طی چند دهه اخیر به علت افزایش جمعیت و تقاضای روزافزون برای مواد غذایی، مصرف کود های شیمیایی به منظور افزایش مقدار تولید در واحد سطح به شدت افزایش یافته است. استفاده از کودهای شیمیایی فسفاته تاریخچه دیرینه ای دارد و به انقلاب سبز و معرفی کودهای شیمیایی بر می گردد(ساریخانی و همکاران 1389، 13).‏‏‏ مصرف بی رویه کودهای شیمیایی موجب عدم تعادل عناصر و مواد غذایی موجود در خاک، کاهش بازده محصولات کشاورزی و به خطر افتادن سلامت انسان ها و دیگر موجودات زنده خواهد شد. نیاز به جایگزینی مناسب برای کودهای شیمیایی زمانی احساس می شود که بدانیم علاوه بر آسیب های زیست محیطی ناشی از کاربرد کودهای شیمیایی، محدود بودن منابع، افزایش قیمت تمام شده و تثبیت شدن قسمت اعظمی از کودهای فسفاته مصرفی به شکل غیرقابل استفاده برای گیاه نیز پیامدهای استفاده از این کودهای شیمیایی هستند(ساریخانی و همکاران 1389، 13).

ضرورت یافتن جایگزینی مناسب برای رهاسازی فسفات تجمع یافته در خاک زمانی بیشتر احساس می شود که  بر این امر واقف گردیم که منابع فسفات موجود در خاک  قابلیت تامین فسفات مورد نیاز گیاهان برای تولید بهینه تا صد سال را دارا می باشد. بنابراین کافی است که این منبع عظیم فسفر را به صورت قابل جذب و استفاده برای گیاه تبدیل نمود (Bashan 1998, 16). به همین علت امروزه استفاده از کودهای بیولوژیک مورد توجه قرار گرفته است که مکانیسم عمل آنها قابلیت جذب عناصر غذایی گیاه در خاک را افزایش می‏دهد. باکتری­های حل کننده فسفات برای افزایش فراهمی فسفر مورد نیاز گیاه کارآمد به نظر       می رسند (Bashan 1998, 16). فسفر در خاک‌ها به دو شکل آلی و معدنی  وجود دارد اما غلظت فسفات محلول در خاک معمولاً خیلی پایین است (Bashan 1998, 16). قسمت اعظم میکرو

 ‏‏ارگانیسم‏های محلول کننده فسفات در ریزوسفر گیاهان متمرکز شده‌اند. میکروب‏های خاک توانایی تبدیل اشکال نامحلول فسفر به اشکال محلول را دارند. ترکیبات آلی و معدنی خارج شده از ریشه، باعث افزایش جمعیت میکروبی در اطراف ریشه می‌گردند . با توجه به اینکه میکروارگانیسم‏های محلول کننده فسفات در خاک به طور طبیعی وجود دارند و موجب افزایش فسفر قابل دسترس و تحریک رشد گیاه می‌شوند، اما تعداد آن‌ها در خاک به اندازه کافی نیست تا با سایر میکروارگانیسم‏هایی که در ریزوسفر قرار دارند رقابت کنند. بنابراین تلقیح گیاهان با میکروارگانیسم‏های محلول کننده فسفات اثرات مفیدی دارد. باکتری­های حل کننده فسفات طی سه مکانیسم تولید اسیدهای آلی، کلات کردن و واکنش های تبادل لیگاند موجب انحلال ترکیبات نامحلول فسفات می‏شوند. طی فرآیند انحلال بخشی از فسفر محلول، توسط باکتری حل کننده فسفات استفاده می‏شود اما از آنجائیکه مقدار فسفر حل شده بیش از نیاز باکتری‏ها است لذا این مقدار آزاد می‏تواند در اختیار گیاه قرار گیرد. اغلب خاک‏های ایران دارای آهک و گچ بوده و این امر می‏تواند موجب تثبیت فسفر شود. در نتیجه فسفر جذب ذرات کلوئیدی خاک شده و از دسترس گیاه خارج می شود. بنابراین در غالب خاک‌ها از نظر مقدار فسفر کل مشکل وجود ندارد، بلکه مشکل، در دسترس قرار گرفتن آن می‌باشد. فسفر جذب عناصری مانند Ca2+، Fe3+  و Al3+ شده و باعث تشکیل ترکیبات نامحلول می‌گردد (Bhattacharyya and Jha 2012, 28).

[1]PGPR یا باکتری های تحریک کننده رشد گیاه، گروهی از باکتری‏های ریزوسفر هستند که به طور مستقیم (انحلال فسفات، تولید هورمون­ها…) و غیر مستقیم (تولید کاتالاز، سیانید هیدروژن و….) موجب افزایش رشد گیاه می شوند. با توجه به طیف گسترده اثرات مثبت برخی از باکتری­های سودمند از قبیل تولید سیدروفور، تولید هورمون­ها و ویژگی بیوکنترلی آنها بر ضد قارچها و عوامل بیماریزا، متمرکز شدن بر تحقیقاتی که منجر به حصول چنین میکروارگانیسم های چند منظوره ای باشد بسیار مثمر ثمر خواهد بود، زیرا کودهای زیستی تلقیحات میکروبی هستند که علاوه بر افزایش جذب عناصر غذایی، موجب افزایش رشد گیاه می‏شوند، بنابراین با کاربرد سویه های PGPR  می‏توان چندین هدف را به طور همزمان دنبال کرد ((Boraste 2009, 1; Saharan and Nehra 2011, 21.

استفاده از ماده حامل مناسب در تولید یک کود زیستی با کیفیت بسیار مهم و ضروری است. ذغال­سنگ نارس[2]، ذغال­سنگ قهوه­ای[3]، چارکل[4]، گل یا لجن فشرده، کودهای مزرعه­ای و مخلوط خاک­ها می­توانند به عنوان یک حامل مناسب استفاده شوند. ذغال سنگ طبیعی و ذغال سنگ قهوه ای حامل­های بهتری برای کودهای زیستی هستند. الحاق میکروارگانیسم به ماده حامل باید به گونه ای باشد که قابل حمل و لمس راحت و تجزیه طولانی باشد و کمترین اثر را روی کود زیستی بگذارد. بر طبق تحقیقات هوبن[5] و سوماسه گاران[6] یک ماده حامل خوب برای تلقیح بذر، باید ارزان و به راحتی در دسترس باشد، علاوه بر این نباید برای سویه های باکتریایی و گیاه سمی باشد زیرا حامل می تواند روی بذر اثر بگذارد. همچنین حامل باید ظرفیت جذب رطوبت خوبی داشته باشد و به خوبی به بذر متصل شود و در نهایت حامل باید ظرفیت بافری و pH مناسبی داشته باشد و به راحتی بتوان آن را با اشعه گاما یا اتوکلاو استریلیزه کرد (Boraste 2009, 1).

