‘teknik ned’ Arama Sonuçları

Akıllı Kapsüllerin İnsan Bedenindeki Yolculuğu

AKILLI KAPSÜLLERİN İNSAN BEDENİNDEKİ YOLCULUĞU

(Nano-Capsule)

Bilim kurgu filmleri ile bilişim teknolojilerinin birlikteliği insan yaşamında devrimsel etkileri oluşturan büyük projelere damgasını vurmaya devam etmektedir. Bilişim Dergisinin 82. sayısında yer alan “ Bilgisayar Destekli İnsanlar(Verichip) “ başlıklı yazıda anlatılan; İnsan bedenine yerleştirilen entegre devrelerle hastanın izlenmesi hastadan elde edilen verilerin depolanması , değerlendirilmesi ve bu teknolojinin güvenlik amaçlı da kullanılabileceğinden söz etmiştik. Bu yazımızda ise vücut içerisinde dolaşan ve hastalıklı hücreleri saptayan ve bu hücrelerle savaş açarak yok eden akıllı nano-kapsül (nano-capsule)’lerden söz edeceğiz.

Bu çalışmanın İlham kaynağının 1960 larda ünlü film yıldızı Raquel Welsh ve arkadaşlarının rol aldığı bir mikro denizaltı ile insan vücudunda yaptıkları yolculuğu konu alan “Fantastik Yolculuk” filminin olduğu düşünülebilir. Filmdeki denizaltının yerini alan mikrochip’li kamera içeren bir kapsül vücutta dolaşarak elde ettiği görüntüleri ve bulguları araştırma merkezindeki bilgsayar sistemlerine iletmektedir. Bu kapsül vücuttaki sağlıksız dokuları ve yabancı olguları yok edecek silahlarla donatılıp bunları gerekli durumlarda harekete geçirmek amacıyla geliştirilmişlerdir.

Bu teknoloji harikası kapsüllerin geliştirilmesi hiç kuşkusuz insanlığın baş belası kanser in tanı ve tedavisindeki başarı için büyük umutlar oluşturmaktadır. Nasa ve ABD Ulusal Kanser Enstitüsü bu umutları bilimsel gerçeğe dönüştürmek amacıyla bir ortak proje başlatmışlardır.

Bu benzersiz ortaklığı kuvvetlendirmek amacıyla NASA yöneticisi Daniel Goldin ve Ulusal Kanser Enstitüsü yöneticisi Dr. Richard Klausner bir anlaşma imzalayarak dünyada ve uzayda hastalıkları tespit, teşhis ve tedavi edebilecek biyomedikal teknolojiler geliştirme konusunda kurumlarının işbirliği yapmalarına karar vermişlerdir. Bu tür teknolojilerin geliştirilmesi ile dünya üzerinde yaşayan insanların yaşam kalitesi geliştirilecek ve bu çalışmalar gelecekte tıp ve uzay yolculukları alanında büyük gelişmelere yol açılacaktır.

Bu ortak birliktelik NASA ve Ulusal Kanser Enstitüsü(NCI) için mevcut teknolojide gelişmelere öncülük etme konusundaki tarihsel rollerini tatmin edici bir fırsat oluşturmaktadır. NCI, ilk kez tümörlerin birbirinden farklı moleküler karakteristiklerini baz alarak kanseri tanımlama amacındadır. NASA ise hasta bakımında yepyeni bir yol (“mikroskobik tarayıcılar”) olan ve hasta vücudun tümünü dolaşarak hastalığı arayan bir strateji geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu teknoloji ile NASA astronotların sağlık durumlarını gözleyebilecek, dünya ile iletişimin ve medikal test kapasitesinin kısıtlı olduğu uzay ortamında, bulunan hastalığı tedavi edebilme yoluna gidebilecektir.

Kanser, bir hücrenin kontrol dışı çoğalmaya başlaması ile ortaya çıkar. İlk safhalarda tümör sadece o bölgede gelişir, Bunu yok etmek için kullanılan yöntemlerden biri olan kemotrapi (ilaçla tedavi yöntemi) tüm vücudu etkiler. Kanserli hücreler diğer sağlıklı hücrelerle beraber öldürülmeye başlanır ve hastada mide bulantısı saç dökülmesi güçsüzlük gibi sıkıntılarla sıkça karşılaşılır.

Noktasal mücadelede bulunacak bir silah geliştirebilmek için NASA’daki bilim adamları nano-boyutlu kapsüller ile hasar görmüş DNA’ları tespit etmeye çalışmaktadırlar. DNA’lar hücresel aktiviteleri kontrol eden moleküllerdir. Aranan hücrelerin yeri belirlendiğinde kapsül ya bu hücreleri iyileştirme yolunu ya da “Fantastik Yolculuk” filminden bir sahne gibi. kapsül (insan hücresinden çok daha küçük boyutta) kan akışına karışarak hastalıklı hücreleri avlamaya çıkacak, membranlarından içeri girip belirli dozlarda ilacı içeriye bırakacak. Bu Hollywood yapımı bir film değil, gerçek bilim!

NASA’nın finansal olarak desteklediği araştırmacılar bu senaryoyu gerçekliğe dönüştürmeye başladılar. Eğer başarı kaydedilirse bu bilim adamlarının gelistirdikleri kapsüller (nano-partikül veya nano-kapsül adını alan) diğer bir bilim kurgu hikayesinin de gerçekleşmesinin temelini atacak: Mars’ın insanlar tarafından taranabilmesi ve uzun-dönemde uzayda yerleşik hayat kurabilme.

Araştırmacıların ilk hedefi uzay uygulamaları da olsa nano-kapsüller başta kanser tedavisi olmak üzere değişik tıp alanları için önemli potansiyeller taşımaktadırlar. Kanserli hücrelerin içine direk olarak tümör öldürücü zehirli madde sokma fikri çok umut vaad etmektedir. Bu durum tıp çevrelerinde kemoterapinin zarar verici etkilerine karşı oldukça fazla ilgi uyandırmıştır.

Teksas Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde görevli James Leary, “Bu nano-kapsüllerin amacı yeni bir tür terapi ortaya koymaktır. İnsanların hücrelerinin içine teker teker girerek onları tamir etme, eğer tamir edilemeyecek kadar çok hasar görmüşse onları yok etme şansını sunmaktadır.” Leary bu çalışmayı çeşitli üniversitelerden katılan değerli bilim adamları ile birlikte yürüten gruba dahildir.

Proje, kanserle ilgili sorunlara odaklanacaktır. Ayrıca astronotların uzayda maruz kaldığı yüksek radyasyon seviyesi, Dünyayı çevreleyen koruyucu manyetik şemsiyeden çıkılarak yapılmak zorunda olunan Mars ve Ay yolculuklarında ortaya çıkabilecek sağlık sorunları gibi problemler de araştırılmaktadır.

Uzay araçlarında kullanılan ve astronotların radyasyona maruz kalmasını önlemek için geliştirilen ileri teknolojili materyaller bile bu konuda yetersiz kalmaktadır. Fotonlar ve partiküller astronotların vücuduna birer kurşun gibi girip takip ettikleri yol boyunca parçalanarak etkilerini artırmaktadırlar. Bu radyasyon yüzünden DNA zarar gördüğünde hücreler kontrol edilemez bir şekilde bölünmeye başlayabilirler ve bu durum kanser riskini çoğaltır. Leary, bunun önemli bir problem olduğunu söylüyor. Éğer birgün insanlar uzayda yaşayacaksa kendilerini radyasyondan korumanın daha iyi bir yolunu bulmak durumundadırlar.”

Kalkan yöntemi tek başına etkin olmadığı için bilim adamları astronotların radyasyona daha dirençli olmasını sağlayacak bir yol bulmak durumundadırlar. Nano-partiküller faydalı bir çözüm sunmaktadır. İlaç taşıyıcı kapsüller çok incedir. (Sadece birkaç yüz nanometre ve bakteriden daha küçük. Hatta görülebilir ışığın dalga uzunluğundan bile ufak. Bir nanometre milimetrenin bir milyonda biridir.) Deri altına bir iğne ile enjekte edildiğinde insanın kan akımına bu partiküllerden milyonlarcası bırakılabilir. Bir kez içeriye girince bu partiküller vücudun doğal hücresel sinyal sistemini kullanarak radyasyon hasarı görmüş hücrelerine ulaşabilirler.

İnsan vücudundaki trilyonlarca hücre zarlarının dışında bulunan kompleks moleküller sayesinde birbirlerini tanıyıp iletişim kurabilmektedirler. Bu moleküller kimyasal birer “bayrak”taşıyormuşcasına hareket ederek diğer hücrelerin dikkatini çekip iletişim kurarlar yada kimyasal birer “güvenlik kapısı” gibi çalışarak kan akışından gelen maddelerin (hormonlar gibi) hücrelere girişini kontrol ederler.

Hücreler radyasyon hasarı gördüğünde “CD-95” adı verilen bir tür protein üreterek çeperlerinin dışına yerleştirirler ve kendilerini işaretlerler. Leary’ye göre bu hücrelerin arasındaki konuşma dilidir ve “Hey, ben hasarlıyım!” anlamına gelmektedir. Nanopartiküllerin dış kısmına bu “CD-95” işaretini algılayabilecek moleküller yerleştirilebilirse bilim adamları partiküllerin radyasyon hasarı görmüş hücreleri bulmalarını sağlayabilirler. Eğer radyasyon hasarı çok ise nanopartiküller hücreye girerek apoptosis olarak bilinen ve “kendi kendini yok etme süreci” olan işlemleri başlatabilirler. Eğer hasar az ise DNA tamir edici enzimleri bırakarak hücreyi tamir edebilir ve normal fonksiyonuna kavuşturabilirler.

İnsanlar ve diğer organizmalarda DNA hasarlarını tamir etmeye yönelik doğal enzimler bulunmaktadır bunlardan bazıları diğerlerine göre daha iyi çalışmaktadırlar. Leary, “bazı organizmalar yüksek radyasyonu emerek (absorb) oldukça başlarılı sonuçlar elde edebilirler” demektedir. Bu türler üzerinde yapılacak çalışmalar sayesinde nanopartiküllere yerleştirilecek DNA tamir enzimleri geliştirilebilir.

Leary ve arkadaşları nanomoleküllere floresan molekülleri eklemenin yollarını da araştırmaktalar. Bu sayede çeşitli konumlarda farklı renkte ışıklar yayarak süreç belirlemesi yapılabilecektir. Bu floresanlar sayesinde nanopartiküllerin vücut içindeki konumları da gözlemlenebilecektir. “Radyasyon hasarının derecesini ölçmek için bir astronot gözlük benzeri bir aksesuar takacak ve ışıldayan nanopartiküller, vücut ortamı içinde kendilerini göstereceklerdir.” diyor Leary. Benzer teknolojilerden kullanımda olan vardır (çeşitli hastalıklardan kaynaklanabilecek retinadaki değişimleri görebilmek için kan akışındaki değişimleri ölçen teknikler vardır). NASA bu tür gelişmeleri astronotlar aynı zamanda kendi kendilerinin doktorları da olduğu için desteklemektedir. Aslında astronotlar bu gözlükleri takıp kan akışlarında neler olup bittiğini görebilecekler. Eğer tedaviye ihtiyaçlarının olduğunu fark ederlerse dei altına bir iğne ile uygun nanopartikülleri enjekte ederek kendilerini tedavi edebilecekler.

Nanopartikül teknolojisi oldukça yeni bir teknoloji olduğundan biyosensor ve ilaç verilmesi gibi hassas alanlardaki etkilerinin tam olarak bilinebilmesi, olgunlaşması için biraz zamana ihtiyaç vardır. Fakat bu durum bir fantezi değildir. Bu fikrin her bir bileşeni birbirinden bağımsız uygulamalar olarak denenmiştir (DNA tamir enzimleri, nanopartiküller, florasan işaretçiler gibi). Burada zor olan şey hepsinin uyum içinde çalışmasını sağlamak olacaktır. Leary, “Bu oldukça zor bir problem ve tüm bunları gerçekleştirmek üç yıldan önce olmayacak gibi görünüyor. Oldukça yenilikçi bir alanda çalışmaktayız ve işin keyifli olan tarafı da bu” demektedir.

NASA bu kapsülleri, dünyanın dışındaki elektromanyetik koruyucunun ötesinde bulunan zararlı radyasyon etkilerini ölçmek için kullanmayı planlamaktadır. Radyasyon bir uzay mekiğinin içine süzülüp astronotların vücutlarındaki hücrelere nüfuz edebilir. Bu yolu izlerken radyasyon bazı DNA’ların yapısını da etkileyebilir. Üç üniversitede NASA tarafından desteklenen araştırmacılar yüksek seviyeli radyasyondan etkilenmeyen enzimlerin kullanıldığı nano-kapsülleri geliştirmek için çalışmalarını sürdürmektedirler.

Benzer bir çalışmada ise araştırmacılar yaptıkları ultra ince nano-boyutlu araçlar ile kanser hücrelerinin içine girip onları öldüren radyoaktif izotopları açığa çıkaran araçlar geliştirdiler. Bu araç hayvanlar üzerinde etkin olarak kullanıldı ve insan denemelerinin de yakın zamanda yapılacağı söyleniyor. New York’daki Memorial Sloan-Kettering Enstitüsü’ndeki Hematopoietik Kanser İmmünokimya laboratuarı başkanı Dr. David A. Scheinberg. Hayvanlarda ve hatta insanlardaki tümör hücrelerinin içinde yada üzerinde radyoaktif izotoplar (alfa parçacıkları) oluşturan bir araç geliştirmenin metodunu bulduklarını söylüyor .Bu araçta, yüksek potansiyelli radyoaktif bir atom, moleküler bir kafesin içine yerleştirilmiş olarak bulunmaktadır. Konak araç vazifesindeki bir antikora entegre edilen bu kafes, nanogenerator adı verilen maddeyi kanser hücrelerine götürüyor. Aktinyum-225 adı verilen oldukça güçlü bu atom, silah yapımında kullanılan uranyumun bir yan ürünüdür ve A.B.D. Enerji Departmanının araştırmacıları tarafından bulunmuştur. Kanser hücresinin içine giren aktinyum burada parçalanarak yüksek enerjili alfa parçacıklarını bırakır. Bu parçacıklar hücre DNA ve proteinlerini yıkma potansiyeline sahiptir. Araştırmacıların bu aracı jeneratör (generator) olarak adlandırmalarının nedeni; aktinyum üç farklı “yavru atom” oluşturmakta ve her bir yavru atom kendi alfa taneciğini bırakmaktadır. “Bu şekilde her bir atom için dört partikül topluyoruz. Diğer bir avantaj da bu atomlardan elde edilen radyasyon türünün çok yüksek enerjili olmasına rağmen kısa bir mesafeyi katettiği için izotopların yarattığı zararın sadece çok küçük bir bölgede etkili olmasıdır. Bu durum seçerek öldürme avantajını sağlamaktadır. Çevredeki hücrelere verilen zarar oldukça azdır.” diyor Scheinberg

Araştırmacılar bu “Truva Atı” yaklaşımını lenfoma, lösemi, yumurtalık, göğüs ve prostat kanseri gibi bazı değişik kanser çeşitlerine karşı test ettiler. Prostat kanserli ve geniş lenfomalı farelerde nanojeneratör ler kullanıldı. Çok sayıda hayvanda jeneratörün “uzun dönemli hayatta kalmaya” yol açtığı ve çoğu hayvanda düşük dozla yapılan tek bir uygulamanın hayat döngüsünü uzattığı gözlemlendi.

Scheinberg, “Eğer konsantrasyon yada potansiyel artırılırsa toksiklik riski de artacaktır. Hayvan deneyleri hiçbir yan toksik etkinin olmadığını gösterdi. İnsanlarda yapılan denemeler nanojeneratörün ne kadar kuvvetli olduğunu gösterecektir.” dedi. Kullanılan moleküler kafes jeneratör atomunun etrafına elin beyzbol topunu kavradığı gibi yerleştirilmiştir ve kimyasal bir ring ile çevrelemektedir. Scheinberg, kafesin antikora kancalandığını söylemektedir. Bu dizayn sayesinde araştırmacılar ultra-küçük dozları kullanabilmektedirler çünkü hedefe yönelik çalışma imkanı sunulmaktadır. Eğer atom hücrenin dışında olsaydı DNA’yı yok edici alfa partikülleri tümör içine doğru sadece kısa bir süre nüfus edebilecekti. Hücrenin içine sokma stratejisi sayesinde alfa partiküllerinin hedefi tam olarak vurması garantilenmiştir.

Ohio State Üniversitesi’nde moleküler biyokimyacı olarak çalışmakta olan Stephen Lee, “Bu fikir oldukça etkileyici fakat kanser biyolojisi ile ilgilenen kişilerin eskiden beri söyleye geldikleri bir söz vardır ve buna göre her şey farede denenince çok iyi sonuç verir!” diyor. “Bu yöntemin insanın tedavi koşullarında nasıl çalışacağını zaman gösterecek” diye ekliyor. Lee’ye göre diğer bir teknik sorun da belirlenen tümörü direk olarak hedef alıp bulabilecek ve diğer hücrelere doğru yönlenmeyecek antijeni bulmak. Ek olarak nanojeneratörün tam olarak tümörün içine nüfuz edip etmemesi de üzerinde çalışılması gereken bir konu.

Yazımı tamalarken Verchip le ilgili makalenin son benzer cümleleri ile tamalamak istiyorom.

Yaşamımızı olağnb üstü düzeyde etkileyen Bilişim Teknolojileri dünün bilim kurgu film lerindeki senaryoların ötesinde buluşlara imza atılmasını sağlarken, gelecek on yılda hayal bile edemediğimiz buluşları destekleyecektir. Önemli olan bu teknolojilerisadece vinsanlığın yararına kullanmak, birçok buluşta olduğu gibi fonksiyon kaymasına uğratıp toplumsal yada kişisel yıkımlara yol açmasına ortam hazırlamamaktır.

12 Temmuz 2007

Genetık Kopyalama

GENETIK KOPYALAMA

Isçilerin tulumlari beyazdi; ellerinde soguk, kadavra rengi kauçuk eldivenler vardi. Isik donuktu, ölüydü: Bir hayalet sanki!.. Yalniz mikroskoplarin sari borularindan zengin ve canli bir öz akiyor, bir bastan bir basa uzanan çalisma masalarinin üzerinde tatli çizgiler yaratarak, parlatilmis tüpler boyunca tereyag gibi yayiliyordu. “Bu da” dedi Müdür kapiyi açarak, “döllenme odasi iste…” Dogal olarak, ilkin döllenmenin cerrahliga dayanan baslangicindan söz etti, derken “Toplum ugruna seve seve katlanilan bir ameliyattir bu” dedi, “alti maaslik ikramiyesi de caba… Bir yumurta bir ogulcuk, bir ergin; bu normal… Oysa, Bokanovskilenmis bir yumurta tomurcuk açar, ürer bölünür. Es ikizler yalniz insanlarin dogurdugu o eski zamanlardaki gibi yumurtanin bazen rastlantiyla bölünmesinden olusan ikiz, üçüz parçalari degil, düzinelerle yirmiser, yirmiser.” Müdür “yirmiser” diyerek sanki büyük bir bagista bulunuyormus gibi kollarini iki yana açti; “yirmisi birden!..” Ama ögrencilerden biri bunun yararinin ne oldugunu sormak gibi bir sersemlikte bulundu. “Ilahi yavrucugum!” Müdür oldugu yerde ona dönüvermisti. “Görmüyor musun? Görmüyor musun, kuzum?” Bir elini kaldirdi; heybetli bir durusa geçmisti. “Bokanovski süreci toplumsal dengenin en basta gelen araçlarindan biridir! Milyonlarca es ikiz; toptan üretim ilkesinin sonunda biyolojiye uygulanmis olmasi…”

YUKARIDAKI PARÇA, Aldous Huxley’in 1930’larda yazdigi, geçtigimiz ay bilim gündemini birdenbire fetheden “koyun kopyalama” deneyine deginen haberlerde sikça gönderme yapilan, Brave New World (Cesur Yeni Dünya) romaninin girisinden kisaltilarak alinmis bir bölüm. Huxley, olumsuz bir ütopya (distopya) niteligi tasiyan romaninda, Alfa, Beta, Gama, Delta ve Epsilon adlariyla, kendi içinde genetik özdeslerden olusan bes farkli sinifa bölünmüs bir toplum tablosu çiziyor. Özdes vatandaslarin üretildigi bu hayali “Bokanovski Süreci”, çagdas anlamiyla klonlama (veya genetik kopyalama) olmasa da, sürecin yolaçtigi etik (ahlaki) ve toplumbilimsel kaygilar, sekiz ay önce Iskoçya’da gerçeklestirilen ve geçtigimiz ay kamuoyuna duyurulan gelismelerin dogurduklarina denk düsüyor. Simdi herkesin tartistigi, son gelismelerin insanlik için daha insanca bir dönemin mi yoksa, hizla gerçege dönüsen korkunç bir distopyanin mi kapisini araladigi.

Subat ayinin 22’sinden itibaren, Iskoçya’nin Edinburg kentinde, biyoteknoloji alaninda tuhaf bir gelisme kaydedildigi, “Dünyanin sonu”, “Frankenstein” gibi ifadeleri de içeren dedikodularla birlikte etrafta konu olmaya basladi. Bilim çevreleri de basin da saskindi, çünkü, seçkin yazarlarin ve bazi bilim adamlarinin birkaç gündür zaten haberdar olduklari ve konuyu “patlatmayi” bekledikleri bu gelisme, bir biçimde basina sizmis, dilden dile dolasmaya baslamisti bile. Normalde pek de ciddiye alinmayacak böyle bir “dedikodunun” bu denli yayilabilmesi, isin içine çesitli dallarda makalelere yer veren saygin bilimsel dergi Nature’in adinin karismasiyla olmustu. Gerçekten de Nature, dedikodu niteligini fersah fersah asan bir bilimsel gelismeyle ilgili bir makaleyi 27 Subat’ta yayinlayacagini bilim yazarlarina duyurmus ve bu tarihe kadar “ambargolu” olan bir basin bülteni dagitmisti. Bati ülkelerinde yazarlar normal olarak bu ambargolara uyar, hazirladiklari yazilari, ambargonun bittigi tarihte, ayni anda yayina verirler. Ancak, aralarinda ünlü The Observer’in da bulundugu bazi dergi ve gazeteler ambargoyu çoktan delmis, konuyu kamuoyuna duyurmustu bile. Haberin, kaynagi olan Nature ve ambargoya saygi gösteren çogu nitelikli dergi ve gazetede yer almamasi da, dedikodu trafigini artirmis, ortaya atilan spekülasyonlarla beklenenden fazla ilgi toplanabilmisti.

Hatta, Mart ayinin baslarinda, koyun klonlama haberinin yarattigi ilgi ortamini degerlendirmek isteyen bazi haberciler, ayni yöntemle Oregon Primat Arastirmalari Merkezi’nde maymunlarin klonlandigini öne sürdüler. Oysa, Oregon’da gerçeklestirilen, embriyo hücrelerinin oldukça siradan bir yöntemle çogaltilmasiyla yapilmis bir deneydi. Klonlama, yetiskin bir canlidan alinan herhangi bir somatik (bedene ait) hücrenin kullanilmasiyla canlinin genetik ikizinin yaratilmasini açiklamakta. Kavramsal temelleri çoktandir hazir olan bu islemin uygulamada gerçeklestirilemeyecegi düsünülüyordu.

Edinburg’daki Roslin Enstitüsünden Dr. Wilmut ve ekibi bunu basarmis gibi görünüyor. “Ben bu filmi daha önce seyretmistim!” diyenleri rahatlatmak için hemen belirtelim ki, ayni ekip 1995 yilinda embriyo hücrelerini kullanarak yine ikiz koyunlar üretmis ve bunu duyuran makaleyi yine Nature dergisinde yayimlatmisti. Bu deney de basina yansimis, ancak, son gelismeler kadar yanki uyandirmamisti. Ne de olsa bu yöntem, döllenmis yumurtanin kazayla bölünüp tek yumurta ikizlerine yol açtigi bildik süreçlerden farksizdi. Siklikla unutuldugu için tekrarlamakta yarar var ki, Wilmut’un son basarisinin önemi, ise somatik bir hücrenin çekirdegiyle baslamasinda yatiyor. Bu basarinin ortaklarini anarken PPL Tibbi Arastirmalar sirketini de atlamamak gerek. Borsalarda tirmanisa geçen hisseleriyle gelismenin meyvelerini simdiden yemeye baslayan PPL, projenin hem amaçlarini belirleyerek hem de maddi olanaklari yaratarak kuzu Dolly’nin varliginin temel sebebi olmus.

Dr. Wilmut’un gerçeklestirdigi basari söyle özetlenebilir: Yetiskin bir koyundan alinan somatik bir hücrenin çekirdegini dahice bir yöntemle, baska bir koyuna ait, çekirdegi alinmis bir yumurtaya yerlestirmek ve bilinen “tüp bebek” yöntemiyle yeni bir koyuna yasam vermek. Adini, ünlü sarkici Dolly Parton’dan alan kuzu Dolly, isim annesinin degilse de, DNA annesinin genetik ikizi. Dolly, sevimli görünüsüyle kamuoyunun sempatisini kazanmis ve tüm bu süreç ilginç bir bilimsel oyun olarak sunulmussa da gerçekte deney oldukça iyi belirlenmis bilimsel ve maddi hedefleri olan, sogukkanli bir süreç. Zaten Dolly’nin arastirmacilar arasindaki adi da en az varligi kadar “sogukkanlica” seçilmis: 6LL3… PPL’in idari sorumlusu Dr. Ron James, sirket sirlarini kaybetme kaygisiyla maddi hedeflerini pek açiga vurmamakla birlikte, hemofili hastalari için koyunlara insan kani pihtilasma faktörü ürettirmeyi de içeren pek çok önemli ticari hedefin ipuçlarini veriyor.

PPL ve Roslin Enstitüsü’nün çalismalari, geçmisi çok eskilere dayanan ve önemli gelismelerin kaydedildigi bir alan olan transjenik (gen aktarilmasiyla ilgili) arastirmalarin bir üst asamaya, nükleer transfer (çekirdek aktarilmasi) evresine dogru ilerletilmesinden baska birsey degil. Yillardir basariyla sürdürülen transjenik çalismalarda tek boynuzlu keçi, üç bacakli tavuk gibi görünüste çarpici, yarari kisitli çalismalarin yani sira, insan proteinlerinin hayvanlara ürettirilmesi gibi, modern tip için çigir açici sayilabilecek basarilar kaydedildi. Son gelismelere imzasini atan ekip, daha önce insan bünyesince üretilen molekülleri gen transferi yöntemiyle bir koyuna ürettirmeyi basarmisti. Söz konusu deneyde gerek duyulan moleküllerin koyunun tüm hücrelerinde degil, sadece süt bezlerinde sentezlenmesinin saglanmasi, koyunun “ilaç fabrikasi” olarak degerlendirilmesini beraberinde getiriyordu. Dolly basarisinin en önemli potansiyel yarari da bununla ilgili zaten. Gen transferi yöntemiyle, istediginiz maddeyi sentezleyebilen bir canliya sahip oldugunuzda, madde verimini artirmak üzere ayni süreci zaman ve para harcayarak yinelemeye çabalamak yerine elinizdeki canlinin genetik ikizlerini yaratabilirseniz, ticari deger arz edebilecek miktarda ilaç hammaddesi üretimine geçebilirsiniz. Elinizde birkaç on tane genetik özdes canli biriktikten sonra, bu küçük sürüyü dogal yollardan üremeye birakacak olursaniz, hem “yatiriminiz” kendi kendine büyüyecek, hem de genetik çesitlilik yeniden olusmaya baslayacagindan, tek bir virüs tipinin tüm “fabrikayi” yok etmesinin önünü alacaksiniz demektir.

Biraz Ayrinti

Iskoç ekibin gerçeklestirdigi klonlama deneyinin, dünyanin pek çok bölgesine dagilmis sayisiz standart biyoteknoloji laboratuvarinda “kolayca” gerçeklestirilebilecegi söyleniyor. Yine de uygulanan yöntem, günlük gazetelerdeki basit semalarda anlatildigi kadar kolay ve hemen tekrarlanabilir türden degil. Iskoç ekibin basarisi ve önceki sayisiz benzeri çalismanin basarisizligi, Wilmut’un, verici koyundan alinan hücre çekirdegiyle, kullanilan embriyonik hücrenin “frekanslarini” çok hassas biçimde çakistirabilmesine dayaniyor. Bu yöntemle arastirmacilar, yetiskin çekirdegin genetik saatini sifirlamayi, tüm gelisim sürecini basa almayi becerebilmisler. Yöntemin ayrintilarina girmeden önce bazi temel kavramlara açiklik getirmekte yarar var.

Çogu memeli canli gibi insan bedeni de milyarlarca hücreden olusuyor. Bu hücrelerin milyonlarcasi her saniye bölünmeyi sürdürerek beden gelisimini devam ettiriyor ve yipranmis hücreleri yeniliyor. Bu hücrelerin önemli kismi bedenimizin belli basli bölümlerini olusturan “somatik hücreler.” Tek istisna, üreme hücreleri. Eseyli üreme, gametlerin (sperm ve yumurta) ortaya çiktigi “mayoz bölünme”yle basliyor. Cinsel birlesme sonucunda, spermin yumurtayi döllemesiyle de yeni bir canlinin ilk hücresi “zigot” olusuyor. Bu noktadan sonra gelismeye dönük hücre bölünmeleri, “mayoz” degil, “mitoz” yoluyla ilerliyor.

Koyun ve insan hücrelerinin de dahil oldugu ökaryotik yani, çekirdegi olan hücreler, farkli gelisim evreleri içeren bir yasam döngüsü geçiriyorlar. Bu döngüyü, hücrenin görece duragan oldugu “interfaz” ve belirgin biçimde bölünmenin gerçeklestigi mitoz evrelerine ayirmak mümkün. Hücre, yasam döngüsünün yüzde doksan kadarini interfaz evresinde geçiriyor. Aslinda, bu duraklama evresi göründügü kadar sakin degil; hücre, tüm bilesenlerini DNA’yi sona birakacak biçimde çogaltarak, bölünmeye hazirlaniyor. Alt evreleri son derece iç içe girmis olan interfaz evresini islevsellik açisindan G1, S ve G2 alt evrelerine ayirmak yerlesmis bir gelenek. Yani, hücrenin yasam döngüsü bu üç evre ve M (mitoz)’dan olusuyor. G1 evresi, DNA disindaki bilesenlerin çogaldigi bir dinlenme dönemi. S, DNA’nin bölünmesiyle sonuçlanan bir geçis evresi. G2 ise, iç gelismenin tamamlanip, hücrenin mitoz yoluyla bölünmeye hazirlandigi süreci içeriyor.

Hücrelerin hangi evreyi ne kadar sürede tamamlayacaklari bir biçimde programlanmis durumda. Belli bir organizmanin tüm hücreleri bu evreleri ayni sürede tamamliyorlar. Yine de, ani çevresel kosul degisiklikleri hücreleri G1 evresinde kistirabiliyor; sözgelimi, besleyici maddelerin miktari birdenbire minimum düzeye düstügünde. G1 evresinin belli bir asamasinda, öncesinde bu duraklamaya izin verilen sabit bir kritik noktasi var. Bu kritik nokta asilirsa, çevresel kosullar ne yönde olursa olsun, DNA replikasyonunun önü alinamiyor. Ileride görecegimiz gibi, bu noktanin denetim altinda tutulabilmesi, Wilmut ve ekibinin basarili bir klonlama gerçeklestirebilmelerinin altin anahtari olmustur.

Bu noktada bir parantez açarak G1, S, G2 ve M evrelerinin denetim altina alinmasinin, hücrenin yasam döngüsünü oldugu kadar, hücrenin özellesmesini, sözgelimi beyinden veya kas hücrelerinden hangisine dönüsecegini de kontrol altina alabilmeyi, bir baska deyisle, hücrenin genetik saatini sifirlamayi sagladigini ekleyelim. Wilmut ve ekibi Dolly’i klonlayincaya kadar bu sürecin tersinmez oldugu, söz gelimi, bir defa kas hücresi olmaya karar vermis bir hücrenin yeniden programlanamayacagi zannediliyordu. Peki Wilmut bunu nasil basardi?

Soruyu tersinden cevaplayacak olursak, digerlerinin bunu basaramamalarinin nedeninin, kullandiklari somatik hücrelerin çekirdeklerini S veya G2 evrelerindeki konakçi hücrelere yerlestirmeleri oldugunu söyleyebiliriz. Eski kuramsal bilgilere göre bu yöntemin ise yaramasi gerekiyordu, çünkü çekirdegin mitoza yaklasmis olmasi avantaj olarak görülüyordu. Ancak bu denemelerde, isler bir türlü yolunda gitmedi. Kaynastirmadan sonra, hücre fazladan bir parça daha mitoz geçiriyor ve yararsiz, kopuk kromozom parçalari meydana geliyordu. Bu “korsan” genler, gelisimin normal seyrini sürdürmesi için ciddi bir engel olusturuyordu. Dersini çok iyi çalismis olan Wilmut, bu olumsuz deneyleri degerlendirerek hücreyi G1 evresinin kritik noktadan önceki duraksama döneminde, “G0 evresinde” kistirmaya karar verdi.

Verici koyundan alinan meme dokusu hücrelerini kültür ortaminda gelismeye birakan Wilmut, hücrelerin geçirdigi evreleri siki gözetim altinda tutarak bir hücreyi G0 evresinde kistirip bu haliyle duraganliga birakmayi basarmisti. Bunun için, hücrenin besin ortamini neredeyse öldürme sinirina kadar geriletmis, tüm süreci dondurarak bir anlamda genetik saati de sifirlayabilmisti. Üstelik bu evre, kaynastirilacagi yumurta hücresinin mayoz gelisim sirasinda girdigi, bu islem için en uygun olan metafaz-II evresiyle de mükemmel bir uyum içindeydi. Islemin diger kisimlari yemek tariflerinde oldugu kadar siradan ve kolay uygulanabilir nitelikte. G0 evresindeki çekirdek metafaz-II evresindeki yumurtayla kaynastirilip, normal besin kosullari ve hafif bir elektrik soku etkisiyle olagan çogalma sürecine yeniden sokuldugunda, her sey tüp bebek olarak bilinen, in vitro fertilizasyon sürecindeki isleyise uygun hale geliyor. Zigot, anne koyunun rahmine yerlestiriliyor ve gerekli hormonlarla normal hamilelik süreci baslatiliyor.

Wilmut ve ekibinin gerçeklestirdikleri hakkinda bilinenler, yukarida kaba hatlariyla anlatilanlarla sinirli. Sürecin duyurulmayan kritik bir evresi varsa, bu ticari bir sir olarak kalacaga benziyor. Ancak, herkesin olup bitenler hakkinda ayni bilgilere sahip olmasi, deneyin basarisi konusunda kimsenin süphe duymamasini gerektirmiyor. 277 denemeden sadece birinin basarili olmasi basta olmak üzere, çogu uzmanin takildigi pek çok soru isareti var. Herseyin ötesinde, herhangi bir olgunun bilimsel gelisme olarak kabul edilmesi için, sürecin yinelenebilirliginin gösterilmesi gerekiyor.

Bir embriyolog, Jonathan Slack, çok daha temel süpheleri öne sürüyor: “Arastirmacilar, yumurta hücresindeki DNA’lari tümüyle temizleyememis olabilirler. Dolayisiyla Dolly, siradan bir koyun olabilir.” Slack, alinan meme hücresinin henüz tamamen özellesmemis olabilecegini, böyle vakalara meme hücrelerinde, bedenin diger kisimlarina göre daha sik rastlanilabildigini de ekliyor. Zaten Wilmut da, bedenin diger kisimlarindan alinan hücrelerin ayni sonucu verebileceginden bizzat süpheli. Örnegin, büyük olasilikla kas veya beyin hücrelerinin asla bu amaçla kullanilamayacaklarini belirtiyor. Üstüne üstlük, koyun bu deneylerde kullanilabilecek canlilar arasinda biraz “ayricalikli” bir örnek. Koyun embriyolarinda hücresel özellesme süreci zigot ancak 8-16 hücreye bölündükten sonra basliyor. Geleneksel laboratuvar canlisi farelerde ise ayni süreç ilk bölünmeden itibaren gözlenebiliyor. Insanlarda ise ikinci bölünmeden itibaren… Bu durum, ayni deneyin fare ve insanlarda asla basarili olamamasi olasiligini beraberinde getiriyor.

Dile getirilen açik noktalardan biri de, hücrelerde DNA barindiran tek organelin çekirdek olmayisi. Kendi DNA’sina sahip organellerden mitokondrinin özellikle önem tasidigi savlaniyor. Memeli hayvanlarda mitokondriyal DNA, embriyo gelisimi sirasinda sadece anneden aliniyor. Her yumurta hücresi, farkli tipte DNA’lara sahip yüzlerce mitokondriyle donatilmis. Bu mitokondriler zigotun bölünmesinin ileri evrelerinde, embriyo hücrelerine dengeli bir biçimde dagiliyor; ancak, canlinin daha ileri gelisim evrelerinde, bu denge belli tipteki DNA’lara dogru kayabiliyor. Parkinson, Alzheimer gibi hastaliklarin temelinde bu mitokondriyal DNA kaymasi sürecinin etkileri var. Bu yüzden kimileri, saglikli bir kuzu olarak dogan Dolly’nin, zigot gelisimine müdahele edilmis olmasi yüzünden sagliksiz bir koyun olarak yaslanabilecegini öne sürüyorlar. Simdilik Dolly’nin tek sagliksiz yönü, basina teshir edilirken sabit tutulmasi amaciyla fazla beslenmesi yüzünden ortaya çikan tombullugu.

Klonlamali mi?

Klonlamanin özellikle de insan klonlama konusunun etik boyutu kamuoyunca, günlük yasamda kültürün, temel bilimsel birikimin, tarih, siyaset ve toplumbilimin en yaygin ve temel kavramlariyla tartisilabilir nitelik kazanmistir. Nükleer enerji kullanimi, hormon destekli tarim, ozon tabakasina zarar veren gazlarin üretimi gibi, farkli toplum kesimlerince kolayca anlasilabilir ve tartisilabilir kabul edilen klonlama, simdiden kamuoyunun gündeminde yerini aldi. Kamuoyunun, bilimsel ve teknolojik gelismelerin uygulanip uygulanmamasi konusunda birtakim ahlaki gerekçelerle ne sekilde ve ne ölçüde yaptirim uygulayabilecegi tartismali olsa da, su anda kamuoyunun isteksizligi klonlama çalismalarinin daha ileri asamalara tasinmasina en güçlü engel olarak gösteriliyor. Oysa, “tüp bebek” diye bilinen in vitro fertilizasyonun, baslangiçtaki siddetli tepkilerden sonra kolayca kabullenilmesi, isin içine “çocuk sahibi olma istegi ve hakki” karistigi durumlarda (ayni argüman klonlama konusunda da sikça kullaniliyor) toplumun ne kadar kolay ikna olabileceginin bir göstergesi.

Bilimkurgu romanlari ve filmlerinde kaba hatlariyla çokça tartisilmis olan klonlama konusunda halihazirda belli belirsiz bir kamuoyu “olusturulmus” durumda. Su anda sürmekte olan tartismalarin bilinen yanlislara yeniden düsmemesi için birkaç temel olguya açiklik getirmek gerekiyor. Olasi yanilgilarin en sik rastlanani, klonlanmis bir canlinin, (tartismalara sikça insan da dahil ediliyor) genin alindigi canlinin fizyolojik özellikleri bir yana, kisilik özellikleri bakimindan özdesi olacagi kanisi.

Kazanilmis özelliklerin kalitsal yolla tasinabilecegi yanilgisi, Philosophie Zooloique (Zoolojinin Felsefesi) adli ünlü yapiti 1809 yilinda yayinlanmis olan, Fransiz zoolog Jean Baptiste Lamarck’a dayaniyor. Lamarck’in görüslerinin takipçileri, insanlarin gözlemlenebilir kisilik özelliklerinin önemli ölçüde kalitsal nitelik tasidigini savlayarak, çevresel kosullarin gelisim üzerindeki etkilerini neredeyse tamamen yadsiyorlardi. Oysa, genetik, evrim, psikoloji gibi alanlarin ortaya koydugu çagdas ölçütler, kazanilmis karakterlerin kalitsal nitelik gösteremeyecegini ortaya koyarak, kisilik olusumunda çevresel etmenlerin güçlü bir paya sahip oldugunu kanitlamistir.

Bu baglamda, basinda da yanki bulan “koyunlar zaten birbirlerine benzerler” esprisinin aslinda ciddi bilimsel dogrulara isaret ettiginin altini çizmek gerekiyor. Klonlanmis bir koyunun, genetik annesinin genetik ikizi oldugu ölçülerek gösterilebilir bir gerçektir. Oysa, gözlemlenebilir kisilik özellikleri oldukça kisitli olan koyunlarin birbirlerine benzemeleri kaçinilmazdir. Çok daha karmasik bir organizma olan insanoglu, sayisiz gözlemlenebilir kisilik özelligi sayesinde, genetik ikizinden kolayca ayirt edilebilir.

Tüm bunlarin ötesinde, klonlanmis bir insanin sadece kisilik bakimindan degil, fizyolojik ve bedensel özellikleri bakimindan da, genetik ikizinden farkli olacagini pesinen kabullenmek gerekiyor. Bir bebegin biçimsel özelliklerinin ana rahminde geçirdigi gelisim süreci içerisinde tümüyle DNA’si tarafindan belirlendigi görüsü yaygin bir yanilgi. DNA molekülü, insan geometrisine dair tüm bilgileri en sadelesmis biçimiyle bile bütünüyle kapsayamayacak kadar küçük. Çogu biçimsel özellik, akiskan dinamigi, organik kimya gibi alanlardaki temel evrensel yasalarin kontrolünde meydana geliyor. Bu süreçte de, her zaman için rastlanti ve farklilasmalara yeterince yer var. Bir genetik ikiz, kuramsal açidan, esine en fazla es yumurta ikizlerinin birbirlerine benzedikleri kadar benzeyebilir. Uygulamada ise, benzerlik derecesi çok daha düsük olacaktir; ayni rahimde ayni anda gelismedigi, ayni fiziksel ve kültürel ortamda dogup büyüyemedigi için… Isin bu boyutunu da göz önünde bulunduran Aldoux Huxley, romaninda, Bokanovski Süreci’yle çogaltilmis bebekleri, yetistirme çiftliklerinde psikolojik kosullandirmaya tutma geregi duymustu. Benzer biçimde, 1976’da yazdigi The Boys from Brazil romaninda Adolf Hitler’den klonlanan genç Hitler’lerin öyküsünü kurgulayan Ira Levin, klonlari, Adolf Hitler’in kisiliginin gelistigi tüm olaylar zincirinin benzerine tabi tutma geregini hissetmisti. Tüm bu “hal çarelerine” ragmen, kopya insanin genetik annesinden çogu yönden farkli olmasi kaçinilmaz görünüyor. Diger tüm kosullar denk olsa bile, kopya birey, ayni zamanda ikizi olan bir anneye sahip olmasindan psikolojik bakimdan etkilenecektir. Sagduyumuz bize Hitler’i genlerinin degil, Weimar Cumhuriyeti sonrasi sosyo-ekonomik kosullarin ve genç Adolf’un kistirildigi maddi ve manevi bunalimlarin yarattigini ögretiyor.

Tüm bunlarin isiginda, klonlama konusundaki popüler tartismalari, tikanip kaldiklari, “beklenmedik bir ikize sahip olma” fobisinden kurtarilip, daha gerçekçi zeminlere çekilmesi gerekiyor. Gen havuzunun (belli bir topluluktaki genetik çesitlilik) daralmasi, hayvanciligin geleneksel yapisindan koparilip biyoteknoloji sirketlerinin güdümüne girmesi, yol açilabilecek genetik bozukluklarin kontrolden çikmasi, bu alanda çalisan bazi sirketlerin (söz gelimi PPL’in) tüm tekel karsiti yasal önlemleri delerek ciddi ekonomik dengesizliklere yol açmasi gibi akla gelebilecek sayisiz somut etik sorununun tartisilmasi gerekiyor. Yoksa, akademik organlardan dini cemaatlere kadar sayisiz grup gelismeleri “kitaba uydurma” çabasiyla, kisir tartismalara girebilir. Örnegin, Budist bir arastirmaci, Dolly’nin eski yasaminda ne gibi bir kabahat isleyip de bu yasama klonlanmis olarak gelmeyi hak ettigi üzerine kafa yoruyormus.

