Mikrobiyal Biyoteknoloji, Mikroorganizmaların Metabolizması

Benzer belgeler
TEST 1. Hücre Solunumu. 4. Aşağıda verilen moleküllerden hangisi oksijenli solunumda substrat olarak kullanılamaz? A) Glikoz B) Mineral C) Yağ asidi

Metabolizma. Metabolizmaya giriş. Metabolizmaya giriş. Metabolizmayı tanımlayacak olursak

12 HÜCRESEL SOLUNUM GLİKOLİZ VE ETİL ALKOL FERMANTASYONU

HÜCRESEL SOLUNUM OKSİJENSİZ SOLUNUM

6. BÖLÜM MİKROBİYAL METABOLİZMA

Biyoteknolojinin Temelleri

OKSİJENLİ SOLUNUM

Hücre Solunumu: Kimyasal Enerji Eldesi

ayxmaz/lisebiyoloji.com

Prof. Dr. Filiz Özçelik. Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü

CANLILARIN ORTAK ÖZELLİKLERİ

Organik Bileşikler. Karbonhidratlar. Organik Bileşikler YGS Biyoloji 1

8 HAFTA Mikrobiyal Beslenme

Canlılarda Enerjitik Olaylar, Fotosentez ve Kemosentez, Aerobik Solunum ve Fermantasyon

Solunum. Solunum ve odunsu bitkilerin büyümesi arasında yüksek bir korelasyon bulunmaktadır (Kozlowski ve Pallardy, 1997).

PROF. DR. SERKAN YILMAZ

1.018/7.30J Ekoloji I: Dünya Sistemi Güz 2009

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1: MİKROBİYOLOJİYE GİRİŞ...1 BÖLÜM 2: MİKROORGANİZMALARIN MORFOLOJİLERİ.13 BÖLÜM 3: MİKROORGANİZMALARIN HÜCRE YAPILARI...

13 HÜCRESEL SOLUNUM LAKTİK ASİT FERMANTASYONU

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 11. Sınıf 1 CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

BİTKİLERDE SOLUNUM REAKSİYONLARI. Prof. Dr. Necmi İŞLER Tarla Bitkileri Bölümü Öğretim Üyesi

Hücrelerde gerçekleşen yapım, yıkım ve dönüşüm olaylarının bütününe metabolizma denir.

I. Koenzim A nedir? II. Tarihsel Bakış III. Koenzim A nın yapısı IV. Asetil-CoA nedir? V. Koenzim A nın katıldığı reaksiyonlar VI.

Hücre solunumu ve fermentasyon enerji veren katabolik yollardır. (ΔG=-686 kcal/mol)

BİYOTEKNOLOJİYE GİRİŞ. Araş. Gör. Dr. Öğünç MERAL

Karbohidratlar. Karbohidratların sınıflandırılması. Monosakkaritler

SÜT ENDÜSTRİSİNDEKİ YARARLI MİKROORGANİZMALAR

BÖLÜM 13 SOLUNUM VE FERMENTASYON

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf 2 KARBONHİDRAT LİPİT (YAĞ)

ÜNİTE 7 : HÜCRESEL SOLUNUM

*Türden türe değişkenlik gösterir. *İnsanın sadece barsak mikroflorasında 100 türün üzerinde 100 trilyondan fazla bakteri mevcuttur.

Solunumda organik bileşikler karbondioksite yükseltgenir ve absorbe edilen oksijen ise suya indirgenir.

-Kloroplast ve mitokondri bulunmaz fakat bu organellerde bulunan aynı bulunur.

ayxmaz/biyoloji Adı: 1.Aşağıda verilen atomların bağ yapma sayılarını (H) ekleyerek gösterin. C N O H

2. Kanun- Enerji dönüşümü sırasında bir miktar kullanılabilir kullanılamayan enerji ısı olarak kaybolur.

HÜCRESEL EVRİM. Prof. Dr. Müjgan Cengiz Prof. Dr. Ayhan Deviren

YGS YE HAZIRLIK DENEMESi #6

Mikroorganizmalara giriş. Yrd.Doç.Dr. Sema CAMCI ÇETİN

KATI ATIKLARIN ARITILMASINDA MİKROORGANİZMALARIN KULLANIMI

ÇEVRE KİMYASI LABORATUVARI II DERSİ İÇİN KAYNAK NOT: BU NOTTAKİ HER BİLGİDEN SORUMLUSUNUZ.

