فهرست مطالب
فصلنامه زیست شناسی میکروارگانیسم ها
پیاپی 35 (پاییز 1399)
- تاریخ انتشار: 1399/07/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-16مقدمه
اینوکوتیس لویس، قارچی پلی پور از خانواده هایمنوکتاسه است. اعضای این خانواده ویژگی های دارویی شناخته شده ای دارند و به تازگی، آثار ضددیابتی و ضدکلسترولی گونه اینوکوتیس لویس نیز گزارش شده اند. هدف مطالعه حاضر، بررسی ویژگی های آنتی اکسیدانی و ضدباکتریایی عصاره های اندام بارده قارچ یادشده است.
مواد و روشها:
پس از نمونه برداری و شناسایی قارچ، عصاره گیری از اندام بارده با کمک حلال های متانول، اتانول و آب انجام شد. بررسی اثر آنتی اکسیدانی عصاره ها به روش DPPH و بررسی اثر ضدباکتریایی آنها روی تعدادی باکتری گرم مثبت و گرم منفی به روش رقیق سازی در چاهک انجام شد. تجزیه وتحلیل ترکیبات فنلی و فلاوونوییدی عصاره ها به روش های اسپکتروفوتومتری و HPLC انجام شد.
نتایجنتایج نشان دادند عصاره متانولی اینوکوتیس لویس دارای بیشترین اثر آنتی اکسیدان با IC50 برابر با 555 میکروگرم برمیلی لیتر است؛ همچنین عصاره های اتانولی و متانولی این قارچ اثر ضدباکتریایی مشابه و قوی تری نسبت به عصاره آبی داشتند. باکتری استرپتوکوکوس موتانس نسبت به سایر باکتری ها حساسیت بیشتری به این دو عصاره با مقادیر MIC و MBC به ترتیب برابر با 5/12 و 25 میلی گرم برمیلی لیتر داشت. میزان فنل کل و فلاونویید کل عصاره متانولی بیشتر از سایر عصاره ها و به ترتیب برابر با 15/34 میلی گرم گالیک اسید و 4/5 میلی گرم کویرستین در هر گرم پودر خشک عصاره بود. ترکیبات آسکوربیک اسید، کاتچین، رزورسینول،کافییک اسید و وانیلیک اسید در نتایج آزمون HPLC تشخیص داده شدند.
بحث و نتیجه گیری:
بررسی حاضر برای نخستین بار وجود ویژگی های ضدباکتریایی و آنتی اکسیدانی را در قارچ اینوکوتیس لویس نشان داد و نتایج آن می توانند در مطالعه های آتی در زمینه طراحی منابع جدید آنتی بیوتیکی و آنتی اکسیدانی با استفاده از قارچ های بومی مدنظر قرار گیرند.
کلیدواژگان: اینوکوتیس لویس، ضدباکتریایی، آنتی اکسیدانی، قارچ پلی پور -
صفحات 17-28مقدمه
تاثیر آنزیم سولفات آدنیلیل ترانسفراز بر آدنوزین مونوفسفات سبب تولید ترکیبات سولفات و ATP می شود که مرحله نهایی اکسیداسیون سولفیت برای کسب انرژی است. در سیستم آبشویه میکروبی، آنزیم 4Fe-4S فردوکسین (عضو زنجیره انتقال الکترون) نقش مهمی را در اکسیداسیون آهن فرو ایفا می کند. تلاش به منظور بهینه کردن شرایط رشد باکتری، افزایش بیان ژن ها را در پی خواهد داشت که با افزایش بازده سیستم آبشویه میکروبی همراه می شود؛ بنابراین هدف پژوهش حاضر، بررسی بیان ژن های مربوط به این پروتئین ها در باکتری سولفوباسیلوس ترموسولفیدواکسیدانس همراه با اعمال تغییر در عوامل تاثیرگذار در محیط کشت استفاده شده در نظر گرفته شد.
