Sıcaklığın enzimatik bir reaksiyona etkileri nelerdir? Cevabı ayrıntılı olarak notlarda geçmektedir

SORULAR
Sıcaklığın enzimatik bir reaksiyona etkileri nelerdir?

Cevabı ayrıntılı olarak notlarda geçmektedir.

2)Enzim immobilizasyonu nedir ve enzimler neden immobilize edilirler?

Enzimlerin çözünmeyen destek görevi gören materyaller (matriksler) yardımıyla suda çözünmeyen hale getirilmeleri immobilizasyondur. Enzimler pahalı olduklarından ve bir defa kullanıldıklarından dolayı immobilize edilirler ve defalarca kullanımları sağlanır.

SORULAR

1. 
   Etil alkol ve laktik asit fermantasyonunun aşamalarını yazınız. Sanayiden birer örnek veriniz.
   
2. 
   Omurgalıların çizgili kaslarında gerçekleşen fermantasyon çeşidini yazınız. Bu fermantasyonun uzun süreli devam etmesi durumunda kaslarda meydana gelen olayları sırasıyla yazınız.
   

SORU 1: Kristallendirme işleminde kullanılacak çözücü seçilirken nelere dikkat edilmelidir?

• 
  Çözücü ,saflaştırılacak maddenin iyi oluşacak kristallerini vermeli
  
• 
  Safsızlıkları kolayca çözmeli veya düşük sıcaklıkta az çözüyor olmalı
  
• 
  Madde ile reaksiyona girmemeli
  
• 
  Düşük kaynama noktasına sahip olmalı
  

SORU 2: Adsorpsiyon kromatografisinin sakıncaları nelerdir?

• 
  Sabit fazın ayrılması istenen maddeleri parçalaması ve aranan maddeler yerine başka maddelerin bulunması
  
• 
  Sabit fazın ayrılması beklenen maddelerle reaksiyona girmesi
  
• 
  Uygun bir sabit faz ve çözücü bulabilmek için bazen çok zaman harcanması
  

SORULAR

1. 
   Biyoreaktörlerde kullanılan prosesler nelerdir?
   

Kesikli Prosesler : Kesikli sistemlerde reaktöre giren ya da çıkan bir besi yeri söz konusu değildir. Substratın tamamı reaktöre başlangıçta konur. Az bir miktar biyokütle aşılandıktan sonra büyümenin durmasına neden olacak bir besininin bitmesi ya da ortama bir inhibitör ürün oluşumunu engelleyinceye değin üretim devam eder. Eğer belli bir fazda büyüme gerekiyorsa kesikli kültürler tercih edilir.

Yarı Kesikli Prosesler: Yarı kesikli sistemde, reaktöre sürekli olarak besi yeri eklenir ancak ortamdan uzaklaştırılmaz.

Sürekli Prosesler : Reaktör sürekli beslenir ve genellikle aynı hızda da ortamdan uzaklaştırılır. Aynı şekilde reaksiyonun hızı da kontrol edilmiş olur. Kesikli kültürden farkı olarak mikroorganizmalar belirli fazlarda bulunmazlar. Endüstriyel açıdan sürekli kültürlerle çalışmak kesikli kültürlere göre daha az maliyetlidir. Zaman açısından da sürekli kültürler avantajlıdır.

Aerobik Prosesler : Zorunlu ya da fakültatif mikroorganizmaların üremesi için biyoreaktöre hava veya saf oksijen verilmesi gerekebilir.

Anaerobik Prosesler : Reaktör mümkün olduğunca oksijensiz kalmalıdır.

2. 
   İdeal sürekli bir biyoreaktör için kütle denkliklerini yazınız.
   

Hücre için kütle denkliği kurarsak:

F_g= Girişteki besiyerinin volumetrik debisi

F_ç= Çıkıştaki besiyerinin volumetrik debisi

x_g= Biyoreaktöre giren hücresinin konsantrasyonu

x_ç= Biyoreaktörden çıkan hücresinin konsantrasyonu

V_r=Reaktör hacmi

r_x= Hücrenin oluşum hızı

F_g* x_g - F_ç* x_ç + r_x* V_r = V_r*

Sürekli biyoreaktörlerde reaktör hacmi sabit olduğundan F_g= F_ç’dır (F_g= F_ç=F olsun). Ayrıca reaktör içinde hücre birikimi yoktur. Dolayısıyla _{0 ‘dır.}

F* x_g - F* x_ç + r_x* V_r =0

F/V_r( x_g - x_ç ) + r_x=0

=ζ( reaktörde kalma süresi) = D (seyrelme hızı) = 1/ζ

Denklemi bu eşitlikler yardımıyla yeniden düzenleyelim.

r_x= µ*x_ç =D( x_ç-x_g )

Besiyeri biyoreaktöre steril olarak ilave edildiğinde x_g değeri 0 olur.

