در دسترس

پلازمید :

پلازمیدها عوامل ژنتیکی خارج کروموزومی از جنس DNA اند که بطور مستقل همانندسازی می کنند . این قطعات ژنتیکی ، عموما" ژن های غیر ضروری برای حیات ارگانیزم را حمل می کنند .

از نظر ساختاری به دو دسته تقسیم می شوند :

1)   پلازمید های حلقوی : (Covalently Close Circular plasmid)

اغلب باکتری ها دارای پلازمیدهای حلقوی دورشته ای اند . همانندسازی این گونه پلازمیدها به دو فرم θ ( اغلب در باکتری های گرم منفی ) و یا حلقه گردان ( (Rolling circle) اغلب در باکتری های گرم مثبت ) انجام می شود .

2)   پلازمید های خطی : (Linear plasmids)

این نوع پلازمیدها از نوع dsDNA اند و در برخی پروکاریوت ها ، ویروس ها و ارگانل های یوکاریوتیک ( میتوکندری و پلاستیدها ) وجود دارند . پلازمیدهای خطی به منظور پایداری نواحی تلومری خود و حفاظت در برابر نوکلئازهای سلولی دارای ساختارهای ویژه ای اند که بر این اساس به دو دسته تقسیم می شوند :

شانا: كارشناس ارشد واحد پژوهش و توسعه شركت متن از توليد نيمه صنعتي ماده جديد و ارزشمند بيو سورفكتانت براي نخستين بار در كشور خبر داد و گفت: اين ماده كه در صنعت نفت و علم پزشكي كاربرد ويژه اي دارد، با همكاري دانشگاه هاي تهران و الزهرا توليد شده است.
سيد سعيد زعيمي در گفت و گو با خبرنگار شانا افزود: واحد پژوهش توسعه شركت مهندسي و توسعه نفت (متن) در سال پژوهشي اخير (از نيمه دوم سال گذشته تاكنون) با همكاري دانشگاه هاي تهران و الزهرا، براي نخستين بار در ايران يك ماده جديد به نام بيو سورفكتانت در مقياس نيمه صنعتي و با درجه خلوص حدود 97 درصد توليد كرد.
زعيمي با تأكيد بر اين كه مشتقات بيو سورفكتانت به عنوان يك ماده گران و ارزشمند، كاربرد گسترده اي در صنايع مختلف دارد، اظهار داشت: اين ماده در تزريق آب يه مخازن نفتي به كار مي رود و باعث ازدياد برداشت و افزايش توليد نفت از مخزن مي شود؛ همچنين اين ماده در حفاظت از محيط زيست، صنعت آب و صنايع دارويي و براي درمان سكته هاي مغزي كاربرد بسيار مؤثري دارد.
وي با اشاره به اين كه هم اكنون توليد بيوسورفكتانت از حالت آزمايشگاهي به نيمه صنعتي رسيده است، تصريح كرد: مطالعات ميكروببيولوژي و جداسازي باكتري ها و نمونه گيري ها از خاك هاي آلوده به نفت به طور مشترك در دانشگاه هاي تهران و الزهرا انجام شده و كارفرماي آن واحد پژوهش توسعه شركت مهندسي و توسعه نفت (متن) بوده است.
زعيمي يادآور شد: با وجود تحريم هاي اعمال شده بر صنعت نفت كشور، نتيجه تحقيقات در زمينه خلوص سازي سويه (نوعي باكتري) هاي ميكروبيولوژي از سوي مؤسسه انستيتو پاستور فرانسه تأييد شده است.
وي با اين پيشنهاد كه وزارت نفت شرايط راه اندازي و توليد صنعتي اين ماده ارزشمند را فراهم كند، توضيح داد: با وجود تحريم ها، دستگاه هاي توليد بيو سورفكتانت با همت و توان متخصصان داخلي ساخته شده و بخشي از قطعات مورد نياز آن را، دانشگاه تهران از خارج از كشور تأمين كرده است.