مواد و روشها:
کشت باکتری ها در محیط پایه 9K با غلظت های متفاوتی از کنسانتره کالکوپیریتی ، یون آهن فرو و عصاره مخمر انجام شد. پس از رشد باکتری ها و تخلیص آنها، استخراج RNA باکتری و ساخت cDNA انجام شد. به منظور بررسی میزان بیان ژن های یادشده، واکنش Real Time PCR انجام و تجزیه وتحلیل نتایج به روش ∆∆CT-2 انجام شد. نتایج با آزمون های توکی و دانکن و با نرم افزار SPSS (نسخه 21) در سطح p ˂0.05 بررسی شدند.
نتایجباتوجه به نتایج PCR، ژن های مدنظر شناسایی و آغازگرها تایید شدند. بین چهار محیط آزمایش شده، بیشترین درصد استخراج مس به محیط شماره 2 با میزان 75/48 درصد مربوط بود که در آن، ژن 4Fe-4S فردوکسین بیشترین بیان را نسبت به دیگر محیط های آزمایش داشت. بیشترین بیان ژن سولفات آدنیلیل ترانسفراز به محیط شماره 4 مربوط بود که درصد استخراج مس در آن 16/39 درصد بود.
بحث و نتیجه گیری:
ترکیبات محیط کشت باکتری بیان ژن ها و درصد استخراج مس را تغییر دادند و مناسب ترین حالت محیط آزمایش برای استخراج مس در اندازه ذرات 10 میکرون، حضور 5/1 گرم بر لیتر یون آهن فرو و حضورنداشتن عصاره مخمر به دست آمد.
کلیدواژگان: سولفات آدنیلیل ترانسفراز، 4Fe-4S فردوکسین، سولفوباسیلوس ترموسولفیدواکسیدانس، آبشویه میکروبی -
صفحات 29-39مقدمه
ساکارومایسس سروزیه، مخمر اصلی در صنعت نانوایی است که در سراسر جهان استفاده می شود. ملاس یکی از پرکاربردترین منابع کربن برای تهیه محیط کشت مخمر نان است. طی سال های اخیر و با توجه به گسترش صنعت تخمیر و افزایش تقاضا برای منابع کربن و نیتروژن در این صنعت و کمبود مواد اولیه و گرانی آن، امکان استفاده از محصولات جانبی تولید شده در کارخانه های صنایع غذایی مدنظر قرار گرفته است.
مواد و روشها:
در پژوهش حاضر، استفاده از عصاره خیسانده ذرت (منبع نیتروژن) و شربت گلوکز (منبع کربن) مطالعه شد. میزان تولید زیست توده و فعالیت مخمر در قالب میزان تولید گاز دی اکسید کربن و میزان مصرف قند در آزمون های جداگانه سنجیده شد. در تمام تیمارها، زمان تخمیر 16 ساعت، هم زدن روی شیکر با سرعت 150 دوردردقیقه و دمای 30 درجه سانتی گراد در نظر گرفته شد.
نتایجدر نقطه بهینه که مقدار نهایی شربت گلوکز 82/12 میلی لیتر در 100 میلی لیتر و عصاره خیسانده ذرت 31/4 میلی لیتر در 100 میلی لیتر تعیین شد، میزان تولید گاز دی اکسید کربن 5/12 درصد افزایش یافت و زمان بالاآمدن خمیر از 25 دقیقه به 14 دقیقه کاهش یافت که مقادیر درخور توجهی است.
بحث و نتیجه گیری:
به منظور جایگزین کردن منابع کربن و نیتروژن در محیط کشت مخمر، مقدار اولیه متغیرها با مطالعه و پژوهش انتخاب شد. باتوجه به کمبود ملاس چغندر که به تازگی در صنعت تخمیر ایران ظاهر شده است، سعی شد دو جایگزین ارزان قیمت و باارزش برای منابع کربن و نیتروژن معرفی شوند. نتایج نشان دادند استفاده از شربت گلوکز و عصاره خیسانده ذرت نه تنها امکان پذیر است، بلکه بهتر از منابع مرسوم عمل می کند.
کلیدواژگان: بهینه سازی، ساکارومایسس سروزیه، عصاره خیسانده ذرت، شربت گلوکز، طراحی آزمایش ها -
صفحات 41-57مقدمه
آلودگی محیط زیست به ویژه با فلزات سمی و سنگین از مشکلات اساسی در چند دهه اخیر است؛ بنابراین حذف این آلاینده ها از محیط زیست اهمیت فراوانی دارد.
