Scenedesmus - Scenedesmus
| Scenedesmus | |
|---|---|
|
|
| Scenedesmus bijunga | |
bilimsel sınıflandırma 
|
|
| (rütbesiz): | Viridiplantae |
| Şube: | Chlorophyta |
| Sınıf: | Chlorophyceae |
| Sipariş: | Sphaeropleales |
| Aile: | Scenedesmaceae |
| Cins: |
Scenedesmus Meyen, 1829 |
| Türler | |
|
Scenedesmus obtusus Meyen, 1829
|
|
| Türler | |
|
|
Scenedesmus bir olan cins arasında yeşil algler sınıfında, Chlorophyceae . Bunlar sömürge ve kendiliğinden hareketli olmayan.
Taksonomi
Şu anda, taksonomik olarak kabul edilen 74 Scenedesmus türü vardır . Ek olarak, birkaç alt cins tanımlanmıştır, ancak kaynağa göre farklılık gösterir. Hegewald, Acutodesmus , Desmodesmus ve Scenedesmus'u üç ana kategori olarak gösterir. Akutodesmus , akut hücre kutuplarına sahip olmakla karakterize edilirken, Desmodesmus ve Scenedesmus geniş / kesik hücre kutuplarına sahiptir (sırasıyla dikenlerin varlığı veya yokluğu ile farklılaşır). Fosil kayıtları, Scenedesmus'u 70 ila 100 milyon yıl öncesine tarihlendiriyor ve Desmodesmus'un bu üç grubun en küçüğü olduğundan şüpheleniliyor.
Temel biyoloji
Scenedesmus , en yaygın tatlı su yosunu türlerinden biridir; ancak türlerde bulunan son derece çeşitli morfolojiler, tanımlamayı zorlaştırır. Türlerin çoğu dünya çapında bulunurken, bazı türler yalnızca Yeni Zelanda'da bulunan S. intermedius ve S. serratus gibi yerel popülasyonlarda bulunur.
Koenobi ve hücre büyümesi
Scenedesmus tek hücreli olarak var olabilir; ayrıca sıklıkla ebeveynin ana duvarı içindeki dört veya sekiz hücrenin koenobisinde bulunurlar . Doğrusal, kostatoid, düzensiz, değişen veya daktilokokoid modeller dahil olmak üzere çeşitli koenobiyal mimariler tanımlanmıştır (Şekil 1). Koenobinin oluşumu bir dizi faktöre bağlıdır. Yüksek ışık yoğunluklarında ve yüksek sıcaklıklarda daha yüksek oranda tek hücreli organizmalar bulundu, bu da daha yüksek büyüme oranlarında organizmaların kolonize olmamayı tercih ettiğini gösteriyor. Algler için başarılı büyüme ve bölünme, öfotik bölgede (ideal ışık ve beslenme koşullarını içeren) kaldırma kuvvetini sürdürme ile otlayan avcılardan kaçınma arasındaki dengeye dayanır. Daha büyük koloniler daha küçük yüzey-hacim oranına sahiptir, bu da besin alımını ve hafif hasadı sınırlar ve büyük kütle batmayı teşvik eder. Bununla birlikte, tek hücreli algleri tüketmekle tehdit eden Daphnia gibi otlayanların varlığında , daha büyük koloniler önemli güvenlik sağlar. Bu tehdit öylesine önemli olabilir ki, hücreler, otlatma savunmasızlığını azaltmak için veya besin yetersizliği koşullarında ciddi şekilde sınırlayıcı büyüme koşullarında bile bu 8 hücreli koloniler halinde birleşeceklerdir.
