Психроактивные анаэробные консорциумы и новые метаногены из антропогенных мест обитания

• Автор: Ермакова, Анна Вячеславовна
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Цели и задачи исследования

Научная новизна и практическая значимость работы

Апробация работы

Публикации

Место проведения работы

Благодарности

Объем и структура диссертации

Список сокращений

Список работ по теме диссертации

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Метаногенное микробное сообщество
1.1. Стадия гидролиза
1.2. Стадия ферментации
1.3. Ацетогенная стадия
1.3.1. Синтрофное окисление ацетата
1.3.2. Синтрофное окисление пропионата
1.3.3. Синтрофное окисление бутирата и длинно-цепочечных 26 жирных кислот
1.4. Метаногенная стадия
1.4.1. Гидрогенотрофные метаногены
1.4.2. Ацетаиспользующие метаногены
1.4.2. Метилотрофные метаногены
2. Агрегирование микроорганизмов
3. Ингибиторы метаногенеза

4. Психрофильные и психроактивные метаногены
5. Структурные и функциональные изменения в клетке при
низких температурах
5.1. Адаптация клеточных мембран
5.2. Изменения в белках
6. Влияние пониженной температуры на анаэробное
разложение органического вещества
7. Синтрофные микробные сообщества анаэробных 53 низкотемпературных биореакторов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Микробиологические методы
1.1. Объекты исследования
1.2. Среды для культивирования
1.3. Субстраты для культивировании
1.4. Выделение чистых культур
1.4.1. Метод серийных разведений
1.4.2. Использование антибиотиков
1.4.3. Использование твердой агаризованной среды
1.4.4. Высев на разные субстраты
1.5. Проверка чистоты культур
1.5.1. Микроскопирование
1.6. Условия проведения экспериментов по исследованию
метаболической устойчивости биомассы к изменениям температуры культивирования
1.7. Получение синтрофных пропионат- и бутират-окисляющих 62 консорциумов
1.8. Условия проведения экспериментов по исследованию

температурных оптимумов
1.9. Условия проведения экспериментов по определению
диапазонов и оптимумов роста чистых культур на средах с разной концентрацией ИаС
2.0. Условия проведения экспериментов по определению
диапазонов и оптимумов роста чистых культур на средах при
разном значении pH
2. Аналитические методы
3. Геносистематические методы
3.1. Выделение ДНК
3.2. ПЦР-амплификация
3.2.1. Амплификация фрагментов генов, кодирующих 16Б рРНК
3.2.2. Амплификация фрагментов гена метил-коэнзим М редуктазы
(тегА)
3.2.3. Детекция продуктов ПЦР
3.3. Денатурирующий градиентный гель-электрофорез
3.4. Секвенирование ДНК-фрагментов
3.5. Филогенетический анализ исследуемых последовательностей
3.6. Определение суммарного содержания гуанина и цитозина в
ДНК и уровня ДНК-ДНК гибридизации
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Исследование метаболической устойчивости биомассы к
изменениям температуры культивирования
2. Получение синтрофных метаногенных консорциумов на
пропионате и бутирате
3. Исследование влияния температуры на потребление
пропионата и бутирата метаногенными консорциумами
4. Исследование микробного разнообразия метаногенных
синтрофных консорциумов методом денатурирующего

ацетат + АТФ —> ацетил-Ф + АДФ ацетил-Ф + HS-CoA —> ацетил-СоА + Ф„
Д G°'= + 13 кДж/моль Д G°' = - 9 кД ж/моль
ацетат + АТФ + HS-CoA—> ацетил-СоА + АДФ + фн
Д G°' = + 4 кДж/моль
МеЖапозае1а активирует ацетат с помощью ацетил-СоА синтазы; образующийся пирофосфат распадается на два фосфата, и АМФ превращается в АДФ с помощью аденилат киназы:
Реакция активации ацетата бактериями рода Methanosaeta является более энергетически выгодной и, таким образом, ацетат может быть потреблен до более низких значений. Благодаря этому свойству бактерии рода Methanosaeta являются определяющей группой при очистке сточных вод, обеспечивая глубокую очистку стока, предотвращая метаногенное сообщество от снижения pH и, соответственно, закисления среды (Gujer and Zehnder, 1983; Dubourguier et al., 1988).
Метаносарцины метаболически и физиологически являются наиболее разнообразной группой метаногенов. Только метаносарцины могут осуществлять все известные пути метаногенеза (Zinder, 1993; Galagan et al., 2002) и используют все субстраты, кроме формиата (табл. 4). В настоящий момент род Methanosarcinales включает в себя 12 валидных видов (Barker, 1936; Mah, 1980; Sowers et al., 1984; Zinder, 1985; Zhilina & Zavarzin, 1979; Blotevogel 1989; Elberson, 1997; Lyimo, 2000; Simankova, 2001; von Klein, 2002; Shimizu, 2011; Wagner, 2013).
ацетат + АТФ + HS-CoA —* ацетил-СоА + АМФ + ФФН
ФФ„—* 2ФН
АТФ + АМФ -► 2АДФ
Д G°'= - 5,9 кДж/моль Д G°'= - 21,9 кДж/моль Д G°'= 0 кДж/моль
ацетат + 2АТФ + HS-CoA—* ацетил-СоА + 2АДФ + Фн
Д G°'= - 27,8 кДж/моль