BYOTEKNOLOJ IAyegl TOPAL SARIKAYA

BYOTEKNOLOJ NEDR?Biyolojik ara, sistem ve srelerin retim ve hizmet endstrilerine uygulanmas Endstriyel uygulamalarda baarl olabilmek iin Biyokimya, Mikrobiyoloji ve Mhendislik bilimlerinin ortak kullanm ile mikroorganizmalarn, doku ve hcre kltrlerinin kapasitelerinin artrlmas eitli yararl maddelerin retilmesi iin biyolojik zellikleri kullanan bir teknoloji olmas Biyolojik aralar tarafndan retilen materyallerin daha iyi rn ve hizmet vermek zere bilim ve mhendislik ilkelerinin uygulanmas Biyoteknoloji sadece teknik ve srelerin toplamna verilen bir addr. Biyoteknoloji canl organizmalar ve onlarn yaptalarn tarm, gda ve dier endstrilerde kullanan bir tekniktir.

BYOTEKNOLOJNN BALICA UYGULAMA ALANLARI Biyosre Teknolojisi Alkoll ieceklerin retimi Antibiyotik retimi Memeli hcre kltrleri Yeni rnleri retimi (r: Polisakkaritler) la retimi Organik zc retimi (r:Aseton, butanol) Protein bakmndan zenginletirilmi gdalarn retimi retim kapasitesi art iin fermentasyon tasarm optimizasyonu

Enzim Teknolojisi zgn kimyasal reaksiyonlar iin kullanmlar Enzim immobilizasyonu (tutuklanmas) Yar sentetik penisilin retiminde Niasta ve sellloz hidrolizinde Biyolojik analizler iin sensrlerin oluturulmasnda

BYOTEKNOLOJNN BALICA UYGULAMA ALANLARIAtk Teknolojisi Atklarn yeniden kullanlabilmesi Atklardan yeni rnlerin retilmesi (r: alkol)

evre Teknolojisi Kirliliin kontrol Atk toksinlerin uzaklatrlmas Dk dereceli madenlerden ve madencilik endstrisi atklarndan metallerin geri kazanlmas

Yenilenebilen Kaynaklar Teknolojisi Kimyasal ham madde ve etanol, metan ve hidrojen retimi iin lignoselllozik materyalin yenilenebilen enerji kayna olarak kullanlmas Bitki ve hayvan materyalinin tamamnn kullanlmas

BYOTEKNOLOJNN BALICA UYGULAMA ALANLARIZiraat ve HayvanclkBesin deeri yksek, hastala direnli, strese toleransl yksek kalitede ve verimde genetik mhendislii ile gelitirilmi bitkilerin oluturulmas Hayvanclkta rn artrmn salamak

Salk Yeni ilalarn oluturulmas lalarn sadece hastalkl blgeye ulamasnn salanmas Hastalk tanlarnn gelitirilmesi Alarn gelitirilmesi nsan genomunun anlalmas Gen tedavisi

BYOTEKNOLOJ LE LKL SEKTRLERN SINIFLANDIRILMASI Teraptikler Hastalklarn kontrolnde ve tedavisinde kullanlan farmastik rnleri retimi Antibiyotik retimi A retimi Gen tedavisi ile ilgili rnlerin retimi

Tan kitleri Gda, evre ve ziraatta kullanlan tan ve saptama kitlerin retemi

Gda eitli gda rnleri, koruyucular, iecekler ve eitli katk maddelerinin retimi

evre Artm, Zararl maddelerin yararl hale dnm, enerji retimini salayan irketler

Kimyasal ara rnler Enzimler, DNA, RNA, zgn kimyasallar reten irketler

Tehizat Tm makine donanm, biyoreaktrler, "software" ve biyoteknolojiyi destekleyen tm tketim maddelerini reten irketler

Biyoteknoloji konu olarak multidisipliner yani bamsz pek ok bilim daln birarada barndrr. Eer biyoteknoloji almas yapanlar bir liste altnda toplamak gerekirse Biyokimyaclar, Mikrobiyologlar,Genetikiler, Molekler biyologlar, Hcre biyologlar, Botanikiler, Ziraat mhendisleri, Virologlar, Analitik kimyaclar, Biyokimya mhendisleri, Kimya mhendisleri, Kontrol mhendisleri, Elektronik mhendisleri ve Bilgisayar mhendisleri bu liste ierisinde saylabilir. Ayrca bu liste oluturulan yeni bir tekniin pazarlanmasnda sorumlu olan ekonomistler, yneticiler ve finans ii ilgili olan elemanlarda katlarak geniletilebilir.

Biyoteknolojinin Tarihsel Evrimi lk defa, 1919 ylnda, Karl Ereky tarafndan kullanlan Biyoteknoloji teriminin o zamanki tanm, anlam ve kapsam, gnmze kadar gelien modern tekniklerin bu alana uygulanmas ile, nemli lde deiikliklere uramtr. Karl Ereky, biyoteknolojiyi Biyoteknolojik Sistemler Yardmyla Hammaddelerin Yeni rnlere Dntrld ilemlerdir eklinde tanmlamtr. Bu tanm, o zamanki geleneksel biyoteknolojik uygulamalara ok benzemekte idi. nk, o yllarda biyoteknolojik sistemler herhangi bir deiiklie uratlmadan kullanlmaktayd. Bunun balca nedeni, teknolojinin gelimemi olmasyd.

Son 15-20 yl, biyoteknolojik gelimelerin altn a olarak kabul edilmekte, biyoloji, kimya, fizik, biyokimya, mikrobiyoloji ve dier bilim dallarndaki yeni bulularla bu yeni alan desteklenmi ve insanolunun hayallerinin snrlad noktaya kadar adm adm gereklemitir. Ortaya konan her yeni bulu veya teknik, dier bir uygulamaya, ileriye dnk olarak, byk katkda bulunmu, onun temel ve itici gcn oluturmu ve yeni ufuklarn almasna ve yeni problemlerin ortaya kmasn yol amtr.

Dnyada giderek artan sayda lke, biyoteknolojik aratrmalarda ve buna bal olarak oluturulan yeni rnlerin kullanma karlmasnda, bu ynden ncelik kazanarak biyoteknoloji pazarna hakim olmada birbirleriyle yar haline girmi bulunmaktadr. Bu alanda byk aktivite gsteren birok byk firma kurulmu ve ok byk yatrm yaplmtr. Ksa bir gelecekte biyoteknolojik rnlerin, aynen mikroelektronik malzemeler gibi, gelimi lkelerin ticar bir silah haline gelecei ok aktr.

Biyoteknoloji tarihinde nemli baz olaylar M 6000 Mayalar ilk kez Smerler tarafndan bira yapmnda kullanldlar

M 4000Msrllar maya kullanarak ekmek yapmn kefettiler

zm kltr yapm (Grcistan),

1673 Anton van Leeuwenhoek (1632 1723),Protozoa ve bakterilerin fermentasyonda rol oynayabileceini aklayan ilk bilim adam

1856Louis Pasteur Louis Pasteur (1822 -1895) mikroorganizmalarn fermentasyondan sorumlu olduklarn kesin bir ekilde tanmlad

1928 Alexander Fleming petri kaplarnda bir para kfle evrelenmi blmde tm bakterilerin ldn kefetti. Bylece penisilin dnemi balad. Fakat 15 yl sonra tbbi kullanm iin uygun duruma geldi.

