Выделение водорода Chlamydomonas reinhardtii в условиях недостатка серы

• Автор: Толстыгина, Ирина Викторовна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Глава 1. Обшая характеристика зеленой водоросли С. iii

Глава 2. Фотообразование водорода зелеными водорослями

2.1. Общая характеристика процесса

2.2. Доноры электронов для процесса выделения водорода

2.3. Выделение водорода при разных интенсивностях снега

2.4. Гндрогеназа .

Глава 3. Выделение водорода С. iii в условиях недостатка серы

3.1. Образование водорода при недостатке макро и микроэлементов

3.2. Доноры электронов для процесса выделения водорода при недостатке серы.

3.3. Оптимизация процесса образования водорода в условиях недостатка серы
3.4. Роль ацетата в процессе выделении водорода микроводорослью при недостатке серы
3.5. Получение культур с недостатком серы
II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
Глава 4. Объекты и методы исследования.
4.1. Объекты и условия культивирования.
4.2. Постановка экспериментов по изучению выделении водорода дефицитными культурами
4.3. Получение дсфииитных культур С. iii.
4.3.1. Получение дефицитных культу р методом отмывания .
4.3.2. Разработка нового метода получения дефицитных культур.
4.3.2.1. Подбор концентрации серы в свежей среде при фиксированном объеме инокулята
4.3.2.2. Подбор концентрации серы за счет добавлении разных количеств инокулята
4.3.3. Сравнение разных методов полу чения дсфицнтных культу р.
4.4. Изучение влияния концентраций водорода па выделение водорода
4.5. Определение доли жизнеспособных мнкроводорослей в суспензии.
4.6. Измерение флуоресценции хлорофилла и скорости фотосинтстичсского выделения кислорода
4.7. Другие методы. .
III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
Глава 5. Основные факторы, влияющие на выделение водорода голодающими по сере микроводорослями в фотогетерот рофных условиях.
5.1. Влияние повышенных концентраций водорода и протока аргона.
5.2. Влияние интенсивное и падающего свеч а, средней интенсивности света в фотобиореакторе, концентрации ацетата и хлорофилла па вылеление водорода
5.2.1. Влияние иитенсивности света и концентрации ацетата на выделение водорода культурами,
полученными метолом разбавления.
5.2.2. Влияние интенсивности све1а и концентрации хлорофилла на выделение водорода культурами, полученными методом мыкания
Глава 6. Выделение водорода 8лефицитными культурами в фотоавтотрофных условиях
6.1. Выделение водорода фогоавтотрофными культурами с использованием бикарбоната.
6.2. Выделение водорода фотоавтотрофными культурами с использованием СО2.
6.4. Накопление крахмала фотоавтотрофными культурами при разных интенсивностях света
6.5. Влияние интенсивности света на выделение водорода фотоавтотрофными культурами.
Глава 7. Выделение водорода фотоавтотрофными Ядефинитными культурами, выросшими при
высоких интенсивностях света.
7.1. Влияние интенсивности света на переход культур в анаэробиоз и накопление крахмала.
7.2. Влияние высоких интенсивностей света и повышенных концентраций кислорода на
фотосинтетическую активность фотоавготрофной, голодающей по сере культуры
Глава 8. Физиологическое значение процесса выделении водорода
8.1. Влияние газовой фазы на выживаемость 8дефинитных культур С. тпйапйи
8.2. Роль гидрогеназы в адаптации клеток С. гешИапИн к стрессовым условиям.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Нидерланды, Международном конгрессе по водородной энергетике Йокогама, Япония, , XVIII Всероссийской конференции Преобразование энергии света при фотосинтезе Пущино, , Международной конференции Биологические способы выделения водорода Порто, Португалия, , Международном конгрессе по водородной энергетике Стамбул, Турция, , Международной конференции Фотосинтез в постгеномную эру структура и функции фотосистем Пущино, , Международной конференции Фотохимическое преобразование и сохранение солнечной энергии Уппсала, Швеция, , Международном Форуме Водородные технологии для производства энергии, , Москва. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ, из них 1 в зарубежном журнале списка ВАК . I. . Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, заключения, вывода и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена наДСтраницах, иллюстрирована рисунками и таблицами. Список литературы содержиткточника из нихна английском языке. I. Литературный обзор. Глава 1. Общая характеристика зеленой водоросли С. Зеленые водоросли , классу Вольвоксовые Vv, порядку Хламидомонадовыс , роду . Эта водоросль является обитателем мелких, хорошо прогреваемых и загрязненных водоемов. Клетки, размером . Клетки подвижны благодаря наличию двух жгутиков. Основным материалом клеточной стенки является целлюлоза, запасным веществом крахмал. Водоросль способна как к половому, гак и к бесполому размножению. В результате полового размножения образуется зигота, которая прорастает после периода покоя. При прорастании зиготы образуются 4 зооспоры бесполое размножение, а из последних новые особи Голлербах, . С. гетИагЖН фототрофный организм, осуществляющий оксигснный фотосинтез, с участием двух фотосистем подобно высшим растениям. Основными фотосинтезирующими пигментами являются хлорофиллы а и Ь. Когда кванты света поглощаются фотосистемой 1, богатые энергией электроны выбрасываются из реакционного центра и по цепи переносчиков электронов передаются на НАДФ, восстанавливая его до НАДФН. В результате этого процесса фотосистема 1 переходит в окисленное состояние и приобретает способность к принятию электрона, выбрасываемого с фотосистемы 2 при ее освещении. Электроны с фотосистемы 2 ФС 2 также под действием света попадают на фотосистему 1 ФС1 но цени переносчиков, связывающей две фотосистемы. Перенос электрона приводит к тому, что ФС 2 также становится окисленной и принимает электрон, который поступает от воды. Таким образом, расщепляясь, молекула воды дает электрон для ФС 2, Н ионы, поступающие в среду и молекулярный кислород, выделяемый в газовую фазу Климов, . С. гетИагскИ способна расти в различных условиях фототрофно фотоавтотрофно и фотогетеротрофно на свету, и хемогегеротрофно в темноте, аэробно за счет дыхания и анаэробно за счет брожения. Скорость роста культуры при фотогетеротрофном росте составляет 0. Простота культивирования и достаточно высокая скорость роста обусловили использование этой водоросли в качестве объекта исследования. Глава 2. Фотообразование водорода зелеными водорослями. Общая характеристика процесса. Молекулярный водород занимает важное место в метаболизме большого числа микроорганизмов. В одних случаях он является продуктом их жизнедеятельности, в других окисляется, давая энергию и обеспечивая возможность разных биологических процессов. Среди микроорганизмов, участвующих в метаболизме водорода, много хемотрофов. Известны также и фототрофные микроорганизмы, которые способны выделять и поглощать молекулярный водород. Еще в е годы Гаффрон и Рубин обнаружили способность адаптированных в анаэробных условиях клеток зеленой водоросли i к темповым и световым реакциям выделения водорода , i, . Они продемонстрировали, что после периода анаэробной адаптации к темноте, клетки способны выделять водород в темноте с низкими скоростями и с более высокими скоростями на свету. Кроме того, в этих же работах было показано стимулирующее действие разобщителей электронного транспорта и низкой концентрации СОг па выделение водорода. Бойченко Бойченко, обнаружил способность к выделению водорода у родов зеленых водорослей. В настоящее время известно более родов эукариотных водорослей, способных к выделению водорода. Последующие систематические исследования показали, что существуют большие вариации фотовыделения водорода, как между разными видами, так и среди штаммов одного вида.