Миксотрофия у фототрофных и хемотрофных бактерий

• Автор: Захарчук, Леонид Михайлович
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 354 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Основные пути ассимиляции СОг у микроорганизмов

1.1. Реакции гетеротрофной фиксации СО2

1.2. Системы автотрофной фиксации СОг Глава 2. Пути ассимиляции серы и ее восстановленных соединений у сераокисляющих
прокариот.

Глава 3. Характеристика пурпурных и зеленых нитчатых

фототрофных бактерий

3.1. Пурпурные бактерии

3.2. Зеленые нитчатые бактерии Глава 4. Характерист ика ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов,
окисляющих соединения серы и железа
4.1. Разнообразие ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов
4.2. Морфология и физиологические свойства
4.2.1. Бактерии
4.2.2. Археи
4.3. Метаболизм
4.3.1. Приспособление к низким значениям среды
4.3.2. Окислениевосстановление железа
4.3.3. Фиксация углекислоты
4.3.4. Метаболизм органических субстратов
4.3.5. Цикл трикарбоновых кислот и анаплеротические реакции
4.3.6. Метаболизм соединений серы
4.4. Роль в природе и практическое значение ацидофильных
микроорганизмов
Глава 5. Типы питания микроорганизмов и роль миксотрофии
5.1. Типы питания
5.2. Облигатная автотрофия
5.3. Миксотрофия
5.4. Метаболизм миксотрофов и его регуляция
5.5. Роль миксотрофии в природе
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Глава 6. Объекты и методы исследований
6.1. Объекты исследований
6.2. Культивирование бактерий
6.3. Постановка опытов с целыми клетками
6.4. Иммобилизация клеток
6.5. Получение экстрактов клеток
6.6. Методы анализов
6.6.1. Определение морфологии клеток и биомассы
6.6.2. Определение белка
6.6.3. Определение значений
6.6.4. Определение ассимиляции клетками ,4Ссодержащих
соединений
6.6.5 Определение радиоактивности препаратов
6.6.6. Определение продуктов кратковременной ассимиляции
клетками ,4Ссодсржащих соединений
6.6.7. Определение образования клетками ,4СОг
6.6.8. Определение железа
6.6.9. Определение глюкозы
6.6 Определение летучих кислот и этанола
6.6 Определение активности ферментов углеводного
метаболизма
6.6 Определение активносги ферментов цикла трикарбоновых
кислот и глиоксилатного шунта
6.6 Определение активности карбоксилаз
6.6 Определение активносги ферментов серного метаболизма
6.6 Определение АТФ в клетках
6.6 Определение скорости дыхания
6.6 Определение цитохромов
6.6 Определение сульфида
6.6 Определение сульфата
6.6 Определение тиосульфата
6.6 Молекулярнобиологические методы
6.7. Математическая обработка результатов
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 7. Исследование фототрофных бактерий
7.1. Углеродный метаболизм ii ivii и .ii
в разных условиях роста
7.1.1. Автотрофные условия в присутствии света.
7.1.2. Миксотрофные условия в присутствии света
7.1.3. Гетеротрофные условия в темноте
7.2. Миксотрофный углеродный метаболизм i iii
7.3. Миксотрофный углеродный метаболизм зеленой нитчатой бактерии
ii ii штамм 6
Заключительные замечания к главе 7
Глава 8. Исследование хемотрофных бактерий
8.1. Рост бактерий
8.1.1. Рост i ixi штамм
8.1.2. Рост . ixi . штамм
8.1.3. Рост .iii шгамм 1
8.1.4. Рост Аii , штамм
8.2. Фиксация углекислоты клетками
8.3. Активность карбоксилаз
8.4. Ферменты углеводного метаболизма
8.5. Ферменты ЦТК и глиоксилатного шунта
8.6. Метаболизм неорганических соединений серы
8.7. Содержание АТФ в клетках и интенсивность дыхания бактерий
8.8. Цитохромы сульфобацилл
8.9. Изменение таксономического статуса i.ixi .
, штамм
Заключительные замечания к главе 8
Глава 9. Биотехнологический потенциал фототрофных и хемотрофных
бактерий, обладающих свойством миксотрофии
9.1. Хемотрофиые бактерии
