Understanding carbon metabolism in hydrogen production by PNS bacteria
Mor kükürtsüz bakterilerin hidrojen üretimindeki karbon metabolizmasının anlaşılması
- Tez No: 442195
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HARUN KOKU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 184
Özet
In biological hydrogen production systems using purple non-sulfur bacteria (PNS bacteria), a thorough understanding of the metabolism of these microorganisms plays a vital role in assessing and improving efficiency and productivity. This metabolism is very complex, and the result of the interplay of several systems and components such as the photosystems, carbon flow and enzymatic reactions. Mathematical models are sought to represent the complex metabolism of these bacteria, which in turn can be used to interpret and enhance the phenomenological equations obtained from experiment, and ultimately aid the design of large-scale bioreactors. The aim of this study is to analyze the metabolism of PNS bacteria using contemporary tools and techniques (Flux Balance Analysis), with emphasis on carbon flow. The thesis mainly concerns the modeling of the metabolism of PNS bacteria, focusing on Rhodopseudomonas palustris which utilizes sucrose as a carbon source and glutamate as a nitrogen source in a growth medium with a low N/C ratio. For this purpose, the metabolic model in the present work was verified with the experimental results which were previously performed based on the same conditions considered by the model. Two objective functions, namely, the maximal growth rate of biomass and maximum hydrogen production rate were investigated in particular. The distribution of fluxes in R. palustris showed s linear increase in the specific growth rate of biomass with increasing glutamate uptake rate. The biomass growth was found constant when initial sucrose concentration was changed and a strong function of glutamate uptake rate. A decrease in H2 production was observed at higher photon fluxes and PHB was antagonistically produced to H2 production. Acetic acid and formic acid were found the most and least effective organic acid for H2 production, respectively. The distribution of modeled fluxes will help explain the capability of the hydrogen production and growth on sucrose of R. palustris.
Özet (Çeviri)
Mor kükürtsüz bakterilerle biyolojik hidrojen üretiminin verimi ve üretilebilirliğini artırmak için bu bakterilerin metabolik faaliyetlerini anlamak çok büyük bir öneme sahiptir. Bu metabolizma oldukça karmaşıktır ve birden fazla metabolizma öğesinin ortak faaliyeti sonucu oluşur. Bu öğeler genel olarak fotosistem, karbon akışı ve enzimatik reaksiyonlardan oluşmaktadır. Bu metabolizmayi ve elemanlarını yorumlamak için matematiksel modeller kullanılmaktadır. Matematiksel modeller, deneyler aracılığıyla elde edilen olgusal denklemleri yansıtır ve karmaşık bir metabolizmanın daha basit bir şekilde ifade edilmesini sağlar. Böylelikle büyük ölçekli fotobiyoreaktor tasarımı süreçleri kolaylaştırılabilir. Bu tezin asıl amacı çağdaş yöntemler ve teknikler kullanarak ve karbon akışına odaklanarak, mor kükürtsüz bakterilerin metabolizmalarını analiz etmektir. Bu tez genel olarak mor kükürtsüz bakterilerden Rhodopseudomonas palustris bakteri türü üzerine odaklanarak bir metabolizma modeli ortaya çıkarmayı hedeflemektedir. Karbon kaynağı olarak sukroz ve azot kaynağı olarak glutamat esas alınmıştır. Bakteri koşulları icin ortamda bulunan karbon miktarının nitrojen miktarına oranı düşük kabul edilmiştir. Bu nedenle, bu araştırma konusu daha önce model için ifade edilen koşullarda sukroz ile yapılan deney sonuçları ile test edilerek, sonuçları yorumlamak amacıyla metabolik akı analizinin uygulanmasını içerir. Metabolik akı analizi, bakterinin maksimum büyüme hızı ve maksimum hidrojen üretme hızı olmak üzere, iki farklı amaç fonksiyonunu incelemektedir. R. palustris in elde edilen akı dağılımından, bakteri büyüme hızının glutamat alım hızına paralel bir şekilde değiştiği gözlemlenmiştir. Ortamdaki sukroz konsantrasyonu değiştirildiğinde, bakteri büyüme hızı değişiklik göstermemiştir. Yüksek foton akılarında, hidrojen üretim hızında azalma, PHB üretim hızında artma görülmüştür. Asetik asit ve formik asit, sırasıyla, hidrojen üretimini artırmak için en çok ve en az etkili organik asitler olarak belirlenmiştir. Yapılan metabolik akı analizin sonuçları olarak elde edilen akı dağılımı, R. palustris'in sükroz ile hidrojen üretim kapasitesini çalışmak için kullanılabilecektir.
Benzer Tezler
- A global approach to the hydrogen production, carbon assimilation and nitrogen metabolism of rhodobacter capsulatus by physiological and microarray analyses
Rhodobacter capsulatus?un hidrojen üretimi, karbon asimilasyonu, ve azot metabolizmasına fizyolojik ve mikrodizin analizleri ile global bir yaklaşım
NİLÜFER AFŞAR
Doktora
İngilizce
2012
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL YÜCEL
- Benzotiyazol türevi kalkonların sentezi, biyolojik aktivite, teorik hesaplama ve moleküler yerleştirme çalışmaları
Synthesis, biological activity, theoretical calculation, and molecular docking studies of benzothiazole derivative chalcones
AHMAD BADREDDIN MUSATAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaSakarya ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ZENGİN
DOÇ. DR. ALPARSLAN ATAHAN
- İzoproterenol ile oluşturulan kardiyak hasara kükürt dioksitin etkisinin elektrofizyolojik parametrelerle incelenmesi
Investigation of the effect of sulfur dioxide on isoproterenol induced cardiac injury by electrophysiological parameters
UĞUR DALAMAN
- Bazı amino asitlerin seryum (IV) ile yükseltgenme kinetiği ve mekanizması
Kinetics and reaction mechanism of the oxidation of some amino acids with cerium (IV)
SEVAL BAYÜLKEN
- Akciğer havayolu modellemesine yönelik oluşturulan deselülerize doku iskeleleri ile 3B hücre kültür sistemlerinin kurulması
Establishment of 3B cell culture systems with decellularized scaffolds for lung airway modeling
SEÇİL SUBAŞİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ÇAĞATAY KARAASLAN