Organik bileşikler; karbonhidratlar, lipidler, proteinler, vitaminler ve nükleik asitler olmak üzere beş gruba ayrılır.

İal-biyoloji METABOLİZMA/SOLUNUM. 1.Metabolizma ölçümünde dikkate edilecek koşullar nelerdir?

GIDALARDA MİKROBİYAL GELİŞMEYİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

YAZILIYA HAZIRLIK TEST SORULARI. 11. Sınıf

FOTOSENTEZ C 6 H 12 O O 2. Fotosentez yapan canlılar: - Bitkiler - Mavi yeşil algler - Bazı bakteriler - Bazı protistalar. Glikoz IŞIK KLOROFİL

Biyoloji Canlılarda Solunum Enerjinin Açığa Çıkışı

FOTOSENTEZ. 1. Fotosentez, güneş enerjisini, besin içindeki saklı kimyasal bağ enerjisine çeviren olaydır.

BİY 315 BİYOKİMYA GİRİŞ. Yrd. Doç. Dr. Ebru SAATÇİ Güz Yarı Dönemi

YGS YE HAZIRLIK DENEMESi #2

Solunum bütün canlı hücrelerde görülen katabolik(yıkım) bir olaydır.

KAFKAS ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ DÖNEM I DERS YILI 4. KOMİTE: HÜCRE BİLİMLERİ DERS KURULU IV

Canlının yapısında bulunan organik molekül grupları; o Karbonhidratlar o Yağlar o Proteinler o Enzimler o Vitaminler o Nükleik asitler ve o ATP

III-Hayatın Oluşturan Kimyasal Birimler

DÖNEM II DERS YILI SİNDİRİM VE METABOLİZMA DERS KURULU ( 24 ARALIK MART 2019)

TIBBİ BİYOLOJİ YAĞLARIN VE PROTEİNLERİN OKSİDASYONU

M. (arpa şekeri) +su S (çay şekeri) + su L.. (süt şekeri)+ su

Öğr. Gör. Dr. İlker BÜYÜK (Botanik, 10. Hafta): Fotosentez FOTOSENTEZ

ENDÜSTRIDE VE CANLILARDA ENERJI. Canlılarda Enerji

YGS YE HAZIRLIK DENEMESi #15

DOYMAMIŞ YAĞ ASİTLERİNİN OLUŞMASI TRİGLİSERİTLERİN SENTEZİ

HÜCRE SOLUNUMU ve FERMENTASYON


Doğadaki Enerji Akışı

İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji ABD Prof. Dr. Filiz Aydın

TIBBİ BİYOKİMYA ANABİLİM DALI LİSANSÜSTÜ DERS PROGRAMI

11. SINIF KONU ANLATIMI 2 ATP-2

Biyoteknolojinin Tarihçesi

TIP 103 HÜCRE DERS KURULU 3.KURUL 1. HAFTA. 13 Şubat 2019 Çarşamba

HÜCRE SOLUNUMU: KİMYASAL ENERJİ ELDESİ

DÖNEM II DERS YILI SİNDİRİM VE METABOLİZMA DERS KURULU ( 25 ARALIK 02 MART 2018)

ADIM ADIM YGS-LYS 44. ADIM CANLILARIN SINIFLANDIRILMASI-4 BAKTERİLER ALEMİ-2

BĠYOKĠMYA DOÇ. DR. MEHMET KARACA

Ayxmaz/biyoloji. Azot döngüsü. Azot kaynakları 1. Atmosfer 2. Su 3. Kara 4. Canlılar. Azot döngüsü

6. glikolizde enerji kazanım hesaplamalarında; Substrat düzeyinde -ATP üretimi yaklaşık yüzde kaç hesaplanır? a. % 0 b. % 2 c. % 10 d. % 38 e.

