardı. Ayrıca iki tane daha varsayımda bulunmak zorundaydılar: "kalıtılabilirlik" ve "çeşitlilik katsayısı" hakkında. Çeşitlilik katsayısı, popülasyonda ne kadar çeşitlilik olduğunun bir ölçüsüdür. Doğal seçilim, işlemek için çeşitliliğe gerek duyar ve Nilsson ve Pelger bir kez daha kasıtlı olarak kötümser derecede düşük bir değer seçmişlerdir. Kalıtılabilirlik, popülasyonun sahip olduğu çeşitliliğin ne kadarının kalıtıldığının bir ölçüsüdür. Kalıtılabilirlik düşükse bunun anlamı popülasyondaki çeşitliliğin çoğunun çevresel nedenlere dayandığıdır ve doğal seçilimin, bireylerin hayatta kalıp kalmayacağını "seçmesine" rağmen, evrime çok az etkisinin olacağıdır. Eğer kalıtılabilirlik yüksekse, seçilimin gelecekteki nesiller üzerinde büyük bir etkisi olacaktır çünkü bireysel hayatta kalış gerçekten de genlerin hayatta kalımı anlamına gelecektir. Kalıtılabilirlikler sıklıkla yüzde 50'den daha büyük olurlar, dolayısıyla Nilsson ve Pelger'in karar kıldığı oran olan yüzde 50, kötümser bir varsayımdı. Son olarak da gözün farklı kısımlarının tek bir nesilde aynı anda değişemeyeceği şeklindeki kötümser bir varsayımda bulundular.  Tüm bu örneklerdeki "kötümser" kelimesinin anlamı, bir gözün evriminin ne kadar süreceğine dair nihayetinde elde edeceğimiz değerin muhtemelen, gerçek dünyadaki gerçek gözün evrimi için gerekmiş olan süreden daha fazla çıkacağıdır. Bulacağımız değerin, gerçek evrim için gerekmiş olan süreden fazla çıkmasına iyimser yerine kötümser dememizin sebebi ise şu. Emma Darwin gibi evrimin gücünden şüphe duyan birisi, göz gibi karmaşıklığı ve çok parçalılığıyla ün salmış bir organın evrilmesinin (o da eğer evrilebilirse) inanılmaz derecede uzun bir zaman alacağı görüşüne doğal olarak yatkın olacaktır. Nilsson ve Pelger'in bulduğu nihai değer ise insanı afallatacak kadar kısadır. Hesaplamalarının sonunda, mercekli iyi bir balıkgözünün evrilmesinin yalnızca yaklaşık 364.000 nesil alacağını bulmuşlardır. Daha iyimser (ki muhtemelen bunun da anlamı "daha gerçekçi"dir) varsayımlarda bulunsalardı bu süre daha da kısa olurdu.  364.000 nesil kaç yıla tekabül eder? Elbette bu nesil süresine bağlıdır. Bizim sözünü ettiğimiz hayvanlar, solucanlar, yumuşakçalar ve küçük balıklar gibi küçük deniz hayvanlarıdır. Onlar için bir nesil tipik olarak bir yıl ya da daha az sürer. Dolayısıyla Nilsson ve Pelger'in vardıkları sonuç, mercekli gözün evriminin yarım milyon yıldan daha kısa bir sürede elde edilmiş olabileceğidir. Ve bu yerbilimsel standartlara göre gerçekten de çok kısa bir süredir. Süre öylesine kısadır ki, bahsettiğimiz eski dönemlerin tabakaları arasında, aniden oluşan şeylerden ayırt edilemez olurlardı. Gözün evrilmesi için yeteri kadar zaman olmadığı iddiasının sadece yanlış değil, dramatik, kesin ve yüz kızartıcı olarak yanlış olduğu ortaya çıkmıştır.  Elbette tam anlamıyla gelişmiş bir gözün, Nilsson ve Pelger'in buraya kadar değinmedikleri bazı detayları vardır ve bu detayların evrilmeleri daha uzun sürebilir (gerçi ikili bunun doğru olduğunu düşünmüyor). Bunlardan biri, Nilsson ve Pelger'in, model evrim sistemlerinin başlamasından önce ortaya çıktığını varsaydıkları, ışığa hassas hücrelerin (benim fotosel olarak adlandırdığım şeylerin) evrimidir. Modern gözlerin, gözün odağını değiştirmek, göz bebeğinin büyüklüğünü değiştirmek ve gözü hareket ettirmek için mekanizmalar gibi başka ve daha gelişmiş özellikleri vardır. Ayrıca beyinde, gözden gelen bilgiyi işlemek için gerekli olan bir sürü sistem vardır. Gözü hareket ettirmek önemlidir ve yalnızca bariz sebepten ötürü değil: daha zaruri olarak, vücut hareket ederken bakışı sabit tutmak için. Kuşlar bunu, başın tamamını sabit tutması için boyun kaslarını kullanarak sağlarlar (vücutlarının geri kalanı ise fazlasıyla hareket edebilir). Bunu yapabilecek gelişmiş sistemler, oldukça incelikli beyin mekanizmaları gerektirir. Ama basit ve kusurlu ayarlamaların bile, hiç yoktan iyi olduğunu görmek kolaydır, dolayısıyla Olasılıksızlık Dağının pürüzsüz bir yokuşunu tırmanan atasal bir seri hayal etmekte hiçbir zorluk yoktur.  Çok uzak bir hedeften gelen ışınları odaklamak için, yakın bir hedeften gelen ışınları odaklamada kullanılacak olan mercekten daha zayıf bir merceğe ihtiyacınız vardır. Hem uzağı hem de yakını keskin bir şekilde odaklamak, bir canlının sahip olmadan yaşayabileceği bir lükstür fakat doğada hayatta kalma şansını artıracak her küçük ilerleme önemlidir ve gerçekten de farklı hayvan türleri merceğin odağını değiştirmek için çeşitli mekanizmalara sahipler. Biz memeliler bu işi merceği çekip şeklini biraz değiştiren kaslar aracılığıyla yapıyoruz. Kuşlar ve çoğu sürüngen de bu şekilde yapıyor. Bukalemunlar, yılanlar, balıklar ve kurbağalar bu işi kamera gibi merceği ileri geri hareket ettirerek yapıyor. Daha küçük gözlere sahip olan hayvanlar için bir sıkıntı yok. Onların gözü Box Brownie marka fotoğraf makinesi gibi: mükemmel olmasa da, yaklaşık olarak her türlü mesafede odak halinde. Bizler yaşlandıkça gözlerimiz maalesef daha çok Box Brownie marka fotoğraf makinesi gibi oluyor ve hem yakını hem de uzağı net görmek için çift odaklı gözlüklere ihtiyaç duyuyoruz.  Odak değiştirme mekanizmalarının aşamalı evrimini hayal etmek hiç de zor değil. Suyla doldurulmuş plastik torbayla olan deneyi yaparken, hemen fark ettim ki parmaklarımla torbayı dürterek odağın keskinliğini daha iyi (ya da daha kötü) hale getirmek mümkün. Torbanın şeklinin bilinçli bir şekilde farkında olmayarak, çantaya bile bakmadan gösterimdeki görüntünün kalitesine odaklanmış bir şekilde, görüntü daha iyi hale gelene kadar torbayı rastgele dürterek büzdüm. Camsı kütlenin civarındaki herhangi bir kas, başka bir amaç uğruna daraltma işleminin bir yan ürünü olarak tesadüfen merceğin odağını iyileştirebilir. Bu, memelilerin ya da bukalemunların kullandığı odak değiştirme gibi metoda neden olabilecek bir şekilde Olasılıksızlık Dağının yamaçlarından yukarıya doğru giden hassas iyileştirmelerin yer aldığı bir yol açmaktadır.  Açıklığı (ışığın içerisinden geçtiği deliğin boyutunu) değiştirmek birazcık daha zor olabilir ama çok zor değil. Bunun yapılmak istenilmesin nedeni fotoğraf makinesinde istenilen şeyle aynıdır. Filmin veya fotosellerin belirlenmiş herhangi bir duyarlılığı için, çok fazla (göz kamaşması) veya çok az ışığa sahip olmak mümkündür. Hatta, delik ne kadar küçükse, odak yoğunluğu (eşzamanlı bir şekilde odakta yer alan mesafeler dizisi) o kadar iyidir. Gelişmiş bir fotoğraf makinesinde, ya da gözde otomatik olarak, güneş çıktığı zaman mercek perdesini küçülten, güneş yokken mercek perdesini büyüten dâhili bir ışıkölçer bulunur. İnsandaki göz bebeği oldukça gelişmiş bir otomasyon teknolojisidir, Japon bir bilim insanının gurur duyabileceği türden bir şey.  Fakat bir kez daha belirtmek gerekirse, bu ileri mekanizmanın Olasılıksızlık Dağının aşağı yamaçlarında nasıl başladığını görmek zor değil. Gözbebeğinin şeklini yuvarlak olarak düşünürüz, ama öyle olmak zorunda değil. Koyunların ve sığırların uzun, yatay ve baklava dilimi şekilli gözbebekleri vardır. Ahtapotların ve bazı yılanların da öyle, ama diğer yılanlarınki dikeydir. Kedilerin gözbebekleri, yuvarlak gözbebeğinden dikey gözbebeğine kadar çeşitlilik gösterir (şekil 5.15) Prenses biliyor mu acaba, gözbebekleri, Değişimden değişime girecek, Hilalden dolunaya dolaşacak, Prenses yeşilliklerden süzülürken? Yalnız, ciddi ve bilge, Kaldırır değişen gözlerini Değişmekte olan aya bakar W.B. Yeats  Çoğu pahalı fotoğraf makinesinin bile kusursuz daireler yerine basit çokgenler olan gözbebekleri vardır. Tek mesele göze giren ışığın niceliğini kontrol etmektir. Bunu fark ettiğinizde, değişmekte olan gözbebeğinin erken dönemdeki evrimi bir problem olmaktan çıkıyor. Olasılıksızlık Dağının alçak yamaçlarından yukarıya doğru çıkmak için kullanılabilecek birçok zarif yol var. Bunları anlayınca artık iris diyaframı, anal büzücü kasından daha fazla anlaşılmaz bir engel değil. Belki de geliştirilmesi gereken en önemli nicelik gözbebeğinin yanıt verme hızıdır. Sinirleriniz olduğu sürece, onları hızlandırmak ve Olasılıksızlık Dağının yamaçlarından yukarıya doğru gitmek kolaydır. Aynada gözbebeğinize bakarken, gözünüze doğru bir el feneri tuttuğunuzda hemen fark edebileceğiniz gibi, insan gözbebeği hızlı yanıt verir (Eğer bir gözünüzdeki bebeğe bakarken diğer gözünüze feneri tutarsanız bu etkiyi en çarpıcı bir şekilde görürsünüz: çünkü iki göz birlikte hareket eder.)  Gördüğümüz gibi, Nilsson ve Pelger modeli insan yapımı merceklerden farklı olan, ama balıkların, mürekkep balıklarının ve diğer sualtı kameralarının merceklerine benzer olan bir dereceli indisli mercek geliştirdiler. Mercek, daha önceleri tekdüze şeffaf bir jel içerisinde bulunan, yerel olarak yüksek oranda ışık kıran indis bölgesinin yoğunlaşmasıyla yükseliyor.  Tüm mercekler jel kütlesinden yoğunlaşarak evrimleşmedi. Şekil 5.16 gözleri oldukça farklı şekillerde oluşmuş iki sineğe ait gözleri göstermektedir. Bunların ikisi de basit gözlerdir, birazdan bahsedeceğim bileşik gözlerle karıştırılmamaları gerekiyor. Bu basit gözlerin ilkinde (testere sineği larvasına ait), mercek, dış şeffaf katman olan korneayı kalınlaştırıyor. Mayıs sineğine ait olan ikincisinde kornea kalınlaştırılmıyor ve mercek renksiz, şeffaf hücrelerden oluşan bir yığın olarak gelişiyor. Bu mercek geliştirme metotlarından her ikisine de, Olasılıksızlık Dağında, camsı kütleli solucan gözde kullandığımız aynı yoldan tırmanılabilir. Gözlerin kendisi gibi mercek de birçok kez bağımsız olarak evrimleşmişe benziyor. Olasılıksızlık Dağı'nda pek çok doruk noktası ve tepecik vardır.  Retinalar da çeşitli formlarıyla türlü türlü kökenlerini açığa çıkartıyorlar. Şu ana kadar gösterdiğim gözlerin tamamının fotoselleri (tek bir istisnayla) onları beyine bağlayan sinirlerin önünde yer alıyor. Bu, bunu gerçekleştirmenin apaçık bir yolu, ancak evrensel bir yol değil. Şekil 5.4 a'daki yassısolucanın fotoselleri görünüşe göre bağlayıcı sinirlerin yanlış tarafında duruyor. Bizim kendi omurgalı gözümüz de öyle. Fotoseller ışıktan uzak bir konumda geriyi işaret ediyorlar. Bu kulağa geldiği kadar anlamsız değil. Çok küçük ve şeffaf oldukları için, işaret ettikleri nokta pek de önemli değil: fotonların çoğu doğrudan içinden geçecek ve daha sonra kendilerini yakalamayı bekleyen pigment yüklü bölmelerden oluşan zırha geçecekler. Omurgalı fotosellerinin geriyi işaret ettiğini söylerken anlamlı tek nokta onları beyne bağlayan "kabloların" (sinirlerin) beyne doğru değil de, ışığa doğru yanlış yönde yola çıkmaları. Daha sonra, retinanın ön yüzeyine, belirli bir yere hareket ediyorlar: "kör nokta" olarak anılan yere. Burada, retina boyunca optik sinire doğru dalışa geçiyorlar, bu sebeple retina bu noktada kör oluyor. Bu noktada hepimiz kör olmamıza rağmen, bunun farkında bile olmuyoruz, çünkü beyin eksik parçayı yeniden oluşturma konusunda oldukça zeki. Kör noktayı, ancak bağımsız kanıta sahip olduğumuz, küçük ve etrafından farklı bir nesnenin görüntüsü bu nokta üzerine hareket edince fark ediyoruz: daha sonra da, görünüşe göre bir ışık gibi sönüyor ve o noktadaki görüntü zeminin arka plandaki genel rengiyle yer değiştiriyor.  