Geri Dön

Microarray analysis of the effects of light intensity on hydrogen production metabolism of Rhodobacter capsulatus

Işık şiddetinin Rhodobacter capsulatus bakterisinin hidrojen üretim metabolizması üzerine etkilerinin mikrodizin yöntemi ile incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 474957
  2. Yazar: MUAZZEZ GÜRGAN ESER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE MERAL YÜCEL, YRD. DOÇ. HARUN KOKU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoloji, Genetik, Mikrobiyoloji, Biology, Genetics, Microbiology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 152

Özet

Mor kükürtsüz bakteriler tarafından üretilen biyohidrojen temiz ve yenilenebilir bir hidrojen üretim yöntemidir ve dış ortam fotobiyoreaktörlerde doğal güneş ışığını kullanarak üretilebilir. Işık, dış ortamda hidrojen üretimini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Güneşten gelen ışık şiddetine ve dış ortamda gece-gündüz döngüsüne bağlı olarak hidrojen üretimi azalabilir. Bakterilerin değişken ışık-karanlık periyotlarına ve yüksek ışık şiddetine verdiği metabolik tepkileri anlamak önemlidir. Bu amaçla, Rhodobacter capsulatus bakterisinin transkriptomu mikrodizin çipleri kullanılarak analiz edilmiştir. Deneyler yabanıl tip R. capsulatus DSM1710 ve geri-alım hidrojenaz geni eksik olan (hup-) mutant R. capsulatus (YO3) suşlarıyla 30/2 asetat/glutamat ortamında 30°C'de 2000 lüks ve 7000 lüks ışık şiddetlerinde yapılmıştır. Bakteri büyümesi, pH, hidrojen üretimi, bakterioklorofil a ve organic asit profilleri her bir ışık ve karanlık ve periyotlarının sonunda alınan örneklerle takip edilmiştir. Bakteri büyümesi karanlıkta durmuş hatta azalmıştır ve ışıkta tekrar artmıştır. Bununla birlikte, hidrojen üretimi karanlıkta durmuş ancak ışık mevcudiyetinde yeniden başlamış, hatta 7000 lüks ışık şiddetiyle artmıştır. Yüksek ışık şiddeti molar hidrojen eldesini artırmıştır (sırasıyla düşük ve yüksek ışık şiddetlerinde yabanıl suş için %25.5 ve %34, ve mutant suş için %37.6 ve %51.4). Bununla beraber, hidrojen üretim hızı da yüksek ışık şiddeti ile artmıştır (sırasıyla düşük ve yüksek ışık şiddetlerinde yabanıl tip için 0.26 ve 0.61 mmol/(Lc.h), ve mutant suş için 0.75 ve 1.44 mmol/(Lc.h). Yüksek ışık şiddeti ayrıca subtrat tüketim hızını da artırmıştır. R. capsulatus bakterisinin metabolik tepkisini öğrenebilmek için karanlıktan ışığa geçişte ve strese sebep olan yüksek bir ışık şiddetinde (10,000 lüks) mikrodizin analizleri yapılmıştır. Sonuçlar, karanlıktan ışığa geçişin fotosentetik sistem, nitrojenaz sistemi ve elektron trasnport sistemi genlerinin ifadesinin arttığını göstermiştir. Karanlıkta transkripsiyon prosesi yoğundur, bu da stres tepkisini tetiklemiştir. Yüksek ışık şiddeti fazla elektronları bertaraf etmek ve redoks dengesini sağlamak için nitrojenaz ve elektron taşıma sisteminin gen ifadelerini artırken, fotosentetik membranı hasardan korumak için fotosentetik sistem genlerinin ifadesini azaltmıştır.