Aşağıdaki eşitliklerin yardımıyla substrat ve ürün kütle denkliklerini kurabiliriz.

Hücrenin oluşum hızı= r_x= µ*x

Substratın tükenme hızı= r_s =-*r_x

Ürün oluşum hızı=r_p =*r_x

Substrat için kütle denkliği kurarsak:

F_g*c_sg – F_Ç*c_sç – V_r*r_s = 0 (Sürekli reaktörlerde F_g= F_ç=F)

F(c_sg – c_sç) – V_r*r_s=0

F/ V_r *( c_sg – c_sç) - *r_x=0

F/ V_r *( c_sg – c_sç)- * µ* x =0

D*( c_sg – c_sç) = * µ* x

Ürün için kütle denkliği kurarsak:

0 – F*c_pç + V_r*r_p=0 (Giriş akımında ürün bulunmadığı kabul edilmiştir.)

—F/V_r * c_pç + *r_x=0

D* c_pç = *µ* x

SORULAR

1. 
   Proteaz enziminin endüstriyel uygulamalarına örnek veriniz.
   

• 
  - Çamaşır deterjanları, deri, et, süt, ilaç, bira, fotoğraf, organik sentezlerde ve atıkların muamelesinde kullanılmaktadır.
  
• 
  Unlu ürünlerde (ekmekçilikte),
  
• 
  Geleneksel fermente ürünlerde, biranın soğukta olgunlaştırılmasında, peynir endüstrisinde koagulasyon amacıyla,
  
• 
  Et olgunlaştırmada,
  
• 
  Balık proteininin çözünürlügünün arttırılmasında
  
• 
  Atık sularda nötralizasyon ve detoksifikasyon yapılmasında kullanılır.
  
• 
  Klinikte ve biyokimyada,
  
• 
  Peptid analiz ve sentezinde
  
• 
  Hücresel materyal saflaştırılmasında kullanılmaktadır.
  

2. 
   Sorusu belli olmasa da cevabı aşağıda
   

Enzim teknolojisinin giderek gelişmesi, ürünlerin kullanım alanlarının çeşitliliği ve ekonomik değerinin çok yüksek olması nedeniyle, biyoteknolojinin endüstriyel enzimlerle ilgili alanında yapılan çeşitli araştırmalar, daha da önem kazanmaktadır.

Gıda, deterjan ve nisasta endüstrileri, endüstriyel enzim üretiminin %75’ini kullanmaktadırlar ve proteaz, amilaz, lipaz, selülaz, pektinaz gibi hidrolazlar, en yaygın kullanılan enzim gruplarındandırlar.

Soru:

1-Fosforilasyon çeşitleri nelerdir ?Kısaca anlatınız.

ATP sentezine fosforilasyon denir. Dört çeşit fosforilasyon vardır:

• 
  Substrat Düzeyinde Fosforilasyon: Hücre sitoplazmasında O₂ ve E.T.S. olmadan enzim varlığında substrattan direk ATP sentezidir (Fermantasyon). Oksijen ve elektron taşıma sistemi (ETS) kullanılmaz, organik madde tamamen parçalanmadığı için ATP kazancı azdır. Enzimler tüm canlılarda var olduğundan tüm canlılarda görülür. Bazı bakteriler yalnızca  fermantasyon yapar.
  

NOT: Evrimde ilk ortaya çıkan fosforilasyon şeklidir.

• 
  Oksidatif Fosforilasyon: Enerji verici besin maddelerinin yıkımından oluşan yüksek enerjili elektronların mitokondrilerde ETS den Oksijene iletilirken ATP’nin sentezlenmesidir. Oksijenli solunumda görülür. Prokaryot hücrelerde sitoplazmada, ökaryot hücrelerde mitokondri de gerçekleşir.
  
• 
  Fotofosforilasyon: Işık yardımıyla ADP ye fosfat bağlanarak ATP sentezlenmesine denir. Klorofile sahip hücrelerde, fotosentezde meydana gelir. Fotosentezin ışıklı evresinde devirli ve devirsiz basmaklarda gerçekleşir. Elektron taşıma sistemi(ETS) kullanılır. Oksijenli solunuma benzer ancak klorofil şarttır. Prokaryot canlılarda sitoplazmada, ökaryot canlılarda ise çift katlı zarı olan kloroplastlarda gerçekleşir.
  
• 
  Kemosentetik Fosforilasyon : Kemosentez reaksiyonlarında açığa çıkan enerji ile ATP sentezi yapılmasıdır. İnorganik bileşikleri oksitleyerek elde ettikleri enerji ile organik madde yani besin üretirler. Bu olay sadece kemosentetik bakterilerde gerçekleşir. Örneğin; kükürt bakterileri, nitrit ve nitrat bakterileri.
  

