TARIMSAL BYOTEKNOLOJ 5 12 2020 1 MKROBYAL BYOTEKNOLOJ

TARIMSAL BİYOTEKNOLOJİ 5. 12. 2020 1

MİKROBİYAL BİYOTEKNOLOJİ 5. 12. 2020 2

Endüstriyel Üretimde Kullanılan Mikroorganizmaların Taşıması İstenilen Özellikler Patojen olmamalı Üretilmesi hedeflenen maddeyi yüksek miktarda üretebilmeli Büyük ölçekli kültürde çoğalma ve ürün oluşturma yeteneğinde olmalı Hızlı çoğalmalı ve istenilen ürünü kısa zamanda üretmeli Büyük miktarda temin edilebilen ve pahalı olmayan kültür ortamında üreme yeteneğine sahip olmalı (Ucuz atık substratlar) Ürettiği ürün kolayca saflaştırılabilmeli Kendi ürettiği ürünü parçalamamalı ya da istenmeyen başka ürünlerin sentezini gerçekleştirmemeli Genetik manipülasyona uygun olmalı 5. 12. 2020 3

Biyoteknolojik Açıdan Önemli Mikroorganizmalar • Virüsler • Bakteriler • Siyanobakteriler • Aktinomisetler • Protista (Algler ve Protozoonlar) • Mantarlar ▫ –Mayalar ▫ –Küfler 5. 12. 2020 4

Virüsler Hücre yapısı göstermezler, 20 -300 nm boyutlu Tek başlarına metabolik aktiviteleri bulunmaz DNA ya da RNA nükleik asidini içerir Nükleik asit (öz kısmı) bir protein kılıfla (kapsid) çevrilidir Viral genom ve kapsidden oluşan üniteye virion adı verilir. Virüsler ancak Canlı bir konak hücre içerisinde çoğalabilirler 5. 12. 2020 5

Virüsler Virüs, hücre içine girince üremesi için gerekli molekülleri hücreye sentezlettirir ve çok sayıda virüs partikülü oluştuktan sonra genellikle hücreyi parçalayarak serbest kalırlar (Virüsler konak hücrenin metabolizması ve mekanizmasını kullanarak kendini kopyalar). Aynı şekilde yeni oluşan virüsler tekrar yeni hücreleri enfekte ederek olayı zincirleme devam ettirirler. Virüsler için en uygun yerler 30 -35 °C sıcaklık ve p. H’ı 6 -8 olan ortamlardır. 5. 12. 2020 6

Virüsler çok spesifiktirler, sadece belirli hücrelere girerler: • –Bir kuduz virüsü sadece beyin hücrelerine, • –Uçuk virüsü sadece ağız civarındaki epitel doku hücrelerine, • –Bakteriyofajlar sadece belirli bakteri türlerine, • –AIDS virüsü sadece kandaki akyuvar hücrelerine girer, • –Hepatit virüsü yalnızca insan karaciğerinde enfeksiyona neden olur. • • Virüslerin neden oldukları hastalıklar antibiyotikle tedavi edilemezler. 5. 12. 2020 7

5. 12. 2020 8

Virüslerin biyoteknolojide kullanılmaları 1. Virüsler rekombinant DNA teknolojisinde kullanılan vektörlerden biridir. • Vektörler hücre içine genetik malzeme ulaştırmak için kullanılan bir araçtır. • Vektörler, kendilerine takılan DNA parçasını bakteriye, bitki ya da hayvan hücresine nakleden ve bu hücrelerde replike eden taşıyıcı DNA molekülleridir. • Bakteriyofajlar vektör olarak kullanılır. 5. 12. 2020 9

