Метаболизм молекулярного водорода у одноклеточных цианобактерий

• Автор: Шереметьева, Марина Евгеньевна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 141 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Общая характеристика цианобактерий

1. Морфология, классификация и распространение в природе

2. Особенности метаболизма

3. Адаптация к недостатку питательных элементов в среде

Глава 2. Молекулярный водород в метаболизме микроорганизмов

1. Гидрогеназы

2. Метаболизм Н2 у цианобактерий

2.1. Поглощающая гидрогеназа
2.2. Нитрогеназы
Глава 3. Обратимая гидрогеназа цианобактерий
1. Распространение и физиологическое значение
2. Организация генов и их экспрессия
3. Регуляция активности и синтеза
4. Биохимические и каталитические свойства
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Глава 4. Объекты и методы исследования
1. Организмы и условия их культивирования
2. Методы исследования
2.1. Определение ростовых параметров
2.2. Определение гидрогеназной активности .
2.3. Определение скорости образования и поглощения Н2 интактными клетками
2.4. Получение бесклеточных экстрактов и частичная очистка гидрогеназы
2.5. Аналитические методы
2.6. Молекулярнобиологические методы
2.6.1. Очистка ДНК и РНК
2.6.2. Расщепление ДНК рестрикционными эндонуклеазами и электрофорез в
агарозном геле
2.6.3 Создание праймеров и полимеразные цепные реакции
2.6.4. Гибридизация по Саузерну
2.6.5. Клонирование и создание частичных библиотек генов
2.6.6. Определение и анализ последовательностей нуклеотидов
2.7. Другие методы
2.8. Обработка данных и воспроизводимость измерений
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 5. Гидрогеназная активность 7. арсоа
1. Влияние света и 0
2. Влияние обеспеченности культуры азотом
3. Физиологические реакции гидрогеназы
Глава 6. Молекулярногенетические свойства гидрогеназы 7. арсоа
1. Идентификация и характеристика генов, кодирующих гидрогеназу . арсоа
2. Анализ транскрипции кохН и кохУ в условиях, благоприятных для развития гидрогеназной активности
Глава 7. Каталитические свойства изолированной гидрогеназы 7. арсоа
Глава 8. Метаболизм Нг у С. НиттаПя
1. Рост культуры и гидрогеназная активность
2. Идентификация и характеристика генов, кодирующих гидрогеназу С. МегтаШ
Глава 9. Обсуждение результатов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Тем не менее, именно такие исследования позволяют отнести к цианобактериям прохлорофиты роды , iix прокариоты, также осуществляющие окисигенный фотосинтез, но имеющие ряд особенностей в организации фотосинтетического 9 аппарата см. , , с. Пиневич, Аверина, , с. По своим генетическим свойствам и структурным особенностям цианобактерии близки хлоропластам фотосинтезирующих эукариот Кондратьева, , с. Теория симбиогенеза предполагает, что пластиды эукариотических клеток ведут сво происхождение от древних симбиотических цианобактерий , i, . Среди современных цианобактерий много факультативно симбиотических форм, которые в условиях симбиоза снабжают организм хозяина продуктами фотосинтеза и азотфиксации или одного из этих процессов , i, . Свободноживущис цианобактерии растут при самых разных химических и физических параметрах среды доступность питательных элементов, качество и интенсивность света, температурный и осмотический режим, включая экстремальные места обитания стерильные озера Антарктики, горячие источники i, , . Температурный оптимум для многих видов лежит в пределах С, но есть и термофильные формы максимальная температура, при которой они сохраняют жизнеспособность С ivi. Оптимальное значение для большинства цианобактерий 6,58,0 они более устойчивы к защелачиванию, чем к закислению среды, но некоторые выдерживают до 4,55,0 i , , . Широкие адаптивные возможности цианобактерий, наряду с их способностью к фотоавтотрофии и азотфиксации, делают их весьма значимым компонентом современных экосистем. Таблица 1. Основные группы цианобактерий по Кондратьева, , с. i, , Пиневич, Аверина, , с. Одноклеточное отдельные клетки или агрегаты клеток, объединенных вместе с помощью клеточной стенки или слизи Бинарное деление в одной, двух или трех плоскостях, симметричное или асимметричное почкование Отсутствует Иногда присутствует i, , ii. ii Нитчатое иногда наблюдается ложное ветвление Бинарное деление в одной плоскости, приводящее к образованию нитей Отсутствует Повидимому. iii. Метаболические возможности цианобактерий разнообразны. В качестве источника углерода все цианобактерии используют СО2, ассимиляция которого происходит, главным образом, в цикле Кальвина причем, как у эукариотных фототрофов, в качестве восстановителя используется НАДФН Кондратьева, , с. По этой причине их долгое время считали облигатными фотоавтотрофами. К настоящему времени обнаружено, что, по крайней мере, половина исследованных цианобактерий является факультативными фотогетеротрофами, хотя усваиваемые ими органические субстраты обычно ограничиваются глюкозой, фруктозой и сахарозой , . Есть также штаммы, способные к хемогетсротрофии , , с. В природных условиях цианобактерии часто осуществляют конструктивный метаболизм смешанного миксотрофного типа Гусев, Минеева, , с. В отличие от фототрофных бактерий, имеющих лишь одну фотосистему ФС1, для цианобактерий характерен растительный тип фотосинтеза, который осуществляется при участии двух фотосистем ФС1 и ФСН и сопровождается выделением Ог. Фотосинтетический аппарат цианобактерий представлен тилакоидными мембранами, содержащими хлорофилл а, каротин, оксикаротиноиды, компоненты электронтранспортной цепи ЭТЦ и специфические пигменты этой группы микроорганизмов Фикобилипротсины, образующие антенные структуры Фнкобилисомы. Хлорофилл а снабжает энергией ФС1 Кондратьева, , с. , , с. Фнкобилисомы передают энергию, главным образом, на ФСН, но также на ФС1, и, возможно, способны к перемещению между двумя фотосистемами , . Прохлорофиты, помимо хлорофилла а, содержат хлорофилл Ь фикобилипротеины у них нередко отсутствуют Гусев, Минеева, , с. Пиневич, Аверина, , с. Некоторые цианобактерии факультативно проявляют способность к аноксигенному Фотосинтезу фотоассимиляции СО2 за счет функционирования только ФС1, то есть без выделения кислорода Гусев, Минеева, , с. Кондратьева, , с. , , с. Пиневич, Аверина, ,с.