TARIMSAL BYOTEKNOLO J 1 MKROBYAL BYOTEKNOLOJ 2 Algler

TARIMSAL BİYOTEKNOLO Jİ 1

MİKROBİYAL BİYOTEKNOLOJ İ 2

Algler 3

Alg lerin Faydaları ve Kullanım Alanları • Mineral kaynağı olarak: Bazı yosunlar demir, bakır, manganez, çinko yapımından zengin kaynaklardır. • Hayvan yemi olarak: Phaeophyceae, rhodophyceae ve bazı yeşil algler besin kaynağı olarak bir çok hayvan yemi üretiminde kullanılır. Bunun yanı sıra protozoa, crustacea, balıklar ve diğer sucul canlıların en büyük besin kaynağı planktonik alglerdir. • Gübre olarak: Dünyanın birçok sahil yöresindeki yosunlar, fosfor, potasyum ve bazı iz elementlerin varlığından dolayı gübre olarak kullanılırlar. • Atıkların arıtılmasında: Evsel ve endüstriyel kaynaklardan gelen atıklar, çözünmüş ya da askıdaki organik ve inorganik bileşikleri içerir. Bu atıkların temizlenme prosesleri oksijenli bir ortamda gerçekleşir ve bu oksijenlendirme bazı algler tarafından sağlanır. Ayrıca, temizlenmesi güç olan azot ve fosfor gibi bileşikleri alglerin bulunduğu tanklara alınarak, algler tarafından besin kaynağı olarak kullanılmaları suretiyle ortamdan uzaklaşabilmektedirler. 4

Alg lerin Faydaları ve Kullanım Alanları • Dişçilikte: Bozulmayan çabuk sertleşen diş kalıbı alma maddesi yapımında kullanılır. • Alkol sanayisinde: Bira ve şarap berraklaştırıcısı olarak kullanılır ayrıca kokteyllerin karışımların çökmesini engellemek için stabilizatör olarak kullanılır. • İlaç sanayisinde: Yağ ve mumların çözeltilerine akıcılık kazandırmak için tabletlerde ise ayrıştırma maddesi ve dolgu maddesi olarak kullanılır. Tabletlerin üzerine kaplama olarak kullanılır antibiyotik hormon vitamin gibi maddelerim içilebilir hale getirilmesi için kullanılır. Düşük kalorili ve tok tutucu yiyeceklerin imalinde kullanılır. • Kağıt sanayisinde: Kağıtların yüzeylerini cilalamakta ve su sızdırma ve mürekkep dağılımını önlemekte , dolgu materyali olarak(özellikle parşömen kağıdı üretiminde 5

Alg lerin Faydaları ve Kullanım Alanları • Kauçuk sanayisinde: Doğal kauçuğa ilave edilerek kauçuğun yumuşaklık ve akıcılık kazanmasını sağlar. • Boya sanayisinde: Emülsiyonu sabitleştirmek fazla akıcılığı durdurmak ve pigmentlerin fazla zarar görmesini önlemek boya zenginleştirici ve çözücü olarak kullanılır. • Tekstil sanayisinde: Desen basımından önce katılaştırıcı olarak ayrıca özel püskürtme yöntemiyle ipeğe benzeyen yapay iplik üretiminde kullanılır. • Kozmetik sanayisinde: Alginat musilajını eriyikleri losyonlar ve cilt temizleme maddelerinde saç spreyi ve boyalarında ve cilt kremlerinde ana madde olarak kullanılır. Sabunlarda köpük artırıcı olarak kullanılır, diş macunundaki tebeşirin giderilmesi için macuna ilave edilir şampuanların içindede temizleyici olarak kullanılır. 6

Alg lerin Faydaları ve Kullanım Alanları Kırmızı alglerden elde edilen agar bakteri ortamı hazırlamada, dondurma gibi gıdaların kıvamının arttırılmasında kullanılır. Mineral, vitamin ve protein yönünden zengin olan alglerden besin maddesi üretilmesi ile ilgili çalışmalar bulunmaktadır. Diatomlar (tek hücreli bir alg türü) ise diş macunu ve filtrelerde kullanılmaktadır. 7