Retinanın geriden öne doğru olmasının pek fazla fark etmeyeceğini söylemiştim. Diğer tüm şeylerin mutlak olarak eşit olması suretiyle, retinalarımız doğru yönde yer alsaydı daha iyi olurdu denilebilir. Bu durum, Olasılıksızlık Dağının aralarında derin vadiler bulunan birden fazla doruk noktasına sahip olduğu gerçeğine güzel bir örnektir. Geriden öne doğru yer alan retinaya sahip iyi bir göz evrimleşmeye başladığında, yapılacak en iyi şey mevcut gözün tasarımını iyileştirmektir. Tamamen farklı bir tasarıma değiştirmek yokuş aşağı inmeyi, bunu yaparken de biraz değil, tamamen inmeyi içeriyor ve buna doğal seçilim izin vermiyor. Omurgalı retinası, embriyodaki gelişme şekli yüzünden izlediği yolla yüzleşiyor ve bu durum kesinlikle antik atalara kadar gidiyor. Birçok omurgasızın gözü farklı şekillerde gelişiyor ve retinaları sonuç olarak "doğru pozisyonda" yer alıyor. İlginç bir şekilde geriyi işaret etmelerini saymazsak, omurgalı retinası Olasılıksızlık Dağının en yüksek doruk noktalarını tırmanmaktadır. İnsan retinası çeşitli türlere ayrılmış yaklaşık 166 milyon fotoselden oluşur. Temel olarak çubuk hücrelerine (nispeten düşük ışıkta düşük hassasiyetteki renksiz görüntüler üzerine uzmanlaşmış) ve koni hücrelerine (parlak ışıkta yüksek hassasiyetteki renkli görüntüler üzerine uzmanlaşmış) ayrılmaktadır. Buradaki sözcükleri okurken, yalnızca koni hücrelerini kullanıyorsunuz. Eğer Juliet, Halley kuyrukluyıldızını görseydi, bu işi çubuk hücreleriyle yapacaktı. Koni hücreleri, çubuk hücrelerinin bulunmadığı, küçük merkezi bir alan olan göz çukuruna yoğunlaşırlar (göz çukurlarınızla okursunuz). İşte bu yüzden Halley kuyrukluyıldızı gibi bulanık bir nesneyi görmek istiyorsanız, gözlerinizi doğrudan o nesneye değil, biraz uzağına işaret etmelisiniz ki nesnenin yetersiz miktarda olan ışığı göz çukuruna gelsin. Fotosel sayıları ve fotosellerin birden fazla tipe ayrılması Olasılıksızlık Dağının bakış açısı yönünden bir sorun teşkil etmiyor. Her iki iyileştirme türü de apaçık bir şekilde dağın üst kısımlarına doğru hoş eğimler oluşturuyor.  Büyük retinalar küçük retinalardan daha iyi görür. Çünkü içine daha fazla fotosel sığar ve daha detaylı görür. Ancak, her zamanki gibi, burada da maliyetler vardır. Şekil 5.1'deki sürrealist salyangozu hatırlayın. Ama gerçekte, küçük bir hayvanın bedelini ödediğinden daha büyük bir retinaya sahip olmasının bir yolu var. Sussex Üniversitesi'nden Profesör Michael Land (ki kendisinin dünyadaki egzotik keşiflerle ilgili gıpta edilesi bir geçmişi vardır ve ben gözlerle ilgili bildiğim çoğu şeyi ondan öğrendim), sıçrayan örümceklerde harikulade bir örnek buldu. Örümceklerin hiçbirinde bileşik gözler yok: sıçrayan örümcekler kamera gözünü çarpıcı bir ekonomi doruğuna götürmüşler (şekil 5.17). Land'in keşfettiği şey sıra dışı bir retinaydı. Tam bir görüntünün üzerinde gösterilebileceği geniş bir tabaka olmak yerine, hassas bir görüntüye sahip olabilecek kadar geniş olmayan uzun, dikey bir şerit. Ancak örümcek retinasının darlığını ustaca bir çözümle telafi ediyor. Görüntünün oluşturulabileceği bir alanı "tarayarak" retinasını sistematik bir şekilde dolandırıyor. Etkili retinası böylelikle asıl retinasından daha geniş oluyor yani az çok bolas örümceğinin dönmekte olan tek bir lifle bile, tam bir ağın tutma alanına yaklaşmasına benzer bir prensiple. Sıçrayan örümceğin retinası uçan bir kuş ya da bir başka sıçrayan örümcek gibi ilgi çekici bir nesne bulduğunda, tarama hareketlerini tam de hedefin bulunduğu alana yoğunlaştırıyor. Bu, ona bir göz çukurunun dinamik eşdeğerini veriyor. Sıçrayan örümcekler bu zeki hileyi kullanarak, mercek gözü, Olasılıksızlık Dağındaki kendi yerel bölgelerinde hatırı sayılır küçük bir doruğa taşımışlardır.  Merceği, iğne deliğinin eksikliğine harikulade bir çözüm olarak sundum. Mercek tek çözüm değildir. Eğimli bir ayna mercekten daha farklı bir prensip teşkil ediyor ancak bir nesnenin üzerine her noktadan gelen fazlaca miktardaki ışığı toplayıp bir görüntü üzerinde tek bit noktaya ulaştırma sorununa iyi bir alternatiftir. Bazı amaçlar doğrultusunda, eğimli bir ayna probleme mercekten daha ekonomik bir çözüm olarak karşımıza çıkıyor ve dünyadaki en büyük optik teleskoplar hep aynalı yansıtıcılardır (şekil 5.18 a). Aynalı teleskopla ilgili küçük bir sorun vardır. Görüntü aynanın önünde oluşturulur, yani gelen ışınların yolunun üzerinde. Aynalı teleskopların genelde odaklanan görüntüyü bir göz merceğine ya da kameraya yansıtmak için kullandığı küçük bir aynası vardır. Küçük ayna görüntüyü bozacak kadar araya girmez. Küçük aynanın odaklanan görüntüsü görünmez: yalnızca, teleskopun arkasındaki büyük aynaya vuran toplam ışık miktarında küçük bir azalmaya sebep olur.  O halde eğimli ayna önemli bir probleme getirilmiş olan teoride işe yarayan fiziksel bir çözümdür. Hayvanlar âleminde eğimli ayna gözlere sahip olan hayvan var mıdır hiç? Bu doğrultudaki en eski önerme, Gigantocypris adı verilen ilginç bir derin deniz kabuklusuna ait olan resim üzerine yorum yapan ve benim Oxford'tan eski hocam olan Sör Alister Hardy tarafından ortaya kondu (şekil 5.18 b). Astronomlar Wilson Dağı ve Palomar'daki gibi gözlemevlerindeki devasa eğimli aynaları kullanarak uzak yıldızlardan gelen az sayıdaki fotonu yakalıyorlar.  Gigantocypris'in de okyanusun derinliğine sızan az sayıdaki fotonla aynı şeyi yaptığını düşünmek cezp edici, ama Michael Land tarafìndan yapılmış olan yeni araştırmalar detaylı bir şekilde herhangi bir benzerliğe imkân vermiyor. Gigantocypris'in nasıl gördüğü şu an için net değil. Fakat görüntü oluşturmak için gerçekten eğimli bir ayna kullanan bir hayvan türü daha vardır, fakat bu hayvanın da yardımcı bir merceği vardır. Bir kez daha, bu gerçek de hayvan gözü çalışmalarının Kral Midas'ı olan Michael Land tarafından keşfedildi. Şekil 5.18 c'deki fotoğraf bu çift kabuklu yumuşakçalardan birisinin boşluğunun küçük bir parçasının (enine iki kabuk-kıvrımı) büyültmüş halidir. Kabuk ve dokunaçların arasında düzinelerce küçük gözden oluşan bir dizi var. Her bir göz, retinanın arkasında yatan eğimli bir ayna kullanarak görüntü oluşturur. Her bir gözün küçücük mavi veya yeşil bir inci gibi parlamasına sebep olan şey bu aynadır. Kesiti alındığında, göz şekil 5.18 d'deki gibi gözüküyor. Belirttiğim gibi, aynayla beraber bir tane de mercek var, bu konuya daha sonra döneceğim. Retina, mercek ve eğimli ayna arasında bulunan grimsi bölgenin tamamıdır. Retinanın ayna tarafından yansıtılan keskin görüntüyü gören kısmı merceğin arka tarafına sıkıca bitişik olan bölümdür. O görüntü baş aşağıdır ve ayna tarafından geriye doğru yansıtılan ışınlar tarafından oluşturulmaktadır.  Peki, neden bir de mercek var? Bunun gibi küre şeklindeki aynalar küresel sapma olarak adlandırılan özel bir tür bozulmaya maruz kalırlar. Meşhur bir aynalı teleskop tasarımı olan Schmidt, bu sorunun üstesinden, mercek ve aynadan oluşan ilginç bir birleşimle gelir. Tarak gözleri, sorunu birazcık farklı bir şekilde çözmüşe benziyor. Küresel sapmanın üstesinden "Kartezyen oval" olarak adlandırılan bir şekle sahip olan özel bir tür mercek aracılığıyla gelinebilir. Şekil 5.18 e ideal bir kuramsal Kartezyen oval taslağıdır. Tarağa ait gözün yandan görünüşüne şimdi bir kez daha bakın (şekil 5.18 d). Çarpıcı benzerlikten esinlenerek, Profesör Land, merceğin orada ana görüntü oluşturucu aynanın küresel sapmasının düzelticisi olarak bulunduğunu öneriyor.  Dağda kendine ait bölgenin alçak yamaçlarında bulunan eğimli aynanın kökeniyle ilgili olarak ise bilgimize dayalı bir tahmin yürütebiliriz. Retinaların arkasında bulunan yansıtıcı tabakalar, hayvanlar âleminde yaygındır ama bulunuş amaçları taraklarda olduğu gibi görüntü oluşturmak değildir. Parlak bir spot ışığıyla ormanın derinliklerine doğru giderseniz, doğruca size doğru bakan sayısız birer çift parlaklık görürsünüz. Pek çok memeli, özellikle şekil 5.19 b'deki Batı Afrika'da yaşayan altın potto ya da angvvantibo gibi gece avlanan hayvanların retinalarının arkasında yansıtıcı tabaka olan tapetumları (guanin aynaları) vardır. Tapetumun yaptığı şey, fotosellerin durduramadığı fotonları yakalamak için ikinci bir yakalama fırsatı sunmaktır yani her bir foton, onu az önce yakalamakta başarısız olmuş fotosele geri yansıtılır ve böylelikle görüntü bozulmamış olur. Omurgalılar da tapetumu keşfetmişlerdir. Ormanda ateş yakmak belirli tür örümcekleri bulmak için mükemmel bir yoldur. Esasında, kurt örümceğinin yandan görünüşüne bakarak (şekil 5.19 a), yollarda işaret görevi gören "kedigözlerinin" neden "örümcek gözleri" olarak anılmadığını merak ediyor olabilirsiniz. Her fotonu yakalamada kullanılan tapetumlar atasal kâse gözlerin içinde merceklerden daha önce evrimleşmiş olabilir. Belki de, bazı izole canlılarda bir tür aynalı teleskop oluşturacak şekilde değişikliğe uğramış ön uyarlamadır. Ya da ayna başka bir kaynaktan ortaya çıkmış olabilir. Bu konuda emin olmak güç.  Mercek ve eğimli ayna bir görüntüyü keskin bir biçimde oluşturmanın iki yoludur. Her iki durumda da görüntü baş aşağı ve sağdan-sola ters çevrilmiş bir biçimdedir. Doğrudan bir görüntü üreten tamamıyla farklı bir göz türü de; böcekler, kabuklular, bazı solucanlar ve yumuşakçalar, kral yengeçleri (asıl yengeçlerden daha çok örümceklere yakın oldukları söylenen tuhaf deniz canlıları) ve günümüzde nesli tükenmiş olan trilobitlerden büyük bir grup tarafından tercih edilen bileşik gözlerdir. Aslında bileşik gözün birçok çeşidi vardır. En temel olanıyla başlayacağım yani apozisyon bileşik gözü adı verilen gözle. Apozisyon gözün nasıl çalıştığını anlamak için Olasılıksızlık Dağı'nın neredeyse en dibine geri dönüyoruz. Gördüğümüz gibi, bir gözün görüntü görmesini veya sadece ışığı ayırt etmekten daha fazlasını yapmasını istiyorsanız, bir fotoselden daha fazlasına ihtiyacınız var ve onların ışığı farklı yönlerden toplaması gerekiyor. Onları farklı yönlere konumlandırmanın bir yolu, onları mat bir ekranla desteklenen bir kâseye koymaktır. Şu ana kadar konuştuğumuz gözlerin tamamı bu içbükey kâse prensibinin soyundan gelen gözlerdi. Problemin belki de daha kesin bir çözümü, fotoselleri kâsenin dışbükey yüzeyine koymak ve böylelikle onların farklı yönlerde dışa doğru bakmalarını sağlamak. Bu en basit haliyle birleşik bir gözü ele almak için iyi bir yoldur.  