Aslinda biyoteknolojik tekelcilik tehdidine, Cesur Yeni Dünya’da Aldous Huxley de isaret etmisti: “Iç ve Dis Salgi Tröstü alanindan hormon ve sütleriyle Fernham Royal’daki büyük fabrikaya hammadde saglayan su binlerce davarin bögürtüsü duyuluyordu…”

Insanoglunun temel kaygilari, simdilik bazi temel kosullarda klonlamayla çelisiyor gibi görülüyor: Bir çiftçi düsünün ki, kendisi için tüm evreni ifade eden kasabasinda herkese hayranliktan parmaklarini isirtan bir danaya sahip olsun. Bu danayi klonlayip tüm sürüsünü özdes yapmayi ister miydi? Büyük olasilikla biraz düsündükten sonra bundan vazgeçerdi. Danasinin biricik olusu ve genetik çesitliligi sayesinde bu danaya yasam veren sürüsünün daha da güzel bir dana dogurmasi olasiligi çok daha degerli. Ömrü boyunca ayni dananin ikizlerine sahip olmayi kabullenmis bir çiftçinin komsusu her an elinde daha güzel bir danayi ipinden tutarak getirebilir.

Insan Klonlanmasina Bir Adim Daha

Klonlanmis (kopyalanmis) kuzu Dolly’nin “baba”si Ian Wilmut Amerikan firmasi Geron ile birlikte, insan klon hücrelerini doku kültürlerinde tibbi amaçlarla çoaltmaya basladi. diger yandan Amerikan Ulusal Saglik Enstitüsü de insan klonlamayi özel sektör tekelinde birakmamak için, bu arastirmalara baslamis bulunuyor.

Klonlanmis bir embriyonun farklilasmis hücrelerivücut disinda özel bir besleyici sivida çogaltilir; buna “doku kültürü” denir. Bu hücreler kültürde sinir, kan, pankreas, kas vb. hücrelerine dönüsür; bu hücreler bunama (Alzheimer hastaligi), lösemi, seker hastaligi, kalitsal kas erimesi (Duchenne hastaligi) ve hatta AIDS tedavisinde kullanilabilecek. Resimde insan klonu embriyon hücreleri görülüyor.

Science et Vie, Nisan 1999

KENDİ ORGANINI KENDİN YAP

Bir hastanin kendi dokularini kullanarak yeni organlar üretmesi, kimsenin düsleyemeyecegi kadar kolay olabilir. Bilim adamlarina bu güveni veren, yetiskin beyin hücrelerini kolaylikla kan haline dönüstürebilmeleri. Simdiye kadar hücrenin kimliginde böylesine kökten bir degisikligin, ancak hücre çekirdegi nakliyle gerçeklestirilebilecegi saniliyordu. Medyatik koyun Dolly, bu yolla kopyalanmisti. Bu yöntem, bir yumurta hücresinden kendi genetik malzemenin çikarilarak, yerine yetiskin bir hücrenin çekirdeginin yerlestirilmesini içeriyordu. Oysa simdi, bilim adamlari, bu is için fare beyninden alinan “sinir kök hücreleri”nin hayvanin kemik iligine naklinin yeterli olacagini söylüyorlar. Eger ayni sey insanlarda da gerçeklesirse, hiçbir doku uyumu sorunu olmaksizin sinirsiz bir yedek organ deposuna kavusmus olacagiz. Iki yil öncesine kadar, embryonik kök hücrelerinin biçim degistirerek canli dokularindan birine (örnegin göz, beyin ya da tirnak) dönüstügü “uzmanlasma” sürecini geriye döndürmenin olanakli olmadigi saniliyordu. Ancak Iskoçya’nin Edinburgh kenti yakinlarindaki Roslin Enstitüsü’nde Dolly’yi kopyalayan ekip, yetiskin hücrelerdeki gelisme potansiyelinin istenildigi biçimde kullanilabilecegini kanitladi. Bilim adamlari yumurtadaki birtakim unsurlarin hücre genlerini “yeniden programlayarak” embryonik (uzmanlasma öncesi) duruma getirdiklerini ve böylelikle hücrenin herhangi bir dokuya dönüsmesine olanak sagladigini gördüler. Dolly de böyle yeniden programlanmis bir meme hücresinin çekirdeginden dogmustu. Ama Italya’nin Milano kentindeki Ulusal Nöroloji Enstitüsü arastirmacilarindan Angelo Vescovi ve ekibi bu yeniden programlanmanin cerrahi bir müdahale (hücre nakli vs.) olmadan da gerçeklesebilecegini düsündüler. Italyan arastirmacilar, farelerin beyinlerinden aldiklari sinir kök hücrelerini (neural stem cells – NSC) hayvanlarin kemik iliklerine asiladilar. Ancak daha önce, yeniden programlanma sürecini “tetikleyecegi” umuduyla kemik iliginin kan üreten kendi hücrelerini isinima tabi tutarak etkisizlestirdiler. Gerçekten de nakilden bes ay sonra denek fareler yeni kan hücreleri üretmeye basladi. Yapilan genetik tahliller, bu hücrelerin NSC’lerden kaynaklandigini kanitladi. Isin daha da ilginç yani, denek farelerde kan hücrelerinin, kendi kemik ilikleri isinlandiktan sonra ilik nakli yapilan ikinci bir grup fareden bir ay daha geç olusmasi. Vescovi, bu gecikmenin hücrelerin yeniden programlanma sürecinden kaynaklandigini söylüyor. Bu da varsayimin dogrulugunu kanitliyor: Hücreler yeni bir doku olusturmadan önce gelisme süreçlerini geri vitese takarak uzmanlasma öncesi durumlarina kadar geri dönüyorlar ve yeni görevleri için yeniden programlaniyorlar.

Gelistirilen teknigin ufkunda insanlara “sifir kilometrede” yeni organlar saglanmasi var. ABD’nin Maryland eyaleti Baltimore kentindeki John Hopkins Üniversitesinden bir ekip insan embryonik kök hücreleri elde etmeyi basarmis bulunuyor. Ama Italyan ekibinin lideri Vescovi, yeni dokunun kaynagi olarak baska dokulardan, örnegin beyin yerine deriden alinan kök hücreler kullanilabilecegine inaniyor. Bu hücrelerin elde edilmesi çok daha kolay. Vescovi, “böylelikle hastalar, kendilerini iyilestirecek hücreleri yabanci embriyolardan almak yerine kendi kendilerine üretebilecekler” diyor.

New Scientist, 30 Ocak 1999

Gen Mühendisligi Yoluyla Koyun Klonlama

Memeli hayvanlar erkek ve disi bireylerden olustugu için, bu hayvanlarin üremesi için disiden gelen yumurta hücresinin erkekten gelen sperma hücresiyle birlesmesi gerekmektedir. Sperma ve yumurta hücreleri, baba ya da annenin biyolojik özelliklerini belirleyen ve her bireyde ikiser kopya (ikiser allel) halinde bulunan genlerin tek kopyalari içerirler. Böylece döllenmis yumurtadaki gen kopyalarindan birisi anadan digeri ise babadan gelir. Gen kopyalari ya da alleller ayni islevi gören ancak aralarinda yapisal ve islevsel olarak ufak farkliliklar tasirlar. Bunlar, ayni genel özellikleri tasiyan türleri olusturan bireylerde gözlemlenen çesitliligin temelini olustururlar. Örnegin bir koyunla bir koçun çiftlesmesinden her zaman kuzular dogacaktir, ama dogan her kuzu ayni ana-babadan gelmelerine ragmen ne annelerine, ne babalarina ne de kardeslerine tipatip benzemeyeceklerdir. Bu çesitlilik sayesinde bir türün degisik bireyleri degisen çevre kosullarina karsi farkli uyum özellikleri gösterirler ve türlerin tamamen yokolmasi riski azalir. Ancak bu çesitlilik, belirli özellikleri olan bireylerin soylarini hiç degisime ugramadan sürdürmesine de engel olmaktadir. Örnegin insanlar için yararli bir protein üreten bir transjenik hayvan dogal üreme kosullarinda böyle bir proteini üretemez hale gelen yavrular dünyaya getirebilir.

Belirli özellikleri olan bir hayvandan ayni genetik özellikleri tasiyan yavrularin ya da klonlarin (kopyalarin) elde edilebilmesi için en kolay yol, yetiskin hayvanlarin hücrelerinin yeni hayvanlar elde edilmesinde kullanilmasidir. Yetiskin hayvan hücreleri organizmayi olusturana dek ilk döllenmis yumurtayla ayni gen bilgilerini tasidiklari için bunun mümkün olmasi gerekir. Ancak, yetiskin hayvan hücreleri içerdeki genlerin bazilari susturuldugu için, dogal kosullarda yeni bir hayvan olusturacak kapasitede degillerdir. Geçtigimiz haftalarda büyük yankilar uyandiran koyun klonlama yöntemi, bu dogal kuralin insan eliyle degistirilebilecegini göstermistir. Kullanilan yöntem özet olarak söyledir: Iskoçyali bilim adamlari, hamile bir koyunun memesinden alinan hücreleri önce laboratuvarda çogaltmis, sonra bu hücreleri çogalma programindan çikararak dinlenme (Go) evresine almislardir. Dinlenme evresindeki hücrenin çekirdegindeki genler hücre füzyonu teknigi ile döllenmemis bir yumurtaya aktarilmistir. Döllenmemis yumurta bu islevden önce özel bir yöntemle bosaltilarak anadan gelen gen kopyalari atilmistir. Çekirdegi alinmis yumurtada kalan gen düzenleyici proteinler (transkripsiyon faktörler) ve diger etkenler, verici meme hücresinde sifirlanmis olan genetik programlari tekrar harekete geçirerek, hayatin baslangicini olusturan ilk bölünme evrelerinin olusmasini saglamislardir. Füzyon yoluyla döllendirilen ve genetik programlamayi yeniden baslatan kök hücreleri (toplam 277 adet), hamilelige hazirlanmis koyunlara aktarilmis ve böylece elde edilen 13 hamile koyundan birisi Dolly adi verilen kuzuyu dogurmustur. Dolly, annesine benzememekle kalmayip, meme hücrelerinin alindigi koyunla ayni genetik bilgileri tasimaktadir. Insanoglu böylece, memeli bir hayvanin kopyasini yapmayi basarmistir. Genetik olarak özdes bu iki koyunun, fiziksel olarak ayni özellikleri tasimakla birlikte, ayni biyolojik özellikleri tasiyip tasimadiklari henüz belli degildir. Her ne kadar kalitimin temelini olusturan genetik yapi canlilarin özelliklerini belirlemede ana etken olsa da, çevresel etkilerin canlilari degistirebilecegi de bilinmektedir. Dolayisiyla, iki kopya arasinda zamanla bazi biyolojik farkliliklar ortaya çikabilir.

Bu çalismanin bilimsel olarak önemi, ilk kez yetiskin bir hayvan hücresinden yepyeni bir hayvan kopyasinin elde edilmesidir. Bilinen dogal kurallarin disinda olan bu gelisme, birden insanlarin ortak ilgi alani haline geldi. Bunun nedeni su: acaba ayni yöntemi kullanarak insanlar da kopyalanabilir mi? Koyun ve insan ayni memeli canlilar sinifindan olduguna göre, koyunda geçerli olan bir yöntemin insanda geçerli olmamasi için bilimsel bir engel yok. Konunun uzmanlari, koyunda kullanilan yöntemin kullanilmasiyla en erken bir, en geç on yil içinde insanlarin da klonlanmasinin teknik olarak mümkün oldugunu söylemektedirler. Simdilik, çogunlugun ortak oldugu bir görüsse, bu yöntemin insanlarda hiç kullanilmayacagi, kullanilmamasi gerektigi. Konunun etik, hukuksal, dinsel ya da sosyal boyutlari bir yana, davranis açisindan insan diger canlilardan çok farklidir. Insan davranislarindan bazilari genler tarafindan düzenlenebilirse de, bir çogunun çevresel etkenlere bagli oldugu sanilmaktadir. Insanin davranislarini belirleyen beyinsel islevlerin biyolojik özellikleri konusundaki bilgiler yok denecek kadar azdir. Böyle bir asamada, insani klonlamaya kalkmak, çok büyük bir sorumsuzluk örnegidir. Üstelik, insan kültürel bir varliktir ve kültürel özellikler sonradan edinilen özelliklerdir. Ayni suda iki kez yikanamayan insanoglu, zorunlu olarak iki ayri zaman diliminde yasayacak iki kopyanin ayni özellikleri tasiyacagini nasil düsünebilir?

Koyun Kopyalama Üzerine

Iskoçya Roslin Enstitüsü arastirmacilari “Fetal ve Eriskin Memeli Hücrelerinden Türetilebilir Yavrular” baslikli çalismalariyla bütün dünyada yogun bir ilgi ve tartismanin odagini olusturdular. Çalisma incelendiginde arastirmacilarin, koyun embriyo, fetal fibroblast ve eriskin meme hücrelerini izole ederek kültür ortaminda çogalttiktan sonra ortamdaki bazi maddeleri kisitlayarak hücreleri bölünmez duruma getirdikleri ve bu hücrelerle çekirdekleri alinmis koyun disi esey hücrelerini (yumurta) elektrik akimi yardimiyla birlestirdikleri görülmektedir. Laboratuvarda yapilan bu çalismanin sonunda, kültür ortaminda fertilize olmus (döllenmis) gibi gelismeye ve bölünmeye baslayan esey hücreleri, tasiyici disi koyunlarin rahimlerine yerlestirilmis ve normal hamilelik süresi sonunda ovanin sperm tarafindan fertilize edilmesine gerek duyulmadan gelistirilen ilk memeli olan, kuzular dogmuslardir.

Çok ilginç sonuçlar içermesine karsin yayinlanan çalisma elestirici bir yaklasimla incelendiginde tartisilmasi gereken bazi noktalar ortaya çikmaktadir. Çalisma üç tip hücre ile yapilmistir. Koyun embriyo, fetal fibroblast ve eriskin meme hücrelerinin çekirdekleri toplam 834 fertilize olmamis yumurta hücresine aktarilmis ve sonuçta üç gruptan toplam sekiz yavru elde edilmistir. Genel verim % 0.95’tir. Eriskin meme hücreleri grubunda 277 yumurta hücresine çekirdek aktarimi yapilmis, 29 embriyo gelisimi saglanarak bu embriyolar 13 tasiyici disi koyunun rahimlerine yerlestirilmistir. Bu koyunlardan sadece birinde hamilelik gelismis ve bir kuzu dünyaya gelmistir. Çalismaya büyük popülarite saglayan bu gruptaki verim orani % 0.36 gibi oldukça düsük bir düzeydedir. Yazarlar kopyalama için çekirdegini kullandiklari meme hücresinin fenotipini bilmediklerini, memeden alinan hücrelerin ilk kültür ortaminda incelendigini ve % 90 dan fazlasinin meme epitel, geri kalaninin ise myoepitel ve fibroblastlari da içeren baska farklilasmis hücrelerden olustugunu bildirmekte ve hamilelik sirasinda meme salgi bezlerinin gelisimini destekleyecek az sayida da olsa göreceli olarak farklilasmamis kök hücrelerinin bulunma olasiliginin gözardi edilemeyecegi belirtilmektedir. Bu ifade çalisma hakkinda kesin bir yargiya varabilmek için tamamlayici çalismalara gereksinim oldugunu düsündürmektedir. Dokuz günlük embriyo, 26 günlük fetus ve alti yasindaki hamile koyundan alinan hücrelerle yapilan çalismalarda toplam 21 hamilelik gelismis ancak bunlardan 13’ü (% 62) fetuslarin kaybi (düsük) ile sonuçlanmistir. Bu oranin dogal yolla gelisen gebeliklerde % 6 oldugu yazarlar tarafindan da belirtilmektedir. Gebeligin 110. gününde kaybedilen dört fetusa otopsi yapildigi zaman ikisinde anormal karaciger gelisimi saptanmistir. Bu bulgular çekirdek naklinin genom üzerinde olumsuz etkiler gösterebildigini akla getirmektedir.

Ayrica Wilmut ve ekibinin gelistirdikleri genetik kopya “Dolly” henüz yedi ayliktir ve yasam süresi ve üretkenligi konusunda bilgiler de mevcut degildir. Bütün bu saptamalar yayinlanan bu çalismada kullanilan teknigin gelistirilmeye gereksinim duydugunu ve elde edilen sonucun henüz % 100 kesinlikte basarili olarak nitelenemeyecegini düsündürmektedir. Kanimca bu çalismanin degerli olarak nitelenebilecek yönleri de bulunmaktadir.

- Bu çalisma bilim çevrelerinde ve kamuoyunda tümüyle aseksüel (eseysiz) sekilde eriskin memeli canlilarin elde edilebilecegi düsüncesini gelistirmistir.

-Elde edilen sonuçlar; farklilasmis hücrelerin genetik programlarinin basa alinmasi, fertilize olmamis yumurta hücresi ve aktarilan çekirdegin frekanslarinin esitlenmesi gibi konularda hücre biyolojisi ve moleküler biyolojiye yeni perspektifler kazandirmistir.

-Çalisma, fertilize olmus yumurta hücrelerine mikroenjeksiyonla gen aktarimi (transgenik manipulasyon) yoluyla, genetik degisiklige ugratilmis ve biyoteknolojik açidan önemli özelliklere sahip memelilerin gelistirilmesini bir adim daha ileriye götürerek, yöntemi daha verimli hale getirecek ögeleri içermektedir.

Bu çalismanin yayinlamasi hiç kuskusuz ayni veya yakin konularda arastirma yapan birçok laboratuvari da ayni teknigi kullanmaya yöneltecek ve Wilmut ve arkadaslarinin çalisma sonuçlari tekrarlanabilme olanagina kavusacaklardir. Öte yandan yöntemin gelismesi ivme kazanacak ve diger memeli canlilarda da denenecektir. Kamuoyunun karsi görüsler ve baskilarina ragmen, geçmiste özellikle ABD’de Jeremy Rifkin önderligindeki biyoteknoloji karsiti gösteri ve baskilara, Green Peace önderligindeki nükleer karsiti gösterilerle engellemelere karsin gerçeklestirilen arastirmalar gibi bu çalisma da (mutlaka biyoetik kurallari ve yasalar çerçevesinde) yürütülecektir.

Çalismalar, memeli canlilarda daha ileri teknikle ve yüksek verimle uygulanmaya basladiginda önemli yararlari da beraberinde getirebilecektir. Bu yöntem, transgenik manipulasyonlarla üretilebilen endüstriyel öneme sahip maddeler ve hormon, protein kökenli ilaçlar çesitli memeli canlilarin süt veya kanlarinda daha düsük maliyetle yüksek miktarlarda üretilebilecektir. Organ nakillerinde insan organizmasinin reddetmeyecegi hücre özelliklerine sahip organlar diger memeli canlilarda gelistirilebilecektir. Ayni sekilde kanser, degeneratif hastaliklar, viral veya enflamasyon hastaliklarinin tedavisinde kullanilabilecek terapötik hücre üretimi mümkün olabilecektir. Bu teknik gelismesini tamamlayip bütün memeli canlilarda uygulanabildigi taktirde insanin da esçogaltimi (klonlanmasi) olasiligi bütün dünyada yogun sekilde tartisilmaktadir. Gelecekte teknik kosullarin böyle bir islemi gerçeklestirecek düzeye ulasacaklari varsayilsa dahi, insanin genetik kopyasinin gelistirilmesinin yaratacagi felsefi, yasal ve ahlaki sorunlar belki de günümüze kadar tanik olunmamis boyutlara ulasacaktir.

Önce böylesi bir çalisma hangi tibbi veya bilimsel gerekçeyle yapilabilir sorusuna yanit aramak gerekmektedir. Ilk akla gelen, çocuk sahibi olmalari mümkün olmayan (örnegin displazi, veya agir testiküler atrofi gibi genetik defektlere sahip) erkeklere baba olma firsatinin bu yöntemle saglanabilmesidir. Bu durumda erkegin somatik hücrelerinin çekirdekleri anne adayinin fertilize olmamis ve çekirdegi alinmis yumurta hücresine aktarilabilir ve devaminda esler çocuk sahibi olabilirler. Ancak böyle bir çocuk genetik özelliklerini sadece babadan almis olacaktir.

Annenin böylesi bir çocukta görülebilecek tek genetik özelligi mitokondriyal genetik yapisidir. Böyle bir islem çok karmasik felsefi ve sosyal sorunlari da beraberinde getirecektir. Ayrica tibbi olarak mitokondri disinda, babanin genetik bir kopyasi olarak dünyaya gelecek çocuk babasi gibi genetik defekte sahip olacaktir. Bu arada kopyanin sadece genetik kopya olacagini fiziksel ve karakter olarak bir kopya elde etmeninin, asil ve kopya tümüyle ayni kosullarda bir hamilelik sürecine, dogum sonrasi sosyo kültürel çevreye kesinlikle sahip olamayacaklari için mümkün olamadiginin altini çizmek gerekir.

Etik açidan bakildiginda çocugun genetik özelliklerini ortak olarak tasiyacagi bir anne ve babaya sahip olma hakki vardir. Bunun ötesinde baska bir bireyin -genetik de olsa- kopyasi olmak, insan onuruna tümüyle karsi bir durumdur.

Son olarak, bilim adamlarinin dogaya karsi sorumlulugu ve bilimsel ahlak anlayislari bugünün kosullarinda insan genetik kopyalamasini marjinal bir konuma itmektir.

DOLLY Yel

Adindan çok bahsedilen ve hayatimizi ne yönde etkileyecegi merakla beklenen bir bilimsel gelisme: klonlama. Son gelismelere imzasini atan ekip, genlerin laboratuvar kosullarinda biçimlendirilmesinin ardindan gen transferi yöntemi ile koyun bedeninde, istenilen özelliklerdeki genlerin (DNA molekülü) üretilebilmesini olagan bir hale getirdi.Söz konusu deneyde, ihtiyaç duyulan moleküllerin koyunun tüm hücrelerinde degil, sadece süt bezlerinde sentezlenmesini hedef aliyordu. Bu nedenle koyunun “ilaç fabrikasi” olarak degerlendirilmesini beraberinde getirdi. Dogrusunu isterseniz Dolly basarisinin en önemli noktasi bu gerekçeye dayanmaktadir. Gen transfer yöntemi, islah çalismalari sonucu elde edilen verimli ürünün niteligi degismeksizin seri olarak üretilmesi amacindadir. Dr. Wilmut’un gerçeklestirdigi deney; yetiskin bir disi koyunun bedeninden alinan hücrenin (somatik bir hücrenin) çekirdeginin, micron birimi inceligindeki bir enjektör ignesi yardimiyla vakumlanip , baska bir erkek koyuna ait, çekirdegi alinmis bir yumurtaya enjekte edilip olusturulan suni hücrenin, üçüncü bir disi koyunun rahmine yerlestirilmesidir.Üçüncü koyun, tüp bebek yönteminde oldugu gibi dis ortamda özel olarak üretilmis hücrenin gelisimini saglayabilecegi biyolojik ortamdir. Adini, ünlü sarkici Dolly Parton’dan alan kuzu Dolly, isim annesinin degilse de, DNA annesinin genetik ikizi. Dolly, sevimli görünüsüyle kamuoyunun sempatisini kazanmis ve tüm bu süreç ilginç bir bilimsel oyun olarak sunulmussa da, gerçekte deney oldukça iyi belirlenmis bilimsel ve maddi hedefleri olan sabirli bir çalismanin ürünü.Bu çalismalarin yankilari gerek günlük gazete ve magazin dergilerinde ilk sayfadan bizlere ulastirilmis, basit semalarla anlayisimiza sunulmustu. Iskoçyali ekibin gerçeklestirdigi klonlama deneyinin, dünyanin pek çok bölgesine dagilmis sayisiz standart biyoteknoloji laboratuvarinda “kolayca” gerçeklestirilebilecegi söyleniyordu. Yine de uygulanan yöntemin yeniden uygulanabilmesi pek de pratik ve kolay degil. Ekibin basarisi ve önceki sayisiz benzeri deneylerin basarisizligi, Wilmut’un, verici koyundan alinan hücre çekirdegiyle, kullanilan embriyonik hücrenin “frekanslarini” çok hassas biçimde çakistirabilmesine dayaniyor. Bu yöntemle arastirmacilar, yetiskin çekirdegin genetik saatini sifirlamayi, tüm gelisim sürecini basa almayi becerebilmislerdi. Milyarlarca sayida hücreden olusmus bir bedenimiz var. Bu hücrelerin milyonlarcasi her saniye bölünmeyi sürdürerek beden gelisimini devam ettiriyor. Bunun yaninda yipranmis hücreleri de yeniliyor. Somatik hücre adini verdigimiz yapisal hücrelerde meydana gelen fizyolojik ve morfolojik degisimler, genetik intikal ile bir sonraki nesile aktarilamamaktadir. Dolayisiyla, biyolojik bedenimizde meydana gelebilecek mutasyonlarin etkileri populasyon havuzunda bir degisime neden olmaz. Ancak bu durum üreme hücrelerinde farkli bir seyirde ilerler. Gerçeklesebilecek mutasyonlar, daha sonraki frekanslarda etkisini gösterecektir. Koyun ve insan hücrelerinin de dahil oldugu gelismis hücreler (çekirdegi olan hücreler=ökaryotik hücreler), farkli gelisim evreleri ihtiva eden döngüyü takip etmektedirler. Bu döngüyü, interfaz evresi (bölünmenin olmadigi hazirlik evresi) ve belirgin biçimde bölünmenin gerçeklestigi mitoz evrelerine ayirmak mümkün. Hücre, yasam döngüsünün %90 kadarini interfaz evresinde geçiriyor. Aslinda, bu duraklama evresi göründügü kadar sakin degil. Hücre, tüm bilesenlerini bölünmeye hazirlar. Hücrenin yasam döngüsü üç ana evreye ayirabiliriz: G1 evresi, hücrenin DNA disindaki tüm komponentlerinin (=organel) çogaldigi bir dinlenme dönemi, S hücredeki birim DNA nin miktarinin ikiye katlandigi (replikasyon) evre, G2 ise, hücre içi gelismenin tamamlanip, hücrenin bir zar yardimiyla bölünüp, iki esit miktardaki hücreleri olusturdugu evredir.Bu evre mitoz olarak da isimlendirilebilir. Hücrelerin hangi evreyi ne kadar sürede tamamlayacaklari genetik program dahilindedir. Bu süre bir canlidaki tüm hücreler için aynidir.Ani çevresel kosul degisiklikleri (besleyici maddelerin miktari birden bire minimum düzeye düsürüldügünde) hücreleri G1 evresinde belli bir kritik noktaya kadar indirgenebiliyor. Söz konusu kritik nokta asilirsa, çevresel kosullar ne yönde gelisse de artik DNA replikasyonunun önü alinamiyor. Bu noktanin kontrol altina alinabilmesi, Wilmut ve ekibinin basarili bir klonlama gerçeklestirebilmelerinin altin anahtari olmustur. Burada bir parantez açarak G1, S, G2 ve M evrelerinin denetim altina alinmasi, hücrenin yasam döngüsünü oldugu kadar, özellesmesini de dizginlemistir.Farklilasma evresine giren hücreler gelisim evrelerinde, genetik programi geregince beyin, kas gibi hücrelere dönüsürler. Wilmut ve ekibi Dolly’i klonlayincaya kadar bu sürecin irreversible (geriye dönüsümsüz) oldugu, bir baska deyisle, bir defa kas hücresi olmaya karar vermis bir hücrenin yeniden programlanamayacagini düsünüyorlardi.Iste bu deneyi basarili kilan unsur, genetik saati sifirlamak, yani farklilasmanin önüne geçebilmektir. Diger arastiricilarin bunu basaramamalarinin nedeni, kullandiklari somatik hücrelerin çekirdeklerini, S veya G2 evrelerindeki konakçi hücrelerle füzyona ugratmalariydi.Eski teorik bilgilere göre, bu yöntemin ise yaramasi gerekiyordu, çünkü çekirdegin mitoza yaklasmis olmasi avantaj olarak görülüyordu. Ancak bu denemelerde, isler bir türlü yolunda gitmedi. Kaynastirmadan sonra, hücre fazladan bir parça daha mitoz geçiriyor ve yararsiz, kopuk kromozom parçalari meydana geliyordu. Bu “korsan” genler, gelisimin normal seyrini sürdürmesi için ciddi bir engel olusturuyordu. Wilmut gerçeklestirdigi deneyde; anneden ve babadan gelen gen setlerinin karisim evresi olan G0 (=zigot olusma evresi) evresini askiya alip, bu asamadaki çekirdegi, füzyona ugratti.Füzyon sonucu olusan yeni hücre, normal besin kosullari ve hafif bir elektrik soku etkisiyle olagan çogalma sürecine girmisti. Zigot, anne koyunun rahmine yerlestirilip, gerekli hormonlarla normal hamilelik süreci baslatildi. Bu deney hakkinda bilinenler, yukarida kaba hatlariyla anlatilanlarla sinirli. Sürecin duyurulmayan kritik bir evresi varsa, bu ticari bir sir olarak kalacaga benziyor. Embriyolog Jonathan Slack, çok daha temel süpheleri öne sürüyor: “Arastirmacilar, yumurta hücresindeki DNA’lari tümüyle temizleyememis olabilirler. Dolayisiyla Dolly, siradan bir koyun olabilir.” Slack, alinan meme hücresinin henüz tamamen özellesmemis olabilecegini, böyle vakalara meme hücrelerinde, bedenin diger kisimlarina göre daha sik rastlanilabildigini de ekliyor. Zaten Wilmut da, bedenin diger kisimlarindan alinan hücrelerin ayni sonucu verebileceginden bizzat süpheli. Örnegin, büyük olasilikla kas veya beyin hücrelerinin asla bu amaçla kullanilamayacaklarini belirtiyor. Üstüne üstlük, koyun bu deneylerde kullanilabilecek canlilar arasinda “ayricalikli” bir örnek. Koyun embriyolarinda hücresel farklilasma süreci zigot ancak 8-16 hücreye bölündükten sonra basliyor. Geleneksel laboratuvar canlisi farelerde ayni süreç ilk bölünmeden itibaren gözlenebiliyor. Insanlarda ise ikinci bölünmeden itibaren… Bu durum, ayni deneyin fare ve insanlarda basarili olamamasi olasiligini beraberinde getiriyor. Dile getirilen açik noktalardan biri de, hücrelerde DNA içeren tek organelin çekirdek olmayisi. Kendi DNA’sina sahip organellerden mitokondrinin özellikle önem tasidigi düsünülüyor. Memeli hayvanlarda mitokondriyal DNA, embriyo gelisimi sirasinda sadece anneden aliniyor. Her yumurta hücresi, farkli tipte DNA’lara sahip yüzlerce mitokondriyle donatilmis durumda. Bu mitokondriler zigotun bölünmesinin ileri evrelerinde, embriyo hücrelerine dengeli bir biçimde dagiliyor.Ancak, canlinin daha ileri gelisim evrelerinde , bu denge belli tipteki DNA’lara dogru kayabiliyor. Dolayisiyla birim hücredeki ‘’mitokondri DNA’si / çekirdek DNA’si’’ oranindaki sapmalar Parkinson, Alzheimer gibi hastaliklara zemin hazirlar. Bazi arastiricilarda, Dolly’nin annesinden sadece çekirdek materyali transfer edilmesi Dolly’nin ilerleyen yaslarda saglik problemleri yasayabilecegi düsüncesini yaratti. Ama, simdilik Dolly’nin tek sagliksiz yönü, fazla beslenmesi yüzünden ortaya çikan tombullugu…

12 Temmuz 2007

Omü (2001)

OMÜ (2001)

AFLATOKSİNLER

İsmail Ferit ÇAMLIBEL, 980516

19 Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü, SAMSUN

GİRİŞ

Dünya nüfusunun her geçen gün hızla artması, bilim çevrelerini düşündüren çeşitli sorunları beraberinde getirmektedir. Bunların başında şüphesiz beslenme sorunu gelmektedir. Artan nüfusa karşılık azalan tarım alanları, bilim adamlarını yeni teknikler ve kaynaklar aramaya zorlamaktadır. Dünya da gıda yetersizliği nedeniyle birçok ülkede insanların açlıktan ölmesi yanında gıda zehirlenmeleri nedeniyle de önemli sorunlar ortaya çıkmaktadır.

İnsan beslenmesinde kullanılan gıda maddeleri ile yem ve yem maddeleri üretim-tüketim zincirinin herhangi bir aşamasında uygun olmayan koşullarda depolandıklarında mantarlar üreyerek onlarda istenmeyen değişikliklere ve bozulmalara yol açmaktadırlar (Erdem ve Özen, 1990).

Küfler, çeşitli antibiyotik, vitamin, enzim, organik asit, alkol, yağ ve hayvan yemi gibi ürünlerin eldesinde,bazı gıda maddelerinin olgunlaştırılmasında kullanılmaları açısından insanlar için oldukça yararlı mikroorganizmalardır. Ancak küflerin bu yararları yanında, çok tehlikeli yanları da vardır. Bu nedenle küfler günümüzde üzerinde en çok durulan mikroorganizmalar arasında yer almaktadır.

Doğada geniş bir yayılım gösteren küflerin bazıları parazit olarak, bazıları saprofit olarak, bazıları da simbiyotik olarak yaşamlarını sürdürmektedir.

İnsanlar ilk çağlardan beri bazı küflerden yiyeceklerini olgunlaştırmada yararlanmışlardır. Ayrıca çok sayıda küfünde insan sağlığını tehdit ettiği yapılan çalışmalarda saptanmıştır. İnsan sağlığına olumsuz etkilerinin başında kanserojen etkili ikincil metabolitleri oluşturmaları gelir. Genelde “mikotoksin” olarak isimlendirilen bu bileşikler oluşturucu küfe ve il kez belirlendiği ürüne göre isimlendirilir (Evren, 1999). Günümüze kadar varlığı ortaya konan mantar türlerinden 250 kadarının mikotoksin oluşturduğu ve bunlarda 20 kadarının insan ve hayvanlarda zehi12rlenmeye neden olduğu bilinmektedir (Erdem ve Özen, 1990). Küflerin insan sağlığına etkileri 2 şekilde olmaktadır. Küflerle doğrudan temas yoluyla beliren hastalıklara “mikozis” , mikotoksinlerle intoksikasyon sonucu oluşan hastalıklara da “mikotoksikoz” denir. Bilinen en tehlikeli mikotoksinler aflatoksinlerdir (Evren,1999).

AFLATOKSİNLER

Aflatoksinler, hücre ve mikroorganizma için belirli fonksiyonları olmayan sekonder metabolitledir. Kimyasal yapı olarak bifuron halkası ve lakton bağlantısı taşıyan yüksek yapılı “kumarin” bileşikledir. Difuranokumarin olarak bilinirler. Aflatoksinler renksiz veya sarı, iğne şeklinde kristallerdir. Kloroform, metanol, etanol ve dimetilsulfoksid içerisinde kolayca çözünürler. Petrol eterinde ve doymuş hidrokarbürlerde hiç çözünmezler. Kloroform veya benzen içindeki çözeltileri yıllarca dayanıklıdır (Erdem ve Özen, 1990).

Aflatoksinler, Aspergillus, Penicillum ve Rhizopus soylarında bulunan çeşitli mantar suşları tarafından sentezlenebilirler (Erdem ve Özen, 1990). Günümüzde aflatoksinlerin en az 18 yakın formu olmakla birlikte, doğal olarak 4 ana türü

B1, B2, G1 ve G2 sentezlenir. Aspergillus parasiticus’ un tüm suşları 4 aflatoksin türünü birden sentezlerken , Aspergillus flavus türünün bazı suşları sadece B1 ve B2 formunu sentezler. Aflatoksinler ultraviyolet ışık altında verdikleri renge göre ayrılmışlar ve mavi ışık veren iki tür B1 ve B2 olarak, yeşil ışık verenler ise G1 ve G2 olarak adlandırılmışlardır. B2 ve G2, B1 ve G1 ‘ in dehidro-türevleridir. M1 ve M2 ise B1 ve B2 ‘ nin türevleri olup aflatoksinli yem ile beslenen hayvanların süt idrar ve dışkılarından izole edilmiştir. Yem ile birlikte aflatoksin B1 alan bir ineğin aldığı B1 toksinin % 1-3 kadar bir miktarının sütünden M1 olarak izole edilebileceği bildirilmiştir (Ünlütürk ve Turantaş, 1998). Sıralanan 6 ana aflatoksin bileşiğinden başka B2a ve G2a aflatoksinleri de izole edilmiş olup, bunlar B2 ve G2 aflatoksinlerinin 2 hidroksi türevleridir (Erdem ve Özen, 1990).

AFLATOKSİN OLUŞUMUNA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

3.1. Mantar Türü

Toksijenik bir küf türünün bütün suşları toksin üretmeyebilir. Küf gelişimi izlenen her besin maddesinde aflatoksin içerme koşulu yoktur. Burada önemli olan gelişen mantarın A.flavus ve A.parasiticus türlerinden olup olmadığıdır (Evren,1999). Daha sonraki çalışmalar ile A.flavus ve A.parasiticus başta olmak üzere diğer bazı küf türlerinin de aflatoksin üretebildiği belirtilmişse de son bulgulara göre sadece A.flavus ve A.parasiticus aflatoksin üreten küflerdir (Ünlütürk ve Turantaş, 1998).

3. 2. Besin Maddesinden Kaynaklanan Etkenler

Bu grup etkenler arasında, besin maddesinin bitkisel veya hayvansal kaynaklı olması ve bileşimi de önemlidir (Evren, 1999). Ancak aflatoksin meydana getiren mantarların gelişmesi yönünden böyle bir substrat bağımlılığı söz konusu değildir. Bu nedenle bu tür mantarlar her maddede üreyebilir ve toksin sentezleyebilirler(Erdem ve Özen, 1990). Besin maddeleri içindeki karbon kaynağı olarak karbonhidratlar, azotlu maddeler, iz elementler ve vitaminlerin miktarları ve bu bileşenlerin cinsleri aflatoksin oluşumu üzerine etkilidir (Evren, 1999).

3. 3. Çevre Koşullarının Aflatoksin Oluşum Üzerine Etkisi

3. 3. 1. Ortam Neminin Aflatoksin Oluşumu Üzerine Etkisi

Aflatoksin oluşturan küf mantarlarının çeşitli besinlerde gelişmesi için o besindeki en uygun nem miktarı araştırmacılar tarafından % 14-30 arası belirlenmiş (Erdem ve Özen, 1990). Bunun yanında Aspergillus cinslerinin %13-18 gibi çok az nem içeren besinlerde dahi gelişebileceği saptanmıştır. Küflerin gelişebilmesi için hava bağıl neminin en az % 65 olması gerekir (Evren 1999). Havanın nispi nemi ise % 75- 80 arasında bulunmalıdır(Erdem ve Özen, 1990). Aflatoksinlerin üretildiği optimum su aktivitesi ise 0,85 olarak bildirilmiştir (Ünlütürk ve Turantaş, 1998).

3. 3. 2. Ortam Sıcaklığının Etkisi

Genellikle küf mantarlarının en uygun gelişme sıcaklıkları 20-30° C arasındadır. Buna karşı en düşük ve en yüksek gelişme sıcaklık sınırları küf türlerine göre değişik olmaktadır (Evren 1999). Aflatoksinlerin oluşum sıcaklığının 25-30° C arası olduğu, 10° C’nin altında oluşumun durduğu saptanmış (Şahin ve Korukluoğlu, 2000) Ancak diğer faktörlere de bağlı olarak 7,5- 40° C arasında aflatoksin üretilebildiğini bildiren çalışmalar mevcuttur (Ünlütürk ve Turantaş, 1998). Örneğin ; A.flavus için gelişme sıcaklıkları en düşük 7° C, en iyi 32° C ve en yüksek 45° C olarak verilmiştir. Buna karşın toksin üretimi 8° C de başlamakta en fazla 27° C olmakta ve 42° C’ ye kadar sürmektedir (Evren 1999).

3. 3. 3. Oksijenin Etkisi

Mantarların aerobik mikroorganizmalar olmaları nedeniyle oksijenin % 45’ ten 1’ e düşmesi özellikle A.flavus’ un gelişimini ve dolayısıyla ve aflatoksin üretimini önemli derecede azaltmaktadır (Erdem ve Özen, 1990). Olağan koşullarda küf mantarları aerob mikroorganizmalar grubunda olmalarına ve gelişmek için oksijene ihtiyaç duymalarına karşın % 1 gibi düşük bir oksijen varlığı bile küfün gelişmesi için yeterli olmakta ve toksin üretebilmektedirler (Evren, 1999).

3. 3. 4. pH’ nın Etkisi

Küf mantarları gelişmeleri için genelde nötr veya ona yakın pH derecelerini tercih ederler. Bu nedenle pH 6,5 – 8,5 arsında gelişmeleri ne uygun düzeydedir (Evren, 1999). Aflatoksin oluşturan küf mantarlarının gelişmesi için en uygun pH dereceleri araştırmacılar tarafından pH 3 – 4,5 olarak tespit edilmiştir (Erdem ve Özen, 1990).

Bu faktörlerin yanısıra tarlada, hasatta ve depolamada görülen mekanik hasar, ürün karıştırma, kızışma noktaları, süre, ortamın bileşimi, madensel elementler, kimyasal işlemler, bitki dayanıklılığı, küf enfeksiyonu, bitki varyete farklılığı, spor yükü ve mikrobiyal ekosistem toksin oluşumu üzerine etkili faktörlerdir (Evren, 1999).

AFLATOKSİNLERİN İNSANLAR ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Gıdalarda küflenme sonucu oluşabilen mikotoksinlerin çoğunluğunun insanlarda tedavisi olanaksız rahatsızlıklara yol açtığı kesinlik kazanmıştır. Bu nedenle gıdalardaki küfler üzerinde araştırmalar yapılmıştır (Evren 1997). Yapılan araştırmalarla besin ve besin hammaddeleri hasat ve işlenmesi sırasında veya sonrasında küf gelişimi sonucu ortaya çıkan, en önemli ve ne fazla korkulan mikotoksinlerin aflatoksinler olduğu ortaya çıkmıştır (Şahin ve Korukluoğlu, 2000).

Aflatoksinler, insanlarda akut ve kronik etkilerle kendilerini göstermektedir (Evren, 1999). Bu etki doza ve toksinin vücuda alınma sıklığına bağlı olarak değişmektedir. Aflatoksinlerin insanlar ve hayvanlar için toksijenik, mutajenik, teratojenik ve karsinojenik etkileri olduğu bilinmektedir (Ünlütürk ve Turantaş, 1998).

4.1. Akut Etkiler

Akut zehirlenmelerde mukoz membronlarda sarılık ve fazla sayıda kanama alanları görülür. Karaciğerde yaygın olarak sentrilobuler nekrozlar ve yağ birikimi oluşur (Erdem ve Özen, 1990). Bu şekilde zehirlenme belirtileri çok fazla değildir. Kanada’da yediği etli börek ve spagettiden aflatoksinogen küfler izole edilen bir hastada, ağır hazım bozukluğu ve bilinen hastalık belirtilerine benzemeyen bulgular tespit edilmiştir. Yine ölen erkek bir hastada, sarı karaciğer distrofisi belirlenmiş ve hastanın ölümünden önce çok fazla miktarda ceviz yediği saptanmıştır. Ölünün karaciğerinde de aflatoksin B1 bulunmuştur.

Aflatoksinlerin akut toksitesi üzerine yapılan araştırmalar, en kuvvetli etkiye B1 tipinin sahip olduğunu göstermiştir. Toksik etkinin ölçü birimi olarak “LD50” alınır.

Şekil-1 Aflatoksinlerin Kimyasal Yapıları (Şahin ve Korukluoğlu, 2000).

Bu tanım vücut ağırlığı üzerinden denemede tatbik edilen ve deney hayvanlarının% 50’sinin öldüğü dozu ifade eder ve “Letal Doz” olarak isimlendirilir (Evren, 1999).

4.2. Kronik Etkiler

Gıda ile uzun süre aflatoksin alınırsa görülür. Sıcak bölgelerde risk oldukça yüksektir. (Evren, 1999). Karaciğer sirozu ve kaslarda sarılık kronik olaylarda ortaya çıkan belirgin semptomlardır. (Erdem ve Özen, 1990). Bunun yanında primer karaciğer kanseri, kalın bağırsak kanseri, mide kanseri, akciğer kanseri ve karaciğer başta olmak üzere iç organlarda yağlı dejenerasyonlarla beliren reys sendromu diğer hastalıklardandır (Evren, 1999).

Denemeler sonucu, aflatoksin alımı sonucunda insanlarda özellikle karaciğer kanseri vakalarında pozitif bir artış olduğu ortaya konmuştur (Talay, 1997). Aflatoksin

molekülü karaciğerde bir etkileşim aşaması geçirmektedir. Bu molekül karaciğer hücreleri ile birçok noktada reaksiyona girmekte, DNA ve RNA polimerazlar hızlı bir inhibasyona uğramakta, özellikle mRNA sentezindeki değişiklilerden etkilenerek protein sentezini önemli derecede bozmaktadır. Sonuçta da DNA’ya bağlı RNA sentezi ve bazı proteinlerin sentezi azalmakta ve hücre ölmektedir (Erdem ve Özen, 1990).

