This action might not be possible to undo. Are you sure you want to continue?
https://www.scribd.com/doc/24725247/Biyolojik-Sistemlerpdf
12/20/2011
text
original
HÜCRE ŞEKİLLERİ
Prokaryotlardaki temsili hücre şekilleri.Organizmalar; kok, çubuk, spiral, spiroket, tomurcuklanmış ve eklenmiş, filament gibi şekillerde olabilir.
Cyanobacteria
• • • • Mavi-yeşil bakteriler prokaryotlar sınıfına dahil olup fotosentez özelliğine sahiptir. İlk kez varlıkları fosillerde saptanmıştır. Dünya oluşumunda belki de ilk canlı organizmalardır. Tatlı ve tuzlu suların yüzeylerinde bulunurlar. Karada ise ışığın ve nemin olduğu çamur ve kaya, tahta veya bazı canlı organizmaların yüzeylerinde bulunabilirler. Koyu yeşilimsi-mavi pigmentlerinden dolayı bu isimle adlandırılırlar
•
Anabaena cylindris, Nostoc muskorum, Spirulina platensis
• Hücre duvarı yapı ve fonksiyon bakımından Gram(-) bakterilere benzer. • Fotosentetiktirler. • Klorofil ve karotenoid pigmentler “lamella” adı verilen hücre yüzeyi membranında, fikosiyanin ve fikoeritrin gibi pigmentlerde fikobilisomlarda bulunur. • Fikobilisomlar tlakoid memmran yüzeyinde bulunurlar
• Fikosiyanin Yeşil ışığı absoblar (615620A). • Allofikosiyanin Turuncu ışığı absorblar (650- 670A) • Fikoeritrin Yeşil ışığı absorblar (495570)
AZOT FİKSASYONU
• Sadece birkaç organizma atmosferik azotu amonyağa redüklemek yoluyla a.a. ve proteinleri üretmek üzere organik asitlere dönüştürülebilir. • Azot fikse edebilen bakteriler gibi mavi-yeşil bakterilerde böyle bir yeteneğe sahiptir. • Hücreler nitrogenaz enzimi ile bu reaksiyonu gerçekleştirirler. Bu enzim oksijen ile inaktive olur. Bu nedenle azot fikse eden hücrelerin içindeki koşullar anaerobik olmalıdır. • Anabaena gibi bazı mavi-yeşil bakterler azot fiksasyonundan sorumlu heterosit adı verilen özel kalın duvarlı hücrelere sahiptirler.
• Heterositler hücre duvarlarında bulunan özel bir por aracılığı ile vejatatif hücrelere bağlanırlar. Bu porlar ışıkmikroskobu ile görülebilirler. • Anabaena flamentleri şeker ve oksijen üreten fotosentetik hücrelerden oluşmuştur.
• Birçok flamentli mavi-yeşil bakteri akinet veya spor diyebileceğimiz olumsuz koşullarda devamlılıktan sorumlu olan hücreler oluştururlar. • Bu hücreler heterosit hücreye yakın olan vejatatif hücreler tarafından oluşturulur. • Hücre boyutunda artış olur ve büyük miktarlarda besin depolanır. • Gas vakuolleri kaybolur. Bunun sonucunda akinetler suyun dibinde yıllarca canlılıklarını koruyabilirler. • Koşullar uygun olduğunda tekrar hızla bölünerek çoğalırlar.
Mavi-yeşil bakterilerin biyoteknolojik önemi
• Araştırmalar Mavi-Yeşil bakterilerin güneş enerjisi dönüşüm sisteminde yer alması için devam etmektedir. • Anabaena cylindrica heterocystleri vejatatif hücrelerde fotosentez yoluyla oluşturdukları oksijeni dışarı verirler. Azot yokluğunda ise heterositlerde nitrogenaz enzimi katalizörlüğünde elektronlar H+ iyonuna transfer edilerek Hidrojen gazı açığa çıkarırlar. • Oksijen ve Hidrojen her ikisi de endüstride ihtiyaç duyulan ürünlerdir.
BİYOLOJİK OLARAK AKTİF MOLEKÜLLERİN ÜRETİMİ
•
• • •
Mavi-Yeşil bakteriler antibiyotiklerin ve diğer biyolojik olarak aktif moleküllerin ticari boyutlardaki üretimi için büyük bir potansiyel oluştururlar. Mavi-Yeşil bakteriler heterotroftur. Bu özellikleri de onların fermentasyon koşullarında üretilmelerine olanak sağlar. Henüz araştırma aşamasında olan Anacystis nidulans ile yapılan rekombinant DNA teknolojisi çalışmalarıyla nadir bileşiklerin üretiminde kullanımları amaçlanmaktadır. Sonuç olarak :
– – – – – Fermentör koşullarında üreyebilirler, uzun süreli fizyolojik stabiliteye, basit besin gereksinimine, köpük oluşturmama özelliğine sahiptirler. Diğer alglerden farklı olarak azot fiksasyonu yapabilme farklılığına sahiptirler. – Optimum sıcaklık 35oC dir. – Karanlıkta veya gün ışığında heterotrofik olarak ürerler.
