Halofilik mikroorganizmalar tarafından fenolün biyodegradasyonu
Phenol biodegradation by halophilic microorganisms
Yazar: EDA AÇIKGÖZ
Danışman: DOÇ. DR. BİRGÜL ÖZCAN
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Endüstriyel aktiviteler sonucu üretilen ve endüstriyel atık suların genel bir bileşeni olan fenol toksik aromatik bir bileşiktir. Fenollü atık sular genellikle yüksek miktardaki tuz içerdiğinden dolayı biyolojik arıtımı halofilik mikroorganizmalar aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Bu çalışmada, Türkiye?nin farklı bölgelerindeki tuzlu su ve topraktan, tuz madenininden ve tekstil atık suyundan izole edilmiş halofilik bakteri ve arke izolatlarının fenol biyodegradasyon aktiviteleri araştırılmıştır. 121 izolat arasından A235 isimli arke izolatının, fenolü tek karbon ve enerji kaynağı olarak kullanabildiği ve % 20 NaCI içeren katı ve sıvı ortamlarda en yüksek fenol yıkım oranına (% 42) sahip olduğu belirlenmiştir. Üreme üzerindeki substrat inhibisyonunun giderilmesi amacıyla izolatın, 250 ppm?e kadar artırılan fenol konsantrasyonuna adaptasyonu sağlanmıştır. Ayrıca izolatın çapraz toluen adaptasyonu ile fenol yıkım oranınında yaklaşık % 14?lük bir artış sağlanmıştır. Fenol varlığında arkeal izolatın fenol üreme kinetiği belirlenmiş ve Monod modeline uyduğu saptanmıştır, µmax ve Ks değerlerinin sırasıyla 0,015h-1 ve 71,4 mg/l olduğu bulunmuştur. İzolatın fenol yıkım koşullarının optimizasyonu sonucunda en yüksek yıkım oranı, % 20 NaCI, pH 7.5, 37°C, 200 rpm ve  % 0.025 yeast ektrakt içeren ortam koşullarında elde edilmiştir. Biyokimyasal analizler ve enzim tarama sonuçları halofilik arke suşunun fenolü kateşol 2,3-dioksigenaz ile meta-yıkım yolunu kullanarak parçaladığı belirlenmiştir. Kateşol 2,3-dioksigenaz için en yüksek enzim aktivitesinin 2M KCI, 42°C ve pH 8?de gerçekleştiği tespit edilmiştir.
Bilgilerimiz doğrultusunda bu çalışma ile ilk kez, bir ekstrem halofilik arkenin yüksek tuz konsantrasyonunda fenolü parçalayabildiği gösterilmiş ve dolayısıyla halofilik arkelerin de fenol gideriminde biyoteknolojik potansiyellerinin olduğu gösterilmiştir.

Anahtar kelimeler: Halofilik arke, Fenol biyodegradasyonu, Adaptasyon, Üreme kinetiği, 
Meta-yıkım, KateĢol 2,3-dioksigenaz.

Abstract:
Phenol that is a common component of industrial waste waters is a toxic aromatic compound produced as a result of industrial activities. Biological treatment of highyly saline waste waters containing phenol can be performed through halophilic microorganisms. In this study, phenol biodegradation activities of halophilic organisms isolated from brine and saline soils from different part of Turkey, salt mine and textile waste water, were investigated. Among 121 isolates, archaea A235 strain was determined as the highest phenol degradation capacity on solid and liquid media containing 20 % NaCI and phenol as the sole carbon and energy source. The strain was adapted sequentially to increasing phenol concentrations (up to 250 ppm). There was also an increase of approximately 14 % removal of phenol via cross-toluene adaptation. Growth kinetics of A235 strain was determined in the presence of phenol and it was found to fit Monod model. The values of ?max and Ks were calculated to be 0.015 h-1 and 71.4 mg/l, respectively. Phenol biodegradation by A235 was optimal at the presence of 20 % NaCI, 0.025 % yeast axtract and 10 % inoculum (v/v) concentrations, pH 7.5, 37 ?C and 200 rpm at initial phenol concentration of 100 ppm. Biochemical analysis and enzyme screening indicated that the degradation of phenol was achieved by using catechol 2,3-dioxygenase and meta-cleavage pathway. Catechol 2,3-dioxygenase requires 2M KCI, 42 C and pH 8 for its highest catalytic activity.
To the best of our knowledge, this is the first report about the phenol biodegradation activity of an extremely halophilic archaeon at higher salt concentrations and hence, they must be consider for their biotechnological potentials.

Key Words: Halophilic archaea, Phenol biodegradation, Adaptation, Meta-cleavage,
Catechol 2,3-dioxygenase.