Özet (Çeviri)

Biohydrogen generated by purple non-sulfur bacteria is a clean and renewable method of hydrogen production. It can be achieved in outdoor phototobioreactors using the natural sun light in lab to pilot scales. Light is one of the most important parameter affecting hydrogen production in the outdoor condition. Hydrogen productivity may decrease upon light intensity stress by sun light and the diurnal cycle in outdoor conditions. It is important to understand the metabolic response of these bacteria to varying light and dark periods and high light intensity. For this purpose, the transcriptome of Rhodobacter capsulatus was studied using microarray chips. The experiments were carried out with the wild type R. capsulatus (DSM1710) and an uptake hydrogenase deficient mutant of Rhodobacter capsulatus (YO3) on 30/2 acetate/glutamate medium at 30°C with cyclic illumination of 12h light/12h dark periods. Hydrogen production experiments were performed under 2000 lux and 7000 lux, separately. The bacterial growth, pH, hydrogen production, bacteriochlorophyll a and organic acid profiles were followed by taking samples at the end of each light and dark periods. Bacterial growth ceased and even decreased in the dark and recovered in the light. Concurrently, hydrogen production stopped in dark periods but resumed when light was available and enhanced by 7000 lux light intensity. High light intensity enhanced molar yield (25.5% and 34% for wild type and 37.6% and 51.4% for mutant bacteria under low and high light intensities, respectively). Moreover, molar productivities were significantly enhanced (0.26 and 0.61 mmol/(Lc.h) for wild type and 0.75 and 1.44 mmol/(Lc.h) for mutant bacteria under low and high light intensities, respectively). High light intensity also accelerated substrate consumption. In order to understand the metabolic response of R. capsulatus, microarray analyses were completed for the conditions of shift to light after a dark period, and exposure of bacteria to a stress causing high light intensity (10,000 lux). The results revealed that a shift to light after a dark period stimulated expressions of photosynthetic apparatus, nitrogenase system and electron transport system genes. Transcription processes were intense in darkness, which triggered stress response. High light intensity further enhanced expression of nitrogenase and electron transport system genes to dissipate excess electrons for redox balance, while down-regulated the photosystem genes in order to protect the photosynthetic membrane from damage.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    305045

    Microarray analysis of the effects of heat and cold stress on hydrogen production metabolism of Rhodobacter capsulatus

    Sıcak ve soğuk stresinin Rhodobacter capsulatus bakterisinin hidrojen üretim metabolizması üzerine etkilerinin mikrodizin yöntemi ile incelenmesi

    MUAZZEZ GÜRGAN DOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    BiyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoloji Bölümü

    DR. EBRU ÖZGÜR

    PROF. DR. MERAL YÜCEL

  2. Tez No

    684896

    Deneysel diyabet oluşturulmuş gebe sıçan modelinde embriyo-endometriyum ilişkisinde diyabete bağlı değişimlerin araştırılması

    Investigation of diabetes-related changes in embryo-endometri̇um crosstalk on experimental diabetes induced rat pregnancy model

    SEMİH TAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Histoloji ve EmbriyolojiPamukkale Üniversitesi

    Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAİM ÖZDAMAR

  3. Tez No

    424372

    Real time analysis of in vitro photodynamic therapy (PDT) application in MCF-7 human breast cancer line with indocyanine green (ICG) embedded mesoporous magnetic silicon nanoparticle (MSN) molecules

    MCF-7 kanser hücre hattının ICG gömülü mezopor manyetik silikon nanopartikül molekülleri kullanılarak fotodinamik terapi uygulamasıyla gerçek zamanlı analizi

    TUĞBA SAĞIR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    BiyoteknolojiFatih Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEVİM IŞIK

  4. Tez No

    717388

    The effect of boric acid on steroid biosynthesis pathway in HepG2 cell line

    Borik asidin HepG2 hücre hattında steroid biyosentez yolağı üzerine etkisi

    ZEYNEP EDA AKYILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    BiyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NÜLÜFER TÜLÜN GÜRAY

  5. Tez No

    484953

    Deneysel spinal kord yaralanmasında mir-20A ve mir-125B ekspresyonlarının apopitoz ve enflamasyon üzerine etkileri

    The effects of mir-20A and mir-125B expressions on apoptosis and inflammation in experimental spinal cord injury

    DİLEK ŞAKER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Histoloji ve EmbriyolojiÇukurova Üniversitesi

    Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAİT POLAT

Geri Dön