منبع : http://www.petronet.ir

سیستم های صدور پروتئین در تما ارگانیسم های زنده شامل باکتری های گرم منفی و ارگانل های یوکاریوتی مشتق از آنها حضور دارند.در مقایسه با ارگانیسم های دیگر،باکتریهای گرم منفی سیستم های مستقل بسیاری را برای صدور پروتئین دارا می باشند،شامل 8تیپ برای ورود و خروج پروتئین از عرض غشای درونی و 8 تیپ دیگر برای ورود و خروج پزوتئین از عرض غشای خارجی محتوی لیپوپلی ساکارید.3تا از سیستم های مسیر ترشحی به نام های تیپI ISP,ABC))،تیپ III

(IIISP,Fla/Path) و تیپ(IVSP,conj/vir)  IV می‌توانند پروتئین‌ها را از عرض غشای داخلی و خارجی در یک فرایند تک مرحله‌ای وابسته به انرژی عبور دهند.چهارمین مکانیزم که ما تحت عنوان سیستم ترشحی تیپII به آن مراجعه می‌کنیم(IISP)  ، برای خروج پروتئین‌ها از عرض پاکت دو لایه‌ای در 2 مرحله‌ی مجزاست. IISPبرای خروج پروتئین‌ها ازعرض غشای داخلی،مسیر ترشحی عمومی   (Sec) یا ترانسلوکاز twin arginin(Tat) را به کار می‌گیرد و برای خروج از عرض غشای خارجی هر یک از چندین تیپ سیستم را به کار می‌گیرد.علاوه بر این پروتئین‌های پری‌پلاسمی با مقصد محیط خارجی یا از طریق MTB یا یکی از چندین سیستم برای خروج پروتئین‌های اختصاصی از عرض غشای خارجی،از عرض این غشا عبور می‌کند.

وقتی سلول باکتریایی درمحیطی قرار می گیرد می تواند جمعیت‌های میکروبی موجود را حس کرده و نسبت به آن پاسخ دهد .میکروارگانیزم‌ها قادر به ایجاد فنوتیپ‌های جدید وابسته به دانسیته سلولی‌اند که طی پدیده بیولوژیکی به نام  Quorum sensing صورت می‌پذیرد . طی این فرایند سلول باکتری افزایش جمعیت میکروبی محیط را تشخیص می‌دهد و بدنبال آن گروهی از ژن‌ها مانند ژن‌های ویرولانس ، تولید آنتی بیوتیک‌ها و یا سایر متابولیت‌های ثانویه تحت کنترل سیستم QS روشن می‌شوند .Quorum Sensing در بسیاری از باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی انجام می‌شود .

در این پدیده دو گروه مولکولی نقش دارند:

·        پروتئین‌های تنظیم کننده رونویسی (R-protein  )

·        خودالقاگرها(autoinducer  )

