Gen ve proteinlerin tanımlanmasını sağlayan “omiks çağı” olarak adlandırdığımız, genlerin ve proteinlerin “network” yapıları hakkında detaylı bir bakış açısı sağlayan sistem biyolojisi ile birleşerek, mühendislik ve diğer fen bilimleri prensiplerine dayalı disiplinler arası yeni bir bilim olan sentetik biyolojinin temellerini oluşturmuştur.

Sentetik biyolojinin nihai amaçları, doğada biyolojik tasarım prensiplerini, gen ve protein devrelerinin rasyonel inşası ile anlamaktır. Bu alan komplex moleküllerin hatta biyolojik sistemlerin nasıl olduğunu anlamamıza da fayda sağlamıştır. Bugün kullandığımız yeni nesil biyoteknolojik cihazlar molekülleri, yapıları net bir şekilde anlamamızdan sonra optimize edilmiştir. İlk inşa edilen sentetik gen ağı-genetik geçiş anahtarı ve represilatör, mühendisliğe dayanan metotların kullanımı ile sofistike, gelişmiş ve sayısal işlem davranışlarının biyolojik sistemlere entegre edilebildiğini göstermiştir.

Sentetik Biyoloji Kullanım Alanları Nelerdir?

Sentetik biyolojinin kullanıldığı çok fazla alan vardır. Örneğin; daha iyi özelliklere sahip daha dayanıklı ve verimli ürünler elde etmek hatta farklı türde meyve sebze elde etmek için sentetik biyoloji kullanılabilir. Bakteri ve mantarlara insan proteinleri ürettirmek hatta doku mühendisliği ile organ üretimi bile bu alanın konusu olabilir.

• Antibiyotik ve Hücre-Hücre İletişim Sistemini (Quorum Sensing) kullanarak transkripsiyonel biyosensörlerin üretilmesi.
• Sentetik biyoloji sayesinde tasarlanan hücrelerle sürdürülebilir enerji, biyolojik yenilenme, moleküler ilaçlar ve yeni nesil malzemelerin üretimi.
• Rekombinant olarak çeşitli hormonların ve ilaçların üretimi.

Sentetik biyoloji sayesinde ilerde DNA molekülünü tıpkı bir lego parçası gibi parçalarına ayırıp istediğimiz şekilde tekrar birleştirebileceğiz. Ortaya çıkan ürünler, malzemeler veya değişik organizmalar ne olur bilinmez ama bu alan günümüz biyoteknoloji dünyasının ilham aldığı eşsiz bir ayrıntı olma özelliğini korumaktadır.

The post Sentetik Biyoloji Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir? appeared first on TechWorm.

Hücre İskeleti, bakteriler ve arkea dahil tüm hücrelerin sitoplazmasında bulunan, hücre çekirdeğinden hücre zarına uzanan ve protein filamentlerinin birbirine bağlayan kompleks ve dinamik bir ağdır. Farklı organizmaların hücre iskeleti sistemleri benzer proteinlerden oluşur. Hücre iskeletinin yapısı, işlevi ve dinamik davranışı organizma ve hücre tipine bağlı olarak çok farklı olabilir. Aynı hücre içinde bile hücre iskeleti, diğer proteinlere ve ağın önceki geçmişine bağlı olarak farklı özellikler gösterebilir.

Önemli Not: Birçok yerde karşımıza “Prokaryot hücrelerde hücre iskeleti elemanları bulunur mu?” sorusu geliyor. Cevap; evet, tüm hücrelerde hücre iskeleti elemanları bulunur. Canlılık özelliği gösteren tüm hücrelerde hücre iskeleti bulunması zorunludur. Aksi halde hücrenin yaşamına devam etmesi, varlığını sürdürmesi imkansız olacaktır. Buradaki püf nokta ökaryotik canlıların hücre iskelet elemanları ile prokaryotik canlıların hücre iskelet elemanlarının farklı olmasıdır. Bizim aşağıda değineceğimiz konu ökaryotik canlıların hücre iskelet sistemi ile ilgili olacaktır. Daha fazla bilgi için buradaki (tıkla) bilimsel makaleyi okumanızı tavsiye ediyorum.

Hücre iskeletinin çok sayıda görevi vardır. Ana görevleri arasında hücreye şekil vermek, mekanik etkilere karşı direnç kazandırmak ve hücre dışındaki bağ dokuya ve diğer hücrelere bağlanarak tüm dokuları stabilize etmektir. Hücre iskeleti ayrıca büzülerek hücre ve hücre çevresinin şeklini değiştirir ve hücre göçüne (belirli bir amaç için değişim göstermiş hücrelerin görev bölgelerine ilerlemesi) olanak sağlar. Ökaryotik canlılarda hücre iskeleti; proteinlerden oluşan mikrofilament, ara filament ve mikrotübül olmak üzere üç gruba ayrılır. Hücre iskeleti görseli için (burayı) tıklayınız.

Mikroflamentler (Aktin Flamentler): Kas doku liflerinin (aktin ve miyozin) kısalıp uzamasında, amipte yalancı ayak oluşumunda, besinlerin emiliminde (mikrovillus oluşumunda), endositoz ve ekzositoz hareketlerini sağlama (büyük moleküllerin alınması) ve hayvan hücrelerindeki sitokinezin boğumlanma ile gerçekleşmesinde görev alır. Hücre iskeletinin en ince filamentidir. Mikrofilamentler hücre içerisinde sayıca az olmasına karşın kas hücrelerinde oldukça gelişmiş bir yapıya sahiplerdir. Kas hücrelerinde iki proteini içeren iki çeşit mikroflament vardır. Birinci mikrofilament aktin adı verilen bir çeşit protein taşır. İkinci mikrofilament ise miyozin adı verilen diğer bir çeşit proteini içerir. İçerdikleri proteinlerle birbirinden farklılaşmış bu mikrofilamentler, mekanik ve kimyasal etkileşimlerle birbirleri üzerinde kayarak içinde bulundukları kas hücresinin hareketini sağlarlar.