1938 Proteinler ve DNA eitli laboratuvarlarda allmaya baland. Molekler biyoloji terimi gndeme girdi.

1941 Bir gen bir enzim hipotezi ortaya atld

1943 Rockefeller vakf Meksika hkmeti ile ibirlii yaparak Meksika Tarm Program balatld. Bu yabanc yardmyla yaplan ilk bitki slah almas olarak biyoteknoloji tarihinde yerini ald. 1953 Kotrizon byk lekte retilen ilk rn 1953 1976 DNA ile yaplan yaygn almalar

1977 - Gnmz: Genetik Mhendislii almalarnn balamas. Genentech Genentech, Inc., tarafndan somatostatin (insan byme hormonu) bakteriye klonland. 1978 1978de Herbert Boyer San Francisco California niversitesi laboratuvarnda rekombinant insulin genini E. coli ierisine aktarmay baard.

1980 PATENT alnmna izin verilmesi ABD yksek Mahkemesinin petrol yiyen bakteri iin patent vermesi Kary Mullis ve arkadalar tarafndan PCR ynteminin kefedilmesi. 1982 Genetik mhendislii ile gelitirilmi insan insulinin bakteri tarafndan retilmesi 1985 Bcek, bakteri ve viruslara direnli bitkilerin toprakta yetitirilmesi almalar 1986 lk rekombinant a (sarlk, Hepatit B) 1988 lk genetii deitirilmi hayavan olarak meme kanseri almalarnda kullanlan fare iin patent alnmas 1990 lk baarl gen terapi almasnn yaplmas 1994 lk genetik mhendislii ile gelitirilmi domatesin dnya gda rgt tarafndan kabul

1996 Biyosensrlerin kullanlmas 1997 Dolynin yaplmas 1998 Ebriyonik kk hcre retimi 1999 Deli dana hastal iin hzl ve hassas tan sisteminin gelitirilmesi 2001: 200,000 alan, devlete ait $30 milyar gelir, toplam 1450 irket 350si kamu irketi 1992: 80,000 alan, $8.1 milyar devlete ait gelir. Yaklak ayn sayda irket

Tarihsel evrime gre biyoteknoloji temel dneme ayrlmaktadr. Bunlar da, 1) Geleneksel Biyoteknoloji: Karl Erekynin tanmlad biyoteknoloji kapsamnda, biyolojik sistemler (genellikle bakteri, maya, mantar) hibir modifikasyona uramadan aynen kullanlmaktayd. Aslnda, bu tarihlere ait bilgi ve teknoloji de genetik dzeyde deiiklikler yapabilecek durumda deildi. Yaklak 20 yl kadar devam eden bu dnemde biyolojik sistemler, ekmek, peynir, alkol, eitli alkoll ikiler, sirke, yourt gibi maddelerin retilmesinde fazlaca kullanlmtr. Bu nedenle de bu periyot, Fermantasyon teknolojisi arlkl olup buna ynelik retimi kapsamaktadr.

2) Ara Dnem: 1940-1975 yllar arasn kapsayan bu dnemde, biyolojik sistemlerin endstride kullanm alanlar geniletilmi ve baz kk tekniklerin ilavesiyle de retim gelitirilmi ve artrlmtr. Bu ara periyot ierisinde antibiyotik, enzim, protein, karbonhidrat, organik asitler, alkol vb. maddeler fazlaca retilmitir. Bu dnemde, geleneksel biyoteknoloji gibi biyoteknolojik sistemler ve zellikle de bunlarn genomlarnda kkl deiiklikler yaplmad iin, bugnk anlamda kullanlan biyoteknolojik uygulamalar pek kapsamamaktadr. Bu nedenlerle de, bu ara periyot ta birincisi gibi fermantasyon teknolojisine dayanmaktadr.

3) Modern Biyoteknoloji: Gelimi ve modern tekniklerin biyolojik sistemlere

uyguland bu dnem olduka ileri bir karakter tamaktadr.

Mutasyonlar veya Rekombinant DNA teknolojisi yardmyla oluturulan yeni fenotipik karakter tayan Mutantlar veya Transgenik organizmalar, endstride ve dier alanlarda (mikrobiyoloji, biyoloji, biyokimya, insan ve hayvan sal, hayvan slah, ziraat, evre vb.) ok fazla kullanlmaya balanmtr. Bu gelimelere paralel olarak, biyoteknolojinin tanmnda da deiiklikler yaplmtr. 1982 ylnda OECDnin raporunda belirtilen tanma gre biyoteknoloji Temel Bilimlerin ve Mhendislik lkelerinin, Ham Maddelerin Biyolojik Aralar Yardm ile rnlere Dntrld Srelere Uyguland Bir Teknolojidir eklindedir. Bu tarif iine her ne kadar ak olarak belirtilmesede, genetik dzeydeki manipulasyonlarn da iinde bulunduu Molekler Genetik ve Rekombinant DNA teknolojisi de yer almaktadr.

Modern Biyoteknoloji

Bu teknikler yardmyla organizmann yaam iin gerekli btn bilgilerin topland ve kodland genom kitaplnn = bankalarnn kurulmas, oluan bankalardan arzu edilen genin izolasyonunun ve nkleotid dizisinin saptanmas ve bu dizilerde deiiklikler yaplmas veya baka organizmalara aktarlmas, gen reglasyonunun saptanmas, hibrit hcreler elde edilmesi mmkndr. Bu teknikler yardmyla biyoteknolojik alar, proteinler, enzimler, antibiyotikler, hormonlar, sitokininler, monoklonal antikorlar, tehis koruma ve tedavi aratrmalarnda kullanlan diagnostik maddelerin ve kimyasallarn retilmesi gerekletirilmektedir. Bu yntemler ile, doal koullar altnda ancak yz binlerce yl iinde meydana gelebilecek mutasyonlar, in vitro olarak ksa srede oluturmak mmkn olmaktadr.

Neden byle bir teknoloji (Rekombinant DNA Teknolojisi) geliimine ihtiya duyulmutur?Neden arzu edilen rn orijinal kaynandan izole edilmez? Bunun 4 nemli nedeni vardr.1) Genellikle baz belli tipteki hcreleri byk lekte etmek gtr. rnein memeli hcrelerini zellikle insan kaynakl olanlar retmek olduka zordur. remeleri yavatr. Mikroorganizmalar retebilmek iin kullanlan basit yntemler bu tip hcreler iin kullanlamaz. 2) Doal kaynaklarn kullanm snrldr. 3) Doal kaynaklardan izole edilen bir rnn kontaminasyon riski tamas r: Serumdan izole edilen baz faktrlerin (faktr XII) hemofili hastalar iin kullanlmas bu faktrn izolasyonu srasnda sarlk veya AIDS gibi baz hastalk etkenleri ile kontamine olmas olasln ortaya karr. 4) Maliyet

Bu teknolojinin domasna bir baka nedende tamamen yeni bir rnn retilme isteidir. rnein endstride biyokatalizr olarak kullanlan enzimler snrl zelliklere sahiptir. Bu zellikler zel spesifite, katalitik aktivite ve stabilitedir. Enzimi kodlayan gende yaplan modifikasyonlarla enzimin yaps ve dier zellikleri avantaj ynnde deitirilerek konak organizmaya sokulur ve yeni bir sper enzim elde edilebilir.

Ekonomik adan nemli bitkilerin de genomlarnn deitirilmesi biyoteknolojinin dier bir nemli konusudur. Tahllara atmosferden azotun fikse edilmesi zelliinin kazandrlmas sadece gbre kullanlmamasn salayan maliyet azalmasnn yansra gbre kullanm ile kirlenen tarladan yamur sular ile doal su kaynaklarnn kirlenmesi de nlenebilir. Ancak uzun ylardan beri yaplan bu almalar azot fiksasyonunun reglasyon mekanizmasnda ok sayda genin etkili olmas nedeniyle azot fiksasyonunun tahllar tarafndan yaplmas henz baarlamamtr. Bundan baka tohumlardaki depo proteinlerinin miktarlar artrlabilir veya herbisitlere direnli bitkiler gelitirilebilir. Ayrca eitli hastalklara direnli, donmaya dayankl bitkiler gelitirilebilir.

