Mikrobiyal biyoçimento üretimine yönelik üreaz enzimi üretiminin optimizasyonu
Optimization of urease production for the production of microbial biocement
Yazar: TAYMAZ AZARNO
Danışman: PROF. DR. MURAT ELİBOL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Bacillus = Bacillus ; Biyoteknolojik prosesler = Biotechnological process ; Klebsiella pneumoniae = Klebsiella pneumoniae ; Streptomyces = Streptomyces ; Üreaz = Urease

Özet:
Tiyol bakımından zengin olan üreaz enzimi (EC 3.5.1.5) ürenin hidrolizini katalizleyen bir enzimdir. Mikrobiyal çimento üretim teknolojisi ise, doğal kumtaşı oluşumunu taklit eden bir proses olup, uygun mikroorganizma ve ortam seçimi ile istenen yüzeylerde kalsit oluşumu prensibine dayanmaktadır. Biyoçimento oluşumu, ürenin hidrolizi, alkalikliğin arttırılması, Ca2+ iyonlarının yüzey absorbsiyonu ve çekirdekleşme ve kristal gelişimi olarak 4 aşamada gerçekleşmektedir.
Bu çalışmada, çeşitli mikrobiyal suş ve izolatlardan üreaz enzimi üreten mikroorganizma seçimi ve ortam koşullarının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kalsit oluşumu denemeleri yapılarak üretimi etkileyen faktörler belirlenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, beş adet Bacillus izolatı (EgeB.2.1.F, EgeB.1.1.F, B.1.d.4, B.2.d.5, B.1.4.a) ve Klebsiella oxytoca ve on adet Streptomyces izolatı (136sy-s, 2M21, M125-1, M-127-2, S3, 1M1, M80, M107, M136K-2, M-123-2) kullanılmıştır . İzolatlar seçici büyüme ortamına aktarılarak, üreaz enzim aktivitesi potansiyeli olan mikroorganizmalar renk değişimine göre belirlenmiştir. Seçilen üç adet Streptomyces izolatının çalkalamalı kültürde üretimleri gerçekleştirilerek üreaz enzim aktiviteleri spektrofotometrik yöntem ile tayin edilmiştir. Üretimler sonucunda en yüksek üreaz aktiviteleri Streptomyces  M107, M136K-2, M123-2  için sırasıyla 0.138, 0.127 ve 0.121 U/ml olarak elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, üreaz enzim aktivitesi gösteren Streptomyces  M107, M136K-2, M123-2  cinsleri biyoçimento üretimi için farklı konsantrasyonlarda CaCl2 ve üre içeren SFM Broth ortamına aktarılarak, biyoçimento üretim performansları araştırılmıştır.

Abstract:
Urease (EC 3.5.1.5) which has large amount of thiol is the catalytic enzyme of urea. However, microbial cement technology is the process which mimics natural sandstone production and based utilizing the certain microorganism and environment to obtain desired amount of calcite. Biocement production follows 4 steps as, urea hydrolysis, increase in alkalinity, surface adsorption of Ca2+ ions, nucleation and crystal formation.
In this study, the selection of urease producing microorganisms among various microbial isolates and optimization of different parameters affecting urease production were carried out.In addition, some factors influencing the calcit formation were also determined. Five Bacillus isolates (EgeB.2.1.F, EgeB.1.1.F, B.1.d.4, B.2.d.5, B.1.4.a), Klebsiella oxytoca and ten Streptomyces isolates (136sy-s, 2M21, M125-1, M-127-2, S3, 1M1, M80, M107, M136K-2, M-123-2) were tested for their potential of producing urease by using urease sellective medium. Three Streptomyces isolates were selected according to the visual inspection of the color change in the medium. Shake flask productions were performed by using selected isolates and urease activities were determined by spectrophotometric method. The highest urease activities achieved for Streptomyces M107, M136K-2, M123-2 isolates were 0.138, 0.127 and 0.121 U/ml respectively. In addition to, the second stage of the research, Streptomyces  M107, M136K-2, M123-2 genuses which indicated urease activity were transferred into the medium containing various amount of CaCl2 and urea in SFM Broth and their biocement production performances were investigated.