مواد و روشها:
در این پژوهش، جذب زیستی فلز کروم شش ظرفیتی (6+Cr) به وسیله جلبک قهوه ای سارگاسوم ایلیسیفولیوم بررسی شد. میزان جذب محلول های حاوی فلز 6+Cr در طول موج 540 نانومتر با دستگاهUV-VIS اندازه گیری شد. همچنین مولفه های تاثیرگذار در جذب نظیر غلظت اولیه فلز، مقدار جلبک، اسیدیته، دما و زمان تماس مطالعه شد. از مدل های ایزوترم لانگمویر و فروندلیش برای بررسی مطالعات تعادلی هم دمایی استفاده شد.
نتایجبیشینه ظرفیت جذب فلز، 203 میلی گرم بر گرم وزن خشک سارگاسوم ایلیسیفولیوم مشاهده شد. داده های آزمایشگاهی با مدل سنتیک «شبه درجه دوم» بهتر توصیف شد. با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) برمبنای نرم افزار آماریMinitab14.1، شرایط بهینه بیشینه ظرفیت جذب به قرار زیر به دست آمد:اسیدیته برابر با 2، مقدارجاذب 2/0گرم بر لیتر، غلظت اولیه فلز 200 میلی گرم بر لیتر، دمای 25 درجه سانتی گراد و زمان تعادل 7 ساعت.
بحث و نتیجه گیری:
نتایج نشان داد ایزوترم فروندلیش برای توصیف سیستم، مناسب تر است. مطالعات ترمودینامیکی نیز نشان داد فرایند گرمازا و خودبه خودی است و با گذشت زمان بی نظمی افزایش یافته است. گروه های عاملی موجود در دیواره سلولی سارگاسوم ایلیسیفولیوم، موجب احیای بیشتر فلز کروم شش ظرفیتی 6+Cr به کروم سه ظرفیتی 3+Cr شده و مقداری دیگر از کروم (3+Cr) داخل محلول باقی مانده است. با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) مشخص شد گروه های آمینو، کربوکسیل، سولفونیک اسید و هیدروکسیل در فرایند جذب کروم توسط جلبک نقش اصلی را دارند.
کلیدواژگان: جذب زیستی، فلزات سنگین، سارگاسوم ایلیسیفولیوم، 6+Cr، روش سطح پاسخ -
صفحات 59-70مقدمه
آنزیم ال-آسپاراژیناز (EC 3.5.1.1) نقش مهمی در درمان سرطان و به ویژه لوسمی حاد لنفوییدی دارد. حذف سریع آنزیم از جریان خون، فعالیت گلوتامینازی و همچنین ایجاد واکنش ایمنی در بدن از معایب آنزیم های تجاری است و ازاین رو، شناسایی ال-آسپاراژینازهای جدید با ویژگی های مطلوب ضروری است. ژن بیان کننده ال-آسپاراژیناز مشتق شده از باکتری نمک دوست هالوموناس الانگاتا که پیش تر ویژگی های مطلوب آن به منظور درمان سرطان گزارش شده به شکل نوترکیب در اشریشیا کلی تولید شده است؛ اما بخش اعظم پروتئین نوترکیب به شکل نامحلول در سلول باقی می ماند.
مواد و روشها:
در مطالعه حاضر، ابتدا دو میزبان اشریشیا کلی BL21 (DE3) و ArcticExpress (DE3) برای بیان پروتئین به شکل محلول مقایسه شدند. پس از انتخاب میزبان، اثر عوامل مختلف ازجمله محیط کشت، غلظت القاکننده، میزان مایه تلقیح، زمان و دمای القا و میزان هوادهی به روش یک فاکتور در زمان بهینه شد.
نتایجبر اساس یافته ها، بیشترین مقدار تولید ال-آسپاراژیناز فعال مربوط به میزبان اشریشیا کلی BL21 (DE3) در محیط کشت LB با افزودن 1 درصد مایه تلقیح، 5/0 میلی مولار IPTG و سرعت برهم زدن 150 دور بردقیقه حاصل شد؛ همچنین بیشترین فعالیت ویژه ال-آسپاراژیناز به بیان در دمای 37 درجه سانتی گراد و برای مدت زمان 9 ساعت تعلق داشت. در مرحله بعد، اثر افزودنی های مختلف به محیط کشت بررسی و مشاهده شد افزودن 2 درصد اتانول و 200 میلی مولار آرژینین تاثیر چشمگیری بر افزایش فعالیت ویژه آنزیم دارد.