Biyoteknolojinin retim Sreci Ticari deere sahip bir rnn mikroorganizmalar kullanarak yaplan retimi srasnda endstriyel biyoteknoloji sreci genellikle 3 temel aamaya ayrlr. Upstream processing: Hedef mikroorganizma iin besin kayna olarak kullanlabilecek ham maddenin hazrlanmas Fermentasyon ve transformasyon: Byk bir reaktr (100 litreden byk) iinde antibiyotik, amino asit, enzim gibi arzu edilen rnn oluumu (biyodnm) ile sonulanan hedef mikroorganizmann oalmas Downstream processing: Arzu edilen rnn hcre ktlesinden veya besi ortamndan ayrlarak saflatrlmasHam madde

Upstream processing :

Fermentasyon ve biyodnm

Downstream processing

Saf rn

Mikroorganizmalarla yaplan biyoteknolojik srelerin ou genel olarak; Sre Mh. Substrat + Mikroorganizma RN eklinde zetlenebilir. Sre mhendislii retim ilemleri (fermentasyon) ve bu ilemler sonucunda oluan rnn geri kazanlmas ile ilgili yntemlerin saptanmas, gelitirilmesi ve optimize edilmesini ieren almalar kapsar.

rn hcre biyomas, hcrenin bir metaboliti ya da balang materyalinin transformasyonu sonucu oluan bir madde olabilir. Baz durumlarda retimde canl organizma yerine mikroorganizmalarn rettikleri enzimler kullanlabilir. Bu durumda; Sre Mhendislii Substrat + Enzim RN eklinde bir eitlik sz konusudur.

Sre gelitirilmesinden nce arzu edilen rnn saptanmas gerekir. Genelde yabani sular bu rn az oluturduklarndan rn saptama yntemleri duyarl olmaldr. Sre gelitirilmesinde eitli yntemler kullanlabilir. Fakat retimde ama yalnz bir veya birka yntemi kullanmaktr.

retim iin gerekli olan substrat, toplam imalat fiyatnn yaklak %50 sini kapsadndan mmknse besiyeri ucuz ham madde iermeli fakat retimin artrlmas iin gerekli olan spesifik katk maddeleri unutulmamaldr.

Fermentasyon sonucunda oluan rnn yksek verimde geri kazanlmas dier bir nemli konudur. Eer rn hcre biyoktlesi ( "biomass" ) ise oluan hcreler srekli toplanr ve fermentasyon devam eder. rn hcre iinde kalabilecei gibi salglama yeteneinde olan hcreler tarafndan da reme ortamna salnabilir. Hcrenin paralanmas, ekstraksiyon ve saflatrma ilemleri sonucunda minimum kayp ile rnn geri kazanlmas salanr.

Biyoteknolojik srelerin en son aamas elde edilen rnn kalite kontrol yapldktan sonra paketlenmesi ve tketiciye bozulmadan sunulmasdr.

Biyoteknolojide Biyolojik Sistemler

Biyolojik Sistemler Bakteri Mantar Bcek Bitki Memeli hcre hatlar Bcek, bitki ve memeli viruslar ok hcreli organizmalar (bitki, balk, fare ve evcil hayvanlar

ProkaryotlarBakteriler ve Cyanobacteria (mavi-yeil bakteriler) Bakteriler, toprak, hava, su, hayvan ve bitki yzeylerinde bulunurlar. Bazlar hastalk etkeni olmakla beraber ou zararsz ve organik atklarn geri dnm srasndaki yararl etkileri ve birok faydal rn retmeleri nedeniyle biyoteknolojide olduka nemli bir yere sahiptirler.

1884 Christian Gram tarafndan bulunan Gram boyama yntemi ile bakteriler kabaca iki byk gruba ayrabiliriz. Bakteriler iki farkl hcre duvar yapsna sahiptir ve buna gre farkl ekilde boyanma zellii gsterirler.

Gram (+)

Gram (-)

Bakteri morfolojileri

Ayn genusa ait baz trler endstriyel adan faydal zelliklere sahipken bazlar insanlar iin zararldr. rnein Bacillus trleri toprakta yaarlar ve aerop veya fakltatif anaerop metabolizmaya sahiptirler. B. subtilis endstride kullanlan amilaz enziminin kaynadr. B. thruringiensis ise birok bitki zararls bcein patojenidir. Ve bu nedenle bceklere direnli bitkilerin oluturulmasnda genetik mhendisliinin nemli alma konularndan birini oluturur. B.athracis ise insanlara patojen etkiye sahiptir ve arbon hastalnn nedenidir.

Escherichia coli Genetii, molekler biyolojisi, biyokimyas, fizyolojisi ve genel biyolojisi son 50 ylda yaplan almalardan toplanan bilgilerle son derece iyi bilinen bir organizmadr. Gram (-), patojen olmayan, omak eklinde, hareketli bir organizmadr. Doal olarak insan barsanda bulunur, normal olarak toprak veya suda bulunmaz.

ok basit besi ortamlarnda kolaylkla blnerek oalabilir Generasyon sresi 37Cda logaritmik fazda yaklak 22 dakikadr. Aerobik ve anaerobik olarak reyebilir (rekombinant heterologprotein retiminde aerobik reme) Oksijen, retimde en nemli snrlayc faktrdr.

Prokaryotik Biyolojik Sistemler E.coli dndaki dier prokaryotlar Acremonium chrysogenum Bacillus brevis Basillus subtilis, Basillus thuringiensis Corynebacterium glutamicum Erwinia herbicola Peudomonas spp Rhizobium spp Streptomyces spp Trichoderma resei Xanthomonas campestris Zymomonas mobilis

Bu organizmalar iki grub altnda toplanabilir zel bir fonksiyona sahip bir gen iin konak olma r: termofillerden izole edilen ve PCR teknolojisinde kullanlan sya direnli DNA polimeraz enziminin E.colide klonlanmas ve retimin gereklemesi Belirli ileri ok daha etkin yapabilmek iin genetik mhendislii ile gelitirilme r: Endstriyel adan nemli amino asitlerin ok fazla retilmesi iin Corynebacterium glutamicumun eitli trlerinin gelitirilmesi

Cyanobacteria (mavi-yeil bakteriler) r: Anabaena cylindris, Nostok muskorum, Spirulina platensis Mavi-yeil bakteriler prokaryotlar snfna dahil olup fotosentez zelliine sahiptir. lk kez varlklar fosillerde saptanmtr. Dnya oluumunda belki de ilk canl organizmalardr. Tatl ve tuzlu sularn yzeylerinde bulunurlar. Karada ise n ve nemin olduu amur ve kaya, tahta veya baz canl organizmalarn yzeylerinde bulunabilirler. Koyu yeilimsi-mavi pigmentlerinden dolay bu isimle adlandrlrlar.

Anabaena flamentleri

Cyanobakterilerin yaps Hcre duvar yap ve fonksiyon bakmndan Gram(-) bakterilere benzer. Fotosentetiktirler. Klorofil ve karotenoid pigmentler lamella ad verilen hcre yzeyi membrannda, fikosiyanin ve fikoeritrin gibi pigmentlerde fikobilisomlarda bulunur. Fikobilisomlar tlakoid memmran yzeyinde bulunurlar

Fikosiyanin Yeil absoblar (615-620A).

Allofikosiyanin Turuncu absorblar (650670A)

Fikoeritrin Yeil absorblar (495-570

Cyanobakterilerin yaps AZOT FKSASYONU: Sadece birka organizma atmosferik azotu amonyaa redklemek yoluyla a.a. ve proteinleri retmek zere organik asitlere dntrlebilir. Azot fikse edebilen bakteriler gibi mavi-yeil bakterilerde byle bir yetenee sahiptir. Hcreler nitrogenaz enzimi ile bu reaksiyonu gerekletirirler. Bu enzim oksijen ile inaktive olur. Bu nedenle azot fikse eden hcrelerin iindeki koullar anaerobik olmaldr. Anabaena gibi baz mavi-yeil bakterler azot fiksasyonundan sorumlu heterosit ad verilen zel kaln duvarl hcrelere sahiptirler.

