این میكروارگانیسم ها در دستگاه گوارش بسیاری از گیاه خواران ساكن شده تا در یك رابطه دو طرفه در ازای بدست آوردن غذا (بافت های گیاهی) آنها را از محصول ارزشمند تجزیه سلولز (گلوكز) بهره مند سازند...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : زینب باقری
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

جدا سازی و بررسی عملكرد باكتری ‌های تجزیه ‌كننده‌ سلولز، جلسه اول

جدا سازی و بررسی عملكرد باكتری ‌های تجزیه ‌كننده‌ سلولز، جلسه اول
هدف: جداسازی باكتری‌ های تجزیه كننده سلولز از خاك و ارزیابی كمی و كیفی عملكرد این باكتری‌ ها در تجزیه منابع سلولزی

 

 آشنایی با باکتریهای تولید کننده سلولاز و جداسازی آنها از خاک

سلول‌ های گیاهی توسط دیواره سلولزی به نسبت محكمی محافظت می‌ شوند كه تجزیه و خراب كردن این دیواره كار هر كسی نیست. تنها تعدادی از باكتری ‌ها، قارچ‌ ها و آغازیان توانایی تجزیه سلولز (Cellulose) و استفاده از محصول تجزیه (‌گلوكز) را دارند. در صورتی كه به اطراف ‌مان كمی توجه كنیم حضور و فعالیت این میكروارگانیسم ‌ها (Microorganism) را حس می‌كنیم، از سیب زمینی و هویجی كه از درون خراب شده است تا میكروارگانیسم ‌هایی  كه با موجودات مختلف نظیر موریانه ‌ها (Termite ) و نشخواركنندگان (Ruminants ) سازگار شده ‌اند. این میكروارگانیسم‌ ها در دستگاه گوارش بسیاری از گیاه‌ خواران ساكن شده تا در یك رابطه دو طرفه در ازای بدست آوردن غذا (بافت ‌های گیاهی) آنها را از محصول ارزشمند تجزیه سلولز (گلوكز) بهره‌مند سازند. از آن جایی‌كه سلولز فراوان‌ ترین ماده آلی بر روی كره زمین است، انسان نیز به فكر استفاده تمام و كمال از این محصول افتاده است تا با بهره ‌گیری از میكروارگانیسم‌ های تجزیه كننده سلولز هم به محصولات مهمی نظیر الكل و گلوكز دست یابد و هم راه حل مناسبی برای استفاده بهینه از ضایعات كشاورزی به‌دست بیاورد.

جدا سازی و بررسی عملكرد باكتری ‌های تجزیه ‌كننده‌ سلولز، جلسه اول

 

 

مقدمه

فراوان‌ ترین ماده آلی بر روی كره زمین سلولز و پلی ساكاریدهای مشابه آن هستند كه در ساختار گیاهان به كار رفته‌ اند. سلولز از واحدهای ساختمانی به نام گلوكز تشكیل شده است كه یك قند ساده و قابل استفاده برای بیشتر موجودات زنده است، اما تجزیه سلولز و تبدیل آن به گلوكز تنها توسط میكروارگانیسم ‌هایی كه دارای آنزیم سلولاز (Cellulase ) هستند، انجام پذیر است. اگر با فرایندی مناسب و اقتصادی سلولز گیاهان به قندهای ساده و قابل تخمیر تبدیل شود، تحولی شگرف در صنایع غذایی و همچنین تولید سوخت ‌های طبیعی روی خواهد داد. از گلوكز تولیدی نیز می ‌توان به‌ عنوان ماده اولیه تولید اتانول استفاده نمود كه به‌عنوان سوخت جایگزین بنزین كاربرد دارد. 

ضایعات کشاورزی و گیاهی از سلول‌ های گیاهی ساخته شده‌اند سلول‌ های گیاهی بدلیل داشتن دیواره ضخیم سلولزی  حاوی مقدار زیادی سلولز می باشند‌. تخمین زده می ‌شود كه در حدود 1010 ×4 تُن سلولز در سال بوسیلة گیاهان تولید می ‌شود. 