Ara (İntermediyer) Flamentler: Mikroflamentlerden daha kalın, mikrotübüllerden daha ince olan bir hücre iskeleti elemanıdır. Farklı tipteki protein iplik yapılarının birbiri üzerine sarılmasıyla oluşur. Diğer ikisinden (mikrotübül ve mikroflament) daha kararlıdır. Hücre şeklinin ve hücre içi yapıların sabitlenmesinde görev alır. Örneğin; çekirdeğin hücre içindeki yerinin sabitlenmesini ara filamentler sağlar. Keratin yapılı ara flamentler deri hücreleri arasında bağ kurarak dokunun dış etkenlere karşı dayanıklılığını arttırır. Keratin, saç, tırnak gibi yapılarda bulunur.

Mikrotübüller: Hücre iskeletini oluşturan yapılardan olup, reseptörleri tutarlar veya serbest bırakırlar. Protein yapıda olup, uzun, içi boş silindirik yapılardır. Mikrotübüller, ökaryotlara özgüdür. Hücre şeklinin belirlenmesinde, hücrelerin ve hücre içindeki organellerin yer değiştirmesinde, mitoz sırasında (hücre bölünmesi) kromozomların ayrılmasında görev alır. Mikrotübüllerin belli başlı görevleri ise sentriyollerin, sillerin ve kamçıların yapısal unsurlarını oluşturmaları şeklinde sıralanabilir. Bunlardan başka kan pulcukları (trombosit) ile daha birçok hücrede iskelet sistemini oluştururlar. Sinir hücrelerinde ise madde iletiminde iş görürler. Ayrıca bitki hücrelerinde hücre duvarının yapısındaki selüloz liflerinin düzenlenmesinde rol oynarlar.

The post Hücre İskeleti Nedir? Ne İşe Yarar? Görevleri Nelerdir? appeared first on TechWorm.

Hipotonik, madde yoğunluğunun, sıvı yoğunluğundan daha az olduğu ortama (çözeltiye) denir. Bir hücrenin izotonik (eş yoğunlukta) ortamdan, hipotonik (az yoğunlukta) ortama konulmasıyla hücrenin osmoz kurallarına göre su alarak şişmesi durumudur. Bu olaya deplazmoliz denir. Plazmoliz olayının tersi olarak da düşünülebilir. Bitki hücrelerinde deplazmoliz devam ederse hücre şişer ve hücrenin çeperine uyguladığı turgor basıncı artar. Hayvan hücrelerinde deplazmoliz devam ederse hücre patlar ve hemolize uğrar. (Hücre çeperine sahip olan hücrelerde hemoliz olmaz. Bitki hücrelerinde hücre duvarı olduğu için hemoliz görülmez.) Turgor basıncı ya da turgor, bitki hücrelerinin saf suya konmasıyla içine su alarak, şişmesi ve hücrenin çeperine basınç yapması olayına denir.

İzotonik, teknik olarak eşit yoğunlukta çözelti anlamına gelir. Hücre’nin içi ve dışı arasında eşit bir çözünmüş madde konsantrasyonu oluştuğunda izotonik bir selüler alan ortaya çıkmış olur. Su moleküllleri ozmoz ile içeri ve dışarı eşit oranda geçerek hücre boyutlarının aynı kalmasını sağlar. Hücreden içeri veya dışarı çözünmüş madde geçişi olmaz. Bitki hücreleri de izotonik bir ortamdır ancak gevşek bir yapısı vardır ve zamanla solarlar. Bitkiler bu özelliklerinden dolayı hipotonik ortamlarda yaşayabilirler. Hipotonik ortam bitkiye su girişini sağlar. Bu şekilde aktif transport ile bitki hücresi içine dışarıdan maddeler geçmiş olur.

Hipertonik, madde yoğunluğunun, sıvı yoğunluğundan daha fazla olduğu ortama (çözeltiye) denir. Bir hücrenin izotonik (eş yoğunlukta) ortamdan, hipertonik (çok yoğunlukta) ortama konulmasıyla hücrenin osmoz kurallarına göre su kaybederek büzülmesi durumudur. Bu olaya plazmoliz denir. Deplazmoliz olayının tersi olarak da düşünülebilir. Ozmoz kuralları gereği hücre su kaybederken dış ortam su alır. Bu işlem hücre ile dış ortamın yoğunluğu eşitleninceye kadar sürer. İşlem sonunda hücre plazmoliz durumuna geçmiş olur.

Değişik çözeltilerin bitki hücresi üzerindeki etkileri

1. örnekte, hipotonik ortamda hücre su alarak şişmiştir.

2. örnekte, izotonik ortamda yoğunluklar eşit olduğundan hücre değişikliğe uğramamıştır.

3. örnekte, hipertonik ortamda hücre su kaybederek büzülmüştür.

Hücreler farklı yoğunluklara sahip çözeltilere atıldığında hücrede görülen değişimler aşağıdaki gibidir.

Not: Osmoz, çözücü maddelerin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama, seçici geçirgen bir zardan enerji harcanmadan geçişidir.

The post Hipotonik, Hipertonik ve İzotonik Çözelti Nedir? appeared first on TechWorm.

Mutasyon, DNA nükleotid diziliminde bir değişiklik olarak tanımlanabilir. Ya kendiliğinden ya da çevre faktörleri tarafından tetiklenebilir. Bu değişiklikler, gametlerde oluşursa, bir nesilden sonraki nesillere geçer. Mutasyonların, çerçeve kaydırma mutasyonu (nükleotidlerin eklenmesi veya silinmesi), baz çifti ikameleri (bir pürin veya bir pirimidin, bir başka pürin veya pirimidin ile ikame edilir) ve kromozomal yeniden düzenlenme (çoklu genlerin inversiyonu veya translokasyonu) gibi birçok türü vardır.

DNA sekansında bir değişiklik, transkripsiyon ve DNA kopyalama sürecini değiştirebilir. Buna ek olarak, sentezlenen proteinlerin yapısını değiştirebilir ve böylece biyolojik fonksiyonları engelleyebilir. Bazı durumlarda, mutasyona bağlı fenotipik değişiklikler meydana gelmezse, bu değişiklikler sessiz mutasyon olarak bilinir.

Biyolojide Mutajen Nedir?