باتوجه به اینکه در خاک های آهکی ایران که در اقلیم های خشک و نیمه خشک تحول پیدا کرده اند، وجود pH بالا، درصد زیاد کربنات کلسیم، کمی مواد آلی و خشکی خاک باعث شده اند که جذب فسفر کمتر از مقدار لازم برای تامین رشد بهینه اکثر محصولات کشاورزی باشد. لذا هدف از این پژوهش بررسی تاثیر   spp.  Streptomyces جدا شده از خاک بر انحلال فسفات به منظور تولید کود زیستی فسفاته می باشد.

2-1- روابط میكروارگانیسم با ریشه گیاهان

میكروارگانیسم های خاك ارتباط های گسترده و متنوعی با ریشه گیاهان عالی دارند كه مهمترین آنها عبارتند از:

1- همزیستی: به شكل ارتباط های میكوریزی و تشکیل گرهک در گیاهان خانواده لگومینوز میباشد.

2- انگلی: دراین حالت ارگانیسم­های انگل به صورت غیراختصاصی تا بسیار اختصاصی عمل می كنند.

3- روابط تقریباً نامشخص كه در ریزوسفر و سطح ریشه گیاه وجود دارد.

خاك غنی از میكروارگانیسم هایی است كه از لحاظ شكل، ساختار و نقش متفاوت هستند. از طرف دیگر خاك محیطی است كه درآن بخش های زیرزمینی گیاه گسترش و استقرار می یابد. تراكم ریشه گیاهان عالی در خاك زیاد است. وقتی ریشه درخاك رشد می كند، شرایط خاك مجاور ریشه به طرق مختلف به طور قابل ملاحظه ای تغییر می كند. وقتی محیط كوچك خاك مجاور ریشه ها تغییر می یابد، این تغییرات روی میكروارگانیسم های خاكزی موجود دراین منطقه اثر می گذارند. گیاهان به طور ذاتی فاقد سیستم دفعی مشخصی بوده و بسیاری از تركیبات به شكل مواد زائد از قسمت های مختلف اندام های گیاه آزاد می شوند. سطح ریشه یكی از این مناطقی است كه از آنجا تركیبات ناخواسته و به طور مستمر از گیاه تراوش می شوند و در مجاور سطح ریشه تجمع می یابند. موادی كه به این صورت از ریشه ها آزاد می شوند، ترشحات نامیده می شوند. تركیبات آلی و معدنی خارج شده از ریشه، باعث افزایش جمعیت میكروبی در منطقه اطراف ریشه ها می گردند. علاوه بر ترشحات، سلولهای جدا شده از ریشه كه عمدتاً از كلاهك جوان در حال رشد ریشه مشتق می شوند، انرژی اضافی را برای توسعه جمعیت میكروبی فراهم می كنند (Brahmaprakash and Sahu 2012, 92).

[1] Plant growth promoting rhizobacteria

[2] Peat soil

[3] Lignite

[4] Charcoal

[5] Hoben

[6] Somasegaran

اسکیزوفرنی یکی از شایع ترین اختلالات شدید روانی است، که بارزترین علائم آن را می توان تغییر در تفکر و رفتار دانست، که این علائم به صورت مثبت و منفی طبقه بندی می شوند[1]. در بسیاری از بیماران مبتلا به اسکیزوفرنی علائم عود بلند مدت در زندگیشان باقی می ماند، اما در برخی از بیماران این علائم در محدوده سنی 35-15 سال تاثیر می گذارد[2]. علائم بیماری در مردان اغلب در اواخر نوجوانی و اوایل دهه بیست سالگی آغاز می شود و بعد از آن در زنان، علائم خود را نشان می دهد. مطالعات نشان داده که اسکیزوفرنی در حدود 7 در هر 1000 از جمعیت بزرگسال تاثیر  می گذارد، اما از آنجا که این اختلال مزمن است احتمال بروز آن بالاست [3]. (در حدود 1/0 درصد از جمعیت)

تحقیقات نشان می دهد که بیماری اسکیزوفرنی ممکن است در اثر تغییر در سطح مواد شیمیایی مورد استفاده ی ارتباطات مغزی (از جمله

 انتقال دهنده های عصبی یا هورمونها) ایجاد شود [4].

مطالعات ژنتیکی نشان داده، اثرات متقابل چندین ژن توسط استرس ها در طول عمر و عوامل محیطی (از جمله عفونت های ویروسی رحم، اکسیژن محدود شده در هنگام تولد، وضعیت جغرافیایی و غیره) باعث افزایش ریسک ایجاد آن می شود، بنابراین اسکیزوفرنی وراثت پیچیده ای دارد [5]. در دهه اخیر تحقیقات انجام شده بر روی اکسی توسین (OT) تاثیر این هورمون را در اختلالات اسکیزوفرنی نشان می دهد[6]. ژن رسپتور اکسی توسین (OXTR) محدوده 17 کیلوبایت روی کروموزوم 3P25.3 انسانی را به خود اختصاص داده، و همچنین دارای 3 اینترون و 4 اگزون می باشد. اکسی توسین با واسطه OXTR در میومتر و آندومتر و همچنین بافت های محیطی و سیستم عصبی مرکزی فعال می شود. اکسی توسین در میومتر با فعال کردن فسفولیپاز C، باعث افزایش غلظت کلسیم داخل سلولی و در نتیجه انقباضات رحمی می شود[7،8]. گیرنده های اکسی توسین در مناطقی از سیستم عصبی از جمله آمیگدال، محور HPA و سیستم عصبی خودکار فراوانترند، که مسئول پردازش و تنظیم رفتارهای اجتماعی- عاطفی می باشند. گیرنده های اکسی توسین در بسیاری از مناطق مغز از جمله هسته های cAmyg و VMH یافت شده اند، که تفاوت در بیان گیرنده اکسی توسین بین این هسته ها با فعال شدن مسیرهای سیگنالینگ مجزا در مناطق مختلف مغز صورت می گیرد. با فعال شدن گیرنده اکسی توسین در هر کدام از این مسیرها نقش های متفاوتی ایجاد می گردد[9].

هدف ما در این تحقیق بررسی نقش دو جایگاه پلی مورفیسم ژن گیرنده اکسی توسین در خطر ابتلا به بیماری اسکیزوفرنی با استفاده از تکنیک PCR-RFLP می باشد. پس از انجام آزمایشات متعدد از جمله واکنش زنجیره ای پلی مراز (PCR) و چندشکلی طولی قطعات محدود شده (RFLP) با استفاده از آنزیم محدودگر مناسب تاثیر این SNP ها در نمونه های سالم و بیمار شهرستان یاسوج بررسی شده است.

فصل دوم: مروری بر منابع

1-2- تعریف اسکیزوفرنی

اختلال اسکیزوفرنی یکی از شایعترین بیماری های سایکوتیک روانی است که فرد دچار ناهنجاری های شخصیتی می شود، در افراد مبتلا به این بیماری ارتباط منطقی بین افکار و احساساتشان دیده نمی شود. بنابراین بیماران دارای رفتارهای غیر عادی هستند[10].