Yerfıstığının günlük diyette büyük payı olduğu izlenen Uganda, Kenya, Swaziland ve Mozambik gibi Afrika ülkelerinde alınan gıdalardaki Aflatoksin miktarının artması ile de primer karaciğer kanseri vakalarında da artma olduğu saptanmıştır. Tayland, Kenya, Mozambik ve Swaziland’da gıdalardaki aflatoksin konsantrasyonu ile örneklerin alındığı bölgelerdeki primer karaciğer vakaları arasında bir ilişki olduğu gösterilmiştir (Talay, 1997). Çocuklardaki Reye’s sendromundan da aflatoksinlerin sorumlu olduğu bildirilmiştir (Baysal,1999). Önceleri yalnız Afrika için bir tehlike olduğu düşünülürken, şimdilerde Çekoslovakya ve A.B.D. gibi gelişmiş ülkelerde de bildirilmektedir ( Sencer, 1991)

5. ÇEŞİTLİ GIDALARADA AFLATOKSİN BULAŞMA DURUMU

Mikotoksinlerle en fazla bulaşmaya uğrayan besinler, fındık, fıstık v.b. çerezler olarak belirtilse de, küf gelişimi olan tüm besin ve besin hammaddelerinde gelişen küfün mikotoksin oluşturma yeteneği varsa ve koşullarda mikotoksin oluşumu

için uygunsa yaygın bir bulaşmanın gerçekleşebileceği akıldan uzak

tutulmamalıdır (Şahin ve Korukluoğlu, 2000).

Aflatoksinlerin en çok bulunduğu besinlerin başında yağlı tohumlar, kuru bakliyat, sert kabuklu meyveler,kuru meyveler, tahıllar, salamura edilmemiş peynirler gelir (Baysal 1999).

A.flavus, başta kuru meyve ve çerezler olmak üzere çok sayıda gıda maddesinde bulaşma etmeni olarak verilmiştir. Örneğin; küflü peynir, çökelek, kaşar peyniri, domuz ve sığır eti, yer fıstığı,antepfıstığı,fındık,haşhaş,susam,çiğit,soya, ayçiçeği, incir, buğday, pirinç, arpa, mısır, bulgur, un, kahve, kakao, nohut, yeşil mercimek, kuru fasulye, kırmızı mercimek, barbunya, havuç gibi ürünlerde bulaşık olduğu fazla sayıda araştırıcı tarafından saptanmıştır (Evren,1997).

5.1. Kabuklu Fındıklarda Aflatoksin

Sert kabuklu meyveler olarak adlandırılan fındık ve benzeri ürünler ağaç üzerinde gelişmekte ve sert bir kabuk tarafından korunmaktadır. Ser kabuk nedeniyle bu ürünler diğerlerine göre küf bulaşmasından daha az etkilenmektedir. Yapılan bir deneyde incelenen kabuklu fındık örneklerinin kabuk ve iç kısmından toplam 72 adet A.flavus izole edilmiştir. Bunlardan 18’i besiyeri ve fındıkta, 17’si ise yalnız fındık üzerinde aflatoksin oluşturmuştur. Örneklerde aflatoksin B1 ve G1 saptanmıştır (Evren,1999).

5. 2. Yerfıstıklarında Aflatoksin

Yerfıstıklarında oluşacak toksin miktarı çevresel koşullar yanında, küf cins, tür ve suşu ile meyve sağlamlığı,fıstık çeşidi,üretim tekniği, kurutma ve depolama koşulları ve tane nemiyle de oldukça ilgilidir (Evren,1999). Aflatoksin daha çok yerfıstığı ile ilgilidir. Toksini yerfıstığında bulunan A.flavus küfü yapar. Yerfıstığı kullanılırken nem miktarının %12’yi geçmemesi, yabancı maddelerden arınmış olması, hafif ısıda dış yüzeyindeki kırmızı derinin iyice ayrılması ve üzerinde dış zarların kalmamsı önerilir (Baysal,1999). Yapılan bir çalışmada 85 adet yerfıstığı örneğinde analizler yapılmış, sonuçta 1 adet yerfıstığında ve 1 adet fıstık ezmesinde aflatoksin bulunmuştur (Evren, 1999).

5. 3. Antepfıstıklarında Aflatoksin

Antepfıstığı, aflatoksin oluşumu açısından riskli gıdalar arasında yer alır. Bulaşma ağaçta, hasat sırasında, işleme ve özelliklede depolama sırasında gerçekleşir.

Antepfıstığı ile yapılan çalışmada, kabuk yüzeyi ve endospermden 66 A.flavus suşu izole edilmiştir ve bunlardan 22’sinin aflatoksin oluşturduğu saptanmıştır. Burada da B1 tipinin çoğunlukta olduğu belirlenmiştir (Evren,1999).

5. 4 . Buğday, Un ve Ekmekte Aflatoksin

Tahıllarda mikotoksin oluşumu ile ilgili bir yayında, tahılların mikotoksin oluşumuna oldukça uygun bir ortam olduğu belirtilmiştir. Buğday ve un gibi depolanan ve karbonhidratça zengin gıda maddelerinde aflatoksin B1 ve diğer aflatoksinlerin oluşma olasılığı çok yüksektir (Evren 1999).

5. 5 . Mısırda Aflatoksin

Mısır diğer tahıllara göre mikotoksin oluşumu bakımından daha fazla risk taşımaktadır. Mikotoksinli ürün doğrudan tüketildiğinde veya bu tip yem ile beslenen hayvanların et,süt ve yumurtlarının yenmesiyle insan sağlığı için tehlike oluşturmaktadır. Yapılan bir çalışmada ithal mısırların aflatoksin içermediği, yerli mısırlarda 58 örneğin, 27’sinde aflatoksin B1, B2, G1 ve G2 tiplerinden bulunduğu saptanmıştır.

5. 6 . İncirde Aflatoksin

Aflatoksin yönünden riskli gıdalardan bir diğeri de incirdir. Bir araştırmada incir örneklerinden 138 küf izole edilmiş ve izole edilen mikroorganizmalardan 12’si aflatoksin oluşturmuş ve bunların A.flavus türüne ait olduğu belirtilmiştir. Araştırmada izole edilen ve aflatoksin meydana getiren 12 suştan 11’inin (% 91,67) sadece aflatoksin B1, bir tanesinin ise aflatoksin B1 ve G1 meydana getirdiği saptanmıştır (Evren, 1999).

İncirlerin olgunlaşmasından sonra özellikle kuraklık gibi stres koşullarında aflatoksin oluşturan küfler meyve içinde gelişebilmektedir. Olgun incirlerin % 36′sının hasattan önce dalında aflatoksin içeriği saptanmıştır. hasattan sonra kurutma sırasında da koşullara bağlı olarak küf gelişmesi devam eder. bu nedenle kurutulmuş incirlerin ortalama %18-19 kadarı özellikle aflatoksin içerebilmektedir. (Ünlütürk ve Turantaş 1998).

5. 7. Süt Ürünlerinde Aflatoksin

Süt yenebilir hayvansal dokulardan insan diyetine geçen aflatoksin kalıntılarını içerme bakımından en riskli ürünlerden biridir. Yetişkinlere oranla büyümekte olan çocuklar için temel bir besin olduğu için gerek anne sütü ve gerekse ticari olarak satılan süt ve süt ürünlerinde aflatoksin M1’in bulunması gıda hijyeni bakımından büyük bir risk oluşturmaktadır. Ayrıca aflatoksin B1, aflatoksin B2a, aflatoksin M2 gibi diğer aflatoksin tiplerini de az da olsa süt ve süt ürünlerinde bulunabileceği göz ardı edilmemelidir. Karaioannoglo ve ark. Yunanistan’da topladıkları 99 çiğ süt numunesinin 4 tanesinde aflatoksin M1 rastlarken, pastörize edilmiş süt numunelerinin hiçbirinde rastlamamışlardır. Blanco ve ark. İspanya’da yaptıkları bir çalışmada, ticari UHT yöntemi ile muamele edilen sütlerde toplam 47 numunenin 14’ünde aflatoksin M1’e rastlanmıştır.

Aflatoksin M1 bakımından pozitif peynir numunelerinin yoğunluğu büyük ölçüde yoğunluk göstermektedir. Ancak kontaminasyon durumunun tehlikeli gibi görünse de yoğunluğunun risk oluşturmayacak kadar düşük seviyede olduğu ifade edilmektedir.

Birçok araştırmacı yoğurt imalini aflatoksin M1 miktarını etkilemediğini, bunun yanında miktarında bir artış gözlenildiğini belirtmişlerdir. Bazı çalışmalarda yoğurttaki asitlik nedeniyle sütteki aflatoksin B1’in B2a’ya dönüştüğü bazı çalışmalarda ise yoğurttaki M1 miktarında % 97 oranında düşme olduğu belirtilmiştir (Demirci 2000).

5. 8. Yumurtalarda Aflatoksin

Bilindiği gibi hayvansal ürünlerde aflatoksin bulunmasında en büyük etmen yemlerdir. Yemlerde bulunan aflatoksin yemin hayvanlar tarafından tüketilmesi sonucu hayvanın vücuduna ve yenebilen kısımlarına yerleşmektedir. Tavukların yemlerle alıkları aflatoksininin %90’ını 24 saatte dışkı ile attıkları belirtilmiştir. 90 yumurta örneğinde yapılan çalışmalarda bunların hiçbirinde aflatoksin B1 bulunmamıştır (Evren, 1999). Aflatoksin ; yumurta verimi, çıkış gücü, büyüme, yem tüketimi ve yumurta veriminde azalma, yumurta iç ve dış kalitesinin bozulmasında etkisini büyük ölçüde göstermektedir ( Özen, 1986).

5. 9. Et ve Et Ürünlerinde Aflatoksin

Mikotoksin oluşturan küfler belli tip sosislerin üzerinde üreyebilir, ancak bunların içeriye doğru işlemediği ileri sürülmektedir. Küfle çok fazla enfekte olmuş jambonlarda aflatoksin B1 bulunmuştur. Aspergillus glaucus su aktivitesi 0,85’den düşük olan biltong’larda uzun sürede aflatoksin oluşturabilir (Göktan, 1990).

Mikotoksin ete, diğer hayvansal ürünlerinde olduğu gibi hayvan yemlerinden taşınır. Etin küflenmesi her zaman mikotoksin oluşumunda rol oynamaz. Fermente sucuk gibi uzun sürede olgunlaştırılan ürünlerde istenmeyen küflerin gelişmesine sık sık rastlanmaktadır. Aflatoksin fermente sucukta olgunlaşma döneminin ilk haftasında meydana gelmektedir. A. flavus daha çok baharatlarda bulunur ve et ürünlerine baharatlar yoluyla taşınır. Bu arada et ürünlerinde A. flavus dışında, A.parasiticus’da aflatoksin oluşturabilmektedir (Evren, 1999).

6. TOKSİNDEN ARINDIRMA YÖNTEMLERİ

Herhangi bir gıda maddesinde bulanabilen aflatoksinlerin giderilmesi için fiziksel ,kimyasal ve biyolojik yöntemler araştırılmıştır (Evren, 1999)

6.1. Fiziksel Yöntemler

Aflatoksinlerin sıcaklıkla inaktive edilmesi için yüksek dereceler gerekir ve pratikte sıcaklık ile aflatoksin inaktivasyonu mümkün olmamaktadır. Örneğin; yerfıstığı ununda B1 aflatoksinini %80 ve B2 aflatoksinini % 60 oranında inaktive etmek için 150°C’de 30 dk.’lık bir işlem gerekmektedir. Aflatoksinlerin normal pişirme işlemlerine dayanıklı oldukları bildirilmektedir. Ultraviyole ışınları uygulaması, bu ışınların nüfuz gücünün az olması nedeniyle birçok gıda da aflatoksin inaktivasyonun da başarısızlıkla sonuçlanmıştır, ancak özellikle ince bir tabaka halindeki süte ultraviyole ışınlarının uygulanması inaktivasyonda olumlu sonuç vermektedir. Kontrolde özellikle yağlı tohumlar başta olmak üzere bitkisel ürünlerin A.flavus ile bulaşmasının önlenmesi ve bu ürünlerin uygun koşullar altında hasat edilerek depolanması önemlidir (Ünlütürk ve Turantaş 1998). Kırma ve öğütmeye tabi tutulan mısır örneklerinde aflatoksinlerin büyük kısmının ruşeym ve kabuk kısmında kaldığı, kırma ve unda ise sadece %7-10 arasında aflatoksin bulunduğu saptanmıştır. Özellikle yerfıstığı, antepfıstığı gibi iri taneli ürünlere uygulanan fiziksel ayırım, bozuk olan koyu renkli tanelerin el il veya “elektronik göz” adı verilen fotoelektrik hücrelerden geçirilerek ayrılması şeklinde yapılabilir. Mısır gibi küçük taneli ürünlerde fiziksel ayırım mümkün olmamaktadır. Bu tür ürünlerde kuru temizleme, yaş temizleme yoğunluğuna göre ayırım yöntemleri uygulanabilir (Evren, 1999).

6.2. Kimyasal Yöntemler

Kimyasal olarak inaktive edicilere örnek olarak pek çok kimyasal madde denenmiş ve asitler,alkaliler,aldehitler,oksitleyiciler, Cl2, SO2, O3, NH3 gibi gazlar; peroksit, osmiyum tetroksit, NaCl, KmnO4, H2O2 verilebilir. Kimyasal inaktivasyonda üründe kalabilecek sağlığa zararlı reaksiyon ürünlerinin kontrolü gerekmektedir. Ayrıca gıdanın besin değeri korunmalı, koku,tat, renk, doku özellikleri tüketici tarafından kabul edilebilir olmalıdır. Yapılan denemelerde yerfıstığında H2O2, yağı tohumlarda ve hindistan cevizinde Ca(OH)2 , pamuk çiğitinde NH3 aflatoksin detoksifikasyonu için kullanılmıştır (Evren, 1999). Aflatoksin inaktivasyonu için NH3 uygulaması (%0,5-2 amonyak gazı) mısırda başarılı sonuçlar vermiştir, ancak bu işlemlerden sonra mısırın kahverengiye dönüşmesi yüzünden, bu işlem daha çok hayvan yemi olarak kullanılacak ürünlere uygulanmaktadır. Sülfit ve bisülfit mısırda ren değişimine nede olmamakla birlikte detoksifikasyonda amonyak kadar etkili olmamaktadır. Detoksifikasyon sonrası oluşabilen yan ürünlerin sağlık üzerindeki etkileri tam olarak bilinmemektedir (Ünlütürk ve Turantaş 1998).

Bununla beraber, M1 toksinin inaktivasyonunda H2O2 ‘nin ışıkla birlikte uygulanmasının daha etkili olduğu bildirilmektedir (Ünlütürk ve Turantaş 1998).

6.3. Biyolojik Yöntemler

Bin kadar mikroorganizma ( maya,küf,bakteri v.b.) taranarak aflatoksinler üzerinde etkisi araştırılmıştır. Buna göre Flavobacterium auranticum sıvı ortamda aflatoksinleri yok etmiştir. Bu konuda çalışmalar sürmektedir. Aslıda aflatoksini ortamdan uzaklaştırması apsorbe etmesiyle gerçekleştirilmekte, fakat bu bakteri hücrelerinin ölümü ile apsorbe edilen toksinin yeniden serbest kalması önemli bir sorun teşkil etmektedir (Evren, 1999).

Literatür

Evren, M., 1999. Aflatoksinlerin etki şekilleri, gıdalarda bulunma durumları ve önleme çareleri, O.M.Ü. Ziraat Fakültesi Dergisi cilt:14 Sayı:2 , Samsun.

Evren, M., 1997. Samsun Piyasasında Satışa Sunulan Değişik Besinlerde Bozulma Etkeni Olan Küfler Üzerinde Araştırmalar, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı Doktora Tezi, Samsun

. Erdem, H, Özen, N., 1990. Aflatoksinlerin İnsan ve Hayvan Sağlığı Açısından Önemi, O.M.Ü. Ziraat fakültesi Dergisi, Cilt:5, Sayı:1-2, Samsun.

Ünlütürk, A., Turantaş, F. 1998. Gıda Mikrobiyolojisi. Ege Üniversitesi Yayınları,1.Baskı , İzmir

Demirci, M.,2000. Süt Mikrobiyolojisi ve Katkı Maddeleri,VI. Süt ve Süt ürünleri Sempozyumu Tebliğler Kitabı, Tekirdağ

Baysal, A., 1999. Beslenme, Hacettepe Üniversitesi Sağlık Teknolojisi Yüksekokulu Beslenme ve Diyetetik Bölümü Ders Kitabı, 8. Baskı,Ankara.

Göktan, D., 1990. Gıdaların Mikrobiyal Ekolojisi, Et Mikrobiyolojisi, Ege Üniversitesi Basımevi, Bornova-İZMİR.

Talay, M., 1997. Ekmek Bilimi ve Teknolojisi, 1. Baskı, İstanbul.

Sencer, E., 1991. Beslenme ve Diyet, İstanbul Üniversitesi, 1.Baskı, İstanbul

12 Temmuz 2007

Konu:

Konu:

Gıdaların

Hazırlanmasında Kullanılan

Mikroorganizmalar ve kullanım alanları

Hazırlayan: Enes KÜLCÜ

Mersin Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi

Gıda Mühendisliği

( 1. sınıf )

Tarih: 4 Kasım 2002

Ders: Gıda Biyolojisi

(Doc. DR. Mustafa Özyurt)

A dan Z ye Mikrobiyoloji

İÇİNDEKİLER:

A.Gıda Mikrobiyolojisine Giriş

01. Giriş

02. Mikroorganizmalar Hakkında Genel Bilgiler

03.Mikroorganizmaların Yarar ve Zararları

04.Mikroorganizmaların Gelişmesi

05.Mikroorganizmaların Çoğalması

B.Gıda Mikrobiyolojisi ; Genel Bilgiler

01. Genel Bilgiler

Gıda Mikrobiyolojisi ; Yararlı Mikroorganizmalar

01.Genel Bilgiler

C.Fermente Gıdalar

01.Giriş

02.Fermente Süt Ürünleri

02.1Peynir

02.2Yoğurt

02.3Tereyağı Yayıkaltı (BUTTERMILK ) ve Ekşi Krema (SOUR CREAM)

02.4 Kefir ve Kımız

D.Bazı Bakterilerin Morfolojik ve Fizyolojik Yapıları

01.BACİLLACEAE Familyası

a.Acetobacter

b.Xanthomonas

c.Pseudomonas Aeruginosa

02.LACTOBACTERİACEAE Familyası

a.Diplococcus Genusu

b.Streptococcus Genusu

c.Leuconostoc Genusu

Gıda Mikrobiyolojisi ; Saprofitler

01. Genel Bilgiler

E.Gıda Mikrobiyolojisi ; İndikatör Mikroorganizmalar

01. Genel Bilgiler

02. İndikatör Mikroorganizmaların Özellikleri

03. Fekal Kontaminasyon İndeksi

F.Gıda Mikrobiyolojisi ; Patojenler

01. Genel Bilgiler

G.Gıdalarda Mikroorganizma Gelişmesi

0.1 Genel Bilgiler

Gıda Mikrobiyolojisine Giriş:

01. Giriş

Mikroplar yani mikroorganizmalar yer yüzünde bilinen ilk canlılardır. Bir tahmine göre günümüzden yaklaşık 3 milyar önce ilk bakteriler oluşmuş iken, insan tahminen sadece 3 milyon yıldan bu yana yeryüzünde bulunmaktadır.

Mikrobiyoloji çok büyük bir bilim dalıdır. Bu sebeple çeşitli alt gruplara bölünmüştür. Genel mikrobiyoloji tüm alt bölümleri incelerken, gıda mikrobiyolojisi, klinik mikrobiyoloji, veteriner mikrobiyoloji, tarım mikrobiyolojisi, endüstriyel mikrobiyoloji gibi alt bölümler kendileriyle ilgili konularında yoğunlaşır. Alg bilimi (fikoloji), virüs bilimi (viroloji), protozoa bilimi (protozooloji), parazit bilimi olan (parazitoloji) gibi bilim dalları uzun zamandan beri ana bölüm haline gelmiş iken, örneğin, tarım mikrobiyolojisi içinde rhizobiyoloji ve fitopatoloji ve bunun gibi konular da ekonomik önemleri nedeni ile artık ayrı bölümler olarak ele alınmaktadır. Endüstriyel mikrobiyoloji ve buna bağlı olarak biyoteknoloji ise günümüzün en önemli bilim dalları arasındadır.

Biz konuyu işlerken buradan giriş yapmayı uygun gördük. Bu kapsamda Gıda Mikrobiyolojisine konunun içinde geçiş yapacağız.

02. Mikroorganizmalar Hakkında Genel Bilgiler

Mikroorganizmalar, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan tek hücreli canlılardır. Bakteriler, mayalar, küfler, algler temel mikroorganizmalardır. Şapkalı mantarlar, yosunlar, likenler de aslında mikroorganizmalardır, ancak bunlarda farklılaşmış hücreler ve bunun yanında birleşmiş hücreler olduğu için normal bitkilere benzer görünmektedirler. Bakteri ve mayalarda bu şekilde birleşmiş veya farklılaşmış hücreler yoktur.

Tek bir hücreden milyonlarcası çoğalarak koloni denilen ve çıplak gözle görülebilen yapıları oluşturur. Ekmeğin, yoğurdun üzerinde yetişen küfler, reçelin üzerindeki mayalar, sirkenin üzerinde toplanan sirke anası, vücutta çıkan iltihaplı sivilceler ve çıbanlar aslında koloni denilen hücresel yapılardır.

Dünyada 500.000 – 6.000.000 arasında farklı türde ve cinste mikroorganizma olduğu sanılmaktadır. Bugüne kadar ancak bunların içinden %5 ‘inden daha azı olduğu kabul edilen 3500 bakteri, 90.000 fungi (maya, küf, şapkalı mantar), 100.000 protist (alg ve protozoa) tanımlanabilmiştir.

03. Mikroorganizmaların Yarar ve Zararları

Mikroorganizmaların pek çok yararı vardır. Bunları şu şekilde sıralayabiliriz;

- Çeşitli gıdalar mikroorganizmalar ile elde edilebilir. – Çeşitli endüstriyel ürünler mikroorganizmalar ile elde edilebilir.

- Biyolojik atık su arıtımında mikroorganizmalar kullanılır, buradan çıkan çamur değerli bir organik kütledir.

- Biyogaz reaktörlerinde mikroorganizmalardan yararla bilinir.

- Maden yatakları mikroorganizmalar ile ıslah edilebilmektedir.

- Biyolojik gübre, biyoinsektisid üretiminde mikroorganizmalar kullanılabilir.

- Doğadaki C, N, P, S gibi çevrimlerde mikroorganizmalar önemlidir.

- Genetik pek çok çalışmada mikroorganizmalardan yararlanıla bilinmektedir.

Buna karşın mikroorganizmalar insanları, bitkileri ve hayvanları hastalandırırlar ve öldürürler, gıdaları bozarak ekonomik kayıplara neden olurlar.

Mikroorganizmaları yararlı ve zararlı olarak sınıflandırmak mümkün değildir. İnsanların denetim altında olmak üzere yararlı olan bir mikroorganizma başka bir yerde zararlı olabilir. Örneğin sirke yapımında kullanılan bakteri şarap fabrikasına bulaşırsa işletmenin tüm şarabı sirke haline gelir ve büyük ekonomik kayıp yapar. Genetik çalışmalarda kullanılan mikroorganizmalardan bazıları hastalık yapma (patojen) özelliği taşırlar. Küflü peynir yapımında kullanılan küfler beyaz peynire bulaşırsa hiç bir sağlık sorunu olmaz ancak beyaz peynir küflenmiş görünümde olacağı için tüketici tarafından alınmaz, ayrıca yasal olarak bu peynirin satılması da mümkün değildir.

04. Mikroorganizmaların Gelişmesi

Diğer canlı türlerinde olduğu gibi mikroorganizmalar da gelişmeleri için öncelikle belirli besin maddelerine, ortam sıcaklığına, suya gerek duyarlar. Bunların dışında ortamın asitliği ve oksijen durumu da önemlidir.

04.01. Besin Maddeleri

Diğer canlı türlerinde olduğu gibi farklı mikroorganizmalarda farklı besin maddelerine ihtiyaç duyarlar. Örneğin arıların, kedilerin, balıkların, koyunların ve kuşların beslenme istekleri farklılık gösterir. Benzer şekilde her bitki her toprakta yetişemez. Bu açıdan bakıldığında farklı gıdalar üzerinde farklı mikroorganizmaların bulunması beklenir. Ancak genel olarak gıdalar pek çok mikroorganizmanın gelişmesine yetecek kadar besin maddesi içerirler. Bununla beraber örneğin içme suyunda son derece az besin maddesi olduğu için sadece alg (yosun) gelişebilir. Benzer şekilde örneğin reçellerde daha çok mayalar gelişir, ancak mayaların şeker sevmelerinden daha çok şekerli ortamda mayaların gelişebilmesi burada önemlidir.

04.02. Ortam Sıcaklığı

Tüm canlılar sıcaklık istekleri bakımından serin sıcaklıkları sevenler (örneğin penguenler), ılık sıcaklıkları sevenler (örneğin insanlar) ve yüksek sıcaklıkları sevenler (örneğin çöl hayvanları) şeklinde 3 gruba ayrılırlar. Mikroorganizmalar da aynı şekilde gruplandırılırlar. Buzdolabında korunan bir gıdayı ancak buzdolabı sıcaklığında gelişebilen mikroorganizmalar bozabilir. Oda sıcaklığında tutulan gıdaları ise ılık ortamlarda gelişenler hızla bozarlar. Buna karşın örneğin yoğurt yaparken sütün mayalandığı ve mayalanmış halde tutulduğu sıcaklık oldukça yüksektir.

Yine diğer canlılarda örneğin insanlarda olduğu gibi mikroorganizmalarda da sıcaklığa tolerans gösterilebilir. Bazı mikroorganizmalar ılık ortam sevdikleri halde soğuk sevenlerin veya sıcak sevenlerin gelişebileceği sıcaklıklarda da gelişebilirler.

Her canlı türü gibi mikroorganizmaların da gelişebildikleri bir ideal (optimum) sıcaklık derecesi vardır. Bu sıcaklık derecesinde mikroorganizma en aktif, en dayanıklı, en çabuk gelişme gösterir konumdadır. Bir bakterinin gelişmesi için ideal olan bu sıcaklıktan aşağıya doğru inildikçe aktivitede, dayanıklılıkta ve çoğalma hızında azalma olmaya başlar. Nihayet en az (minimum) olarak tarif edilen bir sıcaklık derecesi gelişmenin görülebildiği sınır noktadır. Daha aşağıda olan bir sıcaklıkta gelişme olmaz, ancak üremenin durması ölüm değildir. Donma sıcaklığında mikroorganizmaların bir kısmı ölürse de büyük bölümü canlı kalır. Buzlukta saklanan et oda sıcaklığına çıkartılırsa bir süre sonra bozulmaya başlar. Bozulma yapan mikroorganizmalar o ette zaten bulunurlar. Sadece buzlukta saklamakla gelişmeleri durdurulmuştur. Tarlaya atılan buğday tohumunun bir kış geçirmesine rağmen baharda filizlenmesi buna benzetilebilir. Donma sıcaklığının çok altına inilmesi mikroorganizmalar için daha fazla öldürücü değildir. Hatta sıcaklık ne kadar düşük ise canlılık o kadar iyi korunur.

Optimum olarak tarif edilen sıcaklıktan bu kez yukarıya çıkıldıkça yine aktivitede, dayanıklılıkta ve gelişme hızında azalma olur, gelişmenin sürdürülebileceği en üst (maksimum) sıcaklığın üzerine çıkıldığında gelişme durur, daha da yükseltildiğinde mikroorganizmalar ölmeye başlar. Sıcaklık ne kadar yükselir ise ölümler o kadar çoğalır. Dışarıdan bulaşma olmaz ise düdüklü tencerede pişirilmiş et, normal tencerede pişirilene göre çok daha az sayıda mikroorganizma bulundurur, hatta steril sayılabilir. Haşlanmış buğday tohumu tarlaya ekilirse bunun filizlenmesi beklenemez, çünkü buğday artık ölmüştür. Şu halde düşük sıcaklık mikroorganizmanın gelişmesini durdurur ancak yüksek sıcaklık mikroorganizmayı öldürür.

Mikroorganizmaların yüksek sıcaklığa dayanıklılıkları farklıdır. Bazı mikroorganizmalar 70-80 oC ‘da bir kaç dakikada ölürken bazıları kaynama sıcaklığının çok üzerinde (121 oC ‘da 15 dakikada) ancak ölürler.

04.03. Su

Tüm canlı türleri gibi mikroorganizmaların beslenmeleri için suya ihtiyaçları vardır. Sıcaklıkta olduğu gibi daha az su olan ortamlarda (örneğin kaktüsler gibi) veya daha çok sulu ortamlarda (örneğin çimen gibi) gelişebilen mikroorganizmalar vardır.

Bir yaklaşıma göre insanlık tarihinin önemli kilometre taşlarından birisi de ilkel insanın çeşitli gıdaları kurutarak saklamayı öğrenmesidir. Bu şekilde yerleşik düzene geçen insanoğlu gelişebilme imkanı bulmuştur.

Gıdalar su içerikleri bakımından incelendiğinde kurutulmuş gıdaların (örneğin kuru meyveler, süt tozu) çok daha uzun süreler dayanıklı kaldıkları buna karşın, yüksek nemli gıdaların (örneğin yaş meyve, süt) daha çabuk bozulduğu görülür. Gıdaların kurutulması, soğutulması ile aynı etkiyi gösterir. Kurutulmuş meyve veya süttozuna su ilave edilirse bunlar kısa sürede bozulurlar.

Gıdaların suyunu azaltmak için kurutma dışında başka işlemlerde yapılabilir. Örneğin reçel yapılırken meyvelere şeker katılması mevcut suyun mikroorganizmalar tarafından daha az kullanılmasını sağlar. Reçel, meyve suyu konsantresi, bal gibi gıdalar sadece bu yüksek şeker konsantrasyonunu seven veya buna dayanıklı mayalar tarafından bozabilir. Bu duruma göre reçelde ne kadar çok şeker varsa reçel o denli dayanıklıdır.

Benzer şekilde tuz da yüksek konsantrasyonlar da aynı etkiyi yapar. Tuzlanarak saklanan gıdalar (et, asma yaprağı vb.) bu şekilde korunurlar.

04. 0.4 Ortam Asitliği

Bazı mikroorganizmalar asitli, bazıları nötr, bazıları da bazik ortamları severler. Bununla beraber mikroorganizmaların büyük bir çoğunluğu nötr ve nötre yakın asitlikleri severler. Optimum ortam asitliğinin altında ve üstünde asitliklerde gelişme azalır, giderek durur ve nihayet ölümler görülür. Gıdalar düşük ve yüksek asitli olarak ikiye ayrılır. Domates ve salça yüksek ve düşük asitli gıdalar arasında sınır noktadadır. Meyveler, turşu, tüm gazlı içecekler, yoğurt, meyve suları yüksek asitli, tüm sebze ve ürünleri, içme sütü, et ve ürünleri düşük asitli gıdalar sayılır. Genel olarak düşük asitli gıdaların mikroorganizmalar tarafından bozulması daha kolay olur.

04.05. Oksijen

Diğer tüm canlı türlerinden farklı olmak üzere mikroorganizmalar solunum için oksijen isteyenler, az oksijen isteyenler, oksijen istemeyenler ile oksijenli ve oksijensiz ortamda gelişenler olarak 4 gruba ayrılırlar. Küfler, bakterilerin büyük bir bölümü oksijene gerek duyarlar. Bunlar oksijen olmadan gelişemezler. Çeşitli gıdaların vakum ambalajda pazarlanması bu nedenledir. Bazı bakteriler az oksijen varlığında iyi gelişirken, tetanoz bakterisi gibi bazıları için oksijen zehir etkisi yapar. Halk arasında koli basili olarak bilinen bakteri gibi bazı bakteriler ve mayalar hem oksijenli hem de oksijensiz ortamda gelişebilirler.

05. Mikroorganizmaların Çoğalması

Mikroorganizmalar bitkiler ve hayvanlara göre çok hızlı şekilde ve 2 ‘ye bölünerek çoğalır. Genel olarak küfler bakteri ve mayalara göre daha geç çoğalırlar. Bakteriler arasında 8 dakikada bir sayısını 2 ‘ye katlayanlar vardır. Buna göre 1 bakteri 8 dakika sonra 2; 16. dakikada 4 ; 24. dakikada 8 ; 36. dakikada 16… olmak üzere 4 saat sonra sayısını bir milyarın üzerine çıkarır. Her bakteri bu kadar hızlı gelişmez, ancak gıdaları ilgilendirenlerin çoğu için 1 adetten 1 milyona çıkma süresi 7-8 saat kadardır. Kuşkusuz başlangıç sayısı ne kadar fazla ise belirli bir sayıya örneğin 1 milyona ulaşma süresi o denli kısalır. Bakterinin ideal sıcaklık, su, asitlik, oksijen durumunda ve yeterli besin maddesi varlığında 2 ‘ye bölünme süresinin 24 dakika olduğunu varsayalım. Buna göre 1 bakteri 8 saat sonra l milyona (1.048.576) ulaşacaktır. Aynı bakteri başlangıçta 1 adet değil de 16 adet varsa aynı sayıya ulaşması için gereken süre bu kez altı buçuk saate düşecektir.

Burada değinilen besin maddeleri, sıcaklık, su, ortam asitliği ve oksijen gibi gelişmeyi doğrudan etkileyen tüm faktörlerin optimum değerlerde olması halinde geçerlidir. Bu faktörlerin bir ya da daha fazlasının optimumdan sapması ile gelişme hızında azalma olur.

Yukarıda verilen örnekte bakterinin 2 ‘ye bölünme süresi ideal koşullarda 24 dakika olarak verilmiş idi. Örneğin bakterinin bulunduğu ortamı biraz soğutarak 2 ‘ye bölünme süresi 30 dakikaya çıkartılırsa 1 adet bakterinin 1 milyona erişmesi için gereken süre bu kez 10 saate çıkar. Sıcaklık biraz daha düşürülüp 2 ‘ye bölünme süresi 60 dakikaya çıkartılırsa bu kez 1 bakterinin 1 milyona erişmesi için 20 saat süreye gerek vardır. Buzdolabı sıcaklığı ne kadar düşer ise gıdaların bozulma süresinin o denli uzamasının nedeni budur.

Gıdaların korunmasında yukarıda değinilen sıcaklık , su , ortam asitliği ve oksijenden ya da diğer gazlardan sıklıkla yararlanılır. Örneğin vakum ambalajda ve soğukta saklanan gıdaların bozulması daha uzun süre alır. Bilindiği gibi gıdaların bozulması mikroorganizma sayısının artması ve belirli bir değere ulaşması ile olur. Söz konusu sayıya ulaşması için mikroorganizmaların gelişmesi ne kadar engellenirse bozulma süresi o denli uzatılabilir.

Çeşitli kimyasal maddeler kullanılarak da gıdalarda bulunan mikroorganizmaların gelişmesi yavaşlatılabilir ya da durdurulabilir. Bu konuda asit, tuz, şeker gibi maddelerin dışında pek çok kimyasal madde koruyucu olarak kullanılabilir. Bunlar arasında en yaygın olanlar sorbat, benzoat, nitrat ve nitrittir.

Bir gıdanın üretiminde mikroorganizmanın gelişmesi için en uygun koşullar sağlanırken, tersine olarak mikroorganizma faaliyeti istenmiyorsa sırası ile mikroorganizmanın öldürülmesi hedef alınır, bu başarılamıyor ise gelişmenin durdurulması, bu da gerçekleştirilemiyor ise gelişmenin durdurulması amaçlanır. Bu seçimlerde gıdanın çeşidi bağlayıcı rol oynar.

- Süt amaca uygun olarak sterilize veya pastörize edilir. Pastörize sütte başta tüberküloz olmak üzere hastalık yapan bakterilerin tamamı ile bozulma yapan bakterilerin büyük çoğunluğu öldürülür. Ancak kalan bakteriler zamanla çoğalarak sütü bozarlar. Yukarıda açıklandığı şekilde sütün buzdolabında saklanmasının nedeni bakterilerin ikiye bölünme süresini uzatarak bozulmasını geciktirmektir. Bu durumda bu gibi gıdalar için depolama sıcaklığı ne kadar düşük ise bozulma için geçen süre o denli uzun olur. Ama pastörize içme sütü gibi gıdalar bu amaçla dondurulmazlar. Steril (UHT ; uzun ömürlü) sütte ise tüm mikroorganizmalar özel bir ısı uygulaması ile öldürülürler. Dolayısı ile bu sütün mikroorganizmalar ile bozulması beklenmez ve bu sütler marketlerde oda sıcaklığında depolanır. Bununla beraber, kutu açıldıktan sonra sterillik bozulacağı için bu aşamadan sonra artık pastörize edilmiş süt gibi kabul edilip, mutlaka buzdolabında korunmalı ve kısa sürede tüketilmelidir. Bir diğer deyiş ile pastörize sütte zaten pastörizasyona dirençli bazı bakteriler canlı kalırlar, açılmış steril süte ise dışarıdan bakteriler bulaşır ve bu ikisi aynı duruma gelir.

- Sebzeler dondurulabilir, kurutulabilir, sterilize (konserve) edilebilir. Konserve sebzeler steril süt gibi düşünülmelidir. Ambalajı açılıncaya kadar oda sıcaklığında, sonra buzdolabında korunmalıdırlar.

- İçme suyu filitreden geçirilebilir ve/veya ultraviyole ışını ile ve/veya ozon ile sterilize edilebilir, ya da doğrudan kaynak suyu olarak pazarlanabilir.

- Yoğurt ve peynire hiç bir uygulama yapılamaz. Sadece hammadde olan süt pastörize edilir. İşlem sırasında gelişen asitlik ve özellikle bakterilerin salgıladıkları bir takım antibiyotik benzeri maddeler bu ürünleri belirli bir şekilde korur. Burada amaç örneğin kaşar peynirine küf bulaşmasının elden geldiği kadar önlenmesidir.

- Baharata ışınlama dışında hiç bir şey yapılamaz, ışınlama ülkemizde serbest bırakılmıştır.

- Asitli veya gazlı tüm gıdaların (meyve suları, gazlı meşrubatlar, bira) pastörize edilmesi yeterlidir. Bunlar asitli oldukları için burada sadece aside dirençli mikroorganizmalar bulunur. Bunlar da 80-90 oC ‘da 1-2 dakikada rahatlıkla öldürülebilirler.

Gıda Mikrobiyolojisi ; Genel Bilgiler

01. Genel Bilgiler

Gıda mikrobiyolojisi temel olarak gıdalardaki istenmeyen mikroorganizmaları konu alan bir bilim dalıdır. Bu çerçevede gıda endüstrisinde şarap, turşu, yoğurt vb. gıdaların yapımında kullanılan starter kültürler gıda mikrobiyolojisini doğrudan ilgilendirmez. Bu tarife göre starter kültürler endüstriyel mikrobiyolojinin gıda endüstrisi alt dalında yer alır.

Bununla beraber gerek yurtiçi gerek yurt dışı kaynaklarda starter kültür konusuna kısmen de olsa gıda mikrobiyolojisi konuları içinde yer almıştır.

Gıda mikrobiyolojisi konuları arasında tifo, paratifo, tüberküloz, şarbon gibi gıdalarla insanlara geçen hastalık etmenleri yer almamaktadır. Bunun temel nedeni gıdaların bu mikroorganizmalar için sadece taşıyıcı olarak rol oynamasıdır. Bir diğer deyiş ile gıda mikrobiyolojisi temel olarak gıda işleme ve taşıma sırasında eksik ve veya hatalı uygulamalar sonunda gıdaları bozan, insanları hastalandıran mikroorganizmalarla ilgilenmektedir.

Klinik mikrobiyoloji bölümünden farklı olarak gıdalarda bulunan istenmeyen mikroorganizmalar gıda mikrobiyolojisi açısından bakılarak gruplandırılmıştır.

Gıda Mikrobiyolojisi ; Yararlı Mikroorganizmalar

01. Genel Bilgiler

Gıda mikrobiyolojisinde yararlı bakteriler temel olarak gıdaların üretilmesinde kullanılan çeşitli mikroorganizmaları tanımlamaktadır.

Bilindiği gibi başta yoğurt, kefir, kımız olmak üzere çeşitli süt ürünleri, boza üretiminde doğrudan mikroorganizmalardan yararlanılmaktadır. Ekmeğin mayalanması, bira ve şarap yapımı yine mikroorganizmalar aracılığı ile olmaktadır. Bunlara ek olarak peynir ve tereyağı ile sucuk, turşu, zeytin vb. gıdaların yapımında mikroorganizmaların doğrudan yararı bulunmaktadır.

Çok genel bir tanımlama ile gıda üretiminde kullanılan mikroorganizmalara “starter kültür” adı verilir. Yine basit bir tanımlama ile starter kültür (ya da sadece starter veya kültür) “kontrollü koşullarda standart kalitede ürün elde etmek için gıda sanayiinde kullanılan mikroorganizmalardır”. Bu tarif altında yine basit olarak “yoğurt mayası, ekmek mayası, şarap mayası” starter kültürdür. Starter kültür, belirli bir amaca yönelik olarak kullanılır. Bazı gıdalarda işlevi asit geliştirmek iken, bazı gıdalarda aroma geliştirme esastır. Probiyotik ürünlerde olduğu gibi bazı gıdalarda temel işlev doğrudan sağlıktır.

Starter kültür tek ya da birden fazla mikroorganizma olabilir. Amaca göre hangi mikroorganizma ya da mikroorganizmaların starter olarak kullanılacağı değişir. Örneğin şarap, asidofiluslu süt gibi ürünlerde tek bir mikroorganizma kullanılırken, yoğurt, kefir gibi ürünlerde iki ya da daha fazla sayıda mikroorganizma vardır. Bununla beraber, şarap yapımında aynı mayanın (Saccharomyces cerevisiae) farklı suşları kullanılabileceği gibi amaca göre başka maya türleri de kullanılabilir.

Farklı mikroorganizmalar farklı substratlarda geliştiklerinde doğal olarak farklı metabolik ürünler ortaya çıkarırlar. Buna göre örneğin şarap mayası yoğurt yapılacak süte bulaşırsa yoğurtta istenmeyen tat ve kokular meydana gelir. Küflü peynir yapımında kullanılan küfler, beyaz peynire bulaşırsa beyaz peynirin tat ve kokusu küflü peynir gibi olur ancak gıda kontrolü açısından bu kez o ürünün pazarlanma olasılığı ortadan kalkar. Bu gibi nedenle her ürüne özgü starter kültür farklıdır. Bununla beraber aşağıda açıkladığım gibi peynir yapımında doğrudan yoğurdun kullanımı da söz konusudur.

Mikroorganizmalar gıda üretiminde kullanılan pek çok hammaddede doğal olarak bulunur. Örneğin üzümde şarap yapımında kullanılan mayalar vardır. Buna bağlı olarak geleneksel yöntemde olduğu gibi üzüm suyu kendi halinde bırakılırsa zaten şarap olur. Burada elde edilen ürünün duyusal özellikleri tümüyle üzüm ile gelen mayaların sayısı, hangi tür ya da türlerde oldukları, farklı türler var ise bunların birbirlerine oranı, mayaların aktivitesi, üzümde doğal olarak bulunan diğer tür mikroorganizmaların aktivitesi gibi koşullara bağlıdır. Sonuçta duyusal özellikleri çok yüksek bir şarap elde edilebileceği gibi, tersine olarak zayıf bir şarap da elde edilebilir.

Süt ürünlerinden peynir ve tereyağı da bu örneğe benzemektedir. Çiğ sütte doğal olarak bulunan laktik asit bakterileri çiğ sütten yapılan peynir ve tereyağına çok yüksek duyusal özellikler kazandırabilecekleri gibi tersi de söz konusudur.

Bugün şarap halen büyük ölçüde geleneksel üretim yöntemi ile üretilirken, peynir üretiminde çiğ sütten geleneksel yöntemle üretim giderek azalmaktadır. Bunun en önemli nedeni toplumun sağlık ve kalite açısından bilinçlenmesidir. Buna rağmen başta peynir olmak üzere halen çiğ süt ürünlerinin tüketilmesine bağlı olarak yüksek sayıda bruselloz ve diğer hastalıklara da sıklıkla rastlanmaktadır.

Geleneksel yöntemle peynir yapımında basit olarak çiğ süt mayalama sıcaklığına getirilir, rennet ilave edilir, oluşan pıhtı kesilir, peyniraltı suyu süzülür, kuru tuzlama ya da salamurada bekletme yöntemi ile tuzlanır. Bu yöntemde çiğ sütte bulunan patojenlerin imhası sadece yine çiğ sütte bulunan laktik asit bakterilerinin oluşturdukları bakteriyosin ve diğer metabolitlere bağlıdır ve bu etki ancak belirli bir zaman süreci içinde gerçekleşir. Dolayısı ile çiğ sütten yapılan peynirlerin 90 gün olgunlaştırılması yasal bir zorunluk olmakla beraber, bu kurala ekonomik nedenlerle uyulmaması nedeni ile yukarıda değinilen hastalıklar meydana gelmektedir. Pastörize süte starter kültür ilave edilerek peynir 3 – 4 gün içinde pazarlanabilecek olgunluğa gelmektedir.

