Upload
duongnhan
View
232
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Mikroorganizmaların Tanımlanmasında
Spektroskopik Yöntemler Prof.Dr.Çağrı Ergin
I. Ulusal Klinik Mikrobiyoloji Kongresi --- Antalya 2011
Maddenin araştırılması Kimyasal analiz
Kütlesel kimyasal analizler
Mikroanalitik kimyasal tanımlama
Nanoskopik mimari ve mikroyapılandırma
Yüzey ve arabirimlerin tanımlanması
Mekanik özellikler
Termal özellikler
Elektriksel özellikler
Manyetik özellikler
Optik özellikler
Korozyon, sürtünme ve aşınma
Biyolojik ve genomik analiz
Materyal-çevre analizi
Moleküler dinamik
Mikroorganizmalar ;
Moleküler yapı ….son derece zengin ve farklı
Değişken ve sınır ortamlarda yaşabilir
Kimyasal analizler
Yöntem ?
Değerlendirme ???
Sonuç ?
Moleküler biyoloji
Genetik mühendislik
Enzimoloji
NMR ve IR spektroskopi
J.-P. Grivet, A.-M. Delort / Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 54 (2009) 1–53
Kimyasal analiz
Kütlesel kimyasal analiz
• Kütle spektrometrisi
• Moleküler spektrometri
• Atomik spektrometri
• Nükleer analitik yöntemler
• Kromatografik metodlar
• Klasik kimyasal metodlar
Mikroanalitik kimyasal tanımlama
• Analitik elektron mikroskopi
• Elektron prob X-ışını mikroanalizi
• Tarama delgi tarama mikroskopisi
• Çevresel tarama elektron mikroskopisi
• Kızılötesi ve Raman mikroanalizi
Spektroskopik
yöntemin seçimi,
incelenecek veya
araştırılması
istenen
maddelerin
yapısı ile
ilişkilidir.
MA Jabra-Rizk ve ark.
Rev Iberoam Micol
1999; 16: 187-93.
Plazma membranı
Mannoprotein tabaka
Glukan
Glukan-Kitin
Dış fibriler tabaka
Mannoprotein tabaka
Mikrobiyolojik “NMR”
İn – vivo
Ex – vivo (in-situ)
2H 13C 15N 19F
23Na 31P
Karbon iskelet metabolik işlevlerin
tanımlanmasında yeterlidir
1H NMR
Mikrobiyolojik NMR
Hanoulle X, Wieruszeski JM, Rousselot-Pailley P, Laudrieu I, Baulard AR, Lippens G, Monitoring of the ethionamide pro-drug activation in mycobacteria by 1H high resolution magic
angle spinning NMR. Biochem Biophys Res Commun 2005; 331: 452–8.
Teknik sorunlar/çözümler
Rotasyonel yansımalar
Örnekleme
Katı faz döngüleri
Açılı döndürme (MAS)
…..
?? Aerobik
?? Anaerobik In-Cell NMR
makromolekül
protein yapısı
protein dinamikleri
proteinler arası ilişki
Lohmeier-Vogel EM, Ung S, TurnerRJ. In vivo 31P nuclear magnetic resonance investigation of tellurite toxicity in Escherichia coli. Appl Environ
Microbiol 2004; 70: 7342–7.
31P NMR
Lohmeier-Vogel EM, Ung S, TurnerRJ. In vivo 31P nuclear magnetic resonance investigation of tellurite toxicity in Escherichia coli. Appl Environ
Microbiol 2004; 70: 7342–7.
31P NMR
Weber H, Brecker L, Online NMR for monitoring biocatalysed reactions. Curr Opin Biotechnol 2000: 11; 572–8.
C.antartica 1H NMR
Atipik NMR spektrumu
Normalizasyon ve dönüşüm sonrası
Temel Bileşenler Analizi
Raamsdonk LM, Teusink B, Broadhurst D, Zhang N, Hayes A, Walsh MC, Berden JA, Brindle KM, Kell DB, Rowland JJ, Westerhoff HV, van Dam K, Oliver SG. A functional genomics strategy
that uses metabolome data to reveal the phenotype of silent mutations. Nat Biotech 2001; 19: 45–50.
Diskriminant Fonksiyon Analizi
NMR Spektrumun Küme Analizi Raamsdonk LM, Teusink B, Broadhurst D, Zhang N, Hayes A, Walsh MC, Berden JA, Brindle KM, Kell DB, Rowland JJ, Westerhoff HV, van Dam K, Oliver SG. A functional genomics strategy
that uses metabolome data to reveal the phenotype of silent mutations. Nat Biotech 2001; 19: 45–50.