غشای پوسته تخم مرغ به عنوان بستری برای ایجاد نانوخوشه‌های سولفید سرب منظم مورد استفاده قرار گرفته است.
به گزارش باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران "ایسکانیوز" این خوشه‌ها در اپتوالکترونیک، کاتالیزورها، و مواد نانوساختار زیست‌سازگار کاربرد دارند. این روش ساده و ارزان برای ساخت نانوخوشه‌ها را می‌توان به آسانی در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار داد.
سولفید سرب یک نیمه‌هادی با شکاف باندی باریک است و به طور گسترده‌ای در ابزارهای تبدیلی فتوولتاییک، سوئیچ‌های نوری، و دیگر کاربردهای فتوالکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
با این حال مشکل این است که ویژگی‌های منحصر به فرد اپتیکی، الکترونیکی و فتوولتاییکی سولفید سرب نانومقیاس، به شکل، ساختار، و توزیع نانوذرات بستگی دارد. ساختن نانوذرات منظم روی بسیاری از بسترها در شرایط معمول بسیار دشوار است.
* غشاهای پوسته تخم مرغ
حال هیلان سو از آزمایشگاه کامپوزیت‌های بستر فلزی در دانشگاه شانگهای جیائوتونگ و همکاران وی، با استفاده از غشای پوسته تخم مرغ به‌عنوان بستر فعال برای تشکیل و آرایش نانوبلورهای سولفید سرب راه حلی برای این مشکل ارائه نموده‌اند.
غشاهای پوسته تخم مرغ، بسترهای مبتنی بر کلاژنی هستند که میان سفیده تخم مرغ و پوسته معدنی آن یافت می‌شوند.
این غشاها از بخش‌های داخلی و خارجی تشکیل یافته‌اند، اما سو و همکارانش غشای بیرونی را انتخاب کردند. این محققان از طریق خیساندن پوسته تخم مرغ در اسید هیدروکلریک به مدت چند دقیقه این غشا را جدا کردند.
سپس آن را با آب مقطر شسته و در خلأ خشک نمودند.
کار بعدی رشد دادن آرایه‌های منظم سولفید سرب روی این غشا بود. این کار از طریق غوطه‌ور ساختن غشای ذکر شده در محلولی از استات سرب و اسید استیک به مدت 10 ساعت در دمای اتاق صورت گرفت.
سپس این غشا با آب مقطر شسته شد تا یون‌های اضافی زدوده شوند و به مدت 12 ساعت در محلول سولفید سدیم غوطه‌ور شد.
به گزارش ایسکانیوز به نقل از نانو، در نهایت این غشا به مدت 2 ساعت در خلأ خشک گردیده و غشایی قهوه‌ای رنگ بر جای ماند که حاوی نانوخوشه‌های منظم سولفید سرب روی آرایه‌های الیاف غشا بود.
* زیست‌سازگاری بسیار خوب
سو گفت: نانوخوشه‌های تولید شده نه تنها اثرات اندازه کوانتومی خوبی داشته و توزیع مناسبی دارند، بلکه زیست‌سازگاری بسیار بالایی نیز از خود نشان می‌دهند. از این روش همچنین می‌توان برای سنتز نانومواد دیگر با ساختار از پیش‌طراحی شده استفاده کرد.
این گروه پژوهشی در حال حاضر مشغول بررسی مواد زیستی دیگری همچون الیاف ابریشم، پر پروانه‌ها و پرندگان به‌عنوان بستر زیستی برای نانوساختارهای کارکردی هستند .

منبع : www.ITPnews.com

برای مشاهده اطلاعات مربوط به پروتئین های انسانی و ژن های کد کننده آنها اینجا را کلیک کنید

 دنیای امروز ، دنیای صنعت و تکنولوژی های نو است و ما نیز برای همگام شدن با دنیا سالهاست که خیز برداشته ایم . کارخانه ها و صنایع بزرگ و کوچک فراوانی در شهرها و حاشیه های آنها ایجاد شده اند . حال آنکه محصولات تولیدی تنها خروجی آنها نمی باشد ، اکنون پساب های صنایع را نیز می توان جزو فراورده های آنها بشمار آورد که بسیاری از آنها سازگار با محیط نیز نمی باشند .

بنابراین می توان گفت صنعت مسئول بسیاری از آلودگی های محیطی ست . از جمله آنها ، وجود فلزات سنگین در محیط می باشد . حل این مشکل مدت زمان مدیدیست که به عنوان چالشی بزرگ مطرح شده است .

فلزات سنگین (heavy metals ) گروهی از فلزات ( در حدود 40 عنصر ) اند که از سازنده های طبیعی پوسته زمین بوده و دانسیته ای بیش از 5 دارند .مشکل اصلی این فلزات اینست که در بدن متابولیزه نمی شوند . در واقع پس از ورود به بدن در بافت ها ذخیره شده و از بدن دفع نمی گردد . همچنین می توانند جایگزین املاح و مواد معدنی مورد نیاز بدن شوند .