2-2- تاریخچه

(Schizophrenia)  روان گسیختگی، اسکیزوفرنی یا شیزوفرنی،یک بیماری روانی با منشاء نامشخص و علائم متغیر می باشد که از ترکیب دو واژه یونانی(shizein و phrenos) ایجاد شده است[11]. این بیماری به وسیله یک روان پزشک سوئیسی به نام اوژن بلولر در سال 1911 ابداع شد. بلولر معتقد بود رفتار های روانی خاص که معمولا در افراد عادی به صورت هماهنگ بروز می کنند، در بیماران اسکیزوفرنیک به گونه‌ای گسسته می‌شوند اما این بدان ‌معنی نیست که بیماران اسکیزوفرنیک دو یا چند شخصیت متناوب دارند. در واقع وقتی افراد نرمال رویداد وحشتناکی را می‌بینند، بلافاصله واکنش هیجانی که متناسب با ادراکشان است را بروز می دهند ولی به نظر بلولر این حالت در بیماران اسکیزوفرنی روی نمی‌دهد؛ زیرا فکر و هیجان آن‌ها از یکدیگر جدا شده است[12].

3-2- اپیدمیولوژی

مطالعات اخیر نشان داده، میزان طول عمر اسکیزوفرنی از 2.3 درصد به 3.5 درصد رو به افزایش است. داده ها نشان میدهد، بروز علائم اسکیزوفرنی در میان مردان شدیدتر از زنان است و همچنین شروع بیماری در مردان زودتر از زنان اتفاق می افتد[13]. در جهان هر سال 2 میلیون نفر به بیماری اسکیزوفرنی مبتلا می شوند[14]. (1 درصد تخمین زده شده است.) شیوع اختلالات روانی اسکیزوفرنی در ایران 0.6 درصد گزارش شده است[15]. این بیماری در بین مردان و زنان تقریبا به یک اندازه شایع است، و در جوامع شهری بیشتر مشاهده می شود. شیوع آن قبل از 15 سالگی بسیار نادر است، اما در هر سنی پس از آن رخ می دهد. بیشتر در سنین 15 تا 35 سالگی مشاهده شده است. این اختلال در مردان در اواخر دوران نوجوانی و اوایل 20 سالگی تشخیص داده می شود، در حالی که تشخیص آن در میان زنان از 20 تا اوایل 30 سالگی صورت می گیرد[16].

دریای خزر یکی از پهنه های آبی بسته جهان به خاطر اهمیت اقتصادی و سیاسی جزء مناطقی است که برای کشورهای ساحلی اطراف آن بسیار با اهمیت است. در گذشته به نامهایی مانند خاواینسکی، دریای هیرکانیان، دریای جرجان (گرگان)، بحر مازندران بحر آبسکون و بحر قانیا خوانده می شد. این دریا دارای سه ناحیه شمالی، میانی، و جنوبی است. که مساحت هر ناحیه به ترتیب عبارتند 91942، 137812 و 118640 کیلومتر مربع است(13). کشورهای روسیه، ترکمنستان، قزاقستان، ایران و جمهوری آذربایجان در حاشیه دریای خزر قراردارند. بیشترین عرض دریای خزر554 کیلومتر و کمترین عرض آن حدود 302 کیلومتر است. طول خطوط ساحلی دریای خزر در قسمت ایرانی حدود 992 کیلومتر است(15). ناحیه خزر جنوبی دارای مساحت حدود 118640 کیلومتر مربع، متوسط حجم آب آن 48300 کیلومتر مکعب، در بر گیرنده 64 % حجم آب خزر است. حداکثر عمق ناحیه جنوبی 1025 متر و متوسط عمق آن 300 متر است. میزان شوری خزرجنوبی 13-10 ppt (آب لب شور)، است. تولید اولیه 41 mil. tons organic carbon/year است. طول خط ساحلی با احتساب جزایر 7000 کیلومتر، بدون احتساب جزایر 5580 کیلومتر است، که ایران 725کیلومتر، آذربایجان 600 کیلومتر، روسیه 755 کیلومتر، قزاقستان 2300کیلومتر ، ترکمنستان 1200کیلو متر است(15).

سواحل دریای خزر از نظر ژئو مور فولوژیکی به سواحل شمالی، سواحل شرقی، سواحل غربی و سواحل جنوبی تقسیم میشود. سواحل ایران در قسمت جنوبی دریای خزر قرار دارد که حدود 700کیلومتر را شامل می شود. سواحل ایران را از نظر دانه بندی رسوب، می توان به سه دسته ماسه ای (سواحل گیلان و شرق مازندران) قلوه سنگی (غرب مازندران) و سیلتی – رسی (گلستان) تقسیم بندی کرد اما سواحل جنوبی دریای خزر بیشتر از نوع گلی و ماسه ای است که این حالت باعث میشود بستر حالت سست داشته باشد بنابر این فراوانی و تنوع گونه ای را کاهش می دهد(46). ساحل جنوبی دارای خطوط ساحلی نسبتا مستقیمی است، که بریدگی کمی دارد، دلیل وجود بریدگی کم در سواحل جنوبی خزر، عمق زیاد دریا در این بخش می باشد. حاشیه ساحل در جنوب دریا، از رسوباتی که رودها آن را ایجاد نموده اند و نیز از تپه های ماسه ای تشکیل شده است. ساحل دریا در منطقه مازندران، رسوبی است و از خلیج گرگان به سمت غرب، جلگه ساحلی عریض می شود، به طوری که در شهرستانهای آمل و بابل به حداکثر عرض خود می رسد.

2-1- بررسی برخی از فاكتور های محیطی دریای خزر:

1-2-1- تغییرات دما در دریای خزر

تغییرات دما در بین مناطق شمالی و جنوبی دریای خزر حدود 10درجه سانتیگراد است. بنابر این در زمستان در مناطق شمالی آب یخ می

 بندد اما در مناطق جنوبی دما حدود 9 درجه سانتیگراد است این اختلاف به علت تفاوت در عرض های جغرافیایی است که پایین ترین حد جنوبی آن عرض جغرافیایی 36درجه و 33دقیقه شمالی و بالاترین حد شمالی آن عرض جغرافیایی 47درجه و 7دقیقه شمالی است(13).

2-2-1- تغییرات شوری دریای خزر

تغییرات شوری تحت تاثیر آب رودخانه ها و عرض های جغرافیایی مختلف است که باعث تغییر درجه حرارت شده و مقدار شوری این دریا را تغییر می دهد. تغییرات شوری آب دریای خزر در قسمت شمالی بیشتر و درقسمت میانی و جنوبی نوسانات کمتری دارد. متوسط شوری کل آب دریای خزر حدود 13 قسمت در هزار و آب آن لب شور است(13).

3-2-1- دریای خزر از نظر اکسیژن

تاعمق 1000متری، در قسمت جنوبی، دریای خزر دارای اکسیژن است. و در زمستان آب از اکسیژن اشباع می شود زیرا در فصل زمستان فیتو پلانکتون ها همچنان به فعالیت خود ادامه می دهند. در فصل تابستان به علت فر آیندهای اکسیدی میزان اکسیژن کم می شود، اما چون پدیده ترمو کلاین بیشتر مواقع اتفاق می افتد، میزان اکسیژن دوباره افزایش می یابد، بنابر این قسمت جنوبی دریای خزر محیط مناسبی برای پلانکتون ها و جانداران دریایی است(13).