Patojenlerin imhası için en etkili yöntem ısıl işlemdir. Pastörizasyon ile bu patojenler büyük ölçüde öldürülür. Ancak bu işlem sırasında peynir ve tereyağı üretimine katkıda bulunan laktik asit bakterileri de imha olur. Bu durum,,0,,,0da starter kültür, çiğ sütün pastörizasyonu sonunda imha olan yararlı bakteriler yerine dışarıdan ilave edilen mikroorganizma anlamına gelmektedir.

Peynir yapımında pastörize edilen süte starter kültür ilave edilmez ise asitlik gelişmeyeceği için elde edilecek peynirde kısa bir süre sonra pastörizasyon sırasında canlı kalmış sporlu bakteriler gelişerek hakim flora haline geçerler ve duyusal açıdan peynir tüketilemeyecek hale geçer.

Tereyağı yapımı ise peynir yapımından farklıdır. Tümüyle fiziksel bir işlem olan tereyağı üretiminde doğal olarak çiğ sütten gelen laktik asit bakterileri ya da pastörizasyon sonrası ilave edilen starter kültür ürüne sadece duyusal açıdan katkıda bulunur. Bu durumda pastörize sütten elde edilen kremaya starter kültür ilave edilmeden de tereyağı elde edilebilir.

Çiğ sütte peynir ve tereyağı için gerekli bakteriler bulunmakla beraber, yoğurt, kefir, kımız için gerekli mikroorganizmalar son derece az sayıdadır ya da bazıları yoktur. Dolayısı ile bu ürünlerin yapımı için dışarıdan starter kültür ilavesi zorunludur. Çiğ süte bu mikroorganizmalar katılır ise yine bu ürünler elde edilir ancak yine çiğ sütten gelen flora zamanla gelişerek ürünü bozar. Dolayısı ile bu ürünlerin elde edilmesinde çiğ süte starter kültür katılması pratik olarak bir anlam taşımaz ve ister ev tipi ister endüstriyel üretimde süt pastörize edildikten sonra starter kültür ilave edilir. Benzer şekilde peynir ve tereyağı üretiminde de çiğ süte starter kültür katmanın bir anlamı yoktur.

Buna karşın endüstriyel ölçekli şarap ve sucuk üretiminde sırası ile üzüm suyu ve et pastörize edilmez. Starter kültür doğrudan ısıl işlem görmemiş hammaddeye ilave edilir. Şarap üretiminde doğal floranın etkisi kükürtleme ile ortadan kaldırılır, şarap mayası kükürde dirençlidir. Sucuk üretiminde ise bugün için başka bir pratik uygulama söz konusu değildir.

FERMENTE GIDALAR

Giriş

Fermente gıdaların diğer gıdalara kıyasla insan sağlığı açısından bir takım olumlu etkileri kanıtlanmıştır.Çeşitli gıdalarda fermantasyon sonucu besin değerlerinde olumlu değişmeler meydana gelmekte ve özellikle esansiyel aminoasit miktarında artış olmaktadır. Bu tip gıdalar insan sağlığında dengeli beslenme açısından önem taşımaktadır. Buna ilaveten fermente süt ürünlerinin diğer bir olumlu etkisi ise laktoz intoleransı olan kişilerin süt ürünlerini tüketebilmesidir. Laktik asit bakterileri tarafından üretilen fermente gıdalar ınkoroner kalp hastalıklarının en büyük nedenlerinden biri olan kolesterol açısından olumlu bazı değişikliklere neden olduğu saptanmıştır. Ancak bu konuda fazla veri bulunmadığı için daha detaylı çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.Ayrıca laktik asit bakterilerinin bağışıklık sisteminin sitümile etdigi imminoglobulin-A ve gama interferon üretimini desteklediği bildirilmiştir. Bu durumun insan vücudunun patojenlere karşı direncini ve antitümör aktivitesini artırdığı bildirilmektedir. Fermente gıdalarla birlikte sindirim sistemine alınan laktik asit bakterileri bağırsakta bulunan b-glukuronidaz, azoredüktaz ve nitroredüktaz gibi enzimlerin aktivesinde bir azalmaya neden olur. Bu enzimler prokarsinojen maddeleri karsinojen yapıya dönüştüren enzimlerdir. Dolayısıyla bu enzimlerin aktivitesindeki azalma antikarsinojenik etki oluşturur.

FERMENTE SÜT ÜRÜNLERİ

PEYNİR

Peynir fermente süt ürünlerinin çoğunda olduğu gibi laktik asit fermantasyonu sonucu oluşan bir üründür. Peynir üretimi genellikle iki önemli aşamayı içerir:

inek sütü veya peynir yapımında kullanılan diğer sütlerin laktik starter kültürle inokülasyonu birinci aşamayı oluşturmaktadır. Bu aşamada kullanılan starter kültürler tarafından laktik asit üretilir ve daha sonrada süt proteini kazein, rennin enzimi ile koagüle edilir. Peynir üretiminde genellikle streptococcus, lactococcus, leuconostoc ve Lactobacillus gibi laktik asit bakterilerinin değişik türleri kullanılmakla beraber, kullanılan starter kültürlerin pıhtıya uygulanan ısısal işleme göre değişiklik göstermektedir. Haşlanan pıhtılarda daha çok daha yüksek sıcaklıklara dayanıklı streptococcus termophilus yalnız başına starter kültür olarak kullanılırken, orta derecede ısısal işleme tabi tutulan peynirlerin üretiminde s, termophilus ve lactobacillus lactis bir arada kullanılmaktadır.

peynir üretiminin ikinci aşamasında pıhtı süzülür, preslenir ve tuzlama işlemine tabi tutulur. Olgunlaştırılarak üretilen peynirlerde pıhtı belirli koşullar altında olgunlaşmaya terk edilir. Dünyadaki bütün peynir çeşitlerimde ilk aşama sabit, peynirler ikinci aşamada tuzlama, presleme, ısıtma, olgunlaştırma farklılıklarına göre değişiklik gösterir. Peynirlerde olgunlaşma laktik asit bakterilerinin yanı sıra diğer bazı bakteri ve küflerin metabolik aktivitesi sonucu meydana gelir.bu mikroorganizmalar üründe karakteristik özelliklerin oluşmasını sağlayan sekonder flora olarak adlandırılır.

YOĞURT

Yoğurt streptococcus termophilus ve lactobacillus bulgaricusun bire bir oranda karışık kültürüyle üretilen fermente bir süt ürünüdür. Yoğurt üretiminde söz konusu bu iki organizma birbirleri üzerinde destekleyici sinerjistik etkiye sahiptirler. Bu nedenle her iki organizma yalnız başlarına ürettikleri laktik asit ve aromaların daha fazlasını üretmektedirler.

Yoğurt üretiminde kullanılan bu kültürlerin fonksiyonlarını şu şekilde özetleyebiliriz;

Yoğurt üretiminde kullanılan bu organizmalar laktozdan laktik asit üreterek sütün PH’sını 6,3-6,5’den fermantasyon sonunda 4,6’nın altına düşürmektedirler.

Yoğurda özgü karakteristik tat ve koku üretirler.

Sert bir pıhtı oluşturarak son ürüne bir stabilite ve viskozite kazandırırlar.

Yoğurtta kullanılan starter kültürler tarafından üretilen en önemli aroma maddesi asetaldehittir.

Ancak asetaldehiti bu iki organizmadan hangisinin ürettiği kesin bir sonuç kazanmamıştır. Karakteristik tat ve aromaya sahip yoğurtta 23-41 mg/kg düzeyinde asetaldehit bulunmalıdır. Doğal yoğurt aromasının oluşumunu destekleyen diğer bir madde ise pek çok süt ürününde de starter kültürler tarafından üretilen diasetildir. Yoğurttaki miktarı yaklaşık 0.5 mg/kg dır. Bunların yanında yoğurda az miktarda asetoin, asetik, formik, kaproik, kaprilik, kaprik, bütirik, propiyonik ve izovalerik gibi asitler oluşmakta, bu maddelerde tipik yoğurt tat ve aromasını etkilemektedir.

TEREYAĞI, YAYIKALTI (BUTERMILK) VE EKŞİ KREMA (SOUR CREAM)

Tereyağı spontan fermantasyon veya genellikle starter kültür kullanılarak kontrollü fermantasyonla olgunlaştırılmış ekşi kremadan (cultured soup cream) üretilen bir süt ürünüdür. Bu şekilde ekşi kremadan üretilen tereyağlarına kültüre edilmiş tereyağı (cultured butter) adı verilir. Olgunlaşmış veya tatlı kremadan (sweet cream) üretilen tereyağı ise sweet cream butter olarak bilinir. Son zamanlarda spesifik starter kültürlerin kullanımıyla kontrollü koşullar altında tereyağı üretimi yaygınlaşmıştır. Tereyağı üretiminde sağımdan hemen sonra soğutulan sütün kreması ayrılır. Krema genellikle %30-33 yağ içerecek şekilde standardize edilir ve 73°C’ de 25 saniye (HTST) pastörize edilir. Daha sonra krema 16-21°C’ ye soğutularak %4 oranında karışık kültür inoküle edilir. Genellikle tereyağı üretiminde asit üreten lactocooccus lactis subsp. Lactis ve/veya lactococcus lactis subps. Cremoris kültürleri, tat ve krema üreten türler olarak da leuconostoc mesentteroiedes subsp. Cremoris ve/ veya leuconostoc dextranicum ve lactococus lactis subsp. Diacetilactis kullanılmaktadır. Örnegin yaz aylarında 16-18°C, kış aylarında ise 19-21°C arasında olmalıdır.

KEFİR VE KIMIZ

Kefir; doğu Avrupa, batı Asya, güney Rusya, Türkiye ve balkanlarda üretilen bir süt ürünüdür. Kefirin geleneksel üretimi ve orijini konusunda fazla bir bilgi elimizde olmamakla beraber bu ürünün tamamen tesadüf bir şekilde bulunduğu düşünülmektedir. İlk üretilen kefirler geleneksel olarak genellikle kısrak sütünden üretilmekle beraber günümüzde inek sütünden de üretim yapılmaktadır.

Kefiri diğer fermente süt ürünlerinden ayıran en önemli özellik bu üründe laktik asit ve alkol fermantasyonunun bir arada yürümesidir. Kefir fermantasyonunda bir yandan laktik asit bakterileri laktik asit üretirken, diğer taraftan mayalar %0.5-1 oranında alkol ve bunun yanında karbondioksit üretmekte, üretilen bu karbondioksit de fermantasyonun ağzı kapalı bir kapta yürütülmesi durumunda ürünün köpürmesine neden olmaktadır. Bu nedenle kefir alkollü ve köpürme özelliğine sahip bir süt içkisi olarak da değerlendirilir.

GIDALARIN HAZIRLANMASINDA KULLANILANBAZI ORGANİZMALARI MORFOLOJİK VE FİZYOLOJİK YAPILARI

BACİLLACEAE FAMİLYASI

ACETOBACTER

Acetobacter türleri etil alkolü asetik aside kolayca dönüştürürler. Bu gruptaki bakterilere bundan dolayı genus ismi olan Acetobacter verilmiştir. Acetobacte türleri aerop olduklarından alkolü bazı türler okside ederek asetik aside çevirir ve daha ileri karbondioksit seviyesine kadar bir oksidasyon bunlarda görülmez. Fakat Acetobacter’ in diğer bazı türleri vardır ki onlar alkolü yakıt olarak bulduklarında onu karbondioksit seviyesine kadar okside eder, yani parçalar. Tabii birinci halde organizmanın elde edeceği enerji (atp) miktarı ikinciye nazaran daha düşüktür. Bundan dolayı birinci olaya tam parçalama olmadığından alt oksidasyon ve ikinciye de tam parçalama veya oksidasyon olduğundan üst oksidasyon denir. Acetobacter subexsydans isminden de anlaşılacağı gibi alt okside edici türlere güzel bir örnek teşkil eder .Eğer şarap ve bira gibi içeceklerden bir kısmı içildikten sonra bir kısmı şişede, şişenin ağzı açık vaziyette bir müddet terk edilecek olunursa havadan kontaminasyon yolu ile gelen Acetobacter türleri şarabı veya birayı ekşit dikleri görülür.

Yani Acetobacter üyeleri alkolü okside ederek pratikte sirke yapılır. sirke yapmak için nispeten ucuz alkol kaynakları kullanılır. Bu bakımdan fermente edilmiş malt ve fermente edilmiş patates ve diğer maddeler sirke yapımında kullanılır. Fakat tecrübeler göstermiştir ki en iyi şarap üzümden yapılır Alkolün sirkeye dönüşmesinde havadan gelen Acetobacter hücreleri tam aerop olduklarından ortamın havasız kısımlarını sevmezler ve bu sebepten ortamın üst yüzeylerine toplanırlar. Acetobacter türleri alkolü okside ettiklerinde meydana gelecek ürün türe göre değişir. Bu farklılıklara göre türler birbirinden ayrılırlar.

XANTHOMONAS

Xantomonas üyeleri genellikle monosakkarit ve disakkaritleri enerji kaynağı olarak kullanırlar ve bu maddeleri solunumlarında karbondioksit seviyesine kadar parçalayamadıklarından neticede asit istihsal ederler. Süt içinde ürediklerinde faaliyetleri neticesi sütü alkali hale getirirler. Sahip oldukları enzimlerle proteinleri, özellikle kazeini sindirme yeteneğine sahiptirler Gram-negatiftirler.

PSEUDOMONAS AERUGİNOSA

Pseudomonas genusunun bir tipi olan P. Aeruginosa 0,5 * 1,5-3 mikron boyutlarına sahip bir veya üç adet polar flajet ile hareket eden ince uzun bir basildir. Ekseriya tek hücreler halinde görülürler, fakat bazen üreme esnasında birkaç hücre bitişik kalarak kısa zincirler teşkil ettikleri görülür. Üzerinde büyüye bildiği ekseri ortamlarda mavi-yeşil bir pigment çıkarır. Bu zikredilen renkler kültürler genç iken tipiktir. Kültürler yaşlandıkça artık bu renkler görülmez olur ve kültürde kahve rengi hakim renk olarak göze çarpar.

Ekseri kültürlerde oda sıcaklığında iyi ürer. Diğer taraftan kan sıcaklığında daha iyi ürediği, tespit edilmiştir. Aerobiktir ve glikozdan asit yapar. Süt içindede kolayca ürer, sütün pıhtılaşmasında ve çıkardığı pigmentten dolayı yeşil renk almasına sebep olur.

LACTOBACTERİACEAE FAMİLYASI

DİPLOCOCCUS GENUSU

Diplococus türleri ortamlarında glikoz, sakkaroz, laktoz ve inulin gibi maddelere rastladıklarında onları fermente ederek organik asitlere dönüştürürler. Kısaca söylemek gerekirse onların fermentatif kabiliyetleri yüksektir. Kültür istekleri bakımından oldukça müşkülpesent olduklarından bir çok birçok suni ortamlarda bazen üremezler bazen da zayıf bir üreme gösterirler. Ancak ortam kan ihtiva ederse normal bir üreme görülebilir, Onlar kan agarında üretildiklerinde alfa tipi bir hemolizde yaparlar.

Diplococus türleri bazı çözeltilerde erirler. Sodyum deoksiçukalat bunlardan bir tanesini teşkil eder.

Gram reaksiyonuna gelince, sadece genç hücreler gram-pozitif bir özellik gösterir.

STREPTOCOCCUS GENUSU

Her ne kadar süt ekşimesi ile ilgili eski literatürde birçok yanlış fikirler ileriye sürülmüşse de bu gün artık bu konu aydınlığa kavuşmuş durumdadır. Sütte bulunan ve sütte bulunan ve süt ekşimesi ile ilgili olan bakteriler streptococcüs lactis, streptococcüs cremoris, leuconostos citrovorum’ dur. Bunlardan iki tür morfolojik özellik bakımından birbirlerine çok benzerler, hatta başka bir genusa ait olan Leuconostos citrovorum’ da gene morf0olojikman yukarıda ki iki türe çok benzer. Sütte bulunan bu bakteri türlerinden ilk ikisi homofermentatitirler. Yani onlar süt içerisindeki laktozu fermente ederek neticede sadece laktik asit istihsal ederler. Bu asit ise sütün ekşimesine sebep olur. Diğer taraftan sütte bulunan ve sütte daha az aktif olan Leuconostos citrovorum ise heterofermentatif bir türdür. Zira bu tür sütte fermantasyon neticesi laktik aside ilaveten etil alkol ve karbondioksit de istihsal eder.

Sütte bulunan bu bakteriler süt kendi faaliyetleri için uygun bir şekilde tutulursa; yani süt hiçbir işleme tabi tutulmazsa hemen süt içinde bulunan şekerden istifade ederek fermantasyona giderler ve bu olayın neticesinde de fermantasyon ürünü olarak

Laktik asit meydana gelir. Sütte zikredilen bu fermantasyonun cereyan ettiği kolaylıkla anlaşılabilir. Zira organizmaların fermantasyon için şekere ihtiyaçları olduğundan sütteki şekerlerin miktarında bariz bir azalma olduğu gibi, bu faaliyet neticesi süt kazeini de dibe çökerir. Streptococcus ve Leucorostoc’ un bazı türleri ayran, tereyağı, peynir gibi süt ürünlerinin yapılmasında da kullanılırlar. Ticari kültürlü ayran yapımında tekniğe uygun olarak S. Lactis ve S. Cremoris, L. Citrovorum veya L. Dextranicum kullanılır. Ayranda arana özellikler onun hafif ekşi, özel bir tat ve kokuda olmasıdır. İşte yukarıdaki iki organizma homofermentatif olduklarından sadece laktik istihsal ederler ve bu asit ayranın ekşiliğini temin eder. Diğer taraftan son iki organizmadan bir tanesinin kullanılması halinde asetik asit , isetimetilkarbonital gibi bileşikler meydana gelir. Bu maddeler ise ayrana kendine özgü tat ve koku verirler.

Tereyağı yapımında kullanılan bakterilere gelince, S. Lactis ile S. Diacetilactis’ in bu işe uygun bazı strainleri tereyağı tekniğine uygun bir şekilde kullanılır. Bu organizmaların tereyağı yapımında kullanılmalarından maksat tereyağının tadını daha iyi bir hale getirmektir. Gene aynı gaye ile peynir yapımında tekniğine uygun şekilde S. Lactis veya S. Cremoris kullanılır. Yalnız bu iki organizmanın kullanılması halinde peynir yapımında takip edilen işlemler esnasında sütün ısısını otuz sekiz santigrat dereceden yukarıya çıkarmamağa dikkat etmek lazımdır. Aksi halde bu organizmalar ölür ve onlardan beklenilen fayda temin edilemez. Şayet işlem esnasında ısıyı elli santigrat civarına çıkartmak icap ediyorsa bu durumda yüksek ısıya dayanıklı olan Sthermophilus türü, Lactobacillus ve L bulgaricus ile beraber peynir yapım tekniğine uygun şeklide kullanılır. Bu gruptaki organizmalardan SThermophilus ve L. Lactis yoğurt yapımında da gene yoğurt tekniğine uygun hareket etmek suretiyle kullanılabilir. Streptococcus türleri gram-pozitif’ tir.

LEUCONOSTOC GENUSU

Leuconoctos türleri heterofermentatiftirler , fermantasyonları sonucu laktik asit, asetik asit, gliserin, etil alkol, karbondioksit gibi maddeler oluştururlar.

Gıda Mikrobiyolojisi ; Saprofitler

01. Genel Bilgiler

Gıdalarda doğal olarak bulunan bir diğer grup mikroorganizma ise saprofitlerdir. Bunlar “çürükçül” olarak da adlandırılırlar. Patojenlerden farklı olarak bunlar gıdalarda geliştiklerinde tat, koku, kıvam vb. bozuklukları ile varlıklarını ve geliştiklerini açıkça hissettirirler. Dolayısı ile bunlar genel olarak ekonomik kayıplara neden olurlar.

Gıda Mikrobiyolojisi ; İndikatör Mikroorganizmalar

01. Genel Bilgiler

İndikatör mikroorganizmalar gıda sanayiinde kurallara uygun olarak üretim yapılıp yapılmadığının göstergesi olarak değerlendirilir. Hammadde, üretim teknolojisi, iyi ve doğru üretim uygulaması (GMP ; Good Manufactoring Practice) konularında indikatör mikroorganizmalar yeterli bilgi verir. Bir diğer deyiş ile ve kısaca indikatör mikroorganizmalar kalitenin göstergesidir.

Bu aşamada indikatör mikroorganizmalar ile patojenlerin birbirine karıştırılmaması gerekir. Gıda kalitesi hakkında fikir elde etmek için aranan / sayılan bu grup mikroorganizmalar toplam bakteri, toplam maya ve küf, toplam koliformlar, fekal koliformlar gibi mikroorganizma gruplarıdır. Toplam bakteri içinde çok yoğun olarak (örneğin Staphylococcus aureus gibi) patojen bakteriler bulunsa bile bunlar analiz yöntemi uyarınca sadece toplam bakteri olarak değerlendirilir. Tersine olarak bir gıda maddesinin üretiminde kullanıldığı için yararlı olarak değerlendirilen bir mikroorganizma (örneğin, rokfor peyniri yapımında kullanılan Penicillium roqueforti) başka bir gıdaya (örnek kaşar peynirine) bulaşırsa yine indikatör mikroorganizma olarak toplam maya ve küf analizinde standartların üzerinde küfe rastlanacağı için o ürün bozulmuş olarak kabul edilir.

Hangi mikroorganizma gruplarının indikatör olarak ele alınacağı ile ilgili olarak farklı görüşler bulunmaktadır. Bir yaklaşıma göre indikatör mikroorganizmaların mutlaka dışkı kökenli olması gerekirken, bir başka yaklaşım her türlü mikroorganizmayı indikatör olarak kabul etmektedir. Bu metinde ikinci görüş benimsenmekte ve indikatör olarak tüm mikroorganizmalar değerlendirilmektedir. Son zamanlarda mikroorganizmalara ek olarak mikrobiyel gelişmeye bağlı ortaya çıkan laktik asit, diasetil, alkol gibi ürünlerin de mikrobiyel indikatör olarak değerlendirilmesi üzerinde durulmaktadır.

Gıda sanayiin farklı işletmelerde o işletmeye özgü indikatör mikroorganizmalar üzerinde durulur. Örneğin tereyağı işletmesinde lipolitik mikroorganizma varlığı / sayısı önemli bir kalite kriteri iken, lipolitik bakterilerin örneğin meyve suyu endüstrisinde hiçbir önemleri yoktur. Benzer şekilde fekal kontaminasyon indeksi bakteriler pek çok gıda maddesi için önemli kalite kriteri iken, konserve sebzelerde bu bakterilerin aranması gereksizdir.

Gıda işletmeleri kendi kalite programları çerçevesinde hammaddeden başlayarak farklı mikroorganizmaları indikatör olarak belirleyebilir. Buna ilave olarak kamu kontrol kuruluşları tarafından belirlenen indikatör mikroorganizmalar da bulunur.

02. İndikatör Mikroorganizmaların Özellikleri

Gıda endüstrisinde indikatör olarak seçilen mikroorganizmaların belirli özellikler taşıması gerekmektedir.

Öncelikle gıdalarda mikrobiyel kalite ile ilişkili bu mikroorganizmaların varlığı kolaylıkla ve hızla belirlenebilmeli ve sayılabilmeli, diğer mikroorganizmalardan ayrılabilmeli, gıdada bulunan doğal flora tarafından bu mikroorganizmaların gelişmesi engellenmemelidir.

Buna bağlı olarak toplam bakteri, toplam maya ve küf, toplam ozmofilik ve ozmotolerant mayalar, kserofil küfler, toplam proteolitik bakteriler, toplam koliformlar vb. gibi farklı mikroorganizmalar yukarıda da belirtildiği gibi farklı gıdaların kalitesinin belirlenmesinde indikatör mikroorganizma olarak kullanılmaktadır.

Genel prensip olarak indikatör mikroorganizmaların patojen olmaması gerekirse de Clostridium perfringens istisnadır.

03. Fekal Kontaminasyon İndeksi

İndikatör mikroorganizmalar olarak en önemli grup fekal kontaminasyon indeksi bakterilerdir. Bunların varlığı gıdaya hammaddeden başlayıp gıdanın taşınmasına kadar bir ya da daha fazla aşamada doğrudan ya da dolaylı olarak lağım ile dışkı bulaştığının göstergesidir.

Fekal koliformlar, enteroklar ve Clostridium perfringens tipik fekal kontaminasyon indeksidirler. Fekal koliformlar yerine yaygın olarak E. coli kullanılır. Bunlardan enterokoklar sularda fekal kontaminasyon belirlenmesi için diğerlerine göre daha iyi bir gösterge olarak kabul edilir.

Fekal kontaminasyon indeksi ve buna bağlı olarak gıda kalitesi üzerinde dikkat edilmesi gereken noktalar vardır.

Yukarıda da belirtildiği gibi indikatör mikroorganizmalar patojenler içinden seçilmemekledir. Burada öncelikle primer patojen olmayan bakteri E. coli tip 1 olarak tanımlanan bakteridir. Bu bakterinin bağırsaklarda vitamin sentezine katılması nedeni ile yararlı bir bakteri olduğu da açıktır. Bununla beraber, E. coli O157:H7 serotipinin bugün bilinen en tehlikeli gıda kaynaklı patojen bakteri olduğu da unutulmamalıdır. Benzer şekilde E. coli ‘nin diğer serotipleri ve Klebsiella pneumoniae de insan ve hayvanlarda hastalıklara neden olabilmektedir.

İkinci olarak analiz edilen materyalde bağırsak kökenli olan bu bakterilerin varlıklarının gösterilmesi o materyalde yine bağırsak kökenli olan Salmonella ve Shigella gibi primer patojenlerin de mutlaka bulunacağı anlamına gelmemekte, sadece bir potansiyel tehlikenin olduğuna işaret edilmektedir. İnsan dahil olmak üzere her hangi bir sıcak kanlı hayvanın bağırsağında başta E. coli olmak üzere diğer fekal koliformlar da mutlaka vardır, ancak o bireyde Salmonella ve Shigella gibi yine bağırsak kökenli patojenler bulunmayabilir. Nitekim tümüyle sağlıklı insan ve diğer sıcak hayvanların bağırsak sistemlerinde bu gibi patojenler yoktur. Tersine olarak sağlıklı görülen bireylerin bağırsak sistemlerinde Salmonella ve Shigella gibi primer patojenlerin ve hatta E. coli O157:H7 serotipi bulunabileceği unutulmamalıdır.

Son olarak, bu bakterilerin analiz edilen materyalde bulunması bir hijyen eksikliğidir. Ancak, bu hijyen eksikliğini hammaddeden mi yoksa işletme koşullarından mı geldiği bugünkü teknoloji ile analiz edilememektedir. Örneğin, tarla koşullarında kuşların hammadde üzerine dışkılamaları pratik olarak ve kolaylıkla engellenemez. Bu durumda pek çok baharatta fekal kontaminasyon doğaldır. Tersine olarak, süt sağımında meme hijyeni ve sağım koşulları kontrol altına alınır ise hayvan dışkısının çiğ süte bulaşması tümüyle önlenebilir. Bu durumda çiğ sütte fekal koliform bulunmaması gerekir. Ancak ülke hayvancılık koşulları dikkate alınırsa bu aşama göz ardı edilebilir. Burada dikkat edilmesi gereken husus “ülke hayvancılık koşullarının zorlamasıdır ve kontrol altına alınabilir” bir özellik olmasıdır. Aynı durum çiğ et için de geçerlidir. Oysa pastörize sütten yapılan peynir gibi bir üründe pastörizasyon sonunda tüm koliform bakteriler ölür. Dolayısı ile bu ürünlerde fekal koliformlara rastlanması sadece pastörizasyon sonundaki bulamadan kaynaklanır. Bunun temel sorumlusu ise işletmede çalışanların tuvalet sonrası asgari hijyene dikkat etmemeleridir.

Gıda Mikrobiyolojisi ; Patojenler

01. Genel Bilgiler

Gıda mikrobiyolojisinde patojen ile kastedilen mikroorganizmalar bir düzine bakteri türü ile mikotoksijenik küflerden ibarettir. Gıdada bulunan ve insanlarda hastalık yapan mikroorganizmaların patojen olarak nitelendirilmesi için 2 temel koşul vardır.

Öncelikle mikroorganizma gıdada açıkça “bozuk” olarak nitelendirilemeyecek kadar az sayıda bulunduğunda hastalık yapabilme özelliğinde olmalıdır. Buna göre saprofit mikroorganizmalar ile patojenler arasında farklılık vardır.

İkinci olarak, gıda mikrobiyolojisi doğrudan gıda işleme teknikleri ile ilişkili olduğu için gıdanın sadece taşıyıcı olduğu insan patojenleri ile ilgilenmez. Buna göre tifo, paratifo, brusella, şarbon, tüberküloz gibi patojenler gıda mikrobiyolojisi konuları dışındadır.

Gıdalarda Mikroorganizma Gelişmesi

01. Genel Bilgiler

Gıdalarda mikroorganizma gelişmesi öncelikle gıdanın bileşimine bağlıdır. Yüksek asitli bir gıdada sadece bu asitliği seven ya da dayanabilen mikroorganizmalar gelişebilirken, benzer şekilde kuru gıdalarda sadece kserofil küfler gelişebilir.

Gıdanın oksidasyon – redüksiyon potansiyeli ya da bulunduğu atmosfer ortamı, depolanma sıcaklığı, gıdada bulunan antimikrobiyel bileşikler gibi çeşitli iç ve dış faktörler gıdalarda mikroorganizmaların gelişmesi üzerine etkili olmaktadır.

Buna göre yoğurtta olduğu gibi gıdada mikroorganizma gelişmesi isteniyor ise mikroorganizmanın gelişmesi için gereken tüm koşullar sağlanırken, tersine olarak gıdada mikroorganizma gelişmesi istenmiyor ise mikroorganizmaların gelişememesi için gereken koşullar sağlanır.

KAYNAKÇA:

MİKROBİYOLOJİ ABC’Sİ

(EGE ÜNİVERSİTESİ YAYINLARI)

BAKTERİYOLOJİYE GİRİŞ

(EGE ÜNİVERSİTESİ YAYINLARI)

MİKROBİYOLOJİYE GİRİŞ

(EGE ÜNİVERSİTESİ YAYINLARI)

MİCROBİOLOGY OF FERMENTED FOOD

(UNİVERSİTY PRESS GLASGOV U.K.)

WWW.YAHOO.COM/MAIL/GROUPS

(MICROBIOLOGY GROUP)

WWW.YAHOO.COM/MAIL/GROUPS

(MICLEB GROUP)

WASTEWATER MİCROBES

(NALCO DIVERSIFIED TEC. ,INC.)

12 Temmuz 2007

Bel Fitigi

bel fitigi

Belfitigi, bel omurlarinin arasindaki kikirdagin asiri zorlama nedeniyle yerinden kayarak bacaklara gelen sinirlere ve omurilige baski yapmasi sonucu olusan bir hastaliktir. Belirtiler: Hasta belinden kalcasina ve bacagina yayilan agridan sikayet eder. Bu agri ayak topuguna ve parmaklara kadar uzanabilir. Bazi hastalar bacaginin arka kismindan bir iple çekildigini söylerler. Hastanin beli bir tarafa egilebilir. Zamanla ayakta uyusma, kuvvet kaybi gelismeye baslar. Ilerlemis vakalarda idrar ve büyük abdest yapmakta zorluklar olusabilir. ***ÖNEMLI NOT: Hastanin ayak bileginde kisa sürede felç ve idrar yapamama durumu (idrar felci) meydana gelirse acilen ilk 6 saat içerisinde ameliyat edilmelidir. Bu 6 saatlik süreye ALTIN DÖNEM denir ve bu süre gecirilirse hastanin klinik bulgulari düzelmez. Ayak bilegindeki felç kalici olur, idrarini yapamaz. Hayat boyu idrar sondasi kullanmak zorunda kalabilir. Bu nedenle böyle bir durumla karsilasan hasta hiç vakit kaybetmeden beyin cerrahisi uzmanina müracat etmelidir. Unutulmamalidir ki, sinir sisteminde kayip edilen geri gelmez…

Tedaviyi ikiye ayirmak mümkündür.

1- Baslangiç halindeki belfitigi tedavisi 2- Ilerlemis belfitiginin tedavisi BASLANGIÇ HALINDE (ERKEN DÖNEM) TEDAVI Bu dönemde omurgalar arasindaki fitigin çok küçük bir kaymasi söz konusudur. Henüz bacaga gelen sinir tam etkilenmemistir. Yani ayakta felç, idrar felci gibi ciddi durumlar olusmamistir. Cerrahiye gerek duyulmadan tedavi edilebilir. Öncelikle hastalar yatak istirahatina alinirlar ve adele gevsetici ilaçlar, agri kesiciler ve antiromatizmal ilaçlar verilir. Ayrica bu dönemde belin çekilmesi yarali olabilir. Bel çekmenin tibbi ismi TRAKSIYON’dur. Bel çekme islemi kesinlikle Fizik tedavi uzmanlari tarafindan yapilmalidir. Beli çekmeye yarayan Traksiyon masalari mevcuttur. Bu cihazlar kullanilarak hasta hiçbir riske sokulmadan beli çekilir. Böylece çok az bir miktar yerinden kayan kikirdak yerine getirilebilir.

Bel sagliginiz açisindan: 1- Öne dogru egilerek agir yük kaldirmayin. Yük kaldirmak gerektiginde sekilde görüldügü gibi ayaklarinizi açip yere çömelmek suretiyle kaldiriniz. 2- Dik oturmayin. Uzun süreli oturmak gerektiginde hafifce uzanip, belinizin arkasina bir yastik koyun. 3- Uzun süreli oturarak çalisanlar araliklarla kalkip dolasmalidirlar. Çünki, oturdugunuz zaman belinize binen yük ayaktakinin %80 i kadar fazladir. 4- Yataginiz çok yumusak olmasin. Sert yataklar herzaman tercih edilmelidir. 5- Karin adalelerinin ve bel kaslarinin gevsemesi bele binen yükü arttirir. Bu nedenle karin ve bel bölgelerinin güclenmesi için spor yapmaliyiz. Hergün en az 15 dakika yürümek yararlidir. Yüzmeye önem veriniz. 6- Asiri kilo bel üzerine gereksiz yük olacagindan sismanliktan korununuz. 7- Uzun topuklu veya topuksuz ayakkabi giymeyiniz. Normal topuk boyu tercih edin. 8- Araba sürerken sirtinizi koltuga tam yerlestirin. Uzun yola çikarken ince bir yastikla belinizi destekleyin. Molalarda mutlaka dolasip belinizi dinlendirin. 9- Doktora danismadan çelik korse kullanmayin, belinizi çektirmeyin .

iiÖÖçsBel fitigi nedir?

Belimizde 5 adet omur kemigi vardir. Bu kemikler arasinda da disk adi verilen kikirdaklar bulunur. Bel fitigi, beldeki omur kemikleri arasinda bulunan ve adeta bir amortisör gibi görev yapan bu disklerin fitiklasmasi sonucu ortaya çikan bir rahatsizliktir. Fitiklasan yani içerden disariya dogru tasan disk omurilik kanali içinden veya kendisinin arka-yan tarafindan geçmekte olan sinirleri sikistirir ve hastalik böylelikle kendisini belli eder.

iiÖÖçsBel fitiginin belirtileri nelerdir?

Bel ve bacak agrisi en belirgin sikayettir. Fakat bazen bel veya bacak agrisindan sadece biri de bulunabilir. Agriyla birlikte bacaklar da uyusma ve hastalik ilerledikçe kuvvet kaybi da görülebilir. Bazen orta hattan omurilik kanalina dogru uzanarak sinirleri sikistiran büyük bel fitiklarinda idrar ve büyük abdestini tutamama veya yapamama gibi bozukluklar ile bacaklarda felce dogru gidis ortaya çikabilir. Hastaligin bu derecede ilerlemesine müsaade edilmemeli, zamaninda müdahale ile uygun bir tedavi gerçeklestirilmelidir. Bel fitiginda, bel ve bacak agrisi yürümekle, is yapmakla ve ayakta kalmakla, öksürmekle artarken sert yatakta yatmakla azalabilir.

Hastaliga yanlis yaklasimlar nelerdir?

Ulkemiz geneli düsünüldügünde maalesef insanlarimizin büyük bir kismi hastaliklari konusunda çok bilinçsiz. Agri içinde kivranirken doktora gitmeyi tercih etmiyor da hiçbir bilimsel temele dayanmayan birtakim yöntemlere basvuruyorlar. Beline bal, incir, balik baglatan hastalardan tutun da, cildini ciddi sekilde kestiren, yaktiran, sülük koyan veya bilinçsizce çektiren hastalara kadar yüzlerce bilim disi uygulamaya sahit olmaktayiz. Halbuki bel fitigi bir çesit degildir ve hastaligin degisik safhalarinda farkli tedavi metodlarini uygulamak gerekmektedir. Neticede basit bir tedavi ile iyilesmesi mümkün iken, bilinçsizce yapilan uygulamalar sonucu ameliyatlik hale gelmis hastalarla sik sik karsilasmaktayiz.

Bu konu ülkemiz insani için önemli bir problemdir. Ancak bu problemin çözümünde basta biz doktorlar olmak üzere herkese önemli görevler düsmektedir. Devletin egitim kurumlari ve medyanin halkin bilgilendirilmesi ve bilinçlendirilmesi noktasinda daha aktif bir tavir ortaya koymalari gerekir.

Bel f itigindan nasil korunulabilir?

Diger hastaliklarda oldugu gibi bel fitigina da yakalanmamak en iyisidir. Yani tedbirler hastaliga yakalanmadan önce alinmalidir. Kisi hiç bir zaman çok agir bir yükü kaldirmamali, bir yük kaldiracaksa mutlak surette dizlerini kirarak o cismi yerden almali ve o sekilde kaldirrnalidir. Yani belden egilerek kaldirmamalidir. Hiçbir cismi uzanarak almamalidir. Mesela raftan kitap alirken uzanmamalidir. Telefon bile çalsa, uzanarak almamalidir. Daima cisimlere yaklasarak, ara da mesafe birakmaksizin almalidir. Saglikli iken bel ve karin adalelerini güçlendirici egzersizler yapmak yararlidir. Bu konuya asagida 50 tavsiye bölümünde daha açik bir sekilde deginecegiz.

iiÖÖçsTedavi

Bel fitigi rahatsizligi bulunan bir hastada hastaligin hangi safhada oldugu iyi bir muayene ve ileri tetkik metodlari ile net olarak tesbit edildikten sonra tedavi safhasina geçilir. Bundan sonra, pratik olmasi açisindan, hastalar cerrahi müdahale gerekenler ve cerrahi müdahale gerekmeyenler diye iki büyük gruba ayrilabilirler. Bel fitigi gelisiminin erken dönemlerinde konservatif tedavi adi verilen cerrahi-disi tedavi metodlari uygulanir. Bu safhada, hastaya bütün dünyada agri kesici, adale gevsetici ve antienflamatuar ilaçlar verilir. Sert yatak istirahati tavsiye edilir. Fizik tedavi yapilabilir. Lazer ile tedavi cihetine gidilebilir. Yine ciltten birtakim girisimlerde bulunulabilir.

Bel fitiginin tedavisini bir ekip isi olarak görmekte yarar vardir. Nörosirürji (Beyin Omurilik-Sinir Cerrahisi), Nöroloji, Anestezi, Fizik Tedavi ve Rehabilitasyon Uzmani Doktorlar ile Diyetisyen, Psikolog ve Fizyoterapistler bu ekibin içinde yer al malidir. Gerektiginde diger bazi branslardaki uzman doktorlarin görüslerine de müracaat edilmelidir. Bu ekibin elinde bir Fizik Tedavi Unitesi ve bu ünitede Lazer, Infraruj, Ultrason, Kisa dalga diatermi, TENS, NMES, Diadinamik akim, Mikrodalga, Vakum interferans, Traksiyon (Programlanabilir hafizali otomatik cihaz ile bel çekme) ve rehabilitasyon araç-gereçleri de hazir bulun malidir.

Bütün bu prensipler isiginda modern imkanlar kullanilarak hastalarin büyük bir kismi ameliyat harici metodlarla tedavi edilebilir. Prensip olarak cerrahi müdahale son çare olarak düsünülmelidir. Ancak hastalik ilerlemis ve yapilan muayenede bazi sartlar tesekkül etmis ise [ki bu sartlar uluslararasi Nörosirürji camiasi nezdinde genel kabul görmüs ve klasik kitaplara kadar geçmis kriterlerdir; o zaman ameliyat karari verilir. Bu karari verirken cerraha bilgisayarli tomografi veya manyetik rezonans görüntüleme metodu büyük oranda yardimci olur.

iiÖÖçsCerrahi tedavi

Nörosirürji uzmani olan doktor kesin olarak ameliyata karar vermis ise, artik ameliti geciktirmemek gerekir. Çünkü gecikme neticesinde bazen felce kadar giden telafisi imkansiz birtakim problemler ortaya çikabilmektedir. Buna karsilik zamaninda yapilan, uygun ve yeterli bir cerrahi müdahale hasta ömür boyu rahat ettirebilmektedir.

Mutlak surette ameliyat gereken hastalar operasyonun hiçbir safhasinda dokulara çiplak gözle müdahale etmeyip, ciltten itibaren görüntüyü büyüten mikroteknik ile ile çalismakta yarar vardir. Çünkü binlerce yil önce söylenmis bir tedavi prensibi olan “Öncelikle hastaya zarar vermeyiniz” sözü bugün geçerlidir. Bel fitigi operasyonlarinda dar derin bir sahada, üstelik de sinir kökleri gibi çok hassas yapilarin çevresinde cerrahi girisim sürdürüldügü için görüntüyü büyüterek çalismanin yaninda sahanin iyi aydinlatilmasi da önem arzeder. Bunun için de ekibin lideri olan cerrah önceden bütün tedbirleri almalidir. Böyle olunca sinir elemanlari ve çevre dokular görüntü alanina büyütülmüs ve mükemmel bir sekilde aydinlatilmis olarak gelmekte, ciltten itibaren kontrollü gidildigi için lüzumsuz kanamalar olmamakta, daha emniyetli, temiz ve estetik, hatta ameliyat sonrasi dönemde dikis aldirmaya dahi gerek kalmayan, hasta için kolayliklar arzeden bir cerrahi ortaya çikmaktadir. Böyle bir cerrahi girisim sonrasinda hastalarin günlük nornial aktivitelerine kavusmalari da daha kisa sürede olmaktadir.

iiÖÖçsSert yatak istirahati

Ameliyat gerekmeyen hastalara uzman doktor tarafindan sert yatak istirahati uygun görülmüs ise bunun ortalama süresi üç haftadir. Uzman doktor hastanin tedaviye verecegi cevaba göre bu süreyi artirabilir veya azaltabilir. Yatilan yer, altinda sunta veya tahta bulunan 3-4 kat battaniye veya ince bir yatak olmalidir. Bu yatak yaylanmamalir ve deforme olmamalidir.

Istirahat süresince mümkün mertebe yataktan çikmamali, yemek dahi yatakta yenmeli, hatta namazlar bile yatakta sag yan tarafa yatarak kilinmalidir. Hasta daha çok sirt üstü yatmali, ayaklarini toplamali ve sirt üstü pozisyonda yorulunca da yan tarafa dönerek istirahat etmelidir. Hiçbir zaman yüzüstü yatmamalidir. Sert yatak istirahati süresince doktorunun kendisine verdigi ilaçlari da kullanmalidir.

12 Temmuz 2007

Günümüzde, İletişim Sistemlerinin Yaygınlaşmasında, Radyo İletişim Sistemle

Günümüzde, iletişim sistemlerinin yaygınlaşmasında, radyo iletişim sistemleri önemli yer tutmaktadır. Buna bağlı olarak iletişim ortamında oluşan elektromanyetik uyumsuzluk nedeniyle; radyo iletişim sistem ve cihazlarının normal çalışması zorlaşmaktadır. İletişim ortamında elektromanyetik uyum sağlamak için: radyo elektronik sistemlerinin yerleşim uzaklıkları ve frekans farklılıkları doğru seçilmelidir.

