Культивирование дрожжей и галобактерий в условиях контролируемого окислительного стресса

• Автор: Калёнов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Стресс у микроорганизмов и стрессфакторы

1.2. Окислительный стресс и АФК

1.3. Механизмы защиты микроорганизмов и их адаптация к действию стрессоров

1.4. Перекрестная адаптация к действию разных видов стрессового воздействия

1.5. Изменение характеристик процессов биосинтеза при действии стрессфакторов

1.6. Совместное действие стресс и антистрессфакторов. Использование света низкой интенсивности для стимулирования биологической активности

1.7. Галобактерии как перспективный объект исследований

1.7.1. Среда обитания, таксономическая и биохимическая характеристика галобактерий

1.7.2. Бактериородопсин и его функции
1.7.3. Особенности культивирования галобактерий и
синтеза бактериородопсина
1.7.4. Практическая значимость галобактерий и бактериородопсина
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ДРОЖЖЕЙ
3.1. Культивирование дрожжей i ii
3.1.1. Культивирование дрожжей . ii при одновременном воздействии света видимого и УФ диапазонов спектра
3.1.2. Исследование роста дрожжей . ii при
воздействии УФизлучения и лазерного излучения видимого диапазона спектра
3.2. Культивирование дрожжей vii
3.2.1. Исследование эффекта адаптации к пероксиду водорода и ультрафиолету
3.2.2. Динамика роста и потребления субстрата при
внесении Н2О2
3.2.3. Разработка рекомендаций по использованию
процесса культивирования с внесением пероксида водорода в промышленных условиях
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ГАЛОБАКТЕРИЙ
4.1. Выбор исходных и получение мутантных штаммов
4.2. Выявление основных факторов, определяющих активность культуры галобактерий в отношении
синтеза бактериородопсина
4.2.1. Подбор питательной среды
4.2.2. Рост и накопление БР в условиях
культивирования с подпиткой
4.2.3. Влияние интенсивности аэрации и уровня освещения
4.2.4. Состояние и доза посевного материала
4.2.5. Культивирование с добавлением отработанной культуральной жидкости
4.2.6. Исследование эффекта старения среды
4.2.7. Влияние пероксида водорода и мягкого УФизлучения
4.3. Разработка способов культивирования в условиях
I 1тролируемого окислительного стресса
4.3.1. Подготовка посевного материала
4.3.2. Культивирование при дефиците кислорода
4.3.3. Культивирование в доливном режиме
4.3.4. Культивирование с внесением антиоксидантов
4.3.5. Подбор условий освещения
4.3.6. Культивирование с селективным извлечением ингибиторов сорбентом в процессе роста
4.4. Совершенствование автоматизированного комплекса для культивирования галобактерий и получения бактериородопсина
4.5. Оценка техникоэкономических показателей получения бактериородопсина по разработанному способу в сравнении
с другими вариантами
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На фенотипическом уровне видоизменение особей и популяций в направлении, увеличивающем шансы на сохранение жизненной активности и способности к размножению в данных условиях окружающей среды, характеризуется как адаптация . У микроорганизмов наиболее характерным проявлением адаптации к действию стрессфакторов является клеточная дифференцировка и спорообразование, накопление резервных веществ, образование ул ьтрам икрокл еток. Спорообразование. В настоящее время не вызывает сомнений, что причиной образования покоящихся клеток как прокариотных, так и эукариотных, является действие стресса, причем это положение было сформулировано еще в г. Возникновение в процессе эволюционного морфогенеза толстостенной, пигментированной, устойчивой к неблагоприятным внешним воздействиям биологической системы споры явилось результатом защиты от стресса. Исходя из этих представлений процесс спорообразования можно охарактеризовать как определенную стратегию многих организмов растений, животных, микроорганизмов, позволяющую сохранить геномный материал i . Этот процесс вызывает целый ряд неблагоприятных факторов голодание, охлаждение, нагревание, химические реагенты, в том числе токсичные вещества, свет, радиация и др. Среди этих факторов наиболее распространенным является голодание. У грибов i под термином спора понимается специализированная клетка, образующаяся в результате бесполого или полового процесса. Споры в жизненном цикле грибов кроме основной функции завершения процесса бесполой и половой репродукции выполняют еще две обеспечение виду способности выживать при наступлении неблагоприятных условий и содействие распространению вида во внешнем ареале. Эндоспоруляция весь процесс протекает внутри вегетативной клетки, которая погружена в водный раствор. Образование плодовых тел образование спор с защитной оболочкой, что делает возможным их более длительное сохранение и распространение. Перечисленные варианты споруляции найдены у прокариот представителей i, и x. У грибов из указанных выше вариантов, наиболее широко распространена воздушная споруляция. В качестве примера эндоспоруляции у грибов можно привести аскоспоры дрожжей, которые подобно эндоспорам i и ii образуются внутри материнской клетки. Однако эндоспоруляция у прокариот и у дрожжей имеет существенное различие. У последних это половой процесс редукционное деление от диплоида к гаплоиду, в то время как бактерии всегда гаплоидны. Споры грибов, относящихся к различным систематическим группам, значительно различаются по своему химическому составу. Особый интерес в этом отношении представляют углеводы цитозоля спор. Наиболее существенные различия в углеводном составе цитозоля спор обнаружены у грибов, относящихся к отделам соту , ii, . Различия в углеводном составе покоящих клеток состоят в том, что низшие грибы содержат как основные и единственные сахара дисахарид трегалозу и глюкозу. В то же время высшие грибы Л0шусоясодержат кроме этих сахаров ряд сахароспиртов маннит, арабит, рибит, мезоэритрит, глицерин и др Интерес представляет обнаружение в базидиоспорах ксилотрофных грибов сахарозы, причем у содержание этого дисахарида достигает от суммы сахаров. Отмеченный факт интересен в связи с тем, что сахароза характерна для растений и является у этих организмов сахаром покоя, как и трегалоза, свойственная грибам, прокариотам и некоторым животным. В связи с этим интересно, что некоторые споры ii содержат два углевода покоя трегалозу и сахарозу. Новым фактом является также обнаружение инозита у представителей мукоровых грибов. Среди исследованных представителей споры Сипi i и ii не содержат пол иолов, а в спорах i в определенных условиях культивирования обнаружен сахароспирт инозит. В то же время этот полиол идентифицирован и спорах ряда , в частности в конидиях аскомицетов. Указанные выше углеводы выполняют жизненно важные функции в экстремальных условиях существования организмов. Установлено, что полиолы оказывают стабилизирующее действие и препятствуют инактивации ряда ферментов при действии холода.