Virüslerin biyoteknolojide kullanılmaları 2. Biyolojik kontrol ajanı olarak kullanılırlar: Böcek virüsleri tarım ve ormancılıkta zararlı böceklerle mücadelede kullanılan önemli biyolojik mücadele etmenleridir. 3. Son yıllarda bu virüslerin gen terapi vektörleri olarak memeli hücre sistemlerine gen transferinde kullanılmalarına yönelik çalışmalar da yoğunlaşmıştır Böcek virüsleri uzun zamandan beri tıbbi, ekonomik ve endüstriyel bakımdan önemli çeşitli proteinlerin üretildiği gen ekspresyon vektörleri olarak biyoteknolojide kullanılmaktadır 5. 12. 2020 10

Bakteriler Prokaryot Peptidoglikan hücre duvarlı Binari fizyon (ikiye bölünme) Enerji için besinsel gereksinimleri basittir ve çevresel koşullara hızlı uyum yeteneğindedir 5. 12. 2020 11

Bakteriler • Bakteriler tek (çoğu) ya da gruplar halinde görülebilirler. • Uzunlukları 2 – 10 μm çapları 0, 5 – 2, 5 μm arasında değişir. • Ribozom dışında başka organeli yoktur. • Bakterilerde hareketi sağlayan kamçı adında uzantılar bulunur. 5. 12. 2020 12

Mikroorganizmaların üremeleri • Mikroorganizma popülasyonunda meydana gelen her bölünmeyen jenerasyon, iki jenerasyon arasından geçen süreye de jenerasyon süresi adı verilir • –E. coli: 20 dakika • –S. aureus: 30 dakika • –C. botulinum: 58 dakika • –M. tuberculosis: 12 saat 5. 12. 2020 13

Mikroorganizmaların Üremesine Etki Eden Çevre Faktörleri Sıcaklık Hidrojen İyonları (p. H) Su Aktivitesi ve Osmotik Basınç Besinlerin Varlığı 5. 12. 2020 14

Mikroorganizmaların üreme eğrisi Lag evresi Log evresi Durgunluk evresi Ölüm evresi 5. 12. 2020 15

Primer metabolit Mikroorganizmaların çoğalma evresi sırasında ürettikleri maddelerdir: ◦ ◦ –Amino asitler –Etanol, gliserol –Vitaminler –Organik asitler 5. 12. 2020 16

Sekonder metabolit Mikroorganizmalar tarafından üreme evresinin sonunda ve duraklama evresinde, azalan besin miktarına karşılık rekabette üstünlük sağlamak amacı ile üretilen maddelerdir. 5. 12. 2020 17

Sekonder metabolitler • Antibiyotikler ▫ –Penisilin: Penicillium notatum ▫ –Streptomisin, teramisin: Streptomyces türleri • Mikotoksinler ▫ –Aflatoksin: Aspergillus flavus yer fıstığı, hububat, yağlı tohumlar ve yemlerde ▫ –Patulin: Penicillium patulum meyve, sebze ve yemlerde üretilir. • Diğer Metabolitler: ▫ –Alkoloidler göğüs hastalıkları ve migren tedavisinde 5. 12. 2020 18

Bakterilerin biyoteknolojide kullanımları • Endüstriyel öneme sahip mikrobiyal ürünler ▫ ▫ ▫ Mikrobiyal hücreler (biyomass) Enzimler, biyopolimerler Antibiyotikler, steroidler, alkaloidler Gıda katkıları Ticari kimyasallar ▫ ▫ ▫ Atık su arıtımı Biyoyakıt Biyoremediasyon Asit drenajlarının ıslahı Biyopestisitler Biyosensörler Biyoreaktörler Tek hücre protein üretimi PCR enzimi eldesi İnsan insülin hormonu üretilmesi Aminoasit üretimi 5. 12. 2020 Büyük hacimli üretilen ucuz kimyasallar Etanol, sitrik asit vb. Metan 19