Radyo elektronik sistemlerin yerleşim uzaklıkları ve cihazların elektromanyetik ışıma gücünün seviyesi o derecede sınırlanmalı ki; iletişim ortamında yerleşen alıcılar yalnız önceden belirtilen alan içerisinde etkilenmelidir. Bu durumda alıcının girişine ulaşan işaretin minimum seviyesi de belirlenmelidir. Böylece yerleşim uzaklığı dışında yerleşen alıcıların bu ışıma kaynağından etkilenmesi olanağı olmayacaktır. Buna göre alıcıların girişinde algılanan minimal işaretin orantılı seviye standart değeri sınırlanır. Örneğin VHF ve UHF frekans bantlarında bu oran 26 dBV’ den yüksek olmamalıdır. Bu durumda alıcının girişinde ölçülen işaret gürültü oranı 26 dBV’ nın altındaysa, bu işaretin alıcıyı etkilemesi olası değildir. İletişim ortamında elektromanyetik uyumu için her bir vericinin oluşturduğu alan ve bu alanın sınırlarını da belirlemek gerekir. Buna göre, bir vericinin oluşturduğu elektriksel salınımının güç seviyesi (vericinin gücü), kullanılan anten ve anten sisteminin ışıma diyagramları doğru seçilmelidir. Elektromanyetik uyumu sağlayan koşullardan biri de; aynı ya da yakın iletişim ortamında çalışan ışıma kaynaklarının çalışma frekanslarıyla frekans bantlarını doğru ve sınırlı seçmektir.

RADYO İLETİŞİM SİSTEMLERİ VE ELEKTROMANYETİK IŞIMA

Uluslararası İletişim Birliği (ITU-International Telecommunications Union) 38 yerüstü ve uzay sistem işletmeleri için çalışma frekans bandını (10kHz’ten 275GHz kadar), yerleşme koşullarını onaylanan normlarla açıklanmıştır.

Buna göre radyo elektronik sistemlerin büyük bir bölümünün çalışma frekansları 11 GHz’ den daha yüksek olmamalıdır. Bunların içerisinde yalnız iletişim araçları değil, diğer yüksek frekanslı cihazlar ve sistemler de yer almaktadır: Radarlar, navigasyon (gemilerin, uçakların v.b. araçların koordinatlarını belirleyen radyo elektronik sistemler) ve sanayi sistemleri. Örneğin radar vericileri iletişim ortamında gücü büyük engelleyici işaretler oluşturmaktadır. Radyo elektronik sistemlerinin oluşturduğu engellerden başka büyük önem taşıyanlar; Güneş, kozmik ve atmosferik gürültülerdir.

İletişim ortamında yararlı elektromanyetik ışıma oluşturanlar radyovericilerdir. Bilindiği gibi radyovericilerin asıl parametreleri, bildiri işaretinin frekans bandı ve modülasyon türüdür. Bu parametrelere bağlı olarak vericinin asıl frekans bandı (Bg) değerlendirilir. Ancak pratikte vericilerde kullanılan rezonans devrelerinin (süzgeçlerin) hiç biri ideal olmadığı için, elektriksel sisteme bağlı olarak, devre çıkışında taşıyıcı frekansının harmoniklerinde parazit bantlar oluşmaktadır. Radyovericisinin oluşturduğu gerçek frekans tayfı Şekil-1’de gösterilmiştir.

Radyovericileri karakterize eden başlıca parametreler :

Faydalı ortalama güç (dBW veya W);

İstenen frekans bandı: bildirileri istenilen hız ve kalitede ile iletmek için gerekli minimum frekans bandı;

Asıl elektromanyetik ışıma : istenen frekans bandında gerçekleşen elektromanyetik ışıma ;

Frekans bandı dışı elektromanyetik ışıma tayfı : asıl frekans bandı dışında, ancak onunla bitişik olan elektromanyetik ışımasının güç yoğunluğunun oluşturduğu tayf;

Bant dışı elektromanyetik ışıma : asıl frekans bandı dışında oluşturulmuş olan toplam güç değeri;

Vericinin frekans bandı : verici frekans bandı sınırlarında gerçekleşen elektromanyetik ışıma gücü asıl gücün % ile her bir ışıma sınıfı için belirlenir;

X dB seviyesinde frekans bandının genişliği : bu bant genişliği dışında elektromanyetik ışıma gücünün tayf yoğunluğunun zayıflaması asıl güç seviyesine göre en az X dB kadardır( Şekil-2).

Asıl bant genişliği (Bg) vericilerin ışıma sınıfına bağlı olduğuna göre, herhangi bir sınıfta çalışan vericinin iletişim ortamında tutacağı frekans bandı önceden bilinebilir. Ancak aşağıda belirtilen nedenlerle vericinin ışıma bandı, asıl bant genişliğinden daha geniş olur. Buna göre her bir ışıma sınıfı için denetleme bandı da önemli olur. Eğer denetleme bandı onaylanan normlardan daha geniş olursa, iletişim ortamında vericinin frekans bandı olduğundan daha geniş olduğundan diğer vericilerin çalışmasını engelleyecektir.

Radyo vericisinin ışıma tayfını değerlendirmek için Şekil-2’de gösterilen tayf diyagramından yararlanılır. Bilindiği gibi radyo vericilerinin asıl parametreleri bildiri işaretinin frekans bandı ve modülasyon türüdür. Bunlara bağlı olarak vericinin asıl frekans bandı (Bg) değerlendirilir. Ancak pratikte vericilerde kullanılan rezonans devrelerinin (süzgeçlerin) hiç biri ideal olmadığı için, elektriksel sisteme bağlı olarak, devre çıkışında alınan frekans tayf bileşenlerinin genlikleri bundan etkilenir. Şekil-2 de gösterilen diyagram gerçek tayf diyagramının ancak bir yaklaşımı gibi kabul edilebilir. Yani asıl frekans bandı içerisinde frekans bileşenlerinin genliği eşit olmadığından Bg bandında güç paylaşımı da eşit olmayacak ve vericinin gücü Bg içerisinde ortalama güç gibi değerlendirilebilecektir. Bg değeri CCIR normları ile her bir ışıma sınıfı için değerlendirilir. Örneğin genlik (AM) modülasyonlu radyo yayın vericisinin ışıma sınıfı A3E (GN) ve Bg=2Fü ve Bd=1.2Bg (Bd : denetlenen bant genişliği; Fü : bildiri işaretinin üst frekans değeridir) ; FM radyo yayın vericisi için ışıma sınıfı F3E (GN) ve Bg=2Df+2Fü ve Bd=1.15Bg ( Df : frekans deviasyonu) v.b. Böyle bir durumda X1 ölçme düzeyi seçilir ve kabul edilen sıfır, ölçme düzeyine göre, asıl frekans bandı dışı ışıma gücü değerlendirilir. Ölçme düzeyini belirlemek için, yani hangi düzeyde frekans bandı olduğunu değerlendirmek için, ona uygun g değeri seçilmelidir (0…1.0 aralığında). Bant genişliği yayın süresinde sabit olmadığından belirli zaman sürecinde ortalama değer gibi kabul edilir.

Gösterilen bant değerlendirilmeleri radyovericisinin çalışma frekans değerinin sabitliğini de kapsadığından, vericinin çalışma frekansı zamanla değişiyorsa , frekans bandı genişleyecektir. Bu durum, öncelikle bu verici ile aynı iletişim sisteminde çalışan alıcıların normal çalışması engellediği gibi, diğer sistemlerin de çalışmasını etkiler

Herhangi bir iletişim sisteminde çalışan radyovericilerin oluşturduğu elektromanyetik ışımanın alan şiddeti bu vericinin elektriksel gücüne ve anten sisteminin parametrelerine bağlıdır. Buna göre vericinin elektriksel gücü, kapsama alacağı bölgenin alanı ile belirlenmelidir. Bu alanda vericinin oluşturduğu elektromanyetik alanının şiddeti alıcıların standartlarla belirlenmiş işaret gürültü oranı ile kaliteli çalışmasını sağlamalıdır.

Elektromanyetik alanının şiddeti 3…30 kHz frekanslarında manyetik alan gerilimi (H) ile, 30kHz…300MHz frekanslarında elektrik alanının gerilimi (E) ile, 300 Mhz…1GHz frekanslarında alan gerilimi (E) ya da elektromanyetik güç akısının yoğunluğu (P) ile, 1GHz’ten daha yüksek frekanslarda elektromanyetik güç akısının yoğunluğu (P) ile değerlendirilir.

Elektromanyetik ışımanın elektrik alan gerilimini (E) ölçmek için özel ölçücü radyoalıcıları kullanılır. Bu alıcılar “etkin uzunluğu (yüksekliği)” belirtilmiş olan ölçme antenleri ile donatılır. Alıcının çıkışına kalibre edilmiş voltmetre bağlanır. Elektrik alanının gerilimi (E) ile alıcının girişinde alınan gerilim (Ugir ) arasındaki eşitlik aşağıdaki gibi verilir:

E=Ugir/het=Uçık/Khet ï V/mï (1)

Bu eşitlikte het-antenin etkin uzunluğu (yüksekliği), K-alıcının kazancıdır. Bu eşitlik antenin istikameti ile E vektörünün yönü aynı olduğunda ve elektromanyetik dalgasının doğrusal polarizasyonu halinde kullanılabilir.

Çok yüksek frekanslarda (1000 MHz’ten yüksek) elektromanyetik alanının P vektörünün değeri ölçülür. Örneğin Global System for Mobile Communications-GSM baz istasyonlarının oluşturduğu alan. Bunun için ölçücü alıcının çıkışında alınan güç Pçık değeri ile aşağıdaki eşitlikte verilen P değeri bulunur:

P=Pgir/Set=Pçık/KGSet ïW/m2ï (2)

bu eşitlikte Pgir-alıcının girişinde (antenin çıkışında) olan güç, KG-alıcının güce göre kazancı, Set-antenin etkin alanıdır. Antenin etkin alanı Set ile kazanç G ve het arasında olan ilişkiler aşağıdaki eşitlikle verilir.

Set=Gl2/4p ve Set =30phet/RA (3)

Bu eşitlikte l-elektromanyetik dalganın uzunluğu (m), RA-antenin giriş direnci (Ohm)dir.

Radyovericilerinin asıl frekans tayfını ve bu tayfın dışında oluşmuş olan bileşenlerini değerlendirmek için açıklanan ölçme yöntemlerinden yararlanılabilir. Bu durumda ölçmeler her bir frekans bileşenleri için ayrı ayrı gerçekleştirildiğinden ölçme süreci uzun ve yorucu olabilir. Bu nedenle böyle bir değerlendirmeyi spektrum analizörleri ile yapmak gerekir. Ancak burada önemli olan, analizörle kullanılan antenin kalibre edilmesi ve parametrelerinin de belli olmasıdır. Önerilen her iki yöntemin birlikte kullanılması daha yararlıdır.

Radyoiletişim sistemlerinin büyük çoğunluğu duplex türlüdür(örneğin radyotelefon ). Bu durumda en yalın kodlama yöntemi kullanılırsa gerekli fiziksel kanal sayısı ikiye katlanır. Buna bağlı olarak, kanal sayısını büyütmek olası değildir. Günümüzde yaygın olan hücresel (cep telefon sistemleri) ikinci nesil telefon iletişim sistemlerinde (GSM-Avrupa’da, D-AMPS-Digital Advenced Mobile Phone Service-Amerika’da; PDC-Personal Digital Cellular –Japonya’da) kullanılan zaman ayrıklı erişim yöntemi TDMA (Time Division Multiple Access) bu problemin çözümü için kullanılmaktadır. Bunun temelinde zaman ayrıklı duplex (TDD-Time Division Duplex) gerçekleştirilir. Yani her iki yönde çalışan kanallar zaman ayrıklı olup, verilen sinyaller birbirine karşı zaman kayması ile örnekleme sürelerinde iletilir. Bu yöntemle kanalların her ikisi aynı frekansta çalışabilir. Böyle ileri teknikleri kullanılan sistemlerde veri sinyallerinin frekans bandı çeşitli yöntemlerle sıkıştırılır ve ayrılmış frekans bandının daha verimli kullanması sağlanır. TDMA yöntemini açıklayan grafik Şekil-3’de verilmiştir. Grafikten de göründüğü gibi her bir sistemde aynı zamanda frekans ve zaman ayrıklı yöntem kullanılır; fakat her bir frekans bandı zaman ayırımlı olarak her bir fiziksel kanala uygulanır. Şekilden göründüğü gibi eğer; her bir bant Df zaman ayırımlı olarak üç kullanıcıya verilirse, dokuz kullanıcı için talep olunan bantların sayısı üç olur ( pratikte bir bant üçten daha fazla kullanıcılara uygulanır). Üçüncü nesil hücresel mobil sitemlerinde daha karmaşık erişim sistemleri kullanılmakta olup bu sistemler henüz incelenme aşamasındadırlar. Burada N sayıda kullanılıcılara tek bir Df bandı verilir ve bant içerisinde kullanıcıları ayırmak için her birine farklı kodlar uygulanır. Böyle bir erişim sisteminin adı CDMA-Code Division Multiple Access(Çoklu Kod Ayırışlı Erişim)dır. CDMA sisteminin başka bir özelliği, bant genişliğinin veri sinyalinin bandından çok daha geniş (en az 1MHz) kabul edilmesidir. Bunun nedeni çeşitli iletişim sistemlerinin aynı alanlarda çalışması ve bir birini etkilenmesidir. Bu durumda yeni, uygulanacak sistemin etkilere daha dayanıklı olmasının istenmesidir. CDMA ilkesi ile çalışan sistemin frekans bandı ne derecede geniş olursa, bandı daha dar olan sistemlerin onu etkilemesi azalır.

ELEKTROMANYETİK KİRLİLİK VE GİDERME YÖNTEMLERİ

Daha önce açıklandığı gibi, elektromanyetik kirlilik, çeşitli kaynakların elektromanyetik ışımalarının gerekli olmayan alanlarda olmasına bağlıdır. Eğer herhangi bir elektromanyetik ışıma oluşturan verici, ona bağlı olan alan dışında etkiliyse, oluşturduğu ışıma elektromanyetik kirliliktir. Bu sürecin oluşması Şekil-4’den anlaşılır. Sorunun kökten çözümü çok zor olup, vericilerle kullanılan anten sistemlerinin doğru seçilmesi ile sorun azaltılabilir.

Şekil 4’de gösterilen durum için A ve B vericileri mutlaka farklı frekanslarda çalışmalıdırlar. Bu durum genellikle mobil (hücresel) cep telefonu sistemlerinde varolup, abone bir alandan diğer alana geçtiğinde (A ya da B baz istasyonunun alanına) abone aygıtı sinyali daha büyük olan vericiye kilitlenir ve iletişim kesilmez. Mobil telefon şebekelerinin yapılma ilkesinde elektromanyetik kirliliğinin önlenmesi için en rasyonel yöntemler kullanılmaktadır.

Asıl zor durum televizyon yayıncılığında söz konusudur. Bilindiği gibi kablolu ve uydu yayınları dışındaki TV yayınları UHF ve VHF bantlarında gerçekleştirilir. Bu bantların dalga uzunluklarına bağlı olarak, yayın alanları sınırlıdır. Doğru yapılmış ve yerleşim yerleri yayın kapsam alanına göre uygun seçilmiş istasyonlarda, diğer alanları etkilenmeden kaliteli yayın yapmak olasıdır. Verici istasyonunun doğru yapılması için aşağıdaki koşullar yerine getirilmelidir :

a) Radyovericinin çalışma frekansı ile aynı alanda çalışan radyovericilerin çalışma frekansları arasında en az bir boş frekans kanalı olmalıdır. Örneğin 24. kanal bu alanda kullanılırsa (f= 494…502 MHz) ikinci verici en azından 26. (f=510…518 MHz) ya da 22.(478…486 MHz) kanalda çalışabilir. Çünkü TV alıcılarının kanal seçiciliği yalnız buna olanak verir. Ancak uygulamada TV radyovericilerin ışıma tayfı genelikle standarda uygun olmadığı için, frekans kanalları daha uzak seçilmelidir. Standardın bozulması, asıl (zorunlu) bant Bg dışındaki ışımalarının alınmasına bağlıdır.

b) Radyovericilerinin güç seviyesi, yalnızca kapsama alınacak olan alanın uzaklıklarına göre seçilmelidir.

c) Anten sisteminin ışıma diyagramı (Şekil 5) vericinin oluşturduğu elektromanyetik ışımanın farklı bölgelerinde alınan elektrik alanının şiddeti değerleri E1>E2> E3… , kapsama alınacak olan alanın yapısına ve vericinin yerleşim yerinin bu alana karşı yerleşmesine bağlı olmalıdır. Bunun önemi, diğer alanlara vericinin etkisinin azalması ve vericinin gücünün daha rasyonel kullanılabilmesidir.

Özellikle büyük şehirlerde yapılaşmaya bağlı olarak elektromanyetik alanının dağılımı karmaşık özellik taşıyabilir. Şehir merkezlerinde yüksek binalardan yansıyan elektromanyetik ışımaların yönü değişebilir ve radyo veya TV alıcısına yansıyan direkt ışınlara ulaşabilir. Bu durumda TV ekranında tekrarlanan görüntüler ve işaret zayıflamaları oluşabilir (fedding olayı). Bu nedenle büyük şehirlerde kaliteli TV yayınlarını gerçekleştirmek için çeşitli kablolu yayın sistemleri yapmak gerekir.

Benzer nedenlerle hücresel telefon şebekelerinin (baz istasyonlarının) yapılanması sürecinde bu özellikler dikkate alınmalıdır. Yapılmış olan sistem projesine göre, baz istasyonlarının oluşturduğu elektromanyetik alan belirli bir bölgeyi kapsama almalı ve baz istasyonları ile abonelerin bağlantısını en iyi bir biçimde sağlamalıdır. Diğer yandan kullanılan santimetrik dalgalarının yayılma özelliklerine bağlı olarak bu alanda elektromanyetik ışımalarının çeşitli engellerden yansımaları da göz önüne alınmalıdır. Çünkü baz istasyonu alıcılarında “çok ışımalı” sinyal alışı gerçekleşebilir. Bu durumda sinyalin derin (40 dB’ ye ulaşan) sönmeleri oluşabilir ve iletişim kesilir. Baz istasyonlarında buna karşı bazı önlemler alınabilir (çift antenler v.b); ancak bu durumda sistem daha karmaşık olur.

Bu şebekelerin yapılanmasında büyük önem taşıyan alan yapısının modellenmesi ve ona uygun baz istasyonlarının doğru yerleşmesidir. Baz istasyonlarının antenleri yüksek olmadığı için, etkili elektromanyetik alanının belirlenmesinde istasyonunun yerleşim alanının, yer yüzeyinin iletkenliği büyük rol oynar. Çünkü yer yüzü iletkenliğinin yüksek olması durumunda, verici antenden uzaklaşması ile elektromanyetik elektrik alan geriliminin düşüşü, uzaklığın dördüncü derecesine orantılıdır. Diğer sistemlerde antenler daha yüksekte yerleştiği için elektromanyetik elektrik alan geriliminin düşüşü, uzaklığın ikinci derecesine orantılıdır.

Modelleme sürecinde seyyar baz istasyonları ya da onlara benzer donanımın kullanılması, bu yolla oluşturulan elektromanyetik alanlarının paylaşım diyagramlarını değerlendirilerek yapılır. Modelleme ve deneysel incelemeler sonucunda baz istasyonlarının yerleşim yerlerini kararlaştırılır. Ancak hiçbir model tam olarak doğru olmayabilir ve bu durumda istasyonlar kurulduktan sonra da gerçek elektromanyetik alanlarını değerlendirmek gerekir. Çünkü istasyonların anten sistemlerindeki bazı arızalanmalar (beslenme hatlarında simetriliğin bozulması v.b.), yerel etkiler (yer altı kablolar, su ve kanalizasyon boruları v.b.), binaların ve diğer yükseltilerin yansımaları gibi engelleyici nedenler antenlerin ışıma diyagramlarını değiştirebilir. Anten sistemlerinin ışıma diyagramları hem dikey hem de yatay düzeyde değerlendirilmelidir. Bu diyagramlar uluslararası koşullara göre “uzak bölgede” r >>l (r-uzaklık, l-dalga boyu GSM için l=31.2…33.7 cm) ve yatay diyagram için 10 m yüksekliğinde ölçülmelidir.

ÖNERİLER

-Radyovericinin oluşturduğu güç seviyesi ancak kapsama alacağı alana (uzaklığa) göre hesaplanmalıdır;

-Anten sistemlerinin ışıma diyagramı anten-verici sisteminin kapsama alacağı alanın yapısına bağlı olarak tasarlanmalıdır;

-İletişim sistemlerinin, özellikle radyovericilerin ve diğer cihazların ışıma frekans tayfları (spektrumları), taşıyıcı ile orta frekans değerlerinin stabilliği, iletişim sistemiyle cihazların projelendirme aşamasında standartlara uygun belirlenmeli, çalışmaya başladıktan sonra da kontrol edilmelidir;

-Tasarlanan sistemlerin (uydu, telsiz telefon, hücresel şebeke v.b.) erişim sistemleri EMU ilkelerine uygun seçilmelidir;

-İletişim ve yayın sistemlerinde kullanılan radyoalıcılarının komşu, ana ve ara frekans sinyallerine karşı seçiciliği (selektive) uluslararası standartlara uygun olmalıdır;

12 Temmuz 2007

Http://www.bilimselyuzme.com/

http://www.bilimselyuzme.com/

yüzmenin tarihçesi

Suyun bir çok canlı için doğal yaşam çevresi olması ve yaşamın suda başladığı düşünüldüğünde,bilinen en eski çağlardan beri insanların suyla ilgilenmesi,yüzme ve banyo amaçları ile suyla ilişkide olmaktan zevk alması ve bu davranışlarına ilişkin bir kültür oluşturmuş olmasına hayret edilmemelidir.

Hintlilerin dini amaçla oluşturdukları su kültürünün M.Ö.3000 yıllarına kadar uzandığı biliniyorsa da su ile ilgili yaşam biçimi kültürüne ilişkin en iyi korunmuş yapı örnekleri Ege uygarlılarına aittir.Bunun yanında Libya çölünde Sori vadisindeki mağara duvarlarından kazılarak elde edilen resimlerin incelenerek,bugünki kurbağalama stilindeki yüzüş şeklinin aynısı olduğu gözlenmiştir.Eski devirlere ait çok sayıda yüzme resimleri,yazılar ve hikayelere rastlarız.Pers Atina ve ısparta uygarlıklarının ve kabartma resimlerinin küçük yaştaki çocuklara yüzme öğretilme yoluna gidildiği yapılan araştırma ve kazılar sonunda öğrenilmiştir.

Ayrıca Yunanlılar küçük yaştaki çocuklara yüzme öğretilmesini aile reislerine zorunlu kılmışlardır.Büyüyen çocuklar hem sağlıklı oluyorlar hemde askere alınınca orduya büyük fayda sağlıyorlardı.

Osmanlılarda sınırlarının denize ulaşması ile büyük bir su kültürüne sahip olmuşlardır.Türk donanmalarının Akdenizi Türk gölü haline getirdiği ve Türk bayrağının Hint denizinde dahi dalgalandığı bu dönemde Türkler denizi her yönü ile tanımışlar ve yararlanmışlardır.

Osmanlıların deniz sporu ile ilgili kaynakların bulunduğu bölgeler İstanbul daki Veliefendi çayırının bulunduğu sahil,Yalı Köşkü,Beylerbeyi,Kuleli,Göksu,Bebek,Fenerbahçe Burnu,Kalamış koyu deniz sporları denebilecek hareketlerin yapıldıkları yerlerdi.

Evliye Çelebi’nin Seyehatnamesi’nden Kağıthane şenliklerinde yüzme yarışlarının yapıldığı anlaşılmaktadır.Ayrıca Osmanlı Donanmasındaki leventlerinde çok iyi yüzme bildikleri eldeki kaynaklardan tesbit edilmiştir.

Krawl yüzme tekniğinin gelişimi

Sportif yüzmenin başlangıcında, İngiliz Yüzme Ekolü’nde yüzme teknikleri veya yarışlara katılımlarında herhangi bir kural sözkonusu değildi. Kurbağalamadan farklı olan yüzme şekillerine “serbest yüzme” adı verilirdi. Günümüzde bile, FINA’ya göre “serbest yarışlarda yüzücüler istediği yüzme stilini kullanabilirler. Ancak, ferdi ve bayrak karışık yüzmede, serbest yüzme, kurbağalama, kelebek ve sırtüstü dışında herhangi bir teknik kullanılabilir”.

1840-1850 yıllarında kurbağalama tekniğinden farklı olarak “över” yüzme tekniği geliştirilmiştir. Bu teknikte, vücut yan yatay pozisyonda olup, tek bir kol yukarıdan vücudun yanında bacaklara doğru suyu çekerek hareket ederdi, diğer kol ise sabit kalırdı. Bacak hareketi yan kurbağalama bacak hareketine benzerdi 1873 yılında “trudgeon” tekniği ilk defa uygulanmıştı. “Över” tekniğinden farklı olarak “trudgeon” tekniğinde her iki kol alternatif ve bacaklarla koordineli olarak hareket edip, daha büyük bir sürat yakalanabilirdi.

Günümüzde kullanılan ve bildiğimiz krawl tekniği ilk defa 1897 yılında avustralyalı yüzücüler tarafindan uygulanmıştır. En başında, krawl tekniği özellikle yarışların bitiminde, hız kazanmak amacıyla kullanılırdı. Ancak 1911 yılında amerikan yüzücü Duke Kahenamoku 100 yards serbest yansında tüm yarış boyunca krawl tekniği kullanarak, dünya rekoru kırdı. Daha sonra 1922 yılında Johny Weissmuller krawl tekniğini kullanarak, 100 m serbest yansını bir dakikanın altında yüzdü. Weissmuller’in kullandığı teknik günümüzde “klasik” teknik olarak kabul edilir: 6 bacak vuruşuna 2 kol hareketi koordinasyonu kullanırdı; Vücudun suyun üzerinde yüksek bir pozisyonu vardı; Kolların kayma süresi uzundu; Kolun suyu çekme hareketi kısaydı. 1930 yıllarında, krawl tekniği Japon yüzücüler tarafından daha da geliştirilmiştir. Japonlar bacak hareketine daha çok önem verip, 1932 yılındaki Dünya Şampiyonasında 100 m serbest (0:58.2) dünya şampiyonu, Yasugi Miyazaki, iki kol hareketine on bacak vuruşu koordinasyonu kullanırdı.

İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra, Japon ve Avustralyalı yüzücülerle rekabette olan Amerikalı yüzücüler, krawl tekniğini kol hareketi açısından geliştirdiler. Amerikalı uzmanlar kol hareketinde “omuz rotasyonu’nun önemini tespit ederek, kolun suyu çekme hareketinin daha uzun olmasına dikkat ettiler. Ayrıca, sprint krawl ve uzun mesafe krawl tekniklerinde farklılıklar ortaya çıkmaya başlamıştı

Bilinen “bumerang krawl” tekniği Avustralyalı yüzücüler tarafından geliştirildi. Bu tekniğe göre, bacak hareketi sayısı azalıp, kol hareketi frekansı yükselir. Uzun mesafe krawl yarışında J. Comels 4 bacak vuruşuna 2 kol hareketi kullanarak, olimpiyat şampiyonu olmuştu. Kol hareketleri hızlı olduğundan dolayı, suyu çekme hareketi kısa olup ve pasif evrede kollar düzgün olmazdı. Kolların dirsekten sürekli fleksiyon yapması, kolu bir bumeranga benzetirdi.

1976 yılında 100 m serbest yarışını 50 saniyenin altında yüzen Amerikalı Jim Montgomery’nin sprint krawl tekniğinin temelinde, uzun kol hareketleri ve 6-2 koordinasyonu bulunmaktadır.

  • Krawl bacak hareketinin teknik uygulaması

• Aktif hareket: Bacak hareketi kalça ekleminden yapılır. Hareketin başlangıcında diz hafif bükülür ve parmak uçları sivri olup, içe doğru rotasyon yapar Dizin bükülmesi devam ederken, alt bacak ayakla birlikte aşağıya doğru bir “kırbaç” şeklinde hareket eder.

• Pasif hareket: Bacak geriye düz bir şekilde uzatılır ve topuk suyun üzerine çıkana kadar devam eder. Genel hatalar:

• Dizin bükülmemesi ve bacakların gergin olması.

• Dizin fazla bükülmesi.

• Bileğin hiperekstensiyon yapmaması ve bükülü olması.

  • Krawl bacak hareketlerini öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında, ayakta tek bir bacakla hareketin uygulanması.

2. Suyun dışında, asılı pozisyonda, bacak hareketi uygulanması.

3. Bir cimnastik sırasında yüzüstü yatay pozisyonda, bacak hareketinin yardımla ve ferdi olarak uygulanması.

4. Havuzun kenarında oturarak, tek bacakla, daha sonra çift bacakla ve alternatif olarak bacak hareketi uygulanması. Bu aşamada oyun da düzenlenebilir: “En uzağa kim su atar?”

5. Havuzun kenarında yüzüstü yatay pozisyonda, tek bacakla ve daha sonra çift ve alternatif olarak bacak hareketinin uygulanması.

6 Suyun içinde, havuzun kenarını tutarak, eğiticinin yardımıyla ve daha sonra ferdi olarak bacak hareketinin uygulanması.

7. Suyun içinde, havuzun kenarını .tutarak ve nefes alıp-vererek bacak hareketinin uygulanması.

8. Duvardan iterek eğiticiye doğru bacak hareketi ile ilerleme

9. Tahta ile yüzüstü yatay pozisyonda ilk önce nefes almadan, daha sonra nefes alıp-vererek bacak hareketi ile ilerleme.

10. Mesafeyi arttırarak, tahta ile ve tahtasız olarak bacak hareketi ile ilerleme.

11. Kolları öne uzatarak veya kollar vücut yanında olarak bacak hareketi ile ilerleme.

12. Tahta ile veya tahtasız ayak paletleri ve bacak hareketleri ile ilerleme.

  • Krawl kol hareketinin teknik uygulanması

Aktif hareket: Kolun suya girişi ve suyun tutulması evresinde, kol suya girerken yatay pozisyonda olup, önce hafif fleksiyon, suyun içinde ise ekstensiyon yapmalıdır. Kolun suyu çekmesi evresinde ise dirsek yavaş yavaş fleksiyon yapar ve üst kol omuzla 90 dereceli bir açı yapıncaya kadar kol suyu önden aşağıya geriye doğru çeker. Kolun suyu itmesi evresinde el, kalçaya doğru çekilir ve kol düzeltildikten sonra dışarıya doğru çıkartılır.

Pasif hareket: Suyun itilmesinden sonra, kol sudan çıkar. Bu evrede dirsek hafif bükülü olmalıdır, çünkü bütün kolun gevşemesi gerekir. Pasif hareket aktif hareketin başlangıcına kadar devam etmektedir.

Genel hatalar:

• Kol suya girdiğinde düz, çok bükük veya başa yakın olması.

• Suyun çekilmesinin düz kolla yapılması.

• El bileği ekleminin gevşek olması.

• Suyu çekme hareketinin kısa olması.

• Pasif hareketin düz ve gergin kolla yapılması

• Pasif harekette kolun izlediği yolun suyla paralel olması (kolun yandan atılması).

  • Krawl kol hareketinin öğretiminde kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında, ayakta tek kolla suyu çekme hareketinin uygulanması.

2. Suyun dışında, ayakta tek kolla pasif hareketin uygulanması.

3. Suyun dışında, alternatif kol hareketinin uygulanması.

4. Cimnastik sehpası üzerinde yatay pozisyonda alternatif kol hareketinin uygulanması.

5. Havuzun kenarı bir elle tutulur, diğer kol hareketi uygular. Duvan tutan el değiştirilerek, hareket tekrarlanır.

6. Sığ havuzda, vücut belden bükülü olarak, yürüme ve kol hareketi uygulanması.

7. Yüzüstü yatay pozisyonda, bacak hareketi yapmadan, kol hareketinin uygulanması.

8. Yüzüstü yatay pozisyonda, 6 bacak vuruşuna bir kol hareketinin yapılması.

9. Mesafeyi arttırarak, bacak hareketi yapmadan, kol hareketi uygulanması.

10. El paleti ile krawl yüzme.

  • Krawl yüzme tekniğinde nefes alıp-verme tekniğinin uygulaması

Krawl yüzmedeki vücut pozisyonu ve kol hareketinin ziklik hareketinden dolayı, uygun bir koordinasyon elde etmek için nefes almanın tek bir hareketle yapılması zorunluluğu vardır.

Nefes almak için başın uygun bir şekilde çevirilmesi şarttır, aksi taktirde vücut pozisyonu, kol hareketlerinin simetrisi ve bacak hareketlerinin planı bozulabilir ve bu şekilde yüzme randımansız bir hale gelebilir.

• Pozisyon: Baş suyun içindedir, gözler ileriye bakar (başın açısı 45 derece). Suyu çekme evresi boyunca nefes verilir daha sonra suyun itişini gerçekleştiren kolun tarafına doğru baş hafif eğilir.

• Nefes alma: Yüzün yarısı sudan çıktığında nefes alınır ve gözler sudan çıkmaya hazırlanan kola doğru bakar. Kol omuz hizasına geldiğinde nefes alma evresi sona erer ve başın pozisyonu vücudun pozisyonuna uygun hale gelir.

• Nefes tutulması: Başın vücut pozisyonuna dönmesinden sonra, kol suya girinceye kadar ve kolun “kayma” evresi bitinceye kadar nefes tutulur.

Nefes alıp-verme evreleri süre olarak eşit değildir: En uzun süren evre nefes vermedir, nefes alma ve nefes tutma evreleri ise daha kısadır. Kol ve vücut hareketlerinde asimetrik bir durumun ortaya çıkmaması için, yüzmeyi yeni öğrenenlere her iki taraftan nefes almaları tavsiye edilir.

  • Krawl yüzme yanş tekniklerinde dönüş tekniklerinin zaman içerisindeki gelişimi

Uygulama süresini azaltmak için zaman içerisinde yanş dönüşleri sürekli değişikliklere uğramıştır.

Açıklanan ilk dönüş şeklinin çok basit bir karekteri vardı: Bir kol havuzun kenarından destek alıp, vücut yükseliyordu, daha sonra vücudun arkası havuzun duvarına doğru çevrilirdi ve duvardan ayaklarla iterek suyun altına girilip yüzmeye devam edilirdi.

Krawl yüzme tekniğindeki ilk çağdaş dönüş ünlü Johnny Weissmüller tarafından 1922 yılında gösterilmiştir. Daha önceki bahsettiğimiz dönüşten farklı olarak, burada el sadece duvara dokunurdu ve duvardan destek alarak vücudun arkası duvara dönüyordu, daha sonra ayak tabanları duvara yerleştirilerek itiş yapılırdı. Kolun kenardan değil, duvardan destek alması, zaman kazanılmasını sağlardı.

Yıllar boyunca bu dönüş kullanılmıştır, fakat daha sonra Uluslararası Yüzme Federasyonun getirdiği bir kural “duvara sadece elle dokunma”ya izin verdiğinden, süratli bir dönüş oluşturulmasına engel olmuştu. Bunun için 1965 yılında bu kural değiştirildi ve “duvara vücudun herhangi bir parçası ile dokunma” izin verilmeye başladığında, duvara elle dokunmak yerine, havuzun bitimine doğru bir takla ve ayaklarla duvara itme ile bir dönüş şekli meydana çıktı.

  • Krawl yüzmede yarış dönüşünün teknik uygulaması

• Duvara hamle: Kolun suyu itişi bittiğinde, bir kol yukarıda, diğer kol ise vücut yanında kalır.

• Tam dönüş: Yukarıda kalan kol güçlü bir su çekişi yapar. Çene göğüse dayanır, dizler karına çekilir ve takla başlar. Takla atıldıktan sonra vücut 90 derecelik bir yana dönüş yapar, ayaklar duvardan destek alır ve dizler fleksiyon pozisyonundadır.

• Duvardan itiş: Dizleri düzelterek, bacaklar duvardan aldığı destekle güçlü bir itiş yapar ve yüzüstü pozisyonuna gelinceye kadar yana dönüş devam eder.

• Suyun içinde ilerleme ve çıkış: Duvardan itip bir süre kaydıktan sonra, bacak hareketi başlar. Kolun ilk hareketi ile birlikte vücut sudan çıkar ve yüzmeye devam edilir.

Genel hatalar:

l. Taklanın havuzun duvarının çok yakınında yapılması.

2, Hamle yaparken kolun duvara değmesi.

3. Ayak tabanlarının havuzun duvarına yavaşça konması.

  • Krawl yüzmede yarış dönüşünü öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında cimnastik minderi üstünde takla.

2. Suyun dışında cimnastik minderi üstünde takladan sonra duvara ayaklan koymak.

3. Suyun içinde kulvarda veya bir sopanın çevresinde takla.

4. Suyun içinde yüzerken, takla ve sırt üstü pozisyonuna gelme.

5. Duvarda takla ve sırt üstü pozisyonuna gelme.

6. Duvarda takla ve yön değiştirme.

7. Duvarda takla, yön değiştirme ve duvardan itiş.

8. Komple takla.

  • Krawl yüzme yarış tekniğinde depar tekniklerinin gelişimi

Etkili bir depar için aranan ilk özellik iyi bir reaksiyon sürati ve beceridir. Zaman içerisinde baktığımızda, depar tekniklerini geliştirmek için ya çıkış sinyali ile uçuşun başlaması arasındaki süreyi kapatmak ya da suya girişte vücudun pozisyonunu uygun hale getirmek için çalışılmıştır

Klasik deparda uçuşu gerçekleştirmek için bir yan çember üzerindeki kolların savrulması söz konusudur.

Deparın başka bir çeşidinde ise, kollann yaklaşık 360 derecelik bir daire hareketiyle, daha büyük bir hamle oluşturulmasına neden oluyordu. Ancak bu tür deparda hamle daha etkili olup, reaksiyon sürati azalır. Son 20 yılda ise, performans yüzücüleri kolların savrulmasını nerede ise sıfıra indirdiler, ve bu şekilde yeni dereceler elde edilmesinde önemli adımlar atıldı.

  • Krawl yüzme yarış tekniğinde yarış deparı protokolünün meydana gelmesi

Uluslararası Yüzme Federasyonu’nün öngördüğü yanş deparının protokolü şöyle meydana gelmektedir:

Depar hakeminin ilk sinyali ile yüzücü depar taşına çıkar ve lasın arka tarafında durur. Yüzücülerin hazırlık hareketleri butiğinde, depar hakeminin ‘”lake yonr marks” komutu ile tüm yüzücüler depar tayının ön tarafındaki depar pozisyonunu alır. Hiç hir yüzücüde hareket olmadığında, hakem çıkış sinyalini verir ve yarışma baylar. Uluslararası Yüzme Federasyonu ‘na göre iki defa fodepar (yalnış depar) hakkı verilir. İkinci fodepar yapan herhangi hir yüzücü diskalifiye olur.

  • Krawl yüzmede yarış deparın teknik uygulaması

• “Take your marks” komutunda: Yüzücü depar taşının ön tarafina yerleşir ve ayak parmak uçları ile taşın kenarını kavrar. Ayak topukları açık, vücut öne doğru fleksiyon yapar ve eller depar taşının kenarında, ayakların arasında yerleştirilir. Bu pozisyonda yüzücü çıkış sinyalini bekler.

• Çıkış sinyali verildiğinde yüzücü ileriye ve yukarıya doğru bir atlama gerçekleştirir. Bu atlamada gereken güç bacakların taşı itişi ve kollar ile başın öne doğru savrulmasından meydana gelir.

• Uçuş: Çıkıştan sonra vücut ilk önce yukarıya doğru, daha sonra suya paralel bir çizgi üzerinde ve en son aşağıya doğru ilerler. Suya girişte vücut düz olup, suya girme açısı 35 dereceden daha büyük değildir Suyun altında ilerleme: Suya girerken vücut aşağıya doğru bir yol takip eder. Bu evrede vücudun suyun yüzeyine çıkması için düz kalıp hareket etmemesi gerekir. Su seviyesine yaklaştığında, bacak hareketleri başlar, daha sonra kol hareketlerine başlanır.

Genel hatalar:

1. Çıkış sinyalin gergin beklenmesi.

2. Ayak parmaklarının departaşı kenarına yerleştirilmemesi

3. Uçuş sırasında bacakların fleksiyon-ekstensiyon hareketi yapması

4. Başın geriye çekilmesi.

5. Suya girdikten sonra bacakların gergin olması ve harekete geç başlaması.

  • Krawl yüzmede yanş deparı öğretmek için kullanılabilen yardımcı egzersizler .

1. Dışarda depar evrelerinin uygulanması.

2. “Tavşan sıçraması” egzersizi.

3. Havuzun kenarında oturarak, kollar başın üstündeyken, suya düşme.

4. Havuzun kenarında, dizlerden çok fazla fleksiyon yaparak, kollar baş üstündeyken, suya düşme.

5. Havuzun kenarında, dizlerden çok fazla fleksiyon yaparak, kenarı iterek atlama.

6. Depar taşından dizlerden çok fazla fleksiyon yaparak, taşı iterek atlama.

7. Depar taşından geriden öne doğru kolları savurarak ve taşı iterek atlama. S. Depar komutlanyla çıkış yapılması.

  • Krawl yüzmede hareket koordinasyonu

Önceki evrelerden geçtikten sonra, sporcu krawl yüzme tekniğini oluşturan en önemli unsurları öğrenmiştir Sıra bunların birleştirilmesine gelince, klasik krawl yüzme tekniğinde l kol zıklesınde 3 bacak vuruşu yapılır, yani bir çift kol hareketine 6 bacak vuruşu uygulanması gerekir.

Burada bahsedilen koordinasyon birçok performans yüzücüsü tarafından kullanılır ve özellikle kısa mesafe (sprınt) yüzme ıçin idealdir Uzun mesafeli yüzmede ise, kol hareketi sayısı fazlalaştığından, bacak hareketi yetışememeye baslar, dolayısıyla bir çift kol hareketine 4 ve hatta 2 bacak vuruşu uygulanabilir Bu en son bahsettiğimiz koordinasyon turu yüzme öğretiminde tavsiye edilmez, çünkü yüzmeyi yem öğrenenler çok fazla güce ve güvene sahip değildirler

  • Krawl yüzmede yüzme temposu kullanılması

Bir hareketin temposu birçok faktöre bağlı olarak meydana gelir Teknik (hareketin doğruluğu), somatik (uzun yüzücüler daha uzun, geniş hareket yaparlar) ve fiziki (daha büyük bir kuvvetin uygulanması hareketin suratini büyütür) Fakat su ortamında ilerleme hareketlerinin temposunun değerlendirilmesi zordur, çünkü su yeterince direnç sağlamadığından tempoyu yukseltıkçe ilerleme suratını de yükseltmek mümkün değildir Kısa mesafeli ilerlemede kuvvetin teknikle birlikte su yoğunluğunda “destek” bulabilmesine rağmen, uzun mesafelerde yüksek tempo hareketlerinin bozulması, yorgunluk ve randımanın düşmesine neden olmaktadır

Diğer bir açıdan baktığımızda, kullanılan enerji hareketin yoğunluğuna bağlıdır, yani, yüksek bir tempo yüksek bir enerji harcamayı gerektirir, fakat bu daha yüksek bir sürat elde edileceği anlamına gelmez!

Bu şartlar altında, tempo sorununu iyice incelemek gerekmektedir: Temponun yükseltilmesi enerji harcanmasını fazlalaştıracaktır ve sürate direkt ilişkili bir fayda sağlamayacaktır. Öte yandan, temponun düşürülmesi düşük bir enerji harcamasına yol açarken, sürate yine direkt ilişkili bir fayda veya zarar sağlamayacaktır.

Sürati nasıl etkileyebiliriz, daha doğrusu süratin sabitliğini muhafaza etmek için hangi şartlara uyulması gerekir? İlk olarak vücudun, suyun içinde uygun bir pozisyonda durması gerekir. Böylece, Arşimet’in kuralına göre, vücut daha hafif olacaktır. İkinci olarak, düşük tempo kullanılmasının mantıklı olduğu kabul edilerek, süratin düşmesini engellemek için yapılacak tek şey, suyu çekme kuvvetini yükseltmek olacaktır.

Bu prensipleri göz önünde bulundurarak, yüzme hareketlerinin “seyrek”, “derin” ve “güçlü” olması gerektiğini söylenebilir.

  • Kurbağlama yüzme tekniğinin gelişimi

Yuvarlak hareketler kullanarak suda ilerleme biçimi antik çağlardan tanınmaktadır. O zamanlara ait kaynaklardan, bu yüzme çeşidinin Mısırlılarda, Grekler ve Romalılarda kullanıldığı ispatlanmıştır.

Yüzme öğretimi ile ilgili yazılan ilk kitapta (yazar Nicolaus Wynmann) kurbağalama yüzme tekniğinden bahsedilmektedir. Yazarın kurbağalamada kullanılan hareketleri bir kurbağanın hareketlerine benzetmesi, bizim bildiğimiz yüzme stilinden bahsedildiğine inandırmaktadır.