Savunma mekanizmaları
Hücrelerin, kolonileşmenin yanı sıra başka savunma mekanizmaları da vardır. Scenedesmus dikenli olmayan Scenedesmus ve dikenli Desmodesmus olmak üzere iki alt türe ayrılabilir . Omurgasız olmasına rağmen, Scenedesmus alt cinsi hücreleri kalın hücre duvarlarına ve müsilajlara sahiptir ve bu da onları sindirime dirençli hale getirebilir. Scenedesmus'daki bazı kimyasal bileşikler, tüketim üzerine belirli organizmalar için toksik bile olabilir. 100 um'ye kadar olan kıllar hem dikenli hem de dikenli olmayan çeşitlerde avlanmayı daha da caydırmak için bir ağ oluşturabilir. Hücreler savunmaya bu kıllar meydana kairomonlar , tarafından yayımlanan bir infochemical tespit edilir Daphnia bu Scenedrsmus bir uyan işareti olarak kabul şekilde gelişmiştir.
Üreme ve koloni oluşumu
Çoğaltma sırasında, ana hücre genişler ve çoklu bölünmelerden sonra çok çekirdekli hale gelir . Sitoplazma daha sonra çekirdeksiz yavru hücrelere bölünür ve genellikle hareketsiz otosporlar olarak gelişir . Bu yavru hücreler tipik olarak, ebeveyn hücre duvarı içinde daha sonra salınacak bir koloni oluşturmak için diğer yavru hücrelerle bağlantı kurar. Hücreler, Chlorophyceae'nin diğer üyelerine benzer tipik bir mitotik döngü boyunca ilerler ve yavru hücrelerin sitoplazması çok yoğun hale gelir. Sonunda, ana hücre duvarı kırılır ve normal bir hücresel görünümü benimseyen sporları serbest bırakır. Koenobiumun her iki ucundaki hücreler morfolojik olarak merkezdekilerden farklıdır. Hücrelerin gelişim sırasında birbirine nasıl yapıştığı hala belirsizdir, ancak alglerden oluşan bir trilaminar kılıfın (TLS), tek bir sürekli katmana bağlanmak için büyümeden önce yamalar halinde gelişen , oluşan ilk dış yapılardan biri olduğu bilinmektedir. . Süslü katman, gelişecek son bileşendir.
Hücre süslemesi ve dış katmanlar
Dış süsleme, Scenedesmus cinsi içinde oldukça değişkendir . Staehelin vd. iki türü ayrıntılı olarak tanımlamıştır: S. pannonicus ve S. longus . S. pannonicus , S. longus üzerinde bulunan gevşek "ağsı" katmana kıyasla sıkı oturan "siğil" bir katman oluşturur . İkisi arasında paylaşılan bir özellik, komşu hücreler arasındaki bağlantı noktasında bulunan ve onları birbirine yapıştırmaya yardımcı olan bir TLS'dir. S. pannonicus üzerinde gözlenen ek bir pektik tabaka, siğil tabakasından kaynaklanan kalın bir ince filament ağı oluşturur. S. pannonicus'un dış koenobiyal yüzeyinin bir başka özelliği , hücre boyunca zikzak yapan taraklar oluşturmak için kaynaşan küçük başakçıkların (görünüşte siğillere bağlı) ve küçük başakçıkların birleşimidir. Bu yapılara genel bir bakış Şekil 2'de görülebilir. Son ana süsleme kategorisi, birçok Scenedesmus türünde ortak olan rozetlerdir . Rozetler, hücre yüzeyindeki küçük tümsekleri çevreleyen halka şeklindeki yapılardır ve genellikle çevreleyen alanlardan daha kalın bir hücre duvarı tabakası üzerinde bulunurlar. Bu yapılar için potansiyel bir işlev önerilmemiştir. İken S. longusun ile gözlenmemiştir tarak benzeri yapıları , S. pannonicus , bu ayrı iki tutmak için TLS ve retiküler tabaka arasında oluşan başakçık iki varyasyonları yoktu.
Mitokondriyal DNA
Scenedesmus obliquus , yeşil algal mitokondriyal DNA'nın evriminde bir ara formu temsil edebilen mitokondriyal DNA'sının standart olmayan kodlaması için dikkate değerdir . Bu kod NCBI çeviri tablosu 22, Scenedesmus obliquus mitokondriyal kodu ile temsil edilir .
