TÜBİTAK-BİDEB. Lise Öğretmenleri(Fizik, Kimya, Biyoloji, Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı Lise-1(Çalıştay 2011) İDA Grubu Proje Raporu

Transkript

1 TÜBİTAK-BİDEB Katkılarıyla Lise Öğretmenleri(Fizik, Kimya, Biyoloji, Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı Lise-1(Çalıştay 2011) İDA Grubu Proje Raporu PROJENİN ADI İNSAN SAÇINDA BULUNAN KERATİNİN BAKTERİLERİN BESİN MADDESİ OLARAK KULLANILMASI PROJE DANIŞMANLARI Prof. Dr. Muhsin KONUK Prof. Dr. Bülent GÜNDÜZ PROJE EKİBİ Özcan Elzem ŞENGÜL Çerkezköy Hacı Fahri Zümbül Anadolu Lisesi / TEKİRDAĞ Birsel KADIOĞLU Arhavi Anadolu Lisesi /ARTVİN Handan EKMEKÇİ Sarar İmam Hatip Lisesi/ESKİŞEHİR Kepez/ÇANAKKALE TEMMUZ

2 İÇİNDEKİLER PROJENİN ÖZETİ...3 GİRİŞ...3 MATERYAL VE YÖNTEM BULGULAR VE YORUM ÖNERİLER...10 KAYNAKÇA TEŞEKKÜRLER ÖZGEÇMİŞ

3 PROJENİN ÖZETİ: Bu çalışmanın amacı; saç hidrolizindeki aminoasitlerin bakteriler tarafından besin olarak kullanılıp kullanılamayacağını saptamaktır. Bu amacın gerçekleşmesiyle, saçtan elde edilen aminoasit özütünün daha sonra hayvan yemlerinde protein kaynağı olarak kullanılabilmesine olanak sağlayacağı düşünülmüştür. Saçın hidroliz edildikten sonra standart besi yerlerine eklenmesi neticesinde, farklı bakteri türlerinde ve bir türde de farklı miktarlarda kullanılarak çoğalmaları gözlendi. Yaptığımız çalışmanın sonucunda, saç hidrolizinin bakterilerde etkin besin maddesi olarak kullanılmadığı, tam tersine çoğalmayı engellediği tespit edildi. GİRİŞ: Keratin, sadece bazı ökaryotik (çekirdekli) hücrelerde bulunan lifli, yapısal bir protein ailesinin genel adıdır [1]. [2] [3] Keratin uzun bir amino asit zinciri, yani proteindir. Keratini oluşturan polipeptid zinciri bir sülfür köprüsü ile birbirlerine bağlanır. Sülfür köprüleri, kükürt atomları içeren amino asitler arasında bulunmaktadır. Bu bağlar küçük iplikçikler şeklinde birleşirler. Daha sonra bu iplikçikler gitgide büyür ve bir arada istiflenerek sert ve sağlam bir yapı meydana getirirler. Keratin molekülü,herhangi bir gıdada bulunmaz. Bedenimizde de günlük hayatta kullandığımız eşyalarda da çok çeşitli şekillerde bulunmaktadır. Deri, neredeyse saf keratin molekülünden oluşmuştur. Yün, ipek, balık pulu, tüyler ve tüy sapları da keratinden meydana gelir. Pençeler ve tırnaklar da keratinden oluşurlar. Fakat bunlar daha fazla sülfür köprüsü ile çaprazlama bağlıdırlar. Bu çaprazlama bağ, keratinin daha fazla işlenmiş olduğunu gösterir. Bu durumda meydana gelen molekül daha kuvvetlenir ve sertleşir. Tırnak ve pençelerin sert olmasının nedeni budur. İpek de keratin moleküllerinden oluşur. Pek çok böcek ve örümcek 3