ADIM ADIM YGS-LYS 2. ADIM CANLININ ORTAK ÖZELLİKLERİ

Fotosentez ile her yıl 160 milyar ton karbonhidrat üretilir. Güneş enerjisi dünyadaki yaşam enerjisi kaynağıdır.

Mikroorganizmalar gözle görülmezler, bu yüzden mikroskopla incelenirler.

T. C. İSTANBUL BİLİM ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOKİMYA ANABİLİM DALI YÜKSEK LİSANS PROGRAMI EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI MÜFREDATI

12. SINIF KONU ANLATIMI 7 GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ ÇALIŞMA ALANLARI

1-GİRİ 1.1- BİYOKİMYANIN TANIMI VE KONUSU.-

YGS ANAHTAR SORULAR #1

Doğru - Yanlış Soruları. Etkinlik - 1. ÜNİTE 1 CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ BÖLÜM 1 Fotosentez

Yrd. Doç. Dr. Seda SABAH Teknolojisi (Tartışma) 11:30 12:15 Tıbbi Biyoloji ve Genetik: DNA. Yrd. Doç. Dr. Seda SABAH Teknolojisi (Tartışma)

Beslenmeden hemen sonra, artan kan glikoz seviyesi ile birlikte insülin hormon seviyesi de artar. Buna zıt olarak glukagon hormon düzeyi azalır.

19. yüzyıldan itibaren önemli gelişmeler ortaya çıkmıştır. Biranın bozulmasına neden olan bir etmenin LOUİS PASTEUR ün çalışmaları ile tanımlanması,

ADIM ADIM YGS-LYS 46. ADIM CANLILARIN SINIFLANDIRILMASI-6 PROTİSTA ALEMİ

ADIM ADIM YGS-LYS 47. ADIM CANLILARIN SINIFLANDIRILMASI-7 MANTARLAR ALEMİ

ADIM ADIM YGS LYS Adım EKOLOJİ 7 MADDE DÖNGÜLERİ (Su, Karbon ve Azot Döngüsü)

T.C. HACETTEPE ÜNĐVERSĐTESĐ EĞĐTĐM FAKÜLTESĐ KĐMYA EĞĐTĐMĐ ANABĐLĐM DALI

İ. Ü İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı Prof. Dr. Filiz Aydın

YÜKSEK İHTİSAS ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI Dönem II TIP 2030 SİNDİRİM ve METABOLİZMA DERS KURULU

KİMYASAL VE FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ SEBEBİYLE MİKROBİYEL GELİŞMEYE EN UYGUN, DOLAYISIYLA BOZULMAYA EN YATKIN, GIDALARDAN BİRİDİR.

00220 Gıda Biyokimyası

BİYOPROTEİN- BİYOMAS -MİKROBİYAL PROTEİN: (TEK HÜCRE PROTEİNİ)

DERS TANITIM BİLGİLERİ. Çarşamba günleri, Saat:

LİPİTLERİN ORGANİZMADAKİ GÖREVLERİ SAFRA ASİTLERİ

Biyokimya. Biyokimyanın tanımı ve önemi Organizmanın elementer yapısı Canlılık Su Kovalent olmayan bağlar (intermoleküler etkileşimler)

6. glikolizde enerji kazanım hesaplamalarında; Substrat düzeyinde -ATP üretimi yaklaşık yüzde kaç hesaplanır? a. % 0 b. % 2 c. % 10 d. % 38 e.