Bir yunus görüntüsü oluşturma probleminden ilk bahsedişimi hatırlayın. Problemin çok fazla görüntüye sahip olma ile alakalı bir problem olduğunu söylemiştim. Retina üzerinde, her yönden gelen ve her noktada oluşan sonsuz sayıdaki "yunus" görüntüleri, hiçbir yunus görüntüsü olmaması anlamına geliyordu (şekil 5.20 a). İğne deliği göz işe yaramıştı çünkü ışınların neredeyse tamamını filtreleyip iğne deliği üzerinde sadece birbirleriyle kesişen azınlığı bırakarak yunusun tek bir baş aşağı görüntüsünü oluşturmuştu. Mercekten aynı prensibin biraz daha gelişmiş bir yöntemi olarak bahsetmiştik. Apozisyon bileşik gözü, sorunu daha da basit bir şekilde çözüyor.  Göz, bir kubbenin çatısından her doğrultuda yayılan, düz uzun tüplerden oluşan yoğun bir yığın gibi inşa edilmiştir. Her bir tüp, dünyanın sadece küçük bir kısmını kendi doğrusal ateş hattından gören bir silahın görüş açısı gibidir. Filtreleme benzetmemiz doğrultusunda, dünyanın diğer kısımlarından gelen ışınların fotosellerin olduğu tüpün arkasına vurmasının tüpün duvarları ve kubbenin desteği tarafından önlendiğini söyleyebiliriz. İşte apozisyon bileşik göz de bu şekilde çalışır. Pratikte, ommadityum adı verilen küçük tüpçüklerin her biri aslında bir tüpten daha fazlasıdır. Kendi özel merceğine ve genelde yarım düzine civarı olan "retinaya" ve fotosellere sahiptir. Her bir ommadityum dar tüpün dibinde bir görüntü oluşturduğu sürece, görüntü baş aşağı olmaktadır: ommadityum uzun ve düşük kaliteli bir kamera gözü gibi çalışmaktadır. Birbirinden ayrı ommadityum baş aşağı görüntüleri göz ardı ediliyor ve ommadityum, yalnızca tüpüne ne kadar ışığın geldiğini bildiriyor. Mercek sadece ommadityumun görüş açısında daha fazla ışık ışını toplama ve bu ışınları retinaya odaklama vazifesi görüyor. Ommadityumların tamamı bir arada tutulduğunda, özetlenmiş "görüntüleri" şekil 5.20 b'de gösterildiği gibi doğru yönde oluyor.  Her zaman olduğu gibi, "görüntü" biz insanların düşündüğü gibi bir görüntüyü ifade etmek zorunda değil: yani bir manzaranın bütününün tastamam, renkli bir algısı olmak zorunda değil. Daha ziyade, farklı yönlerde neler olduğunun ayrımına varmak için bir şekilde gözleri kullanma yetisinden bahsediyoruz. Sözgelimi, bazı böcekler bileşik gözlerini yalnızca hareket eden hedefleri izlemek için kullanıyor olabilirler. Olayın sabit görüntüsünü çıkaramayacak kadar kör olabilirler. Hayvanların bizim gördüğümüz şekilde görüp göremedikleri sorusu felsefi bir soru ve bu soruyu yanıtlamak beklenilmeyecek kadar zor olabilir.  Bileşik göz prensibi, örneğin hareket eden bir sinek üzerinde yoğunlaşmış olan bir yusufçuk için işe yarar fakat bileşik bir gözün bizimki kadar detaylı görebilmesi için bizim sahip olduğumuz basit kamera çeşidinden çok daha büyük olması gerekirdi. Bunun nedeni aşağı yukarı şöyledir: şurası kesin ki, tamamı birazcık farklı yönlere bakan ne kadar fazla ommadityumunuz varsa, o kadar fazla detayı görebilirsiniz. Bir yusufçuk 30.000 kadar ommadityuma sahip olabilir ve bu sayı böcekleri kanatlarından avlamak için oldukça iyidir (şekil 5.21). Ancak bizim kadar fazla detay görmesi için, milyonlarca ommadityuma ihtiyacı var. Milyonlarca ommadityumun da sığabilmesi için oldukça küçülmeleri gerekir. Maalesef bir omadityumun ne kadar küçük olabileceği konusunda bir sınır vardır. Bu sınır çok küçük iğne deliklerinden konuşurken bahsettiğimiz sınırla aynı ve buna kırınım sınırı adı veriliyor. Sonuç olarak denebilir ki, bileşik bir gözün insan kamera gözü kadar detaylı görmesini sağlayabilmek için bileşik gözün gülünç bir şekilde büyük olması gerekir yani çapının 24 metre olması gerekir. Alman bilim adamı Kuno Kirschfeld, bir insanın bileşik gözler kullanarak normal bir insan kadar detaylı görebilmesi için nasıl görünmesi gerekebileceğini çizmiştir (şekil 5.22). Çizimdeki petek deseni de oldukça empresyonist. Çizilmiş olan her altıgen yüzey gerçekte 10.000 ommadityuma tekabül ediyor. İnsan bileşik gözlerinin 24 metre değil de sadece bir metre olmasının nedeni Kirschfeld'in, biz insanların sadece retinamızın merkezinden detaylı görebildiğimizi hesaba katmış olmasıdır. Detaylı merkezi görüşümüzün ve retinamızın kenarlarına doğru oluşan çok daha az detaylı olan görüşümüzün ortalamasını alarak bir metrelik göz gösterimine karar verdi. Bir metre ya da 24 metre, dünyadaki görüntüleri detaylı olarak görmek istiyor sanız, bu büyüklükteki bir bileşik göz kullanışsız kalır.  Buradan çıkan sonuç, eğer dünyadaki görüntüler detaylı bir şekilde görülmek isteniyorsa, bileşik göz değil, bir tane iyi merceğe sahip olan basit kamera gözü kullanılmalıdır. Dan Nilsson bile bileşik gözlerden şöyle bahsediyor: "Evrimin, temelde felaket olan bir tasarımı iyileştirme çabasıyla umutsuz bir savaş verdiğini söylemek büyük bir abartı olmaz."  O halde, böcekler ve kabuklular neden bileşik gözü bırakıp onun yerine kamera gözü geliştirmiyorlar? Bu Olasılıksızlık Dağı kütlesinde bir vadinin yanlış tarafında tuzağa düşme vakalarından birisi olabilir. Bileşik gözü kamera göze değiştirmek için, işe yarayan ara formların, hiç durmayan, sürekli bir dizisi olması gerekir: daha yüksek bir doruğa tırmanmak için bir vadiden aşağı doğru inemezsiniz. Peki, bileşik göz ve kamera gözü arasındaki geçiş formları nasıl olurdu?  En azından akla oldukça çarpıcı bir güçlük geliyor. Bir kamera gözü baş aşağı görüntüler oluşturmaktadır. Bileşik gözün görüntüsüyse doğrudandır. Bu ikisi arasında bir orta yol bulmak oldukça zordur. Olası bir geçiş, hiç görüntü olmamasıdır. Derin denizlerde veya tamamen karanlıkta yaşayan bazı hayvanlar vardır ve bu hayvanların ilgilenebileceği o kadar az fotonları vardır ki görüntülerle uğraşmayı tamamen bırakmışlardır. Bilmeyi umdukları tek şey ışığın olup olmadığıdır. Böyle bir hayvan görüntü-işleme sinir aparatını tamamen kaybedebilir ve dağın tamamen farklı bir yamacından taze bir başlangıç yapabilir. Böylelikle bileşik gözden kamera gözüne giden yolda bir ara geçiş olabilir.  Bazı derin deniz kabuklularının bileşik gözleri vardır ama hiç mercekleri ya da optik aparatları yoktur. Bu hayvanların ommatidyumları tüplerini kaybetmiştir ve fotoselleri hangi yönden gelirse gelsin az sayıda olan fotonları topladıkları yer olan dış yüzeyde korumasız bir şekilde bulunmaktadır. Oradan bakınca şekil 5.23'teki ilgi çekici göze giden küçük bir adım olarak görünebilir. Bu göz, kabuklu bir hayvan olanAmpelisca'ya aittir. Bu hayvan çok da derinlerde yaşamıyor, muhtemelen derin-deniz atalarından sonra yeniden yukarıya doğru bir seyahatin içinde. Ampelisca'nın gözleri retinanın üzerinde baş aşağı bir görüntü oluşturan tek bir mercekle kamera gözü gibi çalışıyor. Ancak retinanın bileşik bir gözden türediği apaçıktır ve bu retina bir ommadityum kümesinin kalıntılarından oluşmaktadır. Bu, küçük bir adım olabilir, ama tamamen körlüğe yakınlaşan bir ara dönemde, beynin tersyüz olmayan görüntüyü işleme ile ilgili her şeyi "unutacak" yeterli evrimsel zamanı olmuştur.  Bu, bileşik gözden kamera göze giden evrime bir örnektir (ayrıca, gözün hayvanlar âlemi boyunca birbirinden bağımsız geliştiğine de bir örnektir). Ancak, bileşik göz ilk olarak nasıl evrimleşti? Olasılıksızlık Dağının bu doruğunun aşağı yamaçlarında neler buluyoruz?  Bir kez daha, modern hayvanlar âlemine bakmak bize yardımcı olabilir. Eklembacaklılar (böcekler, kabuklular ve onların akrabaları) dışında, bileşik gözlere sadece bazı deniz halkalı solucanlarında (kum kurdu ve tüp solucanı) ve bazı çift kabuklu yumuşakçalarda rastlanılmaktadır. Solucanlar ve yumuşakçalar evrimsel tarihçiler olarak bizlere yardımcı oluyorlar çünkü bu hayvanların içinde, Olasılıksızlık Dağının bileşik-göz doruğuna giden aşağı yamaçlarında sıralanmış makul ara geçişlere benzeyen bazı ilkel gözler bulunuyor. Şekil 5.24'teki gözler farklı solucan türlerine ait. Bir kez daha, bunlar ata türler değiller, günümüzde yaşayan türlerdirler ve muhtemelen doğru ara geçiş türlerinden bile gelmiyorlar. Ancak bize, sol taraftaki fotosel yığınları ve sağ taraftaki bileşik gözle, evrimsel ilerlemenin nasıl olduğuna dair bir fikir verebilirler. Şüphesiz bu eğim de, sıradan kamera göze ulaşırken kullandığımız eğim kadar hafiftir. Şu ana kadar tartıştığımız gibi, ommadityumlar, komşularından izole olmaktaki etkililiklerine bağlıdırlar. Yunusun kuyruk ucuna bakan görüş açısı, yunusun diğer kısımlarından gelen ışınları tutmamalıdır, aksi takdirde daha önce karşılaştığımız milyonlarca yunus görüntüsü sorunuyla tekrar göz göze gelebiliriz. Ommadityumların çoğu, izolasyonu tüpün etrafında karanlık bir pigment kılıfı oluşturarak sağlıyor. Ancak bazı zamanlar bunun yan etkileri oluyor. Bazı deniz canlıları kamuflajda şeffaflıktan yararlanırlar. Deniz suyunda yaşıyorlar ve deniz suyuna benziyorlar. Bu hayvanlarım kamuflajının esası fotonları durdurmamaktan geçiyor. Fakat ommadityumların etrafındaki karanlık perdelerin tek amacı fotonları durdurmaktır. Bu zalim çelişkiden nasıl kurtulunabilir?  Bu soruna becerikli bir şekilde çözüm üretmiş olan derin deniz canlıları vardır (şekil 5.25). Bu canlıların karartma pigmentleri yoktur ve bunların ommatidyumları bilindik manada tüpler değildir. Daha ziyade, insan yapımı optik lifler gibi çalışan şeffaf ışık kılavuzlarıdır. Her bir ışık kılavuzu, ön uç kısmından şişerek balıkgözü gibi çeşitli ışık kırıcı indislerde küçük birer lense dönüşür. Işık kılavuzu bir bütün olarak büyük miktardaki ışığı fotosellere yoğunlaştırır. Ancak bu yalnızca doğrudan görüş açısı doğrultusundan gelen ışığı içerir. Bir tüpün içerisine yanlamasına gelen ışınlar, bir pigment tarafından örtülmek yerine geri yansıtılır ve tüpün içine girmemiş olur.  Tüm bileşik gözler kendilerine gelen ışığın tamamını izole etmeye çalışmazlar bile. Bunu sadece apozisyon göz türü yapar. Çözümü daha zor olan bir şey yapan en az üç farklı "üstdüşüm" bileşik göz türü vardır. Tüpteki ışınları veya fiber optik ışık kılavuzlarını yakalamaktan çok uzak olmakla beraber, bir ommadityumun merceğinin içerisinden geçen ışınlara, komşu bir ommadityumun fotoselleri tarafından alınmak üzere izin veriyorlar. Tüm ommadityumlar tarafından paylaşılan boş, şeffaf bir bölge var. Tüm ommadityumların mercekleri, ortak bir retina üzerinde tek bir görüntü oluşturmak için birlik oluyorlar. Bu ortak retina ise tüm ommadityumların ışığa duyarlı hücreleri tarafından müştereken oluşturuluyor. Şekil 5.26 Michael Land'in yaptığı, bir ateşböceğinin üstdüşüm bileşik gözünün bileşik merceğinden görülen Charles Darwin resmi.  