Biyoyakıt üretimi
Her ne kadar Scenedrsmus birçok türde üretebilen biyoyakıt gibi biyo-hidrojen, biyodizel, biyo-etanol ve benzeri gibi açılır yakıtların, en kapsamlı araştırma kullanımı üzerinde yapılmıştır Scenedesmus biyodizel üretimi için. Tüm alg sistemleri gibi, Scenedesmus'un entegre biyoyakıt üretiminin laboratuar bulgularından uygulanmasının büyük ölçekli üretimde zorlukları vardır. Başlıca zorluklar arasında besin tedariki ve geri dönüşümü, gaz transferi ve değişimi, PAR (Fotosentetik Olarak Aktif Radyasyon) dağıtımı, kültürel bütünlük, çevre kontrolü, arazi ve su mevcudiyeti, hasat ve genetik ve metabolik mühendislik yer almaktadır.
Bio-hidrojen (H 2 ) üretimi
1942 yılında, Gaffron ve Rubin, H yol açtı Bir deney ile yatırıldı olabilir 2 kullanılarak yeşil algler üretim araştırmaları Scenedrsmus obliçuus . Yosun, H üretmek 2 fotosentez vasıtasıyla su moleküllerinin bölme elde edilen hidrojen iyonlarıyla hidrojenaz sağlayarak anaerobik şartlar altında gaz. Ancak, enzim faaliyeti O'dan inhibisyonuna geçici kaynaklanmaktadır 2 fotosentez ile üretim, H veba devam eden bir sorun 2 üretimi. S. obliquus geleneksel bir nikel-demir hidrojenaz kullanımı da bilinmektedir, ancak diğer demir hidrojenaz kullanımı lH içinde bir 2 üretimi, aynı zamanda rapor edilmiştir. Scenedesmus türlerindeki hidrojenaz enzim aktivitesinin , Chlamydomonas reinhardtii'ninkinden daha düşük olduğu bildirilmektedir . H 2 de Fotosistem II üretimi bağımsız Scenedesmus de koyu anaerobik inkübasyon altında fermentatif metabolizma redoks eşdeğerleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Araştırma bulguları, sülfürden yoksun bir ortamın fotosentez ve solunum ilişkisinde bir dengesizliği tetiklediğini, bunun net O 2 tüketimine, anaerobiyoza neden olduğunu ve hidrojen üretimine geçildiğini göstermektedir. Ultrasonikasyon ön işlemi, Scenedesmus oliquus YSW15'ten fermentatif biyoenerji üretimini artırmada etkili olmuştur . Scenedesmus kullanan biyo-hidrojen üretim araştırması , atık su arıtımına yönelik uygulamalarıyla aktif olarak teşvik edilmektedir . ( Scenedesmus tarafından hazırlanan atık yönetimi ile ilgili sonraki bölüme bakın ).