3-1- ناجور پایان

ناجور پایان گروهی ازسخت پوستان آبزی، به دلایل زیر در این پژوهش به عنوان الگو قرار گرفتند:

1- راحت بودن دسترسی به آنها

2- نقش آنها در غذای ماهی ها

3- نقش آنها به عنوان شاخص آلودگی آب 

4- میزبان حد واسط برای انگلهای بسیاری از ماهی ها، پرندگان، و دوزیستان

جنس گاماروس به عنوان اعضای غالب دراکوسیستمهای آب شیرین، لب شور و دریایی محسوب می شود و نقش کلیدی درساختار و عملکرد جوامع آبزی دارد. همچنین گاماروسها به عنوان یک عضو انتقال کربن در زنجیره موادغذایی محسوب میشوند. در سواحل ایران گونه ی  Pontogammarus maeoticus  به عنوان گونه غالب دریا خزر است. در دریای خزر، 9 راسته ازسخت پوستان شناخته شده است، که شامل 5 خانواده و 16 جنس می باشند این 16 جنس نقش مهمی در زنجیره غذایی تاسماهیان، شاه‌ماهى‌، ماهى‌، قزل‌الا و بسیاری از پرندگان مختلف ازجمله فلامینگو و پاشله دارد(30).

نام  Amphipodaاز دو کلمه ) amph ازواژه یونانی amphi=amphisبه معنای دوتا، دوجور، جدا) و کلمه pod (از واژه یونانی podos یا pous به معنی پا) تشکیل شده است و به معنی پاهای دو جور یا متفاوت است (37). از تیره های بزرگ راسته دو جور پایان می توان سخت پوستان تیره گاماریده را نام برد، گاماریده ها جزء زیر راسته سخت پوستان عالی هستند و از مواد آلی و اجساد موجودات زنده تغذیه می کنند بنابراین می توانند نقش موثری در پاکیزگی محیط زیست داشته باشند این موجودات می توانند غذای موجودات آبزی نیزباشند، بیشتر آنها در دریا  ها و اقیانوسها و تعداد کمی نیز در آبهای شیرین زندگی می کنند (1). ناجور پایان دارای پراکندگی گستر ده ای در دنیا هستند تا به حال حدود 4300 گونه از آنها را در قسمت های مختلف دنیا شناسایی کرده اند. پراکندگی زیادی  در نواحی ساحلی و بخش های عمیق دریاها و اقیانوسها و حتی آبهای شیرین نهر ها و رودخانه ها و دریاچه ها دارند. در رودخانه های سواحل جنوبی ایران در مناطقی که آب زلال و شفاف باشد بطور گسترده وجود دارند(1). ناجور پایان نقش قابل توجهی دراکوسیستمهای آب شیرین ودیگر اکوسیستمهای آبی داخلی دارند وحساسیت زیادی نسبت به تخریب محیط زیست ازخودنشان می دهند(26).

تعدادی از گونه های ناجور پایان بعنوان شاخصی برای آلودگی آب بحساب می آیند زیرا نسبت به آلودگیهای  نفتی، و تجمع فلزات سنگین، حساسیت بالایی از خود نشان می دهند (16). ویژگی هایی مانند ارزش غذایی بالای آنها که دارای بیش از 40 درصد پروتئین هستند، سرعت سریع تولید مثل، پراکندگی گسترده در آبهای ایران، دارا بودن موادی مانند: ویتامین ها، آنزیم ها و مواد معدنی مختلف مانند: منیزیم و کلسیم، رنگدانه کاروتنوئیدی، اندازه مناسب برای تغذیه ماهیها و حضور همیشگی آنها در محیط های آبی باعث شده است که گاماریده ها در پرورش ماهی از اهمیت ویژه ای بر خوردار باشند (14). جنس گاماروس در مراحل اولیه رشد آبزیان نقش مهمی دارد زیرا دارای منابع پروتئینی و رنگدانه های کاروتنوئیدی است.گاو ماهیان از گاماروس ها تغذیه می کنند و چون فیل ماهی نیز از گاوماهی تغذیه می کند تغییر در میزان زیست توده گاماروس می تواند تغییرات عمده ای در جمعیت گاو ماهی و فیل ماهی های دریای خزر ایجاد کند(27).

بعضی از ناجورپایان مانند اعضای خانواده Caprelidea دارای بدنی باریک و اسکلتی با شکمی تحلیل رفته هستند که به کمک پاهای گیره مانند خود می توانند از گیاهان آبزی بالا روند، گروه دیگری از ناجورپایان در داخل زیستگاه تونل مانند هستند و با اتصال شاخکهای خود به بستر و منقبض کردن مفاصل موجود در شاخک های خود می توانند به جلو حرکت کنند(21). ناجور پایان از نظر شکل بدنی دو حالت دارند، حالت دراز و کشیده (شکل1-3-1)، حالت فشرده ودارای حرکت سریع(شکل1-3-2).

دوجورپایان دارای اهمیت اقتصادی واكولوژیكی هستند و از نظر فیزیو لوژیکی و اکولوژیکی تفاوت زیادی بین گونه های آنها وجود دارد بنابراین اولین مرحله در تکثیر این جانوران شناختن گونه های آن هاست .همچنین دو جور پایان می توانند میزبان حد واسط بعضی از انگل ها باشند بنابر این برای كنترل انگل ها، شناسایی دو جور پایان دارای اهمیت است. تا به حال تعداد 11 گونه از دو جور پایان در دریای خزر گزارش شده است(2).

1-3-1- مشخصات ناجور پایان

بدن از سه قسمت سر،سینه، شکم ساخته شده است. سر نسبتا کوتاه است(34). سینه دارای 7 بند و شکم از 6 بند ساخته شده است و انتهای شکم به تلسون ختم می شود. در قسمت سر آنتن های I وII، ماندیبول ها، و ماکسیل های I وII و یک جفت چشم مرکب قرار دارد. آنتنI  سه بندی و دارای یک شاخه فرعی است که چندین بند دارد ودر بعضی از خانواده ها دیده نمی شود(Corphilidae). آنتن دوم پنج بندی است .هفت جفت پای سینه ای دارند(شکل های 1-3-3 و 1-3-4). هر کدام از پاهای سینه ای، خود از 7 قطعه که بترتیب شامل Coxale plate،Basis ،Ischium ، Merus، Carpus، Propodus،Dactylus  تشکیل شده است. بند ششم در بعضی از ناجور پایان پهن شده و گلابی شکل است، بند هفتم ناخن می تواند روی بند ششم مانند تیغه چاقو خم شود(شکل1-3-4). به بند اول پاهای سینه ای 3 و 4 و 5 آبششهای برگ مانند متصل شده اند. در مادهای بالغ تخمدانها تشکیل کیسه تخم را میدهد که هم تخم و هم نوزاد درون آن جای می گیرد(3).

آبششها در دوجورپایان می توانند بصورت ساده، و یا پیشرفته که دارای پیچ خوردگی، بصورت لبه دار با زائده داخلی باشند. طرز قرار گرفتن آبشش ها و صفحات نگهدارنده تخم در گروه ها و گونه های مختلف متفاوت است(52). بررسی هایی که در مورد آبشش های گرو ههای مختلف دو جور پایان، از جمله دو جور پایان آب شیرین انجام گرفته نشان می دهد که این آبششها بیشتر نقش تنظیم اسمزی  دارند تا نقش تنفسی(23).