Hangisi ?
IR spektroskopi
Hızlı
Ucuz, kişisel
Kimyager desteği
Teknik, bilimsel
Değerlendirme-deneyim
Gerekli mi?
Hedef tanımı ?
Standardizasyon !
NMR spektroskopi
Hızlı
Kurumsal destek
Kimyager desteği
Teknik, bilimsel
Değerlendirme-deneyim
Gerekli mi?
Amaç !
Standardizasyon !
>>>> Ne amaçla ?
genom, traskriptom, proteom, fluksom
1666- I procured me a triangular glass prism to try therewith the celebrated phenomena of colours
1642-1720
1666- I procured me a triangular glass prism to try therewith the celebrated phenomena of colours
1642-1720
IR spektroskopi
Işıma türünün enerjisi sadece frekansına (veya dalga boyuna)
bağlıdır.
Değiştirilen frekansa karşı absorbans (soğurma) şiddeti
kaydedilerek bir spektrum ve absorbans “pik”leri elde edilir.
1901….the energy of a photon is given by Planck's constant times the frequency.
Kimyasal analiz
Bilinen spektrumlar ile
karşılaştırma
İn-situ kimyasal tepkime takibi
Yapısal analiz
Özgül yapıların saptanması
Elektronik bilgi
Optik iletkenlik ölçümü
İnfrared (Kızılötesi) spektroskopi ile;
Mikrobiyoloji’de kullanım ?
Mikrobiyal sınıflama
Hızlı tanı ? - Parmakizi bölgelerinin saptanması -
Kültür saflığının kontrolü
Toksin varlığı
Metabolik parmakizi bölgelerinin saptanması
Hücre duvarı yapı analizi
Epidemiyolojik analiz
Normal fenotip (NP)
Normal fenotip (NP)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Mutant kökenler
Epidemiyolojik farklı 2 köken
Becker K, Laham NA, Fegeler W, Proctor RA, Peters G, von Eiff C. Fourier-transform infrared spectroscopic analysis is a powerful tool for studying the dynamic changes in Staphylococcus aureus small-colony variants. J Clin Microbiol 2006; 44: 3274-8.
Normal fenotip (NP)
Normal fenotip (NP)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Küçük koloni varyantı (SCV)
Mutant kökenler
Epidemiyolojik farklı 2 köken
Becker K, Laham NA, Fegeler W, Proctor RA, Peters G, von Eiff C. Fourier-transform infrared spectroscopic analysis is a powerful tool for studying the dynamic changes in Staphylococcus aureus small-colony variants. J Clin Microbiol 2006; 44: 3274-8.
Beekes M, Lasch P, Naumann D. Analytical applications of Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy in microbiology and prion research. Vet Microbiol 2007; 123: 305-19
Beekes M, Lasch P, Naumann D. Analytical applications of Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy in microbiology and prion research. Vet Microbiol 2007; 123: 305-19
S.aureus L.monocytogenes
B.anthracis
B.cereus
E.coli O157:H7
Y.enterocolitica
S.sonnei V.cholera V.vulnificus
S.typhimurium
Whittaker P, Mossoba MM, Al-Khaldi S, Fry FS, Dunkel VC, Tall BD, Yurawecz MP. Identification of foodborne bacteria by infrared spectroscopy using cellular fatty acid methyl esters. J Microbiol Methods 2003; 55: 709-16.
S.aureus L.monocytogenes
B.anthracis
B.cereus
E.coli O157:H7
Y.enterocolitica
S.sonnei V.cholera V.vulnificus
S.typhimurium
Whittaker P, Mossoba MM, Al-Khaldi S, Fry FS, Dunkel VC, Tall BD, Yurawecz MP. Identification of foodborne bacteria by infrared spectroscopy using cellular fatty acid methyl esters. J Microbiol Methods 2003; 55: 709-16.
Karadenizli A, Kolayli F, Ergen K. A novel application of Fourier-transformed infrared spectroscopy: classification of slime from staphylococci. Biofouling 2007; 23: 63-71.
Karadenizli A, Kolayli F, Ergen K. A novel application of Fourier-transformed infrared spectroscopy: classification of slime from staphylococci. Biofouling 2007; 23: 63-71.
Mikroorganizmaların Tanımlanmasında
Spektroskopik Yöntemler Prof.Dr.Çağrı Ergin
I. Ulusal Klinik Mikrobiyoloji Kongresi
Antalya 2011