Kromozom ve Gen Klonlaması

Kromozom Nedir?

Kromozom, (Yunanca, chromos (renk), soma (vücut); DNA'nın "histon" proteinleri etrafına sarılmasıyla, yoğunlaşarak oluşturduğu, canlılarda kalıtımı sağlayan genetik birimlerdir. Mikronla ölçülüp ancak elektron mikroskobuyla görülebilirler.

Hücre, bitkisel ya da hayvansal her türlü yaşam biçiminin en küçük birimidir. Her hücre bir sitoplazma ve çekirdekten meydana gelir. Kromozomlar hücre çekirdeği içinde bulunurlar ve ipliksi yapıdadırlar. Kromozomlar, molekül yapıları çok iyi bilinen DNA (deoksiribo nükleik asit) zinciri ile histon denilen protein zincirinden oluşur. DNA zincirleri de özgül proteinleri sentezlemekle görevli gen adı verilen birimlerden oluşur.

KOPYALAMA

Kopyalama konusunu açıklamadan önce bazı terimlerin en anlama geldiğini belirtelim.

Kromozom: Kromozomlar, genetik materyalin (DNA) ' nın yardımcı proteinlerle birlikte dönümler yapıp katlanmasıyla ve kısalmasıyla oluşan yoğunlaşmış yapılardır.

Somatik Hücre: İnsanın veya başka bir canlının eşey hücreleri (üreme) dışındaki tüm hücrelere somatik hücre denir. Örneğin deri hücresi, karaciğer hücresi, kas hücresi gibi. Bu hücrelerin taşıdıkları kromozom sayısı 2n ile gösterilir.

Eşey Hücresi: Eşey hücreleri, bir canlının dişi ve erkek bireyleri tarafından üretilen ve "n "sayıda kromozom taşıyan üreme hücreleridir. Erkek canlı tarafından üretilen eşey hücresi "Sperm ", dişi canlının tarafından üretilen eşey hücresine ise "Yumurta "adı verilir.

 Örnek olarak insanın somatik hücrelerinde daima 46 tane kromozom bulunur. Ve bu 46 kromozom 2n harfiyle gösterilir. Tabii kromozom sayıları canlıdan canlıya değişmektedir. Mesela sığır somatik hücrelerindeki kromozom sayısı 60, farede 40, kurbağada 26'dır. Sayısı ne olursa olsun eğer kromozomlar somatik bir hücreye ait ise 2n harfiyle gösterilir.

 Canlının eşey hücrelerinde ise kromozom sayısı somatik hücrelerindekinin yarısı kadardır ve n harfiyle gösterilir. İnsanın somatik hücrelerinde 46 kromozom, eşey hücrelerinde ise yarısı sayıda yani 23 tane kromozom bulunur. Dişi ve erkek eşey hücreleri birleştiği zaman (buna döllenme denir) meydana gelecek yavrunun kromozom sayıları yine 46 olacaktır.

 Bir yavru anne ve babasına genetik materyal düzeyinde hiçbir zaman benzemez. Çünkü anne birey, eşey hücrelerini (yumurta) meydana getirirken bu eşey hücrelerine kendi DNA sının yarısını nakleder. Aynı şekilde erkek bireyde eşey hücrelerini meydana getirirken (sperm) somatik hücrelerindeki DNA'nın yarı miktarını eşey hücrelerine nakleder. Dolayısıyla dünyaya gelecek yavrunun DNA sı ne annenin nede babanın DNA sının aynısıdır. Yavrunun DNA sı anne ve babasının DNA'larının karışımı olduğu için bazı karakterleri annesine bazı karakterleri de babasına benzer.

 

  Soldaki şekilde, n sayıda kromozom taşıyan dişi ve erkek eşey hücreleri rakam ve harflerle gösterilmiştir.

 Dişi ve erkek eşey hücrelerinden her hangi ikisi birbiriyle birleştiği takdirde meydana gelecek yavru anneye de babaya da benzemez.

 Dişinin somatik hücrelerinde "1 - 2 "genlerini taşıdığını varsayarsak, dişinin "1 "genetik yapılı eşey hücresiyle erkeğin herhangi bir eşey hücresinin birleşmesi halinde meydana gelecek yavrunun DNA'sı ya "1-A " olacak yada "1-B" olacaktır.

 

 Aynı şekilde dişinin "2 "genetik yapılı diğer eşey hücresinin erkeğin herhangi bir eşey hücresi ile birleşmesi halinde, meydana gelecek yavru erkeğe de dişiye de benzemeyecektir.

