Sıcak su kaynaklarından termofilik mikroorganizmalarin izolasyonu, identifikasyonu ve poli-β-hidroksibütirat üretim yeteneklerinin belirlenmesi
Isolation of thermophilic microorganisms from hot springs, identification and determination their ability to poly-β hydroxybutyrate pruduction
Yazar: SERAP GEDİKLİ
Danışman: PROF. DR. AHMET ÇABUK ; DOÇ. DR. MEHMET BURÇİN MUTLU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Termofilik ve hipertermofilik gibi ekstremofilik mikroorganizmalar hem biyoçeşitlilik hem de evrimsel süreç açısından oldukça ilgi çekicidirler. Ülkemiz jeolojik yapısından dolayı pek çok sıcak su kaynağına sahiptir. Ancak bu kaynakların mikrobiyolojik profillerini hem bakteriler hem de arkeler açısından belirleyen kapsamlı bir çalışma açısından eksikliklerin olduğu bilinmektedir. Bu organizmalar yüksek sıcaklıklarda hızlı ve verimli bir şekilde cereyan eden endüstriyel ve biyoteknolojik süreçlerde önemli avantajlar sağlar. Yeni mikrobiyal suşların izolasyonu, yeni bileşiklerin ve yol izlerinin identifikasyonu, hücresel bileşenlerin moleküler ve biyokimyasal karakterizasyonu ile olası potansiyel de giderek artmaktadır. Kütahya-Simav'da bulunan Naşa ve Çitgöl Termal Kaplıcalarından Mayıs 2011 ve Ekim 2012 aylarında alınan su örneklerinin mikrobiyal çeşitliliği hem kültüre bağımlı hem de flueresens in situ hibridizasyon, denature edici jel elektroforezi, 16S klon kütüphanesi oluşturma teknikleri kullanılarak kültürden bağımsız olarak çalışılmıştır. Kültüre bağımlı yapılan çalışmalar sonunda Mayıs 2011'de alınan su örneklerinden Geobacillus subterraneus, Geobacillus stearothermophilus ve Geobacillus thermoleovarans, Ekim 2012'de alınan su örneklerinden ise Geobacillus kaustophilus, Geobacillus thermoleovarans ve Geobacillus thermoparaffinivorans, Geobacillus sp ve Thermus thermophilus türleri izole edilmiştir. Kültürden bağımsız olarak yapılan çalışmalar sonunda Naşa termal kaplıcasında arke varlığı belirlenmiştir. Elde edilen bu izolatlardan termal kararlılığa sahip bir PHB üreticisi seçmek için tarama çalışması yapılmıştır. Seçilen Ç4-2 kodlu  Geobacillus kaustophilus ile Box-Behnken deneysel tasarım yöntemi kullanılarak optimizasyon çalışmaları yapılmış ve % 8,66 verime ulaşılmıştır. Elde edilen PHB'nin FTIR, NMR, TG/DTA ve vizkozite analizleri yapılarak karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. TG/DTA sonucuna göre 600 °C'de %14.3  oranında bozunmadan kalan sıcaklığa dayanıklı PHB üretilmiştir.

Abstract:
Extremophilic microorganisms as well as thermophilic and hyperthermophilic are quite interesting in terms of biodiversity and the evolutionary process. Due to the geological structure of our country which has a lot of thermal resource. In fact, it is the first country in Europe and the seventh in the world in the way of the geothermal potential. However, it is well known that a lack of the extensive study about determining of microbiological profiles of these resources including both bacteria and archaea. These organisms have important advantages in biotechnological and industrial processes which occur efficiently at high temperatures. Recently, extremophile studies have focused on either these microorganisms own or potential biotechnological applications. Possible potential increases day by day when identification of new compounds and pathways, molecular and biochemical characterization of cellular components have carried out. Microbial diversity of water samples, taken from Naşa and Çitgöl thermal spring in Kütahya-Simav in May 2011 and in October 2012, has been investigated a combination of classical microbiology (cultivation techniques) and molecular biology approaches  (culture dependent techniques) including fluorescent in situ hybridization (FISH), denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and clone libraries with amplified 16S rRNA. In the result of studies depend on cultivation techniques, Geobacillus subterraneus, Geobacillus stearothermophilus ve Geobacillus thermoleovarans were isolated from water samples which were taken on May 2011 and also Geobacillus kaustophilus, Geobacillus thermoleovarans, Geobacillus thermoparaffinivorans, Geobacillus sp and Thermus thermophilus were isolated from water samples taken in October 2012. The presence of Archaea was determined as a result of  studies carried out with culture dependent methods. The scanning studies were performed to choose an isolate  which is a producer of PHB with thermal stability. Box-Behnken experimental design was used for optimizing  studies by using Geobacillus kaustophilus selected isolate coding Ç4-2.  The yield was to be 8,66 % as a result of optimization. The characterization of obtained PHB was performed by doing analyses including FTIR, NMR, TG/DTA and viscosity. PHB, which was thermal resistant and remained 14,3 % without decomposition at 600 °C, was produced according to the result of  TG/DTA.