9.2. Фототрофные бактерии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Фототрофные бактерии могут использовать тиосульфат как донор электронов, окисляя его с использованием двух основных путей. Следует отметить, что фермент этой облигатно хемолитоавтотрофной тиобациллы структурно отличается от соответствующею фермента . Vi . Далее тетратионат окисляется . У . ЭТЦ. Окисление v прежде ii v тиосульфата до сульфата происходит без освобождения интермедиатов и катализируется периплазматическим мультиферментиым комплексом, работа которого сопряжена с функционированием дыхательной ЭТЦ i . Тиосульфатокисляющий мультиферментный комплекс . А, фермента В и цитохромов и С2. Все компоненты комплекса необходимы для окисления тиосульфата. Катализируемый процесс происходит без освобождения какихлибо промежуточных веществ. Мультиферментный комплекс, вероятно, проводит конверсию сульфаиовой серы до сульфитасульфата в последовательных реакциях гидратации и дегидрогенирования, при этом окисляемый субстрат остатся связанным с ферментом. При инкубировании отдельных составляющих комплекса с тиосульфатом была обнаружена только тиосульфатсвязывающая активность фермента А. Фермент В содержит димерный марганцевый кластер, предположительно являющийся ключевым компонентом реакционного центра. По существующей гипотезе, центр участвует в связывании молекулы воды как необходимого донора кислорода для превращения сульфаиовой серы тиосульфата в сульфат. Цитохромы с и 2, являются ключевыми компонентами комплекса. Они не только катализируют превращение тиосульфата в сульфат, но и являются основными компонентами транспорта электронов, через которые электроны поступают как на кислород, генерируя протон движущую силу, так и на НАД1, через зависимый от энергии перенос электронов . У ii . Причем это происходит только в присутствии ферментного белка x. Этот белок является одним из белков кластера генов дохгеиы, продукты которых участвуют в окислении серных соединений у Р. В отличие от реакции , окисление тиосульфата Р. При окислении тиосульфата Т. Шатк 1путь сульфат быстрее образуется из сульфонатной группы, чем из сульфонового атома, при этом осуществляется синтез новых молекул тиосульфата, в которых оба атома происходят из сульфановой серы исходного субстрата Кеу е1 а1. Кеу, . У большинства серных бесцветных бактерий электроны поступают при окислении тиосульфата в дыхательную цепь предположительно на уровне цитохрома с, тогда как у Т. Асат и ТЫот1сго5р1га кпИгфсат электроны, возможно, передаются от тиосульфата на цитохром Ь. Тетпатпоиат, образующийся как промежуточный продукт при окислении тиосульфата, в отличие от тиосульфата, относительно стабилен в кислой среде. При добавлении к суспензии клегок А1. Комбинация этих соединений может давать глобулы гидрофильной серы. Ключевым интермедиатом на пути образования политионатов и элементной серы из тетратионата могут быть рис. Ргопк е а. Сульфанмопосульфоновые кислоты могут спонтанно вступать в реакции удлинения цепи МеикпЬе а1. Ргопк а а1. Окисление тетратионата и политионатов хемолитотрофными бактериями . Сульфит является соединением, которое занимает одно из центральных мест в метаболизме фото и хемотрофиых бактерий и может окисляться в прямых или косвенных реакциях рис. Так многие виды бесцветных серобактерий проявляют активность сульфитлштохром с оксидоредуктазы сульфитоксидаза, катализирующей прямое превращение сульфита в сульфат и передающей электроны в ЭТЦ на уровне цитохромов или с . Некоторые авторы считают, что этот фермент распространен почти у всех сероокисляющих хсмолитотрофов . Ре3оксидоредуктазы i . Косвенное окисление сульфита у многих хемотрофиых и некоторых фототрофиых литотрофов, например . АФСредуктазы и комплекса ферментов , , , . Таким образом, если у организма присутствует АФСрсдуктаза, то при окислении сульфита обычно не только запасается энергия, но также генерируется АТФ. Присутствиеотсутствие АФСпути может воздействовать на эффективность роста и позволяет поддерживать максимальный уровень запасания энергии при конверсии сульфита в сульфат . Окисление тиосульфата, тетратионата и политионатов у многих хемолитотрофных тиобацилл, вероятно, происходит через следующие реакции .