• •
Sprilulina platensis: Afrika ve güney
•
Amerika‟da ki sığ göllerde doğal olarak bulunur. Binlerce yıldan beri yöredeki insanlar tarafından toplanan bu algler kurutulduktan sonra besin kaynağı olarak çoğunlukla sos şeklinde veya çorba içinde kullanılmaktadır. Nostoc ise Peru ve Güney doğu Asya „da besin maddesi olarak kullanılan bir diğer siyanobakteridir.
GÜBRE OLARAK
• Mavi-yeşil bakterilerin azot fiksasyon özelliği saptandıktan sonra kurutulmuş Tolypthrix tenuis pirinç tarlasına serpildiğinde azot fiksasyonunda ve verimde artış gözlenmiştir. • Hindistan da pirinç tarlalarında gübre olarak kullanımıyla toprağın havalandırılması sonucunda su geçişi ve toprağın sıcaklığının daha homojen olması sağlanmaktadır.
• Azot fiksasyonu için siyanobakterilerin bakterilerin Rhizobium‟ların yerini • almasının bazı avantajları vardır. • Mavi-Yeşil bakteriler havadaki azotu amonyuma redüklerken fotosentez metabolik yolunu kullanırlar. Yani bir bitki ile simbiyotik bir yaşam ve enerji kaynağı olarak herhangi bir organik molekül ilavesi gerekmez. • Tarımda azot fikse eden mavi-yeşil bakteriler organik gübre olarak kullanılabilir. • Çin,Hindistan, Filipinler gibi pirinç tüketimi fazla olan bölgelerde büyük oranlarda ürerler. • Pirincin büyüme sezonunun başında eğer suya mavi-yeşil bakterilerin başlangıç kültürleri ekilirse pirinç veriminde %15-20 oranında artış olduğu bildirilmektedir.
Mayalar
• – tek hücreli • – Ökaryotik • – Tomurcuklanarak veya bölünerek eşeysiz
• Maya hücreleri klorofil içermez ve zorunlu Olarak kemoorganotrofiktirler
• Üremek için organik karbona gerek duyarlar. • Karbon metabolizmaları çok çeşitlidir. Örneğin
– basit şekerleri,
– polioller, – organik ve yağ asitleri – alifatik alkoller, – hidrokarbonlar ve – çeşitli heterosiklik ve – polimerik bileşikleri karbon kaynağı olarak kullanabilirler. • Bu özellikleri nedeniyle farklı habitatlar için özelleşmiş türler kolaylıkla saptanabilir.
• Mayalar toprak, hava ve sudan izole edilebilirler. • Bazı mayalar ekstrem ortamlarda örneğin ozmofilik mayalar şeker bakımından zengin ortamlarda yaşayabilirler. Bu tür mayalar genellikle gıda bozucu olarak bilinir. • Bunun dışında fırsatçı patojen olarak bazı maya türleride örneğin Candida albicans pek çok infeksiyondan sorumludur.
Biyoteknolojik Öneme Sahip Bazı Mayalar
•
•
Axula adeninivorans
Candida türleri
Nitrat ve aminleri asimile eder, 45 C üzerinde üreyebilir, pek çok hidrolaz salgılayabilir.
C.albicans hidrokarbonlardan
aminopenisillanik asit ve B6 vitamin üretimi, C.boidinii NAD, FAD metil ketonlar ve sitrik asit üretimi, C.famata riboflavin, C.maltosa biyokütle proteini için yağ asiti ve alkan kullanımı, C.tropicalis triptofan, C.pelliculosa selülozik materyalden biyokütle proteini, C.utilis, pek çok ürün eldesi, ksilozda üreyebilme, klonlama teknolojisinde kullanım, C.shehatae ksiloz fermentasyonu
Hansenula polymorpha
Heterolog gen anlatımı için kullanılabilen metilotrofik maya Kluyveromyces marxianus Laktoz ve polyfruktosanı K.lactis fermente eder. Doğal kakao fermentayonu. Pek çok enzim için kaynak olabilir, klonlama teknolojisinde kullanılabilir.