DNA sekansındaki değişiklikler, spontan DNA hidrolizi, DNA çoğaltmasında hata, rekombinasyon ve hasar görmüş DNA’nın onarımı gibi bazı biyolojik işlemler tarafından genellikle ortaya çıkar. Bu mutasyonların sıklığı genellikle 10-9’dur. Bununla birlikte, bazı ajanlar, mutasyona neden olabilir veya sıklığı arttırabilir. Bu ajan mutajen olarak bilinir. Dolayısıyla bir mutajen, bir organizmanın DNA’sındaki nükleotid diziliminde bir değişiklik meydana getirebilecek bir madde olarak tanımlanabilir. Mutajenler; DNA’da kansere neden olabilecek zararlı değişikliklere neden olurlar ve kanserojen maddeler olarak bilinirler.

Mutajen Türleri Nedir?

Mutajenler DNA’ya doğrudan zarar verebilir. Bazen bazı ajanlar (promuterjanlar) yaşayan hücreler tarafından alınır ve bazı metabolitler üretilir, bu da mutajen gibi davranır. Fiziksel, Kimyasal ve Biyolojik olmak üzere üç çeşit mutajen vardır.

1- Fiziksel Mutajenler

260 nm üzerindeki UV ışınları, pirimidin dimerler olarak bilinen DNA’da belirli moleküler lezyonlara neden olur. İçinde bitişik timin ve sitozin bazları birbirleriyle kovalent bağlar oluşturur. Siklobütan pirimidin dimerleri ve 6,4 fotoprodüktörler oluşan ortak ürünlerdir.

X-ışınları ve gama ışınları gibi iyonlaştırıcı radyasyonlar genellikle DNA ipliğinde kırılmaya neden olur. Bu radyasyona maruz kalma, çoğu hücrenin ciddi hasar görmüş veya öldürülmüş olduğu deterministik etkiye sahip olabilir. Bazen bunlar, kansere yol açan stokastik bir etkiye sahip olabilir ve gamet DNA’sında değişiklikler olabilir. İyonlaştırıcı radyasyona maruz kaldıktan sonra, kanserin kendini göstermesi birkaç yıl sürebilir. Bazen, radyoaktif bozunma, izotop karbon 14C’yi azota değiştirebilir.

2- Kimyasal Mutajenler

Bazı kimyasal maddeler, DNA diziliminde bir değişikliğe neden olmak için çeşitli yollarla DNA ile reaksiyona girer.

Reaktif oksijen türleri (ROS) süperoksitler, hidrojen peroksit ve hidroksil kökleri gibi kimyasaldır. Bu kimyasallar, DNA’da birçok baz ilavesi, çapraz bağlar ve çentikler oluşmasını sağlar.

Bisülfit ve azot gibi kimyasalların deaminasyonuyla sitozin, urasil’e hidrolize edilir ve amonyak serbest bırakılır.

Temel analoglar yapısal olarak nükleotit bazlarına benzer kimyasallardır ve bazen nükleotid bazların yerine ikame edilirler, 2-aminopurin ve bromourasil bu kimyasal ajanların en yaygın örnekleridir.

Metilnitronitrosoguanidin (MNNG), Etilmetan sülfonat (EMS) ve Etil etan sülfonat (DES) gibi belirli alkilleyici ajanlar bazlara veya fosfat gruplarına bir metil veya etil grubu aktararak DNA uyumsuzluğu eşleştirmesi, DNA’nın çapraz bağlanması ve DNA’daki çentikler oluşmasına sebep olur.

Akridin orange, proflavin ve etidyum bromid gibi ara maddeler DNA’daki azotlu bazlar arasına sokulur ve DNA’da çerçeve kayması mutasyonuna neden olur.

3- Biyolojik Mutajenler

Virüsler genellikle konakçı hücrelere enfekte olur ve genetik materyali konakçı genomuna enjekte eder, bu bazen konukçu hücrelerde bir değişikliğe neden olabilir ve onları kanserli hücrelere dönüştürebilir. Bu tür virüslere örnek olarak İnsan papilloma virüsü, Kaposi sarkomu ile ilişkili herpesvirüs, hepatit C virüsü vb.

Helicobacter pylori gibi bakterilerin enfeksiyonu konakçı genomunda bir değişikliğe neden olmakla birlikte gastrik kanser prevalansında artışa neden olmuştur. Dahası, bakteriyel sitotoksin metabolik türevinin DNA’ya doğrudan zarar verebileceğinden şüphelenilmektedir.

Transpozonlar kendilerini genomdan uzaklaştıran veya kendileri yerleştiren DNA sekanslarıdır. Ayrıca atlama genleri olarak da bilinirler. Transposonlar, DNA’nın bir bölümünden diğerine geçtikçe, genomda mutasyona ve genomun değişimine neden olan bazı değişiklikler oluşturma eğilimindedirler.

Mutajenlerin doğada zararlı etkileri olmasına rağmen, cisplatin, doksorubisin ve iyonlaştırıcı radyasyon gibi mutajenler kanser hücrelerinin yok edilmesinde uygulanmıştır.

The post Mutajen Nedir? Biyolojide Mutajen Ne Anlama Gelir? appeared first on TechWorm.

3D Baskı Teknolojisi kullanılarak üretilen kapsüller, özellikle ilaçların uzun bir süre boyunca alınması gereken durumlarda, çeşitli hastalıkları tedavi etmek için kullanılabilir. Ayrıca enfeksiyonları, alerjik reaksiyonları veya diğer olayları algılamak ve ardından yanıt olarak bir ilacı bırakmak için tasarlanabilirler.

MIT‘nin Makine Mühendisliği Bölümünde misafir bilim adamı olan Giovanni Traverso, “Sistemimiz, bir ilacın uygulanmasına ya da bir ilacın dozunun ayarlanmasına bir sinyalin yol göstermede yardımcı olabileceği ve kapalı döngü izleme ile tedavi sağlayabilir” diyor.

Bu cihazlar aynı zamanda hastanın veya doktorun akıllı telefonuna iletilecek olan bilgiyi bir araya getirebilecek diğer giyilebilir ve implante edilebilir tıbbi cihazlarla iletişim kurmak için kullanılabilir.

David H. Koch Enstitüsü Profesörü ve MIT’nin Koch Bütünleştirici Enstitüsü üyesi Robert Langer, “Üç boyutlu baskının bu gösterimi ve sindirilemez teknolojilerin mobil sağlık uygulamalarını kolaylaştıran yeni cihazlarla insanlara nasıl yardımcı olabileceği konusunda heyecan duyuyoruz” diyor.