XIX.Yüzyılda sportif yüzme ile ilgili ilk resmi bilgiler çıkmaya başladığında, kurbağalama hareketlerinin özellikle uzun mesafelerde kullanıldığı söylenmektedir.

Bilinen en eski üzme tekniği olan, kurbağalama yüzme, Olimpiyat Oyunları programında ancak 1904 yılında , 440 yard yarışı olarak yer almaya başlamıştır. 1908 yılında 200 m yansı, 60 yıl sonra, 1968 yılında 100 m yarışı olarak hakettiği yeri alır.

1900-1930 yıllan arasında kullanılan kurbağalama tekniği çok ilkeldi: Vücûdun pozisyonu suyun yüzeyinde çok yüksekti, baş sürekli suyun dışında idi ve yapılan hareketler devamlı ve yuvarlak bir çizgi üzerinde oluşuyordu. Bu yılların en belirleyici kurbağalama tekniği Alnımı stili idi – Baş suyun üzerinde, hareketler geniş ve yuvarlak, fakat kol hareketlerin arasındaki kayma süresi ilerlemeye belli bir ritm vermekteydi. 1930 yılından sonra, yüzme kurallarındaki bazı yetersizliklerden faydalanarak, bazı kurbağalama yüzücüleri kolun suyu çekişinden sonra kollan sudan çıkarıyordu, bu da ilerlemeye önemli bir katkı veriyordu. İşte bu şekilde yeni bir yüzme tekniği meydana gelmiştir, o da kelebek tekniği idi. 1935 yılından itibaren kelebek tekniği kendine özgü bir statü kazanır ve bu şekilde klasik kurbağalama tekniği muhafaza edilir.

İlerleme süratini yükseltmek için kurbağalama yüzücüleri tekniğe çok sayıda değişiklikler getirmeye çalıştılar. 1950-1957 yıllan arasında suyun altında kurbağalama tekniği geliştirildi. Buna göre suyun altında yüzücü nefes almadan birkaç kol ziklesi gerçekleştirirdi. Suyun altında kol hareketi kalçaya kadar uzatıldığından dolayı daha etkiliydi, bu şekilde de ilerleme sürati çok büyürdü. 1957 yılında uzun süreli nefessiz efor sağlığa zararlı olduğundan bu stil yasaklanmıştır. Bundan sonra, yüzme yarışlarında yüzücünün sadece depar veya dönüşten sonra suyun altında bir tek hareket yapmasına izin verilmiştir.

1960 yıllarında Japon yüzücü Osaky’nin gösterdiği teknikte kolun suyu çekişi kalçalara kadar devam ederdi ve nefes hemen suyun çekişinden sonra gerçekleşirdi. Yuvarlak hareketin yerine düz ve uzun bir hareket yapıldığından dolayı ilerleme daha etkili oluyordu.

Günümüzde kurbağalama tekniğinin yeni bir değişikliğine seyirci olmaktayız. Yeni teknikte nefes alındıktan sonra baş ve omuzlar hafif suyun altına batar, hareket sanki kelebek stilindeki yalpalanmayı andırır. Bu yalpalamanın sonucunda kollar daha kuvvetli çekiş yapabilirler. Bu yeni tekniğin büyük bir yetenekle uygulanması gerekir, aksi taktirde başın suya fazla batması diskalifiye cezasına yol açar. Omuz eklemi esnek olan yüzücülerde bu fazla bir sorun yaratmaz, çünkü onlarda gereksiz yere hareket etmek zorunda değildir.

  • Kurbağalama bacak hareketinin teknik uygulaması

• Pasif evre: Bacaklar omuz genişliğinde açılır. Dizler fleksiyon yapıp, topuklar kalçaya çekilir. Bu durumda ayaklar suyu daha etkili bir biçimde itebilmek için, dışa doğru rotasyon yapar.

• Aktif evre: Dışa doğru çevrilmiş ayaklar yandan arkaya doğru suyu iter ve düzelinceye kadar devam eder. Bacaklar ve ayaklar düzelinceye kadar bu evre devam eder. Evrenin sonunda, bacaklar birleşir ve bir sonraki harekete başlamak için bir süre kayma pozisyonunda kalır.

  • Kurbağalama bacak hareketim öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında, ayakta, bir bacağın Seksiyon yapıp, kalçaya çekilmesi.

2. Suyun dışında, ayakta, bir bacağın fleksiyon yapıp, kalçaya çekilmesi ve ayağın dışa rotasyon yapması.

3. Depar taşının üstünde yatarak, yardımla, ayakların dışa rotasyon yapması.

4. Asılı pozisyonda bacak vurma hareketinin uygulanması.

5. Havuz duvarına yapışık olarak, ayakların kalaçaya çekilmesi ve dışa doğru rotasyon yapması.

6. Havuz kenarım tutarak, kurbağalama bacak hareketinin uygulanması.

7. Tahta ile kurbağalama bacak hareketinin uygulanması.

8. Tahtasız kurbağalama bacak hareketinin uygulanması.

9. Sırtüstünde kurbağalama bacak hareketinin uygulanması.

10. Mesafe arttırarak kurbağalama bacak hareketinin uygulanması.

11. Kollar arkada birleşik, bacak hareketinin uygulanması.

  • Kurbağalama kol hareketinin teknik uygulaması

• Aktif evre: Kollar düz olup, ileriye doğru bakar. Ellerin drşanya doğru rotasyon yapması ile birlikte, kollar dirsekten bükülür ve eller dirseğin altına gelinceye kadar suyu çekmeye devam eder. Bu pozisyondan sonra dirsekler hemen göğüs altında birleşir ve eller ileriye bakar

• Pasif evre: Kollar omuzlarla birlikte öne doğru uzatılır ve tekrar eller ileriye bakar. Kollar düzelinceye kadar pasif hareket devam eder.

Genel hatalar:

1. Kolun suyun çekme hareketinin geniş olması

2. Aktif harekete başlamadan önce ellerin bitişik olmaması

3. Pasif evrede dirseğin fleksiyonda olması.

  • Kurbağalama kol hareketini öğretmek için kullanılabilen egzersizler

l Suyun dışında, ayakta vücut belden bııkulü olarak, kol hareketinin uygulanması.

2. Sığ havuzlarda, suda yürüme ve kol hareketinin uygulanması.

3. Bir yardımcı egzersiz yapan bacakları tutarken, kol hareketlerinin uygulanması.

4. Mesafe arttırarak kol hareketinin uygulanması.

5. El paletleri ile kol hareketinin uygulanması.

6. Pull-buoy’la kurbağalama kol hareketi.

7. Dolfin bacakla, kurbağalama kol hareketi uygulanması.

  • Kurbağalama yüzme tekniğinde nefes alıp-vermenin teknik uygulaması

Modern kurbağalama yüzme tekniğinde nefes alma kolun suyu çekmesinin son kısmında yapılmaktadır. İlerlemenin etkili olması için nefes alındığında başın suyun dışına çıkarılmaması gerekmektedir Gözle görülen baş kaldırılmasının ise, dirseklerin göğüsün altındaki birleşmesinden meydana geldiğinin bilinmesinde yarar vardır.

  • Kurbağalama yüzmede hareketlerin koordinasyonu

Düzenli bir ilerleme sağlamak amacıyla, kurbağalama yüzmede kol hareketinin aktif evresinde, bacaklar düz pozisyonda olmalıdır, böylece vücut en uygun şekilde suyun üzerinde kayabilir. Bacak, hareketin aktif evresinde ise, kol, hareketin pasif evresinde olmalıdır. Çocuklara bu tür koordinasyonu anlatabilmek için, şöyle bir ifade kullanılabilir: “Kollar suyu bacaklara doğru “gönderir” ve bacak hareketi ancak suyun kalça seviyesine geldiğinde başlayabilir, çünkü yalnız bu şekilde suyu yakalayabilirler”.

Kurbağalama yüzme koordinasyonu diğer stillerdeki koordinasyona göre daha kolay öğrenilebilir çünkü bu koordinasyonda başın rahat bir şekilde suyun dışında çıkarılabilmesinden dolayı, nefes daha kolay alınabilmektedir.

  • Kurbağalama yüzmede yüzme temposunun kullanımı

Genel olarak, günümüzde kullanılan kurbağalama yüzme tekniğinde, hem kol hem de bacak hareketinde yeterli bir kayma süresi verilmesi gerektiği tüm yüzme uzmanları tarafından kabul edilmektedir. İyi yüzücüler düzgün ve ekonomik bir ilerleme şekli sağlamak için kayma süresini nasıl kullanacaklarını iyi bilmektedirler. Düzgün teknik ve optimum tempo için bu kayma süresinin gözardı edilmemesi gerekir. Normal olarak, çok uzun bir kayma süresi ilerlemenin düzgünlüğünü ve süratini azaltır, aynı zamanda vücut pozisyonunda da istenmeyen değişiklikler meydana getirebilir.

  • Kurbağalama yüzmede yarış dönüşünün teknik uygulaması

• Duvara yaklaşılması: Kurbağalama hareketleri ile ilerlerken, vücut dümdüz, baş hafif

yukarıya kaldırılmış, el avuçları aynı zamanda ve simetrik olarak

havuzun duvarına konur.

• Dönüş hamlesi: El avuçları havuz duvarındayken, dirsekler fleksiyon yapar ve vücudun ağırlık merkezi destek yerine (havuz duvarı) yaklaştırılır.

• Tam dönüş: El avuçları duvardan bir itiş yapar, vücut ve baş duvardan uzaklaştırılır. Aynı zamanda, omuzlar ve vücut bir yana dönüş gerçekleştirir ve yüzücünün yüzü ilerleme yönüne doğru çevrilir. Bu durumda, ayak tabanları duvara yerleştirilir, nefes alınır ve vücut suyun altına girer.

• Duvardan itiş: Suyun altındayken dizler karına fleksiyon yapar ve dirsekler vücuda yakın durumdadır. Ayaklarla duvardan iterken, kollar ilerleme yönüne, öne doğru uzatılır ve baş kolların arasındadır. Suyun altındayken komple bir kol ve bir bacak ziklesi yapılabilir.

Genel hatalar:

1. İki el avucunun duvara aynı anda değmemesi.

2. Dönüşten sonra vücudun suyun altına yeterince girmemesi.

3. Başın kollar arasında olmaması ve erken kaldırılması.

  • Kurbağalama yüzmede yarış deparının teknik uygulaması

Kurbağalama yüzmede depar krawl stilindeki depara benzemek-cdir. Ancak suya girişi krawl tekniğinden farklıdır çünkü kurbağalamada suıyun altında yapılması gereken hareketlerden dolayı, vücudun suya daha derin girmesi gerekir.

Genel hatalar:

1. Suya girerken, vücudun suyun altına yeterince girmemesi.

2. Suyun altındayken başın çok erken kaldırılması.

  • Kurbağalama yüzmede depar ve dönüşten sonra suyun altında ilerleme evresinin teknik      uygulaması

• İlk kayma süresi: Duvardan itilme sinden sonra vücut suyun altına gi rer. İlerleme süratinin azaldığını hissedince, kollar yukarıdan kalça lara kadar suyu çeker. Bu durumda, ilerlemeyi frenlememek için, çene göğüse yapışıktır.

• İkinci kayma süresi: Su çekildikten sonra vücut bu pozisyonda bir süre ilerlemeye devam eder. İlerleme süratinin azaldığı hissedilince, kollar yukarıya kaldırılır ve bacak hareketinin başlama hazırlığı yapılır. Aynı zamanda, baş yukarıya kalkar ve gözler kolların kaldırılmasını izler.

• Üçüncü kayma süresi: Kolların kal dırılmasından sonra, bacak hareketi yapılır. İlerleme süratinin azaldığı hissedilince ve başın bir kısmı suyun dışına çıktığı zaman, kurbağalama yüzme hareketleri yapılmaya başlanır ve nefes alınır.

Genel hatalar:

1. Kol hareketinin bitimi ile bacak hareketinin başlaması arasında bir kayma süresinin gerçekleşmemesi.

2. Kol hareketinin kısa olması.

3. El avuçlarının kalçanın yanına getirilmemesi.

4. Kol hareketinin ya düz kolla ya da kolun fleksiyonda olarak yapılması.

Kelebek yüzme tekniğinin gelişimi

Yüzme tekniklerinin arasında en yeni olan, kelebek yüzme, 1935 yılında Uluslararası Yüzme Federasyonu’nün kurbağalama – kelebek kural ayırımı yapıldığında meydana çıkmıştır.

Aynı yılda ABD’de Amerikan antrenörün David Armbuster yüzücüsü Jack Sieg kelebek temellerini atmıştır. Jack Sieg ilk defa 100 yard kelebek mesafesini l :00.2 derecesi ile yüzmüştür, fakat tekniğin resmi bir dayanağı olmadığı için, bu derece kabul edilmemiştir.

1951 yılında kelebek tekniği Avrupa’da ilgi toplamaya başlamış ve 1953 yılında Uluslararası Yüzme Federasyonu yeni kelebek tekniğin resmi olarak kabul etmiştir.

  • Kelebek bacak hareketinin teknik uygulaması

• Aktif hareketi: Hareket kalça ekleminden yapılır. Dizlerin bükülmesi ile birlikte, üst bacak suya iner ve ayak parmak uçları sivri olarak içe doğru rotayson yapar. İlerlemenin gerçekleşmesi için, alt bacak bir “kırbaç” hareketi yapar. Krawl stilinden farklı olarak bu “kırbaç” hareketinin daha kuvvetli olması gereklidir çünkü bu hareketten vücudun yukarıya kalkması için destek alınır.

• Pasif hareket: Bacaklar düzeldikten sonra, gevşek bir şekilde yukarıya kaldırılır.

Genel hatalar:

• Pasif harekette dizlerin fazla fleksiyon yapması.

• Aktif harekette dizlerin karına fazla çekilmesi.

  • Kelebek bacak hareketlerini öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında, öne eğilerek bir yere tutunup, vücut esnetme hareketlerinin uygulanması.

2. Suyun dışında asılı pozisyonda, omuz ve belin esnetilmesi.

3. Havuzun kenarında oturarak, çift bacakla bacak hareketin uygulanması.

4. Havuzun duvarından iterek, tahtalı veya tahtasız kelebek bacak hareketleri ile ilerleme.

5. Havuzun kenarından iterek, sırt üstü yatay pozisyonda kelebek bacak hareketinin uygulanması.

6. Tahtalı veya tahtasız ayak paletleri kullanarak bacak hareketleri ile ilerleme.

  • Kelebek kol hareketinin teknik uygulanması

• Aktif hareket 3 evreden oluşmaktadır: Kolun suya girişi ve suyun tutulması evresinde, eller dışa doğru rotasyon yapar. Kolun suyu çekme evresinde ise, kollar hafif yana açılır ve hafif dirsekten fleksiyon yaparak, suyu çekmeye başlar. Kolun suyu itme evresinde, kollar suyu bacaklara doğru iter ve vücudun yanına yaklaşıncaya kadar devam eder.

• Pasif hareket: Kolun suyu itiş hareketi bittikten sonra kollar sudan çıkar ve hafif yandan bir yol izleyerek tekrar suya girer.

Genel hatalar:

• Suyun çekişinin gevşek bilekle yapılması.

• Kol hareketinin kısa olması.

  • Kelebek kol hareketini öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında, ayakta kol hareketinin uygulanması.

2. Suyun dışında, belden bükülü olarak kol hareketinin uygulanması.

3. Cimnastik sehpasında yatay pozisyonda kol çekme hareketinin uygulanması.

4. Sığ havuzlarda, kol hareketi yaparak ‘dolfin atlaması.

5. Bir yardımcının uygulayanın bacaklarından tutarak, kol hareketini uygulanması.

6. Mesafenin arttırılarak, kol hareketinin uygulanması.

7. El paletleri ile kol hareketinin uygulanması.

8. Kurbağalama bacak hareketi ile kelebek kol hareketinin uygulanması.

  • Kelebek yüzmede nefes alıp-verme tekniğinin uygulanması

Kurbağalama yüzme tekniğindeki gibi, kelebek tekniğinde de nefes alıp verme başın yukarıya kaldırılması ile gerçekleştirilir. Ancak, bazı yüzücüler yandan (krawl’daki gibi) nefes almayı tercih ederler. Nefes alma zamanı kolların aktif hareketinin bitiminde meydana gelir. Bu durumda, suyun itilmesi bittiğinde başın sudan kaldırılması için yeterince destek sağlanmış olur. Özellikle yeni başlayanlarda başın suyun dışına fazla çıkarılması ve dolayısıyla suya fâzla batması sık görülen bir hatadır.

  • Kelebek yüzmede hareketlerin koordinasyonu

Kurbağalama yüzme tekniğindeki gibi, kelebek tekniğinde de nefes alıp verme başın yukarıya kaldırılması ile gerçekleştirilir. Ancak, bazı yüzücüler yandan (krawl’daki gibi) nefes almayı tercih ederler. Nefes alma zamanı kolların aktif hareketinin bitiminde meydana gelir. Bu durumda, suyun itilmesi bittiğinde başın sudan kaldırılması için yeterince destek sağlanmış olur. Özellikle yeni başlayanlarda başın suyun dışına fazla çıkarılması ve dolayısıyla suya fâzla batması sık görülen bir hatadır.

Pratikte başka koordinasyon türlerine de rastlanır: İki kol hareketine 4 yalpalanma ve bir nefes hareketi veya bunların karışımı.

Yüzmeye yeni başlayanlar yukarıda bahsedilen koordinasyonları gerçeklestiremiyorlar. Bunun için çocukların kullandığı koordinasyon bir kol hareketine bir yalpalanma hareketidir. Yalpalanma hareketi ise su çekimi bitiminde veya kolların suya girme sırasında değil, kolların suyu çekmesi esnasında gerçekleşir.

Sırtüstü yüzme tekniğinin gelişimi

Sırt üstü yatay pozisyonu kullanarak suda ilerleme en eski zamanlardan beri bilinmektedir. Sırtüstü yüzme hakkındaki ilk bilgiler 1538 yılında Nicolas Wynman’ııı “Colymbetes” adlı kitabında verilmiştir. Ayrıca, ünlü pedagog Guts Muths da sırtüstü yüzme tekniğinin özellikle cankurtarma için çok önemli olduğunu söylüyordu.

Sportif açıdan sırtüstü yüzme tekniğinin kurbağalama yüzme tekniği ile birlikte, XIX. Yüzyılın ilk yarısında başladığı bilinir. Aslında, o zaman kullanılan teknik, kurbağalama tekniğinin sırtüstü versiyonuydu. Bu stilin gelişiminde İngiliz yüzme okulunun önemli bir katkısı vardır.

Krawl yüzme tekniğinin ortaya çıkması ile beraber, krawl’da kullanılan hareketler sırtüstü stiline adapte edilmeye başlanmıştı. 1920 yılında Hebner adlı Amerikalı yüzücü bu yeni tekniği kullanarak 100 m sırtüstünü 1.12.2 derecesi ile yüzdüğünde, artık eski teknik (kurbağalama sırtüstü) performans yüzücülerinin ilgi alanından çıktı. Fakat yine, uzmanlar bu eski tekniğin cankurtannada kullanılan yüzme stillerinde yer almasının önemli olduğunu savunmaktadırlar.

İlk başlarda, sırtüstü yüzme stili, ilkel krawl yüzme stiline çok benziyordu: vücut, tam olarak sırt üstü yatay pozisyonda değildi, baş ve omuzlar suda yüksek bir pozisyonda ve kol hareketleri suya çok yakın yapılıyordu. Bu nedenle vücut sürekli yalpalanıyordu ve bacak hareketleri ise kuvvetli ve dizlerden fazla fleksiyon yaparak meydana geliyordu.

İlerleme süratinin yükseltilmesi, kol ve bacak hareketlerinin ritmi hızlandırılarak yapılıyordu.

Japon yüzmesinin gelişim yıllarında (1930-1940) bacak hareketi mükemmelleştirildi. Bunun sonucu dizler fleksiyon yapmıyor ve bacak hareketinin genişliği azalıyordu. Yine Japon yüzücülerin getirdikleri bir yenilik olarak, vücut suda tamamen sırtüstü yatay pozisyonu alıyordu; Vücudun pozisyonuyla birlikte kolların suya girişi başın üzerinde ve suyun çekilişi daha derin yapılabiliyordu. Suyun çekilişinin daha derin yapılması kol hareketinin ritminin düşmesine ve bacak hareketinin ritminin yükseltilmesine yol açmıştır.

Hemen hemen aynı yıllarda, Amerikalı antrenör Robert Kiphuth yeni bir teknikle Japonların üstünlüğüne son verdi. Kiphuth’un yüzücüsü olan Kiefer’in yeni tekniğinde kol tamamen başın üzerinde suya girmiyor ve suyun çekilişi o kadar derin yapılmıyordu. Aynı zamanda bacak hareketinin ritmi azaltılmış ve 6 bacak koordinasyon tekniği için ilk adımlar atılmıştır.

1948 yılında Fransız yüzücü Georges Valery geliştirilmiş kol hareketi tekniğini göstermiştir. Yeni tekniğe göre suyu çekme sırasında el, ilerleme çizgisine paralel bir çizgi üzerinde hareket ediyordu: Düz olan kol omuzların ekseni ile aynı çizgi üzerine geldiğinde, dirsek flekisyon yapıyor ve bu şekilde meydana gelen hareket ilerleme yönüne paralel oluyordu.

1956-1960 yılları arasında Australyalı yüzücüler de bazı değişiklikler meydana getirdiler: Bacak hareketi ritmi azalırken, kol hareketi frekansı yükseltildi.

Tekniğinin mükemmel leştin l m es i Amerikalı antrenör James Counsilmen’in yüzücüsü ve birçok rekora imza atan, Tom Stock’un katkısıyla devam etmiştir. Stock’un tekniğindeki yenilik omu. rotasyonuydu.

Bütün bu değişikliklerden faydalanan ve sırtüstü tekniğinin en son sekili veren Eski Doğu Almanya yüzücüsü Roland Matthes’in tekniğinde, vücut pozisyonu Kiefer tekniğinden, bacak hareketi Japon tekniğinden vo omuz rotasyonu Stock tekniğinden alınmıştır.

  • Sırtüstü bacak hareketinin teknik uygulaması

- Pasif hareket: Bacak gevşek şekilde aşağıya doğru iner.

- Aktif hareket: Hareket kalça ekleminden yapılır. Diz hafif bükülürken, parmak uçları gergin ve içe doğru rotasyon yapar. Dizin suyun üzerine çıkmasına az bir mesafe kaldığında ise, alt bacak ve ayak yukarıya doğru bir “kırbaç” gibi hareket eder.

Genel hatalar:

- Bacakların kalçadan karma doğru çekilmesi.

- Bacakların düz ve gergin olması.

- Dizin sudan çıkması.

  • Sırtüstü bacak hareketleri öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında, ayakla tek bir bacakla hareketin uygulanması.

2. Suyun dışında, asılı pozisyonda, bacak hareketi uygulanması.

3. Bir cimnastık sırasında sırtüstü yatay pozisyonda, bacak hareketi yardımıyla ve ferdi olarak uygulanması.

4. Havuzun kenarında oturarak, tek bacakla daha sonra çift bacakla ve alternatif olarak bacak hareketi uygulanması. Burada oyun da düzenlenebilir “En uzağa kim su atar?”

5. Duvardan iterek eğiticiye doğru bacak hareketi ile ilerleme

6. Tahta ile sırtüstü yatay pozisyonda ilk önce nefes almadan, daha sonra nefes alıp-vererek bacak hareketi ile ilerleme.

7. Mesafeyi arttırarak, tahta ile ve tahtasız olarak bacak hareketi ile ilerleme.

8. Kolları öne uzatarak veya kollar vücudun yanma olarak bacak hareketi ile ilerleme.

9. Tahta veya tahtasız ayak paletleri kullanarak, bacak hareketleri ile ilerleme.

  • Sırtüstü kol hareketinin teknik uygulaması

• Aktif hareket 3 evreden oluşmaktadır: Kolun suya girişi ve suyun tutulması evresinde, kol suya dışa doğru rotasyon yapıp, düz olarak suya girer. Bu pozisyonu koruyarak, 20-30 cm kadar suyun içinde harekete başlanır. Kolun suyu çekme evresinde, kolun hareket yönü ilerleme yönünün aksinedir. Dirsek fleksiyon yapar ve 90 derecelik bir açı oluşuncaya kadar harekete devam eder. Kolun suyu itme evresinde, su bacaklara doğru itilir ve kol kalçanın yanma gelinceye kadar devam eder.

• Pasif hareket kolun sudan çıkması ile başlar. Kolun havada izlediği yol suya dikeydir ve kol başın arkasında uzatıldıktan sonra, dışa doğru rotasyon yapar ve tekrar suya girer.

Genel hatalar:

1. Kolun yana atılması veya dirsekten fleksiyon yapılarak suya girmesi.

2. El bileğinin gevşek tutulması.

3. Suyu çekme evresinde kolun düz olması.

4. Suyu itişin kısa olması.

5. Kolun suya başın arkasında değil, yandan girmesi.

  • Sırtüstü kol hareketinin öğretiminde kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında, ayakta tek kolla hareketin uygulanması.

2. Suyun dışında, ayakta ahernatif olarak kol hareketinin uygulanması.

3. Cimnastik sehpasında yatay pozisyonda kol hareketinin uygulanması.

4. Suyun dışında, ayakta bir kol yukarıda, diğer kol kalçanın yanında olarak, aynı anda kolların pozisyonunu değiştirme.

5. Sırtüstü kayma pozisyonunda, her iki kol yukarıda olarak, tek kolun hareketi uygulaması.

6. Sırtüstü kayma pozisyonunda, her iki kol vücudun yanında olarak, tek kolun hareketi uygulaması.

7. Sırtüstü kayma pozisyonunda, bir kol yukarıda, bir kol vücut yanında, kolların aynı anda pozisyonu değiştirmesi.

8. Mesafeyi arttırarak kol hareketi.

9. El paletleri ile kol hareketi uygulanması.

  • Sırtüstü yüzme tekniğinde nefes ahp-vermenin teknik uygulaması

Sırtüstü pozisyonunda baş sürekli suyun üzerinde olduğu için, nefes alıp-vermede fazla problem yaşanmaz. Uzmanlara göre, en iyi nefes alma aralığı, bir kolun sudan çıkması ile diğer kolun sudan çıkması arasındaki zamandır.

  • Sırtüstü yüzme yarış tekniğinde dönüş tekniklerinin zaman içerisinde gelişimi

Sırtüstü yüzmedeki dönüş teknikleri zaman içerisinde, krawl teknığindeki gibi çok değişikliğe uğramıştır. 1935 yılına kadar sırtüstü dönüşü krawl dönüşü gibi yapılırdı, yani havuzun kenarından bir kolla destek alarak vücudun yönü değiştiriliyordu, Japon yüzücülerin geliştirdiği teknikte, dönüşten önce kol duvardan destek alıyor, ilk önce yüzüstüne bir yan dönüş daha sonra öne bir takla ile tam dönüş gerçekleştiriliyordu. 1976 yılında Amerikalı yüzücüler “tabak dönüşü” uyguladılar. Zaman kazanma açısından ve basitlik olarak bu dönüş o zamana kadar kullanılan en etkili, teknikti.. Dönüşten önce kol su seviyesinin altına yerleştiriliyordu, dizler karına çekiliyordu ve yana bir dönme gerçekleştirerek, ayaklar duvara yeleştiriliyordu. 20 yıl sonra I988′de, yıllar boyunca kullanılan “tabak dönüşü “nün yerini “takla dönüşü” aldı.

  • Sırtüstü yüzmede yarış dönüşünün teknik uygulaması

• Duvara hamle: Dönüş bölgesine geldiğinde, yüzücü dönmek istediği tarafa kolunu atar ( sol kol, sağa dönmek için, sağ kol, sola dönmek için). Bu hareketle birlikte vücut 180 derecelik bir yana dönüş gerçekleştirir ve krawl stilindeki takla pozisyonuna gelir.

• Tam dönüş: Çene göğüse yaklaştırılır, dizler hafif fleksiyon yapar ve taklaya başlanır.

• Duvardan itiş: Takladan sonra vücut sırt üstü pozisyonuna gelir ve ayaklar duvardan iter.

• Suyun içinde ilerleme ve sudan çıkış: İtişten sonra bacaklar birkaç dolfin hareketi yaparak, hız artışı sağlanır. Dolfin hareketi bittiğinde, ayak vuruşu ile ilk kol atılır ve suyun yüzeyine çıkılır.

  • Sırtüstü yüzmede yarış dönüşü öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında cimnastik minderi üstünde takla.

2. Suyun dışında cimnastik minderi üstünde takla, sonra duvara ayaklan koymak.

3. Suyun içinde kulvarda veya bir sopanın çevresinde takla.

4. Suyun içinde, yüzerken takla ve sırtüstü pozisyonuna gelme.

5. Duvarda takla ve sırtüstü pozisyonuna gelme.

6. Duvarda takla ve yön değiştirme.

7. Duvarda takla, yön değiştirme ve duvardan itiş.

8. Komple takla.

  • Sırtüstü yüzme yarış tekniğinde depar tekniklerinin gelişimi

Uluslararası Yüzme Federasyonu’nün öngördüğü sırtüstü yarışlarının suyun içinden başlaması kuralı, deparın birleşimlerine fazla değişiklikler getirilememesine yol açmıştır. İlk başlarda sırtüstü depan basit bir arkaya bırakılma ile yapılıyordu. Daha sonra, deparın yüksekliğini etkileyecek hareketler aranmaya başlandı, fakat yüksek bir depardan sonra suya fazla batma sözkonıısu olduğu için, bu yöntem çok fazla başarılı olamadı. Günümüzde vücudu suyun üzerinde yükseltebilecek hareketlerden sakımimaktadır. Dolayısıyla, günümüzde kullanılan sırtüstü deparında vücut ileriye atılır ve uçuş sırasında mümkün olduğu kadarı ile suyla paralel olmasına dikkat edilir.

  • Sırtüstü yüzme yarış tekniğinde yarış depan protokolü

Yüzücüler yarışacaktan kulvarların başına gelirler. Hakemin verdiği düdük sesi ile birlikte, yüzücüler suya atlar ve depar taşının alt tarafında bulunan kolluğu tutarlar Kurallara göre, suya girme ve kulluğu tutma zamanı suya adaptasyon sağlamak için kullanılabilir. Çıkış komutu beklerken, vücut gevşek, ve ayaklar havuzun duvarından destek alır. “Take your marks” komutu ile kollardan fleksiyon yapılır ve vücut öne çekilir. Çıkış sinayli verildiğinde yanşa başlanır.

  • Sırtüstü yüzme yarış deparın teknik uygulaması

• “Take your marks” komutunda yüzücü ayak tabanlarını havuzun duvanna yerleştirir, vücût kollardan öne çekilir ve vücudun ağırlık merkezi sudan çıkar.

Çıkış sinyali verildiğinde yüzücü arkaya doğru bir atlayış uygular. Ayaklar duvardan destek alır, duvarı iter ve baş arkaya doğru çekilir. Kollar arkaya savrulur. Uçuş: İtişten sonra vücut suyla paralel olarak ilerler ve kalçalardan ekstensiyon yapılır. Arkaya atılan baş öne doğru çekilir ve bu şekilde vücudun suya fazla batması engellenmiş olur.

Suya giriş: Hafif ekstensiyon yapan vücut yaklaşık 30 derecelik bir açı ile suya girer ve suyun altında yapılan birkaç dolfın bacak vuruşuyla hız kazanmaya başlanır.

  • Sırtüstü yüzme yarış deparını öğretmek için kullanılabilen egzersizler

1. Suyun dışında bir cimnastik barını tutarak, dizlerden fleksiyon yapılması.

2. Suyun dışında ayakta, kollan yandan yukarıya savurma hareketi.

3. Suyun dışında çömelmiş pozisyonda, kolların yandan yukarıya doğru savrulması ile birlikte fırlatma.

4. Havuz kenarında çıkış evrelerinin öğrenilmesi.

5. Havuz kenarında, depar taşına çekilerek, hamle hazırlık hareketlerinin öğrenilmesi.

6. Suyun altında sırtüstü kaymanın öğrenilmesi.

7. Suyun altında sırtüstü kayma ve dolfin bacak hareketlerinin öğrenilmesi.

8. Yanş deparının uygulanması.

  • Sırtüstü yüzmede hareket koordinasyonu

En çok kullanılan koordinasyon, krawl’daki gibi, 6 bacak vuruşuna bir çift kol hareketidir.

Antrenman kuralları

1-Isınma

Yavaş yapılan egzersizlerde kişilere ısınma gereksizmiş gibi görünür, oysa yapılan bilimsel araştırmalarda görülmüştür ki ısınma yapan bir kişinin antreman içersinde veya yarışma içersinde performansı çok daha iyi olmuştur.

Yüzmede yapacağımız egzersizlerde su dışında 10-15 dk genel açma germe mahiyetindeki jimnastikle başlar, sonra suda ısınma yüzme mesafesi verilerek tamamlanır. Bu mesafe kişinin durumuna göre değişiklik göstermektedir.

2-Esas devre

Yüzme programlarında temel kural, yavaş ve gittikçe gelişen bir çalışma şeklinde olmalıdır. Eğer yoğun ve hızlı çalışmaya girersek; göğüste bir sıkışma yada ağrı, soluk almakta aşırı yoğunluk,gözlerde kararma midede bulanma görülebilir. Bu gibi durumlarda çalışmayı hemen kesmek gerekmektedir. Burdan anlaşılırki antreman ağır gemiş olup vucudumuzu zorlamış olmaktayız.

3-Soğuma devresi

5-10 dk lık bir soğuma programı kalbin dinlenme için yükünü azaltır. Kanın kalbe geri dönmesine adalelerin harekete yardımcı olur. Birdenbire durulduğu zaman dalelerde ani durur yani kan dolaşımı için adalenin kalbe yardımı kesilir. Adeledeki fazla kan birikimleri ise,kalbin dolayısıyla beynin yeterli oksijeni alamamasıyla sonuçlanacaktır.kalpte kanın azalması istenmeyen durumlar yaratabilir.

Vucut iyice soğumadan sıcak duş yapılmamalıdır ve saunaya gidilmemelidir. Adalelerin ani durdurulması ve daha sıcak bir ortama girilmiş olması kılcal damarların genişlemesine kanın vucudun çeşitli bölgelerinde toplanarak kalpten uzak kalmasına neden oluyor. Oysa soğuma egzersizleri kan dolaşımının normale dönmesini ,vucudun soğumasını, hiçbir sakıncalı duruma olanak vermeden sağlar.

Yıkanma ise hemen soğuma dönemini izlemelidir. Egzersizle soğumadan sonra ılık suyla yıkanmalıdır. Sıcak suyla yıkanmada terleme devam eder, hatta artabilir. Soğuk suyla yıkanmada adalenin normal soğumasını gereksiz yere hızlandırır. Suyun altında uzun süre kalmaya gerek yoktur, hafif bir sabunlanma yada silinme, terin vucuttan

alınması için yeterlidir.

Ayrıca yıkanma biter bitmez yeniden terlemeye neden olabilecek kalın şeyler giyilmemeli vücut ve saçlar iyice kurutulmalıdır.

• Beslenme durumu

Yemeğin üzerinden en az iki saat geçmeden çalışma yapılmamalıdır. Yemekten sonra yaklaşık bir buçuk saat kan beyin ve kalpten uzaklaşır. Herhangi bir kalp sorunu olanlar için yemek üstüne çalışma yapılması tehlikeli olabilmektedir. Bu tehlikeli durumlar kalp sorunu olmayanlarda da gözükebilmektedir.Yalnız şunu unutmamak lazım “yemek” dediğimiz bir lokma birşey demek değildir. Az ve sulu besinler içecekler, karbonhidratlar) yenildiğinde iki saat beklemeye gerek yoktur.

Aç karnına çalışmanın hiç bir zararı olmaz.Sabah çalışmalarında başlangıçtan 10-15 dk önce meyve suları içilebilir.

Çalışmalar esnasında vucudun su gereksinimini karşılamak çok önemlidir. Ter yoluyla ve diğer yollarla yitirilen su, karşılanmazsa baş ağrısı bitkinlik , genel bir isteksizlik gibi sonuçlar ortaya çıkabilir. Bu bakımdan susadıkça yeterince su veya egzersiz esnasında bir yudum şeklinde içilebilir.

Egzersiz anında çok fazla su içilmesi midede gereksiz şişlik ve performansı bozucu rahatsızlık yapabilir.

Egzersizden hemen sonra çok aşırı soğuk şeyler içilmemelidir. Terle kaybedilen tuz, yeterli beslenme ile yerine konulabilir. Aşırı sıcakta ve çok su kayıplarında tuzlu şeylerin yenilip içilmesi yeterli değilse tuz tabletleri ile takviye yapılmalıdır.

YÜZMENİN KAS-İSKELET SİSTEMLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ  ::  

  • Kas gerilebilme ve kasılabilme yeteneğine sahip liflerden oluşur.

Kas dokusu üç’e ayrılır.

1- İskelet Kasları (İstemli Kaslar)

Vücudu harekete geçiren kaslara iskelet kasları denir. Antrenman yolu ile oluşan değişiklikler en belirgin şekilde iskelet kaslarında görülür. İskelet kasları hareket için güç sağlarlar ve vücut kaslarının 7/8′ini oluştururlar. Genel olarak bir kasın % 75-80′i sudan, % 18-20′si proteinden, geri kalan bölümü ise karbonhidrat, lipit (yağ), mineral ve non-proteik azottan oluşmuştur. Kasta % 0.5-1.5 oranında glikojen şeklinde bulunan karbonhidrat, bilindiği gibi, organizmanın en önemli enerji kaynaklarından biridir.

İskelet kasları, beyaz ve kırmızı kaslar olarak iki gruba ayrıLırlar. Beyaz kaslar (Fast-Twitch muscle fibers ya da kısaca FT), kırmızı kaslara (Slow-Twitch muscle fibers ya da kısaca ST) oranla daha çabuk kasılırlar ve uzun süre iş yapmayı gerektirmeyen görevlerde yer alırlar. ST-liflerinin çevrelerinde kılcal damar çoktur. Aerob metabolizmayı kullanırlar.

2- Düz Kaslar (İstemsiz Kaslar)

İç organlarının yapısında yer alırlar ve uzun süreli düzenli faaliyette bulunurlar. İsteğimiz dışında çalışırlar.

3- Kalp Kasları (İstemsiz Kaslar)

Kalpte bulunan ve uzun süreli düzenli faaliyette bulunan kas tipidir. İsteğimiz dışında çalışırlar.

  • Kasların Yapısı ve Bazı Özellikleri

1. Kasın başlangıç noktası olan “origo” sabittir. Bir kas, kasın sonlandığı nokta olan “instersiyo”yu kendine doğru çekerek hareket eder.

2. Kasın gövdesi, kas liflerinin demetler halinde “sarkolemma” adı verilen zarlar tarafından sarılması ile oluşur.

3. Tendon, kasın kemiğe yapıştığı bölümdür.

4. Kaslar, antagonistleri (zıt etki yapanları) ile birlikte çalışır. Yani, kasın birisi gevşerken, zıttı kasılır. Kas kasılırken sadece çekebilir, hiçbir zaman itemez.

5. Kasın kasılması yapılan işe eşittir. Bu iş için gerekli enerji, karmaşık tepkimeler sonucu elde edilir.

6. Kas hücrelerin yakıtı glikojendir (glikozun kaslardaki depo şekli). Glikojenin yanması için oksijene gereksinim vardır. Aerobik yolla yapılan çalışmalarda 1 mol glikozdan 38 mol ATP’lik enerji elde edilirken, anaerobik yolla yapılan çalışmalarda 1mol glikozdan 2 mol ATP’lik enerji elde edilir.

7. Bu enerji: ATP’nin ADP’ye dönüşmesi ile elde edilir.

8. Anaerobik olarak glikozun laktik asite dönüşümünde kas önemli rol oynar.

9. Kasın tonusu; kasın bazı liflerinin, ani hareketlere cevap verebilmesi amacıyla sürekli olarak hafif kasılı durumda olmasıdır. Tüm iskelet sistemi kaslarının belirli bir tonusu vardır.

  • Slow Twitch ve Fast Twitch Liflerinin Özellikleri

Çabuk kasılan (Fast Twitch, FT) kas lifleri adını saniyede 30-50 kez kasılabilme özelliğinden alır. Yavaş kasılan (Slow Twitch, ST) kas lifleri ise saniyede 10-15 kasılır ve adını bu özelliğinden alır.

Çabuk ve yavaş kasılan kas lifleri arasındaki en önemli fark bu kasların dayanıklılık ve güç üzerindeki etkilerinden ileri gelir.

Yavaş kasılan kas lifleri aerobik metabolizma için daha fazla kapasiteye sahip olduğundan daha fazla “dayanıklılık” özelliğine sahiptir. Çabuk kasılan kas lifleri ise enerjiyi, anaerobik yoldan kazanma yeteneğine sahiptir. Ancak, aerobik metabolize özelliği açısından sınırlı kapasiteye sahip olması bu kasların daha çabuk yorulmasına neden olur.

Yavaş kasılan kas liflerinin daha fazla aerobik kapasiteye sahip olması aşağıdaki faktörlerden ileri gelir:

1. Yavaş kasılan (ST) kas lifleri daha çok mitakondri ve mitakondri içine yerleşmiş aerobik enzimlerin aktivitesine sahiptir.

2. Yavaş kasılan kas liflerinin miyoglobin içeriği hızlı kasılan kas liflerinden 2.5 kat daha fazladır.

3. Her ST lifi etrafında daha çok kapiller (kılcal damar) vardır. Böylece, oksijen liflere geçiş oranı ve artık ürünlerin de liflerden uzaklaştırılma oranı artar.

4. ST lifleri daha fazla yağ içerdiğinden, yağ metabolizmasında görevli enzimleri da daha fazla içerirler. Böylece, glikolizis (glikojenin yıkılması yani parçalanması) yanında, yağ metabolizması da önem kazandığından kas glikojeni korunmuş olur.

Çabuk kasılan kas lifleri (ST) ise aşağıdaki nedenlerden dolayı daha fazla anaerobik kapasiteye sahiptir:

1. İki tip kasta da ATP ve glikojen içeriği (oranı) birbirine yakın olmakla birlikte, çabuk kasılan kas lifleri daha fazla kreatin fosfat (CP) içerirler ve ATPCP reaksiyonundan “enerjinin açığa çıkmasından gerekli olan enzimlerin aktivitesi” daha fazladır. Bu durum, çabuk kasılan FT liflerinin hangi nedenle çalışmanın (antrenmanın) ilk 10-20 saniyesinde daha çabuk kasıldığını açıklamaktadır.

2. Anaerobik glikolizis için gerekli olan enzimler, yavaş kasılan (ST) kas liflerine oranla daha aktiftir. Bu du rum, FT liflerinin maximum hızda daha uzun periyotlar için kasılmalarını sağlar.

3. FT lifleri, ST liflerine göre % 12 oranında daha fazla protein ve daha büyük oranlarda sarcoplasmik ka yum (Ca++) içerirler. Fazla Ca++, daha uzun bir zaman diliminde daha fazla kasılmayı sağlar.

Kasların çoğu, hem hızlı hem de yavaş kasılan liflerden oluşur. ST ve FT liflerinin yüzdesi kasın yaptığı işe göre değişim gösterir. Örneğin, ayakta durmayı sağlayan kaslar (postural kaslar) daha çok ST lifi içerirler ve daha kırmızı lar. Hexor kaslar, daha fazla FT lifi içerirler ve pembe renklidirler.

Bir kişinin çeşitli bölgelerdeki hızlı ve yavaş kasılan kas lifi oranlan değiştiği gibi, bu oranlar kişiden kişiye değişiklik gösterir. Bu değişiklikler bazen çok fazla olabilmektedir. Örneğin, bir kişideki bazı kaslar % 80 ST lifi içerirken bir diğerinde aynı kas grubu % 80 FT lifi içerebilmektedir. Uzmanlar, fazla miktarda FT lifine sahip kısa mesafe koşucalarının daha avantajlı olduğunu belirtmektedir. Diğer taraftan, dayanıklılık gerektiren uzun mesafe yarışmalarında bu sporlar dezavantajlı duruma düşmektedirler. Dolayısıyla, genel olarak, ST lifi oranı fazla olan atletler uzun mesafelerde avantajlı, kısa mesafelerde (sprint) dezavantajlı olacaklardır. Lif oranlarının birbirine yakın ya da eşit olduğu kişiler (ki çoğunluk bu özelliği taşır) orta mesafelerde başarı gösterirler. Yapılan araştırmalar, bazı spor dallarında da bu teorileri doğrulamaktadır.