Bio-dizel üretimi
Scenedesmus'un yeşil algler arasında yüksek biyokütle üretkenliğine sahip olduğu bilinmektedir ve biyodizel üretimi için kullanımı aktif olarak araştırılmıştır. Optimize edilmiş koşullarda heterotrofik biyokütle ve lipid üretiminin, ototrofik üretiminden daha yüksek verimliliğe sahip olduğu bildirilmiştir. Çeşitli konsantrasyonlarda tamamlayıcı besin maddeleri yoluyla biyokütle üretkenliğinin ve lipit içeriğinin optimizasyonu çok sayıda çalışmada yapılmıştır; şu anda, optimizasyondan sonra Scenedesmus lipid verimi ~% 60 kuru hücre ağırlığına ulaşmıştır, diğer bazı alglerden daha düşüktür. Bununla birlikte, Scenedesmus , CO 2'yi yakalamada diğer alglerden daha etkilidir . Birçok alg türü gibi, Scenedesmus da lipit verimini önemli ölçüde artırmak için nitrat eksikliği olan koşullara ihtiyaç duyuyordu . 12 saatlik bir fotoperiyod altında ve karanlıkta değişen etanol konsantrasyonları ilave edilerek hammadde verimlerinde önemli bir gelişme (altı kata kadar) elde edildi. Lipit üretiminde en önemli gelişme, durağan faz kültürleri sırasıyla 7 gün nitrat ve 3 gün fosfat eksikliği olan ortama aktarıldığında elde edildi. Scenedesmus'dan metanol veya etanol içeren yağların ekstraksiyonu bir sorun olmaya devam ediyor ve düşük lipit içeriği üretim maliyetini artırıyor. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, Scenedesmus bolluğu Keşmir, Dal Gölü'nden izole edilmiş ve biyodizel üretimi için uygun bir hammadde olduğu kanıtlanmıştır. Alg, 0.32 g / L nitrojen konsantrasyonuyla biyokütle ve lipid içeriğinde önemli ölçüde artmıştır. İki aşamalı bir transesterifikasyon en iyi uygun bulunmuştur transesterifikasyon Folch ekstraksiyon lipid ekstraksiyonu için en iken.
Biyoetanol
Scenedesmus ve Chlorella , Dunaliella , Chlamydomonas ve Spirulina gibi diğer mikroalgler büyük miktarlarda karbonhidrat (kuru ağırlığın>% 50'si) içerir ve bu da onları biyoetanol üretimi için çekici adaylar haline getirir. Bir çalışmada, yüksek biyokütle üretkenliği sağlamak için Scenedesmus kullanıldı; karbonhidrat açısından zengin biyokütlesi daha sonra% 2 sülfürik asit ile hidrolize edildi ve 4 saat etanol fermantasyonunda 8.55 g L- 1 etanol ve maksimum 0.213 g etanol / g biyokütle üretmek için bir SHF (Ayrı Hidroliz ve Fermentasyon) işlemine tabi tutuldu. .
Drop-in yakıtlar
İzoprenoidler, genellikle alkan zincirleri olarak damlatılan yakıtlar olarak kullanılabilen önemli metabolitler olarak kabul edilir. Scenedesmus, izoprenoidleri sentezlemek için bir piruvat / glieraldehit 3-fosfat mevalonat olmayan yolak yürütür. Bununla birlikte, isoprenoit verim çok düşük (1.5 ~ 15 mg litre başına 10 Scenedrsmus hücreleri 0.5-0.6 g L ulaştığı kültür -1 ), yakıt üretimi açılan gelecek için uygun olarak kabul edilmesi.
Atık su yönetimi
Chlorella vulgaris ve Scenedesmus dimorphus tarafından bir tarımsal endüstriyel atık sudan amonyak ve fosfor gideriminin etkinliğini karşılaştıran bir çalışmada , Scenedesmus silindirik biyoreaktördeki amonyağı uzaklaştırmada daha iyi bir verimlilik sergilerken , her iki yosun da fosforu atık sudan aynı ölçüde uzaklaştırmıştır . Algal Çim Yıkayıcı (ATS), çeşitli atıkların ve endüstriyel olarak kirlenmiş suların arıtılması için algleri kullanan birçok teknolojiden biridir. Örneğin Florida'daki bir yosun çimi temizleyici, fosforu kg başına 24 $ 'a çıkarırken, tasarlanmış sulak alan süreçleri fosforu kg başına 77 $' a çıkarmıştır. Organik substratların yanı sıra metal atıkları da çıkarırken, büyüyen Scenedesmus biyokütlesi sığır yemleri, organik gübre, kağıt, inşaat kağıdı ve biyodizel üretiminde kullanılabilir.
Resim Galerisi
Scenedesmus quadricauda
Scenedesmus brasiliensis