Kablosuz İletişim

Son birkaç yıldır, Langer, Traverso ve meslektaşları, şu anda enjekte edilmesi gereken ilaçların uzun süreli teslimatı için faydalı olacağına inandıkları çeşitli sindirilebilir sensörler ve ilaç dağıtım kapsülleri üzerinde çalışıyorlar. Ayrıca, HIV veya sıtma hastaları için gerekli olan katı dozaj rejimlerini sürdürmelerine yardımcı olabilirler.

Son çalışmalarında, araştırmacılar daha önce geliştirdikleri özelliklerin çoğunu bir araya getirmeye karar verdiler. 2016 yılında araştırmacılar, pürüzsüz bir kapsül içine alınmadan önce katlanan altı kollu yıldız şeklinde bir kapsül tasarladılar. Yutulduktan sonra kapsül çözülür ve kollar genişler ardından cihazın mideye yerleşmesine izin verilir. Benzer şekilde, yeni cihaz yuttuktan sonra Y şeklinde açılır. Bu, cihazın küçük parçalara bölünmeden ve sindirim kanalından geçmeden önce yaklaşık bir ay boyunca midede kalmasını sağlar.

Bu kollardan biri, çeşitli ilaçlarla yüklenebilen dört küçük bölmeyi içerir. Bu ilaçlar birkaç gün içinde kademeli olarak salınmalarını sağlayan polimerler içerisinde paketlenebilir. Araştırmacılar ayrıca, Bluetooth iletişimi yoluyla uzaktan açılacak bölmeleri tasarlayabileceklerini tahmin ediyorlar.

Cihaz ayrıca mide ortamını izleyen ve kablosuz bir sinyalle bilgi ileten sensörleri de taşıyabilir. Önceki çalışmada, araştırmacılar kalp atış hızı ve solunum hızı gibi hayati belirtileri tespit edebilen sensörler tasarladılar. Bu yazıda, kapsülün sıcaklığı izlemek ve bu bilgiyi doğrudan kol uzunluğu içindeki bir akıllı telefona aktarmak için kullanılabileceğini gösterdiler.

Kong, “Sınırlı bağlantı aralığı arzu edilen bir güvenlik geliştirmesidir” diyor. “Kullanıcının fiziksel alanı içindeki kablosuz sinyal gücünün kendinden yalıtılması, cihazı istenmeyen bağlantılardan koruyabilir ve ek güvenlik – gizlilik koruması için fiziksel bir yalıtım sağlayabilir.”

Tüm bu karmaşık elemanların üretimini mümkün kılmak için araştırmacılar kapsülleri 3 boyutlu yazdırmaya karar verdiler. Bu yaklaşım, kapsüller tarafından taşınan çeşitli bileşenlerin hepsinin kolayca dahil edilmesine ve kapsülün, midenin asidik ortamına dayanmasına yardımcı olan alternatif sert ve esnek polimer katmanlarından oluşturulmasına izin verdi.

Kong, “Çok katmanlı 3-D baskı, geleneksel çok yönlü üretim teknikleri ile üretilemeyen benzersiz çok bileşenli mimariler ve fonksiyonel cihazlar oluşturan çok yönlü bir üretim teknolojisidir” diyor. “Gastrik ikamet süresinin belirli bir tıbbi uygulamaya dayanarak uyarlanabileceği ve yaygın olarak erişilebilir kişiselleştirilmiş bir tanı ve tedaviye yol açabilecek şekilde özelleştirilmiş sindirilebilir elektronikler oluşturabiliriz.”

Erken Cevap

Araştırmacılar, bu tür sensörlerin hastalığın erken belirtilerini teşhis etmek ve ardından uygun ilaçlarla yanıt vermek için kullanılabileceğini öngörmektedir. Örneğin, kemoterapi veya immünosupresif ilaçlar alan hastalar gibi enfeksiyon riski yüksek olan belirli kişileri izlemek için kullanılabilir. Enfeksiyon tespit edilirse, kapsül antibiyotik salmaya başlayabilir. Veya cihaz, alerjik bir reaksiyon tespit ettiğinde antihistaminikler salgılayacak şekilde tasarlanabilir.

Traverso, “Gastrik yerleşik elektroniklerin, hastalara uzaktan yardımcı olmak için mobil sağlık platformları olarak hizmet etme potansiyeli konusunda gerçekten heyecanlıyız” diyor.

Cihazın güncel sürümü küçük bir gümüş oksit batarya ile çalışıyor. Bununla birlikte, araştırmacılar, pili harici anten veya mide asidi gibi alternatif güç kaynaklarıyla değiştirme olasılığını araştırıyorlar.

Araştırmacılar ayrıca kapsüller içerisine dahil edilebilecek başka tür sensörler geliştirmek için de çalışıyorlar. Bu yazıda, sıcaklık sensörünü domuzlarda test ettiler ve yaklaşık iki yıl içinde insan hastalarda sindirilebilir sensörleri test etmeye başlayabileceklerini tahmin ediyorlar. Ayrıca insan kullanımına yönelik teknolojiyi geliştirmek için çalışan bir şirket kurmuşlardır.

Kaynak (Çeviri): https://scitechdaily.com/

The post Bilim İnsanları Kablosuz Olarak Kontrol Edilebilecek “Elektronik Hap” Geliştiriyor appeared first on TechWorm.

İnsanlar ve diğer memeliler, gökkuşağının dalga boylarını içeren, görünür ışık denilen bir dizi dalga boyu ışığını görmekle sınırlıdır. Ancak daha uzun bir dalga boyuna sahip olan kızılötesi radyasyon etrafımızdadır. İnsanlar, hayvanlar ve nesneler ısı yaydıkça kızılötesi ışık yayar ve nesneler kızılötesi ışığı da yansıtabilir.

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi‘nden kıdemli yazar Tian Xue, “İnsanın doğal vizyonuyla algılanabilen görünür ışık, elektromanyetik spektrumun çok küçük bir kısmını kaplar” diyor. “Elektromanyetik dalgalar görünür ışıktan daha uzun veya daha kısa bilgi veriyor.”