:: YÜZMENİN KALP-DOLAŞIM SİSTEMLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ  ::  

  • Kalp-dolaşım sistemi üzerine etkileri

Antrenmanlar ile kalbin dakika volümünü arttırmak mümkündür. Bu artışın gerceleşmesi maximal ve submaximal yapılan yüklenmelerle mümkündür. Yapılan araştırmalar kalbin dakika volümünü arttıran en iyi yolun submaximal (%70 ve altı) yüklenmeler olduğunu ortaya koymuştur. Kalbin dakika volümünün artması, dokuların oksijen ihtiyacının karşılanması bakımından çok önemlidir. Bu sebeple orta ve uzun mesafe yüzücülerin bu özelliğini geliştirmeleri önemlidir.

Bilindiği gibi, kalbin dakika volümünün artması, öncelikle atım volümünün (her atımda pompalanan kan miktarı) ve de kalp atım sayısının artırılması ile olanaklıdır. Su içindeki yatay pozisyon, kalbin atım volümünün ayakta duruşa oranla daha iyi olmasını sağlar. Çünkü, bu pozisyonda, kalbin kan ile doluşu daha iyi olur. Su içinde, suyun kaldırma kuvveti yerçekimine karşı koyar. Bu konumda kalp, kanı yer çekimine karşı atmak zorunluğunda kalmaz. Ayrıca, suyun kaldırma kuvvetinin yer çekimini karşılanması ve suyun alt ekstremitelere uyguladığı hidrostatik basınç, havada dik durumda iken karşılaşılan “Kanın alt ekstremitelerde toplanma eğilimini” elemine eder. Diğer taraftan, su içinde kalp, ısı düzenlemesine yardım amacıyla deriye fazla kan göndermek zorunda kalmaz. Bu kan çalışan kaslara aktarılır.

Özetlersek, yüzücülerdeki dolaşım diğer spor dallarındaki sporculara oranla farklılıklar gösterir. Bu durum, su içindeki vücudun yatay pozisyonda olmasına bağlıdır. Bu pozisyonda kalp kan ile tamamen dolar ve sonuçta kalbin tek bir kasılışında daha fazla kan vücuda pompalanır.

  • Düzenli antrenmanların kalp üzerine yaptığı olumlu etkiler şunlardır.

1. Antrenman ile kalp odacıklarının hacmi büyür. Kalp odacıklarının büyümesi ile kalbin içine aldığı kan miktarı artarken, dakika volümü artar. İyi antrene edilmiş sporcularda kalbin yük altında bir dakika içinde pompalandığı kan miktarı 35-40 litreye kadar çıkabilmektedir.

2. antrenman sonucunda, kalp kaslarında “hipertrofi” denilen gelişme, kalınlaşma, kuvvetlenme meydana gelir. Bu gelişmelerle kalbin pompalandığı kan daha güçlü bir şekilde organizmaya dağılır.

3. Düzenli antrenmanlar sonucunda kalbin ağırlığı, “büro kalbi” denilen 250-300 gramdan, sporcu kalbi denilen 450-500 grama kadar artar. Bu büyümeye paralel olarak, kalbin bir defada dışarıya pompalandığı kan miktarı “büro kalbi” ne sahip bir kişinin pompalandığı kan miktarının yaklaşık iki katı kadardır.

4. Kalp, antrenman ile daha ekonomik çalışma yeteneği kazanır. Normal bir kişinin kalbi dinlenme sırasında ortalama 60-70 kez atarken, bu atış sayısı antrenmanlı kişilerde 50′nin altındadır.

5. Kalp kaslarındaki kılcal damarların çaplan antrenmanla genişler. Bunun sonucunda, kalp kaslarına gelen oksijen miktarı artar. Daha fazla kan ve daha fazla oksijen ortamında çalışan kalp, yükleme sırasında zorlanmadan çalışır.

6. Kalp, her atışta içinde bulunan tüm kanı dışarıya atmaz. Atılmayan ve kalpte kalan bu miktara “hazır depo” denir. Ani yüklemelerde, kalpteki hazır depo miktarı ile organizmaya daha fazla kan pompalanır. Bu ise, ani yük altında bile organizmanın gerekli enerji ve oksijene sahip olmasını, dolayısıyla da güç veriminin artmasını sağlar.

7. Antrenmanlı sporcularda, kalp atım sayısı yükleme sonrası hızla normale döner. Yorgunluk belirtileri daha çabuk ortadan kalkar.

:: YÜZMENİN SOLUNUM SİSTEMLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ  ::  

  • Solunum sistemi üzerine etkileri

Temel görevi, kana oksijen vermek ve kandaki karbondioksiti almak olan solunum sistemi, ağızdan ve burun dan başlayarak akciğerde sonlanır. Ağızdan ve burundan alınan hava “trakea” adı verilen ve havanın iletilmesini sağlayan boru yoluyla akciğerlere gelir. Akciğerlere gelen ve akciğerlerin yapısında bulunan “alvoel”lere (hava kesecikleri) yerleşe havada % 14-15 oksijen ve % 4.9-6.9 oranında karbondioksit vardır. Çevresi kılcal damarlarla sıkı bir şekilde çevrilmiş ola alveollerle kılcal damarlar arasında gaz alış verişi olur. Gaz değişimi diffüzyonla meydana gelir. Örneğin, vennler (toplara mar) içinde akciğerlere gelen karbondioksitten zengin kan, akciğer yapısındaki alveol keselerine geçerken burada bulunaı oksijen de kana geçer.

Eritrosit içinde dokulara gelen oksijen il bağlanmış hemoglobin molekülü, oksijenini aktif dokulara verir. Bu alışveriş ise aşağıdaki şekilde belirtilmiştir. Antrenmanlar sırasında organizmanın oksijen gereksinimi ortar. Bu artışa paralel olarak, bu gereksinimi karşılayacak dolaşım ve solunum sistemlerinin de bu duruma fizyolojik bir uyum göstermesi gerekir. Dokuların oksijene olan gereksinimi arttıkça, solunum sisteminin organizmaya soktuğu oksijen miktarı ve bu oksijeni dokulara taşıyacak olan dolaşım sisteminin faaliyeti artar.

Dinlenme durumunda bir kişi dakikada 12-16 kez soluk alırken, atrenmanlar sırasında solunum frekansı 40-50′y kadar çıkabilir.

Kişinin bir dakikada aldığı hava miktarı ise o kişinin dakika başına solunum volümünü (hacmini meydana getirir.

Dakika Başına Solunum Volümü= (Bir Solukta Alınan Hava Miktarı) x (Bir Dakikadaki Solunum Sayısı)

Dinlenme durumundaki bir kişinin dakika başına solunum volümü 5-8 litre/dk. civarındadır. Bu miktar, yük altında 120 It./dk.’ya, bazı durumlarda da 140 It./dk.’ya kadar yükselebilir.

Fiziksel çalışmalarda bir taraftan solunum volümü, diğer taraftan da solunum frekansının artırılmas ile solu-num-dakika volümü artırılmış olur.

Oksijen Tüketimi (Kullanımı)

Vital kapasite, mümkün olduğu kadar çok havayı akciğerlere alabilme yeteneğidir. Oksijen tüketimi (kullanımı) ise, kasların ve diğer dokuların oksijen gereksinim miktarını göstermek için kullanılan bir terimdir. Bu tüketim, bir dakikada vücuttan dışarı atılan oksijen miktarının, aynı sırada vücuda giren oksijen miktarından çıkarılması ile labaratuvar ortamında ölçülür. Bu iki ölçüm arasındaki farklılık kaslar tarafından kullanılan oksijen miktarını verir.

Oksijen kullanım kapasitesi sınırlıdır. Bu sınırlı kapasiteye; maksimum oksijen kullanım kapasitesi denir ve kısaca VO2 max olarak gösterilir. Bilindiği gibi, oksijen kullanım kapasitesinin yüksek olması dayanıklılık gerektiren yüzme mesafeleri için çok gereklidir. Oksijen kapasitesi fazla olan yüzücüler, genellikle, dayanıklılı gerektiren yarışmalar daha iyi performans gösterirler. Bu konu, anaerobik eşit noktası kavramı işlenirken daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır

VO2 max miktarı; yetişkin bayanlar için 2 It./dk., yetişkin erkekler için 3 It./dk. civarındadır. Yetenekli bayan sporcularda bu miktar 4 It./dk.’dan fazladır. Yetenekli erkek sporcularda ise maksimum oksijen tüketimi 5 It./dk,’dan fazladır.

VO2 max ve VO2 ‘nin ml./kg./dk. cinsiden ifade edilmesi vücut ağırlığından meydana gelecek yanlılığı ortadan kaldırır. Örneğin, daha fazla kas yapısına sahip olduğu için dakikada 4 it oksijen tüketen iri yapılı bir sporcunun, kaslarının her kilogramına göndereceği oksijen miktarı; aynı oksijen tüketim kapasitesine sahip ve daha küçük vücut yapısına sahip bir sporcunun kaslarının her kg’ma göndereceği oksijen miktarına oranla daha azdır. Bu nedenle, VO2 max’m vücut iriliğine (ağırlığına) orantılı olarak ifade edilmesi, sporcunun dayanıklılık kapasitesinin daha doğru ölçülmesini sağlar. Örneğin, oksijen tüketim kapasitesi 4.2 litre/dk. (ya da 4200 ml./dk.) olan bir kişinin ağırlığı 70 kg. ise, bu miktarın kg.’a bağlı ölçeği 4200/70=60 ml.Ag./dk. olur.

Bu göreceli VO2 max değeri kadın ve erkeklerde sırasıyla ortalama olarak 35-45 ml.Ag./dk. civarındadır. Elit yüzücüler arasında yapılan çeşitli araştırmalarda bu değer 48-72 ml./kg./dk. arasında bulunmuştur. Bu ortalama VO-max de değerleri dayanıklılığı yerinde sporcularda 60-80 ml./kg./dk. civarındadır.

VO2 antrenmanlarla geliştirilebilir. Ancak, kalıtım bu gelişmeyi sınırlayan bir etkendir. Bu ise, dayanıklılık gerektiren mesafe yüzmelerinde kalıtımın performansa etki etmesi demektir. Bir antrenman döneminde mutlak VO_ max’m (It./dk.), % 10-20 civarında arttığı görülmektedir. Göre

12 Temmuz 2007

Dna Array İzolasyonu

DNA İZOLASYONU

DNA’nın izolasyonunda çeşitli yöntemlerden yararlanılır. Genelde izole edilen kromozal veya plazmid DNA moleküllerinin saflığının kontrolü ve miktarının tayini spektral yöntemlerle yapılmaktadır.

SPEKTRAL YÖNTEMLER

Nükleotidlerin heterosiklik halkaları 260 nm. Dalga boyundaki ışığı max. emme özelliği taşıdığından, bu dalga boyundaki emme derecesi nükleik asitlerin miktarının bir ölçüsüdür. Buna göre DNA’nın miktar ve saflığı,spektrofotometrede 260 ve 280 nm. Dalga boylarında elde edilecek değerlerden belirlenebilir. 1 optik dansite (OD) çift iplikli DNA için 50 µg/ml. tek iplikli DNA veya RNA için 40 µg/ml. ve oligonükleotidler için ise 20 µg/ml’ye karşılık gelmektedir.

Örneğin, izole edilen DNA çift iplikli ise,miktarının belirlenmesi için aşağıdaki formülden yararlanılır.

DNA(µg/ml) = 260 nm.deki OD x sulandırım oranı x katsayı (50)

ELEKTROFORETİK YÖNTEMLER

DNA moleküllerinin analizinde çok çeşitli yöntemler kullanılmakla beraber tüm laboratuvarlarda rutin olarak yararlanılan en basit yöntemlerden biri jel elektroforezidir. Yöntemin avantajları basit ve hızlı olması, ayrıca diğer yöntemlerle yeterli düzeyde ayrılamayan DNA fragmentlerinin ayrılmasını sağlamaktır.

DNA’nın elektroforetik analizinin temeli, bu molekülün elektriksel bir alanda, jel üzerindeki göçüne dayanır. Bu göç hızı, molekülün büyüklüğüne, yapısına, jelde kullanılan maddenin konsantrasyonuna, iyonik kuvvete ve uygulanan akıma bağlı olarak değişmektedir.

Jel elektroforezinde kullanılan destekleyici madde (matriks) mekaniksel etkiyi engellemek ve molekülleri büyüklüklerine göre ayırmak için kullanılır. Matriks nişasta, poliakrilamid, agaroz veya agaroz akrilamid karışımı olabilir. Poliakrilamid jeller genellikle küçük DNA fragmentleri ve RNA moleküllerinin ayırımında kullanılır. Ancak poliakrilamid jelleri hazırlamak zordur ve uzun süre alır. Ayrıca uygulanacak DNA’nın yüksek konsantrasyonda olması olması gerektiğinden bu tip jellerin kullanılması pratik değildir. Bu nedenle rutin olarak en fazla kullanılan yöntem agaroz jel elektroforezidir.

AGAROZ JEL ELEKTROFOREZİ

Agaroz kırmızı bir alg türü olan Agar agar’dan izole edilen doğrusal bir polisakkarittir. Agaroz sıcak suda çözünür ve soğutulduğu zaman polimerde karşılıklı hidrojen bağlarının oluşumu ile jel yapısı oluşur. Bu oluşum geri dönüşümlüdür.

Ticari olarak üretilen agarozların saflık dereceleri farklı olabilmektedir. Bu durum DNA’nın göç hızını etkiler. Ayrıca kimyasal yapısı değiştirilerek düşük sıcaklıkta eriyebilen agaroz tipleride geliştirilmiştir. Bu agarozların ayırım gücü çok fazladır. DNA jelden geri kazanılacaksa bu tip agaroz uygun olur. Agaroz konsantrasyonu %0,5-1,5 arasında değiştirilerek jelin por çapı ayarlanabilir. Böylece küçük DNA fragmentleri için yüksek büyük DNA fragmentleri için ise düşük agaroz konsantrasyonu kullanılarak DNA’nın jelde en uygun şekilde yürümesi sağlanır. DNA’nın jelde görünür hale gelebilmesi etidyum bromürün DNA bağları arasına bağlanarak 300 veya 360 nm’de ışığı absorblaması sonucu fluerosan etki göstermesi ile olur.

İzole edilen DNA’nın genomik yada plazmid DNA’sı olmasına göre jeldeki görünümleri farklılık gösterir. Genomik DNA keskin bir bant ile bu bandın aşağı yukarı kısmına doğru biraz yayılan bir görüntü verir. Plazmid DNA ise genellikle DNA’nın üç farklı biçimi gözlenir. Plazmid DNA’sına ait süper sarmal biçim (form 1), gevşek sarmal biçim (form 2), ve doğrusal biçim (form 3). Molekül ağırlıkları aynı olmasına karşın bu üç formun jeldeki göçleri farklıdır. Bu farklılık agaroz konsantrasyonuna bağlı olmakla beraber uygulanan akıma, tamponun iyonik kuvvetine ve form 1’in yoğunluğuna da bağlıdır. Optimize olmuş koşullarda genellikle form1 diğerlerine göre daha hızlı hareket eder.

Jele fazla miktarda DNA yüklenmesi sonucunda kenar ve hız etkisi ile jelde yanlış yorumlara yol açabilecek görüntüler ortaya çıkabilir. Örneğin eğer fazla DNA yüklenirse keskin bir bant yerine yaygın bir görünüm meydana gelebilir. Bazen de jelin tamamında elektrik akımının aynı olmaması nedeniyle aynı DNA molekülleri jelin farklı bölgelerinde değişik hızda göç edebilir. Bu durum, düşük voltaj uygulamasıyla bir ölçüde ortadan kaldırılabilir. Ayrıca, örneğin içinde bulunduğu solüsyonun tuz konsantrasyonu da DNA’nın jelde yürümesini etkilemektedir.

GEREKLİ MALZEMELER

Agaroz

Tri-asetat (TAE) tamponu pH 8,0 (50x/litre)

242 g. Trizma-base

57,1 ml. Glasiyel asetik asit

100 ml. 0,5 M EDTA (pH 8,0)

Tris-borat tamponu (TBE), pH 8,0 (5x/litre)

54 g. Trizma base

27,5 g. Borik Asit

20 ml. 0,5 M EDTA pH 8,0

Yükleme Tamponu ( bromophenol blue, BB )

4 M Üre

0,025 M EDTA

%60 Sükroz

%0,025 BB

%0,025 Ksilen

TE Tamponu, pH 8,0

10 mM Tris-HCl pH 8,0

1 mM EDTA pH 8,0

Etidyum bromür (10 mg/ml )

Pulse Field Jel Elektroforezi

Yaklaşık 1 megabazdan daha büyük doğrusal çift iplikli DNA molekülleri agaroz jelde aynı hızda göç ederler. Bunun nedeni jelin por büyüklüğünün doğrusal DNA’nın jelde göç edebilmesi için yeter olmamasıdır. Por büyüklüğü konsantrasyonu % 0,1 olan agaroz kullanılarak arttırılabilir. Fakat bu durumda jel çok kırılgan ve dayanıksız olacağından kullanımı güçleşir. Bu problem 1984’de geliştirilen ve 5 Mb boyutundaki DNA parçalarını da ayırabilen pulse field jel elektroforez tekniği ile ortadan kaldırılmıştır. Bu yöntemle DNA molekülleri belirli zaman aralıklarında birbirlerine farklı açıda iki elektriksel alan etkisinde bırakılır. DNA molekülleri bir elektriksel akıma uygun hareket ederken kısa bir süre sonra diğer akıma uygunluk göstermek zorunda kalırlar.

Sonuçta küçük moleküller elektriksel alan değişimlerine daha çabuk uyum sağladıkları için daha hızlı hareket ederler. Bu yöntemle kromozomları ayrı ayrı görebilmek mümkündür.

Kapiler Elektroforez

Kapiler elektroforez oldukça yeni bir tekniktir ve geliştirme çabaları hala devam etmektedir. Bu tip elektroforez çapı 20-100 mm olan küçük kapiler boru içinde gerçekleştirilir. Bu yöntemin avantajı diğer elektroforetik yöntemlerde oluşan ısının ortadan kaldırılmış olmasıdır. Normal jeller için kullanılan max voltaj 15-40 V/cm iken, kapiler elektroforezde 800 V/cm gibi yüksek bir akım uygulanabilir. Böylece DNA’yı jelde yürütme süresi saatlerden dakikalara düşer ve oldukça önemli bir zaman kazancı sağlanır.

Kapiler elektroforezde DNA’lar lazerle indüklenen fluoresan saptam sistemi ile görüntülenmektedir. Bu teknikle 500-23000 baz çifti arasındaki DNA fragmentleri ayrılabileceği gibi 3-5 Mb arasındaki kromozomların da birbirinden ayrılması mümkün olmaktadır.

DNA’NIN ENZİMATİK KESİMİ

DNA’nın enzimatik kesimi restriksiyon endonükleazları (RE) kullanımı ile yapılır. 1950’li yılların başlarında varlıkları saptanan RE’ler, çift iplikli sarmal DNA’da özel nükleotid dizilerini tanıyan ve DNA’nın her iki ipliğini kesen enzimlerdir. Bakterilerde bulunan bu tip enzimler DNA’da özgün kısa dizileri tanırve kesme işlemini enzime göre değişmek üzere tanıma yerinde veya bu yerin dışında başka özel bir dizide gerçekleştirirler. Kesim sonucunda yapışkan uçlu DNA fragmentleri oluşur.

Aynı DNA dizisini tanıyıp kesebilen farklı RE’ ler de vardır ve bunlara izoşizomer denir.

DNA’NIN RESTRİKSİYON ENDONÜKLEAZLARI İLE KESİLMESİ

İzole edilen DNA, RE ile kesime bırakılmadan önce jel elektroforezi ile analiz edilmelidir. Eğer plazmid DNA’sı kesilecekse plazmidin 3 farklı formunun jelde gözlenmesi gerekir.

20 µl reaksiyon karışımı içerisinde 0,2-1 µg DNA bulunmalıdır. DNA konsantrasyonu fazla ise reaksiyon karışımının hacmi arttırılmalıdır.

Kesim reaksiyonunun durdurulması için çeşitli yöntemler kullanılabilir. Yöntemin seçiminde örnekle ilgili olarak bir sonraki aşama göz önüne alınmalıdır. Eğer örnek jel elektroforezi ile analiz edilecekse kesim reaksiyonu sadece yükleme tamponu (loadıng buffer) ile durdurulur. Eger örnek Klenow fragmenti veya ligaz etkisinde bırakılacaksa, RE kesinlikle inaktif hale getirilmelidir. RE’lerin çoğu 65 °C da, 10-20 dk. tutulduğunda inaktif hale geçer. Reaksiyon durdurucu olarak EDTA da kullanılabilir. Kesimde kullanılan RE, magnezyum iyonunu kofaktör olarak kullanır ve her bir EDTA molekülü iki Mg+2 iyonu bağlar. Ayrıca dietilpirokarbonat(DEPC) eklenerek 65 °C’da 10 dakika bekletilmesi sonucu RE inaktif duruma geçer. Yüksek sıcaklıkta DEPC, etanol ve karbondioksite parçalanır. Diğer bir yöntem fenol ekstraksiyonudur, fakat bu yöntemle DNA’nın bir kısmı kaybolabilir.

RE kesimi sonucu elde edilen DNA parçalarının kontrolü, boyutları bilinen standart DNA fragmentleri kullanılarak jel elektroforezi ile yapılmalıdır.

12 Temmuz 2007

Fuzzy Sets And Fuzzy Logıc Theory And Applıcatıon

FUZZY SETS AND FUZZY LOGIC THEORY AND APPLICATION

Klasik kümelerden Bulanık Kümelere: Büyük Paradigma Değişikliği

Aristo’nun Sonu (Fuzzy Logic)

Rahmetli Aristo vefat edileli 2000 yıldan fazla oldu ama bilim dünyasındaki etkileri ve kökleri hala devam ediyor. Bugün okullarda ders okularak okutulan hemen her şeyin temeli Aristo’ya dayanıyor. Yani okuduğumuz her şey Aristo’nun düşünceleri ve çalışmaları üzerine kurulmuş bulunuyor. Rahmetli’nin en çok bilinen meşhur düşünce ve çalışmaları, “Canlıların Sınıflandırılması”, “Klasik Mantık” ve “Kümeler Teorisi” dir.

Bunları anlatmamın nedeni Aristo’nun vefatının 2075. yıldönümü değil. Nedeni Aristo düşüncesinin ve prensiplerinin sonunun görünmüş olması.

Örneğin bir “kümeler teorisi” teorisini ele alın. Aristo her konuda olduğu gibi bu konuda da çok düşünmüş ve şunları söylemiş:

1. Herhangi bir x elemanı A kümesine ya dahildir, yada dahil değildir.

2. “A kümesine dahil olanlar” ile “A kümesine dahil olmayanlar” ın kesişimi boş kümedir. Bir eleman hem A kümesine dahilken aynı zamanda hariç olamaz.

3. “A kümesine dahil olanlar” ile “A kümesine dahil olmayanlar” ın birleşimi evrensel kümedir. Bir eleman A kümesine hem dahil olmuyorken, hem de hariç olamaz.

Aslında 2. ve 3. kurallar 1. kuralın doğal bir sonucudur ama her nedense matematikçiler tarafından maksat kural olsun ve sınavlarda “maddeler halinde sıralayınız” şeklinde sorulabilsin diye türetilmiş ve hatta zor ezberlensin diye marifetmiş gibi latince isimler bile takılmıştır.

Bu kurallar ne işe yarıyor? Şu anda günlük hayatımızda ve bilim hayatımızda tamamiyle bu kuralları kullanıyoruz. Yani bir vatandaş tutup “Veli Fenerbahçe’de oynuyor?” dediğinde kimse çıkıp ta “Tamam Veli Fenerbahçe’de oynuyor ama acaba Fenerbahçe’de oynamıyor olabilir mi?” diye sormuyor. Veya biri “şirket zarar etti” deyince “acaba şirket zarar etmeye devam ederken zarar etmemeye de devam edebilir mi?” diye sormuyoruz. Bir insan hem “uzun insanlar” kategorisine girerken aynı zamanda “uzun olmayan insanlar” kategorisine girmiyor.

Aynı şey bilgisayarda da geçerli. Herşey klasik mantıka (1, 0′lar ve “ve, veya”lar, ki bunlar da yukarıda belirttiğim üç kurala dayanıyor) bağlı. Yani bir şey ya var veya var değil. 1 ve 0 meselesi yani.

İşte şimdi bu mantığın sonu göründü. Amerika’nın bir üniversitesinde görev yapan Lutfi Zadeh isimli bir bilim adamı 1960′lı yıllarda şöyle demiş: Durun yahu, bir x elemanı A kümesine dahil değilken neden aynı zamanda A kümesine dahil olmuyor olmasın ki? Bu soruyu sorduğu meslektaşları muhtemelen yüzüne karşı “Hemşerim sen git biraz dinlen” derken, içlerinden “yaşlılık işte ne olacak, Allah şifa versin” deyip, hazırladıkları rapora “erken bunama” yazmışlardır.

Lutfi Zadeh, şöyle diyor: Neden her şeyi illa 1 veya 0 olarak alıyoruz ki. Aradaki reel sayıların suyu mu çıktı. Rahmetli Aristo doğal sayılardan başka sayı bilmediği için 0,5 gibi sayılardan habersiz olabilir ama biz biliyoruz. Örneğin şöyle diyebilelim: “x elemanı A kümesine 0.6 derecede üye iken, 0.2 derecede üye değildir”. (veya buna benzer şeyler söylemiş).

Gel zaman git zaman, Lutfi Zadeh’nin bu teorisi (ki buna Fuzzy Logic, Bulanık Mantık deniyor) mantıklı bulundu ve jet hızıyla hemen her şeye uygulandı. Şu anda özellikle Japonya tarafından güçlü bir şekilde uygulanıyor. Adamlar neredeyse Fuzzy ayakkabı üretecekler. Buzdolabı, Çamaşır Makinaları, Otomobil silecekleri vs her şeyi “bulanık” yapıyorlar.

Fakir’in de (ki bu kişi ben oluyorum), Bulanık Mantık’ın yürüyen robotlara uygulanması konusunda bir çalışması vardır ve geçen Ağustos ayında yapılan “Uluslararası Zeki Makinalar Konferansına” kabul edilmiştir. Fakir, İTÜ Makina ve elektronik fakültelerinde bu çalışmayı sunmuş ve hocalardan “feslefe yapmakla” suçlanmanın dışında herhangi bir olumsuz tepki almamıştır.

Konu bilgisayar dünyasının da ister istemez etkileyecektir. Mikroişlemci üreticileri şimdiden bulanık komutları kabul eden çipler için kolları sıvadırlar. Yani ileride bilgisayar tarafından kontrol edilen arabanıza “dikkat et hemen arkanda ağaç var” dediğinizde, araba size “‘hemen arka’ da ne demek, kaç santim arkamda bana bunu söyle” demeyecek ve ne demek istediğinizi anlayacaktır.

Kimbilir belki de 20 yıl sonra aramızda konuşurken şöyle conversation’lara şahit olacağız:

- Soyguncu uzun muydu?

- Evet uzundu

- Peki uzun değil miydi?

- Evet evet uzun değildi. Yani hem uzundu hem de uzun değildi?

- Duydunmu Semih Fener’de oynayacakmış?

- Ne müthiş bir haber bu. Peki Fener de oynamayacakmıymış?

- Bilmiyorum. Açıkladıkları tek şey “Fenerde oynaması” ile ilgili. “Fenerde oynamaması” ile ilgili açıklamayı yarın basın toplantısında yapacaklar.

- Şirket geçen yıl 200 milyar zarar etti?

- Peki ne kadar kar etti?

Giriş

Bu yüzyılda matematik ve bilimde görülen çeşitli paradigma değişiklikleri arasında belirsizlik kavramıyla ilgili olanı belki de en dikkat çekici olanıdır. Bilimde, bu değişiklik belirsizliği istenilmeyen bir durum olarak gören ve mümkün bütün durumlarda kaçınılması gerektiğinde ısrar eden geleneksel anlayıştan, belirsizliği tolere eden ve bilimde bundan kaçınılmasının mümkün olmadığını iddia eden alternatif bakış açısına doğru dereceli bir geçişle ortaya konuldu. Geleneksel yaklaşıma göre, bilim bütün ortaya koyduğu açıklamalarda kesinlik için uğraşmalıydı ve bundan dolayıda belirsizlik bilimsel olmayan bir şey olarak kabul görüyordu. Alternatif bakış açısına göre ise, belirsizlik, sadece kaçınılması mümkün olmayan bir durum değil aynı zamanda büyük bir fayda alanı açan ve üzerinde çalışılması gereken önemli bir durumdu.

Bu bakış açısının değişmesinin ilk aşaması 19. yüzyılın son çeyreğinde fizikçilerin moleküler düzeydeki çalışmalarıyla başladı. Newton un mekanistik dünyasının kesinlik arzeden kuralları bu işlemlerle ilişkili olduğu halde, bu kuralların gerçek uygulamaları varolan hesaplama tekniklerinin hatta ve hatta temel hesaplama limitlerinin bile çok ötesinde sonuçlara yol açması bakımından imkansız durumlar ortaya çıkarıyordu. Yani, bu kesin kanunların oluşturduğu sonuçlar, sadece varolan bilgisayar teknolojisine dayanan pratikteki hesaplama metodlarıyla değil teoride bile kullanılması mümkün değildi. Moleküler düzeyde ki fizik çalışmalarında ortaya çıkan ve çözüm için farklı bir yaklaşım gerektiren bu ihtiyaç birbirinden bağımsız istatistik metotlarının gelişimine yol açtı. Newton fiziğinde, belirsizliğe yer vermeyen matematiksel analizin rolü istatiksel mekanikte, olasılık teorisi tarafından karşılandı ve bu teori aslında belirli bir tipteki belirsizliklerin giderilmesini amaçlıyordu.

Matematiksel analiz yoluyla elde edilen analitik metotlar birbiriyle ilişkisi öngörülebilir bir şekilde düzenlenmiş çok az sayıda değişkeni içeren problemlere uygulanabilirken, bu durum istatistiki metotlar için tam tersi bir karakter taşır. Bu metotlar çok fazla değişken gerektirdiği gibi aralarındaki ilişkide öngörülebilir olmayıp rassal niteliktedir. Bu iki temel metod birbirini tamamlayıcı niteliktedir. Birini kullandığınız yerde diğerini kullanamazsınız.

Bu tamamlayıcılığa rağmen, bu metotlar sadece içinde komplekslik veya rassallıktan birini bulunduran problemlerin çözümü için işe yararlar. Waren Weaver bu iki tür problem yapısı için organize edilmiş basitlik ve organize edilmemiş karmaşıklık kavramlarını kullanır ve bütün sistem problemleri içerisinde bu kavramsallaştırmalara ait problemlerin çok küçük bir yer tuttuğunu ifade eder. Çoğu problem bu iki uç arasında yer almaktadır aslında. Bu tür sistemler deterministik olamayan zengin ilişkilere sahip nonlineer sistemlerdir. Weaver bu tür problemleri organize edilmiş karmaşıklık olarak kavramlaştırır. Bu sistemler, yaşamda, sosyal bilimler ve çevre bilimlerinde yaygın olduğu kadar tıp ve modern teknolojinin uygulamalarında yaygınca görülürler. II. Dünya savaşında bilgisayar teknolojisinin ortaya çıkışı ve bu yüzyılın ikinci yarısında hızla gelişen gücü, organize edilmiş karmaşıklığı içinde bulunduran sistemlerle ilgilenmeyi mümkün hale getirdi. Çoğu bilim adamının inancı ele alınabilecek karmaşıklık düzeyinin kullanımdaki hesaplama gücünün düzeyinde olduğu yönündeydi. Daha sonraları, yani 60 ların başlarında, bu görüş daha gerçekçi bir bakış açısıyla yer değiştirdi. Karmaşık sistemle ilgilenebilmenin kesin limitleri vardı ki bu limitlerin hiçbiri ne insan kabiliyeti ne de herhangi bir bilgisayar teknoloji tarafından aşılabilirdi. Hans Bremerman kuantum teorisine dayanan bazı gözlemlerle böyle bir sınırı belirleyenlerden biriydi. Bremerman “Hiçbir bilgi işlem sisteminin saniyede 2×1047 bitten fazla bilgiyi işleyemeyeceğini söylüyordu.

İşleme zamanı bir saniye ile ölçülen bir bilgi parçasını işleme sınırını kullanarak, Bremerman büyüklüğü dünyaya ve çalışma süresi de dünyanın yaşına eşit olan bir bilgisayarın 1093 bitten fazla bir bilgiyi işleyemeyeceğini gösterdi. Bu limit Bremerman limiti olarak kabul görür ve bu miktardan fazla bilgi işlemeyi gerektiren problemlerede hesaplanamaz problemler denir.

Gerçekte çok daha küçük ölçekteki problemler bile bu limiti aşacak niteliktedir. Üstesinden gelinemez bu limite rağmen, organize edilmiş komplekslik karakterine sahip bir çok problemlerle uğraşmayı sürdürmekteyiz. Çünkü bu problemler bizim için çok önemlidir. Böylesi problemlerle mücadeleyi sürdürürken ana problemi tek bir soruda ifade etmek mümkündür. Karmaşıklığı bilgi işlem limitlerimizi aşan sistemlere ve bunlarla ilişkili problemlerle nasıl ilgilenmeliyiz?

Genelde, problemlere sistemler aracılığıyla yaklaşırız. Bu sistemler, gerçekliğin bir kısmının

Modellenmesi olarak inşa edilirler. Gerçekliğin bazı yönleri kullanılarak kurulan bu modellerin amacı, doğal veya insan yapımı olan bazı gerçek olguların doğasını anlamak, istenilen yönde olguyu nasıl kontrol edebileceğimizi öğrenmek, çeşitli senaryolar için modellenen olgunun bütün kapasitesini kullanabilmek ve sistemin geleceğine ilişkin gerekli ve yeterli öngörüleri yapabilmektir.

Bir model kurarken, her zaman beklenilen fayda en yüksek yapılmaya çalışılır. Bu amaç, bütün sistemlerin modellerinde üç temel nitelikle yakından ilişkilidir; karmaşıklık, güvenilirlik ve belirsizlik. Bu nitelikler ve istenilen amaç arasındaki ilişki henüz tam anlamıyla anlaşılabilmiş değildir. Biz sadece faydanın en yüksek olabilmesi için belirsizliğin bu nitelikler arasında en önemli yeri tuttuğunu bilmekteyiz. Fakat, yalnız başına değerlendirildiğinde genellikle istenilmeyen bir durum olan belirsizlik, diğer niteliklerle ilişkisinin getireceği sonuçlar itibariyle önemli bir değer taşır. Belirsizliğin fazlalaşmasına izin vermek, karmaşıklığın azalmasına sebep olurken güvenilirliğin artmasına yol açar. Sistem modellenmesinde, her bir modelleme problemi için optimum seviyede belirsizliğe izin veren metotlar geliştirmek izlenilecek en iyi yoldur.

Araştırmacılar tarafından yapılan incelemeler sonucu belirsizliğin bu önemli rolünün anlaşılması, geleneksel anlayıştan belirsizliği temel alan modern anlayışa geçişi sağlayan dönüşümü başlatmıştır. Bu dönemde, ihtimal teorisinden farklı olarak belirsizlikle ilgili bir çok teorinin ortaya çıktığı görüldü. Bu teorilerle aynı zamanda bir den çok belirsizlik türünün olduğu ve ihtimaller teorisinin bu belirsizlik türlerinden sadece biriyle ilgilendiği ortaya çıktı.

1930 larda ünlü Amerikan filozofu Max Black tarafından belirsizliği açıklayıcı öncü kavramlar geliştirilmiş olsa bile, bugün 1965 te Lütfi Askerzade tarafından yayınlanan makale modern anlamda belirsizlik kavramının değerlendirilmesinde önemli bir nokta olarak kabul edilir. Askerzade, bu makale de, kesin olmayan sınırlara sahip nesnelerin oluşturduğu bulanık küme teorisini ortaya koydu. Zadeh’in bu makalesinin önemi sadece ihtimaller teorisine karşı duruşu ilgili değil, ayrıca ihtimaller teorisinin temelini oluşturan Aristo mantığına karşı da bir meydan okumaydı.

Bulanık küme teorisinin üyelikten üye olmamaya dereceli geçişi ifade etmesindeki yeteneği geniş faydaları olan bir niteliktedir. Bize, belirsizliğin ölçülmesin de güçlü ve anlamlı araçlar sunmasının yanısıra, doğal dilde ifade edilen belirsiz kavramların anlamlı bir şekilde temsilini de vermektedir. Fakat Aristo mantığı üzerinde temellenen, klasik küme teorisi verilen bir alana ait bütün bireyleri incelenen özelliğe göre ikiye ayırır; kümeye ait olan elemanlar ve ait olmayanlar. Kümeye üye ve üye olmayan elemanlar arasında kesin ve belirsiz olmayan bir ayrım vardır. Doğal dilde ifade edilen ve üzerinde çalıştığımız çoğu sınıflandırma kavramı, bu türde bir karakter de değildir. Örneğin; uzun insanlar kümesi, pahalı arabalar kümesi, yakın sürüş mesafesi, güvenilir kar araçları, birden çok büyük sayıların oluşturduğu küme gibi kavramlar klasik kümenin öngördüğü şekilde incelenemezler. Bu kümeleri, kesin olmayan sınırlara sahip olarak kabul ederiz ve üyelikten üye olmamaya geçişin dereceli olduğunu göz önüne alarak işlem yaparız.

Bulanık bir küme çalışma yapılan alana ait her bir bireye matematiksel olarak kümedeki üyelik derecesini temsil eden bir değer atayarak tanımlanır. Bu değer elemanın bulanık küme tarafından ifade edilen kavrama uygunluk derecesini ifade eder. Bundan dolayı bireylerin kümeye ait olması farlılaşır. Üyelik dereceleri 0 ile 1 arasındaki gerçel sayılarla temsil edilirler. Tam üye olma ve üye olmama durumu, bulanık kümede hala sırasıyla 1 ve 0 değerleriyle karşılanır. Bundan dolayı da, klasik küme kavramı bulanık küme kavramının bu iki değere kısıtlanmış özel bir şekli olarak görülebilir.

Bulanık küme üzerine yapılan araştırmalar ortaya çıktığı günden bu yana hızla büyümüştür. Oluşturduğu kavramsal çerçeve ve sonuçları itibariyle şu anda oldukça geniş bir perspektife sahiptir. Uygulama alanlarının genişliği ve bu alanlarda oluşturduğu sonuçların etkisi bakımından bulanık küme teorisi bugün bilimsel çalışmalarda önemli bir yer tutmaktadır.

Bulanık Kümeler

Klasik kümeler üye olma ve üye olmama ilişkisi çerçevesinde geliştirilmiştir. Bu tür kümeleri ifade etmek için özel bir fonksiyon tanımlanabilir ve bu fonksiyona karakteristik fonksiyon denilir. Karakteristik fonksiyon her bir elemana 1 ve 0 değerlerinden birini üyelik durumuna göre atayarak evrensel küme üzerinde tanımlanan ve bizim ilgilendiğimiz özelliğe sahip olan elemanların oluşturduğu kümeyi belirler.

Örneğin; X evrensel kümesi üzerinde belirli bir özelliği taşıyan elemanları ayırarak oluşturduğumuz A kümesini karakteristik fonksiyon yardımıyla;

“x Î X,

verilir. Fonksiyon A kümesine ait elemanlara 1 değerini, ait olmayan elemanlara ise 0 değerini atamaktadır.

Bu fonksiyon evrensel kümenin elemanlarına belirli bir aralıkta olmak üzere ve gözlem altındaki kümenin elemanlarının üyelik derecelerini ifade edecek biçimde genelleştirilebilir. Daha yüksek değerler üyelik derecesinin yüksekliğini gösterir. Bu fonksiyona üyelik fonksiyonu ve bu fonksiyonun oluşturduğu kümeye bulanık küme denir.

X boş olmayan bir küme olsun. X’deki bir Bulanık A kümesi

” xÎX için; A: X à [0,1] fonksiyonu ile verilir.

A ya bulanık kümeye karşılık gelen üyelik fonksiyonu adı verilir. Bulanık A kümesi ise X deki her elemanın üyelik derecesiyle birlikte oluşturduğu kümedir. x’in A ya ait olma veya üyelik derecesi A(x) olarak okunur.(µA olarak da gösterilebilir)

Üyelik fonksiyonunun değer aralığı için yaygın olarak [0,1] aralığı kullanılır. Bu durumda, her üyelik fonksiyonu bir klasik evrensel kümenin elemanlarını bu aralıktaki bir sayıya karşılık getiren bir fonksiyondur.

Bulanık küme kavramının temsili için genel olarak;

A: X à [0,1]

µA: X à [0,1]

gösterimlerinden biri kullanılır. Herbir blanık küme tamamıyla ve tek olarak özel bir üyelik fonksiyonu tarafından belirlenir. Bu itibarla gösterimler arasında da bir karışıklık doğmaz. Biz burada ikinci gösterimi kullanmayı tercih edeceğiz.

Bulanık kümeler daha önce de ifade edildiği üzere doğal dildeki belirsiz ve bulanık kavramları temsil etmemize ve onları matematiksel olarak ifade etmemizi mümkün kılarlar. Bu temsil işlemi sadece kavramın kendisine değil kavramın kullanıldığı alana da bağlıdır. Örneğin; “yüksek ısı” kavramı hava olayları için kullanıldığında oluşturulabilecek bulanık kümeyle, bir nükleer reaktör içindeki ısıyı ifade etmede kullanıldığında oluşturulabilecek bulanık küme birbirinden tamamıyla farklı olması gerektiği açıktır. Hatta aynı alan içerisinde ki aynı kavramın farklı bulanık kümelerle ifade edilebileceği durumların olması imkan dahilindedir. Fakat, böylesi durumlarda bu farklı kümelerin bazı temel nitelikler bakımından birbirine benzemesi gerekir.

Üyelik fonksiyonları bir çok farklı şekillerde olabilir. Özel bir şeklin uygun olup olmayacağını tesbit etmek çalışılan uygulama alanı tarafından elde edilen verilerle belirlenir. Fakat, birçok uygulama bu tür şekil değişikliklerine karşı çok fazla duyarlılık göstermezler. Hesaplama açısından getirdiği kolaylıklar göz önüne alınarak istenilen şekilde üyelik fonksiyonunun seçilmesi, bulanık küme teorisinin esnekliğini yansıtmasında öne çıkan bir durumdur. Çoğu durumda, üçgen ve yamuk üyelik fonksiyonları işimizi görecek niteliklere sahiptir.

Şekil 2. “3 e yakın reel sayılar kümesi” kavramının değişik üyelik fonksiyonlarıyla gösterimi

Üstte, “3 e yakın reel sayılar kümesi” kavramını temsil eden üyelik fonksiyonuna ait iki örnek vardır. Açıkca görülmektedir ki bulanık kümelerin kullanışlılığı büyük oranda bizim, farklı kavramlara uygun üyelik derecesi fonksiyonlarını oluşturabilme becerimize dayanmaktadır. Bu fonksiyonlar analitik olarak;

(3-x)/3 ,0

x<3

A1(x) = (6-x)/3 ,3

x<6 A2(x) =

0 ,diğer haller

olarak verilir.

Şekillerden de görüleceği üzere fonksiyonlar 3 de en yüksek üyelik derecesini almakta ve 3 ün her iki tarafında simetrik bir vaziyettedir. Bu kavramı ifade eden diğer fonksiyonlarında bu özellikleri taşıması gerektiği açıktır.

Günlük kullanım diline ait olan düşük, orta seviye, yüksek ve bunun gibi kavramları temsil eden çeşitli bulanık kümeler bir değişkenin durumlarını tanımlamak amacıyla kullanılırlar. Bu değişkenlere bulanık değişkenler ve onun alt durumlarına da bulanık terimler denilir. Örneğin “ısı” kavramı kendi içinde çok düşük, düşük, orta seviye, yüksek ve çok yüksek gibi durumlarla nitelenebilen bulanık bir değişken olarak alınabilir. Bu durumda, [0,100] aralığında ki ısı değerlerine karşılık gelecek uygun bulanık kümeler aşağıdaki şekildeki gibi seçilebilirler.

(a)

[ )[ )[ )[ )[ ) (b)

Şekil 2.2 Isı değişkeninin [0,100] aralığında aldığı alt durumların

bulanık ve klasik değişkenler yardımıyla gösterilmesi

Isı değişkenini klasik kümeler yardımıyla tanımlamaya çalışsaydık bir tarafı açık aralıklar üzerinde tanımlı fonksiyonlar elde edecektik. Yukarıdaki ikinci şekil bu durumu göstermektedir.