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 9. Sınıf 1 BİLİMSEL BİLGİNİN DOĞASI CANLININ ORTAK ÖZELLİKLERİ

Transkript:

KİM 458 Biyoteknolojinin Temelleri Mikrobiyal Biyoteknoloji, Mikroorganizmaların Metabolizması Prof. Dr. Y. Murat ELÇİN

Mikroorganizmalar Mikroskop altında görülebilen ve çoğunlukla tek hücreli olan küçük canlılar mikroorganizma olarak adlandırılır. Bakteriler, virüsler, küfler ve mayalar bu grup içerisindedir. Mikroorganizmalar doğada, su ve toprakta, bazı gıda maddelerinde, gelişmiş canlıların deri ve bağırsaklarında, organik maddelerde hemen her yerde bulunurlar. Mikroorganizmalar yaşamaları için gerekli beslenme ortamında ve uygun koşullarda hızla çoğalırlar

Bakteriler Bakteriler, tek hücreli prokaryotik mikroorganizmalardır. Büyüklükleri 0.1-10 µm arasında değişir. Hava, toprak, su ile canlı dokularında yaşarlar ve biyolojik olarak hayatın devam etmesi için çok önemlidirler Mayalar Mayalar tek hücreli mantarlardır. Ekmek mayası ekmek imalatında, bira mayası bira fermantasyonunda kullanılır. Maya şarap yapımında da kullanılır. Biyoteknolojide insülin, interferon gibi insan proteinleri, hepatit B virüsünün kabuk proteinleri (aşı üretimi için) maya tarafından üretilebilmektedir Protistler Protistler (Protista, bazen Protoctista), ayrışık (heterojen) bir canlı grubudur ve hayvan, bitki ya da mantar olarak değerlendirilemeyen ökaryot canlılardan oluşur.

Bakteri Kültürleri Biyoteknolojik çalışmalarda, üretimlerinin hızlı ve maliyetin düşük olması gibi avantajlarından dolayı en çok bakteriler kullanılır. Biyoteknolojide Mikroorganizmaların Kullanımı Değişik teknikler kullanılarak hücre DNA sına istenen genler yerleştirilerek modifiye edilmekte ve istenilen proteinler bu canlılara ürettirilebilmektedir. Bu teknikler: Transformasyon Elektroporasyon

Genetik Modifikasyonların Uygulama Alanları Bitki tohumlarından üretim için en iyi olanların seçimi. Gıda mayalamada kullanılan mikroorganizmaların iyi seçimi (örneğin yoğurt ve peynir üretimi için) Bakterilere istenen maddelerin ürettirilmesi (antibiyotik, kanser hastaları için interferon, şeker hastaları için insülin gibi) Endüstriyel veya evsel atıkların temizlenmesinde kullanılan bakterilerin üretimi Aşı olarak kullanılabilen bakteri üretimi Tıbbi uygulamalar için virüs üretimi

Mikroorganizmaların Önemi Mikroorganizmaların insan sağlığına yararlı ve zararlı etkileri vardır. Bazı yiyecek, içecek ve tedavi amacıyla kullanılan ilaçlar ve aşılar bakteri ve mayalar kullanılarak üretilir. Zararları da vardır. Birçok salgın hastalığa mikroorganizmalar neden olmaktadır.

Mikroorganizmalar Kullanılarak Üretilen Bazı Ürünler Şarap ve bira üretimi Yiyecek katkı maddesi üretimi amino asidler vitaminler Klonlama Mikrobiyal Biyoteknoloji q q q q Amino asidler Vitaminler Yiyecek katkı maddeleri Enzimler q Rekombinant protein ilaçları q q q Antibiotikler Yakıt Plastikler

Gıda Sanayisinde Mikroorganizmaların Kullanımı q q q q q q q Bira üretimi Ekmek üretimi Şampanya üretimi Peynir üretimi Turşu üretimi Soya sosu üretimi Yoğurt üretimi

MİKROORGANİZMALARIN ENERJİ İHTİYACI Fototrof: ışık enerjisinden yararlananlar Kemotrof: kimyasal enerjiden yararlananlar (organik ve anorganik madde oksidasyonu) C KAYNAĞI KULLANIMI Ototrof: Yalnız CO 2 i kullananlar (fotosentez hücreleri) Heterotrof: İndirgenmiş formdaki C bileşiklerini (ör. karbohidratlar) kullananlar (hayvan hücreleri çoğu bitki hücreleri ve mikroorganizmalar) Kemoorganotrof: Elektron verici olarak kompleks organik bileşikleri kullananlar Kemolitotrof: Elektron verici olarak basit anorganik bileşikleri (ör. H 2 O, H 2 S, NH 3, S gibi) kullananlar