Görüntü, kamera gözden veya şekil 5.23'tekiAmpelisca'nm-kinden farklı olarak apozisyon bileşik gözde olduğu gibi düzdür. Üstdüşüm gözlerin apozisyon atasal gözlerden geldiğini düşünürsek zaten bu beklenilen bir durum. Tarihsel olarak anlam ifade ediyor ve beyin söz konusu olduğundan zahmetsiz bir geçiş için de anlam ifade etmiş olmalı. Ancak bu hala ilginç bir gerçek. Bu şekilde basit bir düz görüntü oluşturmanın fiziksel problemlerini düşünün. Apozisyon bir gözdeki her bir ommadityum önünde bir merceğe sahipse ve bu mercek bir şekilde bir görüntü oluşturuyorsa, o görüntü baş aşağı oluyor.  Apozisyon bir gözü üstdüşüm bir göze dönüştürmek için, her bir mercekten geçen ışınların bir şekilde düzleştirilmesi gerekiyor. Sadece bununla da kalmıyor, farklı merceklerin oluşturduğu bağımsız görüntülerin tamamının ortak bir görüntü için dikkatlice üst üste koyulması gerekiyor. Bunun avantajı da ortak görüntünün çok daha parlak olması. Ancak ışınları döndürme işinin fiziksel zorlukları muazzam. Ama ilginç bir şekilde bu problem evrimde çözülmekle kalmadı, en az üç defa birbirinden bağımsız bir şekilde çözüldü: iyi mercek kullanımı, iyi ayna kullanımı ve iyi sinir sistemi kullanımı. Detaylar o kadar karmaşık ki ayrıntılı bir biçimde bahsetmek hâlihazırda oldukça karmaşık olan bu bölümün dengesini iyice bozabilir. Bu yüzden bunlardan sadece kısaca bahsedeceğim.  Tek bir mercek görüntüyü baş aşağı çevirir. Aynı şekilde, arkada uygun bir mesafede bulunan başka bir mercek de görüntüyü tekrar düzleştirir. Bu kombinasyon Kepler teleskopu olarak anılan bir alette kullanılmaktadır. Eşdeğer etki, ışık kırıcı indisin işe yarar aşamalarını kullanarak tek bir karmaşık mercekte de sağlanabilir. Kepler teleskopu etkisini taklit eden bu yöntem, mayıs sinekleri, dantel kanatlılar, kınkanatlılar, güveler ve beş farklı kabuklu grubunun üyeleri tarafından kullanılmaktadır. Akrabalık mesafeleri, bu grupların en az bir kaçının aynı Kepler yöntemini birbirinden bağımsız olarak geliştirdiğini önermektedir. Eşdeğer bir yöntem de üç kabuklu grubu tarafından aynalarla yapılmaktadır. Bu üç gruptan ikisi aynı zamanda mercek yöntemini kullanan üyeleri de içeriyor. Daha ziyade, hangi hayvan türünün hangi farklı bileşik göz türünü benimsediğine bakacak olursanız, harikulade bir şey fark edersiniz. Sorunlara farklı çözümler her yerde ortaya çıkıyor ve bir kez daha hemen, hızlı bir şekilde evrimleştiklerini görüyoruz.  "Sinirsel üstdüşüm" veya "bağlı üstdüşüm" iki kanatlı böceklerin büyük ve önemli bir grubu olan sineklerde evrimleşmiştir. Benzer bir sistem de su kayıkçısı böceğinde gerçekleşmektedir ve öyle görünüyor ki bu da bağımsız olarak evrimleşmiştir. Sinirsel üstdüşüm şeytansı bir şekilde ustacadır. Buna üstdüşüm demek bir anlamda yanlıştır, çünkü buradaki ommadityumlar apozisyon gözlerdeki gibi izole olmuş tüplerdir. Ancak ommadityumların arkasındaki sinir hücrelerinin becerikli bir şekilde bağlanmasıyla üstdüşüm benzeri bir etki gerçekleştiriyorlar. Bunu da şöyle yapıyorlar: tek bir ommadityumun "retinasının" yaklaşık yarım düzine fotoselden oluştuğunu hatırlayacaksınız; sıradan apozisyon gözlerde, altı fotoselin tamamının ateşlenmesi basit bir şekilde toplanıyor, işte benim retinayı tırnak işareti içerisinde belirtmemin sebebi de bu. Hangi fotosele vururlarsa vursunlar, tüpe çarpan tüm fotonlar sayılıyor. Birçok fotosele sahip olmaktaki tek amaç, ışığa toplam duyarlılığı arttırmaktır. Bu sebepten dolayı, bir apozisyon ommadityumunun dibindeki küçücük bir görüntünün baş aşağı olması önemli değil.  Ancak bir sineğin gözündeki altı hücrenin çıkış noktaları birbirleriyle birleşmiyorlar. Daha ziyade, her birisi komşu ommadityumdan gelen belirli hücrelerin çıkış noktalarıyla birleşiyorlar (şekil 5.27). Daha net olmak gerekirse, bu şemadaki ölçek tamamen yanlıştır. Aynı sebepten dolayı, oklar (mercek tarafından kırılan) ışınları temsil etmiyor, yunus üzerindeki noktalardan tüplerin dibindeki noktalara olan eşlemeyi temsil ediyor. Şimdi bu planın vurucu marifetini fark edin. Esas fikir, bir ommadityumda yunusun kafasına bakan fotosellerin komşu ommadityumlardaki yunus kafalarına bakmalarıdır. Bir ommadityumdaki yunusun kuyruğuna bakan fotoseller komşu ommadityumlardaki yunus kuyruğuna bakan fotosellerle birleşmektedirler. Ve bu şekilde devam eder. Sonuç, yunusun her bir parçasının basit bir tüp düzeneğine sahip olan sıradan bir apozisyon gözde bulunacağından daha fazla sayıda foton tarafından işaret edilmesidir. Bu, bizim yunusumuzun üzerindeki bir noktadan gelmekte olan fotonların sayısını nasıl artıracağımızla ilgili olan önceki problemimize optik bir çözümden ziyade bir tür hesapsal çözüm getirmektedir.  Buna neden kesin olarak öyle olmasa bile üstdüşüm dendiğini anlayabilirsiniz. Gerçek üstdüşümde, cancanlı mercekler veya aynalar kullanılarak, komşu taraflardan gelen ışık üst üste koyulur böylelikle yunusun baş kısmından gelen fotonlar, baş kısımdan gelen diğer fotonlarla aynı yere gelmiş olur; aynı şekilde, yunusun kuyruğundan gelen fotonlar, kuyruk kısmından gelen diğer fotonlarla aynı yere gelmiş olur. Sinirsel üstdüşümde, apozisyon gözde olduğu gibi, fotonlar farklı yerlere gelmiş oluyorlar. Ancak o fotonlardan gelen sinyal, beyne giden tellerin ustaca örülmesiyle aynı yere gelir.  Nilsson'un, kamera gözün evriminin hızına dair tahmini, hatırlayacağınız üzere, yerbilimsel standartlarla az çok ani olduğu yönündeydi. Ara geçiş aşamalarını kaydeden fosilleri bulursanız şanslısınız. Bileşik gözler ya da gözün diğer tasarımları için kesin tahminler yapılmadı, ancak çok daha yavaş olduklarını sanmıyorum. Zaten fosillerde gözlerle ilgili çok fazla detay bulmak beklenmez çünkü gözler fosilleşemeyecek kadar yumuşaktır. Bileşik gözler bu noktada bir istisnadır çünkü detayların çoğunluğu dış yüzeyin üzerindeki aşağı yukarı dik olan yönlerin hassas kısmında görülebilmektedir. Şekil 5.28 yaklaşık 400 milyon yıl önceye denk gelen Devonyen dönemine ait bir trilobit gözü göstermektedir. Bir gözün evrimleşmesi için geçmesi gereken zaman yerbilimsel standartlarla göz ardı edilirse görmeyi beklediğimiz şey bu olur.  Bu bölümün ana mesajlarından biri gözlerin hızlı ve kolay bir şekilde evrimleştiğidir. Alanında uzman bir kişinin hayvanlar âleminin faklı kısımlarında gözün birbirinden bağımsız bir biçimde en az 40 defa evrimleştiğine dair ulaştığı sonucu alıntı yapmıştım. Öyle görünüyor ki, Profesör Walter Gehring ile özdeşleşmiş olan bir grup çalışan tarafından İsviçre'den bildirilen bir dizi ilginç deneyin sonucu, bu mesaja meydan okuyormuş gibi görünebilir. Ne bulduklarını ve bu bölümün ana fikrine neden meydan okumadığını kısaca açıklayayım. Başlamadan önce, genetikçilerin genlerin isimlendirilmesiyle ilgili anlamsız geleneklerinden dolayı özür dilemem gerekiyor. Meyve sineği Drosophila'daki eyeless (gözsüz) olarak adlandırılan gen esasında göz yapıyor! (Şahane, değil mi?) Bu kafa karıştırıcı terminolojinin sebebi oldukça basit, hatta ilgi çekici. Bir genin ne işe yaradığını, o gen hata yapınca bunu fark ederek öğreniyoruz. Hata yaptığında, sineklerin gözsüz olmasına neden olan bir gen var. Bu genin kromozom üzerindeki pozisyonu bu sebeple eyeless lokus (gözsüz yer) olarak adlandırılıyor ("locus" Latince'de yer anlamına gelen bir kelime ve genetikçiler bunu bir genin alternatif formlarının bir kromozom üzerinde bulundukları yeri ifade etmek için kullanıyorlar). Ancak biz eyeless adındaki lokustan bahsettiğimizde, aslında o lokus üzerindeki normal, zarar görmemiş geni kastediyoruz. Çelişki eyeless (gözsüz) bir genin göz yapıyor olmasında yatıyor. Bu, bir hoparlöre "sessiz cihaz" demek gibi bir şey, çünkü radyodan hoparlörü çıkarttığınızda, ses gidiyor. Bence böyle bir şeye gerek yok. Ben bu geni göz yapıcı olarak yeniden adlandırmak isterdim, ama bu da kafa karıştırıcı olurdu. Ama bu gene kesinlikle eyeless demeyeceğim, onun yerine bilindik olan ey kısaltmasını kullanacağım. Şimdi, her ne kadar bir hayvanın tüm genlerinin hayvanın tüm hücrelerinde bulunduğu genel bir gerçek olsa da, vücudun belirli bir kısmında bu genlerin sadece küçük bir kısmı açığa vuruluyor. İşte bu yüzden, her iki organda da aynı gen serisi bulunmasına rağmen, karaciğerler böbreklerden farklıdır. George Halder, Patrick Callaerds ve Walter Gehring ey İn vücudun farklı yerlerinde açığa vurulmasına sebep olan deneysel bir uygulamaya imza attılar. Drosophila larvalarında oldukça uzmanlaşarak ey geninin antenlerde, kanatlarda ve bacaklarda açığa vurulmasını başardılar. Şaşırtıcı bir biçimde, deneye tabi tutulan yetişkin sinekler kanatlarında, antenlerinde, bacaklarında ve vücutlarının başka yerlerinde gözleri olduğu halde geliştiler (şekil 5.29). Normal gözlerden biraz daha küçük olsalar da, bu "ektopik (normalde olmaması gereken bir yerde olan. çev.n)" gözler uygun bir şekilde bir araya getirilmiş bir dizi ommatidyumdan oluşan bileşik gözlerdir. Hatta bu gözler işlevseldir. Sineklerin bu gözlerle herhangi bir şey görüp göremediklerini bilmiyoruz ancak omma-dityumlardaki sinirlerden elde edilen elektronik kayıtlar bu gözlerin en azından ışığa duyarlı olduklarını gösteriyor.  Bu, birinci ilginç durumdu. İkinci durum ise daha da ilginç. Farelerde küçük göz adı verilen bir gen var, insanlarda da aniridi adı verilen bir gen var. Bu genlerin isimleri genetikçilerin olumsuz bir eğilimlerinden kaynaklanıyor: bu genlere verilen mutasyon hasarları, gözlerin veya gözlerin bazı kısımlarının küçülmesine ya da yok olmasına neden oluyor. İsviçre'de aynı laboratuarda çalışan Rebecca Quiring ve Uwe Waldorf bu belirli memeli genlerinin DNA dizilimleri bakımından Drosophila’daki ey genine neredeyse tıpatıp benzediğini buldular. Bu, aynı genin uzak atalardan bu yana, birbirlerine memeli ve böcek kadar uzak olan modern hayvanlara ulaştığı anlamına geliyor.  Dahası, hayvanlar âleminin bu her iki büyük sınıfında da bu genin gözlerle yakından ilgili olduğu görülüyor. Üçüncü ilginç durum ise oldukça şaşırtıcı. Halder, Callaerts ve Gehring, fare genini Drosophila embriyolarına aktarmayı başardılar. Dile kolay, fare geniDrosophila'daki ektopikgözleri uyardı. Şekil 5.29 (alt), ey geninin faredeki eşdeğeri olan gen tarafından meyve sineğinin bacağında uyarılmış küçük bir bileşik gözü gösteriyor. Dikkate değer bir şey var ki, o da sineğin bacağındaki gözün bir fare gözü değil, bileşik göz olmasıdır. Fare geni yalnızca Drosophila'mn göz yapıcı mekanizmasını aktif hale getirdi. Ey genininkine benzer DNA dizilimleri ayrıca yumuşakçalarda, nemertine adı verilen deniz solucanlarında ve bazı tunikatlarda da bulundu. Ey geni hayvanlar arasında evrensel bir gen bile olabilir ve hayvanlar âleminin herhangi bir yerindeki donörden alınan gen çeşidi, hayvanlar âleminin oldukça uzak bir bölümündeki alıcıda göz gelişmesini uyarabilir.  