بحث و نتیجه گیری:
درنهایت، اعمال شرایط بهینه سبب افزایش مقدار فعالیت ویژه از حالت پایه تقریبا 1000 واحد بر میلی گرم به حدود 3500 واحد بر میلی گرم (بیش از سه برابر) شد.
کلیدواژگان: ال-آسپاراژیناز نوترکیب، بهینه کردن، یک فاکتور در زمان، پروتئین محلول -
صفحات 71-85مقدمه
ریزموجوداتی که در شرایط کمبود مواد مغذی (به ویژه نیتروژن) و به علت توقف رشد، اقدام به ذخیره کردن چربی می کنند، روغن های میکروبی را تولید می کنند. باتوجه به ساختار اسید چرب، روغن های میکروبی کاربردهای صنعتی دارند. هدف اصلی پژوهش حاضر، ارزیابی تولید روغن تک یاخته از باکتری Rhodococcus erythropolis PTCC 1767با استفاده از منابع خام ارزان قیمت است که برای نخستین بار در ایران انجام می شود.
مواد و روشها:
در مطالعه حاضر از باکتری Rhodococcus erythropolis PTCC 1767، از آب پنیر، ساقه گندم، گلوگز و گلیسرول برای منابع کربنی و از عصاره مخمر برای منبع نیتروژنی استفادهو باکتری در محیط MSM کشت داده شد. تحلیل FTIR به منظور اثبات وجود گروه های کربنی، تحلیل GC برای شناسایی اسید چرب و رنگ آمیزی با سودان سیاه و عکس برداری با میکروسکوپ الکترونی عبوری برای مشاهده گرانول چربی ذخیره شده در سلول انجام شد.
نتایجبیشترین حجم تولید چربی در تمام منابع کربنی به آب پنیر با 22/23 درصد در زمان 96 ساعت مربوط بود و بیشترین حجم چربی با استفاده از منبع کربنی ساقه گندم برابر 20 درصد در زمان 72 ساعت تولید شد.
بحث و نتیجه گیری:
نتایج پژوهش حاضر نشان دادند سویه رودوکوکوس توانایی تبدیل زیستی منابع کربنی ارزان قیمت ساقه گندم و آب پنیر به روغن میکروبی را دارد و این امر می تواند به شکل برنامه ای برای فرایندهای زیست فناورانه دوستدار محیط زیست به کار گرفته شود.
کلیدواژگان: تولید زیستی، روغن تک یاخته، منابع کربنی ارزان، Rhodococcus erythropolis PTCC 1767
-
Pages 1-16Introduction
Inocutis levis is a polypore basidiomycete from the Hymenochaetaceae family. Members of this family have well-known medicinal properties. Recently, anti-diabetic and anti-hypercholesterolemic effects of I. levis have been reported. This study aimed to evaluate antibacterial activities and antioxidant properties of the extracts of I. levis.
Materials and methodsAfter the sampling and fungus identification, the methanolic, ethanolic, and aqueous extracts of the dried fruiting bodies of I. levis were prepared. The antioxidant activities were determined by DPPH method, and antibacterial activities by microdilution method against some gram-positive and gram-negative bacteria. Furthermore, the identification and quantification of phenolic and flavonoid compounds of the extracts were investigated by spectrophotometers and HPLC.
ResultsThe results showed that the methanolic extract had the highest DPPH scavenging activity, with an IC50 value of 555 µg/ml. The ethanolic and methanolic extracts showed the same antibacterial effects, and Streptococcus mutansATCC35665 was more sensitive than other bacteria, with the MIC and MBC values of 12.5 and 25 mg/ml, respectively. Total phenolic (34.15mg gallic acid) and total flavonoid contents (5.4mg quercetin) per 1 gram dry methanolic extract were higher than other extracts. Furthermore, in the HPLC analysis, ascorbic acid, resorcinol, caffeic acid, catechin and, vanillic acid were determined.