Beslenme Şekillerine Göre Organizmaların Sınıflandırılması

Hidrojen Vericiler AEROBİK SOLUNUM Aerobik Koşullar Anaerobik Koşullar H 2 O O 2 NO 2-, N 2 O, N 2 NO 3 - S 2- SO 4 2- S 2- S CH3COOH CO 2, HCO - 3 CH 4 CO 2, HCO - 3 Süksinat Fumarat Fe 2+ Fe 3+ Oksijen varlığında tüm aerobik ve fakültatif anaerobik organizmalar yaparlar. AEROBİK SOLUNUM Nitrat Solunumu Fakültatif anaerobik bakteriler yaparlar. Sülfat Solunumu Obligat anaerobik bakteriler yaparlar. Kükürt Solunumu Fakültatif ve obligat anaerobik bakteriler Karbonat Solunumu Asetojen bakteriler Karbonat Solunumu Metanojen bakteriler Fumarat Solunumu Süksinojen bakteriler Demir Solunumu Fakültatif Anaerobik: Hem aerobik, hem anaerobik Obligat Anaerobik: Oksijeni hiç kullanmayanlar

Biyoteknolojik Önemi Olan Bakteri Familyaları (Biotechnologie, H. Dellweg, 1987) Familya Kısa tanımlama Türlerin katıldığı prosesler Pseudomonadaceae Gram (-), doğrusal veya hafif bükülmüş çubuk şeklinde Pseudomonas: Hidrokarbanların değerlendirilmesi, SCP, Steroid oksidasyonu, Hidrojen oksidasyonu Acetobakter: Alkol oksidasyonları Micrococcaceae Gram (+), küresel yapılı Micrococcus: Hidrokarbonların değerlendirilmesi ve steroid oksidasyonu Lactobacteriaceae Gram (+), Süt asidi oluştururlar. Streptococcus ve Leuconostoc Streptokok-Lactobacillus ise çubuksu yapıda Streptococcus: Süt asidi ve diasetil oluşumu Leuconostoc: Dextran oluşumu Lactobacillus: Süt asidi eldesi, süt ürünleri, asidik mayalanma, gıdaların bozunması Propionibacteriaceae Gram (+),anaerobik çubuksu yapıda Propionibacterium: Vitamin B12, propiyonik asit üretimi Enterobacteriaceae Gram (-), kısa çubuk yapısında Escherichia ve Aerobacter: Nükleotit α-ketoglutarat gibi maddelerin oluşumu Bacillacea Spor oluşturan Gram (+), çubuksu yapıda, Bacillus aerobik Bacillus: Polipeptitler, Antibiyotikler, toksik maddeler ve enzimlerin üretimi

Biyoteknolojide Önemli Mantar Familyaları Familya Kısa tanımlama Türlerin katıldığı prosesler Saccharomycetaceae Spor oluşturur ve oldukça iyi bir mayalanma yeteneği vardır. Saccharomyces: Ekmek, şarap, bira, alkol üretimi. Crypococcaceae Spor oluşturmaz, misel oluşturabilir. Candida ve Torulopsis: Hidrokarbon ve karbohidratları C-kaynağı olarak kullanıp protein oluşturur. Mucoraceae Phycomycetes Mucor ve Rhizopus: Asetik, fumarik, süksinik ve glukonik asitlerin eldesi

Biyoteknolojide Önemli Algler Familya Kısa tanımlama Türlerin katıldığı prosesler Chlamydomonodaceae Chlamydomonas Bitkisel üreme, zigot oluşturma Chlorococcales Chlorella Küresel yapılı bitki hücreleri Oscillatoriaceae Scenedesmus Spirulina Hücre agregatları oluşturur. Mavi algler, protein ve vitamin içerikleri yüksektir.

