Выделение водорода зелеными микроводорослями в условиях недостатка фосфора

• Автор: Батырова, Хорческа Александровна
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 85 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ Chlamydomonas и Chlorella

1.2 ФОТООБРАЗОВАНИЕ ВОДОРОДА ЗЕЛЕНЫМИ

МИКРОВОДОРОСЛЯМИ

1.2.1 Общая характеристика процесса

1.2.2 Физиологические аспекты выделения водорода у зеленых

микроводорослей

1.2.3 Выделение водорода при разных интенсивностях света
1.2.4 Роль светозависимого выделения водорода в метаболизме
1.2.5 Гидрогеназа
1.3 ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА КУЛЬТУРАМИ C. reinhardtii В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТКА СЕРЫ
1.3.1 Физиология процесса выделения водорода в условиях недостатка серы.
1.3.2 Способы получения голодающих по сере культур C. reinhardtii
1.3.3 Выделение водорода морскими микроводорослями
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 ОБЪЕКТЫ И УСЛОВИЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
2.2 ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА СУСПЕНЗИОННЫМИ БИР ДЕФИЦИТНЫМИ КУЛЬТУРАМИ ЗЕЛЕНЫХ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ C. reinhardtii. И Chlorella sp
2.3 ПОЛУЧЕНИЕ S, Р-ДЕФИЦИТНЫХ , S-ДЕФИЦИТНЫХ КУЛЬТУР МЕТОДОМ ОТМЫВАНИЯ
2.4 ИЗМЕРЕНИЕ ГИДРОГЕНАЗНОЙ АКТИВНОСТИ
2.5 ДРУГИЕ МЕТОДЫ
2.5.1 Определение крахмала
2.5.2 Определение ацетата
2.5.3 Определение водорода, кислорода, азота
2.5.4 Определение хлорофилла
2.5.5 Общий химический анализ
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА Р-ДЕФИЦИТНЫМИ КУЛЬТУРАМИ ЗЕЛЕНОЙ МИКРОВОДОРОСЛИ C. reinhardtii В ФОТОГЕТЕРОТРОФНЫХ УСЛОВИЯХ

3.1.1 Выделение водорода культурами С. гетИагЖИ при недостатке серы и удалении фосфора
из среды
3.1.2 Отработка метода фосфорного голодания с использованием культур C. reinhardtii
3.1.3 Подбор концентраций инокулята для получения Р-дефицитных культур
C.reinhardtii
3.1.4 Выделение водорода в фотобиореакторе Р-дефицитными культурами C. reinhardtii в фотогетеротрофньгх условиях
3.2 ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА ЗЕЛЕНЫМИ ВОДОРОСЛЯМИ В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТКА МАКРО И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
3.2.1 Особенности и ключевые различия в физиологии процесса выделения водорода при недостатке различных макро и микроэлементов
3.3 ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА Р-ДЕФИЦИТНЫМИ КУЛЬТУРАМИ ЗЕЛЕНОЙ МИКРОВОДОРОСЛИ Chlorella sp
3.3.1 Влияние начальных концентрации хлорофилла на накопление биомассы фотоавтотрофными культурами Chlorella sp
3.3.2 Влияние концентрации хлорофилла на накопление биомассы культурами Chlorella sp. и выделение водорода в искусственной морской воде
3.3.3 Выделение водорода Р-дефицитными культурами Chlorella sp. с использованием искусственной и натуральной морской воды
3.3.4 Влияние СО2 на выделение водорода и накопление крахмала Р-дефицитными культурами
Chlorella sp
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ТАР - трис-ацетат-фосфатная среда;
ТА-Р - трис-ацетатная среда без фосфора;
TA-S - трис-ацетатная среда без серы;
TA-S-P- трис-ацетатная среда без серы и без фосфора;
НАДФН — никотинамидадениндинуклеотидфосфат;
АТФ — аденозинтрифосфат;
ГТФ — гуанозинтрифосфат;
ЛДГ — лактатдегидрогеназа;
ПДК — пируватдекарбоксилаза;
ПФОР —пируват-ферредоксин-оксидоредуктаза;
ПФЛ — пируват-формиат лиаза;
АДГ — алкоголь/альдегид де-гидрогеназа;
ФАТ — фосфоацетил трансфераза;
Рубиско — рибулозо-1,5-бифосфат карбоксилазы/оксигеназы; ФС1 - Фотосистема 1;
ФС2 - Фотосистема 2;
Хл. - Хлорофилл;
Гд — гидрогеназа;
FeFe-Гд — Fe-Fe гидрогеназа;
ФД - ферредоксин;
Qa' — хинон А;
Qb хинон В;
ЭТЦ- электрон-транспортная цепь;
ССК1 —светособирающий комплекс ФС1(2);
Ьв/f— й6//-ком-плекс;
ПХ — пул пластохинонов;
ПЦ — пластоцианин;
ФНР — ферредоксин-НАДФ редуктаза;
DCMU — 3-[3,4- дихлорфенил]-1,1-диметилмочевина (диурон); СССР - карбонил-цианид-3-хлорфенилдразон;
C. vulgaris — Chlorella vulgaris;
C. fusca — Chlorella fusca;
S. obliquus —Scenedesmus obliquus',
C. reinhardtii — Chlamydomonas reinhardtii;