Pachysolen tannophilus
Bitki lignoselülozik hidrolizatlarından kaynaklı pentoz şekerlerininfermentasyonu
Phaffia rhodozyma ve Pichia Türleri
Gıda boyası olan astaksantin pigment üretimi. P.guilliermondii riboflavin sentezi ve hidrokarbonlardan biomas protein eldesi. P.methanolica etanol biosensörü olarak kullanılanalkol oksidaz üretimi.
P.Pastoris metanolden biomas protein eldesi, heterolog gen anlatımı ve insan terapötik proteinlerini üretebilen metilotrofik maya Fenilketanüri tedavisinde kullanılan PAL enzim kaynağı
Rhodosporidium toruloides
• Saccharomyces türleri S.cerevisiae klasik gıda fermentasyonu. Bira, şarap,ekmek, rom, cin yapımı. Yakıt, alkol, gliserol, invertaz ve hayvan besini kaynağı. Rekombinant DNA teknolojisiyle sayısız protein üretimi. • Saccharomycopsis türleri S.fibuligera amilolitik maya. • Schizosaccharomyces pombe Geleneksel Afrika alkollü bira yapımı. Şarapların deasidifikasyonu. Yüksek etanol ozmotik tolerans.. Biyokütle protein eldesi, eterolog gen anlatımı ve mutagenez testlerinde kullanım.
• Schwanniomyces türleri S.castellii ve S.occidentalis amilolitik mayalar. Nişastanın ve inülinin etanole çevrimi ve heterolog gen anlatımında kullanılabilirler. • Trichosporon cutaneum • Yarrowia lipolytica Fenol varlığına ilişkin biosensor olarak kullanılır. Lipid ve hidrokarbonlardanbiomas protein eldesi. Sitrikasit ve hücredışı enzimüretimi.
• Zygosaccharomyces rouxii Japon soya sosu karakteristikaromasını vermede kullanılan halofilik ve ozmotolerant maya türü.
• Endüstriyel mayaların çoğu özellikle fermente içeçeklerin üretiminde kullanılanlar genetik bakımından karmaşıktırlar ve stabil bir haploidi göstermezler. • Örneğin bira yapımında kullanılan Sacchoromyces türleri poliploid veya anöpliod (diploid-heptaploid) ırklardır. • Bu nedenle geliştirilmelerinde eşeyli üreme özelliklerinden yararlanılamaz.
• Rekombinant DNA teknolojisi ile geliştirilen rekombinant mayalar tarafından üretilen biyolojik olarak aktif rekombinanat proteinlerin veriminin arttırılmasında iki önemli yaklaşım vardır: – moleküler genetik tekniklerin kullanımı – fermentasyon teknolojisi.
Gıda Tüzüğüne Uygun, Genetik Olarak Değiştirilmiş Mayalar • Ekmek Mayası; Glukoz baskısından kaçınmak ve hamurlaşmayı önlemek için maltoz kullanım genleri değiştirilmiş. • Bira Mayası;Maltodekstrinleri kısmi olarak parçalayan STA2 genini içeren plazmidi taşır.
• Ekmek mayası olarak S.cerevisiae yılda milyonlarca ton üretimektedir. • Bunun dışında; – hayvan yemlerine katkı olarak tek hücre proteini şeklinde, – biyosorbent olarak ağır metal temizliğinde, – gıda renklendirilmesinde pigmentli mayalar, – insan ve hayvanlar için probiyotik olarak (büyümefaktörü/biyofarmasötik amaçlı) maya biyokütlesikullanılmaktadır.
Çiftlik Hayvanları Üreme FaktörüGevişgetirenlerde hayvan büyümesini ve süt verimini arttırmak için işkembe bölgesini stabilize eden S.cerevisiae kullanılır. Mayalar işkembede oksijensiz ortam sağlayarak oksidadif hasarı engeller. İşkembedeki yararlı bakterilerin üremesini, malik asit gibi maddeleri üreterek sağlarlar.
Biyoterapötik ajan
• •
Kimyasal Reaktant
• •
Besin pigmenti
•
S.cerevisia anti akne ajanı ve menstrüasyon öncesi ağrıgideriminde, S.boilardii bazı ince barsak hastalıklarına karşı koruyucu ajan olarak ve anti Candida ajanı olarak dakullanılır. Organik kimyacılar S.cerevisiae’yi bazı kimyasal maddelerin modifiye edilmesinde kullanırlar. Bu reaksiyonların bazıları endüstride rutin kullanım alanı bulmuştur. Phaffia rhodozyma bazı deniz mahsüllerinde renklendirici olarak kullanılan pigmentler üretir.