Heterositler hcre duvarlarnda bulunan zel bir por aracl ile vejatatif hcrelere balanrlar. Bu porlar k mikroskobu ile grlebilirler. Anabaena flamentleri eker ve oksijen reten fotosentetik hcrelerden olumutur.

Birok flamentli mavi-yeil bakteri akinet veya spor diyebileceimiz olumsuz koullarda devamllktan sorumlu olan hcreler olutururlar. Bu hcreler heterosit hcreye yakn olan vejatatif hcreler tarafndan oluturulur. Hcre boyutunda art olur ve byk miktarlarda besin depolanr. Gas vakuolleri kaybolur. Bunun sonucunda akinetler suyun dibinde yllarca canllklarn koruyabilirler. Koullar uygun olduunda tekrar hzla blnerek oalrlar.

Mavi-yeil bakterilerin biyoteknolojik nemiM-Y bakteriler fotosentez yetenekleri, yksek protein ierikleri ve basit besiyerlerinde hzl oalmalar nedeniyle besin kayna olarak kullanm alanna sahiptir.Tek hcre proteini (THP) elde edilmesinde en ok denenen gnmzde insan ve hayvanlarn beslenmesinde geni uygulama alan olan maviyeil bakteriler, dier mikroorganizmalardan farkl olarak yeterli miktarda karbondioksit, belirli derecede aydnlatma, geni retim ortam gibi zel koullara gereksinim gsterirler.

Spirulana Sprilulina platensis: Afrika ve gney Amerikada ki s gllerde doal olarak bulunur. Binlerce yldan beri yredeki insanlar tarafndan toplanan bu algler kurutulduktan sonra besin kayna olarak ounlukla sos eklinde veya orba iinde kullanlmaktadr. Nostoc ise Peru ve Gney dou Asya da besin maddesi olarak kullanlan bir dier M-Y bakteridir.

GBRE OLARAK: Mavi-yeil bakterilerin azot fiksasyon zellii saptandktan sonra kurutulmu Tolypthrix tenuis pirin tarlasna serpildiinde azot fiksasyonunda ve verimde art gzlenmitir. M-Y bakterilerin Hindistan da pirin tarlalarnda gbre olarak kullanmyla topran havalandrlmas sonucunda su geii ve topran scaklnn daha homojen olmas salanmaktadr. Azot fiksasyonu iin M-Y bakterilerin Rhizobiumlarn yerini almasnn baz avantajlar vardr. MaviYeil bakteriler havadaki azotu amonyuma redklerken fotosentez metabolik yolunu kullanrlar. Yani bir bitki ile simbiyotik bir yaam ve enerji kayna olarak herhangi bir organik molekl ilavesi gerekmez. Tarmda azot fikse eden M-Y bakteriler organik gbre olarak kullanlabilir. in, Hindistan, Filipinler gibi pirin tketimi fazla olan blgelerde byk oranlarda rerler. Pirincin byme sezonunun banda eer suya M-Y bakterilerin balang kltrleri ekilirse pirin veriminde %15-20 orannda art olduu bildirilmektedir.

Mavi-yeil bakterilerin biyoteknolojik nemi Aratrmalar Mavi-Yeil bakterilerin gne enerjisi dnm sisteminde yer almas iin devam etmektedir. Anabaena cylindrica heterocystleri vejatatif hcrelerde fotosentez yoluyla oluturduklar oksijeni dar verirler. Azot yokluunda ise heterositlerde nitrogenaz enzimi katalizrlnde elektronlar H+ iyonuna transfer edilerek Hidrojen gaz aa karrlar. Oksijen ve Hidrojen her ikisi de

endstride ihtiya duyulan fazlardr.

BYOLOJK OLARAK AKTF MOLEKLLERN RETM: Mavi-Yeil bakteriler antibiyotiklerin ve dier biyolojik olarak aktif molekllerin ticari boyutlardaki retimi iin byk bir potansiyel olutururlar. nk Mavi-Yeil bakteriler heterotroftur. Bu zellikleri de onlarn fermentasyon koullarnda retilmelerine olanak salar. Henz aratrma aamasnda olan Anacystis nidulans ile yaplan rekombinant DNA teknolojisi almalaryla nadir bileiklerin retiminde kullanmlar amalanmaktadr. Fermentr koullarnda reyebilirler, uzun sreli fizyolojik stabiliteye, basit besin gereksinimine, kpk oluturmama zelliine sahiptirler. Dier alglerden farkl olarak azot fiksasyonu yapabilme farkllna sahiptirler. Optimum scaklk 35oC dir. Karanlkta veya gn nda heterotrofik olarak rerler.

Sonu olarak :

Biyoteknolojide Biyolojik SistemlerMayalar

Maya Mayalar; tek hcreli karyotik Tomurcuklanarak veya blnerek eeysiz

farkl eem tipine sahip hcreleriyle eeyli olarak oalabilirler

Mayalarn tanmlanmas maya biyoteknolojisi iin olduka nemlidir. rnein endstriyel srelerde yabani ve kltre edilmi mayalar arasndaki fark gsterebilmek esastr. Bira retiminde rnde istenmeyen aroma oluumuna neden olan yabani rkn karmas veya ekmek mayas retiminde eker transport yetenei daha fazla olan Candida utilis mayasnn karmas ekmek mayas retiminde kullanlan Saccharomyces cerevisiae mayasnn remesini engelleyecektir

Maya genuslarnn ayrmnda fizyolojik testlerle birlikte morfolojik testler de kullanlr. Gnmzde 700 civarnda maya tr tanmlanmtr. Fakat bu say maya eitliliinde sadece ok kk bir blm temsil etmektedir. Tanmlanmam maya genus ve tr says ok daha fazladr.

Maya biyologlar iin maya eitliliini tanmlamak kadar dier nemli bir nokta zellikle biyoteknolojik neme sahip trleri belirleyip saklamak ve koruyabilmektir. Molekler biyoloji tekniklerinin yaklamyla trler daha hzl ve kolay bir ekilde karakterize edilebilmektedir. Gnmzde 6 mayann genom projesi tamamlanm ve ilevsel genomik almalar ile genlerin ilevlerinin belirlenmesine devam edilmektedir.

Maya hcreleri klorofil iermez ve zorunlu olarak kemoorganotrofiktirler . remek iin organik karbona gerek duyarlar. Karbon metabolizmalar ok eitlidir. rnein basit ekerleri, polioller, organik ve ya asitleri alifatik alkoller, hidrokarbonlar ve eitli heterosiklik ve polimerik bileikleri karbon kayna olarak kullanabilirler. Bu zellikleri nedeniyle farkl habitatlar iin zellemi trler kolaylkla saptanabilir.

Mayalar toprak, hava ve sudan izole edilebilirler. Baz mayalar ekstrem ortamlarda rnein ozmofilik mayalar eker bakmndan zengin ortamlarda yaayabilirler. Bu tr mayalar genellikle gda bozucu olarak bilinir. Bunun dnda frsat patojen olarak baz maya trleride rnein Candida albicans pek ok infeksiyondan sorumludur.

Mayalar insanlar iin;

ekonomik, sosyal ve salk asndan olduka nemli en eski evcilletirilmi organizmalardr. Alkoll ieeklerin retiminde, ekmek yapmnda hamurun kabarmas iin binlerce yl ncesinden beri kullanlmaktadrlar. Gerekte bira yapm belkide dnyann ilk biyoteknolojisini temsil etmektedir.

