Регуляция нитрогеназной активности и фотообразования водорода у пурпурных несерных бактерий

• Автор: Федоров, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 158 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Глава 1. Общая характеристика пурпурных несерных бактерий

Глава 2. Азотфнкснрующая система пурпурных бактерий

2.1. Нитрогеназа строение и свойства.

2.2. Гены, контролирующие процесс азотфиксации

2.3. Регуляция нитрогеназной системы

2.3.1. Регуляция экспрессии нитрогеназы .

2.3.2. Действие аммония на нитрогеназную активность i viv.

2.3.3. Молекулярные механизмы посттрансляциониой регуляции нитрогеназы
Глава 3. Фотообразование водорода пурпурными несерными бактериями
3.1. Факторы, влияющие на фотообразование I у суспензионных культур
3.1.1. Свет.
3.1.2. Доноры электронов и источники углерода.
3.1.3. Источники азота
3.1.4. Температура, и другие факторы.
3.2. Иммобилизованные культуры. Особенности выделения водорода
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
Глава 4. Объекты и методы исследований.
4.1. Объекты исследований.
4.2. Среды для культивирования
4.3. Определение нитрогеназной активности клеток
4.4. Определение характеристик эффекта выключения нитрогеназы аммонием
4.5. Определение АДФрибозилирования белка нитрогеназы.
4.6. Определение концентраций различных соединений
4.6.1. Определение содержания лактата и пиру вата.
4.6.2. Определение аммония
4.6.3. Определение концентрации сухой биомассы, белка и бактериохлорофияпа а.
4.6.4. Определение содержания пиридиннуклеотндов
4.6.5. Измерение образования II2 в ФБР
4.7. Измерение интенсивности падающего света
4.8. Активация поверхности стекла и иммобилизация фототрофпых микроорганизмов
4.9. Характеристика сточных вод.
4 Фотобиореакторы.
. ФБР для суспензионных культур.
. ФБР для изучения фотообразования водорода иммобилизованными культурами
РЕЗУЛЬТАТЫ.
Глава 5. Влияние условий культивировании пурпурных бактерий на нитрогеназную активность и выключение нитрогеназы аммонием
5.1. Влияние обеспеченности аммонием на нитрогеназную активность клеток . и . i и на эффект выключения нитрогеназы.
5.2. Влияние концентрации биомассы на нитрогеназную активность клеток . и на эффект выключения нитрогеназы
5.3. Влияние на нитрогеназную активность и эффект выключения нитрогеназы у .
5.4. Влияние азотного голодания и недостатка органического субстрата на питрогеназную активность и эффект выключения нитрогеназы у . . Глава 6. Возможные механизмы эффекта выключения нитрогеназы аммонием у пурпурных бактерий
6.1. Связь эффекта выключения и АДФрибозилированш оелка нитрогеназы.
6.1.1. Наличие эффекта выключения и АДФрибозилирования у некоторых пурпурных несерных бактерий
6.1.2. Эффект выключения у . и ее мутантов с нарушенной системой модификации белка.
6.1.3. Эффект выключения нитрогеназы и АДФрибозилирование у . i и ее производных с внедрнными генами i и из . .
6.2. Эффект выключения нитрогеназной активности аммонием и степень восстановленности пиридинпукяеотидов
Глава 7. Оптимизация фотообразованкя водорода непсрсрывной культурой .
7.1. Влияние концентрации аммония в подаваемой среде на выделение водорода хемостатной культурой . .
7.2. Влияние скорости протока на выделение водорода хемостатной культурой .
7.3. Выявление факторов, снижающих скорость образования водорода хемостатной культурой . .
7.4. Фотообразование водорода хемостатной культурой мутанта . . не обладающего эффектом выключения нитрогеназы аммонием.
Глава 8. Фотообразованнс водорода иммобилизованными культу рами пурпурных бакзерни
8.1. Иммобилизация на стекле.
8.2. Получение водорода в ФБР с иммобилизованными на пористом стекле клетками пурпурных несерных бактерий
8.3. Получение водорода в ФБР с иммобилизованными на пенополиуретане клетками пурпурных несерных бактерий
8.4. Возможность использования сточных вод различными пурпурными несерными бактериями.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ГХ газовая хроматография
ДСНПААГ полиакриламидный гель с долепилсульфатом натрия НАДФН никотинамидадениндинуклеотид фосфат окисленный восстановленный с.в. сухой вес
ФБР фотобиореактор