جدا سازی و بررسی عملكرد باكتری ‌های تجزیه ‌كننده‌ سلولز، جلسه اول

وسایل مورد نیاز:

- مواد لازم برای ساخت محیط كشت سلولز ( جامد و مایع)

- محیط كشت Nutriant broth

- پلیت یك‌بار مصرف

- معرف بندیك

- دستگاه گلوكومتر به همراه نوارهای كاغذی

- دستگاه اتوكلاو و انكوباتور

- پارافیلم

- سواپ استریل

- آب مقطر داروخانه

- ظروف شیشه‌ای ( ارلن، بشر، لوله‌ آزمایشگاه به همراه جالوله‌ای)

- خاك برگ گلدان

- الك

 

مراحل انجام پروژه:

ساخت محیط كشت سلولز دار جامد

مواد لازم برای ساخت محیط كشت سلولز‌دار (حجم 1 لیتر):

- پودر متیل سلولز: 10 گرم

- پودر آگار ( مخصوص ساخت محیط کشت) : 20 گرم

- پودر عصاره مخمر : 5/0 گرم

- پودر آمونیوم سولفات: 5/0 گرم

- پودر پتاسیم دی‌هیدروژن فسفات ( KH2PO4)‌: 1 گرم

- پودر پتاسیم كلرید(KCl): 5/0 گرم

- پودر منیزیم سولفات (MgSO4) : 2/0 گرم

- پودر كلسیم كلرید (CaCl2‍): 1/0 گرم

- آب مقطر : 1 لیتر

 

برای ساخت محیط كشت جامد، مواد فوق را در ارلنی مخلوط نموده و روی شعله قرار دهید تا رنگ محلول شفاف شود، سپس در ارلن را با پنبه ببندید و اتوكلاو نمایید (15 دقیقه دمای 121 درجه). سپس محیط كشت‌ استریل شده را در پلیت ‌های یك ‌بار مصرف تقسیم كنید. بعد از بستن محیط (جامد شدن) درِ پلیت ‌ها را كامل ببندید و به كمك نوارهای باریك پارافیلم محكم كنید. پلیت‌ها را تا زمان مصرف در یخچال قرار دهید. برای ساخت محیط كشت سلولز‌دار مایع تمام مواد فوق به غیر از آگار را مخلوط نموده، در حجم‌های 100 میلی‌لیتری تقسیم و اتوكلاو نمایید.

 

جداسازی باكتری‌ های تجزیه كننده‌ سلولز از خاك

مقداری خاك برگ را جدا كرده و در جای نسبتا گرمی قرار دهید تا آب آن خشك شود، سپس آن را الك نمایید. یك گرم از خاك الك شده  را در 5 میلی‌لیتر آب مقطر داروخانه حل كنید. 1 میلی‌لیتر از محلول فوق را به 100 میلی‌لیتر محیط كشت مایع اضافه نموده و در انكوباتور به مدت 5 روز و دمای 30 درجه  قرار دهید. در طول این مدت در فواصل مختلف ارلن را از انكوباتور خارج كرده و به آرامی هم بزنید. تكثیر باكتری ‌ها سبب كدر شدن محیط كشت می ‌شود. بعد از 5 روز یك میلی ‌لیتر از محیط فوق را به 100 میلی‌لیتر محیط كشت جدید وارد نمایید و انكوباسیون (Incubation ) را همانند قبل انجام دهید.  سواب (Swab) استریلی را آغشته به محلول فوق نموده و بر سطح پلیت حاوی محیط كشت سلولز آگار بكشید. دقت كنید در كنار شعله درِ پلیت را باز كرده و بعد اتمام كار درِ آن را به سرعت ببندید و در انكوباتور با دمای 30 درجه قرار دهید. بعد از 5 روز پلیت را از انكوباتور خارج نمایید. در صورتی‌كه در این مرحله به صورت یكنواخت باكتری رشد كرده باشد، شما باكتری‌ هایی كه آنزیم سلولاز  تولید می ‌كنند را از خاك جدا كرده‌اید. پلیت باكتری را برای مراحل بعدی در یخچال قرار دهید. 

 

مطالب مرتبط:

جدا سازی و بررسی عملكرد باكتری ‌های تجزیه ‌كننده‌ سلولز، جلسه اول

جدا سازی و بررسی عملكرد باكتری ‌های تجزیه ‌كننده‌ سلولز، جلسه دوم

 

بخش پروژه های دانش آموزی تبیان، تهیه: زینب باقری

تنظیم: زینب شاه مرادی