دوجورپایان دارای پاهای شکمی و پاهای دمی می باشند. روی بندهای جلویی شکمی سه جفت پاهای شنا قرار می گیرد که برای تهویه وشنا تناسب یافته اند دوشاخه ای و دارای تارچه هستند و با حرکت خود باعث بهبود جریان تنفسی در اطراف آبششها می شوند. به سه بند شکمی انتهایی پاهای پرشی 5متصل است که در انواع آبزی سوزنی شکل است متمایل به عقب قرار می گیرد ودرجهش جانور، حفر کردن یا شنا کردن کاربرد دارد(21). درپای شکمی سوم تناسب طولی بین شاخه داخلی و شاخه خارجی و دارا بودن تاژک و خار در شاخه خارجی  می تواند در طبقه بندی جاندار نقش داشته باشد(3).

تلسون در قسمت انتهایی آخرین بند شکمی قرار دارد که بصورت آزاد و دو قسمتی است و از لحاظ شکل متنوع می باشد و در طبقه بندی جاندار دارای اهمیت است(21) (شکل1-3-4).

[1] Marsupid                                                                                                      

[2] osmoregulotory

[3] pleopods

[4] uropods

5 uropod

[6] Endopodit

Exopodit

8 Exopodit

دیابت یک بیماری ساده نیست، بلکه سندرم پیچیده­ای است که بارزترین ویژگی آن افزایش قند خون است. بنابراین، بیماران دیابتی هر چند در یک ویژگی به هم می­مانند، اما هم از نظر بالینی و هم از نظر آسیب شناسی و ژنتیکی ناهمگون هستند. این بیماری در سال 1980 میلادی این گونه تعریف شد: گروهی از نارسایی­ها که ویژگی اصلی آن­ها افزایش بیش از اندازه­ی گلوکز در خون و کاهش تحمل به گلوکز است و پیامد کمبود انسولین یا نارسایی در کارکرد انسولین و یا آمیزه­ای از این دو است. عوارض ناشی از دیابت در 25% موارد، نارسایی کلیه و در 50% موارد قطع عضو و نابینایی است (Tehranipour et al., 2008). گیاهان دارویی از قدیم به منظور کنترل قند خون، کاهش عوارض، افزایش کیفیت و طول زندگی در افراد دیابتی به کار گرفته شده است. با توجه به این که گیاهان دارویی نسبت به داروهای شیمیایی اثر جانبی کمتری دارند، بنابراین پژوهشگران به دنبال یافتن ترکیبهای گیاهی برای درمان و یا پیشگیری از این بیماری هستند. گیاه جغجغه (Prosopis farcta) گیاهی با خواص ضد التهاب و ضد دیابتی است. اهمیت فعالیت فسفوفروکتوکیناز 1 نه تنها از این جنبه است که واکنشی به شدت انرژی زا را کنترل می کند بلکه اولین مرحله در واکنش­های گلیکولایزیز است که واکنش یکطرفه بوده و برگشت ناپذیر است. این باعث می­گردد که کنترل شدیدی بر روی میزان گلوکز و دیگر مونوساکاریدها مانند گالاکتوز و فروکتوز بوجود آید.. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر عصاره هیدروالکلی برگ گیاه جغجغه بر میزان بیان ژن پیروات کیناز و کاهش سطح گلوکز خون در موش‌های صحرایی نر دیابتی می‌باشد.

2-1- کلیات تحقیق

1-2-1- دیابت

دیابت ملیتوس شامل بیماریهای متابولیکی است که مشخصه آن افزایش مزمن قند خون و اختلالات متابولیسم کربوهیدرات­ها، چربی­ها و پروتئین­ها می باشد. این بیماری در نتیجه­ی وجود نقص در ترشح انسولین، عملکرد انسولین یا هر دو ایجاد می­گردد. افزایش مزمن قند خون در حالت ناشتا یا بعد از خوردن غذا مسئول عمده­ی  عوارض کوتاه اثر و بلند مدت این بیماری می باشد که تمام سیستم­ها و اندام­های بدن را تحت تاثیر قرار میدهند. این بیماری شایعترین علت بیماریهای کلیوی مرحله نهایی، موارد جدید نابینایی و قطع اندام تحتانی

 غیرترومایی را به خود اختصاص می­دهد. بیماری قلبی عروقی در افراد دیابتی 2 تا 4 برابر نسبت به افراد عادی شایعتر  است و در افراد بالاتر از 25 سال 18٪ تمام بیماری­ها را شامل می­ گردد.

2-2-1- انواع دیابت

   دیابت به دو دسته­ی اصلی وابسته به انسولین (دیابت نوع 1) و دیابت غیر وابسته به انسولین (دیابت نوع 2) تقسیم می­شود. همچنین گونه دیگر با نام دیابت بارداری (Gestational) که در دوران بارداری بروز کرده و پس از آن بهبود می یابد.

در دیابت نوع 1  که از انواع شایع بیماریهای  خود ایمن  است سیستم ایمنی بدن سلول­هایβ سازنده انسولین در پانکراس را تخریب می­کند. این نوع دیابت بسیار سریعتر از سایر فرم­های دیابت پیشرفت می­کند و معمولا در کودکان و نوجوانان بالغ، بعضی اوقات در جوانان بالغ دیده می­شود. این بیماران باید بطور منظم انسولین تزریق کنند. همچنین به این دیابت، دیابت جوانان یا دیابت ملیتوس وابسته به انسولین نیز می­گویند. اما این اصطلاح نمی­تواند کاملا دقیق باشد برای اینکه این کودکان می­توانند به سایر فرم­های دیابت مبتلا شوند. یک فرم دیگر از دیابت نوع 1 که در سنین بالا معمولا بعد از سی سالگی رخ می­دهد LADAگفته می­شود. افراد مبتلا به این نوع دیابت فاقد شاخص­های ایمونولوژیکی هستند که حاکی از روند تخریب خود ایمنی سلول­های β باشد با  این وجود این بیماران بواسطه­ی مکانیسم­های نامشخصی دچار کمبود انسولین می­شوند. گاهی اوقات بیماران مبتلا به دیابت اتوایمیون به دلیل افزایش وزن و فاکتورهای ژنتیکی به انسولین مقاوم می­شوند به این شرایط دیابت مضاعفگفته می­شود.