ЭДТА этилендиаминтетраацетат.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Показана возможность совмещения процессов фотообразозания водорода и очистки сточных вод молокоперерабатывающего завода от органического соединения лактата в ФБР с иммобилизованными клетками ii v. Показана способность широкого круга фотосинтезирующих микроорганизмов к иммобилизации на поверхности пористого стекла с целью дальнейшего использования их в системах биотехнологического преобразования солнечной энергии в ценные продукты. Кроме того, показана возможность иммобилизации . Апробация работы. Москва, . Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ. Структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части описание объектов и методов исследований, результатов, их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 7 наименований. Работа изложена на 8 страницах машинописного текста, содержит рисунков и 7 таблиц. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Г лава 1. Обшая характеристика пурпурных несерных бактерий. Пурпурные несерные бактерии являются водными фототрофными микроорганизмами и широко распространены з различных водомах. Анализ БРНК и результаты других исследований позволили отнести их к а и 0подклассам класса РгоДеоЬасДегДа. Все известные пурпурные несерные бактерии по данным БДаскеЬгапбД еД а1. ЯпоЬорзеиаотопаэ, ЯЪос1озр1гЩшп, , ЯЬоЬоЬ1ит, i, КЬодорИа, Е1юаор1апез, К1юЬоуи1ит, ЯЬоот1сгоЫит, и ЯиЬгах ЗДаскеЬгапбД еД а. Среди них есть сферические, овальные, палочковидные формы, в виде полуколец, спирилл и зибрионов. Пурпурные несерные бактерии имеют самые мелкие размеры клеток от 0. ХтпоДД, . Пурпурные несерные бактерии осуществляют фотосинтез без выделения молекулярного кислорода, что обусловлено наличием у них только одной фотосистемы. Предпочтительным способом роста для всех зидоз язляется фэтогетероторофный рост в анаэробных условиях на свету с использованием различных органических соединений органические кислоты, спирты, сахара, аминокислоты и ароматические соединения в качестве доноров электронов и источников углерода. Кондратьева, . Большинство представителей пурпурных несерных бактерий могут расти в микроаэробных и или аэробных услозиях в темноте. Даже в фототрофных услозиях анаэробиозсзет многие виды обладают дыхательной способностью, хотя она подазляется сзетом I, . Это позволяет пурпурным несерным бактериям быстро переключаться с фототрофного на дыхательный метаболизм, когда происходит изменение условий окружающей среды. Кроме того, пурпурные несерные бактерии способны осуществлять и другие типы питания хемогетеротрофный и хемоавтотрофный. Многие пурпурные несерные бактерии нуждаются в одном или нескольких витаминах группы В. Некоторые виды нуждаются в аминокислотах, а другие растут только при наличии в среде дрожжевого экстракта I, Кондратьева, . Лучшим источником азота для большинства пурпурных бактерий является аммоний, который утилизируется в реакциях катализируемых ферментами глутаминсинтетазой и глутаматсиытазой. Некоторые виды могут расти при использовании нитрата, мочевины, отдельных аминокислот, пуринов и пиримидинов Кондратьеза и Малофеева, Кондратьева, . Наибольшими активностями нитрогеназы и высокими удельными скоростями роста обладают и i Серебрякова и др. Цыганков, Гоготсв, . Вследствие простой организации фотосинтетического аппарата пурпурные несерные бактерии являются объектами исследований первичных процессов фотосинтеза. Значительное число фундаментальных исследований используют пурпурные бактерии при изучении сопряжения дыхания и фотосинтеза, особенностей тракслокации протонов и синтеза АТФ. Пурпурные несерные бактерии могут служить продуцентами таких ценных продуктов, как белки, каротикоиды, витамины группы В i , Vi, . Кроме того, вследствие активного светозависимого зыделения водорода в определнных условиях, пурпурные несерные бактерии рассматриваются как возможные элементы биотехнологических систем преобразования солнечной энергии в энергию молекулярного водорода i, . Таким образом, возможность сопряжения азотфиксации и фотосинтеза, высокие скорости роста и неприхотливость в питании делают пурпурные бактерии перспективными объектами не только в фундаментальных, но и в прикладных биотехнологических исследованиях.