Discussion and conclusionThis is the first study presenting the antibacterial and antioxidant properties of I. levis. The results can be considered for future studies in the design of new antibiotics and antioxidant compounds from natural resources applying native fungi.
Keywords: Inocutis levis, Antibacterial, Antioxidant, Polypore Fungus -
Pages 17-28Introduction
Sulfate adenylyltransferase catalyzes adenosine phosphosulfate (APS) to generate ATP and sulfate, which is the final stage of the sulfite oxidation to obtain energy, and 4Fe_4S ferredoxin as an enzyme member of the electron transfer chain plays an important role in the oxidation of ferrous iron in the bioleaching system. Efforts to optimize bacterial growth conditions will also increase the gene expression, which will be accompanied by an increase in the efficiency of the microbial leaching system. Accordingly, the present study aimed to investigate the gene expression related to the proteins in Sulfobacillus thermosulfidooxidans along with the application of changing factors in the culture medium.
Materials and methodsFor culture, different concentrations of chalcopyrite, yeast extract, and ferrous iron ion were added to a 9K medium. Bacteria were purified and bacterial RNA extraction and cDNA synthesis were performed. To investigate the expression level of the genes under study, the Real-time PCR reaction was performed and the results were analyzed by the 2-∆∆CT method. The results were also analyzed by Tukey and Duncan tests using SPSS version 21 with the P-value of ˂0.05.
ResultsUsing the results of the PCR, the genes in question were identified and primers were confirmed. The highest percentage of copper extraction in the four test environments was in the No. 2 environment with 48.75% in which the 4Fe_4Sferredoxin gene had the highest expression than the other test environments. The highest expression of the Sulfate adenylyltransferase gene was related to the medium No. 4 in which the percentage of copper extraction was 39.16%.
Discussion and conclusionThe composition of the bacterial culture medium can change the expression of genes and the percentage of copper extraction. The most suitable test medium was obtained for the extraction of copper in a 10-micron size, the presence of 1.5 g/L ferrous ion, and the absence of yeast extract.
Keywords: Sulfate adenylyltransferas, 4Fe, 4S ferredoxin, Sulfobacillus thermosulfidooxidans, Bioleaching -
Pages 29-39Introduction
Saccharomyces cerevisiae is the dominant yeast in the bakery industry used throughout the world. One of the most widely used sources of carbon for the bread yeast culture medium is molasses. In recent years, due to the expansion of the fermentation industries and the increased demand for carbon and nitrogen sources in these industries, and the shortage of raw materials and their high cost, the possibility of using by-products produced in food industry factories has been considered.
Materials and methodsIn this study, the use of corn steep liquor as the nitrogen source and glucose syrup as the carbon source has been studied. The amount of biomass production and yeast activity was measured in the form of carbon dioxide gas production and sugar consumption in separate tests. In all treatments, the fermentation time was 16 hours, and stirring on a shaker was at 30 °C and 150 rpm.
ResultsAt the optimized point, where the amount of the glucose syrup and corn steep liquor was 12.82 mL/100 mL and 4.31 mL/100 mL, respectively, the amount of produced CO2 increased about 12.5%, and the time of rising of the dough reduced from 25 to 14 minutes showing a significant progress.
Discussion and conclusionTo replace the carbon and nitrogen sources in the yeast culture medium, the factors and their levels were selected from previous studies. Because of the shortage of sugar beet molasses, which has recently appeared in Iran's fermentation industry, we tried to introduce two cheap but still valuable replacements, for both the carbon and nitrogen sources. The result showed that using glucose syrup and corn steep liquor is not only feasible but also better than the conventional sources.
Keywords: Optimization, Saccharomyces cerevisiae, Corn steep liquor, Glucose syrup, Design of experiments -
Pages 41-57Introduction
Environmental pollution with toxic and heavy metals has been a major problem in recent decades. Therefore, the removal of these pollutants from the environment is very important.
Materials and methodsIn this study, the biosorption of hexavalent chromium (Cr+ 6) was investigated by brown alga Sargassum ilicifolium. The absorbance of Cr+6 solutions at 540 nm was obtained by UV-VIS. Also, the effective parameters in absorption such as initial metal concentration, amount of algae, pH, temperature, and contact time were investigated. The Langmuir and Freundlich isotherms were used to study the equilibrium studies.