Gnmzde mayalar geleneksel gda fermentasyonunun dnda ok eitli alanlarda da kullanlmaktadr. zellikle genetik mhendisliiyle gelitirilmi mayalar hastalklarn nlenmesinde ve tedavisinde kullanlan pek ok farmastik ajann retilmesinde yaygn bir ekilde kullanlmaktadr.

Biyoteknolojik neme Sahip Baz Mayalar Axula adeninivorans Nitrat ve aminleri asimile eder, 45 Czerinde reyebilir, pek ok hidrolaz salglayabilir.

Candida trleri

C.albicans hidrokarbonlardan aminopenisillanik asit ve B6 vitamin retimi, C.boidinii NAD, FAD metil ketonlar ve sitrik asit retimi, C.famata riboflavin, C.maltosa biyoktle proteini iin ya asiti ve alkan kullanm, C.tropicalis triptofan, C.pelliculosa sellozik materyalden biyoktle proteini, C.utilis, pek ok rn eldesi, ksilozda reyebilme, klonlama teknolojisinde kullanm, C.shehatae ksiloz fermentasyonu

Biyoteknolojik neme Sahip Baz Mayalar Hansenula polymorpha Heterolog gen anlatm iin kullanlabilen metilotrofik maya

Kluyveromyces marxianus ve Laktoz ve polyfruktosan K.lactis fermente eder. Doal kakao fermentayonu. Pek ok enzim iin kaynak olabilir, klonlama teknolojisinde kullanlabilir. Pachysolen tannophilus Bitki lignosellozik hidrolizatlarndan kaynakl pentoz ekerlerinin fermentasyonu

Biyoteknolojik neme Sahip Baz Mayalar Phaffia rhodozyma ve Pichia Gda boyas olan astaksantin trleri pigment retimi. P.guilliermondii riboflavin sentezi ve hidrokarbonlardan biomas protein eldesi. P.methanolica etanol biosensr olarak kullanlan alkol oksidaz retimi.P.pastoris metanolden biomas protein eldesi, heterolog gen anlatm ve insan teraptik proteinlerini retebilen metilotrofik maya Rhodosporidium toruloides Fenilketanri tedavisinde kullanlan PAL enzim kayna

Biyoteknolojik neme Sahip Baz Mayalar Saccharomyces trleri S.cerevisiae klasik gda fermentasyonu. Bira, arap, ekmek, rom, cin yapm. Yakt, alkol, gliserol, invertaz ve hayvan besini kayna.Rekombinant DNA teknolojisiyle saysz protein retimi. Saccharomycopsis trleri S.fibuligera amilolitik maya. Schizosaccharomyce Geleneksel Afrika alkoll bira yapm. pombe araplarn deasidifikasyonu. Yksek etanol ozmotik tolerans.. Biyoktle protein eldesi, eterolog gen anlatm ve mutagenez testlerinde kullanm.

Schwanniomyces trleri

S.castellii ve S.occidentalis amilolitik mayalar. Niastann ve inlinin etanole evrimi ve heterolog gen anlatmnda kullanlabilirler. Fenol varlna ilikin bisensor olarak kullanlr. Lipid ve hidrokarbonlardan biomas protein eldesi. Sitrik asit ve hcred enzim retimi. Japon soya sosu karakteristik aromasn vermede kullanlan halofilik ve ozmotolerant maya tr.

Trichosporon cutaneum

Yarrowia lipolytica

Zygosaccharomyces rouxii

Endstriyel mayalarn ou zellikle fermente ieeklerin retiminde kullanlanlar genetik bakmndan karmaktrlar ve stabil bir haploidi gstermezler. rnein bira yapmnda kullanlan Sacchoromyces trleri poliploid veya anpliod (diploid-heptaploid) rklardr. Bu nedenle gelitirilmelerinde eeyli reme zelliklerinden yararlanlamaz.

Bunun yerine klasik bira tadn veren organoleptik zellikleri iyi olan karakteristik fermentasyon yapan rklardan doal seimle en iyi olan eilir. Bunun dnda endstriyel mayalarn gelitirilmesinde phesiz genetik mhendisliinin nemi olduka fazladr.

Rekombinant DNA teknolojisi ile gelitirilen rekombinant mayalar tarafndan retilen biyolojik olarak aktif rekombinanat proteinlerin veriminin arttrlmasnda iki nemli yaklam vardr: molekler genetik tekniklerin kullanm fermentasyon teknolojisi.

Gda Tzne Uygun, Genetik Olarak Deitirilmi MayalarMaya Ekmek Mayas Tanmlama Glukoz basksndan kanmak ve hamurlamay nlemek iin maltoz kullanm genleri deitirilmi. Maltodekstrinleri ksmi olarak paralayan STA2 genini ieren plazmidi tar.

Bira Mayas

Alkoll ieeklerin retiminde mayalar Alkoll ieeklerin retimi tarih olarak ok eskidir. Gnmzde maya fermentasyonu pek ok lkenin ekonomisi iin olduka nemlidir. Bira retimi bilinen en eski biyoteknolojik sretir. Bira dnda arap distillenmi iecekler cider, sake ve eitli likrler

Baz alkoll eceklerin retim zetiBiraHammadde

Viski Arpa, buday vb. Malt oluturma, ezme S.cerevisiae Evet Yllarca 40-45

arap zm

Likr ve dier ikiler Arpa, msr, melas, zm vb. Substrata bal olarak deiir S.cerevisiae, K.marxianus Evet Deiken 35-45

Arpa, yardmc maddeler Malt oluturma, ezmeS.cerevisiae, S.carlsbergen sis

n uygulama Fermentas yon DamtmaOlgunlama

Paralama, yumuatma S.cerevisiae Hayr Yllarca 8-12

Hayr Haftalarca 3-6

Son alkol oran (% v/v)

Biyoalkol retimi Etanoln yenilenebilir kaynaklardan mayalar kullanarak retilmesi tm dnyann ilgisini eken konulardan biridir. lk retim 1930larda balamtr fakat petrol fiyatlar drlnce teknoloji braklmtr. 1970deki petrol krizi ile birlikte yeniden gndeme gelmitir. Brazilya eker kamn ve melas substrat olarak kullanarak rettii petrol yakt amal kullanmaktadr. Brazilyada otomobillerin ou alkol veya alkol+benzin karm (gasohol) ile almaktadr.

Genetik mhendislii ile gelitirilmi mayalarn lignosellozik (odunsu) atklar substrat olarak kullanarak etanol retmeleri ynnde youn almalar yaplmaktadr. Etanol dnda mayalarn rettii dier biyoalkoller gliserol ( alkoll iecekler iin aroma katc, nitrogliserin trevli patlatclar yapmnda), ksilitol (eker yerine diyabetik rnlerin yapmnda), sorbitol, arabinitol (dk eker ierikli gdalarn yapmnda; ilalarn kaplanmasnda yenilebilir kaplama maddesi olarak)

Lignosellozik Materyallerden Etanol retimiLignosellozik Materyal

n Hidroliz

Lignin

Hidroliz Pentozca Zengin Fermentasyon Heksozca Zengin Fermentasyon

Damtma

Etanol

Yakt Amal Etanol reten Mayalarda stenen zellikler Genel zellikFermentasyon

rneklerHzl fermentasyon, yksek oranda etanol retimi. Yksek etanol tolerans. Fermentasyon iin optimum yksek scaklk ve dk pH. Substratlarn etkin kullanm. Kk lekte fermentasyon metabolitleri. (Gliserol, esterler vb.) Hzl maya retimi. Yksek oranda canll srdrme. eitli etkenlere kar tolerans. (Yksek eker ve toksik kimyasallar) Genetik kararllk. Bakteri kontaminasyonuna diren. Fermentasyon srasnda en az s retimi.

reme

Maya biyoktlesi trevli rnler Ekmek mayas olarak S.cerevisiae ylda milyonlarca ton retimektedir. Bunun dnda;

hayvan yemlerine katk olarak tek hcre proteini eklinde, biyosorbent olarak ar metal temizliinde, gda renklendirilmesinde pigmentli mayalar, insan ve hayvanlar iin probiyotik olarak (byme faktr/biyofarmastik amal) maya biyoktlesi kullanlmaktadr.

