Сульфатредуцирующие бактерии в экосистемах с экстремальными значениями pH

• Автор: Герасимчук, Анна Леонидовна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 БИОРАЗНООБРАЗИЕ СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МЕСТООБИТАИЯХ

1.1 Характеристика сульфатредуцирующих бактерий

1.1.1 Особенности физиологии сульфатредуцирующих бактерии

1.1.2 Филогения сульфатредуцирующих бактерий

1.1.3 Экология и распространение сульфатредуцирующих бактерий

1.2 Распространение и активность сульфатредуцирующих бактерий в

экосистемах, связанных с добычей и переработкой металлов

1.3 Сульфатредуцирующие микроорганизмы глубоководных гидротерм

1.3.1 Разнообразие СРП в глубоководных гидротермальных
источниках
1.3.2 Микробное разнообразие глубоководного гидротермального
поля Лост Сити
1.4 Использование методов молекулярной экологии для изучения
биоразнообразия сульфагредуцирующих бактерии
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Описание экосистем
2.2 Методы отбора проб
2.3 Мегоды, основанные на культивировании
2.3.1 Приготовление питательной среды и добавок
2.3.2 Приготовление растворов ионов металлов
2.3.3 Получение накопительных и чистых культур
2.3.4 Определение численности СРП
2.3.5 Определение круга используемых доноров и акцепторов для
сульфатредукцпи
2.3.6 Измерение среды
2.4 Аналитические методы
2.4.1 Определение сероводорода но Пах.майеру
2.4.2 Определение белка по методу Лоури
2.5 Молекулярные методы
2.5.1 Выделение ДНК
2.5.2 Электрофорез в агарозном геле
2.5.3 Полимеразная цепная реакция
2.5.4 Денатурирующий градиентный гельэлектрофорез ДГГЭ
2.5.5 Молекулярное клонирование генов
2.5.6 Рестрикционный анализ
2.5.7 Филогенетический анализ
2.6 Микроскопирование и микрофотосъемка
2.7 Программное обеспечение и статистическая обработка
3 ИССЛЕДОВАНИЕ БИОРАЮОБРАЗИЯ СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИХ
БАКТЕРИЙ В ОСАДКАХ ХВОСТОХРАНИЛИЩА
3.1 Численность сульфатредуцирующих бактерий в осадках
х востохра I или ща
3.2 Клонирование генов Б рРНК и сЕгАВ из осадков хвостохранилища
3.3 ДГТЭанализ и клонирование генов Б рРНК из накопительных
культур
4 ВЫДЕЛЕИЕ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩЕЙ
БАКТЕРИИ II ИЗУЧЕНИЕ ЕЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
5 ИЗУЧЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИХ
БАКТЕРИЙ В МИКРОБНЫХ ОБРАСТАНИЯХ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО
ПОЛЯ Л ОСТ СИТИ
5.1 Определение структуры микробного сообщества с помощью
клонирования генов 8 рРНК
5.2 Выявление сульфатредуцирующих микроорганизмов методом
клонирования генов скгАВ
6 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Материалы исследований по теме диссертации были представлены на II Международной молодежной школеконференции Актуальные аспекты современной микробиологии Москва, I Ii i ii Vi, i, II Ii vi, Ii, i ii vi, i, Международной научной конференции Микроорганизмы и биосфера Москва, 6 Ii i i i , ii, IV Молодежной школеконференции с международным участием Актуальные аспекты современной микробиологии Москва, Российской школсксшференции Генетика микроорганизмов и биотехнология МоскваПущино, школесеминаре Современные фундаментальные проблемы физиологии и биотехнологии растений и микроорганизмов Томск, , V Молодежной школеконференции с международным участием Актуальные аспекты современной микробиологии Москва, . Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, включая 2 статьи и 9 тезисов докладов. Одна статья находится в печати. Объем н структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, содержащей методы, результаты исследования и обсуждение, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 4 страницах машинописного текста и включают рисунков и таблиц. Место проведения работы. Работа выполнена в лаборатории биотехнологии и биоинженерии при Кафедре физиологии растений и биотехнологии Томского государственного университета под руководством д. О. В. Карначук. ТГУ к гранта РФФИ по программе Мобильность молодых ученых в Лаборатории генетики биодеградации и биотраисформации Государственного научноисследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов ГосНИИгенетпка под руководством д. А. С. Яненко. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д. О. П. Карначук, д. А. С. Яненко. Н. В. Пименову, к. Ю.А. Франк, науч. А. Д. Новикову за полезные советы, помощь при выполнении работы и обсуждении результатов. Искренне признательна д. А. Ю. Леин и к. И. И. Русанову за любезно предоставленные пробы из глубоководного гидротермального ноля, доктору Александру Лою Университет Вены за помощь в филогенетическом анализе генов скгЛВ, доктору Дэвиду Бэнксу Университет Ньюкасла и доктору Бьорну Френгстаду Норвежская геологическая служба за анализ металлов в пробах осадков хвостохранилнща. А. А. Миллеру за помощь в электронном микроскопированин, А. В. Козловой за проведение микроанализа осадков сульфида, О. В. Забудченко за проведение дифракционного анализа и помощь при построении днфрактограмм. Особая благодарность д. Т. М. Назпной. Е. А. БончОсмоловской. А. Е. Ивановой, академику М. В. Иванову, д. Д. К. Сорокину за помощь в формулировании положений автореферата диссертации. Автор приносит благодарность всем соавторам, а также коллегам и друзьям за содействие и поддержку. Сульфатредуцирующис микроорганизмы ото прокариоты бактерии и археи, которые могут использовать сульфат как конечный акцептор электрона в процессе метаболизма. Эти микроорганизмы получают энергию для клегочного синтеза и роста путем совмещения окисления органических соединений или молекулярного водорода Н2 с восстановлением сульфата до сульфида 2, . Следовательно, СРП легко можно узнать по продукции высоких концентраций сульфида с нелимитнрованным донором электрона и сульфатом обычно в районе нескольких мМ, сопутствующего росту. Существует прямая зависимость этого процесса от присутствия свободного сульфата. Это г процесс, также называемый диссимиляционная сульфатредукция, отличается от процесса ассимиляционной сулъфатредукции Рисунок 1. Ассимиляционная сульфатредукция генерирует восстановленную серу для биосинтеза например, цистепна и является широко распространенной биохимической способностью среди прокариот и растений. Ассимиляционная сульфатредукция не приводит к накоплению сульфида. Только под разлагающейся биомассой ассимилируется восстановленная сера, освобождаясь в виде сульфида. Количество продуцируемого сульфида при диссимиляционной сульфатредукцни на порядок величин выше, чем количество сульфида, выделяемое из органической серы в процессе разложения того же количества биомассы . У всех известных СРП диссимиляционный процесс восстановления сульфатов осуществляется посредством трех ключевых ферментов. После активации химически инертного сульфата до аденозин5фосфосульфата с помощью АТФсульфурилазы , второй фермент, редуктаза , превращает в АМР аденозинмонофосфат и сульфит, который в итоге восстанавливается до сульфида в результате активности сульфитредукгазы . Кроме сульфата, многие СРП могут использовать другие акцепторы электрона для анаэробного дыхания. Это элементная сера i . , i, , диметилсульфоксид .