Окислительно-восстановительное взаимодействие гидрогеназ фототрофных бактерий с металлами

• Автор: Задворный, Олег Александрович
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава I. Метаболизм водорода у фототрофных бактерии

Глава II. Общая характеристика гидрогеназ.

2.1. Распространение и классификация гидрогеназ.

2.2. Физиологические функции МШегидрогеназ.

2.3. Строение активного центра Регидрогеназ.

2.4. Механизм каталитического действия и активация МРегидрогеназ.

2.5. Факторы, влияющие на активность и стабильность гидрогеназ

2.6. Организация генов, синтез Регидрогеназ и его регуляция.
2.7. Возможности практического применения гидрогеназ
Глава III. Взаимодействие гидрогеназ с металлами
3.1. Трансформация ионов металлов микроорганизмами,
содержащими гидрогеназу.
3.2. Окисление металлов микроорганизмами,
содержащими гидрогеназу.
3.3. Ингибирование гидрогеназ ионами металлов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Глава IV. Объекты и методы исследования.
4.1 Микроорганизмы и условия их культивирования.
4.2 Получение экстрактов клеток и очистка гидрогеназы.
4.3. Определение гидрогеназной активности.
4.4. Восстановление ионов металлов клетками бактерий
и препаратами гидрогеназ
4.5. Окисление металлов препаратами гидрогеназ
4.6. Аналитические методы.
4.7. Электронномикроскопические методы.
4.8. Обработка данных и воспроизводимость измерений.
РЕЗУЛЬТАТЫ.
Глава V. Общая характеристика гидрогеназы пурпурной серной бактерии,,
5.1 Физикохимические свойства гидрогеназы
5.2. Стабильность гидрогеназы ири хранении
5.3. Термостабильность гидрогеназы
5.4. Влияние на активность фермента
5.5. Влияние СО на активность гидрогеназы.
Глава VI. Влияние ионов металлов на активность и процесс активации
гидрогсназ фототрофных бактерий.
6.1. Влияние ионов металлов на активность гидрогеназ
г 6.2. Влияние ионов i2, 2, 2 и 2 на активацию гидрогеназы.
6.3. Влияние ионов металлов на спектр поглощения гидрогеназы
Глава VII. Окислительновосстановительное взаимодействие клеток и препаратов гидрогеназ из фототрофных бактерий с металлами.
7.1. Восстановление ионов метатлов клетками микроорганизмов.
7.2. Восстановление ионов металлов гидрогеназами
7.3. Окисление металлов гидрогеназами.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Впервые показано, что ионы никеля, платины и палладия могут выступать в качестве акцепторов, а металлический порошок кадмия или цинкаоноров электронов для гидрогеназ, выделенных из фототрофных бактерий. Установлена способность клеток фототрофных бактерий к восстановлению ионов никеля, платины, палладия и рутения в атмосфере водорода. Добавление метилвиологена в качестве переносчика электронов приводило к ускорению этого процесса. Изучено ингибирующее действие ионов 2, С, Мгт, Си2, Н Р, Рст и Ки3 на активность и процесс активации гидрогеназ Т. I. тойсзюЫЛорИИиз. Впервые выяснены различные механизмы ингибирующего действия ионов металлов на гидрогеназы микроорганизмов. Установлено, что ионы никеля, кадмия и рутения являются обратимыми ингибиторами гидрогеназ по отношению к окисленному метилвиологену и не влияют на процесс их активации. Ионы меди и ртути необратимо подавляют как активность, так и активацию гидрогеназ. Впервые получены гомогенные препараты и изучены свойства гидрогсназы пурпурной серной бактерии I. ЮЬаЬрЬИия. Показано, что гидрогеназа этой бактерии устойчива к действию СО, высокой температуры и проявляет высокую стабильность при хранении. Научнаи и практическая значимость работы. Полученные данные расширяют имеющиеся представления о свойствах фототрофных бактерий и выделенных из них гидротеназ. Показано, что металлический порошок кадмия или цинка в анаэробных условиях может быть донором электронов для этих ферментов, что важно для выяснения природы коррозии металлов. Выделенная гидрогеназа из Ь. Иа1орИПи. Ог, СО и температуры, может быть использована при разработке новых видов водородных топливных элементов. На основе клеток фототрофных микроорганизмов возможно создание фотобиореакторов, способных в атмосфере водорода восстанавливать ионы металлов из сточных вод промышленных предприятий. Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 6ой Международной конференции Гидрогеназа Германия, Потсдам, , птколсконференции Горизонты физикохимической биологии Пущино, , международной конференции Биокатапиз , основы и практическое использование Москва, , 4ой, 5ой и 7ой Пущинской школеконференции молодых ученых Биология наука XXI века Пущино, , , . Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, изложения экспериментальных данных, их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы. Текст диссертации занимает 5 страниц, содержит рисунка и 7 таблиц. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Глава I. Метаболизм водорода у фототрофиых бактерий. Фототрофные прокариоты представлены большим числом микроорганизмов разных систематических групп. Они играют важную роль в ряде глобальных циклов, происходящих в биосфере. Наряду с высшими растениями и водорослями они участвуют в ассимиляции диоксида углерода с образованием различных органических веществ, что в конечном итоге обеспечивает рост всех других организмов. АН. Фототрофные бактерии, способные использовать свет в качестве источника энергии можно разделить на две основные группы нервая это пурпурные, зеленые и гелиобакгерии и другая группа это цианобактерии Табл. Основные отличия этих групп состоят в том, что цианобактерии используют в качестве донора электронов воду и выделяют на свету кислород. Таким образом, они осуществляют оксигенный фотосинтез с участием двух фотосистем ФС I и ФС II. Фотосинтез у пурпурных, зеленых и гелиобактерий протекает без выделения О2 и в этом процессе участвует только одна фотосистема. В таких случаях говорят об аноксигенном фотосинтезе. Молекулярный водород занимает важное место в метаболизме большого числа микроорганизмов. В одних случаях он является продуктом их жизнедеятельности, а в других окисляется, давая энергию и обеспечивая возможность разных биосинтетических процессов. Способность к поглощению и выделению Нг проявляют многие пурпурные бактерии, цианобактерии и ряд водорослей Кондратьева, Гоготов, i, , Кондратьева, . В этом процессе участвует фермент гидрогеназа.