Mikrobiyal yakıt hücrelerinde (MYH) bulunan aktif türlerin tespiti


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Faculty Of Arts And Sciences, Biology, Turkey

Approval Date: 2011

Thesis Language: Turkish

Student: ELİF YILMAZ

Co-Supervisor: Barış Çallı

Supervisor: Meral Birbir

Abstract:

Mikrobiyal Yakıt Hücrelerinde (MYH) Bulunan Aktif Türlerin Tespiti Bu çalışmada, Marmara Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü laboratuvarında işletilen 3 farklı tip MYH’de (Çift Bölmeli, Biyo-katot ve Hava-katot) elektrokimyasal aktivite gösteren bakteri türleri 16S rDNA bazlı moleküler teknikler ile tespit edilmiştir. Çalışmada kullanılan MYH’lerden farklı günlerde karışık kültür bakteri örnekleri alınmış, DNA saflaştırma, PZR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) ve klonlama deneyleri yapılarak DNA dizi analizine gönderilmiştir. Elde edilen DNA dizileri, veri tabanındaki dizilerle karşılaştırılmış, benzerlik ve filogenetik analizleri yapılmıştır. Ayrıca FISH (Floresan in situ Hibridizasyon) ile MYH’lerde Geobacter türlerinin olup olmadığı ve diğer türler arasındaki dağılımı belirlenmiştir. Eş zamanlı PZR deneyleri ile Geobacter türlerinin diğer türlerle miktarsal oranı tayin edilmiş ve bu oranın pil voltajı üretimindeki etkisi incelenmiştir. Moleküler analizler sonucunda, MYH’lerde elektrokimyasal aktivite gösteren tek bir baskın bakteri türünün olmadığı, Geobacter sp., Clostridium sp., Rhodopseudomonas sp., Zoogloe sp., Thauera sp., Pseudomonas sp., Desulfobacterium sp., Ferribacterium sp., Azovibrio sp., gibi birçok bakteri türünün bulunduğu tespit edilmiştir. Bu türler içinde, yüksek elektrokimyasal aktivite gösteren ve karışık kültür MYH çalışmalarında yoğun olarak bulunan Geobacter sp. miktarının zamana bağlı olarak farklılık gösterdiği ve bu farklılığın anot potansiyeli ile ilişkili olduğu anlaşılmıştır. Sonuç olarak, karışık kültür MYH’lerde farklı anot bakterileri ile benzer pil voltajı değerlerinin elde edilebileceği görülmüştür. ABSTRACT Investigation of Active Species in Microbial Fuel Cells (MFCs) In this study, electrochemically active bacteria have been detected using 16S rDNA-based molecular techniques in three different types of Microbial Fuel Cells (MFCs) (two-chambered, bio-cathode and air-cathode) operated in Environmental Engineering Laboratories of Marmara University. Mixed culture bacterial samples were taken in different days from three MFCs and DNA purification, PCR (Polymerase Chain Reaction) and cloning experiments were carried out and then sent to the DNA sequence analysis. Obtained DNA sequences were compared with the sequences in the database and analized in terms of similarity and phylogenety. In addition, presence of Geobacter species and their distribution among other species in MFCs was determined using FISH (Fluorescent in situ Hybridization) analysis. Quantitative ratio of Geobacter species to other species was assessed by Realtime PCR and the effects of this ratio on cell voltage was investigated. Molecular analyses demonstrated that there are several types of electrochamically-active bacterial sepecies in the studied MFCs, such as Geobacter sp., Clostridium sp., Rhodopseudomonas sp., Zoogloe sp., Thauera sp., Pseudomonas sp., Desulfobacterium sp., Ferribacterium sp., Azovibrio sp.. Among these species, Geobacter sp., which is dominant specie in most of the MFCs studies, showed quantitative varience with time and this variance was closely correlated to the anode potential. In conclusion, it was observed that similar cell voltage values can be obtained from mixed-culture MFCs which are inocculated with different anodic bacteria.