Alglerde protein üretimin avantajları 1. Biyoreaktörlerde yetiştirilmeleri, havadaki kirletici maddelerden bulaş riskini azaltır, aynı zamanda transgenlerin çevredeki ekosistemlere geçişini önler. 2. Kontrollü yetiştirme herhangi bir patojenik saldırısına karşı ürün kaybı olasılığını azaltmaktadır. 3. Yüksek yapılı bitkilerde (mısır, tütün) aylar ve yıllar beklenmesi gerekirken alglerde transformasyon sonrası birkaç hafta içinde büyük ölçüde protein üretimi elde edilebilir. 4. Mikroalgler tek tip hücre olduğu için üretilen rekombinant proteinlerde varyasyonun az olması beklenir 5. Fotoototrofik beslenmeleri C kaynağına ihtiyaç olmadan gerçekleşebilir, böylece alg kültürünün kontamine olasılıkları minimuma düşürülmüştür 8

Mayalar; her türlü ortamda bulunabilen, küremsi veya elips biçiminde tek hücreli mikroorganizmalardır. Mayalar genel olarak bakterilerden daha büyüktür. 2 – 8 μm çapında, 3 – 15 μm uzunluğundadırlar. Bakteriler ve küfler gibi toksin oluşturmazlar. 9

Mayaların biyoteknolojie kullanımları Fermente gıda ve içeceklerin yapımı Enzim üretimi Tek hücre proteini üretimi Maya özütü olarak Vitamin üretimi Pigment üretimi Ağır metal arıtımı Biyoelektriksel yakıt hücresi yapımında 10

Mayalar Endüstriyel mayaların çoğu özellikle fermente içeceklerin üretiminde kullanılanlar Genetik bakımından karmaşıktırlar ve stabil bir haploidi göstermezler. Bu nedenle geliştirilmelerinde eşeyli üreme özelliklerinden yararlanılamaz. Bunun yerine klasik bira tadını veren organoleptik özellikleri iyi olan karakteristik fermentasyon yapan ırklardan doğal seçimle en iyi olan şeçilir. Bunun dışında endüstriyel mayaların geliştirilmesinde şüphesiz genetik mühendisliğinin önemi oldukça fazladır 11

Biyoteknolojik Öneme Sahip Bazı Mayalar Saccharomyces türleri: S. cerevisiae klasik gıda fermentasyonunda kullanılır. Bira, şarap, ekmek, rom, cin yapımı. Yakıt, alkol, gliserol, invertaz ve hayvan besini kaynağı. Rekombinant DNA teknolojisiyle sayısız protein üretimi teknolojilerinde mayalar kullanım alanı bulur. Schwanniomyces türleri: S. castellii ve S. occidentalis amilolitik mayalar. Nişastanın etanole çevrimi ve heterolog gen anlatımında kullanılabilirler. Trichosporon cutaneum: Fenol varlığına ilişkin biosensor olarak kullanılır. • Yarrowia lipolytica: Lipid ve hidrokarbonlardan biomas protein eldesi. Sitrik asit ve hücre dışı enzim üretiminde. 12

Tüm Hücre Maya Kitlesinin Yeni Kullanım Alanları: • Çiftlik Hayvanları Üreme Faktörü: Geviş getirenlerde 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: S. cerevisia anti akne ajanı ve menstrüasyon öncesi ağrı gideriminde, S. boilardii bazı ince barsak hastalıklarına karşı koruyucu ajan olarak ve anti Candida ajanı olarak da kullanılır. • Kimyasal Reaktant: Organik kimyacılar S. cerevisiae’yi bazı kimyasal maddelerin modifiye edilmesinde kullanırlar. Bu reaksiyonların bazıları endüstride rutin kullanım alanı 13

Tüm Hücre Maya Kitlesinin Yeni Kullanım Alanları: • Besin pigmenti: Phaffia rhodozyma bazı deniz mahsüllerinde renklendirici olarak kullanılan pigmentler üretir. • Biyokontrol ajanı: S. cerevisiae tahıl ürünlerinde fitoalleksin elisitörü olarak kullanılır. Birkaç maya türü fungal meyve hastalıklarının biyokontrolünde kullanılır. • Biyoremediyasyon ajanları: 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 14

Küfler • Küfler oldukça farklı morfolojik özelliktedir. • Küflerin farklı mikroskobik yapılarından tür ve cinslerinin tanımlanmasında yararlanılır. • Küfler, birçok hücrenin uç uca eklenmesiyle uzun flamentler (ipliksi yapılar) meydana getirir. Bu flamentlerin her birine hif denir. • Hiflerin bir araya gelmesiyle oluşan saç benzeri kitleye miselyum ismi verilir. 15

Küfler • Hiflerin ucunda spor kesesi içinde sporlar bulunur. • Küfler bu sporları ile gıdalara bulaşır. • Gıda üzerine düşen bir tek spor orada çoğalarak yeni bir küf kolonisi oluşturur. • Küçük bir küf miselinin uygun bir ortama düşmesiyle de yeni bir küf meydana gelebilir. • Ancak vejatatif çoğalma denilen bu tip üreme çok seyrek olur. 16