• Biyokontrol ajanı
• Biyoremediyasyon ajanları
S.cerevisiae tahıl ürünlerinde fitoalleksin elisitörü olarak kullanılır. Birkaç maya türü fungal meyve hastalıklarının biyokontrolünde kullanılır. Bazı mayalar endüstriyel atıklardan Ag, U, Co, Cu,Cd gibi ağır metalleri temizler. Organik atıklardan karbon ve nitrojenleri uzaklaştırır. Herbisit gibi zararlı toksikleri etkisizleştirir.
• Biyosensör
S.cerevisiae ortam kirliliği test etmede biyosensör olarak kullanılabilir • Biyoelektriksel yakıt hücresi Elektron üreten maya destekli yakıt hücreleri ve maya temelli yarı iletkenler
Nişasta
-Amilaz, glukoamilaz
Nişasta atıklarının dönüşümüyle bioetanol ve biomas üretimi. Düşük karbohidratlı bira yapımı.
Sukroz
İnvertaz
Maya invertazının tekstil endüstrisinde sukroz hidrolizinde kullanımı.Çikolata yapımında inert şeker eldesi
İnülin
İnülinaz
Kluyveromyces türleri, etanol
ve yüksek fruktozlu şurupların eldesinde, polifruktan ve levanların hidrolizinde etkili inülinaz enzim kaynağıdır
Laktoz
Laktaz
Kluyveromyces türleri sütteki laktozun
parçalanmasında ve günlük atıklardan etanol ve biyomas protein eldesinde kullanılan laktaz kaynağıdır.Laktaz yiyecek işlemede de kullanılır. Kluyveromyces’teki ilgili genler S.cerevisiae‟de klonlanmıştır.
Yağlar
Lipaz
Hazım kolaylaştırıcı,tat modifiye edici eldesinde ve yağların esterifikasyonunda trigliseritlerden serbest yağ asidi ve gliserol sağlanmasında lipazların kullanımı. Sellobioz‟un fermentesinde bazı mantarlar, ksilanların parçalanmasında bazı mayalar kullanılır. Kimi genler S.cerevisiae‟de klonlanmıştır ve yenilenebilir biokütledenbioetanol üretiminde kullanılmaktadır.
Selüloz Yarı selüloz
Selülazvb.
• onkoloji, • farmakoloji, • toksikjoloji, • viroloji • insan genetik hastalıkları için model organizma olmaları çok önemlidir.
DNA Kaynağı Prokaryotik
Viral
Gen Ürünü Örnekleri Tetanoz toksin fragment C;
Herpes,Hepatit,Onkogenik vb. bazı virüslerden yüzey antijeni ve enzim kodlayan genler. Malarya antijeni Sülükten hirudin,engerekten ekhistatin,tavşan -globin,sığır ve fare interlökini vb. İnsülin,paratiroid hormon, somatostatin, büyüme hormonu, işlevsel antijenler ve IgE faktörü, insülin benzeri büyüme faktörü, tümör nekroz ve sinir büyüme faktörleri, interferonlar, hemoglobin, faktör 8 ve11, albumin, fibrinojen, Superoksit dismutaz, -amilaz, gastrik lipaz vb..
Protozoal Hayvan
İnsan
• Maya genomik ve poroteomik çalışmalarının tamamlanmasıyla pek çok insan genetik hastalığının tanısının konması ve tedavisi yakın bir gelecekte gerçekleşecektir.
• Endüstriyel mayaların bazılarında virusa benzeyen çift iplikli RNA‟lar tarafından sentezlenen toksik bir molekül (proteinaceous), bu moleküle sahip olmayan mayalar için öldürücü etki gösterir. • Bu faktörlerin varlığı özellikle biracılık endüstrisinde çok büyük sıkıntılara neden olmuştur.
• Öldürücü maya suşları bira oluşumunu tamamen durdurmakta ve biraya kötü bir tat kazandırmaktadırlar. • Fermentasyon sektöründe steril olmayan tip açık fermantasyon yapıldığı için arzu edilmeyen maya türleri sisteme girebilmekte fermantasyon verimini ve ürün kalitesini bozmaktadır. • Özellikle killer plazmid taşıyan maya türlerinin sisteme girmesi durumunda killer toksinine hassas başlangıç kültürü zarar görmekte, önemli ölçüde verim kaybına ve ürün kalitesinin düşmesine neden olabilmektedir.
• Bu problemin en mantıklı çözümü ise yabancı organizmaların toksinlerine bağışıklık kazanmış bir maya türü oluşturmaktır. • Arzu edilmeyen maya türleri tarafından oluşabilecek bir kontaminasyonu önlemek amacıyla moleküler biyoloji teknikleri kullanılarak killer plazmid içeren bir ekmek mayası kültürü geliştirmek mümkündür.