Bu harikulade deneyler dizisi, bizim bu bölüm ile ilgili ne gibi bir sonuç çıkarmamıza yardımcı oluyor? Gözlerin birbirinden bağımsız bir şekilde 40 defa evrimleştiğini söylediğimizde acaba yanılmış mıydık? Hiç sanmıyorum. En azından, gözlerin kolayca ve hızlıca evrimleştiği ifadesi hala geçerliliğini koruyor. Bu deneyler, muhtemelen farelerin, insanların, tunikatların vb. ortak atasının gözlere sahip olduğu anlamına geliyor. Uzak ortak atanın bir tür görme yetisi vardı ve nasıl bir formda olursa olsun, gözleri muhtemelen modern ey genininkine benzer bir DNA dizilimine sahipti. Ancak farklı göz çeşidi formları, retina detayları ile mercekler ve aynalar, bileşik veya basit göz tercihi, eğer bileşikse, apozisyon ve farklı üst düşüm çeşitleri arasındaki tercih, tüm bunlar bağımsız ve hızlı bir şekilde gelişiyor. Bu gerçeği hayvanlar âleminin çeşitli yerlerindeki bu çeşitli sistemlerin münferit değişken dağılımlarından biliyoruz. Özet olarak, hayvanların gözleri sıklıkla yakın kuzenlerinden daha ziyade uzak kuzenlerininkine benziyor. Tüm bu hayvanların ortak atalarının muhtemelen bir tür göze sahip olduğuna dair ulaştığımız sonuç halen sarsılmaz bir sonuçtur ve tüm gözlerdeki embriyonik gelişim aynı DNA dizilimi tarafından uyarılıyor gibi gözükmektedir.  Michael Land bu bölümün ilk taslağını okuyup bölümle ilgili eleştiri yaptığında, kendisinden Olasılıksızlık Dağı Yun göz ile ilgili olan bölgesinin görsel bir temsilini yapmasını istedim ve şekil 5.30 da onun ne çizdiğini gösteriyor. Metaforların belli amaçlara hizmet ederken diğer amaçlara hizmet etmemeleri onların doğasında vardır ve bizlerin bu metaforları değiştirmeye, hatta gerekirse tamamen atmaya hazırlıklı olmamız gerekir. Bu durum, okuyucunun her ne kadar Jungfrau Dağı gibi tekil bir isme sahip olsa da, Olasılıksızlık Dağının daha karmaşık bir şey olduğunu, birçok doruk noktasına sahip bir dağ olduğunu ilk fark edişi değildir.  Bu bölümü taslak halindeyken okuyanlardan birisi ve hayvan gözleri konusunda büyük bir otorite olan Dan Nilsson da dikkatimi bir gözün geçici ve faydacı evriminin belki de en ilginç örneğine çekerek ana mesajı özetledi. Üç farklı balık grubunda "dört göz" durumu olarak adlandırılan durum üç defa birbirinden bağımsız bir şekilde evrimleş-ti. Dört gözlü balıkların muhtemelen en çarpıcısı Bathylychnops exiüs (Şekil5.31). Olağan doğrultuda, dışarıya doğru bakan tipik balık gözüne sahip. Ancak ana göz duvarında konumlanmış bulunan ve doğruca aşağı doğru bakan bir ikincil gözü var. Kim bilir nereye bakıyor. Belki de Bathylychnopsaşağıdan saldırma alışkanlığına sahip olan bir avcıdan muzdariptir. Bizim bakış açımızdan ilginç olan şey bu. İkincil gözün embriyolojik gelişimi ana gözünkinden tamamen farklı, ancak bu gelişimin doğada ey geninin bir çeşidi tarafından uyarıldığı kanısına da varabiliriz. Özellikle, Dr. Nilsson'un bana yazdığı mektupta belirttiği gibi "Bu tür, daha öncesinde bir merceğe sahip olmasına rağmen, bir mercek daha yeniden icat etti. Bu, merceklerin evrimleşmesinin zor olmadığı görüşünü destekler nitelikte."  Hiçbir şeyin evrimleşmesi biz insanların hayal ettiği kadar zor değil. Darwin için konu üzerine çok fazla kafa yorup gözün evrimleşmesindeki zorluğu kabul etmek oldukça zor bir durumdu. Karısı için ise bu duruma şüpheci yaklaşmak kolaydı. Darwin ne yaptığını biliyordu. Yaradılışçılar, bu bölümün başında bahsettiğim alıntıyı çok severler, ama asla tamamlamazlar. Konuyla ilgili taviz verdikten sonra, Darwin şöyle devam etti:  "Güneşin sabit durduğu, dünyanın ise güneşin etrafında döndüğü ilk defa dile getirildiğinde, insanlığın sağduyusu bu doktrinin yanlış olduğunu söyledi; fakat halkın sözü, hakkın sözüdür deyişine bilimde her zaman güvenilemez. Mantığım bana diyor ki, eğer her bir aşaması sahibi için yararlı olacak şekilde, kusurlu, basit bir gözden kusursuz, karmaşık bir göze doğru giden sayısız aşamaların gerçekleşmiş olduğu gösterilebilirse, ki durum kesinlikle bu şekilde; eğer göz biraz da olsa değişikliğe uğrayabiliyor ve bu değişiklikler kalıtılabiliyorsa, ki durum kesinlikle bu şekilde; ve bu değişiklikler değişen yaşam koşullarında hayvanlara yarar sağlıyorsa, o halde kusursuz ve karmaşık bir gözün, her ne kadar bizim hayal gücümüz algılayamasa da, doğal seçilim yoluyla oluşabileceğine inanmakta çekilen zorluğun gerçekte var olduğu düşünülemez."  Prof. Richard Dawkins  Kaynak: Olasılıksızlık Dağına Tırmanmak / s. 157-212 Kuzey Yayınları / Baskı: Temmuz 2011 / ISNB: 978-9944-315-24-1 NOT: Kitabı Kuzey Yayınları'nın resmi sitesi üzerinden online olarak satın alabilirsiniz.  AYRINTI VE RESİMLER İÇİN richarddawkins-turkey.blogspot.com/2011/...iden-krk-asamal.html  Gözün evrimi  Gözün evriminin önemli aşamaları.Gözün evrimi, taksonlarda geniş ölçekte rastlanan özel bir homolog organ örneği olarak anlamlı bir çalışma konusudur. Gözün görsel pigmentler gibi bazı bileşenleri ortak bir atadan geliyor gibidir. Yani bu pigmentler, hayvanlar farklı dallara ayrılmadan evvel evrimlerini tamamlamıştır. Bununla birlikte görüntü oluşturma yeteneğine sahip, karmaşık gözler, aynı proteinler ve genetik malzeme kullanılarakLand, M.F. and Nilsson, D.-E., Animal Eyes, Oxford University Press, Oxford (2002). birbirinden bağımsız olarak 50 ila 100 kere evrimleşmiştir.Haszprunar (1995). "The mollusca: Coelomate turbellarians or mesenchymate annelids?". in Taylor. Origin and evolutionary radiation of the Mollusca : centenary symposium of the Malacological Society of London. Oxford: Oxford Univ. Press.Karmaşık gözler ilk kez birkaç milyon yıl önce Kambriyen patlaması olarak adlandırılan süratli türleşme döneminde evrilmiş görünmektedir. Kambriyen öncesinde gözlerin varlığına dair herhangi bir kanıt yoktur ancak Orta Kambriyen devrinde Burgess shale olarak bilinen fosil yatağında geniş bir çeşitlilik gözlendiği açıktır.Gözler, ait oldukları organizmaların ihtiyaçlarını karşılayan çok sayıda adaptasyon sergiler. Keskinlikleri, tespit edebildikleri dalgaboyu aralığı, az ışık seviyelerindeki hassasiyetleri, hareketi yakalama,nesneleri seçebilme ve renkleri ayırt etme becerileri bakımından farklılıklar gösterebilir.  Yaklaşımlar İnsan gözü, iris tabakası1802 yılından bu yana, göz gibi karmaşık bir yapının doğal seçilim yoluyla evrimini izah etmenin zor olduğu söylenegelmektedir. Charles Darwin de, Türlerin Kökeni’nde, doğal seçilim yoluyla gözün evriminin ilk bakışta “son derece saçma” geldiğini yazar. Ancak yine de bunu hayal etmenin güçlüğüne rağmen açıklamaya girişir, ki bu açıklama son derece makuldur: ...kusursuz ve karmaşık bir göz ile kusurlu ve basit bir göz arasında, her biri sahibine yarar sağlayan sayısız aşama bulunduğu; dahası gözün çok az bile olsa değiştiği ve bu değişimler sonraki kuşaklara miras kaldığı, ki zaten durum budur, ve organdaki herhangi bir değişim ya da modifikasyonun değişen yaşam koşulları altındaki bir hayvana fayda sağladığı gösterilirse, hayal gücümüz kabul etmekte ne kadar zorlanırsa zorlansın, kusursuz ve karmaşık bir gözün doğal seçilim tarafından biçimlendirilmiş olabileceğine inanmaktaki güçlük, geçerliliğini yitirir. Darwin, Charles (1859). Türlerin Kökeni. Halen mevcut olan ara evrim basamaklarından örnekler vererek “başka herhangi bir düzenek içermeyen, yalnızca pigmentle kaplı bir optik sinir”den “az çok yüksek bir kusursuzluk düzeyine” doğru bir değişim olduğunu ileri sürer.Darwin’in düşüncesi bir süre sonra doğrulanır. Mevcut çalışmalar, gözün gelişimi ve evriminden sorumlu genetik mekanizmaların araştırılması üzerinedir.  Evrim hızı  İlk göz fosilleri, bundan yaklaşık 540 milyon yıl önce, Kambriyen Devri’nin başlarında ortaya çıktı.Parker, Andrew R. (2009). "On the origin of optics". Optics & Laser Technology. Bu devirde, Kambriyen patlaması olarak adlandırılan gözle görünür hızlı bir evrimleşme süreci yaşandı. Bu çeşitlenmenin “nedenleri” için ileri sürülen pek çok hipotezden birisi de Andrew Parker’ın “Elektrik düğmesi” teorisidir. Bu teoriye göre gözün evrimi canlılar arasında bir silahlanma yarışını tetiklemiş, bu da hızlı bir evrimleşme sürecinin önünü açmıştır.Parker, Andrew (2003). In the Blink of an Eye: How Vision Sparked the Big Bang of Evolution. Cambridge, MA: Perseus Pub. Bundan önce organizmalar ışığa karşı duyarlılıktan yararlanmış olabilirler ancak görme duyusunu hızlı hareket ve yön bulma için kullandıklarına dair bir kanıt yoktur.Kambriyen Deviri’nin ilk dönemine dair fosit kayıtları son derece zayıf olduğu için gözün evrim hızını belirlemek zordur. Doğal seçilime maruz kalan küçük mutasyonlardan başka bir şey gerektirmeyen basit (bir) modelleme ilkel bir optik duyu organından insandaki gibi karmaşık bir gözün, birkaç yüz bin yılda evrilebileceğini göstermektedir.Nilsson, D-E; Pelger S (1994). "A pessimistic estimate of the time required for an eye to evolve". Proc R Soc Lond B 256: 53–58.  Köken sayısı Gözün bir kerede mi, yoksa birbirinden bağımsız bir çok soyoluş dalında mı evrildiği tartışma konusudur. Gözün gelişimine katılan genetik mekanizma göze sahip bütün organizmalarda ortaktır. Görme duyusu için organizmada hazır bulunması gereken tek şey görme pigmentindeki A vitaminine bağlı kromoforlardır ve bu molekül parçaları bakterilerde de bulunur. Fotoreseptör hücreler de, moleküler açıdan benzer kemoreseptörler ve muhtemelen Kambriyen patlamasından çok önceleri de varolan ışığa duyarlı hücrelerden birden fazla kere evrimleşmiş olabilir.Nilsson, D.E. (1996) Eye ancestry: old genes for new eyesIşığa duyarlı bütün organlar, opsinler olarak adlandırılan bir protein grubunu kullanan fotoreseptör sistemlerine dayalı olarak çalışır. Yedi opsin alt grubunun tümü, hayvanların son ortak atasında zaten bulunuyordu. Dahası, gözleri konumlandıran genetik malzeme bütün hayvanlarda ortaktır: Farelerden tutun insanlara ve meyve sineklerine varıncaya kadar bütün gözlü organizmalarda gözün gelişeceği yeri PAX6 geni kontrol eder.Halder, G., Callaerts, P. and Gehring, W.J. (1995). "New perspectives on eye evolution." Curr. Opin. Genet. Dev. 5 (pp. 602–609).Halder, G., Callaerts, P. and Gehring, W.J. (1995). "Induction of ectopic eyes by targeted expression of the eyeless gene in Drosophila". Science 267 (pp. 1788–1792).Tomarev, S.I., Callaerts, P., Kos, L., Zinovieva, R., Halder, G., Gehring, W., and Piatigorsky, J. (1997). "Squid PAX-6 and eye development." Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94 (pp. 2421–2426). Bununla birlikte bu ana kontrol genleri, modern hayvanlarda kontrol ettikleri yapıların çoğundan çok daha eski olsalar gerektir ve muhtemelen başka bir amaç için seçilmiştir.Duyu organları muhtemelen beyinden daha önce evrildi. Çünkü işleyecek bilgi olmadan bu bilgiyi işleyecek bir organa gerek yoktur.Gehring, W. J. (13 January 2005). New Perspectives on Eye Development and the Evolution of Eyes and Photoreceptors (Full text). Journal of Heredity (Oxford Journals) 96 (3): 171–184.  