2-Krebs çemberi hangi organelde gerçekleşir?Krebs çemberinin aşamalarını anlatınız.

Mitokondride gerçekleşir.Asetil CoAs dan sonraki basamakları şu şekilde sıralayabiliriz:

• 
  2C lu asetil ko enzim A ortamda bulunan 4C lu bileşikle birleşerek 6C lu sitrik asit meydana gelir.
  
• 
  6C lu bileşikten bir CO₂ ve iki hidrojen atomu kopar. 5C lu bileşik oluşur.
  
• 
  5C lu bileşikten bir CO₂ ve iki hidrojen atomu kopar. 4C lu bileşik oluşur.
  
• 
  4C lu bileşikten üç ayrı kademede ikişer hidrojen atomu kopar. Bu hidrojen atomlarını NAD ve FAD tutar. Hidrojen tutucu bu moleküller, hidrojen moleküllerini oksijenle birleştirirken ATP moleküllerinin sentezlenmesini sağlar. Solunum sonucu oluşan 12 molekül suyun 6 molekülü krebs devrinde kullanılır.Glikoliz evresinde oluşan Pirüvatın mitokondri içerisindeki matrixe geçip O₂’li solunuma katılabilmesi için Asetil CoA ya dönüşmesi gerekir.Ortamda O₂ varsa pirüvat,Asetil CoA ya döndürülür.
  

Sorular:
1-) Saflaştırma aşamalarını yazınız ve her bir aşama için, kullanılan yöntemlere iki örnek veriniz.

2-) Saflaştırma işlemlerinde karşılaşılabilecek aksaklıklar ve bu aksaklıklara getirilebilecek çözümleri kısaca açıklayınız.

Cevaplar

1- Genel olarak iyileştirme aşamaları şu şekilde gerçekleşir:

Çözünmeyen maddelerin ayrılması: sedimentasyon, santrifüj ve filtrasyondur.

Ayırma ve Toplama: ekstraksiyon, çöktürme ve iyon değişimidir.

Ön Saflaştırma: kromatografi ve elektroforezi

Son Saflaştırma: Kristalizasyon ve kurutma

2-) Analizde yanlışlıklar olabilir. Kullanılan PHmetre kalibre edilmemiş olabilir sırasında mümkün olduğunca başka şeylerle uğraşmadan sadece kendi çalışmamız üzerinde yoğunlaşmak gerekmektedir.

Ortamın PH’sı bazı nedenlerden dolayı değişebilir. reaksiyon karışımındaki tampon miktarını arttırılabilir

İnaktivasyon ilerleyen saflaştırma basamaklarında karşımıza çıkabilir.

Ortama inhibitör girmiş olabilir

SORULAR

1. 
   Bakterilerin teknolojide ve endüstrideki önemi nedir?
   

• 
  Bakterilerin ekonomik önemi Bakteriler fermante edilmiş gıdaların (peynir, turşu, sirke, şarap ve yoğurt gibi) hazırlanmasında kullanılır
  

• 
  Petroldeki hidrokarbonları sindirebilen bakteriler çoğu zaman petrol saçılmalarının temizlenmesinde kullanılır
  

• 
  Bakteriler ayrıca biyolojik haşare kontrolünde kullanılabilirler
  

• 
  Hızlı büyüme ve kolaylıkla manipüle edilebilmelerinden dolayı bakteriler moleküler biyoloji, genetik ve biyokimyada birer araç olarak kullanılırlar
  

2. Kesikli fermentörde gerçekleşen 4 temel büyüme fazını yazarak grafik üzerinde gösteriniz.


Kesikli fermantörde 4 temel büyüme fazı:

1. 
   Lag faz
   

2. 
   Log faz
   

3. 
   Durgun faz
   

4. 
   Ölü faz
   

SORULAR

1. 
   Biyoürünlerin potansiyel faydalarını yazınız.
   

Biyoürünlerin potansiyel faydaları
Çevre koruma;

• 
  Fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltır.
  
• 
  Daha az sera gazı emisyonu
  
• 
  Duman kirliliği ve toksik kimyasal emisyonunu azaltır.
  

