Çeşitli tatlı sulardan izole edilen bazı Synechocystis sp. izolatlarına Cr(VI) ve Cd(II) ağır metallerinin etkisi ve giderimi: Metal gideriminin protein ve tiyoller açısından değerlendirilmesi
Effect and removal of Cr(VI) and Cd(II) heavy metals on some Synechocystis sp. strains isolated from different freshwaters: Estimation of metal removal in terms of proteins and thiols
Yazar: ŞAHLAN ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. BELMA ASLIM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada Mogan Gölü, Kurtboğazı Barajı, Uncalı Deresi, Bafa Gölü, Hatim Çayı, Harikalar Diyarı Göleti ve Kızılırmak Nehri gibi tatlı su kaynaklarından alınan örneklerden toplam 15 adet siyanobakter izole edilmiştir. İzolatlar morfolojileri, bölünme fizyolojilerine ve 16S rRNA'larına göre Synechocystis sp. olarak tanımlanmışlardır. Tanımlanan izolatlar 5-50 ppm Cr(VI) ve Cd(II) konsantrasyonlarına maruz bırakılarak klorofil-a analizi ve EC50 değerleri ile bu metallere karşı canlılıkları tespit edilmiştir. Cr(VI) ve Cd(II) metallerinde canlılığını en çok koruyabilen izolat Synechocystis sp. BASO670 olarak belirlenmiş ve bütün deneylerde bu izolat kullanılmıştır. Biyosorpsiyon deneyinde Synechocystis sp. BASO670 izolatının cansız, tutuklanmış canlı ve cansız hücreleri kullanılarak pH, biyokütle, sıcaklık, metal konsantrasyonları ve zaman gibi değişkenlerin etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, Synechocystis sp. BASO670 izolatının her üç biyokütlesinin Cr(VI) biyosorpsiyonu için en uygun koşulların; pH 2, 0,05 g biyokütle (cansız), 30 küre (tutuklanmış), 25 oC, 100 ppm metal konsantrasyonu ve 60 dak olduğu, Cd(II) biyosorpsiyonu için en uygun koşulların da; pH 7, 0,05 g biyokütle (cansız), 30 küre (tutuklanmış), 25 oC, 100 ppm metal konsantrasyonu ve 60 dak zaman olduğu tespit edilmiştir. Synechocystis sp. BASO670 izolatının tutuklanmış kuru hücreleri her iki metali de yüksek oranda biyosorbe ettiği tespit edilmiştir. Biyobirikim denemelerinde Synechocystis sp. BASO670 izolatı 10 ppm Cr(VI), 10 ppm Cd(II) ve 10 ppm Cr(VI) ve 10 ppm Cd(II) metal karışımlarına maruz bırakılmış ve denemeler sonucunda bu izolatın Cd(II)'yi Cr(VI)'ya göre daha yüksek oranda tuttuğu tespit edilmiştir. Biyobirikim denemelerinde kullanılan kontrol ve metallere maruz kalan izolatın taramalı elektron mikroskop görüntüleri çekilerek elemental analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre Cr(VI) ve Cd(II)'ye maruz kalan hücrelerde eksopolisakkarit (EPS) yapısının daha çok sentezlendiği ve metal karışımına maruz kalan hücrelerde morfolojik bozukluklar meydana geldiği tespit edilmiştir. Biyobirikim deneyleri ile aynı şartlarda metallere maruz kalan Synechocystis sp. BASO670 izolatının proteinleri çıkarılarak SDS-PAGE'de yürütülmüştür. Metale maruz kalan hücrelerin kontrole göre protein miktarlarında değişiklikler olduğu, özellikle Cr(VI)'ya maruz kalan hücrelerde farklı bir proteinin sentezlendiği ve metal karışımlarına maruz kalan hücrelerin bazı proteinlerinin kaybolduğu saptanmıştır. Synechocystis sp. BASO670 izolatı biyobirikim deneyi ile aynı şartlarda metallere maruz bırakılarak toplam tiyol, proteine bağlı olmayan tiyol ve proteine bağlı tiyol miktarları hesaplanmış, özellikle proteine bağlı tiyol miktarlarında metale bağlı artış olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In the present study 15 cyanobacterial isolates were isolated from freshwaters such as Mogan Lake, Kurtboğazı Damm, Uncalı Stream, Bafa Lake, Hatim Stream, Harikalar Diyarı Pond and Kızılırmak River. Isolates were identified according to their morphologies, cell divison physiology and 16S rRNA as Synechocystis sp. Identified isolates were exposed to 5-50 ppm Cr(VI) and Cd(II) concentrations and the aliveness of the isolates were determined by chlorophyll-a analysis and EC50 values. Synechocystis sp. BASO670 was selected as the most protected its aliveness to Cr(VI) and Cd(II) and this strain was used at each experiments. Dead, immobilized dead and immobilized alive biomass of the Synechocystis sp. BASO670 were used for biosorption of Cr(VI) and Cd(II) and the effect of parameters such as pH, biomass, temperature, metal concentrations and time on biosorption was investigated. As a result optiumum conditions for Cr(VI) biosoption of different biomasses of Synechocystis sp. BASO670 were; pH 2, 0,05 g (dead biomass)- 30 bead (immobilized biomass), 25 oC, 100 ppm metal concentrations and 60 min, optiumum conditions for Cd(II) were; pH 7, 0,05 g (dead biomass) - 30 beads (immobilized biomass), 25 oC, 100 ppm metal concentrations and 60 min. Maximum biosorption for both metals were determined at immobilized dead biomass of Synechocystis sp. BASO670. Synechocystis sp. BASO670 was exposed to 10 ppm Cr(VI), 10 ppm Cd(II) and 10 ppm Cr(VI) and 10 ppm Cd(II) metal mixture for bioaccumulation and as a result, this isolate was accumulate high percentage of Cd(II) than Cr(VI). Isolate wich was exposed to metals at the same conditions of bioaccumulation was also analysed by scanning electrom microscope (SEM) and elemental analysis were determined. As a result cells exposed to Cr(VI) and Cd(II), produced more exopolysaccharides and morphological defects were determined at cells exposed to metal mixture whwn compared with control. Also, protein profiles by SDS-PAGE of Synechocystis sp. BASO670 isolate which was exposed to metals at the same conditions of bioaccumulation, were determined by SDS-PAGE. When compared with control, some differences at protein values, a different protein synthesis at the cells exposed to Cr(VI) and some missing proteins at the cells exposed to metal mixture were detected. Also Synechocystis sp. BASO670 was evaluated with metals at the same conditions of bioaccumulation and total thiol, non-protein thiol and protein binded thiol values were determined. It was determined an increase especially at the protein binded thiols levels of the isolate exposed to metals.