Küfler
• Küfler hifli mantarlardır. Birçok organizma ve gıda maddesi ( ekmek, meyve, sebze.. vb) üzerinde oluşturdukları pamuk görüntüsündeki doku nedeniyle mayalardan çok daha önce keşfedilmişlerdir. • Küfler, endüstride bir çok ürünün eldesinde, atıklardan değerli ürünlerin oluşturulmasında kullanılan farklılaşma göstermeyen ve klorofil içermeyen mikroorganizmalardır.
• Doğada ve toprakta yaygın olarak bulunan küflerden endüstriyel mikrobiyoloji alanında önem taşıyanlar mikroskobik olanlardır. • Küflerin üredikleri ortama proteaz, lipaz, karbonanhidrazlar gibi litik enzimleri salgılamaları ve küflerin ürettikleri çeşitli metabolitlerin birçok alanda kullanılabilir olması bu organizmaların endüstrideki önemini oldukça artırmaktadır. • Ayrıca insan, hayvan ve bitkiler için patojen olan türleride bulunmaktadır.
• Bir küf, protoplazma iplikleri veya uzantıları olan hiflerden ve sporlardan oluşur. • Hiflerin yaptığı yumağı misel adı verilir. Hifler, bölmeli hifler ve bölmesiz hifler olarak ikiye ayrılır. • Bölmeli hifler bölmeler ile hücrelere ayrılırlar ve her hücrede bir veya iki hücre çekirdeği bulunur.
• Bölmesiz hiflere sönositik hif adı da verilir. • Bölme içermezler ve çok çekirdeklidirler. • Üreme hifleri genellikle koloninin yüzeyinde bulunan ve üreyen hücreleri veya sporları taşıyan hiflerdir. • Hifsel üreme ortamın besin koşulları ile yakından ilgilidir. • Beslenme hifleri ise koloniye besin sağlayan hiflerdir. Beslenme hifleri sayesinde hücrenin bulunduğu noktadan uzakta olan substratlara ulaşmaları sağlanır.
• Küflerin hücre duvarı glukan, kitosan ve kitin gibi farklı glukoz polimerlerinden yapılabilir. • Birkaç örnekte hücre duvarının sadece kitinden oluştuğu bilinmektedir. Aynı zamanda hücre duvarı % 80 – 90 polisakkarit polimerleri de içerir. Geri kalan büyük bir kısmı ise protein ve lipidlerden oluşur. • Hifler uç hücrelerin gelişmesi sonucu apikal büyüme ile veya bölmeli hiflerde olduğu gibi apikal büyüme ve hifin herhangi bir bölümündeki hücrelerin bölünmesiyle gelişir ve uzarlar.
• Çok hücreli küflerin yaşam çevrimi eşeyli veya eşeysiz sporlarla olabilir. Çeşitli cins ve türlerde farklı detaylara sahip olmakla beraber genel özellikleri bakımından benzerlik gösterilir. • Bazı eşeysiz sporlar, sporangiofor adı verilen özel bir hif uzantısının ucunda bulunan sporangium denilen kapalı bir yapı içinde oluşurlar. • Bazıları ise konidiofor adı verilen özel hiflerden oluşarak konidium adını alır. Diğer eşeysiz spor biçimi ise klamidospor‟dur. Klamidospor genellikle vegetatif hücreden gelişir, kalın duvarlıdır ve uygunsuz koşullara dayanıklıdır. • Eşeysiz üremede rüzgarla dağılan konidialar, miselyumun oluşturduğu konidioforların uçlarında meydana gelir. Konidialarınçimlenmesiyle vejatatif üreme devam eder.
• Ascomycetes : Mayalarda olduğu gibi sporlarını askus keseleri içerisinde oluştururlar. Bununla beraber filamentli mantarlarda askuslar kompleks bir yapı olan ascocarp içinde oluşurlar.
• Basidiomycetes grubu küfleri eşeyli sporları basidia, basidiocarp içinde geliştirirler. • Hücre çeperleri glukan ve kitinden oluşur. Agaricus türleri insanlar için endüstriyel mantar tüketimine cevap vermek üzere üretilir.
•
Deuteromycotina: Bu gruptaki
• •
küflerde eşeyli üreme yoktur. Sadece konidia olarak bilinen eşeysiz üreme yapılarıyla ürerler. Hücre çeperleri glukan ve kitinden oluşur. Bu gruba giren en önemli endüstriyel küfler Aspergillus ve Penicillum‟dur.
• A. niger sitrik ve glukonik asit üretimde kullanılır. • A. oryzae pirinç ve soya ürünlerinin fermentasyonunda (besin endüstrisinde) , proteolitik ve amilolitik enzimlerin üretilmesinde kullanılır. • Bazı türleri ise bitkilere örneğin pamuğa patojen etkiye sahiptir. Fındık veya fıstık üzerinde üreyen A. Flavus insan ve kümes hayvanlarında karaciğer kanserini indükleyen etkiye sahip B1 – mikotoksin‟ini üretirler. • Mitotoksinler genelde küçük molekül ağırlıklı, insan ve hayvanlara karşı toksik olan küflere ait metaboliklerdir.