فاکتورهای قابل کنترلی مانند شیوه زندگی ناسالم، پرخوری، کم تحرکی، چاقی، می­توانند توانایی بدن را در استفاده از انسولین مختل کنند. همچنین فاکتورهای غیر قابل کنترلی مانند ژنتیک، تاریخچه­ی خانوادگی دیابتی، سن نیز در این فرایند درگیرند. فرم­های متابولیک دیابت شامل دیابت بارداری و دیابت نوع 2 می­باشند. بیماری دیابت بارداری، فرم موقت دیابت است و در دوران بارداری در هر زن غیردیابتی می­تواند رخ دهد. تغییرات هورمونی، همراه با وزن زیاد و تاریچه خانوادگی دیابتی در ابتلا به این بیماری نقش دارند. بر اساس گزارش موسسه آمریکایی دیابت حدود 4% از زنان در طول دوران بارداری به این فرم از دیابت مبتلا می­شوند. این بیماری می­تواند مشکلاتی مانند تولد جنین نارس، یرقان و مشکلات تنفسی برای مادر و کودک ایجاد کند. این بیماری بعد از زایمان بهبود می­یابد ولی مادر و کودک در سنین بالاتر استعداد ابتلا به دیابت نوع 2 را دارند (Riaz, 2009). دیابت نوع 2 شایعترین نوع دیابت بوده و90٪ موارد بیماری دیابت را به خود اختصاص داده است. شیوع دیابت نوع 2 پیوسته در حال افزایش است و میزان بروز دیابت نوع 2 در کودکان تقریبا ده برابر شده است.

1-2-3- علائم بروز دیابت

علایم بروز دیابت، به نوع دیابت و اینکه فرایند بیماری در چه مرحله­ای باشد بستگی دارد. مبتلابان به دیابت نوع 1 معمولا با علایم حاد کلاسیک هیپرگلیسمی شامل: پرنوشی، پرادراری، کاهش وزن و به میزان کمتر پرخوری، تاری دید و خارش مراجعه می­کنند. در بیست و پنج درصد مبتلایان نشانه بروز بیماری برای اولین بار کتواسیدوز دیابتی است. در مبتلایان به دیابت نوع 2 اغلب چندین سال قبل از تشخیص بیماری وجود دارد. معمولا علائم نسبت به نوع 1 کمتر به صورت حاد بروز می­کند و ممکن است در افراد مسن­تر همراه با لتارژی و خستگی دیده شود. افزایش مزمن قند خون ممکن است با اختلال رشد، حساس بودن به عفونتها و ترمیم تاخیری زخم همراه می­باشد.

برخلاف بیماری­های تک ژنی، بروز بیماری توسط آلل موتانت در یک جایگاه ژنی تحت تاثیر قرار می­گیرد، در بیماری­هایی شبیه به دیابت نوع 2 بروز بیماری به چندین جایگاه ژنی که دارای اثر کوچک تا متوسط هستند، بستگی دارد. دیابت نوع 2، بیماری چند عاملی است که در آن ژنها نه تنها با یکدیگر، بلکه با عوامل محیطی نیز در تعامل اند. این احتمال وجود دارد که فعالیت و ترشح انسولین هر دو تحت کنترل واریانت­های ژنتیکی در جایگاه­های ژنی مختلف باشند. براساس مدل مولتی فاکتوریال، استعداد ابتلا به بیماری می­تواند به وسیله­ی ترکیبی از واریانت­های ژنتیکی متعدد و فاکتورهای محیطی تعیین شود. استعداد ژنتیکی افراد لزوما باعث سندروم آشکار نمی­شود مگر اینکه آنها در معرض عوامل محیطی ویژه­ای قرار گیرند.

1-2-4- درمان دیابت

کمیته متخصصین سازمان بهداشت جهانی در سال 1980 توصیه کرده است که روش­های سنتی درمان دیابت، بیشتر مورد بررسی قرار گیرند، زیرا مرگ ناشی از دیابت در حال افزایش بوده و همچنین مشکلاتی در استفاده از داروهای رایج فعلی وجود دارد (Suba et al., 2004).  به طور سنتی در طول تاریخ از گیاهان متفاوتی برای کاهش قندخون و بهبود اثرات دیابت، استفاده شده و در طب سنتی ایران و سایر کشورهای جهان، اطلاعات کمابیش مفصلی در این رابطه به چشم می­خورد. داروهای گیاهی به خاطر کم بودن اثرات جانبی، در دسترس بودن، هزینه نسبتا کم و مؤثر بودن­ آنها، به طور وسیع در سرتاسر جهان مورد تجویز واقع می­شوند (Venkates et al., 2003).

چندین نوع داروی کاهش دهنده گلوکز وجود دارد که از طریق مکانیزم­های مختلف، اثرات ضد­دیابتی خود را اعمال می­کنند. از جمله این مکانیسم­ها می­توان به تحریک ترشح انسولین توسط داروهای خانواده سولفونیل اوره و مگلیتینیدها (Meglitinides)، افزایش جذب محیطی گلوکز توسط بای­گوانیدها (Biguanides) و تیازولیدین­دیون­ها (Thiazolidinediones)، به تأخیر انداختن جذب کربوهیدرات­ها از روده توسط مهارکننده­های آلفا_ گلوکوزیداز، کاهش گلوکونئوژنز کبدی توسط بای­گوانیدها و تیازولیدین­دیون­ها (Modi, 2007)، افزایش غلظت سرمی GLP-1 و کاهش خالی شدن معده توسط آنالوگ­های پپتیدی جدید مانند اگزناتیدها (Exenatide) و لیراگلوتیدها (Liraglutide) و مهارکننده­های DPP-4 اشاره کرد (Hui et al., 2005). این درمان­ها دارای معایبی نظیر توسعه­ی مقاومت دارویی، اثرات جانبی و حتی سمی بودن تا کمبود پاسخ­دهی می­باشند. به عنوان مثال سولفونیل اوره­ها در مدت 6 سال کارایی خود را در 44 درصد بیماران از دست می­دهند. 3/2 از داروهای تجویز شده برای کودکان مؤثر نیستند ( Michal et al., 2005 and Defronzo, 1999). به علاوه هیچ کدام از این داروهای کاهش دهنده­ی گلوکز به طور مؤثر افزایش لیپیدهای خون را کنترل نمی­کنند (Derek, 2001). با شیوع در حال افزایش دیابت در جمعیت روستایی و به علت اثرات نامساعد داروهای صناعی، یک نیاز آشکار برای توسعه­ی منابع گیاهی طبیعی برای داروهای ضد دیابت وجود دارد (Venkatesh et al., 2003). همچنین اثرات جانبی داروها و تداخلات آنها با یکدیگر که در بدن انسان یا در هنگام آزمایش­های مختلف آشکار می­شود نیز مسأله مهمی است که باید مدنظر باشد (Bathaie et al., 2001). مواد مؤثر موجود در گیاهان دارویی مختلف، از طریق مکانیزم­های متفاوتی قادر به کاهش قند خون هستند. عمده­ی این مکانیزم­ها عبارتند از: افزایش ترشح انسولین، فعال کردن مسیر کاتابولیسم گلوکز، مهار یا غیر فعال کردن مسیر گلوکونئوژنز، هدایت گلوکز به داخل سلول، جذب گلوکز آزاد و ممانعت از اتصال آن به پروتئین­ها، افزایش ظرفیت آنتی­اکسیدانی و ممانعت از آسیب­زایی اکسیدان­های تولید شده در مسیرهای مختلف که ممکن است ناشی از ازدیاد گلوکز و تولید محصولات نهایی گلیکه یا سایر مسیرهای متابولیک باشد و سرانجام ممانعت از جذب گلوکز از روده. (بطحایی و همکاران، 1391). یکی از مهمترین مسائل مورد توجه در علوم پزشکی و حتی تجارت جهانی به تولید، فرآوری و استفاده از گیاهان دارویی می­باشد (Pirzad et al., 2006).  به ­طوریکه بعد از اسلحه سازی دومین صنعت پول ساز بزرگ جهان تولید و تجارت داروئی می­باشد (Riazi,1997).در سال 2008 سرمایه در گردش بازار جهانی گیاهان دارویی تا سال 2005 بالغ بر 5 تریلیون دلار گردد (امید بیگی، 1379). چین سالانه 8 میلیارد دلار از تولید گیاهان دارویی در­آمد کسب می­کند. در ایران با وجود حجم عظیم منابع گیاهان دارویی، بخشی از نیاز جامعه از کشورهایی مثل هند وارد می­شود (افشار، 1385). در حال حاضر سطح زیرکشت گیاهان دارویی در ایران 91 هزار هکتار و میزان تولید این محصولات 100 هزار تن است. صادرات گیاهان دارویی ایران در سال 1384 کمتر از 40 میلیون دلار بود (افشار، 1385). در حالیکه در سال 1387حجم مبادلات دارویی ایران به 89 میلیون دلار رسید (زمانی و همکاران، 1387). بشر همواره جهت رفع نارسائی­ها و بیماریهای خود نیاز به استفاده از داروهای طبیعی داشته و دارد. اهمیت تولید و فرآوری گیاهان دارویی بدلیل عوارض جانبی کمتر، عدم توانایی در تولید برخی داروها و همچنین هزینه بالای تولید بسیاری از مواد دارویی، روز به روز در حال افزایش است و بیشتر کشورها سرمایه گذاری زیادی را در راستای تولید گیاهان دارویی انجام داده­اند (letchamo, 2006). در حال حاضر یک سوم داروهای مورد استفاده بشر را داروهای با منشاء گیاهی تشکیل می­دهند و این میزان به شدت رو به افزایش است (امید بیگی، 1379).