از جمله عواقب ورود فلزات سنگین به بدن عبارتند از :

• اختلالات عصبی ، تنفسی ، قلبی – عروقی ، غدد و پوستی
• آسیب به کبد و کلیه و مغز
• اختلال در عملکرد آنزیم های بدن
• نا باروری
• کم خونی
• تهوع و استفراغ
• سر درد و سر گیجه
• تضعیف سیستم ایمنی بدن
• تغییر سوخت و ساز بدن
• انواع سرطان ها
• به هم خوردن تعادل هورمونی بدن
• سقط جنین
• چاقی
• و ...

فلزاتی چون چون سرب ، کروم ، جیوه ، اورانیوم ، سلنیوم ، روی ، آرسنیک ، کادمیوم ، مس ، نقره و نیکل که ممکن است از عملیات معدنیابی ، فرایند رادیواکتیو کردن مواد مختلف ، آبکاری فلز ، آفت کش ها ، نگهدارنده ها ، شوینده ها و ... وارد محیط شوند .

روش های مختلفی برای حذف یون های فلزی وجود دارد :

• Reverse osmosis : در این فرایند از یک غشای نیمه تراوا تحت فشاری بیش از فشار اسمزی استفاده می شود . عیب این روش هزینه بالای آن است .
• Electro dialysis : با بکارگیری از پتانسیل الکتریکی ، کاتیون ها و آنیون های موجود در محلول به سوی الکترود ها حرکت می کنند . در این روش امکان تشکیل هیدروکسیدهای فلزی وجود دارد .
• Ultrafiltration : مشکل این روش در تولید لجن است .
• Ion exchange : در اینجا ، یون های فلزی با یون های روی رزین تعویض می شوند . هزینه بالا و حذف جزئی یون های خاص از جمله معایب این روش است .
• Chemical precipitation : این روش با افزودن عوامل رسوب دهنده مانند زاج سفید ، آهک ، نمک های آهن و ... انجام می شود .
• Phytoremediation : در این روش از گیاهان ویژه ای برای پاکسازی استفاده می شود . عیب این روش ، زمان بر بودن و سخت بودن احیای گیاه برای چذب زیستی است .
• Biosorption

  Biosorption :

جذب زیستی ، توانایی توده زیستی در جمع آوری فلزات سنگین از پساب ها از طریق فعالیت های متابولیکی غیر مستقیم یا راه های فیزیکوشیمیایی جذب است . جلبک ها ، کپک ها ، مخمرها ، باکتری ها و قارچ ها از جمله این جاذب ها اند .

فواید عمده این روش عبارتند از :

• هزینه پائین
• کارایی بالا
• عدم نیاز به مواد مغذی فراوان
• امکان احیای جاذب
• امکان بازیافت فلز

 برخی از این جذب کننده های زیستی قادرند طیف وسیعی از فلزات سنگین را حذف کنند ، در حالیکه برخی نیز تنها انواع خاصی از فلزات را جذب می کنند .

 ساختار پیچیده میکروارگانیزم ها آنها را توانمند میکند تا به طرق مختلف فلزات را جذب کنند . این فرایندها را می توان از 2 جنبه طبقه بندی کرد :

طبقه بندی بر اساس وابستگی به متابولیسم سلولی :

1. وابسته به متابولیسم
2. مستقل از متابولیسم

طبقه بندی بر اساس محل جذب فلز از محلول :

1. تجمع فلز ذر خارج از سلول
2. جذب سطحی
3. جمع آوری فلز در داخل سلول

 گروه های شیمیایی موجود در توده زیستی نیز در حذف فلزات نقش مهمی دارند :

گروه های استامید پلی ساکارید های ساختاری قارچ ها ، آمینو و فسفات در اسید های نوکلئیک ، آمینو ، آمیدو ، سولفهیدریل و کربوکسیل در پروتئین ها ، هیدروکسیل ها در پلی ساکارید و نیز کربوکسیل و سولفات در پلی ساکاریدهای جلبکهای در یایی متعلق به Phaeophyta ، Rhodophyta و Chlorophyta .