• Endüstriyel küflerden en çok üzerinde çalışılan Penicillum türleridir. • Her çeşit organik materyal üzerinde üreyebilen sporları havada sporofit olarak bulunur. • P.griseofulvum griseofulvin üretiminde kullanılır. Bu nmadde deri ve tırnaktaki mantar tedavisinde kullanılır. • Griseofulvine duyarlı mantarlarda antibiyotik, mikrotubullerdeki tubulinin oluşumuyla ilgili proteine bağlanarak mitozda kromozomların ayrılmasını ve hifsel üremeyi durdurur. • Penicillum‟un diğer türlerinin birçoğu besin endüstrisinde önemlidir. Örneğin P. camemberti, P.roqueforti isimleriyle anılan peynirlerin yapılmasında kullanılır.
• Zygomycetes: • Sporocarp içerisinde aseksüel (eşeysiz), hareketsiz sporlara sahiptir. • Hücreduvarı kitosan ( glukozaminin çok az yada hiç asetillenmemiş polimeridir) ve kitinden oluşur.
• • •
•
Bu grubun endüstriyel küfleri Mucor ve Rhizopus‟ tur. Rhizopus nigricans sitrik asit üretiminde kullanılır. Mucor ise daha önce anlatıldığı gibi peynir yapımında kullanılan rennin üretimnde kullanılmaktadır. Mucor pussillus ve Mucor miehei‟ den izole edilen asit proteazlar süt proteini kazeindeki peptid bağını parçalayarak kazinin çökmesine neden olur.
• Normal doğal koşullar altında mantarlar eşeysiz olarak çoğalırlar. Eşeyli üreme ise sadece uygun şartlar altında nadiren olabilir. • Küflerin endüstriyel üretimi ise özel olarak tasarımı yapılmış sadece misel oluşumuna izin veren yatay tanklarda yapılır.
Küflerin ürettiği endüstriyel ürünlerden bazıları • Antibiyotikler • Sitrik asit • Çeşitli peynirler ; Rokfor, camembert, brie peynirleri gibi • Sake (Japon içkisi) • Soya fasulyesi sosu ve diğer bazı soslar • Çeşitli enzimler ; Amilaz, Glukoaminaz, Sellulaz, Pektinaz, Proteaz, Mikrobiyal rennet gibi
• Polysaccaropeptite
– Coriolus versicolor – Ganoderma
• Ubiquitin benzeri ( Ökaryotik hücrelerde bulunan ısıya dayanıklı küçük bir protein, hücrede bieçok siklüsün düzenlenmesinde rol oynar.)
– Calvatia caelata ( Meme Kanseri hücreleri üzerine) – Pleurotus ostreatus
• Lektin( antitümor)
– Trichoderma mongolicum
• Lizin oksidazlar
– Trichoderma sp.
• • • • • •
Protistler (protozoa) nemin bulunduğu yerlerde, tuzlu ve tatlı sularda ve toprakta bulunurlar. Simbiyotik ve parazit türlerinin yanı sıra serbest yaşayan türlerde bulunmaktadır. Bazıları ototrofik, diğer bazıları saprofit, bir grup ise heterotrofiktir. Besin maddelerinin sindirimi sitoplazmadaki besin vakuolleri içinde olmaktadır. Gaz değişimi hücre zarından difüzyon yoluyla olmaktadır. Hücre metabolizmasının sonucu oluşan atıklar hücreden difüzyonla atılır.
• Siliatların bir çoğu saprofittir. Ve organik atıkların geri dönüşümünde oldukça büyük öneme sahiptir. • Paramecium ve Chlorella
• • •
• • •
Protistlerin bazı türleri vitamin özellik B12 ve E vitaminlerini üretir ve üreme ortamına salgılarlar. Sahip oldukları pigmentleri ise endüstride bir çok kullanım alanı mevcuttur. Ör: Karatenoidler yiyeceklerin renklendirilmesinde yumurta sarısının veya somon balığının renginin artırılmasında yemlere katkı maddesi olarak ilave edilir. Chlorella ve Dunaliella Phytol (Fitol) bir başka potansiyel endüstriyel üründür. Vitamin A, β Karoten vit E ve K sentezinin öncül maddeleri olarak kullanılabilir.