Bulanık değişkenlerin önemi kavrama ait bu durumlar arasındaki geçişi yansıtabilmesindeki kolaylıkta yatar. Bu durumda da bilersizlik altında yapılan yöntem ve ölçümlerle ilgilenme ve onları ifade etme de diğer yöntemlerden daha başarılı sonuçlar verir. Geleneksel klasik değişkenler ise bu kapasiteden yoksundurlar. Bir durumun klasik değişkenler yardımıyla tanımlanmasi matematiksel olarak doğru olduğu halde, kaçınılmaz ölçüm hataları karşısında gerçeğe uygunluk göstermezler. Herbiri klasik değişkenlerle kesin yani belirsizlik tşımayan bir şekilde tanımlanmış bu durumların arasında ki sınırların civarındaki değerler için yapılacak bir ölçüm sadece durumların birini destekleyici bir gözlem olarak alınır. Böylesi bir karar kaçınılmaz olarak belirsizlik içerse dahi matematiksel tanımlamalar ve hesaplamalar buna göre yapılır. Herhangi bir ölçümün sınırın her iki tarafındaki durular içinde destekleyici bir gözlem olarak kabul edilmesi gerektiği yer olan bu değerler de belirsizlik en yüksek düzeye ulaşır. Fakat, klasik değişkenler yoluyla işlemler yapılırken bu durumlar dahi görmezlikten gelinir ve ihmal edilir. Yapılan şey, durumlar arası sınır değerini keyfi matematiksel tanımlamalarla sadece tek bir duruma aitmiş gibi göstemek ve deneysel ölçümlerde bu değerin tek bir duruma ait destekliyici bir değer olarak kabul edilmesidir.

Bulanık değişkenler, belirsizlikleri deneysel verilerin bir parçası olarak ele aldılarından dolayı, geçeğe daha uygundurlar ve bize olgular hakkında klasik değişkenler dayanan bilgilerden daha doğru bilgiler verirler. Ünlü fizikçi Einstein bu durumu şu şekilde ifade etmiştir: “Matematiğin kavramları kesin oldukları sürece gerçeği yansıtmazlar, gerçeği yansıttıkları sürece de kesin değillerdir.

Bulanık kümeler üzerine kurulan matematiksel yapı, klasik matematikten daha fazla açıklayıcı bir güce sahip olmasına rağmen kullanılabilirliği uygulama alanlarında karşımıza çıkan kavramlar için uygun üyelik fonksiyonlarının inşa edilmesine bağlıdır. Fakat, bu işlemin tatmin edici düzeyde gerçekleşmesi bir çok ek araştırma gerektirir.

BULANIK KÜMELERİN ÖZELLİKLERİ

Bu bölümde bulanık kümeleri ilgilendiren bazı basit kavramlar üzerinde durulacaktır. Bu kavramların en başında bulanık kümelerle klasik kümeler arasında ilişki kurmamızı sağlayan a-kesimi ve kuvvetli a-kesimi kavramı vardır.

X klasik kümesi üzerinde tanımlı bulanık A kümesinin a-kesimi ve kuvvetli a-kesimi

aA = { x

A(x) ³ a} , aÎ[0,1]

a+A = { x

A(x) > a} , aÎ[0,1]

Bulanık bir A kümesinin a-kesimi, klasik X kümesinin A bulanık kümesi içerisindeki a sayısından büyük veya eşit üyelik derecesine sahip elemanlaırın oluşturduğu klasik bir kümedir. a-kesimi ve kuvvetli a-kesimi kavramının doğrudan tanımdan elde edilecek önemli özelliklerinden biri, a nın artmasıyla beraber ona karşılık gelen a-kesim kümesinin küçülmesidir. Dolayısıyla, A bulanık bir küme ve

a1, a2 Î [0,1] ve a1 < a2 olmak üzere

a1A Ê a2A ve a1+A Ê a2+A olduğu açıktır.

Ayrıca herhangi bir a-kesimi aşağıdaki özellikleri de yukarıda belirtilen özellikten dolayı sağlar;

a1A Ç a2A = a1A ve a1+A Ç a2+A= a1+A

a1A È a2A = a1A ve a1+A È a2+A= a1+A

Yani, a-kesimleri yuvalanmış aralıklardan oluşan klasik kümeler meydana getirirler.

A bulanık kümesinin farklı a-kesimlerini temsil eden bütün a düzeylerinin kümesine A nın düzey kümesi denir ve

L (A) ={a½A(x) = a, $xÎX} şeklinde verilir.

Şekil 2.3 Farklı a değerlerine karşı gelen a-kesim kümeleri

A bulanık kümesinin dayanağı, X evrensel kümesinin A bulanık kümesi içerisinde üyelik derecesi 0 dan büyük bütün elemanlarının oluşturduğu kümedir. Dayanak kümesi a-kesimi yardımıyla da yazılabilir.

0+A = day(A)={ x

A(x) >0 }

olarak yazılır.

1A = öz(A)={ x

A(x) = 1 }

kümesine de A’nın özü denir. A bulanık kümesinin öz kümesi, üyelik dereceleri 1’e eşit olan elemanların oluşturduğu kümedir. A içerisinde üyelik derecesi 1’den büyük bir eleman olmadığından dolayı gösterim olarak 1A a-kesimi de seçilebilir. A nın 0 ile 1 arasında kalan üyelik derecelerini alan elemanların oluşturduğu kümeye de A’nın sınırı denir.

Sınır(A)= { x

0< A(x) < 1}

ile verilir. En yüksek üyelik derecesine A nın yüksekliği denir ve formel olarak

h(A) = sup A(x)

şeklinde gösterilir. Eğer A’nın en büyük üyelik derecesi 1,yani h(A)=1 ise A ya normal bulanık küme, aksi takdirde normal olmayan bulanık küme denir. Normalleştirilmek istenilen bir bulanık küme, küme içerisindeki bütün üyelik derecelerinin h(A) ya bölünmesiyle elde edilir.

Bu tanımları bir örnekli özetlemek mümkündür: x bir sabit disk’in bir dakikadaki dönme hızı olarak kabul edilsin. Elde bulunan ölçme aletlerinin yetersizliği dolayısıyla x hiçbir zaman kesin bir şekilde şekilde ölçülemeyeceğini kabil ediyoruz. Bu durumda şu önermeyi yapmak daha gerçekçi olur:

“Sabit diskin dönme hızı nerdeyse tam olarak x ‘e eşittir.”

Eğer sabit diskin işlevi hakkında istatistiksel veriler mevcutsa, olasılık teorisi yaklaşımları ile bilinen hata hesaplamaları kullanılarak yukarıdaki önerme modellenmelidir. Fakat elde modellemeyi yapacak ölçüde bir veri yoksa yada yeterince kesin ve hassas değerler bulunmuyorsa dönme hızı kavramı bulanık kümelere yoluyla ifade edilebilir. Elde veri bulunmasa dahi bulanık kümelerle dönme hızını tanımlamak mümkündür.

Şekil 2.4 Bir sabit diskin dönme hızını belirten A bulanık kümesi ve A nın dayanak, öz ve sınır kümeleri

Araştırmacı dönme hızını tanımlamak için yukarıdaki gibi bir A bulanık kümesini seçebilir. Bu durumda dönme hızının a’dan küçük ve d’den büyük olamayacağı ve b ile c arasında herhangi bir değer almasının nerdeyse kesin olacağı düşünülmüştür. Bu nedenle [a,d] aralığı kümenin desteği( support) ve [b,c] aralığıda özü( core) olarak adlandırılır.

Bulanık kümelerin konvekslik şartı aşağıdaki eşitsizlikle belirlenir;

” x1, x2 Î R ve l Î [0,1] olmak üzere R üzerinde tanımlı A bulanık kümesinin elemanları

A(l.x1+(1-l)x2)³ min(A(x1),A(x2))

sağlıyorsa bu durumda A bulanık kümesine konvekstir denir.

Şekil 2.5 Konveks olmayan normal bulanık A kümesinin üyelik fonksiyonu

Bu özellik klasik kümelerin konvekslik kavramının bir genelleştirmesi olarak görülebilir. Tutarlı bir genelleştirmenin yapılabilmesi, konveks bir bulanık kümenin a Î [0,1] değerlerini alan bütün a-kesimlerinin konveks olmasıyla mümkündür. Bulanık kümenin konvekslik özelliğinin olmadığı a-kesim kümelerinden herhangi birinin konveks olmadığı gösterilerek ispatlanabilir.

BULANIK KÜMELER ÜZERİNDE İŞLEMLER

Klasik kümeler üzerinde tanımlanan üç temel işlem olan tümleyen alma, birleşim ve kesişim işlemlerinin bulanık kümeler üzerine genişletilmesi işlemini birden fazla yolla yapmak mümkündür. Uygulama alanının getirdiği özelliklere göre yeni işlemler tanımlanabilir. Bulanık kümelerin bu yönü, klasik kümelerden ayrıldığı önemli noktalardan biridir. Fakat, genelde standart bulanık küme işlemleri olarak adlandırılan özel bir genişletme işlemi bulanık küme teorisinde daha ayrıcalıklı bir yer tutar.

Standart tümleyen alma işlemi, X kümesi üzerinde tanımlı bulanık A kümesinin üyelik fonksiyonu yardımıyla;

” x ÎX, ØA(x) = 1– A(x)

olarak tanımlanır.

Kesişim ve birleşim için standart işlemler, verilen iki bulanık A ve B kümesinin üyelik fonksiyonları yardımıyla;

” x ÎX, (AÇB)(t) = min[A(t), B(t)] = A(t) Ù B(t)

” x ÎX, (AÈB)(t) = max[A(t), B(t)] = A(t) Ú B(t)

olarak verilir. Kesişim işlemindeki min operatörü kümenin aynı elemana ait üyelik derecelerinden küçük olanının alınması gerektiğini belirtirken, birleşim işlemi için tanımlı max operatörü büyük üyelik derecesine sahip olan elemanın üyelik derecesinin atandığını gösterir. Min ve max operatörlerinin birleşme özelliği dolayısıyla bu tanımlar herhangi sayıda bulanık küme üzerine de genişletilebilirler.

Şekil 2.5 A ve B bulanık kümelerinin a) Birleşim , b) Kesişim c) A tümleyen kümelerinin

üyelik fonksiyonları yardımıyla gösterimi

Daha öncesinde konveks veya normal olan bulanık bir kümenin bu işlemler esnasında özelliklerinden bazılarını kaybetmesi mümkündür. Yukarıdaki şekillerden görüleceği üzere A ve B bulanık kümeleri işlem öncesinde normal ve konveks oldukları halde, sonuçta ortaya çıkan AÈB kümesi konveks olmayan bir küme, AÇB kümesi de normal olmayan bir küme oluştururlar. A nın tümleyeni ise sadece konvekslik özelliğini kaybetmiştir.

Klasik kümeler teorisinden bildiğimiz küme işlemlerinin özellikleri bulanık kümeler için de geçerlidir. İspatsız verilecek bu özellikler arasında çelişmezlik ilişkisi veya ortanın dışlanması olarak adlandırılan özellikle, üçüncü şıkkın olanaksızlığı ilkesi bulanık küme teorisinin en önemli ayırt edici karakteristiğini ortaya koyarlar. Bu ilkeler;

A È ØA = X

A Ç ØA = Æ

olup bulanık kümeler için geçerli değildirler. Geçerli olan özellikler den bir kısmı aşağıda sıralanmıştır;

A, B ve C, X evrensel kümesi üzerinde tanımlı bulanık kümeler olmak üzere

AÈB=BÈA, AÇB=BÇA

(AÈB)ÈC= AÈ(BÈC), (AÇB)ÇC=AÇ(BÇC)

AÇA=A, AÈA=A

ØØA=A

AÇ(BÈC)= (AÇB)È(AÇC) ,

AÈ(BÇC)= (AÈB)Ç(AÈC)

Ø(ØA) = A

Ø (AÇB)= ØAÈØB

Ø (AÈB)= ØAÇØB

X kümesi üzerinde tanımlı bütün bulanık kümeleri içine alan kümeye bulanık kuvvet kümesi denir ve F(X) ile gösterilir.

Verilen A, B Î F(X) bulanık kümeleri için AÍB özelliği ancak ve ancak

A(x)

B(x)

olması durumunda gerçeklenir. Yani, A nın B kümesinin alt kümesi olması, A daki elemanlara karşı gelen bütün üyelik derecelerinin B deki üyelik derecelerinden küçük olması gereklidir. Ayrıca bu durum geçerli olduğunda, standart küme işlemleri altında;

AÈB=B

AÇB=A

sağlanır.

Şekil 2.6 Bulanık alt küme kavramının gösterimi (AÍB)

Sonlu veya sayılabilir bir evrensel X kümesinin üzerinde tanımlı A bulanık kümesinin gösterimi sırasıyla;

A = { A(x1) + A(x2)+…… + A(xn).}

x1 x2 xn

A={ ? A(xi)}

i=1 xi

X evreni sayılamayan sayıda elemana sahipse bu durumda da;

A = { ? A(x) }

şeklindedir.

Elemanlarla üyelik dereceleri arasındaki bölüm işareti ve toplama işareti gerçek kullanımındaki anlamında değildir. Sadece elemanlar arası ilişkileri ve elemanlarla üyelik derecesi arasındaki ilişkiyi ortaya koymak için kullanılırlar. Sayılamayan kümeler için kullanılan integral işareti de yine kümenin süreksizliğini göstermek için kullanılır.

Standart işlemlerin üyelik derecelerinin alacağı değerler {0,1} değerlerine kısıtlandığı takdirde klasik küme işlevi görürler. Yani, standart bulanık işlemler onlara karşılık gelen klasik küme işlemlerinin bir genelleştirmesidir. Fakat, şu anda daha iyi anlaşıldığı üzere bunlar mümkün olan tek işlemler değildirler. Her bir bulanık küme işlemi için klasik işlemleride içeren geniş bir işlem sınıfı bulunmaktadır.

Klasik kümelerin tersine, bulanık kümelerin yapısal olarak sahip olduğu bu esneklikten dolayı, uygulama alanının farklılığına göre bu işlemleri temsil etmek için daha uygun farklı fonksiyonların tanımlanması mümkündür. Yani, bulanık küme teorisi üzerine kurulan matematiksel analiz çerçevesinde, sadece bulanık kümelerin üyelik fonksiyonları değil, onlar arasında gerçekleşecek işlemlerde çalışılan alanla yakından ilişkilidir. Uygun üyelik fonksiyonu tanımlama ve anlamlı işlemleri belirleme kapasitesi, bulanık küme teorisinin pratik faydasını artıran en önemli yönlerinden biridir.

12 Temmuz 2007

Hazırlayan: E. Dilşat Yeğenoğlu

Hazırlayan: E. Dilşat Yeğenoğlu

Ders: Genetikte Laboratuvar Metotları

RAPD-PCR VE RFLP YÖNTEMLERİYLE DNA PARMAKİZİ ANALİZİ ESNASINDA YÖNTEM KALİTESİNİ ETKİLEYEN ETMENLER

DNA parmakizi; DNA parçalarının elektroforez sonunda oluşturduğu bantlardır ve bu bantlar protein, DNA veya RNA olabilir. Elde edilen bantlar bireye özgüdür ve bireyin genetik yapısının tanımlanmasında ve akrabalarının tespitinin gerektiği durumlarda kullanılabilir. Her canlının –tek yumurta ikizleri hariç- DNA yapısı bireye özgüdür ve bu benzersizlik canlının genetik yapısının moleküler genetik metotlarıyla tespit edilebilmesini sağlar. Canlıların genetik yapılarını tespit etmeye yarayan bu metotlara DNA Parmakizi (DNA Fingerprinting) yöntemleri adı verilmektedir. Bu yöntemler günümüzde en çok adli tıpta, ebeveyn testlerinde, tıpta teşhis koyucu tanıda, bitki ve hayvan bilimlerinde çeşitlilik ve akrabalığın tespitinde, yabani formların araştırılmasında güvenilirlikle kullanılan analizler haline gelmiştir. DNA Parmakizi Analizi esnasında canlının genetik yapısını tanımlamak amacıyla kullanılan doğal yada sentetik bileşenlere DNA markeri (belirteci) adı verilmektedir. Günümüzde DNA Parmakizi Analizinde kullanılan belli başlı DNA markerlari mikrosatellitler, CR-1 (chicken repeat) genler, ev (endogenöz virüs) genleri, sentetik oligonükleotid primerleri ve benzerleridir. Bu markerler iki temel analiz metodu olan RFLP ve RAPD-PCR teknikleri ve bunların kombinasyonlarıyla incelenebilirler. RFLP ve RAPD-PCR yöntemlerini kısaca inceleyecek olursak;

1) RFLP (Restrıctıon Fragment Length Polymorphısm- Restriksiyon parça uzunluk polimorfizmi):

Restriksiyon enzimleri (RE) DNA ekseninde belli bir nükleotid sırasını tanıyıp kesim yapar ve ikiye ayırır. Bir makas gibi işlev gören restriksiyon enzimleri rekombinant DNA teknolojisinde önemlidir. İlk restriksiyon enzimi Hamilton Smith tarafından keşfedilen HindIII enzimidir. Bu keşif Rekombinant DNA tekniğinin daha sonraki gelişimlerinin anahtarı olmuştur. 200 den fazla farklı bakteri türünden yüzlerce restriksiyon enzimi bulunmuştur ve her enzim orijini olan bakterinin kısaltmasıyla beraber bulundukları sıraya göre Romen rakamlarıyla adlandırılırlar. Kesim bölgesi genelde 5-10 dizilik bir bölgedir. Sonuçta rekombinant DNA teknolojisinde önemli yapışık uçlar veya kesik uçlar oluşur. Restriksiyon enzimlerinin kesim sonucunda oluşturduğu parçalara restriksiyon parçaları denir. DNA molekülü farklı kesim bölgelerine sahip olabilir. Değişik enzimlerle muamele sonucunda farklı uzunluklarda restriksiyon parçaları oluşur ve bu parçalar jel elektroforezi yoluyla birbirlerinden ayrılabilirler. Aynı RE farklı sayıda bireye uygulandığındanda, bireylerin genetik yapıları birbirinden farklı olacağından değişik miktar ve uzunlukta parçalar oluşur. DNA parçalarında görülen bu polimorfizmin nedeni nokta mutasyonu olabileceği gibi, inversiyon, delesyon, translokasyondan kaynaklanan büyük mutasyonlarda olabilir. Kısaca; RFLP analizinde restriksiyon enzimlerinin DNA’ daki kesim noktalarında ki değişmelerden faydalanılır. Kullanılan ana yöntem SOUTHERN BLOT HİBRİDİZASYONU dur.

Southern Blot Hibridizasyon yöntemi:

1) Genomik DNA nın izolasyonu:

DNA izolasyonunda bir çok yöntem vardır. Araştırıcı yeteneklerine ve laboratuarın olanaklarına göre uygun olanını seçmelidir. Fiziksel ve kimyasal işlemlerle DNA haricindeki komponentler ortamdan uzaklaştırılır.

2) Spesifik restriksiyon enzimiyle kesim:

Saf haldeki DNA eppendorf tüpüne konduktan sonra 0.5-5 mg arasında RE ilave edilerek genelde 37°C de 4-6 saat inkübasyona bırakılır. Bu esnada RE DNA yı belli noktalardan keser ve büyüklü küçüklü parçalar oluşturur.

3) Elektroforez:

DNA solüsyonu Agaroz jelde veya PAGE de bir süre gerekirse bir gece 40-50 volt altında bırakılır. Akım jelin kalınlığına göre ayarlanır. Büyük parçalar, başlangıç yerinde, küçük parçalarsa jelin sonunda toplanır. Jel ethidium bromıde ile boyanırsa bantlar U.V altında görünür hale gelir. Eğer enzim iyi çalışmışsa 20 kb. dan büyük yüzlerce parça oluşabilir.

4) Southern Blot Bantlarının (DNA) membrana transferi:

Elektrotransfer, alkali, kapillarite vb yöntemlerle parçalar naylon membrana alınırlar. Naylon membranlar sağlamlıkları, tekrar tekrar kullanılabilmeleri kuvvetli fiksasyon özellikleri nedeniyle günümüzde tercih edilmektedirler. Transfer sonunda membran kurutulur. 0.5 NaOH ile DNA’lar denatüre edilir ve membran 80°C ye ısıtılarak DNA’ ları fiksasyonu sağlanır.

5) Melezleme (Hibridizasyon):

Naylon membran önce ön solüsyonla yıkanıp kurutulur ve üzerine radyoaktif işaretli bir probun ilavesiyle melezleşme sağlanır. 24 saatin sonunda denatüre tek iplikçikli DNA lar probla birleşir ve membran yıkanarak melezleşmemiş DNA’ lar ve artıklar temizlenir. Otoradyografik yöntemlerle görüntülenir.

2) RAPD-(Randomly Amplıfıed Polymorphıc DNA-Rastgele Çoğaltılmış Polimorfik DNA):

1990 yılında iki araştırmacı grubu Welsh ve McLeland ile Williams ve ark. özgül nükleotid dizisini bilmeye gerek kalmadan PCR ile rasgele bir primer kullanarak polimorfizmin saptanabileceğini buldular. Literatüre RAPD olarak geçen bu yöntemle büyük bir polimorfizm kısa zamanda ve kolayca saptanabilir. Pikogram düzeyindeki DNA miktarları bile PCR yönteminde başlangıç yeterlidir.Eldeki düşük miktardaki DNA ile mikrogram seviyesine ulaşmak mümkündür.Kısa bir süre içinde DNA on milyon kezden fazla in-vitro olarak çoğaltılabilir.

Bu teknikte rasgele primerler genomik DNA nın çeşitli bölgelerini çoğaltmada kullanılır.Oligonükleotid primerleri polimeraz zincir reaksiyonunun anahtarıdır. Oluşan parçaların sayı ve büyüklüğü; primerin nükleotid dizisine ve kalıp DNA da bu diziye komplamanter dizinin varlığına bağlı olarak araştırılan genoma özgü bir desen (pattern) verir.

RAPD’ nin temelindeki teknik PCR metodudur. PCR; DNA bölgelerinin, rasgele oligonükleotid primerleri ve DNA polimeraz enzimi aracılığıyla milyonlarca kez çoğaltılması işlemidir. En önemli özelliği kan, tükürük, kıl, saç, doku parçaları, sperm vb örneklerden picogram seviyesinde DNA miktarının bile başlangıç için yeterli olmasıdır. Teknik, bir seri tekrarlanan replikasyon döngülerini içerir. Replikasyon döngüsü üç aşamadan oluşmaktadır.

1) PCR Aşamaları:

a) DNA’ nın denatürasyonu:

92-95°C de çift iplikçikli yapı denatüre olup, tek iplikçikli hale geçer. 1-5 dakika yeterlidir.

b) Primerlerin bağlanması:

Primerler sentetik olarak hazırlanan 15-30 bazlık oligonükleotidlerdir .Rastgele seçilirler ve kendine komplamanter bölgeyi bulup tutunurlar ve DNA sentezinin ilerlemesine basamak olurlar.30-35°C sıcaklıkta primerler komplamenteri olan denatüre tek iplikçikli DNA nın 3’ ucuna tutunur ve 3’-5’ boyunca bağlanır. Bağlanma süresinin bitiminde 70-72°C sıcaklıkta Taq polimeraz enzimi vasıtasıyla ortamdaki dNTP ler kullanılarak genomik DNA nın kopyaları elde edilir.

PCR’ nin başarısı primerin miktarı, çeşidi, kalitesine, ortamdaki dNTP sayısına,enzim miktarı, iyonlar, sıcaklık ve süre gibi faktörlere bağlıdır.

c) Amplifiye edilmiş ürünlerin saptanması:

Dört tür uygulama vardır.

1) Ethidıum bromide ile boyama, kolay ve basittir ancak sekans spesifitesi düşüktür.

2) Southern blot

3) Solüsyon hibridizasyon teknikleri

4) Biotin veya digoxigeninle işaretli problar

RFLP ve RAPD-PCR yöntemlerinin kullanıldığı alanlar (Tablo1):

Genom haritaları

Bireysel genotipin tanımlanması

DNA polimorfizminin saptanması

Kantitatif özellik lokuslarının saptanması

Ebeveyn ve akrabaların tespiti

Hastalık ve genetik defektlerin teşhisi

Adli tıpta

RFLP ve RAPD-PCR yöntemlerinin karşılaştırılması (Tablo 2):

RFLP

RAPD

Kalıtım

Basit, Mendel, Kalıcı,

Kodominant

Basit, Mendel, Dominant

Polimorfizm

Derecesi

Yüksek

Yüksek

Allelik Varyant

Tespiti?

Evet

Hayır

Saptanan Lokus

Sayısı

1-3

1-10

Teknik Zorluk

Orta

Yüksek

Güvenirlik

Yüksek

Orta/Yüksek

Gereken DNA

Miktarı

2-10 mg.

10-50 ng.

Radyoizotop

Evet

Hayır

Gereken Sonda

Tipi

Türe Özgü Kopya

Genomik DNA Veya

CDNA Klonları

Rastgele

Oligonükleotid

Primerleri

Maliyet

Yüksek

Yüksek

RAPD- PCR YÖNTEMİNDE KARŞILAŞILAN PERFORMANS DÜŞÜKLÜKLERİNİN OLASI NEDENLERİ:

Her iki yöntemde de sık karşılaşılan hataların başlıca nedenleri arasında DNA ekstraksiyonundaki sonucunda deterjanların, EDTA gibi şelat ajanların, proteinaz, heparin, urasil, fenol, kloroform kalıntılarının DNA veya RNA ya bağlanıp sonucu olumsuz yönde etkilemesidir. Bunu engellemek için ekstraksiyonun sonunda elde edilen DNA veya RNA örnekleri % 70’ lik etonelle son bir kez yıkanıp kurutulmalıdır. Şelat ajanlar reaksiyon esnasında MgCl’ nün aktivitesini düşürerek diğer kalıntılarsa Taq DNA polymerase’ yi inhibe ederek performansı düşürür. En sık görülen hatalardan biride non-spesifik DNA’ nın kontaminasyonu ve çoğaltılmasıdır. Bunun başlıca nedenleri DNA ekstraksiyonu ve PCR hazırlıkları esnasında dikkatli çalışılmamasından kaynaklanır. Araştırıcı non spesifik DNA’ ları kendiside bulaştırabileceği gibi, daha önceki çalışmalardan kullanılan tamponlara da bulaşma olmuş olabilir. İstenmeyen DNA’ların önlenmesi amacıyla PCR hazırlıklarında şunlara dikkat edilmesi önerilmektedir:

Örnek hazırlanması ve ekstraksiyonu, reaksiyon miksinin hazırlanması ve PCR işlemleri laboratuarın farklı bölgelerinde yapılmalı. Otoklavlanmış tek kullanımlık malzemeler ve solusyonlarla çalışılmalıdır. RFLP ve RAPD için kullanılan malzemelerle diğer laboratuar günlük işlerinde kullanılan malzemeler ayrı tutulmalı ve ayrı otoklavlanmalıdır. Çalışma sonunda çalışılan bölgeler dezenfekte edilerek silinmelidir.

UV ışığı olan bir çeker-ocakta reaksiyon miksinin hazırlanması önerilmektedir.

Kalıp DNA’nın yer almadığı, kontaminasyonu belirlemeyi amaçlayan deneme niteliğinde bir PCR reaksiyonu gerçekleştirilmelidir.

Reaksiyon miksini hazırlarken gözönünde bulundurulması gereken husus hızlı çalışmak (reaksiyonun daha tüpteyken başladığı unutulmamalıdır) ve pipetleme hatalarına engel olmaktır. Bir çok paralel örnekle çalışılıcaksa yapılması gereken en iyi işlem bir ana solusyon hazırlayıp buradan tüplere dağıtmaktır. Bu nedenle su, PCR tamponu, dNTP’ler, primerler ve MgCl’ den oluşan bir ana solusyon hazırlanmalı ve Taq DNA polymerase her tübe en son ilave edilmelidir. Bu hem reaksiyonu minimize eder hemde pipetleme hatalarını en aza indirir.

Bu aşamadan sonra PCR’ nin başarısı primerin miktarı , çeşidi, kalitesine, ortamdaki dNTP sayısına, enzim miktarı, iyonlar, sıcaklık ve süre gibi faktörlere bağlıdır.

Primer seçiminde dikkat edilmesi gereken noktalar aşağıda verilmiştir:

PCR primerleri genellikle 15-30 nükleotid uzunluğundadır. Daha uzun primerler ancak etkin bir bölge araştırması için önerilebilir.

G-C içeriği ortalama % 50 olan primerler seçilmelidir. Ayrıca 3’ ucunda üçten fazla G yada C içeren primerlerden sakınılmalıdır aksi takdirde non-spesifik primer bağlanması gerçekleşebilir.

Primerlerin birbirlerine komplamenter olmamalarına dikkat edilmelidir aksi takdirde primerler birbirine bağlanarak reaksiyonu başlatamazlar. Dimer ve hair-pin yapıda primerlerden kaçınılmalıdır.

İyonların seçimi- MgCl için- dikkate alınacak noktalar:

Optimal MgCl konsantrasyonunun seçimi her deneme için kullanılacak dNTP, primer ve kalıp DNA’ ya göre değişir ancak çok az MgCl konsantrasyonu PCR ürünlerinin verimliliğini azaltır, çok fazla iyon konsantrasyonundaysa non spesifik ürünlerde artış olur ve iyonun diğer bileşenlerle olan reaksiyon ilişkisi bozulur. Düşük MgCl konsantrasyonları DNA sentezinin aslına uygunluğuna ihtiyaç duyuluyorsa önerilebilir. Önerilen MgCl konsantrasyonu 1-4 mM arasıdır ve reaksiyon miksi hazırlanırken üretici firmanın önerdiği miktarlarda kullanılması daha uygundur.

Elektroforetik işlemler ;

Elektroforetik işlemler esnasında DNA’ nın göçünü özellikle kullanılan agarozun saflığı etkiler. Bu yüzden agaroz seçimi dikkatli yapılmalı mümkünse en yüksek saflıkta agaroz kullanılmalıdır. Aynı zamanda DNA’ nın göçünü etkileyen diğer etmenler DNA’ nın moleküler büyüklüğü, agaroz konsantrasyonu, elektrik akımı ve tamponun yapısıdır.

RFLP YÖNTEMİNDE KARŞILAŞILAN PERFORMANS DÜŞÜKLÜKLERİNİN OLASI NEDENLERİ:

RFLP analizinde dikkat edilmesi gereken en önemli nokta melezlemede kullanılacak probun seçimi, kullanılan solüsyonlar ve melez nükleik asitlerin dayanıklılığıdır. Bunun belirlenmesinde;

G-C oranı: GC çifti oranı ne kadar fazlaysa bu melez nükleik asiti ayırmak için o kadar fazla enerji gerekir.

Molekül boyu: Molekül boyu ne kadar uzun olursa nükleik asit molekülünün sağlamlığıda artar. İki iplikçiği ayırmak için daha çok enerji gerekir.

Nükleik asitlerin içinde bulunduğu ortam: Yıkama solusyonlarında tek değerlikli katyonları içeren iyonik bir tamponda formamid bulunur. Formamid H bağlarını bozarak denatürasyonu kolaylaştırır. Solüsyonun içinde bulunan Na+ iyonlarının yoğunluğunun artması melezleri sağlamlaştırır.Formamid DNA/DNA ve DNA/RNA çift iplikçiklerinin denatürasyon sıcaklığını azaltır, bu şekilde % 50 formamid varlığında melezleme 35-400C’de gerçekleşebilir. Yüksek molekül ağırlıklı bir polimer olan dekstran sülfatta melezleme oranını artırır.Polietilen glikol, fenol gibi polimer olmayan organik çözücülerde melezleme oranını artırır. Formamid ve Na+ nın belirli konsantrasyonlarındaki solüsyonlarının sıcaklıkları melezlemenin kesinliğini (stringency) belirler.

Stringency (kesinlik) : Melezlemenin prob ve hedef nükleik asitteki hatasız eşleşme oranını belirler. Reaksiyon kesinliği iyonik şartlar, sıcaklık ve formamid gibi reaktiflerin melezleme karışımı ve melezleme sonrası yıkamalardaki konsantrasyonlarıyla belirlenir. Reaksiyon sıcaklığı yüksek ve katyon konsantrasyonu düşükse bu yüksek kesinlik koşullarıdır ve melezlemenin özgünlüğü artar. Reaksiyon sıcaklığı düşük ve yüksek katyonik konsantrasyonu söz konusuysa bu düşük kesinlik koşullarıdır ve melezlemenin özgünlüğü azalır yani başka dizilerle eşleşme gerçekleşebilir.

Melezleme oranı probun uzunluğuna, konsantrasyonuna ve dizinin yapısına bağlı olarak değişir.

Bir sonraki sayfada verilen tablolarda (Tablo 3 ve Tablo 4) RFLP ve RAPD-PCR ‘ da karşılaşılan problemler, olası nedenleri ve nasıl çözümlenebilecekleri verilmiştir.

RFLP’ de Karşılaşılan Problemler, Nedenleri ve Öneriler (Tablo 3)

PROBLEM

NEDENİ

ÖNERİLER

Çan biçimli otoradyogram bantları

Yükleme solusyonu jel duvarlarına yapışmış.

Oyukların yükleme tamponuyla tam dolu olduğuna emin olun.

Eğri otoradyogram bandları

Oyuklar DNA ile aşırı dolmuş.

DNA miktarını azaltın.

Jelin içinde ethidium bromide boyası var.

Jeli elektroforezden sonra boyayın.

Elektroforez esnasında aşırı voltaj yüklenmiş.

Voltajı azaltın.

Elektroforez tamponu taşmış.

Tamponu yeniden sirküle edin.

Yanlış elektroforez apareyi kullanılmakta.

Apareyin inceleyin ve düzeltin.

Jel aşırı ısınmış.

Jeli soğutun.

DNA’ da etanol bulunmakta.

Örneğin kuruma süresini artırın.

Diffüze otoradyogram bantları

Jelde aşırı DNA yüklenmesi var.

DNA miktarına azaltıp her oyuğa eşit miktarda koyun.

Jel aşırı kalındır.

Jeli 3-5 mm inceltin.

Tarak çok kalındır.

Daha ice tarak kullanın.

Voltaj aşırı yükselmiş.

30-33 V. İndirin.

Southern Transferin başlamasından elektroforezin bitişine dek uzun zaman geçmiştir.

En az 30 dk. Azaltın.

Blot ile X ışını kağıdı arasındaki temas süresi çok uzundur.

Temas süresini azaltın.

Elektroforez tamponu

3 kb üstündeki baz çiftleri için TAE tamponu kullanın.

Yıkama kesinliği çok düşüktür.

Yıkama sıcaklığını artırın ve tuz yoğunluğunu azaltın.

Aşırı prob genomik DNA yakalanması, aşırı cross reaktivite

Daha spesifik probe kullanın.

Ethidium bromide jel içine bağlanmamış.

Elektroforezden sonra EtBr ile boyayın.

DNA geri kazanımı zayıf

Hücre membranları tahrip olmuş,DNAase serbest kalmış,düşük çekirdekli hücre sayımı.

Yeniden taze örnek isteyin, hücre sayımı yapın.

Tamponda DNA çözülmemesi

Aşırı su kaybı

10 veya daha fazla dk. 50°C de ısıtın.

DNA spektrofotometrik taraması atipik

Fenol, protein veya RNA kontaminasyonu

DNA yı yeniden ekstrakte edin, DNAase sız RNAase ilave edin.

Görünen spektrum küveti kullanılmış.

UV spektrum küveti kullanın.

DNA jelde degraded görünüyor

Eski veya yanlış saklanmış örnek

Taze örnek isteyin.

DNA, tampon, veya diğer kaynakların nükleaz kontaminasyonu

Yeni reaktifler hazırlayın.

Aşırı RNA varlığı

Örneğe RNAase ilave edin.

DNA jel şeritleri (lane) dalgalı

Elektroforezis esnasında aşırı ısınma

Elektroforezis esnasında soğutun veya voltajı düşürün.

Düşük kalite agaroz

Agarozu değiştirin.

Agaroz jel içinde gradient cepler oluşmuş

Dökmeden önce soğuturken agarozu çalkalayın.

Örnekte tuz gibi kontaminantlar

DNA yı diyaliz edin.

DNA kesilmemiş

Yanlış tampon veya restriksiyon enzimi

Enzim ve tamponu l DNA (digest) ile kontrol edin

DNA da safsızlıklar

Fenol/Kloroform ile DNA yı yeniden ekstrakte edin ve yeniden etanolde çöktürün.

DNA bant değişikliği (shift)

Elektroforez jelindeki DNA nın miktarı

Her jel oyuğuna eşit miktarda DNA koyun.

DNA degrade olmuş

Mümkünse taze örnek sağlayın. PCR prosedürünün kısa hedef dizileri çoğalttığını göz önüne alın.

Agaroz jelde gradient cepler

Dökmeden önce soğuturken agarozu çalkalayın.

Ethidium bromide jel içine bağlanmamış.

Elektroforez bitince EtBr ile kaplayarak jeli boyayın.

Elektroforez tamponu iyon tüketimi

Jel yürüme süresini azaltın tamponu yeniden sirküle edin veya değiştirin.

DNA ya bağlanan kontaminantlar

DNA yı yeniden ekstrakte edin. Taze örnek sağlayın.

Tamamlanmamış DNA transferi

Naylon membran filtre arasında Saran Wrap yok veya transfer tamponu kurumuş.

Transferi tekrar edin, süreyi uzatın transfer tamponunun miktarını artırın.

Düşük kaliteli agaroz

Sadece yüksek kalite agaroz kullanın

Jel ve filtre arasında hava kalmış.

Jeli filtreye bastırın.

DNA fragmentleri çok geniş

DNA yı jelden depurine edin.

Kötü kalite naylon membran

Naylon membranı değiştirin.

DNA şeritlerinde (lane) yüksek background sinyal

Posthibridizasyon yıkama stringency si çok düşük

Son yıkamanın kesinliğini artırın.

Hibridizasyon solusyonunda yetersiz bloke edici ajan

Yeterli bloke edici ajan olduğuna emin olun.

Filtreler arasında yüksek background

Yetersiz prehibridizasyon

Kesinlik yıkamalarını tekrar edin, probu uzaklaştırın ve yeniden hibridize edin. Farklı hibridizasyon prosedürü uygulayın. Hibridizasyondan önce yeni filtreleri 1XSSC, %0,1 SDS, RT 15 dakika yıkayın

Filtrelerin kuruması

Solusyonun filtreleri örttüğüne emin olun ve hibridizasyon esnasında çevirin ya da sallayın. Hibridizasyondan sonra filtreleri nemden koruyun.

Filtreleri eldivensiz taşımak

Eldiven giyin.

Kaset veya film kontaminasyonu

Kaset ve röntgen filmini test edin, eldiven giyin

Yetersiz bloke edici ajan

Denatüre bloke edici DNA nın hibridizasyon solusyonuna ilave edildiğinden emin olun.

Yanlış prob hazırlanması

Bağlanmamış nükleotidlerin işaretlenmiş prob solusyonundan uzaklaştırıldığından emin olun.

Otoradyografi sonrasında bant tespit edilemedi

DNA membrana bağlanmamış.

Jelde 32P işaretli l DNA bulunmalı; tespit edilmediyse, membranı değiştirin ve taze SSC hazırlayın.

DNA transferini kontrol edin.

Transferden sonra jelleri boyayın.

Plasmid probda yanlış yerleştirme veya hiç yerleştirmeme

Prob yerleştirme (insert) büyüklüğünü analiz edin.

Tespit duyarlılığı yetersiz

Jelin bir oyuğunda probun 20-100 pg ını elektroforeze tabi tutun eğer sinyal saptanırsa, yeni prob karakterize edin ve hazırlayın. Probu yeniden saflaştırın.

Yanlış hibridizasyon veya yıkama solusyonları

Solusyonları yeniden hazırlayın.

Probun spesifik aktivitesi çok düşük

Taze 32PdNTP veya enzimle yeniden işaretleyin.

Prob hibridizasyondan önce denatüre olmadı

Probu denatüre edin.

Yanlış röntgen filmi-yoğunluk ekran kombinasyonu

Filmle kaset ekranını karşı karşıya getirin.

-800C’de blot/röntgen filmi için yetersiz maruz kalma zamanı

-800C’de yeterli süre bekletin.

Bilinmeyen DNA bantları

Mikroorganizma veya diğer DNA kontaminantları

Kontaminasyon kaynağını izleyin. Mümkünse yeni örnekle analizi tekrarlayın.

RAPD-PCR’ de Karşılaşılan Problemler, Nedenleri ve Öneriler (Tablo 4)

PROBLEM

NEDENİ

ÖNERİLER

Düşük PCR ürünü veya amplifikasyon ürünü yok

Yetersiz sayıda PCR döngüsü

Reaksiyon tüplerini termal cyler’a koyup 5 veya daha fazla döngü çalıştırın.

Template (kalıp) degrade olmuş.

Mg+2 varlığında inkübasyondan sonraki elektroforezi ile DNA’nın bütünlüğünü doğrulayın.

Termal cycler doğru proglamlanmamış.

Sıcaklık ve sürelerin doğruluğunu kontrol edin

Termal cyclerın bazı bölgelerinde sıcaklık çok düşük

Kontrol reaksiyonları düzenleyin.

Termal cyclerın tepesi açık

Doğru ısıtma ve soğutma için kapak kapalı olmalıdır.

İnhibitör bir madde bulunmakta

Reaksiyondaki örnek miktarını azaltın, etanolle çöktürme inhibitörleri uzaklaştırır.

Yanlış reaksiyon koşulları

Annealing sıcaklığını azaltın veya extension süresini uzatın.

Reaksiyon bileşenlerinden biri eksik

Reaksiyon bileşenlerini kontrol edin ve reaksiyonu tekrarlayın.

Mineral oil problemi

Nükleazsız hafif mineral oil ile reaksiyon yüksek kalitede yürütülebilir. Otoklavlanmış mineral oil kullanmayın.

Reaksiyon tüpleri otoklavlanmamış.

Tüplerin otoklavlanması amplifikasyonu inhibe eden faktörleri inhibe eder.

Zayıf primer dizaynı

Primerlerin kendilerine ve birbirine komplamenter olup olmadıklarına emin olun. Daha uzun primerler deneyin.

Yanlış primer spesifitesi

Primerlerin hedef diziye komplamenter olup olmadıklarını doğrulayın.

Primer konsantrasyonu çok düşük

Reaksiyondaki primerlerin konsantrasyonunu inceleyin, gerekirse konsantrasyonunu artırın.

Suboptimal reaksiyon koşulları

Mg+2 konsantrasyonunu, annealing ve extension zamanını optimize edin. Her zaman Mg+2 solusyonunu vortex edin. Kullanmadan öncesine dek dondurucuda saklayın. Primerlerin eşit konsantrasyonda konduğuna emin olun.

Nükleotidler degrade olmuş

Primerleri dondurucuda saklayın, çabuk çözün, bir çok dondurma/çözme işleminden sakının.

Multiple, non spesifik amplifikasyon ürünleri

Suboptimal reaksiyon koşulları

Non spesifik primingi minimize etmek için Mg+2 /MgSO4 konsantrasyonunu, annealing süresi, extension süresi ve döngü sayısını optimize edin.

Zayıf primer dizaynı

Primerlerin kendilerine ve birbirine komplamenter olup olmadıklarına emin olun. Daha uzun primerler deneyin. Ayrıca 3’ ucunda üçten fazla G yada C içeren primerlerden sakının.

Primer konsantrasyonu çok fazla

Reaksiyon miksindeki primer miktarını doğrulayın. Gerekirse miktarı azaltın.

Başka bir hedef DNA/RNA ile kontaminasyon

PCR işlemlerini laboratuarın farklı bölgelerinde yapın. Otoklavlanmış tek kullanımlık malzemelerle çalışın. Eldiven giyin ve sık sık değiştirin.

Laboratuvarda çalışılırken uyulması gereken noktalara da kısaca aşağıda verilen listede değinilmiştir.

LABORATUARDA ÇALIŞILIRKEN DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR:

Tek kullanımlık eldivenler ve maske giyilmelidir.

Örneklerin saklandığı kaplar dikkatle açılmalı ve % 1 hipoklorit solusyonu ( % 5 lizol normalde bakteriyel kontaminasyon için kullanılır) ve % 70 etanolle dezenkekte edilmiş laboratuar ortamında açılmalıdır

Atık noktaları –lavabo gibi- her gün % 10’ luk hipoklorit çözeltisiyle dezenfekte edilmelidir.

Kullanılmış disposable laboratuar malzemesi otoklavlanmadan önce % 2.5’ luk hipokloritte ıslatılmalıdır.

Laboratuarda yenilip, içilmemeli, sigara içilmemeli ve makyaj yapılmamalıdır.

Personel temizliği önemlidir, açık yaralar veya diğer deri hasarları tamamen kapatılmalıdır.

Laboratuarda herhangi bir yaralanma ve kaza sonucunda hemen doktora başvurulmalıdır.

Katı atıklar ve konsantre sıvılar otoklavlanmalıdır. Organik solventler etiketlenmeli ve uygun şekilde atılmalıdır.

Ethidium bromide gibi bazı reaktifler mutajeniktir ve çalışırken dikkatli olunmalıdır.

12 Temmuz 2007

Sonraki Önceki


Kategorilere Göre

Rasgele...


Destekliyoruz arkada - arkadas - partner - partner - arkada - proxy - yemek tarifi - powermta - powermta administrator - Proxy