4 tarafından salgılanan katılaşmış bir sıvı olan ipeği oluşturan keratin molekülleri diğer maddelerdekinin aksine bir sarmal biçiminde değillerdir. Bunun yerine birbirlerinin üzerine yığılarak bağlanmış sert amino asit levhaları oluştururlar. İpeğin yüzeyine dokunduğumuzda bu düz yapıyı hissedebiliriz. Keratin çeşitli özelliklerinden dolayı oldukça farklı yerlerde kullanılabilmekte, birbiriyle ilgisiz pek çok malzemenin ana maddesini oluşturmaktadır. Örneğin, deri ile tırnak birbirlerinden farklı maddelerdir. Yün ise apayrıdır. Ama hepsi keratinden oluşmuştur ve hepsi keratinin kendine has özellikleri nedeni ile çeşitli nitelikler edinirler. Örneğin saçın ve derinin esnek olması önemlidir. Ama tırnaklar sert olmalıdır.ipeğin pürüzsüz bir görünüm verebilmesi için yapısının düz olması gerekmektedir. Saçımız da keratin moleküllerinden başka bir şey değildir. Saçımızdaki herhangi bir değişiklik sırasında aradaki bu sülfür bağları kırılır. Örneğin, saçın çeşitli işlemler ile dalgalandırılması, bu gözle görülmeyen molekül bağlarının değişikliğe uğramasından ibarettir [4]. Hepimiz saçlarımızı kestiririz. Kesilen bu saçlarında toplanarak atıldığında çevre kirliliğine de sebep olmaktadır. Biz de yukarıda bahsettiğimiz bu olumsuz durumdan ötürü kuaförlerde biriken ve oradan atılan saçların yapısında bulunan keratini meydana getiren yapı taşlarının HCl yardımıyla hidrolizini sağlayıp, ortaya çıkan aminoasitlerin bakteri, balık ve diğer hayvan yemlerinde kullanılabilmesi amaçlandı. MATERYAL VE YÖNTEM Farklı bakteri türleri ( Basillus subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterobacter aerogenes) Bir tutam saç HCl Spektrofotometre ( Shimadzu UV-1208 UV-Vis) 35 adet küvet 10 adet pipet 10 adet erlenmayer 1 adet sıcak su banyosu 2 adet beherglas 1 adet makas 10 adet deney tüpü 1 adet dijital termometre İzolabant 5 ml saf su 10 adet baget 1 adet pens 4

5 1 adet evaporatör Selüloz filtre (Milipore 22 mikron delikli) Şırınga 1,3 gr Nutrient Broth önce 50 ml saf su ile çözünür, sonra 50 ml daha saf su eklenildi. Tamamen homojen bir görünüm alana kalana kadar manyetik ısıtıcıda ısıtıldı. 12 tane deney tüpünün her birine 10 ml konuldu.11,67 M HCl den 100 ml O,O1 M HCl elde etmek için seyretme işlemi gerçekleştirildi. Bir tutam saç alınıp tartıldı. 0,4 gr geldi.saçlar petri kabı içinde küçültüldü. Sonra asitin içinde bulunduğu erlenmayere saçlar konuldu. Benmari usulü ile 300 C de 30 dk. ısıtıldı.sonra sıcaklık 150 C de 3 saat ısıtılmaya devam edildi. Daha sonra 1 saat oda sıcaklığında bekletilerek soğutuldu. Saç süzgeç kâğıdından süzülerek alındı. Süzüntü vakumlu evaporatöre konuldu. Böylece süzüntüdeki asit ve fazla su uzaklaştırıldı. İşlem sonunda 4,5 µl keratin hidrolizi elde edildi. Bacillus subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterobacter aerogenes bakteri örneklerinden seçildi. Seçilen bakterilerde üreme hızlarını ölçmek için kontrol ve deney grupları oluşturularak ekimler yapıldı. Ekimlerde bakteri miktarları 20 µl olarak kullanıldı. Deney gruplarına saç özütü 100 er µl olarak eklendi. 37 C de inkübasyona bırakıldı. Ayrıca Staphylococcus aureus bakteri türünden saç hidrolizinin farklı yoğunlukta kullanımının bakteri üremesine etkisini görmek için 200, 300, 400 şer µl lik saç hidrolizi standart besi yerlerine eklendi. Bakteri ekimi yapıldı. İnkübasyona bırakıldı. İnkübasyona bırakılan bakteriler 17 saat sonra gözlemlendiğinde farklı oranlarda bulanıklık gözlendi. İnkübatör ortamından aldığımız örneklerimiz vortex karıştırıcı cihazında karıştırıldı. Homojen hale getirilen örneklerden Spektrofotometre küvetlerine 1 ml alınarak konuldu. Alınan örnekler spetrofotometrede 2,5 saat ara ile ölçümler yapıldı. Veri tablosu çıkarıldı. 5

6 6

7 BULGULAR VE YORUMLAR Bakteri Adı Saat S..aureus ( K) S.aureus B.subtilus (K) B.subtilus E.aerogenes ( K) E.aerogenes E.coli (K) E.coli S.aureus (200µm) S.aureus (300µm) S.aureus (400µm) 11:00 0,355 0,418 0,137 0,063 0,581 0,368 0,481 0,069 0,348 0,272 0,015 13:30 0,453 0,405 0,047 0,052 0,598 0,485 0,509 0,208 0,356 0,299 0,142 16,00 0, ,041 0,043 0,599 0,487 0,559 0,235 0,360 0,321 0,262 18:30 0,537 0,462 0,012 0,019 0,605 0,490 0,580 0,334 0,365 0,332 0,329 7