• Protisler amino asit üretiminde de önemli bir role sahiptir. • Aminoasitler ise besin endüstrisinin en önemli katkı maddelerinden birini oluşturur. • Ayrıca çok önemli karbonhidrat kaynağıdırlar. • Besin kaynağı olarak kullanılmalarının yanı sıra mikrobiyal transformasyonlar için örneğin etanol ve metan üretimi için kaynak oluştururlar.
• Alglerin polisakkarit üretimi bir başka önemli üretim alanını oluşturur. • Bazı alg- polisakkaritlerinin potansiyel antikanser aktivitesi olduğu da bilinmektedir. • Polisakkaritler yoğunlaştırıcı ajanlar olarak kullanılır. • Polisakkaritin ticari üretiminde Porphyridium cruentum fazla miktarda ekstrasellüler polisakkarit üretme özelliği ile kullanılır.
• Bu koşullar altında hücreler kültür kabının yüzeyini tek tabaka şeklinde kablayıncaya kadar bölünürler. • Bu noktada hücre bölünmesi hücre örnekleri toplanmadan, seyreltilmeden ve yeni bir kültür kabının içinde yeni bir kültür kabına aktarılmadıkça durur.
• Genellikle başlangıç (primer) hayvan hücre kültürleri aktarılır ve 50- 100 generasyon hücreler bölünme yeteneğini kaybeymeden ve ölmeden korunabilir. • Primer hücre kültürünün hücreleri orjinal hücre tipinin bazı özelliklerini korur. Bu nedenle çeşitli dokuların biyokimyasal özelliklerini çalışmak mümkün olmaktadır. • Sıklıkla primer hücre kültürlerinin pasajı sırasında hücrelerin bazıları hücre kültüründe çoğalmayı kolaylaştıran genetik değişiklikler geçirebilir • Avantaj yönündeki bu seçiciliğe sahip hücreler in vitro üreyerek belli hücre hatlarının oluşmasına neden olur. Kurulan hücre hatları küçük ölçekte virusları korumak ve klonlanmış DNA tarafından üretilen proteinin saptanmasında, büyük ölçekte ise aşıların ve klonlanmış genlerin kodladığı proteinlerin üretiminde kullanılır.
Memeli Hücre Kültürleri • Bazı memeli proteinlerinin yabancı bir organizma içerisinde üretilmesi mümkün değildir. • Diğer bilimsel ve ekonomik nedenlerle bu proteinlerin üretiminde Memeli Hücre Kültürleri kullanılmaktadır. Ör:Monoklonal antikorlar • Neden: Çünkü monoklonal antikorların transkripsiyon ve translasyon düzeylerindeki sentez ve regülasyonlar oldukça karmaşıktır. Bu tür proteinler gelecekte tedavi ve analitik uygulamalardaki önemlerinden dolayı oldukça geniş çalışmalara konu olacaklardır.
Bitki Biyoteknolojisi
• Biyoteknolojik tekniklerin bitkilere uygulanmasına bitki biyoteknolojisi denir. • Bitkilerin ve hücrelerin çoğaltımı doku kültürüyle, bunların genetik özelliklerinin araştırılması genetik mühendisliği, özelliklerin değiştirilmesi veya geliştirilmesi de her iki tekniğin birlikte uygulanması ve/veya bitki ıslahı teknikleriyle yapılmaktadır.
• Klonlama (kopyalama!) terimi insan ve hayvanlar (Dolly) için daha 10 yıl önce kullanılmaya başlanmasına karşın bitkiler (Örnek: Havuç, tütün) 1950'li yıllardan itibaren klonal olarak çoğaltılmaya yani kopyalanmaya başlanmıştır. • Buna rejenerasyon (organogenesis, somatik embriyogenesis, meristemlerden sürgün) veya klonal çoğaltım denilmektedir. • Bir çok bitki türü hiç bir eşeysel üreme hücresi içermeyen vücut (somatik) hücrelerinden (örnek: yaprak, sap vb. doku ve organlar) çok rahatlıkla çoğaltılabilmektedir.
• Bitkilerin bir çoğunda uygun doku kültürü şartlarında (besin, büyüme düzenleyicileri, sıcaklık, ışık vb.) rejenerasyon ortaya çıkabilmektedir. • Tek bir vücut hücrenin kendisinin alındığı ana bitkiye benzer bitkiler üretebilme yeteneğine totipotensi denilmektedir.
