|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Устойчивость сульфатредуцирующих бактерий рода Desulfovibrio к активным формам кислорода и тяжелым металламдипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Брюханов А.Л.
- Автор: Воробьева Е.Г.
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2016
- Аннотация: Род Desulfovibrio представляет собой Грам–отрицательные строго анаэробные сульфатредуцирующие бактерии. В настоящее время классификация микроорганизмов по отношению к кислороду требует пересмотра, так как появляется все больше доказательств выживаемости и сохранения метаболической активности сульфатредуцирующих бактерий (СРБ) в аэробной зоне многих местообитаний, например, циано-бактериальных матов, активных илов, или кишечника термитов. На данный момент выделено и описано около 65 видов различных СРБ. Помимо аэробной зоны биотопов, перечисленных выше, их также можно встретить в анаэробных осадках пресных и солоноватых водоёмов, водной толще морей, сточных и шахтных водах. Токсичное действие кислорода на анаэробные микроорганизмы в основном связано с действием продуктов его неполного восстановления – активных форм кислорода (АФК). Они обладают большой реакционной способностью по отношению к клеточным структурам и макромолекулам. Основными мишенями для АФК служат ДНК, липиды и белки клетки. Высокий окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) также является фактором, ограничивающим существование анаэробных микроорганизмов в кислород-содержащих местообитаниях, так как благодаря ему происходит смещение термодинамического равновесия. В результате нарушается ход метаболизма, и происходит инициация различных побочных реакций. Также кислород конкурирует с акцепторами электронов в электрон-транспортных цепях. Толерантность многих СРБ к действию кислорода можно объяснить рядом причин. Так, противостояние окислительным стрессам у СРБ обеспечивается поведенческими и ферментативными механизмами. СРБ могут формировать различные скопления клеток, образовывать симбиозы с аэробными микроорганизмами и обладают аэротаксисом, а также часто способны восстанавливать кислород в ходе ферментативных реакций в рамках электрон-транспортных цепей (ЭТЦ) (мембранной, периплазматической и/или цитоплазматической). Помимо «классических» ферментов окислительной защиты, таких как супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и пероксидаза, многие СРБ (в особенности, представители рода Desulfovibrio) содержат в клетках альтернативные высокоэффективные ферменты, которые могут функционировать как: cупероксидредуктазы (Sor), десульфоферродоксин (Dfx), нееларедоксин (Nlr), негемовые НАДН-зависимые пероксидазы (рубреритрин (Rbr) и нигеритрин (Ngr)). В клетках некоторых СРБ были обнаружены периплазматические гидрогеназы и мультигемовые цитохромы с-типа, катализирующие восстановление кислорода с довольно высокой скоростью, а также рубредоксиноксидаза, локализованная в цитоплазме. Интересно, что цитохромы c-типа и периплазматические гидрогеназы сульфатредуцирующих бактерий могут также участвовать в восстановлении токсичных тяжелых металлов и металлоидов. Тяжелые металлы – общепринятый термин, под которым чаще всего понимают токсичные для живых организмов металлы с высоким атомным весом и плотностью. В эту группу часто объединяют все токсичные металлы и металлоиды, что не совсем правильно. Наиболее четким и емким определением понятия тяжелые металлы является определение по ГОСТ Р 17.4.3-07-2014: группа металлов с атомной массой более 50 (Pb, Cd, Ni, Cr, Zn, Cu, Hg), которые при определенных концентрациях могут оказывать токсичное действие. Также опасными для окружающей среды и живых организмов являются металлоиды – мышьяк, селен и технеций. Токсическое воздействие тяжелых металлов и металлоидов на живые организмы обусловлено поражением клеточных мембран, митохондрий, лизосом, ЭПР и клеточного ядра. Ионы, содержащие эти элементы, способны также повреждать нуклеиновые кислоты и изменять конформацию ядерных белков. В последнее время сильно возросли загрязнения окружающей среды солями тяжелых металлов и металлоидов в результате возросшего антропогенного влияния и природных процессов, потому удаление токсичных соединений является приоритетной задачей. Из-за возросшей циркуляции соединений этих элементов, тяжелые металлы и металлоиды попадают в пищевые цепи, и, следовательно, в продукты питания, что приводит к риску для здоровья. Большинство загрязнений такого типа можно успешно устранить, применяя методы биоремедиации, в частности, с использованием эффективных металл-редуктазных систем СРБ широкого спектра действия. Цели и задачи исследования: 1. Оценить возможность роста Desulfovibrio sp. штамм А2, выделенного из осадков отстойника Челябинского цинкового завода, в условиях окислительных стрессов различной природы (О2, H2O2) и интенсивности. 2. Изучить регуляцию основных ферментов антиокислительной защиты (супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы) данного штамма в условиях окислительных стрессов умеренной интенсивности и различной продолжительности. 3. Оценить возможность роста штамма Desulfovibrio sp. штамм А2 при высоких начальных концентрациях хроматов в питательной среде, а также возможность их поглощения из буферных растворов покоящимися клетками.
- Добавил в систему: Брюханов Андрей Леонидович