ResultsIn these conditions, the maximum adsorption capacity was 203 mg/g of Sargassum ilicifolium. Laboratory data with the pseudo-second-order kinetics were described better. Using Response Surface Methodology (RSM), optimum conditions of maximum adsorption capacity were determined at pH 2, adsorbent content of 0.2 g/l, initial metal concentration of 200 mg/L at 25 °C, and the equilibration time of 7 h.
Discussion and conclusionThe results showed that the Freundlich isotherm was more suitable for describing the system. Thermodynamic studies have also shown that the process was exothermic and spontaneous and increased with time due to disorder. Due to the functional groups present in the algal cell wall, part of Cr+6 was reduced to Cr+3 and Cr+3 that were remained in solution. Fourier transform infrared spectroscopy of (FT-IR) showed that amino, carboxyl, sulfonic acid, and hydroxyl groups played a major role in the process of chromium uptake by Sargassum ilicifolium.
Keywords: Biosorption, Heavy Metals, Sargassum ilicifolium, Cr+ 6, Response Surface Methodology -
Pages 59-70Introduction
L-asparaginase has an essential role in the treatment of cancers, especially Acute Lymphoblastic Leukemia. The rapid removal of the enzyme from the bloodstream, glutaminase activity, and also inducing an immune response in the body are disadvantages of commercial enzymes, therefore, the identification of new L-asparaginase with desirable properties is essential. Previously, the coding sequence of L-asparaginase isolated from Halomonas elongata had been cloned in E. coli and had shown to have advantageous properties as a chemotherapeutic agent. However, it was mostly expressed as inclusion bodies.
Materials and methodsIn this study, soluble enzyme expression was examined in two E. coli hosts, BL21 (DE3) and ArcticExpress strains. After selecting the host, the effects of various factors such as culture media, inducer concentration, inoculum size, induction duration, temperature, and also aeration rate were optimized using the one-factor-at-a-time approach.
ResultsBased on the results, the highest amount of active L-asparaginase production was related to Escherichia coli host Bl21 (DE3) strain in LB culture medium by adding 1% inoculum size, after 9 h induction with 0.5 mM IPTG at 37 ˚C, and shaking at 150 rpm. In the next step, the effect of various additives on the culture medium was investigated and it was observed that the addition of ethanol 2% (v/v) or arginine (200 mM) has a significant effect on increasing the specific activity of the enzyme.
Discussion and conclusionFinally, the optimization could increase soluble L-asparaginase production from 1000 U/mg in the basal condition up to approximately 3500 U/mg (more than three times).
Keywords: Recombinant L-asparaginase, Optimization, One-factor-at-a-time, Soluble protein -
Pages 71-85Introduction
Microorganisms that store lipids due to nutrient deficiencies (especially nitrogen) produce microbial oils following inhibition of growth. Based on the structure of fatty acids, microbial oils have industrial applications. The main purpose of this study, the first in Iran, was to evaluate the production of single-cell oil from Rhodococcus erythropolis PTCC 1767 using low-cost materials.
Material and MethodsIn the present study, Rhodococcus erythropolis PTCC 1767 as bacterial strain, whey, wheat straw, glucose, and glycerol were used for carbon sources and yeast extract was used for the nitrogen source. The bacterial strain was cultured in the MSM medium. FTIR analysis was performed to confirm the presence of carbon groups, GC analysis for identifying fatty acids, and Sudan black staining and imaging with a Transmission Electron Microscope (TEM) for observing the lipid granules stored inside the cell.
ResultsThe highest lipid production in the presence of carbon sources was related to whey in 96 hours with 23.22% and the maximum lipid production was obtained using wheat straw in 72 hours with 20%.
Discussion and ConclusionThe results of the present study demonstrated that Rhodococcus strains have the ability of bioconversion of low-cost carbon sources wheat straw and the whey to microbial oils and this can serve as a platform for eco-friendly biotechnological processes.
Keywords: bio-production, Single-cell Oil, Low-cost Carbon Sources, Rhodococcus erythropolis 1767 PTCC