[1] Dipeptidyl Peptidas-1

[2] Dipeptidyl Peptidas-4

[1]latent autoimmune diabetes ofadulthood

[2]double diabetes

:

بیوتکنولوژی دانشی است که در رابطه با استفاده از موجودات و یا متابولیت های آنها جهت تولید فرآورده های مختلف دارویی ، غذایی ، شیمیایی و غیره در مقیاس صنعتی بحت می کند. روند تکاملی بیو تکنولوژی در طی هزاران سال شکل گرفته و نهایتا به علمی تبدیل شد که با جهت گیری کاربردی میکروبیولوژی و بیو شیمیایی ، ارتباط نزدیکی با مهندسی شیمی ایجاد نموده است ( 48 ).

بین انسانها و میکرو ارگانیسمها ، از ابتدا ارتباط حیاتی بسیار نزدیکی وجود داشته که این ارتباط می تواند مضر و یا مفید باشد. پس از آنکه رابرت کخ در سال 1880 برای اولین بار کشت خالص باکتری ها را به دست آورد ، توجه زیادی به عوامل بیماری زا شد و مطالعات بعدی نشان داد که با وجود این که برخی میکروبها عامل بیماری در انسان ، حیوان و گیاه هستند ، عده زیاد دیگری کاربرد صنعتی داشته و در تولید مواد غذایی، داروها ، آنزیم ها ، اسید های آمینه و غیره نقش دارند(52).

در دهه 1940 و 1950 که آنتی بیوتیکهای اولیه نظیر پنی سیلین کاربرد بالینی پیدا کرده و به عنوان داروهای ایجازگر شناخته شده بودند ، با از بین بردن بسیاری از باکتری ها عامل وخیم ترین بیماری های عفونی انسان ، جان میلیونها تن حفظ شد. اما مدتی پس از کشف آنتی بیوتیک ها ، به دلایل متعدد، از جمله استفاده نادرست و یا بیش از حد از آنها ، مثلا استفاده تنها جهت فربه کردن دام ، سویه های میکرو ارگانیسم در مقابل آنتی بیوتیک ها مقاوم شدند ، بطوریکه امروزه مجددا بیماری های عفونی ناشی از میکرو ارگانیسم ها تهدیدی جدی برای سلامتی در دنیا محسوب شده و هزینه های بسیار زیادی برای درمان آنها مصرف می شود.

طی سالهای 1925 تا 1965 استفاده از میکروبها در صنایع دارویی به صورت یک تحول اساسی زمینه را برای بکارگیری میکروارگانیسمها در تولید داروها و بویژه آنتی بیوتیکها فراهم ساخت و با گذشت زمان این روند تکامل یافت به طوری که امروزه بیو تکنولوژی در حال ورود به مرحله جدیدی است و به عنوان یک علم در عصر پیدایش و ساخت آنتی بیوتیکها توسعه چشم گیری داشته و در حال حاضر تولید انبوه

 فرآورده های میکروبی نظیر  آنتی بیو تیک ها  به صنعت چند میلیارد دلاری مبدل شده و از نقطه نظر اقتصادی ، آنتی بیوتیکها مهم ترین فراورده های صنعتی دنیای میکروبها محسوب می شوند(12).  بدین ترتیب بالا بردن راندمان تولید و اقتصادی تر کردن فرآیند تولید آنتی بیوتیک ها جز اهداف ضروری است که با تلاش متخصصین در شاخه های مختلف علوم نظیر میکرو بیو لوژی ، بیو شیمی، مهندسی شیمی،بیوتکنولوژی و غیره می توان به آن دست یافت. در صنعت بیوتکنولوژی برای تولید محصولاتی نظیر آنتی بیوتیک ها دو بخش عمده وجود دارد :

1- عملیات بالا دستی(Up stream ) : که شامل دو بخش توسعه سویه و توسعه محیط کشت و تخمیر است و در این بخش ها نقش مهندسی شیمی و میکروبیولوژیست حائز اهمیت است. هدف از بخش توسعه سویه ، شناخت، تهیه و تثبیت میکروارگانیسم مولد محصول و هدف از بخش توسعه محیط کشت ، بهینه سازی محیط کشت از نظر میزان و نوع مواد، شرایط تولید و اقتصادی تر نمودن فرآیند می باشد.

2- عملیات پایین دستی( D. stream) : در این بخش که در واقع فرآوری پس از تخمیر است، نقش مهندسان در جهت دهی فرآیند تخمیر به سمت نتایج بسیار مهم می باشد. هدف از این مرحله، جداسازی و خالص سازی محصول می باشد. ( 17)

فصل اول: کلیات

1-1- طرح موضوع

در این پژوهش سعی بر این شده تا با استفاده از یک منبع نیتروژنی بومی ( ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا ) بتوانیم تولید صنعتی آنتی بیوتیک اریترومایسین را به روش فرمانتاسیون میکروبی بهینه سازی کنیم . امروزه در صنعت تولید این آنتی بیوتیک از کنجاله سویا استفاده می شود. اما در این پژوهش مشخص شد که استفاده از ترکیب این دو منبع نیتروژنی علاوه بر بالا بردن بازده محصول ، تولید اریترومایسین را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می کند. منبع نیتروژنی پیشنهاد شده با نسبت های مختلف به محیط کشت تخمیر باکتری Saccharopolyspora erythraea  اضافه شد. در طول فرایند تغییرات مورفولوژیک باکتری ، pH ، درصد وزن تر بیومس تولیدی از روز چهارم به صورت یک درمیان اندازه گیری و میزان اریترومایسین تولیدی به روش اسپکتروفتومتری سنجیده شد.