انتقال فلزاز میان دیواره سلولی ، سبب تجمع آن درون میکروارگانیزم می شود . این نوع جذب در ارتباط با سیستم دفاعی فعال ارگانیزم است که در حضور فلز سنگین واکنش نشان می دهد . فلزات سنگین بواسطه انتقال دهنده های یون های مهم متابولیکی مانند پتاسیم ، منیزیم و سدیم از میان غشاهای سلول میکروبی انتقال می یابد . تعادل این سیستم در حضور فلزاتی با بار و شعاع یونی مشابه با یونهای ضروری بر هم می خورد .

در صورت واکنش بین فلز و گروه های ساختاری موجود بر روی سطح سلول میکروبی ، فرایند جذب مستقل از متابولیسم انجام می شود . این نوع جذب نسبتا سریع و برگشت پذیر است .

جذب سطحی فیزیکی :

این نوع جذب با کمک نیروهای واندروالس انجام می شود . میانکنش های الکتروستاتیکی نشان می دهند که مسئول جذب زیستی مس توسط جلبک Chiarella vulgaris و نیز کروم توسط قارچ Ganoderma lucidum و Aspergillus niger از این راه انجام می شود .

تبادل یونی :

دیواره سلولی میکروارگانیزم ها حاوی پلی ساکارید ها و یون های فلزی دو ظرفیتی اند که می توانند با یون های دیگر تعویض شوند . برای مثال آلژینات جلبک دریایی بصورت نمک های سدیم ، پتاسیم ، کلسیم ، منیزیم وجود دارد . این یون ها می توانند با یون هایی مانند کبالت ، روی ، مس ، کادمیوم مبادله شوند .جذب زیستی مس توسط قارچ  Ganoderma lucidium و Aspergillus niger از این طریق انجام می شود .

Complexation :

حذف فلز از محلول با تشکیل کمپلکس هایی بر روی سطح سلول پس از میانکنش میان فلز و گروه های فعال می تواند انجام شود . این فرایند تنها مکانیزمی است که مسئول جمع آوری کادمیوم ، روی ، مس و جیوه توسط Pseudomonas syringae می باشد .

Precipitation :

این فرایند می تواند وابسته یا مستقل از متابولیسم انجام شود . اگر میکروارگانیزم ترکیباتی تولید کند که منجر به رسوب گذاری فلز شود ، در این حالت مکانیزم وابسته به متابولیسم سلولی است . ولی اگر رسوب گذاری پس از واکنش شیمیایی بین فلز و سطح سلول انجام شود ، مستقل از متابولیسم سلولی خواهد بود .

فاکتورهای موثر بر جذب زیستی :

1.       دما

2.       PH . این عامل بر روی خصوصیات محلول اثر می گذارد و می تواند سبب تغییر فعالیت گروه های ساختاری در توده زیستی و یا رقابت یون های فلزی شود .

3.       غلظت بیومس . افزایش غلظت از یک محدوده خاس به دلیل تداخل جایگاه های اتصال سبب کاهش جذب می شود .

 بیوسورفکتانت مولکول های آمفی پاتیک با بخش های هیدروفوبی و هیدروفیلی می باشند که توسط میکروارگانیزم های مختلف تولید شده و در کاهش کشش سطحی ( از آن جمله کاهش کشش سطحي ترکيبات دارويي در بدن و جذب بهتر آن‌ها ) ، تشکيل ميکروامولسيون ها و نیز در توليد شوينده‌ها براي بالابردن کيفيت محصول و ... دخالت دارند . بخش قطبی می تواند یک کربوهیدرات ، آمینواسید ، گروه فسفات و یا ترکیبات دیگر باشد . بخش غیر قطبی نیز اغلب یک اسیدچرب بلند زنجیره است .