Maya Biyoktlesinin Endstriyel KullanmlarM a y a r n T ip i Sk trlm Ek m ek M ay a s /A ktif Ku ru M a y a M a y a Kre m i T e k H c re P ro te in i B y me Fa kt r Re a kta n t ma y ala r T m H c re r n ler i B io s o rb en t may a lar M in era l ma y ala r Ko z m e tik ma y a la r Bo y ar mad d e ma y ala r B iy o lo jik ko n tro l ma y ala r Kirlilik ko n tro l ma y a la r M a y a z tle ri M a y a RNA t re v le ri H c re may a d u v a r z tle n mi H c re r n le r i M a y a -B v ita m in i ko mp le ks le ri M a y a e n zim ler i Re ko mb in a n t ma y a la r A r me tal a r tm Be s in s e l iz e le me n t ka y n a De r i s o lu n u m fa kt r Gd a b o y a la r Z ira atte an tifu n g a l a ja n B OD in d irg e y ic iler i Be s in ku lla n m v e m ikro b iy o lo jik b e s iy e r i A ro ma ku v v e tle n d ir ic ile r i v e fa r ma s tik ku lla n m Yiy ec e k v e fa r ma s tik ku llan m Ka p s lle r v e b e s in s e l d e s te k ta b letle ri Yiy ec e k le rd e in v e rta z v e la kta z ku lla n m T e rap tik p ro te in ler Ku lla n m rn e k ler i E k me k,b ira , ara p v e d a mt ma E k me k v e d a m t ma Ha y v a n b e s in i n s a n v e h ay v a n p rob iy o ti i Org an ik kimy ad a ku lla n la n b iy o ka ta lis tle r

S.cerevisae Dndaki Maya Biyoktlesinin Biyoteknolojik KullanmMayaKluyveromyces marxianus ve K.lactis C.utilis Phaffia rhodozyma Saccharomyces boulardii

Biyomas KullanmHayvan besini. Laktaz kayna

Tek Hcre Proteini Karoten pigmenti Bioteraptik ajan Pichia pastoris ve H. Polymoroha THP ve metanolden rek proteinlerYarrowia lipolytica ve C. paraffinica Alkanlardan Tek Hcre Proteini eldesi

Rhodotorula glutinis,Lipomyces Ucuz karbon kaynaklarndan Tek lipofer,Cryptococcus curvatus Hcre Ya Eldesi ve Candida trleri

Tm Hcre Maya Kitlesinin Yeni Kulanm Alanlar Uygulamaiftlik Hayvanlar reme Faktr

YorumGevigetirenlerde hayvan bymesini ve st verimini arttrmak iin ikembe blgesini stabilize eden S.cerevisiae kullanlr. Mayalar ikembede oksijensiz ortam salayarak oksidadif hasar engeller. kembedeki yararl bakterilerin remesini, malik asit gibi maddeleri reterek salarlar.

Biyoteraptik ajan

Kimyasal Reaktant

Besin pigmenti

S.cerevisia anti akne ajan ve menstrasyon ncesi ar gideriminde, S.boilardii baz ince barsak hastalklarna kar koruyucu ajan olarak ve anti Candida ajan olarak da kullanlr. Organik kimyaclar S.cerevisiaeyi baz kimyasal maddelerin modifiye edilmesinde kullanrlar. Bu reaksiyonlarn bazlar endstride rutin kullanm alan bulmutur. Phaffia rhodozyma baz deniz mahsllerinde renklendirici olarak kullanlan pigmentler retir.

Biyokontrol ajan

S.cerevisiae tahl rnlerinde fitoalleksin elisitr olarak kullanlr. Birka maya tr fungal meyve hastalklarnn biyokontrolnde kullanlr. Baz mayalar endstriyel atklardan Ag, U, Co, Cu,Cd gibi ar metalleri temizler. Organik atklardan karbon ve nitrojenleri uzaklatrr. Herbisit gibi zararl toksikleri etkisizletirir. S.cerevisiae ortam kirlilii test etmede biyosensr olarak kullanlabilir. Elektron reten maya destekli yakt hcreleri ve maya temelli yar iletkenler

Biyoremediyasyon ajanlar

Biyosensr

Biyoelektriksel yakt hcresi

Maya Kkenli Enzimlerin KullanmSubstratNiasta

Enzim

UygulamalarNiasta atklarnn dnmyle bioetanol ve biomas retimi. Dk karbohidratl bira yapm. Maya invertaznn tekstil endstrisinde sukroz hidrolizinde kullanm.ikolata yapmnda inert eker eldesiKluyveromyces trleri, etanol ve yksek fruktozlu uruplarn eldesinde, polifruktan ve levanlarn hidrolizinde etkili inlinaz enzim kaynadr.

-Amilaz, glukoamilaz

Sukroz

nvertaz

nlin

nlinaz

Laktoz

Laktaz

Kluyveromyces trleri stteki laktozun paralanmasnda ve gnlk atklardan etanol ve biyomas protein eldesinde kullanlan laktaz kaynadr.Laktaz yiyecek ilemede de kullnalr. Kluyveromycesteki ilgili genler S.cerevisiaede klonlanmtr.

Yalar

Lipaz

Hazm kolaylatrc,tat modifiye edici eldesinde ve yalarn esterifikasyonunda trigliseritlerden serbest ya asidi ve gliserol salanmasnda lipazlarn kullanm. Sellobiozun fermentesinde baz mantarlar, ksilanlarn paralanmasnda baz mayalar kullanlr. Kimi genler S.cerevisiaede klonlanmtr ve yenilenebilir bioktledenbioetanol retiminde kullanlmaktadr.

Selloz Yar selloz

Sellaz vb.

Mayalarn Biyomedikal Alanlarda Kullanm onkoloji, farmakoloji, toksikjoloji, viroloji insan genetik hastalklar iin model organizma olmalar ok nemlidir.

Leland H. Hartwell

2001 Nobel Tp ve Fizyoloji dl Maya hcre blnmesinin kontrolu ve kanser

R. Timothy Hunt

Paul M. Nurse

DNA Kayna Prokaryotik Viral Protozoal Hayvan nsan

Mayalara Klonlanm Baz Teraptik Protein rnekleriGen rn rnekleri Tetanoz toksin fragment C;

Herpes,Hepatit,Onkogenik vb. baz virslerden yzey antijeni ve enzim kodlayan genler. Malarya antijeni Slkten hirudin,engerekten ekhistatin,tavan -globin,sr ve fare interlkini vb.nslin,paratiroid hormon, somatostatin, byme hormonu, ilevsel antijenler ve IgE faktr, inslin benzeri byme faktr, tmr nekroz ve sinir byme faktrleri, interferonlar, hemoglobin, faktr 8 ve11, albumin, fibrinojen, Superoksit dismutaz, -amilaz, gastrik lipaz vb..

Maya genomik ve poroteomik almalarnn tamamlanmasyla pek ok insan genetik hastalnn tansnn konmas ve tedavisi yakn bir gelecekte gerekleecektir.