8 B.subtilis bakterisinin kültür ortamı ile saç hidrolizindeki çoğalma grafiği Absorbans (600 nm) 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 KONTROL DENEY Zaman (saat) Bakterinin stok kültürden kültür ortamına ve saç hidrolizine yapılmasından dolayı aktif üreme evresine geçemediği, bu nedenden dolayı hem kontrol hem de deneme grubunda artış olmadığı gözlenmiştir. E. aerogenes bakterisinin kültür ortamı ve saç hidrolizindeki çoğalma grafiği Absorbans (600 nm) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Zaman (saat) KONTROL DENEY Kontrol grubunda önce küçük bir artış gözlenmiş, sonra durağanlaşmıştır. Deney grubunda üreme hızı ilk etapta kontrol grubuna göre daha az olmuş, sonraki dönemlerde durmuş, öylece kalmıştır ve ilerleme kaydedilmemiştir. 8

9 E.coli bakterisinin kültür ortamı ve saç hidrolizindeki çoğalma grafiği 0,7 Absorbans (600nm) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Zaman (saat) KONTROL DENEY Kontrol ve deney gruplarında kademeli artış gözlemlenmiştir. Ancak deney grubundaki ölçüm değerlerinin kontrol grubundakilerden daha az olması saç hidrolizinin E. coli bakterisiyle mücadelede de kullanılabileceğini ima etmektedir. S.aureus bakterisinin kültür ortamı ve farklı miktarlarda saç hidrolizindeki çoğalma grafiği 0,6 Absorbans (600nm) 0,5 0,4 0,3 0,2 0, KONTROL 100µl 200µl 300µl 400µl Miktar (ul) S. aerous bakterisiyle yapılan çalışmada farklı miktarlarda saç hidrolizi kullanıldığında bakterilerin çoğalmasında kademeli azalma gözlenmiştir. Saç hidrolizinin değişik bakteri türlerinde çoğalmaya etkisini ve bir tür bakteri türünde içinde farklı konsantrasyonlarda nasıl etki yaptığı gözlemlendi. 9

10 ÖNERİLER Çalışma fazla bakteri türleriyle denenebilir. Daha uzun süreli ölçüm çalışması yapılabilir. Mümkünse ticari keratin kullanılarak deneyler tekrarlanabilir. KAYNAKÇA: KONUK Muhsin, Kişisel iletişim 6. GÜNDÜZ Bülent, Kişisel iletişim 7. SÜERDEM B. Tülay,Kişisel iletişim TEŞEKKÜR Bu çalıştayı koordine eden ve bu projeyi yapmamıza vesile olan çalıştay koordinatörü Prof. Dr. Mehmet AY a, sunuları ve çalışmalarıyla bizi aydınlatan ve yönlendiren danışmanlarımız Prof. Dr. Muhsin KONUK ve Prof. Dr. Bülent GÜNDÜZ sunumlarıyla bilgilerini paylaşan tüm akademisyen hocalarımıza, TUBİTAK ve BİDEB e, materyel temininde gösterdiği hassasiyetten ve ihtiyaçlarımıza yönelik ilgisinden dolayı biyoloji alanı sorumlu tekniyeni Zübeyde Güneş e, ÇÖMÜ Fen- Edebiyat Fakültesi Biyoloji bölümü araştırma görevlisi Tülay B. SÜERDEM e, diğer tüm çalıştay ekibine, AOTML çalışanlarına ve tüm katılımcı arkadaşlara teşekkür ederiz. Özcan Elzem ŞENGÜL 1975 yılında Çorum da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini tamamladıktan sonra 1998 yılında Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Biyoloji Öğretmenliği nden mezun oldu yılları arasında Gazi Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümünde tezli Yüksek Lisansını tamamladı yılından itibaren çeşitli illerde öğretmenlik yapmaktadır. Halen Çerkezköy Hacı Fahri Zümbül Anadolu Lisesi nde Biyoloji Öğretmeni olarak görevini sürdürmektedir. Almanca ve İngilizce bilmektedir. 10

11 Birsel KADIOĞLU 1965 yılında Mersin de doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini tamamladıktan sonra 1986 yılında Gazi Üniversitesi Eğitim Fakültesi Biyoloji Eğitimi bölümünden mezun oldu yılları arasında Kayseri çalıştı. Halen Arhavi Anadolu Lisesi nde Biyoloji Öğretmeni olarak görevini sürdürmektedir. Handan EKMEKÇİ: 1973 yılında Çanakkale de doğdu. İlk, orta okul eğitimini Bursa Yenişehir de,lise eğitimini Aksaray da tamamladı. Lisans eğitimini 1996 yılında Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Biyoloji Öğretmenliği Bölümünden mezun oldu yılından itibaren Milli Eğitim Bakanlığı bünyesindeki ilköğretim ve liselerde öğretmenlik yaptı. Halen Eskişehir Sarar Anadolu İmam Hatip Lisesinde görev yapmaktadır. 11