2-1- بیان مسئله

امروزه بیماریهای عفونی ناشی از میکروارگانیسم ها تهدیدی جدی برای سلامتی در دنیا محسوب میشود و هزینه های زیادی برای درمان آنها اختصاص داده می شود. به همین علت نیاز به یافتن آنتی بیوتیکهای جدید و افزایش کارایی آنتی بیوتیکهای شناخته شده، بالا بردن بازده تولید و اقتصادی تر کردن فرایندهای تولید بسیار مهم می باشد. آنتی بیوتیکها مهمترین فراورده دنیای میکروبها هستند و جز پرمصرفترین داروها می باشند. کشف پنی سیلین توسط فلمینگ در سال 1929 را میتوان آغاز عصر آنتی بیوتیکها دانست. در تعریف کلی آنتی بیوتیک به ماده شیمیایی گفته میشود که توسط میکروارگانیسم تولید شده و میتواند بصورت انتخابی رشد سایر میکرو ارگانیسمها و یا تومورهای بدخیم را متوقف کند. امروزه این داروها در دامپزشکی هم کاربرد دارد و به عنوان ماده افزودنی در غذای حیوانات به کار می رود و همچنین به عنوان مواد حافظ گیاهان و غذاها نیز به کار میروند. بر اساس پیش بینی های انجام شده میزان مصرف این دارو در سال 2013 بیش از 40 میلیارد دلار میباشد و این میزان رو به افزایش خواهد بود. پس میتوان گفت که آنتی بیوتیکها اهمیت اقتصادی زیادی دارند. یکی از آنتی بیوتیکهای مهم و پرمصرف مورد استفاده اریترومایسین است که در درمان طیف وسیعی از بیماریها کاربرد دارد. این دارو جز ماکرولیدهاست و فرمول شیمیایی آنH H 67 NO13 و وزن ملکولی آن 94/733 گرم بر مول است.این آنتی بیوتیک با اتصال به زیر واحد 50 S ریبوزوم باکتریایی ممانعت کننده سنتز پروتئین هستند. لازم به ذکر است که پروتئینهای L15 و L16 در اتصال اریترومایسین به زیر واحد ریبوزوم نقش دارند. در پیکره اریترومایسین یک حلقه لاکتونی بزرگ وجود دارد که 13 کربنی است. همچنین یک قند آمین دار به نام دزز آمین دارد که با پیوند گلیکوزیدی به هسته لاکتونی متصل است. اریترومایسین یک ترکیب کریستالی بی رنگ است که در آب کم محلول است ولی در بسیاری از حلالهای آلی مانند استن به خوبی قابل حل است. اریترومایسین یک باز ضعیف است و طعم تلخی دارد. این دارو باکتریو استاتیک است ولی در غلظتهای بالا باکتریوساید میشود. این دارو برای درمان برنشیت، زخمهای عفونی،دیفتری، گلودرد،تب مخملک و … موثر است. بازار مصرف این دارو اکنون دارای رشد 6 تا 8 درصد افزایش تولید در سال میباشد. آمار مصرف آن در ایران در سال 89 ، 2/11 میلیارد تومان گزارش شده است.

اریترومایسین علیه ارگانیسمهای گرم مثبت نظیر استرپتوکوک، استافیلوکوک، پنوموکوک و ارگانیسمهای گرم منفی مثل نایسریا و بردتلا پرتوسیس موثر است.این دارو جایگزین مناسبی برای پنی سیلین در افراد آلرژیک نسبت به پنی سیلین است.  با توجه به این نکته تلاش برای بهینه سازی و کاهش قیمت روند تولید این دارو با اهمیت است و در این پژوهش سعی بر این شده که راه حلی برای کاهش قیمت و بومی سازی تولید این دارو پیدا شود. به طور کلی فرآیند تولید آنتی بیوتیکها شامل 5 مرحله اصلی است .آنچه در این پژوهش بیشتر مدنظر است ، تغییر در ترکیبات محیط کشت به کار رفته در مرحله تخمیر است. عمل تخمیر در فرمانتور یا بیوراکتور انجام میشود. یک فرایند تخمیری به روشهای غیر مداوم، مداوم و نیمه بسته انجام میشود.عواملی در طی یک فرایند تخمیر بیشترین اهمیت را دارند و محققان با تغییر در شرایط آنها سعی در بالا بردن بازده و کاهش هزینه های تولید دارند. این عوامل عبارتند از : ترکیبات محیط کشت، درجه حرارت، هوادهی، pH ، همزنی، دی اکسید کربن، کف، استرلیزه بودن محیط و ظروف.

در تهیه محیط کشت، تاکید زیادی روی کنترل کردن بهای مواد خام میشود. زیرا این مواد میتوانند تاثیر مهمی روی محصول نهایی بگذارند. از جمله معیارهای دیگر برای انتخاب مواد خام :

– حداکثر بازدهی محصول به ازای هر گرم سوبسترا فراهم کند.

– حداکثر غلظت محصول را فراهم کند و اجازه حداکثر سرعت تولید را بدهد.

– ارزان باشد و در طول سال با کیفیت یکسان و به راحتی در دسترس باشد.

– حداقل مشکلات را در جنبه های دیگر فرایند مخصوصا هوادهی و هم زدن و خالص سازی و استخراج و…. فراهم کند.

از جمله منابع گوناگونی که در محیط کشت تخمیر مورد استفاده قرار می گیرند منابع کربنی مثل عصاره مالت، نشاسته، دکسترین، روغن سویا  و منابع نیتروژنی هستند. نیتروژن غیر آلی بصورت سولفات آمونیوم به کار می رود. منابع نیتروژن آلی مثل اوره و پروتئین ها می باشد. بهینه سازی ترکیبات محیط کشت یکی از روشهای کارامد و عوامل موثر برای افزایش تولید فراورده های بیوتکنولوژیک می باشد و در این راه منابع نیتروژنی سهم زیادی دارند. کنجاله سویا و کنجاله کلزا به عنوان دو منبع نیتروژنی اصلی دارای یکسری ویژگی هایی هستند که باعث گردیده استفاده از آنها در صنعت تولید آنتی بیوتیک مقرون به صرفه باشد و موجب خودکفایی کشور در این زمینه میشوند. برخی از این ویژگی ها عبارتند از:

– ترکیب شیمیایی مناسب برای فراهم کردن منبع نیتروژنی فرمولاسیون محیط کشت تخمیر

– تولید فراوان سویا و کلزا در داخل کشور ( بومی سازی )

– ارزان و در دسترس بودن

3-1- ضرورت انجام تحقیق

از آنجا که اریترومایسین از جمله آنتی بیوتیک های مهم ، وسیع الطیف و پر کاربرد در کشور می باشد، لذا بومی کردن و مقرون به صرفه کردن فرآیند تولید آن ، از ضروریات انجام تحقیق می باشد.