Адгезия клеток родококков к жидким углеводородам и их производным

• Автор: Рубцова, Екатерина Владиславовна
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 188 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Биологические особенности актинобактерий рода

Шюйососст

1.1. Экологическая характеристика родококков

1.2. Пути ассимиляции углеводородных субстратов

Глава 2. Адгезивная активность микроорганизмов

в отношении жидких гидрофобных соединений

2.1. Физико-химические свойства углеводородов и масел
2.2. Адгезия как механизм адаптации микроорганизмов 26 к условиям внешней среды; термодинамические аспекты
и механизмы процесса адгезии
2.3. Использование адгезивных свойств микроорганизмов 42 в биотехнологии
2.4. Адсорбционная иммобилизация клеток микроорганизмов
2.5. Состояние проблемы адгезии актинобактерий рода 53 КкосЬэсоссиь к жидким гидрофобным соединениям
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 3. Материалы и методы исследования с*.
3.1. Рабочая коллекция, условия культивирования родококков
3.2. Тп5-мутагенез клеток родококков
3.3. Определение адгезивной активности исследуемых культур
в отношении жидких углеводородов и их производных
3.4. Определение степени гидрофобности клеток родококков

3.5. Определение общего липида в клетках родококков
3.6. Оценка углеводородокисляющей активности родококков
3.7. Определение термодинамических характеристик клеток
родококков на границе раздела фаз вода-воздух и вода-углеводород
3.8. Адсорбционная иммобилизация клеток микроорганизмов
в колонке, содержащей криогель на основе полиакриламида
3.9. Определение жизнеспособности и функциональной
активности иммобилизованных на гелевом носителе клеток
3.10. Статистическая обработка результатов исследования
Глава 4. Характеристика адгезивных свойств
актинобактерий рода Ккойососсия
Глава 5. Термодинамические свойства клеток родококков
при взаимодействии с жидкими углеводородами
Глава 6. Адсорбционная иммобилизация клеток родококков
на полиакриламидном геле
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Бактериальная адгезия является начальным этапом процесса ассимиляции и биотрансформации органических субстратов. Повышенный интерес исследователей к процессам адгезии бактериальных клеток к углеводородным соединениям и их производным обусловлен возрастающим загрязнением окружающей среды гидрофобными ксенобиотиками (Johnsen et al., 2005; Liu et al., 2009). Гетерофазные микробиологические процессы находят всё более широкое применение в биотехнологиях получения красителей и ароматизаторов на основе углеводородного сырья (Morrish et al., 2008; Garikipati et al., 2009), биотрансформации сложных органических соединений (Leon et al., 1998; Janikowski et al., 2002), а также в биотехнологиях очистки загрязненных углеводородами и маслами сточных вод (Quijano et al., 2009). Необходимо отметить, что если особенности адгезии микроорганизмов к твердым поверхностям и формирования биопленок в настоящее время интенсивно изучаются (Романова и др., 2006; Николаев, Плакунов, 2007; Speranza et al., 2004; Tsuneda et al., 2004; Bayoudh et al., 2006), то сведения об адгезивной активности бактериальных клеток в отношении жидких гидрофобных соединений немногочисленны и касаются, в основном, представителей грамотрицательных бактерий родов Pseudomonas и Acinetobacter (Rosenberg, 2006; Zoueki et al., 2010). Бактериальная адгезия к жидким углеводородам отдельными авторами (Busscher, van der Mei, 2006; Munoz et al., 2007) рассматривается как механизм образования биопленок в водноуглеводородных средах, которые применяются в гетерофазных биореакторах. Аналогичные механизмы реализуются при бактериальной колонизации различных твердых поверхностей (трубопроводного и емкостного нефтяного оборудования, медицинского инструментария), покрытых жидкими гидрофобными пленками (Lejeune, 2003; Brakstad, Bonaunet, 2006).
0,5 нм. Действие ионных и Ван-дер-Ваальсовых сил проявляется на более дальних расстояниях - приблизительно от 1 до 100 нм. Отсюда следует необходимость первой стадии процесса адгезии. Кроме того, чем ближе по полярности клетки и гидрофобный субстрат, тем более прочный контакт образуется между ними (Fletcher, Loeb, 1979; Фролов, 1988; Zita, Hermansson, 1997; Olofsson et al., 1998; Del Re et al., 2000). Следует отметить, что необратимая стадия адгезионного процесса изучена недостаточно и число работ, посвященных данной проблеме, невелико (Davey, O’Toole, 2000).
При низкой ионной силе раствора бактериальная клетка на первой стадии адгезионного процесса, приближаясь к поверхности субстрата, не может преодолеть энергетический барьер только за счет броуновского движения (Marshall et al., 1971а; Jones, Isaacson, 1984; van Loosdrecht, 1990; Quirynen, Bollen, 1995). В последующем, бактериальная клетка использует различные выросты клеточной стенки, которые помогают клетке преодолеть энергетический барьер из-за их малого радиуса. При высокой ионной силе раствора энергетический барьер исчезает, и адгезия бактериальных клеток становится необратимой. Многие исследователи обнаружили связь между снижением степени бактериальной адгезии и уменьшением ионной силы раствора, что согласуется с ДЛВОтеорией (van Loosdrecht, 1989; Bunt et al., 1995; Li, Logan, 1999; Zita, Hermansson, 1994; Abu-Lail, Camesano, 2003).
W. Norde и J. Lyklema (1989) сделали заключение, что переход вторичного обратимого энергетического минимума адгезии в необратимый первичный легче происходит при высокой ионной силе суспензии, а также когда исследуемые микроорганизмы имеют разнообразные выросты на поверхности клеток. Было установлено (Weiss, Harlos, 1972), что преодолевание клеткой энергетического барьера облегчается при уменьшении площади контактной области между клеткой и субстратом. Многие исследователи полагают, что необратимость адгезионного процесса на второй стадии является результатом преодоления энергетического максимума (барьера) (Marshall et al., 1971а; van Loosdrecht et al., 1989;