Cereibacter sphaeroides ve Cupriavidus necator'un dört farklı karbon kaynağındaki PHB üretim verimliliklerinin karşılaştırılması
Comparison of PHB production efficiencies of Cereibacter sphaeroides and Cupriavidus necator using four different carbon sources
- Tez No: 1015916
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN KARS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biotechnology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Polihidroksibutirat (PHB) gibi mikrobiyal kaynaklı biyopolimerler, biyolojik olarak parçalanabilirlikleri, biyolojik uyumlulukları ve doğal dokulara yapısal benzerlikleri nedeniyle insan sağlığı ve çevre üzerindeki etkileri açısından umut vadeden alternatifler olarak ortaya çıkmaktadır. Bakteriler, azot veya fosfor gibi temel bir besin maddesinin eksikliği (sınırlayıcı faktör) gibi stres koşulları altında, karbon kaynağını hücre içinde PHB olarak depolar. Örneğin, fotosentetik mor kükürtsüz bir bakteri olan Cereibacter sphaeroides, azot sınırlı koşullar altında kuru hücre ağırlığının %60-70'ine kadar, çok yönlü bir model organizma olan Cupriavidus necator ise çeşitli karbon kaynakları kullanarak kuru ağırlığının %90'ına kadar PHB depolayabilmektedir. Bu tez çalışmasında, yüksek verimle PHB biriktirdiği bilinen C. sphaeroides O.U. 001 (DSM5864) ve C. necator H16 (DSM 428)'nın dört farklı karbon kaynağında PHB üretim verimliliklerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Karbon kaynağı olarak glikoz, fruktoz, sükroz ve asetat, azot kaynağı olarak ise amonyum klorür ve amonyum sülfat kullanılmıştır. İki bakterinin 70 mM asetat ve optimize edilmiş glikoz, fruktoz ve sükroz konsantrasyonlarının olduğu ortamlarda büyümeleri ve pH değişimleri incelenerek eğriler oluşturuldu. Sudan Black B ve Nile Red boyama yöntemleri ile incelenen bakteri granülleri sırasıyla ışık mikroskobu ve konfokal mikroskop ile görüntülendi. Bakterilerin dört farklı karbon kaynağında %PHB verimlilikleri karşılaştırıldığında en yüksek verim C. sphaeroides 'in asetat içeren besiyerinde kültüre edilmesiyle elde edildi (%40). C. necator'un en iyi büyüdüğü ve verimin yüksek olduğu (%31) karbon kaynağı ise fruktoz oldu. Ekstrakte edilen PHB polimerlerinin karakterizasyonu nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (NMR), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), termogravimetrik analiz (TGA) / diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) teknikleri ile yapıldı. NMR pikleri 1,18-1,34, 2,38- 2,58 ve 5,15- 5,27 ppm aralığında kaydedildi. Fonksiyonel grupların varlığını gösteren FTIR spektrumları ise 1379-1378, 1453-1452, 2976-2921, 1720-1719, 1276-1043 ve 3307-3436 cm-1 dalga boylarında kaydedildi. Tüm örneklerin TGA termogramları benzerlik gösterdi ve Tm değerleri birbirine oldukça yakındı. DSC ve TGA analizleri ile mikrobiyal PHB örneklerinin erime sıcaklığının (Tm) 160-180°C, maksimum bozunma sıcaklığının (Tmax) ise 240-280°C aralığında olduğu belirlendi. Bu bulgular, uygun karbon kaynağı ve bakteri seçimi ile PHB üretim verimliliğinin arttırılabileceğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Polyhydroxybutyrate (PHB), a microbial-derived biopolymer, has emerged as a promising alternative in terms of its impact on human health and the environment due to its biodegradability, biocompatibility, and structural similarity to natural tissues. Under stress conditions such as the limitation of essential nutrients like nitrogen or phosphorus, bacteria store carbon sources intracellularly in the form of PHB. For example, the photosynthetic purple non-sulfur bacterium Cereibacter sphaeroides can accumulate PHB up to 60–70% of its dry cell weight under nitrogen-limited conditions, while the versatile model organism Cupriavidus necator can store PHB up to 90% of its dry weight using various carbon sources. In this thesis, it was aimed to compare the PHB production efficiencies of C. sphaeroides O.U. 001 (DSM 5864) and C. necator H16 (DSM 428), both known for their high PHB accumulation capacity, using four different carbon sources. Glucose, fructose, sucrose, and acetate were used as carbon sources, while ammonium chloride and ammonium sulfate were used as nitrogen sources. Growth curves and pH changes were monitored in media containing 70 mM acetate and optimized concentrations of glucose, fructose, and sucrose. Bacterial granules were visualized using Sudan Black B and Nile Red staining methods under light microscopy and confocal microscopy, respectively. When PHB production efficiencies were compared across four different carbon sources, the highest yield was obtained from C. sphaeroides cultured in acetate-containing medium (40%). In contrast, the best growth and highest yield for C. necator were observed with fructose (31%). The extracted PHB polymers were characterized using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and thermogravimetric analysis (TGA) / differential scanning calorimetry (DSC). NMR peaks were recorded in the ranges of 1.18–1.34, 2.38–2.58, and 5.15–5.27 ppm. FTIR spectra indicating functional groups were observed at wavelengths of 1379–1378, 1453–1452, 2976–2921, 1720–1719, 1276–1043, and 3307–3436 cm⁻¹. TGA thermograms of all samples showed similar patterns, and melting temperatures (Tm) were found to be quite close. DSC and TGA analyses revealed that the melting temperature (Tm) of microbial PHB samples ranged between 160–180°C, while the maximum degradation temperature (Tmax) was between 240–280°C. These findings demonstrate that PHB production efficiency can be enhanced by selecting appropriate carbon sources and bacterial strains.
Benzer Tezler
- Asetat ortamında büyütülen cereıbacter sphaeroıdes O.U. 001, rhodopseudomonas palustrıs 7850 ve cuprıavıdus necator h16 ile polihidroksibütirat (PHB) üretimi ve üretilen polimerlerin karakterizasyonu
Production of polyhydroxybutyrate (PHB) by cereibacter sphaeroides O.U. 001, rhodopseudomonas palustris 7850 and cupriavidus necator h16 grown in acetate medium and characterization of produced polymers
BUSE NUR AKPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN KARS
- Besiyeri tasarımı ile bakteriyel polihidroksibütirat üretiminin arttırılması
Improvement of bacterial polyhydroxybutyrate production by medium design
TUĞBA BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyoteknolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN KARS
- Kırmızı floresan protein geninin klonlanması ve Cereibacter sphaeroides O.U.001'de ekspresyonu
Cloning of the red fluorescent protein gene and its expression in Cereibacter sphaeroides O.U.001
AYŞENUR ALTINKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
GenetikNecmettin Erbakan ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN KARS
- Farklı azot kaynakları kullanılarak çoğaltılan cereibacter sphaeroides O.U.001'in RNA-seq bazlı transkriptom profili
Rna-seq based transcriptome profiling of cereibacter sphaeroides O.U.001 grown using different nitrogen sources
MERVE BAŞTUTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
GenetikNecmettin Erbakan ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN KARS
- Fotosentetik bakteri konsorsiyumu ile bütirik asit kullanarak Polihidroskibütirat(PHB) üretimi
Production of Polyhydroxybutyrate (PHB) by a consortium of photosynthetic bacteria using butyric acid.
INNOCENT MANGA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
MikrobiyolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN KARS