یکی از کاربردهای مهم این مواد استفاده آنها در صنعت ازدیاد برداشت نفت (MEOR ) و استخراج نفت ثالثیه می باشد .

فرآيند ازدياد برداشت ميكروبي نفت MEOR شامل قسمتهاي مختلفي است ، از جمله آنها آماده سازي محلولهاي حاوي مواد مغذي و ميكروبي ، سپس تزريق آنها به داخل مخازن است . در اینجا از سوبستراهای کم هزینه مانند ملاس استفاده می شود . در مرحله بعد مجموعه اين مواد مغذ ي و ميكروارگانيسم در داخل مخزن منتشر شده و از طريق نفوذ به قسمتهاي مختلف مخزن مي رسند، سپس با انجام فرآيندهاي متابوليكي ، ميكروارگانيسم ها مواد مغذي موجود را مصرف و مجموعه اي از مواد بيولوژيكي مفيد را كه باعث جابجايي و افزايش راندمان توليد نفت ميشوند توليد مي كنند .

اکثر روش‌هاي متداول استخراج نفت خام، تنها قادرند حدود 20 درصد از کل ذخيره نفتي چاه را استحصال کنند. اين نفت اصطلاحاً "نفت اوّليه" (Primary Oil) گفته مي‌شود، که معمولاً فشار لايه گازي موجود در چاه موجب استخراج نفت ‌خام مي‌شود. اما بايد توجه داشت که بيش از 80 درصد محتواي مخازن نفت ‌خام در کنار چاه اصلي و در درون سنگ‌هاي متخلخل اطراف آن قرار دارد. براي خارج ساختن بخشي از اين ذخيره نفتي، معمولاً در کنار چاه نفت سوراخ عميقي ايجاد کرده و از اين طريق بخار آب يا بمب هاي گرمازا (اين مورد اغلب در تحقيقات استفاده مي‌شود) به درون سنگ‌هاي متخلخل حاوي نفت تزريق مي‌شود. با اين کار بخش کمي از نفت موجود به سمت چاه اصلي سرازير شده و قابل استخراج خواهد بود. نفت حاصل از اين روش که حداکثر 5 درصد ذخيره واقعي ميدان نفتي را شامل مي‌شود، اصطلاحاً به "نفت ثانويه" (Secondary Oil) معروف است. اما بخش اعظم چاههاي نفتي پس از استخراج نفت ثانويه به صورت چاه‌هاي متروک و به ظاهر تخليه شده رها مي‌شوند، در حالي‌که بيش از 70 درصد ذخيرة نفتي اين مخازن همچنان باقي است. امروزه يکي از استفاده‌هاي بالقوه بيوسورفکتانت‌ها در استخراج همين بخش از نفت خام مي‌باشد که اصطلاحاً "نفت ثالثيه" (Tertiary Oil) گفته مي‌شود.

برای اینکه میکروارگانیزم ها در فرایند ازدیاد برداشت نفت مفید واقع گردند باید قادر به تحمل شرایط سخت مخازن مانند دما ، فشار ، نمک بالا و سطح اکسیژن پایین باشند .

بیوسورفکتانت ها نسبت سطح به حجم لکة نفتي را افزايش داده و موجب مي‌شوند تا باکتري‌هاي نفت‌خوار براحتي اطراف ذرات نفتي جمع شده و آن را تجزيه نمايد. بنابراین در bioremediation محیط هایی که آلودگی هیدروکربنی دارند نقش دارند .

سورفکتانت های میکروبی ساختارهای مختلفی دارند :

1.       Glycolipid :

·         rhamnolioid که توسط گونه های مختلف Pseudomonas تولید می شوند .

·         trehalolipid که از جمله باکتری های تولیدکننده آن Mycobacterium ها می باشند .

·         sophorolipid ، این سورفکتانت ها توسط گونه های Torulopsis تولید می شوند .

2.       Phospholipid

3.        Lipopeptid یا Lipoprotein

4.       Fattyacid  ها