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Xue ve Jin Bao‘nun yanı sıra, Massachusetts Üniversitesi Tıp Fakültesi‘nden Gang Han‘ın liderliğindeki çok disiplinli bir bilim insanı grubu, nanoteknolojiyi gözün mevcut yapılarıyla çalışmak üzere geliştirdi.

Han, “Işık göze girdiğinde ve retinaya çarptığında, çubuklar ve koniler – veya fotoreseptör hücreler – fotonları görünür ışık dalga boylarında emer ve karşılık gelen elektrik sinyallerini beyne gönderir” diyor. “Kızılötesi dalga boyları fotoreseptörler tarafından absorbe edilemeyecek kadar uzun olduğu için onları algılayamıyoruz.”

Bu çalışmada, bilim adamları fotoreseptör hücrelere sıkıca tutturulabilen ve küçük kızılötesi ışık dönüştürücüler gibi davranabilen nanoparçacıklar ürettiler. Kızılötesi ışık retinaya çarptığında, nanopartiküller daha uzun kızılötesi dalga boylarını yakalar ve görünür ışık aralığında daha kısa dalga boyları yayar. Yakındaki çubuk veya koni daha kısa dalga boyunu emer ve sanki görünür bir ışık retinaya çarpmış gibi normal bir sinyal gönderir.

Bao, “Bizim deneyimizde nanopartiküller, 980 nm dalga boyu civarında kızılötesi ışığı emdi ve 535 nm’de en yüksek ışığa dönüştürdü, bu da kızılötesi ışığın yeşil renkte görünmesini sağladı” diyor.

Araştırmacılar, nanoparçacıkları, insanlar gibi kızılötesi olarak doğal olarak göremeyen farelerde test ettiler. Enjeksiyonları alan fareler bilinçsiz fiziksel işaretler gösterdi, öğrenciler gibi daralan kızılötesi ışık saptadıklarını, sadece tampon çözeltiyle enjekte edilen farelerin kızılötesi ışığa cevap vermediklerini belirttiler.

Farelerin kızılötesi ışığa duyarlı olup olmadıklarını test etmek için, araştırmacılar farelerin gündüz koşullarında kızılötesi görebildiğini ve aynı anda görülebilir ışıkta olduğunu göstermek için bir dizi labirent görevi kurdular.

Nadir durumlarda, bulutlu kornealar gibi enjeksiyonlardan yan etkiler meydana geldi, ancak bir haftadan kısa bir sürede kayboldu. Buna sadece enjeksiyon işlemi neden olmuş olabilir? Çünkü sadece tampon çözeltinin enjeksiyonunu alan fareler bu yan etkilere benzer oranda sahiptir. Diğer testler, sub-retinal enjeksiyonlardan sonra retina yapısına zarar vermedi.

Xue, “Çalışmamızda, hem çubukların hem de konilerin bu nanoparçacıkları bağladığını ve yakın kızılötesi ışık tarafından aktive edildiğini gösterdik” diyor. “Bu yüzden bu teknolojinin insan gözünde de işe yarayacağına inanıyoruz, yalnızca süper vizyon oluşturmak için değil aynı zamanda insan kırmızı renkli görme eksikliklerinde de terapötik çözümler üretmek için kullanılabilir.”

Mevcut kızılötesi teknolojisi, ortamdaki gün ışığı ile sınırlı olan ve dış güç kaynaklarına ihtiyaç duyan dedektörlere ve kameralara dayanır. Araştırmacılar, biyo-entegre nanoparçacıkların sivil şifreleme, güvenlik ve askeri operasyonlardaki potansiyel kızılötesi uygulamalar için daha fazla arzu edildiğine inanıyor. Han, “Gelecekte, FDA onaylı bileşiklerden yapılmış, daha parlak kızılötesi görüşle sonuçlanan yeni organik bazlı nanoparçacık versiyonuyla teknolojiyi geliştirmek için yer olabileceğini düşünüyoruz” diyor.

Araştırmacılar ayrıca, nanoparçacıkların emisyon spektrumunu insan gözlerine uyacak şekilde ayarlamak için daha fazla çalışmanın yapılabileceğini düşünüyorlar; bu, farelerin gözlerine kıyasla merkezi görüş için çubuklardan daha fazla koni kullanıyor. Xue, “Bu heyecan verici bir konudur, çünkü burada mümkün kıldığımız teknoloji, insanların doğal yeteneklerimizin ötesinde görmelerini sağlayabilir” dedi.

Kaynak (Çeviri): https://www.eurekalert.org/

The post Nanoteknoloji, Farelerin Kızılötesi Olarak Görmesini Mümkün Kılabilir appeared first on TechWorm.

Biyoloji, bilgiye ulaşmak için bilimsel metodu kullanır. Bilimsel teoriler, bilimsel gözlemlere dayanır ve bu teoriler, yeni araştırmalarla bazen geliştirilirler. Bilimsel teoriler aynı zamanda, daha gözlenmemiş bir fenomenin tahmin edilebilmesi için de kullanılabilirler. Biyolojik sistemler, bazen sistematik olarak modellenirler; ancak yine de – diğer bilim dallarında da olduğu gibi – teoriler sadece matematik kullanarak açıklanmazlar.

Biyolojik bilimler, birkaç temel ilkenin altında toplanılabilirler; evrensellik, evrim, çeşitlilik, devamlılık, genetik, homeostasis ve etkileşimler.

Biyoloji İlkeleri Nelerdir?

1- Evrensellik: Organizmalar; görüntüde, doğal ortamında ve davranışlarında fazlaca farklılık göstermelerine rağmen, aslında tüm canlılar bazı evrensel temelleri paylaşırlar. Bütün canlı yaşamının karbon bazlı bir biyokimyası vardır: Karbon, tüm canlıları oluşturan temel yapı taşıdır. Aynı şekilde, su da, temel çözendir. Dünya’daki tüm organizmalar, genetik bilgiyi depolamak için DNA ve RNA-bazlı mekanizmalar kullanırlar. Bir diğer evrensel ilke ise, virüslerin dışındaki tüm canlıların hücrelerden oluştuğudur. Aynı şekilde, tüm organizmalar, benzer büyüme süreçleri geçirirler. Tüm bu sayılanlar, Dünya’daki tüm organizmalar için geçerli olsa da, teoride alternatif bir yaşam türü de varolabileceğinden, bilim insanları, alternatif bir biyokimyayı araştırmaktadırlar.