Gözün evriminin aşamaları Öglenada ışığa duyarlı beneği, stigma (2) gizler.Gözün en erken atası, tekhücreli organizmalarda bile bulunan gözbeneği denilen ışığa duyarlı fotoreseptör proteinlerdi. Gözbenekleri yalnızca çevredeki parlaklığı hissedebilir: Işığı karanlıktan ayırt edebilirler, ki bu fotoperiyodizm ve 24 saatlik tempoya bağlı günlük senkronizasyon için yeterlidir. Ancak şekilleri ayırt edemedikleri ve ışığın yönünü belirleyemedikleri için görme duyusu oluşturmakta yetersizdirler. Gözbenekleri hemen hemen tüm büyük hayvan gruplarında bulunur ve öglena dahil, tekhücreli organizmalarda ortaktır. Öglenanın göz bebeğine stigma denir ve hücrenin ön tarafında bulunur. Bu, bir dizi ışığa duyarlı kristalin üzerini örten kırmızı pigment içeren küçük bir benektir. Hareketi sağlayan kamçıyla birlikte gözbeneği, organizmanın ışığa göre konum alabilmesine olanak verir. Bu, genelde, fotosentezi kolaylaştımak için ışığa yönelim şeklindedir.M F Land; R D Fernald (1992). "The Evolution of Eyes". Annual Review of Neuroscience 15: 1–29. Gözbeneği gece ve gündüzü ayırt eder, ki bu 24 saatlik yaşam ritmi oluşturmadaki temel işlevdir. Daha karmaşık organizmalarda görsel pigmentler beyindedir ve yumurtlamayı ayın çevrimleriyle senkronize etmekte rol oynadıkları sanılmaktadır. Organizmalar, üreme oranını en üst düzeye çekebilmek için, sperm ve yumurta salımını gece vakti ışık miktarındaki küçük değişimleri tespit ederek senkronize ediyor olabilir.Görme duyusu, bütün gözlerde ortak olan temel bir biyokimyasal sürece dayanır. Bununla birlikte bir organizmanın çevresel özelliklerini yorumlamak için bu biyokimyasal mekanizmanın kullanılış biçimleri büyük farklılıklar gösterir: Gözler son derece farklı yapılarda ve farklı biçimlerdedir. Hepsi de mekanizmanın temelini oluşturan protein ve moleküllere kıyasla oldukça geç evrimleşmiştir. Hücresel düzeyde bakıldığında iki temel göz “tasarımı” var gibidir: ilkin ağızlıların ( yumuşakçalar, halkalı solucanlar ve eklem bacaklılar) gözleri ve ikincil ağızlıların ( omurgalılar ve derisi dikenliler) gözleri.Gözün işlevsel birimi, opsin proteinleri içeren ve sinirsel bir impuls başlatarak ışığa tepki veren reseptör hücredir. Işığa duyarlı opsinler, yüzey alanını maksimuma çıkarmak için tüysü bir katman üzerine borne. Bu “tüylerin” doğası üst şubelere göre farklılık gösterir: İlkin ağızlılarda hücre duvarının uzantısı, mikrovilüs şeklindedirler. Ancak ikincil ağızlılarda, bağımsız yapılar olan sillerden türemişlerdir.Bu bir tür sadeleşmeye benzemektedir zira bazı mikrovilüsler, sil benzeri oluşumlara sahiptir. Ancak başka gözlemler, ilkin ağızlılarla ikincil ağızlılar arasında kökten bir fark olduğu fikrini desteklemektedir. Bu hususlar hücrelerin ışığa verdiği tepki üzerine odaklanmaktadır. Sinirsel impulsu oluşturacak elektrik sinyalini tetiklemek için bazılarında sodyum, bazılarında da potasyum kullanmaktadır. Dahası, ilkin ağızlılar genel olarak, hücre duvarlarından daha fazla sodyumun geçmesine izin vererek sinyal oluşturur. İkincil ağızlılarsa daha azını geçirerek sinyal oluşturur.Buna göre, Prekambriyen devrinde iki dal birbirinden ayrıldığında, birbirinden bağımsız olarak daha karmaşık gözlere doğru gelişen son derece ilkel ışık reseptörlerine sahiplerdi. İlk gözler  Gözün temel ışık işleme birimi, ince bir zar içinde iki molekül barındıran özelleşmiş bir fotoreseptör hücredir. Bu moleküller kromoforu çevreleyen, ışığa duyarlı opsin proteini ve renkleri ayırt eden bir pigmenttir. Bu tip hücre gruplarına “gözbeneği” denir ve bu hücre grupları 40 ila 65 arası bir sayıyla ifade edilebilecek kere birbirlerinden bağımsız olarak evrimleşmiştir. Bu gözbenekleri, hayvanların, ışığın yönünü ve şiddetini son derece basit bir düzeyde algılamalarına imkân tanır. Bu algı, bir mağaranın içinde, güvende olduklarını bilmelerine yetecek, ancak nesneleri çevrelerinden ayırt etmeye yetmeyecek düzeydedir.Işığın yönünü yaklaşık olarak ayırt edebilecek optik bir sistem geliştirmek, çok daha zordur ve otuz küsür şubenin sadece altısında bu tip bir sistem vardır. Bununla birlikte, bu şubeler yaşayan canlıların % 96’sına karşılık gelir. Planaryalar, az da olsa ışığın yönünü ayırt edebilen, çanak şeklinde gözbeneklerine sahiptir.Bu karmaşık optik sistemler, çokhücreli göz lekeleri olarak yolculuklarına başlamış, daha sonra adım adım çanak şekli alacak biçimde içe göçmüştür. Bu sayede öncelikle parlaklığın yönünü belirleyebilme becerisini kazanmışlardır. Sonraları çukur derinleştikçe bu beceri gittikçe daha da sofistike hâle gelmiştir. Düz göz lekeleri ışığın yönünü belirlemede yetersizdi, zira bir ışık ışını, hangi yönden gelirse gelsin, aynı ışığa duyarlı hücre grubunu aktive edecektir. Öte yandan çukurlu gözlerin çanağa benzeyen biçimi, geliş açısına göre ışığın, üzerine düştüğü hücrelerin farklı olması sayesinde sınırlı da olsa yön tayini yapmaya izin verecekti. Kambriyen devrinde ortaya çıkan çukurlu gözler, o dönemki salyangozlarda görülmekteydi. Hâlâ varlıklarını sürdüren bazı salyangozlarda ve planaryalar gibi omurgasızlarda da mevcuttur. Planarya, çanak biçimindeki, bol pigmentli retina hücreleri yüzünden, ışın yönünü ve şiddetini çok az belirleyebilir. Bu hücreler, ışığın girmesi için sadece bir açıklık bırakacak şekilde ışığa duyarlı hücrelerin önünü kapatır. Bununa birlikte, bu proto-göz, daha çok ışığın yönünden ziyade varlığını ya da yokluğunu tespit etmede yararlıdır. Göz çukuru derinleşip fotoreseptör hücrelerin sayısı arttıkça bu durum daha kusursuz görsel bilgi elde etmeye doğru adım adım değişir. Eye-Evolution? Geliş açısına bağlı olarak ışık ışını göz çukurunda farklı hücreleri aktive eder.Bir foton, kromofor tarafından emildiğinde, kimyasal bir reaksiyon, fotonun enerjisinin elektrik enerjisine çevrilmesine ve yüksek hayvanlarda sinir sistemine aktarılmasını sağlar. Bu fotoreseptör hücreler, retinanın bir kısmını oluşturur. Bu kısım, görsel bilgiyiFernald, Russell D. (2001) The Evolution of Eyes: How Do Eyes Capture Photons? Karger Gazette 64: "The Eye in Focus"., bunun yanı sıra vücut saati için gerekli gün uzunluğu ve ışık bilgisini beyne ileten ince bir hücre tabakasıdır. Bununla birlikte Cladonema gibi bazı denizanalarının oldukça ayrıntılı gözleri vardır, ancak beyinleri yoktur. Bu canlılarda gözler, bilgiyi, herhangi bir ara işleme tabii tutmadan doğrudan kaslara gönderir.Kambriyen patlaması boyunca, gözün evrimi süratle ivme kazanmış ve görüntü işleme ve ışığın yönünü tespit etmede radikal gelişimler göstermiştir.Conway-Morris, S. (1998). The Crucible of Creation. Oxford: Oxford University Press İlkel notilus göz fonksiyonları, iğne deliği kameranınkine benzerİğne deliği kamera tipindeki göz, önce bir çanağa, ardından bir odacığa doğru derinleşen bir oyuk şeklinde gelişmiştir. Giriş açıklığının daralamasıyla birlikte organizma, temiz bir yön ve şekil algılamasına imkân veren gerçek bir görüntüleme becerisi edinmiştir. Korneadan ve mercekten yoksun olan bu tip gözler notiluslarda bulunur. Çözünürlükleri zayıftır, görüntü pusludur. Ama yine de gözbeneklerine göre çok daha gelişkindirler. Richard Dawkins 1986. Kör saatçiŞeffaf hücrelerin oluşturduğu şişkinlik organizmayı bulaşımdan ve parazit istilasından korur. Artık ayrı bir bölüm olan odacığın içinde kalanlar, yavaş yavaş, renk filtreleme, daha yüksek kırılma indisi, morötesi ışınımı bloke etmek veya su içinde ve dışında iş görebilme gibi optimizasyonlar için şeffaf bir salgı şekline özelleşebildi. Bazı sınıflarda, bu tabakanın organizmanın kabuk ya da deri değiştirme alışkanlıklarıyla ilgili olabileceği düşünülmektedir.Gözlerin, elektromanyetik tayftaki kısa dalgaboylarını algılayacak şekilde özelleşmelerinin sebebi, ışığa duyarlılık geliştiren ilk türlerin sucul olması ve görünür ışığın su içinde ilerleyebilen en belirgin dalgaboyu olması gibi görünmektedir. Suyun ışığı filtreleme özelliği bitkilerin ışığa duyarlılığını da etkilemiştir.Fernald, Russell D. (2001). The Evolution of Eyes: Why Do We See What We See? Karger Gazette 64: "The Eye in Focus".Fernald, Russell D. (1998). Aquatic Adaptations in Fish Eyes. New York, Springer.Fernald, RD. The evolution of eyes, Journal: Brain Behav. Evol., volume=50, issue=4, pages=253–9, 1997  Mercek oluşumu ve farklılaşma  merceğin eğriliğini değiştirmek suretiyle odaklanması.]]Canlılar dünyasında birbirinden bağımsız olarak evrilmiş bir dizi mercek tipi mevcuttur. Basit çukurlu gözlerde mercekler, muhtemelen retinaya düşen ışık miktarını arttırmak için gelişti. Mercekli basit gözlere sahip bir erken dönem lobopodunun odak uzaklığı görüntüyü retinanın arkasına odaklıyordu, bu nedenle görüntünün hiçbir kısmı odaklanamadığı için mevcut ışık yoğunluğu organizmaya yaşamak için daha derin (ve daha karanlık) suları seçme olanağı sağlamıştır. Schoenemann, 2008: "Merceğin kırınım indeksinde sonradan ortaya çıkan bir artış, muhtemelen odak içinde kalan bir görüntünün oluşmasıyla sonuçlandı."Kamera tipi gözlerin evrimi muhtemelen başka bir yörüngede cereyan etti. İğne deliği gözün üzerindeki şeffaf hücreler, aralarında bir sıvı bulunan iki katmana ayrıldı. Bu sıvı aslında, toplam kalınlığın artmasını ve böylece mekanik koruma da sağlayan; oksijen, besin maddeleri, atıklar ve bağışıklık fonksiyonları için kullanılan bir dolaşım sıvısı olarak iş görüyordu. Ayrıca katı ve sıvı maddeler arasındaki çoklu arayüzleri, daha geniş görüş açıları ve daha büyük çözünürlük sağlayarak optik gücü arttırmaktadır. Tabakaların ayrılması, deri değiştirmeyle alakalı olarak da ortaya çıkmış ve hücreler arası sıvı da ortaya çıkan bu boşluğu doldurmuş olabilir. Antartika krilinin bileşik gözü Omurgalılarda mercekler, yüksek yoğunlukta kristalin proteini içeren epitel hücrelerinden oluşur. Gelişimin embriyo basamağında mercek canlı bir dokudur. Ancak hücre mekanizması, şeffaf olmamasından ötürü, organizmanın görme becerisi kazanabilmesi için dışarı atılmalıdır. Mekanizmanın dışarı atılması demek, merceğin, organizmanın ömrü boyunca kullanılabilecek kadar kristalinle paketlenmiş ölü hücrelerden oluşması demektir. Merceği kullanılabilir kılan kırılma indisi gradienti, merceğin değişik parçalarının mevcut kristalin konsantrasyonundaki radyal değişim sayesindedir. Buradaki püf noktası kristalinin varlığı değil, merceği kullanılabilir yapan nispi dağılımıdır.Fernald, Russell D. (2001).  The Evolution of Eyes: Where Do Lenses Come From? Karger Gazette 64: "The Eye in Focus".Bir akıllı tasarım taraftarı olan David Berlinski, bu hesaplamaların dayandığı temeli sorgulamışBerlinski, David (April 2001). Commentary magazine ancak Berlinski'nin bu eleştirileri, hesaplamaların olduğu orijinal çalışmanın yazarı tarafından çürütülmüştür.Nilsson, Dan-E. Beware of Pseudo-science: a response to David Berlinski's attack on my calculation of how long it takes for an eye to evolve "Evolution of the Eye" on PBS    