Enerji kayaklarının çeşitlendirilmesi;

• 
  İmha edilmesi büyük bir sorun olan evsel atıkların enerji kaynağı olarak kullanımı
  

Organik yan ürün ve atıkların kullanımı;

• 
  Atık su ve katı atıkların miktarının azaltır
  
• 
  Hava, su ve toprağın kirliliğini azaltır
  

Kırsal alanların canlandırılması;

• 
  Orman, tarım ve su ürünler için ola talebi artırır
  

Gelişmekte olan ekonomiler için enerji kaynağı;

2. 
   Biyodizel ve biyoetanolun yararlarından kısaca bahsediniz.
   

Biyoetanolün Avantajları

1. 
   Yerli, yenilenebilir bir yakıt kaynağıdır.
   
2. 
   Petrol için dışa bağımlılığı azaltır.
   
3. 
   Temiz bir yakıt kaynağıdır.
   
4. 
   Düşük maliyet ile yakıt oktan sayısını artırır.
   
5. 
   Genelde bütün araçlarda kullanılabilir.
   
6. 
   Üretimi ve muhafaza edilmesi kolaydır.
   
7. 
   Biyoyakıtlar fosil yakıtlardan % 40-80 daha az sera gazı yayar.
   
8. 
   Asit yağmurunu azaltır.
   
9. 
   Daha az su kirliliği oluşturur.
   
10. 
    Daha az atık oluşturur.
    

Biyodizelin Yararları

• 
  Ana ham maddesi “bitkisel ve hayvansal yağlar”dır. Kullanılan yağların yeni veya atık olmasının önemi yoktur.
  
• 
  Motorin kullanılan her motorda hiç bir ayar ve değişiklik gerektirmeksizin kullanılabilir
  
• 
  Motorin ile kolayca karıştığı için saf veya karışım olarak kullanılabilir.
  
• 
  %40-50 lere varan düzeyde yakıt ekonomisi sağlar.
  
• 
  Motorine göre daha yüksek performanslıdır.
  
• 
  Yenilenebilir enerji kaynağıdır.
  
• 
  Çevrecidir
  
• 
  Anti-toksik etkilidir.
  
• 
  Biyolojik olarak hızlı ve kolay bozunabilir.
  
• 
  Kanserojenik madde ve kükürt içermez.
  
• 
  Yüksek alevlenme noktası ile kolay depolanabilir, taşınabilir ve kullanılabilir.
  
• 
  Yağlayıcılık özelliği mükemmeldir.
  
• 
  Motor ömrünü uzatır.
  
• 
  Motor karakteristik değerlerinde iyileşme sağlar.
  
• 
  Kara ve deniz taşımacılığında kullanılabilir.
  
• 
  Isıtma sistemleri ve jeneratörlerde kullanıma uygundur.
  
• 
  Stratejik özelliklere sahiptir.
  
• 
  Ticari başarıyı yakalamış bir yeşil yakıttır.
  

• 
  
  

Sorular

1. 
   Dolaysız gen aktarım teknikleri nelerdir? Haklarında kısaca bilgi veriniz.
   
2. 
   Rekombinant DNA teknolojisi nedir?
   

Cevaplar

1. 
   Dolaysız gen aktarım teknikleri arasında en yaygın olarak kullanılanları, biyolistik (gen tabancası), elektroporasyon ve mikro-enjeksiyon’dur.
   

• 
  Biyolistik
  

Bu yöntemin temeli, bir ateşleme mekanizmasından yararlanılarak, yüksek derecede hızlandırılmış, mikrotaşıyıcı adı verilen 1-2 mm çapındaki altın ya da tungsten parçacıklar aracığıyla, DNA’nın hedef dokulara aktarılmasıdır

• 
  Elektroporasyon
  

Elektroporasyonun temel prensibi, protoplastları veya diğer bitki dokularını elektrik akımı etkisinde bırakarak zarın kararlılığını kısa süreli bozmak ve hücre yüzeyinde oluşan yarıklardan DNA’nın hücre içine alımını sağlamaktır. 30 µm çapındaki bu yarıklar, akım verildikten birkaç dakika sonrasına kadar varlıklarını korurlar. Elektroporasyon, en az düzeyde müdahale gerektirdiğinden, bitki hücrelerinin canlılık oranını koruyanoldukça güvenilir bir yöntemdir.

• 
  Mikro – enjeksiyon
  

Doğrudan gen aktarımı yöntemleri arasında, hücrenin istenilen bölmesine DNA’nın en kesin biçimde enjekte edilmesini sağlayan mikro-enjeksiyon, kılcal mikropipetler yardımıyla ve mikroskop altında gerçekleştirilmektedir.

2. 
   Rekombinant DNA teknolojisi, doğada kendiliğinden oluşması mümkün olmayan, çoğunlukla farklı biyolojik türlerden elde edilen DNA moleküllerinin, genetik mühendislik teknolojisiyle kesilmesine ve elde edilen farklı DNA parçalarının birleştirilmesi işlemlerini kapsayan bir teknolojidir. Rekombinant DNA ise, bu işlem sonucu üretilmiş olan yeni DNA molekülüne verilen isimdir ve kısaca rDNA olarak yazılır.