Bakteri ve Maya Hücrelerinin Ortalama Moleküler Bileşimleri (Kuru Madde Bazına Dayalı) % Bakterilerde Mayalarda Protein ve Amino asitler 52.4 39 Karbohidrat 16.6 39.1 RNA 15.7 10.8 DNA 3.2 10.8 Lipid 9.4 7.0 Kül 3.5 4.1

Mayanın Moleküler Bileşiminin Üreme Hızına Bağımlılığı (Kuru Madde Bazına Dayalı) Üreme hızı (h -1 ) Protein (%) Karbohidrat (%) 0,025 32,4 47,8 0,11 44,5 39,2 0,22 54,1 24,7

Mikroorganizma Substratları OKSİJEN-AZOT-KARBON-DİĞER ELEMENTLER Moleküler N 2 İnert: Az sayıda mikroorganizma kullanabilir.

Substratların Hücre İçine Transportu

Karbohidrat Metabolizması 1. Embden Meyerhof Parnas (EMP) metabolik yolu, glikoliz 2. Entner Doudoroff (ED) metabolik yolu 3. Pentoz fosfat (PP) metabolik yolu 4. Trikarboksilik asit çevrimi, TCA çevrimi, Krebs çevrimi, sitrik asit çevrimi

Mikroorganizma Türüne Bağımlı Olarak Çeşitli Metabolik Yolların Heksoz Yıkımına Katılma Oranları (%) Tür Glikoliz (EMPyolu) Pentozfosfat yolu Candida utulis 70-80 30-20 - Streptomyces griseus Penicillum chrysogenum 97 3-77 23 - Escherichia coli 72 28 - Bacillus subtilis 74 26 - Pseudomonas aeruginosa Acetomonas suboxydans Pseudomonas saccharophila - 29 71-100 - - - 100 Hydroginomonas - - 100 Entner-Doudoroff yolu

Lipit Metabolizması Lipitler hücre zarlarının temel bileşenleridir. Enerji değerleri karbonhidrat ve proteinlere oranla daha yüksektir % 90 triaçilgliserollerdir. triaçilgliserol lipaz gliserol + 3 yağ asidi Temel lipit metabolizması yağ asitlerinin β-oksidasyonudur.

Azot Metabolizması Azot, amino asit, nükleotit, protein ve DNA gibi biyolojik maddelerin yapısında bulunan bir elementdir Azot metabolizmasının genel şeması

Katabolik ve Anabolik Reaksiyonlar

Katabolik Reaksiyonlara Genel Bakış

Katabolik ve Anabolik Reaksiyonların ilişkisi

Substrat Zinciri Fosforilasyon 1,3-Bifosfogliserat Fosfoenolpiruvat ADP ATP 3-Fosfogliserat Fosfogliserat kinaz ADP ATP Piruvat Piruvat kinaz Tüm organizmalar Asetilfosfat ADP ATP Asetat kinaz Asetat Bazı bakteri türleri

Fotosentetik Mebranda Işık Reaksiyonları, Redoks Sistemleri ve ATP Sentezi 2H 2 O + 2 NADP + hν (ışık) O 2 + 2 (NADPH + H + ) Su fotolitik olarak parçalanır, oksijen açığa çıkar ve hidrojen transportu enerji barajına karşı başarılır, gerekli enerji adsorplanan ışık kuantı tarafından verilir. Işık enerjisi fotofosforilasyonda ADP ve anorganik fosfattan ATP sentezine yarar. Fotosentetik fosforilasyon tüm fotosistemlerin lokalize olduğu tilakoid membranda gerçekleşir. Tilakoid membranın iç ve dış bölge arasında ph farkının 3-4 ph birimi olduğu ölçülebilmiştir. 2 ph birimlik farka kadar bu gradientten ATP sentezinin yürütülmesinde yararlanılabilir.

Substrat A B C Araürün (I) Anabolik reaksiyonlara katılan enzimler ise represyon yardımıyla regüle edilirler Represyon Araürün W X Y Son ürün (Z) Araürün W X Y Son ürün (Z)