Bitki Doku Ve Hücre Kültürleri
• Bitki biyoteknolojinin en önemli çalışma konularının başında gelmektedir. • Bitkiler besin kaynağı olmalarının yanısıra oldukça önemli hammaddelerden biridir. • Brezilya‟da arabaların %90‟ı benzin ve şeker kamışından fermentasyonla eldeedilmiş alkol karışımı (gasahol) ile çalışmaktadır. • Bitkiler değerli ilaçların aktif maddelerini sağlamaları açısından da önemli kaynaklardır. • Böyle değerli maddelerin bitkilerden elde edilmesi ise ülkenin iklim koşullarına, politikasına ve pazarlama ekonomisine bağlıdır. Bu nedenle, bitki hücre kültürü bilimi (bazıları sanat olarak da ifade etmektedir) ortaya çıkmış ve geliştirilmiştir.
• Bitki hücrelerinin kültüre edilebilmesi ve büyük ölçeklerde üretilmesi gerek biyokütle eldesi açısından gerekse arzu edilen değerli ürünün bu kültürlerden izole edilmesi bakımından üzerinde en fazla çalışılan konuların başında gelmektedir • Bu değerli ürünlerin çoğu hücrenin durağan fazında üretilen sekonder metabolitlerdir. • Bu teknoloji ilk doğuşunda değerli ürünlerin elde edilmesi için ekonomik değildi fakat teknolojinin gelişimi ile birlikte yüksek hacimde düşük fiyatla ürün elde edebilmek mümkün olmuştur.
Doku kültüründe temel çalışma konuları
• Somatik Embriyogenesis (Somatic embryogenesis) • Protoplast Kültürü ve Somatik Melezleme (Protoplast culture and somatic hybridisation) • Haploid Bitki Üretimi (Haploid plant production) • Kültür Bitkilerinde Apomiksi (Apomiktik bitki üretimi) (Apomictic plant production) • Hastalıksız Bitki Üretimi (Production of disease free plants) • Sekonder Metabolit Üretimi (Production of secondary metabolites)
• Mikroçoğaltım (Klonal Çoğaltım-Mikropropagasyon) ve Ticari Uygulamaları (Micropropagation and its commercial applications) • Embriyo Kültürü (Embryo culture) • In Vitro Tozlanma ve Döllenme (In vitro pollination and fertilisation) • Somaklonal Varyasyon (Somaclonal variation) • Bitki Gen Kaynaklarının Korunmasında Biyoteknoloji (Plant conservation biotechnology) • Doku kültürü denemeleri planlama ve analizi (Experimental design and analyses in tissue culture)
• Biyoteknoloji ile yüksek besin içeriği, hasat sonrası dayanıklılık, hastalık, zararlı, kuraklık ve ot ilacına genetik dayanıklılığın artırılması, yenilebilir aşılar (elma, muz), bitkilerce biyolojik olarak ayrışabilir plastik üretimi vb. gibi transgenik (GDO) üretimi yanında; • Hücre, doku ve organ kültürü ile tohum (sentetik), fide, fidan, yumru, miniyumru, soğan üretimi (klonal çoğaltım veya mikroçoğaltım) • Sentetik tohum üretimi • Somaklonal varyasyonların oluşturulması • In vitro tozlanma • Protoplast izolasyonu ve somatik melezlemeler • Hücre seleksiyonu
• Apomiktik bitkilerin oluşturulması • Haploit bitkilerin oluşturulması ve embriyo kültürü ve kurtarması • Biyoteknolojik germplazm muhafazası (özelikle Türkiye endemik bitki türlerinin korunması amacıyla çok gereklidir) • Tıbbi amaçlı protein ve sekonder metabolit üretimi • Moleküler markörlerin geliştirilmesi yoluyla seleksiyon ve ıslahta klasik ıslaha destek sağlanması • Yabani ve kültür bitkilerinde genom sekanslaması ve genetikmoleküler özelliklerinin ortaya konulması • Sinyal iletim mekanizmalarının belirlenmesi • Endüstriyel ürünlerin (proteinler, yağ, vitaminler, enzimler vb.) üretilmesi • Biyoyakıtların üretilmesi • Moleküler test, tanı ve tedavilerin yapılması gibi bir çok işlem yapılabilmektedir.
Ökaryotik Hücre kültürleri
• Böcek,memeli ve bitki hücre kültürleri için ayrıntıda farklı ama temelde aynı yaklaşımlar ve yöntemler kullanılır. • Öncelikle küçük bir doku parçası organizmadan ayrılır. • Hücreleri birarada tutan hücre dışı matriksin enzimler kullanılarak parçalanmasıyla hücreler serbest duruma getirilir. • Bitki hücreleri için hücre duvarını parçalamak için ek bir enzim daha kullanılır. • In vitro hücre bölünmesini engelleyen hücre dışı matriksten uzaklaşan hücreler amino asitler, antibiyotikler, vitaminler, tuzlar, glukoz ve üreme faktörleri içeren karmaşık bir besi yeri üzerine yerleştirilir.
This action might not be possible to undo. Are you sure you want to continue?