Maya Endstrisinde killerldrc Faktrler Endstriyel mayalarn bazlarnda virusa benzeyen ift iplikli RNAlar tarafndan sentezlenen toksik bir molekl (proteinaceous), bu molekle sahip olmayan mayalar iin ldrc etki gsterir. Bu faktrlerin varl zellikle biraclk endstrisinde ok byk skntlara neden olmutur. ldrc maya sular bira oluumunu tamamen durdurmakta ve biraya kt bir tat kazandrmaktadrlar. Fermentasyon sektrnde steril olmayan tip ak fermantasyon yapld iin arzu edilmeyen maya trleri sisteme girebilmekte fermantasyon verimini ve rn kalitesini bozmaktadr. zellikle killer plazmid tayan maya trlerinin sisteme girmesi durumunda killer toksinine hassas balang kltr zarar grmekte, nemli lde verim kaybna ve rn kalitesinin dmesine neden olabilmektedir.

Bu problemin en mantkl zm ise yabanc organizmalarn toksinlerine baklk kazanm bir maya tr oluturmaktr. Arzu edilmeyen maya trleri tarafndan olaabilecek bir kontaminasyonu nlemek amacyla molekler biyoloji teknikleri kullanlarak killer plazmid ieren bir ekmek mayas kltr gekitirmek mmkndr.

Kfler Kfler hifli mantarlardr. Birok organizma ve gda maddesi ( ekmek, meyve, sebze.. vb) zerinde oluturduklar pamuk grntsndeki doku nedeniyle mayalardan ok daha nce kefedilmilerdir. Kfler, endstride bir ok rnn eldesinde, atklardan deerli rnlerin oluturulmasnda kullanlan farkllama gstermeyen ve klorofil iermeyen mikroorganizmalardr. Doada ve toprakta yaygn olarak bulunan kflerden endstriyel mikrobiyoloji alannda nem tayanlar mikroskobik olanlardr. Kflerin redikleri ortama proteaz, lipaz, karbonanhidrazlar gibi litik enzimleri salglamalar ve kflerin rettikleri eitli metabolitlerin birok alanda kullanlabilir olmas bu organizmalarn endstrideki nemini olduka artrmaktadr. Ayrca insan, hayvan ve bitkiler iin patojen olan trleride bulunmaktadr.

Kflerin Biyolojisi Bir kf, protoplazma iplikleri veya uzantlar olan hiflerden ve sporlardan oluur. Hiflerin yapt yuma misel ad verilir. Hifler, blmeli hifler ve blmesiz hifler olarak ikiye ayrlr. Blmeli hifler blmeler ile hcrelere ayrlrlar ve her hcrede bir veya iki hcre ekirdei bulunur.

Blmesiz hiflere snositik hif ad da verilir. Blme iermezler ve ok ekirdeklidirler. reme hifleri genellikle koloninin yzeyinde bulunan ve reyen hcreleri veya sporlar tayan hiflerdir. Hifsel reme ortamn besin koullar ile yakndan ilgilidir. Beslenme hifleri ise koloniye besin salayan hiflerdir. Beslenme hifleri sayesinde hcrenin bulunduu noktadan uzakta olan substratlara ulamalar salanr.

Kflerin hcre duvar glukan, kitosan ve kitin gibi farkl glukoz polimerlerinden yaplabilir. Birka rnekte hcre duvarnn sadece kitinden olutuu bilinmektedir. Ayn zamanda hcre duvar % 80 90 polisakkarit polimerleri de ierir. Geri kalan byk bir ksm ise protein ve lipidlerden oluur. Hifler u hcrelerin gelimesi sonucu apikal byme ile veya blmeli hiflerde olduu gibi apikal byme ve hifin herhangi bir blmndeki hcrelerin blnmesiyle geliir ve uzarlar.

KFLERN YAAM EVRM ok hcreli kflerin yaam evrimi eeyli veya eeysiz sporlarla olabilir. eitli cins ve trlerde farkl detaylara sahip olmakla beraber genel zellikleri bakmndan benzerlik gsterilir. Baz eeysiz sporlar, sporangiofor ad verilen zel bir hif uzantsnn ucunda bulunan sporangium denilen kapal bir yap iinde oluurlar. Bazlar ise konidiofor ad verilen zel hiflerden oluarak konidium adn alr. Dier eeysiz spor biimi ise klamidospordur. Klamidospor genellikle vegetatif hcreden geliir, kaln duvarldr ve uygunsuz koullara dayankldr. Eeysiz remede rzgarla dala konidialar, miselyumun oluturduu konidioforlarn ularnda meydana gelir. Konidialarn imlenmesiyle vejatatif reme devam eder.

Kflerde eeyli reme

Endstriyel nemi Olan Kflerin Snflandrlmas Ascomycetes : Mayalarda olduu gibi sporlarn askus keseleri ierisinde olutururlar. Bununla beraber filamentli mantarlarda askuslar kompleks bir yap olan ascocarp iinde oluurlar.

Basidiomycetes grubu kfleri eeyli sporlar basidia, basidiocarp iinde gelitirirler. Hcre eperleri glukan ve kitinden oluur. Agaricus trleri insanlar iin endstriyel mantar tketimine cevap vermek zere retilir.

Deuteromycotina: Bu gruptaki kflerde eeyli reme yoktur. Sadece konidia olarak bilinen eeysiz reme yaplaryla rerler. Hcre eperleri glukan ve kitinden oluur. Bu gruba giren en nemli endstriyel kfler Aspergillus ve Penicillumdur.

A. niger sitrik ve glukonik asit retimde kullanlr. A. oryzae pirin ve soya rnlerinin fermentasyonunda ( besin endstrisinde) , proteolitik ve amilolitik enzimlerin retilmesinde kullanlr. Baz trleri ise bitkilere rnein pamua patojen etkiye sahiptir. Fndk veya fstk zerinde reyen A. flavus insan ve kmes hayvanlarnda karacier kanserini indkleyen etkiye sahip B1 mikotoksinini retirler. Mitotoksinler genelde kk molekl arlkl, insan ve hayvanlara kar toksik olan kflere ait metaboliklerdir.

Endstriyel kflerden en ok zerinde allan Penicillum trleridir. Her eit organik materyal zerinde reyebilen sporlar havada sporofit olarak bulunur. P.griseofulvum griseofulvin retiminde kullanlr. Bu madde deri ve trnaktaki mantar tedavisinde kullanlr. Griseofulvine duyarl mantarlarda antibiyotik, mikrotubullerdeki tubulinin oluumuyla ilgili proteine balanarak mitozda kromozomlarn ayrlmasn ve hifsel remeyi durdurur. Penicillumun dier trlerinin birou besin endstrisinde nemlidir. rnein P. camemberti, P.roqueforti isimleriyle anlan peynirlerin yaplmasnda kullanlr.

Zygomycetes: Sporocarp ierisinde aseksel (eeysiz), hareketsiz sporlara sahiptir. Hcre duvar kitosan ( glukozaminin ok az yada hi asetillenmemi polimeridir) ve kitinden oluur.

Bu grubun endstriyel kfleri Mucor ve Rhizopus tur. Rhizopus migricans sitrik asit retiminde kullanlr. Mucor ise daha nce anlatld gibi peynir yapmnda kullanlan rennin retimnde kullanlmaktadr. Mucor pussillus ve Mucor mieheiden izole edilen asit proteazlar st proteini kazeindeki peptid ban paralayarak kazinin kmesine neden olur.

Normal doal koullar altnda mantarlar eeysiz olarak oalrlar. Eeyli reme ise sadece uygun artlar altnda nadiren olabilir. Kflerin endstriyel retimi ise zel olarak tasarm yaplm sadece misel oluumuna izin veren yatay tanklarda yaplr.