http://www.biyologlar.com/gozun-evrimi-gozun-evrim-asamalari

Uzmanlar <b class=red>Uyardı</b>: Antibiyotik Kıyametin Eşiğindeyiz

Uzmanlar Uyardı: Antibiyotik Kıyametin Eşiğindeyiz

James GallagherBBC Sağlık EditörüTüm diğer tedavilerin işe yaramadığı durumlarda kullanılan en güçlü antibiyotiklere de dirençli bakteriler bulan biliminsanları dünyanın “antibiyotiksiz bir hayatın” eşiğinde olduğu uyarısı yaptı.Lancet Tıp dergisinde yayımlanan bildiride son çare olarak başvurulan güçlü antibiyotiklerden Colistin’e de dirençli bakterilerin Çin’de domuz ve insanlarda görüldüğü belirtildi.Uzmanlar direncin dünya geneline yayılabileceği ve tedavi edilemez enfeksiyonlar korkusunu yeniden uyandırdığını söylüyor. Antibiyotik kıyameti adı da verilen bakterilerin tedavilere tamamen direnç geliştirmesi tıp bilimini karanlık çağlara götürebilir.Sık görülen enfeksiyonlar yine can alırken, antibiyotiklere bağımlı ameliyatlar ve kanser tedavileri de tehdit altına girebilir.Çinli bilim insanları MCR-1 adı verilen yeni gen mutasyonunun Colistin’in bakterileri öldürmesini engellediğini tespit etti.Söz konusu gen test edilen hayvanların beşte birinde, çiğ etin yüzde 15’inde ve 16 hastada görüldü.Direncin aralarında E.coli, Klebsiealla pneumoiae ve Pseudomonas aeruginosa’nın da bulunduğu bir dizi bakteri türüne yayıldığı belirtildi.Mutasyonun Laos ve Malezya’da da yayıldığına dair kanıtlar var.Antibiyotik kıyametÇalışmaya katılan Cardiff Üniversitesi uzmanlarından Prof. Timothy Walsh BBC’ye yaptığı açıklamada “Antibiyotik sonrası dünyanın gerçeğe dönüşmesi için tüm önemli unsurlar ortada. MRC-1 küresel düzeyde yayılırsa, ki bu artık olup olmama değil, ne zaman olacağı meselesi, ve gen kendisini kaçınılmaz bir şekilde diğer antibiyotiklere karşı dirençli genlerle birleştirirse büyük ihtimalle antibiyotik sonrası döneme geçeceğiz. Bu noktada örneğin bir hasta E.coli nedeniyle ciddi şekilde hastalanmışsa hiçbir şey yapamayacağız” dedi.Ancak buradaki önemli fark mutasyonun bakteriler arasında kolayca paylaşılabilecek şekilde ortaya çıkması.Leeds Eğitim Hastanesi’nden Prof Mark Wilcox “Transfer oranı çok yüksek. Bu hiç iyi gözükmüyor. Tedavi yapamayacak duruma gelmemizden korkuyor muyum? Nihayetinde evet ama bu yıl mı, gelecek yıl mı, sonraki yıl mı görülür söylemek çok zor” dedi.İlk işaretler Çin yönetiminin sorunla başa çıkmak için hızla harekete geçtiği yönünde. Prof. Walsh bu haftasonu Tarım ve Sağlık Bakanlığı yetkilileriyle colistin’in tarımda kullanılmasının yasaklanmasını görüşecek.Antibiotic Action adlı sivil toplum kuruluşundan Prof Laura Kiddock da aynı antibiyotiklerin hem veterinerlikte hem de tıpta kullanılmaması gerektiğini” söyledi.http://www.gazeddakibris.com

http://www.biyologlar.com/uzmanlar-uyardi-antibiyotik-kiyametin-esigindeyiz

18. İklim Müzakereleri Doha'da Başladı

18. İklim Müzakereleri Doha'da Başladı

Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi 18. Taraflar Konferansı bugün Katar’ın başkenti Doha’da başladı. 18. İklim Müzakereleri Doha'da Başladı Greenpeace Akdeniz İklim ve Enerji Kampanyası Sorumlusu Pınar Aksoğan, görüşmelerden beklentileri ve Türkiye’nin durumunu değerlendirdi: “Son beş yılda dünya çapında kömür kullanımının artması sonucu iklim değişikliğine neden olan karbon salımları üçte iki oranında arttı ve salımlar rekor düzeye ulaştı. Geçtiğimiz haftalarda Dünya Bankası, Dünya Kaynakları Enstitüsü ve UNEP (Birleşmiş Milletler Çevre Programı), iklim değişikliğinin önüne geçilmezse dünyada yaşanabilecek felaketler konusunda uyardı. Tüm bunlar artık hükümetler için bir ‘uyan’ çağrısı olmalı. Bu yıl ABD, Çin, Hindistan, Afrika ve Avrupa dahil dünyanın pek çok yerinde görülen aşırı seller, kasırgalar ve kuraklık nedeniyle pek çok insanın hayatını kaybetmesi, iklim değişikliğinin artık uzak bir tehdit değil, içinde yaşamakta olduğumuz bir gerçek olduğunu ortaya koydu. Seragazı salımları konusunda yasal bağlayıcılığı olan tek anlaşma olan Kyoto Protokolü’nün geleceği şu an Doha’da tehlike altında. Kyoto Protokolü’nün ilk dönemi bu yılın sonunda sona eriyor. Son yayınlanan küresel raporlar da gösteriyor ki eğer bağlayıcı ve hırslı bir ikinci yükümlülük dönemi olmazsa 4 derecelik ısınma kaçınılmaz olacak.”Türkiye’nin durumu ve üzerine düşenler “Türkiye de 1990-2010 yılları arasında sera gazı salımlarını  %115 artırdı. Türkiye, söz konusu dönemde sera gazı salımlarını en fazla arttıran ülke oldu. Buna rağmen halen 49 yeni kömürlü termik santral planıyla dünyanın en büyük 4. Kömür tehdidi. Uluslararası müzakerelerde Türkiye ön plana çıkmıyor. Türkiye’nin müzakerelerdeki tutumuna bakıldığında, sera gazı salımlarında acilen mutlak azaltım hedefi alarak üzerine düşen sorumluluğu yerine getirmesi gerektiği görülüyor. Türkiye, büyüyen ekonomisi ile sahip olduğu gücün beraberinde getirdiği sorumluluğun farkına varıp çözüme bir an önce ortak olmalı. Bu ortaklığın ön koşulu enerji politikalarını değiştirmekten, fosil yakıt yerine güneş, rüzgar ve jeotermal gibi temiz enerji kaynaklarını kullanmaya başlamaktan geçiyor. Geçtiğimiz yıl Durban’daki iklim görüşmelerinde hükümetler 2015’te yasal bağlayıcılığı olan bir anlaşma imzalamak ve 2020’ye kadar salımları azaltmak konusunda anlaştılar. Doha'da 2015 anlaşması içi gerçek bir ilerleme kaydedilmemesi durumunda tehlikeli bir iklim geleceği bizi bekliyor.”Daha fazla bilgi için: Pınar Aksoğan, Greenpeace Akdeniz İklim ve Enerji Kampanyası Sorumlusu, 0 530 291 01 30 paksogan@greenpeace.org Gülçin Şahin, Greenpeace Akdeniz İletişim Sorumlusu, 0 530 963 10 91 gulcin.sahin@greenpeace.org http://www.greenpeace.org/turkey

http://www.biyologlar.com/18-iklim-muzakereleri-dohada-basladi

Ginseng (Kırmızı Kore Ginsengi)

