Kars, GökhanBaş, Tuğba2025-10-022025-10-0220252025Baş, T. (2025). Besiyeri tasarımı ile bakteriyel polihidroksibütirat üretiminin arttırılması. (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Moleküler Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalı, Konya.https://hdl.handle.net/20.500.12452/19808Yüksek Lisans TeziPlastik ürünler günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmakta ve ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Ancak petrol kökenli plastiklerin doğada parçalanmaması çevre için ciddi bir tehdit oluşturmaktadır. Bu nedenle doğada kolayca bozunabilen çevre dostu biyopolimerlere olan ihtiyaç artmıştır. Polihidroksibütirat (PHB), biyouyumlu, parçalanabilir ve yenilenebilir özellikleri sayesinde geleneksel plastiklere alternatif bir termoplastiktir. PHB birikimi, bakterilerde karbon kaynağının fazla, fakat azot, oksijen ve bazı minerallerin (P, S, Mg, K, Fe) sınırlı olduğu koşullarda artar. PHB biyosentezi, β-ketotiyolaz, asetoasetil-CoA redüktaz ve PHB sentaz enzimleri ile bu enzimleri kodlayan phbA, phbB, phbC genleri tarafından kontrol edilir. PHB sentezleyen başlıca bakteriler: Alcaligenes, Azotobacter, Cereibacter, Bacillus ve Pseudomonas türleridir. Bu çalışmanın amacı, melas bazlı besiyerinde Cereibacter sphaeroides O.U. 001 (DSM5864), Rhodopseudomonas palustris 7850 (DSM 127) ve Cupriavidus necator H16 (DSM 428) türlerinin yüksek biyokütle düzeylerine ulaşmasının ardından, azot açısından sınırlı ve 70 mM asetat içeren üretim ortamına aktarılmaları yoluyla PHB birikiminin maksimize edilmesidir. Bu doğrultuda C. sphaeroides, R. palustris ve C. necator melas ve 70 mM asetat ortamına aktarıldan sonra büyüme profilleri ve PHB üretim performasnları incelendi. Melas ortamında C. sphaeroides, R. palustris ve C. necator‘da sırasıyla 4,28, 3,35, ve 3,27 maximum OD değerleri ve aynı sıra ile 8,05, 8,58 ve 8,37 maximum pH değerleri ölçüldü. Önce melas ortamında kültüre edip, sonra asetat ortamına aktarılan C. sphaeroides, R. palustris ve C. necator‘da sırasıyla 3,00, 2,94 ve 2,22 maximum OD değerleri ve aynı sıra ile 9,79, 9,87 ve 9,63 maximum pH değerleri ölçüldü. Sudan Black B ve Nile Red ile boyanan bakteriler sırasıyla ışık mikroskobu ve konfokal mikroskobu ile görüntülendi. PHB verimi incelendiğinde melas ortamında C. sphaeroides % 0,54, R. palustris % 0,29, C. necator % 0,23 verimlilikte PHB üretirken asetat ortamına aktarılan C. sphaeroides % 0,57, R. palustris % 0,56, C. necator % 0,45 verimlilikle PHB üretmiştir. Saflaştırılan PHB, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (H-NMR) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) teknikleriyle karakterize edildi. NMR pikleri 1,07-1,53, 2,40-2,85 ve 5,22-5,62 ppm aralığında kaydedildi. Fonksiyonel gruplar FTIR'da 1376-1379, 1452-1464, 2850-2921, 1647-1723, 1047-1056, 3282-3436 cm-1 dalga boylarında gözlendi. Sonuç olarak her bir bakterinin PHB veriminin besiyeri değişimi ile arttığı tespit edildi.Plastic products are widely used in daily life, and the demand for these materials continues to increase. However, the non-biodegradability of petroleum-based plastics poses a serious environmental threat. Consequently, there is a growing need for environmentally friendly biopolymers that can degrade easily in nature. Polyhydroxybutyrate (PHB) is a biocompatible, biodegradable, and renewable thermoplastic polymer, offering an alternative to conventional plastics. In bacteria, PHB accumulation is enhanced under conditions where carbon sources are abundant, but nitrogen, oxygen, and other essential minerals (P, S, Mg, K, Fe) are limited. PHB biosynthesis is regulated by the enzymes β-ketothiolase, acetoacetyl-CoA reductase, and PHB synthase, which are encoded by the genes phbA, phbB, and phbC, respectively. The primary PHB-producing bacteria include Alcaligenes, Azotobacter, Cereibacter, Bacillus, and Pseudomonas species. The aim of this study was to cultivate Cereibacter sphaeroides O.U. 001 (DSM 5864), Rhodopseudomonas palustris 7850 (DSM 127), and Cupriavidus necator H16 (DSM 428) to high biomass levels in a molasses-based medium, followed by their transfer to a nitrogen-limited production medium containing 70 mM acetate to maximize PHB accumulation. Accordingly, the growth profiles and PHB production performances of C. sphaeroides, R. palustris, and C. necator were evaluated after their transfer from molasses to acetate-containing medium. In molasses medium, the maximum optical density (OD) values obtained for C. sphaeroides, R. palustris, and C. necator were 4.28, 3.35, and 3.27, respectively, while the corresponding maximum pH values were 8.05, 8.58, and 8.37. After transfer to the acetate medium, the maximum OD values were recorded as 3.00 for C. sphaeroides, 2.94 for R. palustris, and 2.22 for C. necator, with corresponding maximum pH values of 9.79, 9.87, and 9.63, respectively. Bacterial cells were stained with Sudan Black B and Nile Red and visualized using light microscopy and confocal microscopy, respectively. In terms of PHB yield, C. sphaeroides, R. palustris, and C. necator produced PHB with efficiencies of 0.54%, 0.29%, and 0.23%, respectively, in molasses medium, whereas in the acetate medium, the yields increased to 0.57%, 0.56%, and 0.45%, respectively. The purified PHB was characterized using nuclear magnetic resonance (¹H-NMR) and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. NMR peaks were observed in the ranges of 1.07–1.53, 2.40–2.85, and 5.22–5.62 ppm, while FTIR spectra exhibited functional group signals at wavelengths of 1376–1379, 1452–1464, 2850–2921, 1647–1723, 1047–1056, and 3282–3436 cm⁻¹. In conclusion, it was determined that PHB yield increased in all strains upon transfer from molasses to acetate-based medium.trinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessAsetatCereibacter SphaeroidesCupriavidus NecatorMelasPolihidroksibütiratRhodopseudomonas PalustrisAcetateMolassesPolyhydroxybutyrateMaster Thesis