 Doğadaki çeşitliliğin diğer bir nedeni ise "Krossing-Over "olayıdır. Krossing-Over olayında, kromozomlar arasında parça değiş tokuşu yapılarak genetik materyalin çok daha değişik bir yapıya sahip olması sağlanır. Eşey hücreleri, mayoz bölünme ile meydana getirilirken kromozomlar eşey hücrelerine dağıtılmadan önce Krossing-Over meydana gelir. Krossing-Over'da parça değiş tokuşu ise, birbirinin eşi olan iki kormozomun kromatidleri arasında meydana gelir (Bkz. Hücre sayfası, Bölüm: Hücre bölünmesi).

 Klonlama yöntemiyle, eşey hücrelerinden meydana gelecek olan canlının anne veya babasının aynısı olması sağlanabilmektedir. Klonlama yönteminde temel olarak izlenen yol ise dişinin yumurta hücresine, yine dişinin somatik hücrelerinden alınan 2n sayıdaki kromozomun yerleştirilmesidir. Bu şekilde yumurtaya, DNA sı üzerinde hiçbir değişiklik yapılmamış somatik hücre kromozomları enjekte edilerek yapay bir döllenme sağlanmaktadır.

 Klonlamayı şekil üzerinde görelim:

 

 Şeklin sol tarafında, doğal döllenme görülmektedir. Doğal döllenmede dişi ve erkek eşey hücreleri birleşerek genetik düzeyde kendilerinden farklı bir yavru meydana getirirler.

 Sol tarafta ise klonlama yöntemi görülmektedir. Klonlama yönteminde ilk olarak dişi bireyin somatik hücrelerinde bulunan 2n sayıdaki kromozom, özel yöntemlerle hücre dışarısına çıkarılır ve izole edilir. Daha sonra yine dişi bir bireyin yumurta hücresinin n kromzom sayıdaki genetik materyali çıkarılır.

 Yumurtadan çıkarılan n sayıdaki kromozomların yerine, dişinin somatik hücrelerden izole edilen 2n sayıdaki orijinal kromozomları yerleştirilir. Bu kromozomlar annenin tüm genetik bilgilerini taşımaktadır. Somatik hücre kromozomları yumurta hücresine yerleştirildikten sonra, yumurta hücresine elektrik sinyalleri gönderilir. Bünyesinde 2n kromozom bulunan yumurta hücresi bu elektrik sinyallerini aldığında sperm tarafından döllendiğini zanneder. Çünkü sperm hücresi n sayıdaki kromozomunu yumurtaya aktarırken yumurta zarı üzerinde bir elektrik gradiyent meydana getirir.

 Yapay olarak elektrik sinyalleriyle aktif hale geçirilen yumurta hücresi, sahip olduğu enzimlerle içerisine yerleştirilen DNA'yı replike edip çoğalmaya başlar. Hücrenin bölünerek çoğalmasıyla nihayetinde embriyo (anne karnında gelişmekte olan yavru) oluşmaya başlar.

 Klonlanmış embriyo ile doğal yolla meydana gelen embriyo arasındaki fark DNA'sında yatmaktadır. Doğal yolla meydana gelen embriyonun genetik özellikleri, anne ve babasının genlerinin karışımı olduğu için her iki bireyden de farklı bir genoma sahiptir. Fakat klonlanmış embriyonun DNA sı annesinin DNA sının aynısıdır. Yani aralarında en ufak bir baz sırasında bile fark yoktur. Dolayısıyla dünyaya gelecek olan yavru, annenin genetik ve morfolojik tüm özelliklerini taşır.

 Mesela annesinin DNA'sından bir insan embriyosu kopyalandığını var sayalım. Dünyaya gelecek yavrunun göz rengi, saç rengi, yüz şekli, deri rengi, kafa yapısı, genlerinde taşıdığı hastalıkları, vücudunun üzerindeki benleri, kaşlarının uzunluğu kısacası vücudunun tamamı annesinin aynısı olacaktır. Tıpkı tek yumurta ikizlerinde olduğu gibi.

 Klonlama işlemi burada anlatıldığı kadar basit olmayıp oldukça karmaşık işlemler vasıtasıyla gerçekleştirilir. Öyle ki yumurtanın yapay olarak döllenmesi için ortam şartlarının olabildiğince ana rahmine benzetilmesi gerekmektedir. Mesela ortamın pH'ı, iyon konsantrasyonu, sıcaklığı vb.  gibi. Klonlamanın zor olması nedeniyle yalnızca tek bir yumurta hücresi üzerinde değil yüzlerce hatta binlerce yumurtası üzerinde deneyler yapılmakta, bu klonlama deneylerinden yalnızca bir kaç tanesinden netice alınabilmektedir.