2- Evrim: Biyolojideki temel düzenleyici içerik, tüm canlıların aynı kökten gelip, değişik süreçler sonrasında değişip geliştiğini savunan evrimdir. Burada, yukarda da anlatılan, canlılar arasındaki etkileyici benzerliklere yol açar. Charles Darwin, evrimin sürmesine sebebiyet veren doğal seleksiyonu açıklayarak, evrimi, geçerli bir teori olarak kılmıştır (Alfred Russel Wallace’ın bu içeriğin keşfedilmesinde büyük rol oynadığı da belirtilmelidir). Modern sentez teorisinde, genetik çeşitlilik de bu mekanizmada önemli rol oynar. Bir türün, ürediği tür hakkındaki bilgileri, onların özelliklerini ve türün son halinin diğer türlerle ilişkisini inceleyen bilim dalına filogeni denir. Biyolojiye birbirinden farklı birçok yaklaşım türü, filogeniyi ilerletir: Moleküler biyoloji, DNA zincirlerinin karşılaştırılmalarını yaparken fosillerin karşılaştırmalarını da paleontoloji yapar. Bilim insanları, evrim ilişkilerini, birkaç metotla inceleyip düzenlerler. Bu metotlar; filogenetik, fenetik ve kladistik olarak üç dalda toplanılabilir.

Evrim teorisi, Darwin ve Wallace tarafından açıklanmasından beri, bu fikir, sonuçlara ya da açıklamalara karşı olanlar tarafından sürekli kötülenmiştir. Genellikle, bu açıklamaların karşısında dini açıklamalar kullanılmıştır. Ancak, profesyonel biyologların neredeyse hepsi -tartışılabilir bir şekilde-, evrim teorisinin kullanılabilir ve geçerli bir teori olduğunu kabul etmişlerdir.

3- Çeşitlilik: Sistematik ve taksonominin ilgi alanı olan sınıflandırma, birbirinden farklı yöntemlerizler. Taksonomi, organizmaları, taxa adı verilen gruplarda sınıflandırırken, sistematik, organizmaların birbirleriyle ilişkilerini inceler. Bu bilim dalları, kladistik ve genetik dallarında dageliştirmişlerdir.

Geleneksel olarak, canlılar beş büyük aleme bölünürler:

Monera — Protista — Fungi — Plantae — Animalia

Ancak, çoğu bilim insanı, bu sistemi demode bulmakta ve de modern alternatifler getirmektedirler. Modern sistemler, üç-âlemli bir sistem kullanırlar:

Archaea — Bacteria — Eukaryota

Bu âlemler, hücrelerin çekirdeklerinin olup olmamasına ve hücrelerin iç yapılarının farklılıklarına göre bölünmüştür.

Aynı zamanda, metabolik anlamda, daha az canlı olan bazı hücreiçi parazitler de biyolojide ayrı bir alem olarak incelenirler:

Virüsler — Viroidler — Prionlar.

Daha da ileri gidildiğinde, bütün âlemler, tüm türler ayrı ayrı sınıflandırılıncaya kadar bölünürler. Bu sıralama, şu sırayla gider: Alem, Filum, Sınıf, Takım, Cins, Tür ve Alt türdür. Bir organizmanın bilimsel adı, onun cinsi ve türüne göre belirlenir. Mesela, insanlar Homo sapiens olarak adlandırılırlar. Homo cinsi, sapiens ise türüdür. Bilimsel tür isimlerini yazarken, organizmanın cinsinin ilk harfini büyük yazıp türünü küçük harflerle yazmak gerekir. Ayrıca tüm adın da yana yatık yazılması bir kuraldır.Sınıflandırma için kullanılan terim, taksonomidir.

4- Devamlılık: 19. yüzyıla kadar, yaşamsal formların bazı şartlarda aniden ortaya çıkabileceğidüşünülüyordu. William Harvey, bu yanlış kavramı, “tüm yaşam bir yumurtadan gelir” (Latince’de Omne vivum ex ovo) sözüyle düzeltmiş ve modern biyolojinin temellerini atmıştır. Kısaca anlatmak gerekirse, bu söz, hayatın bir kaynaktan kırılmayan bir devamlılıkla geldiğini söyler. Aynı ataya sahip birkaç organizma benzer özellikler gösterirler. Dünya’daki tüm organizmalar, ortak bir atadan ya da ortak bir gen havuzundan gelirler. Tüm dünyanın en son ortak atasının 3.5 milyar yıl önce ortaya çıktığı düşünülmektedir. Biyologlar, genetik kodun evrenselliğini; Bacteria, archaea ve eukaryotun hepsinin aynı atadan geldiğinin önemli bir kanıtı olarak düşünmektedirler.

5- Homeostazi (Homeostasis): İnsan kan hücreleri, insan “homeostasis”ini sağlamaya yardımcı olurlar. Homeostazi (denge), açık bir sistemin, bağlantılı kontrol mekanizmaları tarafından kontrol edilen dinamik eşitlikler aracılığıyla, kendi iç ortamının sabit bir hal sağlayabilmesidir. Tek hücreli ya da çok hücreli tüm organizmalar, homeostasis gösterir: Hücresel düzeyde pH değerinin ayarlanması, organizma düzeyinde vücut sıcaklığının sabit tutulması ve ekosistem düzeyinde bitkilerin karbondioksit fazlalığında daha hızlı büyümesi buna örnek olarak gösterilebilir. Doku ve organlar da homeostasis sergilerler.

6- Etkileşimler: Her şey diğer organizmalar ve çevreyle etkileşim içerisindedir. Biyolojik sistemleri incelemenin bir zor kısmı da, incelenen organizmanın diğer faktörlerle çok sayıda etkileşim içerisindeolmasıdır. Mikroskobik bir bakterinin lokal şeker eğimine tepkide bulunması, aslında, bir aslanın Afrika savanasında yemek aramasından farklı değildir. Herhangi bir tür için, davranışlar; agresif, yardımcı, parazitsel ya da simbiyotik olabilir. İşler, herhangi bir ekosistemde, birden fazla tür etkileşime girdiğinde karışır. Bu türdeki çalışmalar, ekolojinin çalışma alanındadır.