Ginseng (Kırmızı Kore Ginsengi)

Ginseng’in botanik ismi olan "Panax", Yunanca "tam iyileşme” anlamına gelen “panacea” kelimesinden türetilmiştir. Ginseng’in tüm şifalı bitkiler içerisinde en etkili adaptogen (strese karşı direnci artıran bir ajan) olduğu düşünülür. Ginseng, fiziksel aktiviteleri ve vücut direncini artıran bir bitkidir ve fiziksel ve mental (zihinsel) dayanıklılığı artırır. Ginseng’in uzun bir süreden beri, özellikle erkeklerin üretkenliğini, erkeklik hormonu (testesteron) ve sperm miktarını, cinsel gücünü ve dolaşım sistemlerini (özellikle prostata karşı) olumlu bir şekilde etkilediği de bilinmektedir. Ayrıca o, erkeklerde aşırı stres ve yorgunluktan kaynaklanan performans düşüklüğünü de gidermektedir. Ginseng’in kadınlar üzerindeki beynin hafıza (bellek) merkezlerini uyarıcı etkisinin bulunması ise yenidir. M.S 1. yüzyıla ait bir Çin metnine göre; Ginseng, zihni güçlendirici, irfan ve bilgeliği artırıcı bir şifalı bitki olarak tanımlanmakta ve düzenli kullanımının yaşam süresini artıracağı belirtilmektedir. Kırmızı Kore Ginseng ise Uzakdoğu ülkelerinde 2000 yıldan fazla bir süredir kullanılmakta olan geleneksel şifalı bitkiler içerisinde en yaygın olanıdır. Ayrıca Uzakdoğu insanları arasında gizemli bir bitki olarak büyük bir ün ve şöhrete sahiptir. Çoğu insan Ginseng’in kuvvet verici bir tonik ve çeşitli hastalıklara karşı bir koruyucu olduğuna inanmaktadır.Çin kaynakları; Kırmızı Kore Ginseng’inin kalp, akciğer, sindirim sistemi organları, ve böbrekler üzerinde oldukça etkili bir tonik etkisine sahip olduğunu yazmaktadır.O aynı zamanda ruhsal düzeni sağlayıcı, korkuları giderici, , zihni açıcı, anlayış yeteneğini, ve yaşam süresini artırıcı bir şifalı bitki olarak da belirtilmektedir. Günümüzde, Kırmızı Kore Ginseng’i sadece Uzakdoğu ülkelerinde kullanılmamakta, aynı zamanda tüm dünyada yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Kırmızı Kore Ginseng’i, diğer ginsenglerden özellikle farklıdır. Kırmızı Kore Ginseng’inin üretimi 6 yıl sürmekte ve diğer ginsengler 8-9 çeşit faydalı madde içerirken, Kırmızı Kore Ginseng’i 22 çeşit faydalı madde (ginsenoside) içermektedir. Aynı zamanda Kırmızı Kore Ginseng’i, yaşlanma etkilerini geciktirici anti-oksidant maddeler ve diğer herhangi bir ginseng türünde bulunmayan insülin benzeri maddeler de içermektedir. Son yirmi yılda bilimadamlarınca Kırmızı Kore Ginseng’inin insan vücudu üzerindeki etkileriyle ilgili araştırmalar, onun vücut üzerinde bir kaç değişik şekilde etki yaptığını bilimsel olarak ortaya koymuştur. Yapılan bu araştırmalara göre;a) Kırmızı Kore Ginseng’ inin Karaciğer Üzerindeki Etkileri:Kırmızı Kore Ginseng; karaciğeri, alkol tüketiminin, toksik ve çeşitli hastalıkların etkisinden korumaktadır. Deney ve araşrırmalar; Kırmızı Kore Ginseng’inin vücudun protein, nükleik asit sentezi, karbonhidrat ve yağ metabolizmasını uyardığını göstermiştir. O aynı zamanda vücut tarafından üretilen veya dışardan alınan toksik maddelerin yanmasını ve onların vücuttan atılmasını da hızlandırmaktadır. Bu yüzden Kırmızı Kore Ginseng’i, karaciğer sağlığını, ve karaciğer hücrelerinin yenilenmesini kolaylaştırmaktdır.b) Kırmızı Kore Ginseng’ inin Stres Üzerindeki Etkileri:Araştırmalar, Kırmızı Kore Ginseng’inin stresi azaltıcı ve hatta etkileri olduğunu ortaya koymuştur. O, fiziksel stresi (radyasyon, soğuk ve sıcaktan kaynaklanan), kimyasal stresi (bazı kimyasal maddelerin ve alkol alımından kaynaklanan) ve biyolojik stresi (virüs veya bakterilerden kaynaklanan) gidermektedir. O, zihni güçlendirmekte, radyasyon veya radyasyon (ışın) tedavisinin yol açtığı hücre tahribatını azaltabilmektedir. Bu yüzden radyasyon (ışın) tedavisi gören hastalar için de oldukça faydalıdır.c) Kırmızı Kore Ginseng’ inin Diğer Etkileri:Stres, depresyon veya diğer sert ve olumsuz koşullar altındaki vücut metabolizmasını koruyan bir tonik etkiye sahiptir. Şeker hastalığının iyileşmesine yardımcı olur ve kandaki şeker, lipit ve kolesterol seviyesini düşürür. Tümör hücrelerinin çoğalmasını yavaşlatır ve hatta engeller. Anemiye (kansızlık) karşı iyi gelir ve özellikle kanser hastalarında görülen kandaki bazı eksiklikleri giderir. Bağışıklık sistemini güçlendirir ve kalp-damar sistemi üzerinde olumlu etkisi vardır.Referanslar:1- http://www.tsn2000.com/p-ginseng.htm2- http://www.kgpginseng.com/information/home.html3- http://pages.ivillage.com/misc/oldtimer83/ginseng.html4- http://www.execpc.com/~keephope/report18.html5- http://www.vitaminexpress.com/news/bodybild.htm6- http://www.kgc.or.kr/eng/index_e.htmhttp://www.e-sehir.com/faydali_bitkiler/bilgi6_ginseng-kirmizi-kore-ginsengi.html#.VHuLbcngXIU

http://www.biyologlar.com/ginseng-kirmizi-kore-ginsengi

Plasentaya İlaç Ulaştırmanın Güvenli Yolu

Plasentaya İlaç Ulaştırmanın Güvenli Yolu

Uluslararası raporlara göre kadınların %10’undan fazlası hamilelikleri sırasında ciddi komplikasyonlarla yüzleşiyor.

http://www.biyologlar.com/plasentaya-ilac-ulastirmanin-guvenli-yolu

Beyin İstek Doğrultusunda Bilinçli ve Bilinçsiz Yapılabiliyor

Beyin İstek Doğrultusunda Bilinçli ve Bilinçsiz Yapılabiliyor

Eşsiz bir çalışma beynin uyanıklık ve kendinde olmama (bilinçsizlik) hali arasındaki geçişi nasıl yaptığını ortaya çıkardı.

http://www.biyologlar.com/beyin-istek-dogrultusunda-bilincli-ve-bilincsiz-yapilabiliyor

Oksitosinin Cinsel Davranışlara Etkisi

Oksitosinin Cinsel Davranışlara Etkisi

Vücuttaki oksitosin hormonu; annenin bebeğine gösterdiği ilgi ya da insanlar arası kurulan bağlar gibi sosyal ilişkilerde önemli bir rolü olmasından kaynaklı “sevgi hormonu” olarak adlandırılır.

http://www.biyologlar.com/oksitosinin-cinsel-davranislara-etkisi

Maymunlar neden konuşamıyor? Konuşabilselerdi onları nasıl d<b class=red>uyardı</b>k?

Maymunlar neden konuşamıyor? Konuşabilselerdi onları nasıl duyardık?

'Science Advances' dergisinde yayınlanan bir araştırmada, insan konuşmasının esas olarak beynin geçirdiği benzersiz evrimden ve yapısından kaynaklandığı,

http://www.biyologlar.com/maymunlar-neden-konusamiyor-konusabilselerdi-onlari-nasil-duyardik

Beynimiz Hafıza Zincirlerini Nasıl Oluşturuyor?

Beynimiz Hafıza Zincirlerini Nasıl Oluşturuyor?

Sabah iş var ya da yaz okuluna kaldıysanız ders var. Yatağa giriyorsunuz ve artık uyumanız gerekiyor. Kafanızı yastığa koyuyorsunuz, gözlerinizi kapamadan önce günün kısa bir değerlendirmesini yapmaya başlıyorsunuz.

http://www.biyologlar.com/beynimiz-hafiza-zincirlerini-nasil-olusturuyor

Ağaçlar birbiriyle iletişim kurar mı?

Ağaçlar birbiriyle iletişim kurar mı?

Şaşırtıcı şekilde bu sorunun yanıtı “evet”tir. Her ne kadar uzun ve sessiz tipler gibi görünseler de, ağaçlar gerçekten birbiriyle etkileşir.

http://www.biyologlar.com/agaclar-birbiriyle-iletisim-kurar-mi

Dünya’da Yaşam Birden Fazla Kez Belirmiş Olabilir mi?

Dünya’da Yaşam Birden Fazla Kez Belirmiş Olabilir mi?

Dünya’nın 4,5 milyar yıllık geçmişi süresince, yaşamın sadece bir kez belirdiğini düşünüyoruz.

http://www.biyologlar.com/dunyada-yasam-birden-fazla-kez-belirmis-olabilir-mi

Havadan Solunan Ölüm: Sinir Gazı

Havadan Solunan Ölüm: Sinir Gazı

Kimyasal silahlar bugün de komşu ülkelerimiz dahil birçok masum insan üzerinde kullanılıyor. Bu silahların geçmişi I. Dünya Savaşı’na kadar gitmektedir.

http://www.biyologlar.com/havadan-solunan-olum-sinir-gazi

Çölyak Hastalığı İçin Viral Tetikleyici ?

Çölyak Hastalığı İçin Viral Tetikleyici ?

Araştırmacılar, yaygın görülen iyi huylu bir insan virüsü; fare modelinde çölyak hastalığına yol açan bir bağışıklık tepkisini tetikleyebileceğini gösterdi.

http://www.biyologlar.com/colyak-hastaligi-icin-viral-tetikleyici-


Yeni Bir İnsan Türünün Doğuşu: ''Homo Romanticus''

Yeni Bir İnsan Türünün Doğuşu: ''Homo Romanticus''

Bizler, avcı toplayıcı hayvanlar olduğumuz gerçeğini kendinden bile saklamak için epilasyon yapan, parfümler deodorantlar kullanan avcı toplayıcı bedenindeki medeni karakterleriz.

http://www.biyologlar.com/yeni-bir-insan-turunun-dogusu-homo-romanticus

Mikroorganizmalar Konukçu Genleri Kontrol Ederek Hasta Edebiliyorlar

Mikroorganizmalar Konukçu Genleri Kontrol Ederek Hasta Edebiliyorlar

Fare bağırsak hücreleri mavi renkte hücre çekirdeği ve çekirdeklerde transkripsiyon faktörü Hnf4a olarak adlandırılan bir yeşil ile kırmızı renkte özetlenmektedir.Credit: James M. Davison

http://www.biyologlar.com/mikroorganizmalar-konukcu-genleri-kontrol-ederek-hasta-edebiliyorlar

İklim Değişikliği Nedeniyle Antarktika Yeşilleniyor…

İklim Değişikliği Nedeniyle Antarktika Yeşilleniyor…

Çalışmalar son 50 yılda bitki büyüme miktarı ve oranının arttığını söylüyor ve bu durum ısınma arttıkça hızlı ekosistem değişikliklerine neden olabileceğini gösteriyor.

http://www.biyologlar.com/iklim-degisikligi-nedeniyle-antarktika-yesilleniyor

 
3WTURK CMS v6.03WTURK CMS v6.0