EndüstriyelÖnemi Olan Küfler • A. niger : sitrik ve glukonik asit üretimi. • A. oryzae: pirinç ve soya ürünlerinin fermentasyonunda (besin endüstrisinde), proteolitik ve amilolitik enzimlerin üretilmesinde kullanılır. • A. flavus. Fındık veya fıstık üzerinde üreyen insan ve kümes hayvanlarında karaciğer kanserini indükleyen etkiye sahip B 1 – mikotoksin’ini üretirler. • Mitotoksinler genelde küçük molekül ağırlıklı, insan ve hayvanlara karşı toksik olan küflere ait metaboliklerdir. 17

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 madde 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. 18

Küflerin biyoteknolojide kullanımı • Antibiyotik üretimi (Penisilin) • Sitrik asit üretimi (Aspergillus niger) • Çeşitli peynirlerin üretimi: Rokfor, camembert peynirleri • Sake (Japon içkisi) üretimi (Aspergillus oryzae) • Soya fasulyesi sosu ve diğer bazı soslarının üretimi • Enzim üretimi (Amilaz, Glukoaminaz, Sellulaz, Pektinaz, Proteaz, Mikrobiyal rennet gibi ) 19

Spirulin • Ancak kontrollü a ortamlarda diğer alg ve yosun türlerinin üremesi engellenerek verim arttırılabilmektedir. Bulaşmayı önlemek için arazide açılan havuzlar yerine polietilen tank havuzlar tercih edilmelidir. Bu havuzların şeffaf ya da yarı şeffaf olması ve üretim yapılan tanklara karbon ilavesi yararlıdır. • • Bugün başta sporcular olmak üzere, her yaştan insan için dışarıdan beslenme takviyesi olarak verilecek proteinlerin ticari anlamda üretilmesi amacıyla bazı mikroorganizma ve "alg"lerden yararlanılmaktadır. Halen doğal yoldan en kolay protein sentezleme işlemi bir alg türü olan "spirulina" yetiştiriciliği yoluyla gerçekleşmektedir. 20

Spirulin a • Spirulina sadece protein içeriğiyle • Bitkiler gibi kalori kaygısı meydana getirmezler. • A vitamini profaktörü değil, olan "betakaroten" ve B 12 vitaminiyle Yaşlılık hastalığı olan arterit, alzheimer ve de katara ktta da ilgi çekicidir. • Özellikle B 12 vitamini bitkilerde kullanılmaktadır. pek bulunmadığından bu • Spirulina içeriği itibariyle çok özeliğinin yanı sıra, esansiyel mineraller ve B az yağ ihtiva etmesine grubu vita rağmen, bu yağ "GLA" minleraçısından (gamma linolenik asi d) niteliği taşımakta, • "komple besin takviyesi" bu özelliğiyle de kalp • Spirulina miktarda alındığı olarak da az faydalanılmaktadır. damar takdirde bile (örneğin günde 40 hastalıklarında koruyucu gram) yetişkin bir insanın tüm olarak tüketilmektedir. esansiyel protein ihtiyacını karşılar. 21

Spirulin • Yine, yağ içeriğinde yer alan a lipit türlerinin gibi bazı kimyasal tedavi gören kanser hastalarında radyasyonun yarattığı kimi komplikasyonları yok ettiği söylenmektedir. • Büyük kentlerde yaşayan insanların spirulina takviyesi ile çevre kirliliğinden korunduklarına dair literatürde çalışmlaar mevcuttur: Bu açıdan antioksidan özelliği olan bitkiler sınıflamasında en üst sıralarda yer almaktadır. • Selüloz içermez, sinidirim kolay • Spirulina soyadan elde edilen protein içeriğine göre çok daha zengin özelliklere sahiptir ve kolay hazmedilmesiyle tüm protein kaynağı bitkilerden 22

Siyanobakteriler (Mavi yeşil bakteriler) • Siyanobakteriler (aynı zamanda mavi- yeşil algler), mavi-yeşil bakteriler olarak da bilinen enerjilerini fotosentez yolu ile elde eden bakterilerdir. • Atmosferin mimarları: 3. 5 milyar yıl önce siyanobakteriler fotosentez yaparak CO 2 tüketip O 2 ürettiler. • Bu sayede önce denizlerde sonra atmosferde oksijen birikmeye başladı. • Diğer mikroorganizmalardan farklı olarak yeterli miktarda karbondioksit, belirli derecede aydınlatma, geniş üretim ortamı gibi özel koşullara gereksinim gösterirler 23