Tek hücre proteinleri • Besin amaçlı olarak mikroorganizmalardan elde edilen proteinlere tek hücre proteini (THP) denir. Tüm proteinlerin tek hücreden kaynaklanmaları nedeniyle tek hücre proteini terimi kullanılmaktadır. • Dünyadaki artan protein gereksinimini karşılamak ve dengeli bir beslenme sağlamak amacıyla yeni protein kaynakların bulunması ve kullanılması zorunlu hale gelmektedir. • THP, alglerin, bakterilerin, mayaların, küflerin fermentörlerde büyük çapta üretilmesi ile elde edilip kurutularak kullanıma sunulan biyokütledir. • Biyoprotein Üretiminin Avantajları: • –Mikroorganizmalar bitki ve hayvanlardan 100 000 kat daha hızlı protein üretebilir. • –Atık ve organik değeri düşük olan maddelerin besi ortamı olarak kullanılabilmesi THP teknolojisinin bir diğer avantajıdır. • Biyoproteinler aminoasit ve vitamin bakımından çok zengindir. 5. 12. 2020 20

Bakterilerin biyoteknolojide kullanımları Aynı genusa ait bazı türler endüstriyel açıdan faydalı özelliklere sahipken bazıları insanlar için zararlıdır. Örneğin Bacillus türleri toprakta yaşarlar B. subtilis endüstride kullanılan amilaz enziminin kaynağıdır. B. thruringiensis ise birçok bitki zararlısı böceğin patojenidir. Ve bu nedenle böceklere dirençli bitkilerin oluşturulmasında genetik mühendisliğinin önemli çalışma konularından birini oluşturur. B. anthracis ise insanlara patojen etkiye sahiptir ve şarbon hastalığının nedenidir. 5. 12. 2020 21

Escherichia coli (E. coli) Genetiği, moleküler biyolojisi, biyokimyası, fizyolojisi ve genel biyolojisi son 50 yılda yapılan çalışmalardan toplanan bilgilerle son derece iyi bilinen bir organizmadır. Gram (-), patojen olmayan, çomak şeklinde, hareketli bir organizmadır. Doğal olarak insan barsağında bulunur, normal olarak toprak veya suda bulunmaz. Çok basit besi ortamlarında kolaylıkla bölünerek çoğalabilir. Generasyon süresi 37ºC’da logaritmik fazda yaklaşık 22 dakikadır. Aerobik ve anaerobik olarak üreyebilir (rekombinant –heterolog- protein üretiminde aerobik üreme). Oksijen, üretimde en önemli sınırlayıcı faktördür 5. 12. 2020 22

Corynebacterium glutamicum ◦ ◦ Fermantatif bakteri Glutamat üreticisi Aminoasitler, treonin, lizin, izolösin, ve pantotenat gibi vitaminlerin üretimi Arsenik in biyoremediasyonu (arseniğe toleranslı) 5. 12. 2020 23

Bacillus subtilis ◦ Monsanto B. subtilis soğuk şok B proteinini ifade eden geni izole edip kuraklığa toleranslı mısır hibriti MON 87460 ya aktardı ve Kasım 2011 de Birleşik devletlerde onaylandı ◦ Amilaz üretimi, hiyaluronik asit üretimi ◦ Uzayda sağkalım göstergesi olarak kullanılmıştır: (ör, Dış dünyalardaki canlıları inceleyen bilim dalı Radyasyon Meclisi (ERA), EXOSTACK ve yörünge misyonları EXPOSE) 5. 12. 2020 24

Zymomonas mobilis ◦ pirüvatı fermente ederek etanol üretir, mayadan 2. 5 kat daha fazla biyoetanol üretimi gerçekleştirir. ◦ Genetik manipülasyona yatkındır Pseudomonas spp, ◦ Toluen, PHA (polisiklik aromatik hidrokarbon), carbon tetraklorit degredasyonu PHA: çok yüksek sıcaklılarda pişirilen etlerde ortaya çıkar, dereceli olarak kanserojenik etkiye sahiptir. Tıpkı sigarada olan kanserojenlerden biri olan benzoapiren oluşur. Doğum öncesi PAH a maruz kalım IQ seviyesinde düşüklüğe ve astıma yol açmaktadır. Hamilelikte maruz kalma; ankisiyete, depresyonlu çoçuklar 5. 12. 2020 25

