Роль свободнорадикального окисления в процессах микробиологической деградации нефти

• Автор: Сазыкин, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 03.01.04, 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Содержание
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования
Цель и задачи исследования
Научная новизна
Положения, выносимые на защиту
Научно-теоретическое и практическое значение результатов
исследования
Апробация работы
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Использование микробных сообществ как наиболее
перспективный путь ремедиации нефтяного загрязнения
1.2 Свободнорадикальные процессы и их регуляция в биологических
системах
1.2.1 Характеристика основных форм свободных радикалов
1.2.2 Регуляция свободнорадикальных процессов
1.3 Современные представления о ферментативной и неферментативной деградации нефти и других поллютантов
1.3.1 Ферментативные процессы деградации углеводородов нефти
1.3.2 Еенерация микроорганизмами АФК как возможная основа
неферментативных механизмов деградации нефти
1.4 Механизмы неферментативной утилизации нефти как путь
повышения эффективности биоремедиации нефтяных загрязнений
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Штаммы и питательные среды
2.1.1 Определение численности нефтеокисляющих микроорганизмов
2.1.2 Штаммы микроорганизмов, использованные в экспериментах и их
выделение
2.1.3 Идентификация выделенных штаммов микроорганизмов

2.1.4 Использованные питательные среды
2.2 Постановка экспериментов с исследуемыми штаммами
микроорганизмов
2.2.1 Элиминация плазмид из штаммов нефтеокисляющих
микроорганизмов при помощи бромистого этидия
2.2.2 Выращивание нефтеокисляющих микроорганизмов для
определения пофракционной биодеградации компонентов нефти
2.2.3 Выращивание нефтеокисляющих микроорганизмов, для
определения индукции ферментов антиоксидантного комплекса (СОД и каталазы)
2.2.4 Определение торможения антиоксидантами окисления углеводородов нефти нефтьдеградирующими микроорганизмами
2.3 Приготовление бесклеточного экстракта микроорганизмов
2.4 Выделение плазмидной ДНК
2.5 Проведение электрофореза ДНК в агарозном геле
2.6 Определение пофракционной биодеградации компонентов нефти
2.7 Анализ бактериальных экстрактов в системе Н202-люминол-
идуцированной и Ее(П)-идуцированной хемилюминесценции
2.8 Определение антиоксидантных свойств бесклеточных экстрактов
исследуемых микроорганизмов при помощи биосенсора Escherichia coli MG1655 (pSoxS-lux)
2.9 Определение концентрации белка
2.10 Определение активности СОД
2.11 Определение активности каталазы
2.12 Статистическая обработка и достоверность результатов
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Выделение и идентификация изучаемых штаммов
нефтеокисляющих микроорганизмов и динамика изменения бактериоценозов нефтеокисляющих микроорганизмов в Керченском проливе (2007-2008 гг)

3.1.1 Динамика изменения бактериоценозов нефтеокисляющих
микроорганизмов в Керченском проливе и прилегающих акваториях Азовского и Черного морей после аварии танкера в ноябре 2007 г
3.1.2 Выделение штаммов из воды и донных отложений Азовского моря
3.1.3 Идентификация выделенных штаммов микроорганизмов
3.2 Определение присутствия плазмид у изучаемых штаммов
нефтеокисляющих бактерий
3.3 Утилизация нефти бесплазмидными вариантами штаммов
A. calcoaceticus № 6 и №
3.4 Пофракционная утилизация нефти изучаемыми
нефтеокисляющими микроорганизмами
3.5 Н202-индуцированная люминолзависимая хемилюминесценция
бесклеточных экстрактов нефтеокисляющих микроорганизмов Acinetobacter calcoaceticus
3.6 Ре(П)-индуцированная люминолзависимая хемилюминесценция
бесклеточных экстрактов нефтеокисляющих микроорганизмов Acinetobacter calcoaceticus
3.7 Влияние бесклеточных экстрактов нефтеокисляющих микроорганизмов Acinetobacter calcoaceticus на биосенсор
E. coli MG1655 (pSoxS-lux)
3.8 Влияние инкубации с живыми клетками нефтеокисляющих
микроорганизмов Acinetobacter calcoaceticus на био сенсор E. coli MG1655 (pSoxS-lux) в присутствии бензола
3.9 Ингибирование биодеградации нефти антиоксидантами
3.10 Изменение активности супероксиддисмутазы и каталазы в
процессе инкубации нефтеокисляющих микроорганизмов Achromobacter xylosoxidans и Acinetobacter calcoaceticus в среде с индивидуальными углеводородами и сырой нефтью

1.4 Механизмы неферментативной утилизации нефти как путь повышения эффективности биоремедиации нефтяных загрязнений
Для разработки стратегий и методов биоремедиации требуется тщательное изучение и систематизация знаний, касающихся экологии физиологии и метаболизма микроорганизмов-биодеструкторов, так как окисление углеводородов микроорганизмами и их сообществами - это один из ведущих факторов процесса элиминации нефти.
В последнее время стали появляться работы, рассматривающие совместное применение в ремедиации грунта как биологического компонента, так и окисление углеводородов при помощи перекиси водорода или других модификаций реакции Фентона в качестве источника свободных радикалов (Goiet al, 2006; Ndjou’oua, Cassidy, 2006; Palmroth et al, 2006; Rojas-Avelizapa et al., 2005; Ye et al., 2006).
Таким образом, достаточно изучены теоретические основы высокой эффективности перекиси водорода с небольшой примесью солей железа для инициации микробного разложения нефти.
Классическая реакция Фентона протекает с участием Н2О2 и солей двухвалентного железа в качестве катализатора при низких значениях pH (~ 2 - 3). В то же время в обсуждаемых работах процессы, подобные реакции Фентона, протекают при естественном pH почвы и с участием солей трехвалентного железа. В этом случае имеет смысл говорить о различных модификациях реакции Фентона и химизм протекающих процессов в общих чертах выглядит следующим образом:
Н202 + Fe2+ —> 'ОН + ОН' + Fe3+
Fe3+ + Н202 -> Fe2+ + Н02‘ + If
Н02‘ <-► 02*' + Н* (рКа = 4,8)
0/‘ + Fe3+—> Fe2++
'ОН + Н202 -* НО/ + Н20
Так, Palmroth с соавт. (Palmroth et al., 2006) изучали комплексную обработку почвы, сильно загрязненной ПАУ, взятой с производственного участка, на котором