The post Biyoloji Nedir? Biyoloji İlkeleri Nelerdir? appeared first on TechWorm.

Bezelyelerle başlayan yolculuk o kadar ilerledi ki günümüzde yaptığımız çalışmaları Mendel duysaydı belki de küçük dilini yutabilirdi.

1903 yılında W. Sutton genlerin üzerinde kromozom denilen bölgeler olabileceği fikrini öne sürdüğünde insanlar şaşırdı. Peki genlerimizi daha da ayrıntılı inceleyebilecek miydik? Ya da madem kalıtsal özellikler nesilden nesile genlerimizle aktarılıyorsa biz genlerimizin haritasını çıkarabilir miydik? Elbette ilerleyen yıllarda bu soruların hepsinin cevabı kocaman bir EVET oldu.

1902 yılına gelindiğinde Morgan ve arkadaşları Drosophila melanogaster diye tanımladıkları halk arasında popüler  meyve sineğinin gen haritasını çıkardılar.Uzun yıllar bu alanda hep bir eksiklik vardı çalışmalar yapılıyordu ama net bir şekilde anlaşılamıyordu.

1944 yılına gelindiğinde DNA artık genetik bir materyal olarak herkes tarafından kabl gördüğünde kafalardaki sorulara biraz daha cevap bulundu. Hatta bu tarihe Genetiğin aydınlanma çağı diyebiliriz.

1966 yılına kadar DNA yapısı da çözüldü. Artık “Transkripsiyon” ve “Translasyon” süreçleri biliniyordu.

1970-1973 yılları arasında ise adeta bir devrim yaşandı. Yıllardır bir çok bilgi bilinmesine ramen deneylerin çok uzun zaman alması zor olması nedeniyle bir çare arayan bilim insanları rekombinant DNA teknolojisini keşfettiler.

Ve çağ atladık.

Minik adımlarla ilerleyen bilim genetik mühendisliğinin keşfiyle artık jet hızında ilerledi. Bir çağ kapandı. 2000 yılında insan genom projesi bile tamamlanmıştı. Bununla beraber artık DNA dizileme işlemi yapılabiliyordu. Böylece bu genlerle hastalıkların ilişkileri saptanmaya çalışıldı. Bir çok teknik geliştirildi. İşte bu tekniklerin tamamı şuan hayatımızda büyük bir öneme sahip olan biyoteknoloji kavramını doğurdu, yıllar bu kavramı adeta bir bebek misali büyüttü. Biyoteknoloji terimi günümüzde bilim için olan her şeyi kapsıyor, kapsayacak.

The post Genetik Biliminin İlginç Serüveni appeared first on TechWorm.

Çekirdeğin ana yapı elemanları, organelin tamamını kaplayan çift katmanlı bir zar olan ve içindekileri hücre sitoplazmasından ayrı tutan çekirdek kılıfı ile hücrenin tamamına destek sağlayan hücre iskeletine benzer ve çekirdeğe mekanik destek sağlayan ağ yapısındaki hücre lâminasıdır. Birçok molekülün çekirdek kılıfından geçememesi nedeniyle, moleküllerin hareketini sağlamak için çekirdek gözenekleri gerekir. Bu gözenekler çekirdek kılıfının her iki katmanını da geçer ve küçük moleküller ile iyonların serbest dolaşmasını sağlayan bir kanal oluştururlar. Proteinler gibi daha büyük moleküllerin hareketi daha kontrollüdür ve taşıyıcı proteinler tarafından kolaylaştırılan etkin bir taşıma işlemi gerektirir. Gözenekler sayesinde olan hareket hem gen ekspresyonu hem de kromozom sürekliliği için gerekli olduğundan çekirdek taşınımıhücre işlevi için çok büyük önem taşır.

Her ne kadar hücre çekirdeği içinde zarla kaplı cisimler bulunmasa da içindekiler aynı yapıda değildir ve özgün proteinler, RNA molekülleri ve DNA kümeleri gibi daha küçük cisimler bulunur. Bu cisimlerin içinde en çok bilineni ribozomların birleşmesinde görev alan çekirdekçiktir. Ribozomlar, çekirdekte üretildikten sonra sitoplazmaya taşınır ve orada mRNA’yı dönüştürürler.

Hücre çekirdeği bulunan ilk organeldir ve 1802’de Franz Bauer tarafından tanımlanmıştır. Daha sonra 1831 yılında İskoçyalı botanikçi Robert Brown tarafından Linnean Society of London’da yapılan bir konuşmada daha ayrıntılı olarak tanımlanmıştır. Mikroskopla orkideleri inceleyen Brown çiçeğin dış katmanlarındaki hücrelerde gözlemlediği donuk alana areola ya da nükleus (çekirdek) adını vermiştir. Ancak olası bir işlev önermemiştir. 1838 yılında Matthias Schleiden hücre çekirdeğinin hücrelerin oluşmasında rol aldığını önererek hücre kurucu anlamına gelen sitoblast adını kullanmaya başladı. Sitoblastlarınetrafında yeni hücrelerin biriktiğini gözlemlediğine inandı. Hücrelerin bölünerek çoğaldığını göstermiş olan ve pek çok hücre tipinde çekirdek olmadığına inanan Franz Meyen bu görüşe şiddetle karşı çıkıyordu. Hücrelerin sitoblast ya da başka yolla baştan oluşması düşüncesi, hücrelerin yalnızca hücreler meydana geldiği paradigmasını (Omnis cellula e cellula) yayan Robert Remak (1852) ve Rudolf Virchow’un (1855) çalışmaları ile tezat oluşturuyordu. Hücre çekirdeğinin işlevi belirsiz olarak kaldı.