Rhizobium spp ◦ Baklagillerde azot fiksasyonu, Rhizobium bakterileriyle olan simbiyotik ilişki sonucunda oluşan ve nodül denilen yumrucuklar vasıtasıyla yapılmaktadır. Bu sayede baklagiller, hem kendi ihtiyacı olan azotu karşılamakta hem de kendinden sonra ekilecek bitkiye azot bakımından zengin bir toprak bırakmaktadır. Biyolojik yolla bağlanan azot miktarının yılda yaklaşık 175 milyon ton olup bunun %50’sinin baklagil-Rhizobium birlikteliği tarafından sağlandığını bildirilmektedir 5. 12. 2020 26

Trikoderma serileri Fotosentetik bakteriler Maya grupları Trikoderma serileri Bacillus türleri Lactobacillus grupları Azosperillium türleri Rhizobium türleri 5. 12. 2020 Floresan Pseudomonas serileri Aktinomiset grupları 27

Aktinomisetler • Aktinomisetler, dallanan iplikler oluşturan ipliksi, gram pozitif ve spor oluşturan bakterilerden meydana gelen oldukça büyük bir gruptur. • Aktinomisetler, prokaryotik bakteriler olup, bakteriler ile mantarlar arasında bir geçit formudur. • Hücre yapıları bakımından bakteri özelliği göstermekle birlikte mantarlar gibi dallanmış, miselli bir yapı oluştururlar. • Çoğu aktinomiset spor oluşturma yeteneğine sahiptir. • Antibiyotik üretiminde öneme sahipler. 5. 12. 2020 28

Aktinomisetlerin Biyoteknolojideki Kullanımı Antibiyotik/sekonder metabolit üretimi Pestisitlerin biyo-yıkımı ve biyo-dönüşümü Topraktaki kromun azaltılması (İnsan için toksik etkisinin engellenmesi amacı ile) Petrolün biyo-yıkımı ile petrol kirliliğinin önlenmesi. TNT’nin biyo-yıkımı Ticari öneme sahip bazı maddelerin üretilmesi: ◦ –Antibiyotikler, ◦ –Enzimler ◦ –Enzim engelleyici bileşikler 5. 12. 2020 29

Siyanobakteriler 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 35 o. C dir. Karanlıkta veya gün ışığında heterotrofik olarak ürerler 5. 12. 2020 30

Siyanobakterilerin biyoteknolojide kullanımları • Tek hücre proteini (THP) elde edilmesi • Gübre olarak • Antibiyotiklerin ve diğer biyolojik olarak aktif moleküllerin ticari boyutlardaki üretimi 5. 12. 2020 31

Mavi yeşil bakterilerin gübre olarak kullanımı • Mavi-yeşil bakterilerin azot fiksasyon özelliği saptandıktan sonra kurutulmuş Tolypthrix tenuis pirinç tarlasına serpildiğinde azot fiksasyonunda ve verimde artış gözlenmiştir. • Mavi-Yeşil bakterilerin Hindistan da pirinç tarlalarında gübre olarak kullanımıyla toprağın havalandırılması sonucunda su geçişi ve toprağın sıcaklığının daha homojen olması sağlanmaktadır. • Azot fiksasyonu için siyanobakterilerin 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 siyanobakteriler organik gübre olarak kullanılabilir. Çin, Hindistan, Filipinler gibi pirinç tüketimi fazla olan bölgelerde büyük oranlarda ürerler. • Pirincin büyüme sezonunun başında eğer suya siyanobakterilerin başlangıç kültürleri ekilirse pirinç veriminde %15 -20 oranında artış olduğu bildirilmektedir. 5. 12. 2020 32