Kflerin rettii endstriyel rnlerden bazlar

Antibiyotikler Sitrik asit eitli peynirler ; Rokfor, camembert, brie peynirleri gibi Sake (Japon ikisi) Soya fasulyesi sosu ve dier baz soslar eitli enzimler ; Amilaz, Glukoaminaz, Sellulaz, Pektinaz, Proteaz, Mikrobiyal rennet gibi

Protist Protistler (protozoa) nemin bulunduu yerlerde, tuzlu ve tatl sularda ve toprakta bulunurlar. Simbiyotik ve parazit trlerinin yan sra serbest yaayan trlerde bulunmaktadr. Bazlar ototrofik, dier bazlar saprofit, bir grup ise heterotrofiktir. Besin maddelerinin sindirimi sitoplazmadaki besin vakuolleri iinde olmaktadr. Gaz deiimi hcre zarndan difzyon yoluyla olmaktadr. Hcre metabolizmasnn sonucu oluan atklar hcreden difzyonla atlr.

Biyoteknolojik nemleri Siliatlarn bir ou saprofittir. Ve organik atklarn geri dnmnde olduka byk neme sahiptir. Paramecium ve Chlorella

Protistlerin baz trleri vitamin zellik B12 ve E vitaminlerini retir ve reme ortamna salglarlar. Sahip olduklar pigmentleri ise endstride bir ok kullanm alan mevcuttur. r: Karatenoidler yiyeceklerin renklendirilmesinde yumurta sarsnn veya somon balnn renginin artrlmasnda yemlere katk maddesi olarak ilave edilir. Chlorella ve Dunaliella Phytol (Fitol) bir baka potansiyel endstriyel rndr. Vitamin A, Karoten vit E ve K sentezinin ncl maddeleri olarak kullanlabilir.

Protisler amino asit retiminde de nemli bir role sahiptir. Aminoasitler ise besin endstrisinin en nemli katk maddelerinden birini oluturur. Ayrca ok nemli karbonhidrat kaynadrlar. Besin kayna olarak kullanlmalarnn yan sra mikrobiyal transformasyonlar iin rnein etanol ve metan retimi iin kaynak olutururlar.

Alglerin polisakkarit retimi bir baka nemli retim alann oluturur. Baz alg- polisakkaritlerinin potansiyel antikanser aktivitesi olduu da bilinmektedir. Polisakkaritler younlatrc ajanlar olarak kullanlr. Polisakkaritin ticari retiminde Porphyridium cruentum fazla miktarda ekstraselller polisakkarit retme zellii ile kullanlr.

karyotik Hcre kltrleri Bcek,memeli ve bitki hcre kltrleri iin ayrntda farkl ama temelde ayn yaklamlar ve yntemler kullanlr. ncelikle kk bir doku paras organizmadan ayrlr. Hcreleri birarada tutan hcre d matriksin enzimler kullanlarak paralanmasyla hcreler serbest duruma getirilir. Bitki hcreleri iin hcre duvarn paralamak iin ek bir enzim daha kullanlr. In vitro hcre blnmesini engelleyen hcre d matriksten uzaklaan hcreler amino asitler, antibiyotikler, vitaminler, tuzlar, glukoz ve reme faktrleri ieren karmak bir besi yeri zerine yerletirilir.

Bu koullar altnda hcreler kltr kabnn yzeyini tek tabaka eklinde kablayncaya kadar blnrler. Bu noktada hcre blnmesi hcre rnekleri toplanmadan, seyreltilmeden ve yeni bir kltr kabnn iinde yeni bir kltr kabna aktarlmadka durur.

Genellikle balang (primer) hayvan hcre kltrleri aktarlr ve 50100 generasyon hcreler blnme yeteneini kaybeymeden ve lmeden korunabilir. Primer hcre kltrnn hcreleri orjinal hcre tipinin baz zelliklerini korur. Bu nedenle eitli dokularn biyokimyasal zelliklerini almak mmkn olmaktadr. Sklkla primer hcre kltrlerinin pasaj srasnda hcrelerin bazlarhcre kltrnde oalmay kolaylatran genetik deiiklikler geirebilir Avantaj ynndeki bu seicilie sahip hcreler in vitro reyerek belli hcre hatlarnn olumasna neden olur. Kurulan hcre hatlar kk lekte viruslar korumak ve klonlanm DNA tarafndan retilen proteinin saptanmasnda, byk lekte ise alarn ve klonlanm genlerin kodlad proteinlerin retiminde kullanlr.

Memeli Hcre Kltrleri Baz memeli proteinlerinin yabanc bir organizma ierisinde retilmesi mmkn deildir. Dier bilimsel ve ekonomik nedenlerle bu proteinlerin retiminde Memeli Hcre Kltrleri kullanlmaktadr. r:Monoklonal antikorlar Neden: nk monoklonal antikorlarn transkripsiyon ve translasyon dzeylerindeki sentez ve reglasyonlar olduka karmaktr. Bu tr proteinler gelecekte tedavi ve analitik uygulamalardaki nemlerinden dolay olduka geni almalara konu olacaklardr.

Bitki Doku Ve Hcre Kltrleri Bitki biyoteknolojinin en nemli alma konularnn banda gelmektedir. Bitkiler besin kayna olmalarnn yansra olduka nemli hammaddelerden biridir. Brezilyada arabalarn %90 benzin ve eker kamndan fermentasyonla elde edilmi alkol karm (gasahol) ile almaktadr. Bitkiler deerli ilalarn aktif maddelerini salamalar asndan da nemli kaynaklardr. Byle deerli maddelerin bitkilerden elde edilmesi ise lkenin iklim koullarna, politikasna ve pazarlama ekonomisine baldr. Bu nedenle, bitki hcre kltr bilimi (bazlar sanat olarak da ifade etmektedir) ortaya km ve gelitirilmitir. Bitki hcrelerinin kltre edilebilmesi ve byk leklerde retilmesi gerek biyoktle eldesi asndan gerekse arzu edilen deerli rnn bu kltrlerden izole edilmesi bakmndan zerinde en fazla allan konularn banda gelmektedir. Bu deerli rnlerin ou hcrenin duraan faznda retilen sekonder metabolitlerdir. Bu teknoloji ilk douunda deerli rnlerin elde edilmesi iin ekonomik deildi fakat teknolojinin geliimi ile birlikte yksek hacimde dk fiyatla rn elde edebilmek mmkn olmutur.

Geleneksel Biyoteknoloji arap Yapm arap zmn d tabakasnda bulunan yabani mayalar kullanlarak yllar ncesinden beri yaplmaktadr. Farkl maya rklar arabn o blgeye ait karakteristik tad ve aromasn vermek zere o orafik alan iin zel olarak seilir. Gnmzde ou modern arap reticileri kendi zgn maya rklarn zelliklerini gre seimini yaparak kltrleyip saklarlar.

Toplanan zmler ra haline getirmek zere paralanr. Geleneksel olarak zmler n ilemden geirilmez. Sadece Kaliforniada sfr dioksit etkisinde braklarak yabani mayalar ldrlr. zmn d tabakasnda bulunan yabani mayalar radaki ekerin fermentasyonunu salar. Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus. Bu deiimi gerekletiren baskn olan mayadr. Fermentasyon gnlerce srer. Krmz ve beyaz zmlerden elde edilen ralar krmz ve beyaz araplar oluturur.

Krmz araplar zmn d kabuu ile birlikte fermente edilir. ekerler etanol ve karbon dioksite dntrlrken etanol kabuktaki pigmentleri znr duruma getirir ve krmz arap oluur. Beyaz arap iin d kabuk uzaklatrlr.

Pek ok arap zellikle krmz araplar ilk ylda malolaktik fermentasyon ad verilen ikinci bir fermentasyon daha geirir. Bu sre zmde var olan malik asiti zmn asiditesini azaltmak zere laktik asit ve karbon dioksite dntrr. Bu fermentasyon Pediococcus, Leuconostoc ve Lactibacillus gibi eitli laktik asit bakterileri tarafndan gerekletirilir. ampanta tipi araplar ikinci bir fermentasyon geirir. eker eklenir ve karbon dioksit karbonat retip arab kabarckl yapar.