1876 ve 1878 yılları arasında Oscar Hertwig, deniz kestanesi yumurtalarının döllenmesi üzerine yayımladığı çeşitli çalışmalarında sperm çekirdeğinin oosit içine girerek çekirdeğiyle kaynaştığını gösterdi. Bireyin tek çekirdekli bir hücreden gelişebileceği bu çalışmalar ile ilk defa olarak önerilmiştir. Bu teori Ernst Haeckelin, bir türün tüm soyoluşunun (phylogeny) embriyo gelişmesi sırasında tekrarlandığını, ve bu süreçte ilk çekirdekli hücrenin de Monerula adı verilen yapısız öncül mukus kütlesinden (Urschleim) yeniden oluştuğu teorisi ile çelişiyordu. Bu nedenle döllenme için sperm çekirdeğinin gerekliliği uzun bir süre tartışılmıştır. Ancak Hertwig gözlemlerini amfibyumlar ve yumuşakçalar gibi diğer hayvan grupları üzerinde de doğruladı. Eduard Strasburger de aynı sonuçlara bitkiler için ulaştı (1884). Bu çalışmalar hücre çekirdeğine kalıtımda önemli bir görev verilmesi fikrine yol açmıştır. 1873 yılında August Weismann kalıtımda ana ve baba eşey hücrelerinin eşdeğerde olduklarını koyutunu ileri sürdü. Hücre çekirdeğinin genetik bilgiyi taşıma işlevi ancak daha sonraları, mitoz bölünmenin keşfinden ve Mendel yasasının 20. yüzyılın başlarında tekrar bulunarak kalıtımda kromozom teorisinin oluşturulmasından sonra açığa kavuşmuştur.

The post Çekirdek (Nucleus) Nedir? Yapısı, Özellikleri ve Görevleri Nelerdir? appeared first on TechWorm.

• Hücre 3 kısımdan meydana gelmektedir.
• Tüm canlı organizmalar hücrelerden oluşur. (En küçük bakterilerden en büyük insan ve hayvanlara kadar)
• Amoeba gibi çok küçük bakteriler tek bir hücreden oluşur. Bunlara unicellular organizma ya da mikroorganizma denir.
• Hücre yaşayan organizmaların yapısal ve fonksiyonel temel birimidir. Bilinen tüm yaşayan canlılar bir yada birden çok hücreden oluşur.
• Tüm hücreler var olan bir hücrenin bölünmesiyle meydana gelir.
• Tüm metabolik ve biyokimyasal enerji akışları hücrelerin içinde gerçekleşir.
• Hücreler sahip oldukları kalıtsal bilgiyi (Nükleikasitler yada DNA) hücre bölünmesi aracılığı ile bir hücreden diğer hücreye aktarırlar.
• Benzer türlere ait olan organizmalardaki tüm hücreler temel olarak aynı kimyasal yapıya sahiptir.

Alman Patalog Rudolf Virchow

19. yüzyılda Alman bilim insanları Theodar Schwann ve Matthias Schleiden’in ayrı ayrı çalışmaları hücre teorisini doğurmuştur. Schleiden, 1838’de yayınladığı incelemesinde, hücrelerin nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışmış ve hücrenin gelişmesinde çekirdeğin temel rol oynadığına ilişkin bir hipotez ileri sürmüştür. Her hücrenin ikili bir yaşam sürdüğünü, bunlardan birinin yalnızca kendi gelişmesiyle ilgili ve bağımsız bir hayat olduğunu, diğer yaşamının ise bitki dokusunun bir parçası gibi görev yaptığını söylemiştir.

Yani yaprağa, gövdeye ya da köke ait olabilen herhangi bir bitki hücresi, küçük ve bağımsız bir organizma gibi iş görür. Her hücre aynı zamanda ait olduğu daha büyük organizmanın yaşamına yardımcı olur.

Schleiden bitki hücrelerinde çalışırken, Schwann hayvan hücreleri ile çalışmıştır. Schwann, kurbağa hücreleri üzerine yaptığı gözlemlerden bazılarının, Schleiden’in bitki hücresi fikrine kolayca uygulanabileceğini görmüştür. Schwann, kuş yumurtasınada kas teline kadar çeşitli hayvan dokularını inceleyerek hipotezi denemiş ve gözlemleri kendisini aşağıdaki genelleştirmeye götürmüştür.

“…tüm dokuların birimleri hücrelerden oluşur. Organizmaların, farklı da olsa, bu birimlerinin gelişmesi için genel bir prensibi vardır. Bu da hücrelerin oluşumu prensibidir.”

Schleiden ve Schwann ne hücreyi bulmuşlar, ne de adlandırmışlardır. Ancak, temel fikri alarak, canlıların hücrelerden oluştuğunu, hücrelerin bağımsız hareket etmelerine karşın, birlikte çalıştıklarını ileri sürmüşlerdir. Bir hücreli organizmalardan meşe ağaçlarına ve insana kadar tüm canlıların hücrelerden oluştuğunu söyleyen bu temel varsayım, hücre teorisidir.

Alman fizikçi ve biyoloğu olan Rudolf Virchow 1885’de hücrelerin daima hücre bölünmesi ile çoğaldıkları fikrini genelleştirmiştir. Virchow’un bildirisi Lâtince “omnis cellula a cellula” olarak söylenir ve her hücrenin başka bir hücreden geldiği anlamındadır. Bu genelleştirme Abiyogenez tartışmalarını da sonlandırmıştır. Bu bildiri aynı zamanda birkaç yıl sonra Darwin tarafından ortaya atılan evrim fikri için de bir temel oluşturmuş olup, hücre teorisinin ikinci temel varsayımıdır.

1879’a kadar yeni mercekler geliştirilmiştir. Alman biyolog Walther Flemming geliştirilmiş mercekler takılı mikroskopla, hücre bölünmesinde, çekirdekte meydana gelen olayları izleyebilmiştir. Olaya, iplik şeklindeki kromozomlar nedeniyle mitoz adını vermiştir.

Hücre teorisinin tarihi, fikirlerle bilimsel gözlemler arasındaki ilgiyi gösteren iyi bir örnektir. İnsan gözlemlerinin çok ilerisinde olan şeyleri açıklamaya çalıştığında yanlışlıklar yapmıştır. Yine de, yanlış fikirlerin olması, hiç fikir olmamasından iyidir. Çünkü, bu yanlış fikirler başkalarını da aynı problemler üzerinde düşünmeye, daha birçok deneyler yapılmasına yöneltir. Hücre teorisi ve evrim teorisi, biyolojinin iki temel genelleştirmesidir. Üçüncü temel teori gen teorisidir. Bu üç teori, her biri bir diğerini destekleyerek, birbirleriyle ilgili fikirlerden oluşmuş geniş bir yapı oluştururlar.

The post Hücre Teorisi Nedir? appeared first on TechWorm.