Protistler • Protista grubuna giren canlılar ökaryotik hücre yapısına sahiptir; yani zarla çevrili çekirdekleri ve organelleri vardır. • Çok çeşitli yerlerde yaşarlar: Okyanuslardan, tatlı sulara ve canlılardaki vücut sıvısına kadar her türlü ortamda. . • Çok hücreli ya da tek hücreli olabilirler. • Protistar 3 ana gruba ayrılır: • Protozoonlar (Tek hücrelidirler): Öglena, amip, paramesyum, vb. • Algler • Cıvık mantarlar 5. 12. 2020 33

Algler 5. 12. 2020 34

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. 5. 12. 2020 35

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. 12. 2020 36

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: esen 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. 5. 12. 2020 37

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. 5. 12. 2020 38

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 5. 12. 2020 39

Mayalar 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. 5. 12. 2020 40

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 5. 12. 2020 41

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 5. 12. 2020 42

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. • Zygosaccharomyces rouxii: Japon soya sosu karakteristik aromasını 5. 12. 2020 43

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 5. 12. 2020 44

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 5. 12. 2020 45

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. 5. 12. 2020 46

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. 5. 12. 2020 47

Endüstriyel Önemi 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. 5. 12. 2020 48

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. 5. 12. 2020 49

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 ) 5. 12. 2020 50

Spirulina • • Ancak kontrollü ortamlarda diğer alg ve yosun • Bugün başta sporcular olmak türlerinin üremesi engellenerek üzere, her yaştan insan için verim arttırılabilmektedir. dışarıdan beslenme takviyesi Bulaşmayı önlemek için arazide olarak verilecek proteinlerin açılan havuzlar yerine polietilen ticari anlamda üretilmesi tank havuzlar tercih edilmelidir. amacıyla bazı mikroorganizma Bu havuzların şeffaf ya da yarı ve "alg"lerden şeffaf olması ve üretim yapılan yararlanılmaktadır. Halen doğal tanklara karbon ilavesi yoldan en kolay protein yararlıdır. sentezleme işlemi bir alg türü olan "spirulina" yetiştiriciliği yoluyla gerçekleşmektedir. 5. 12. 2020 51

Spirulina • Bitkiler gibi kalori kaygısı meydana getirmezler. • Spirulina sadece protein içeriğiyle değil, • A vitamini profaktörü olan "betakaroten" ve B 12 vitaminiyle de ilgi çekicidir. • • Özellikle B 12 vitamini bitkilerde pek bulunmadığından bu özeliğinin yanı sıra, esansiyel mineraller ve B grubu vita minleraçısından • "komple besin takviyesi" olarak da faydalanılmaktadır. Yaşlılık hastalığı olan arterit, alzheimer ve katara ktta da kullanılmaktadır. Spirulina içeriği itibariyle çok az yağ ihtiva etmesine rağmen, bu yağ "GLA" (gamma linolenik asi d) niteliği taşımakta, bu özelliğiyle de kalp damar hastalıklarında koruyucu olarak tüketilmektedir. • Spirulina az miktarda alındığı takdirde bile (örneğin günde 40 gram) yetişkin bir insanın tüm esansiyel protein ihtiyacını karşılar. 5. 12. 2020 52

Spirulina • Yine, yağ içeriğinde yer alan gibi • Büyük kentlerde yaşayan bazı lipit türlerinin kimyasal insanların spirulina takviyesi ile tedavi gören kanser çevre kirliliğinden hastalarında radyasyonun korunduklarına dair literatürde yarattığı kimi komplikasyonları çalışmlaar mevcuttur: Bu açıdan yok ettiği söylenmektedir. antioksidan özelliği olan bitkiler sınıflamasında en üst sıralarda • Selüloz içermez, sinidirim kolay yer almaktadır. • Spirulina soyadan elde edilen protein içeriğine göre çok daha zengin özelliklere sahiptir ve kolay hazmedilmesiyle tüm protein kaynağı bitkilerden ayrılmaktadır. 5. 12. 2020 53

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 5. 12. 2020 54