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 ОБЪЕКТЫ И УСЛОВИЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
Зеленая микроводоросль C. reinhardtii штамм Dangeard 137С тГ. выращивалась фотомиксотрофно в стеклянных сосудах объемом 2 литра на стандартной среде ТАР (Таблица 2), при pH 7,2, температуре 28° С и с постоянной продувкой воздухом с 2% СОг используя автоклавируемые мембранные фильтры с размером пор 0,2 мкм (Pall, Ann Arbor, MI). В течение роста культура зеленой микроводоросли освещалась с одной стороны лампами дневного света. Интенсивность падающего света составляла примерно 40 pMol пГ2 s'1 PAR. Интенсивность света была измерена с помощью квантового радиофотометра (Model LI- 250, LI-COR, Lincoln, NE).
Зеленая одноклеточная морская водоросль Chlorella sp. была выделена из образцов воды взятых в Желтом море недалеко от побережья вблизи г. Циндао, Китай. Два типа среды было использовано для создания высоко солевых условий для культивирования Chlorella sp., стандартная ТАР среда с добавлением 30 г/л NaCl (TAP/NaCl), и ТАР среда где дистиллированная вода была заменена на морскую воду из Черного моря (ТАР/ЧМ). Образцы морской воды были взяты на глубине 50 метров в 1 км от побережья Геленджика, Россия. Перед использованием, образцы морской воды были пропущены через фильтр 0,45 мкм (Nalgene), оба типа среды содержали 1 мл смеси витаминов: (цианокобаламин (витамин В12) 0,0005 г/л, тиамин НС1 (витамин В1) 0,1 г/л, биотин 0,0005 г/л). Культура Chlorella sp. выращивалась фотомиксотрофно в (TAP/NaCl) или в (ТАР/ЧМ) средах в плоских стеклянных бутылях при температуре 28 °С, pH 7,2 и с постоянной продувкой воздухом с 2% СОг используя автоклавируемые мембранные фильтры с размером пор 0,2 мкм. (Pall, Ann Arbor, MI). В течение роста культура зеленой микроводоросли освещалась с двух сторон лампами дневного света. Интенсивность падающего света была равна примерно 25 pMol nr2 s'1 PAR. Для экспериментов использовались культуры с конечной концентрацией хлорофилла равной 25 мкг/мл.
Для экспериментов с фотоавтотрофной культурой Chlorella sp. по изучению зависимости конечной концентрации хлорофилла от начальной концентрации фосфатов использовалась среда L1,приготовленная на основе искусственной морской воды. Фотоавтотрофная культура Chlorella sp. выращивалась в течение 12 дней в плоских стеклянных бутылях при температуре 28 °С, pH 7,2 и с постоянной продувкой воздухом с 2% СОг, используя автоклавируемые мембранные фильтры с размером поры 0,2 мкм (Pall,