Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

Институт биофизики Сибирского отделения Российской академии наук

(ИБФ СО РАН)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

СИНТЕЗ ПОЛИЭФИРОВ ГИДРОКСИПРОИЗВОДНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ (ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТОВ) И ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВА ЛИПИДОВ СИНЕ-ЗЕЛЕНЫХ, СВЕТЯЩИХСЯ И ВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИХ ПРОКАРИОТ

Калачева Галина Сергеевна

03.01.06 -Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Красноярск-2012

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном учреждении науки Институте биофизики Сибирского отделения Российской академии наук (ИБФ СО РАН) и научно-образовательном центре «Енисей» Сибирского Федерального университета

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор

Волова Татьяна Григорьевна

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук

Белобров Петр Иванович

доктор биологических наук, профессор

Судачкова Нина Евгеньевна

доктор биологических наук

Жукова Наталья Владимировна

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Тихоокеанский институт

биоорганической химии Дальневосточного

Отделения РАН

Защита состоится 12 февраля 2013 года в 10-00 час. на заседании диссертационного совета Д 003.007.01 при Федеральном Государственном бюджетном учреждении науки Институте биофизики Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 660036, г. Красноярск, Академгородок, д.50, стр.50, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального Государственного бюджетного учреждении науки Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук.

Научный доклад разослан «_____» __________ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.б.н. Л.А.Франк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Многообразие форм живой материи и новые знания в области физики и химии живых систем позволяют конструировать биологические системы различной степени сложности и организации для синтеза широчайшего спектра макромолекул. Ценным продуктом биотехнологии являются резервные соединения липидной природы - полимеры гидроксипроизводных жирных кислот (полигидроксиалканоаты, ПГА), которые обладают широким спектром ценных свойств, включая биосовместимость и биоразрушаемость, и перспективны для различных сфер применения (Anderson, Dawes, 1990; Madison, Huisman, 1999; Steinbьchel, Lьtke-Everson, 2003; Chen, 2010; Волова, Шишацкая, 2011).

Микроорганизмы являются источником для получения разнообразных целевых продуктов пищевого, кормового, медицинского и технического назначения. Знание закономерностей влияния физико-химических условий среды на рост и синтез клеточных макромолекул является научной основой для разработки новых биотехнологий. Процессы микробного синтеза делятся на два типа: 1) связанные с ростом клеток и образованием биомассы и происходящие со скоростью размножения клеток; 2) и происходящие или ускоряющиеся при замедлении скорости роста клеток (Перт, 1978; Работнова, 1975, 1984). Оптимизация обоих типов процессов осуществляется различными путями в зависимости от того, насколько совпадают скорости роста конкретного продуцента со скоростью синтеза макромолекул той или иной природы. Процесс микробного роста - это процесс синтеза первичных метаболитов (аминокислот, органических кислот, витаминов, нуклеотидов, промежуточных продуктов катаболизма) и их сборка в основные клеточные макромолекулы (белки, нуклеиновые кислоты). Оптимизация накопления биомассы клеток в культуре и синтеза первичных продуктов обмена сводится к оптимизации условий питания и созданию условий для сбалансированного роста продуцента. Накопление продуктов обмена запасной природы (полифосфатов, полисахаров, липидов) имеет место при несбалансированном росте вследствие исчерпания из среды какого-либо компонента питания для клеток и ограничения роста и синтеза основных (азотсодержащих) клеточных компонентов. Оптимизация процесса синтеза запасных соединений более сложна, так как требует специальных знаний о закономерностях образования этих макромолекул и специфических подходов в каждом конкретном случае. При ограничении роста микроорганизмов субстратными компонентами происходит замедление скорости роста клеток, сопровождающееся значительными изменениями химического состава, главным образом, соотношения основных и запасных макромолекул. Выявление принципиальных закономерностей этих изменений открывает широкие возможности для направленного синтеза клеточных макромолекул и получения целевых продуктов микробиологического процесса.

Изучение фундаментальной основы для разработки эффективных технологий получения целевых продуктов требует комплексных подходов. Ключевые задачи, решение которых необходимо для разработки и реализации эффективных технологий биосинтеза полигидрокисалканоатов, вытекают из следующих особенностей биотехнологии этих ценных макромолекул:

Первое, прокариотические микроорганизмы синтезируют полимеры гидроксипроизводных жирных кислот (ПГА) в специфических условиях несбалансированного роста в качестве эндогенного депо энергии и углерода. Эти условия специфичны: для одних продуцентов таковыми является дефицит азота в среде, для других - дефицит фосфатов, кислорода или иных компонентов субстрата (Lee, 1996; Steinbьchel, Fьchstenbusch, 1998; Kessler, Witholt, 2001; Park et al., 2011). Поэтому для эффективного получения ПГА необходим поиск и оценка новых продуцентов и выявление факторов, максимизирующих выходы полимеров.

Второе, ПГА - это семейство полимеров различного состава, физико-химические свойства которых (молекулярная масса, кристалличность, скорости разрушения в биологических средах) значительно варьируют в зависимости от химического строения (Cox 1994; Ashraf et al., 1999; Chia et al., 2010). Выявление микроорганизмов и условий, позволяющих получать полимеры различного химического состава - необходимая часть разработки способов синтеза новых полимеров с заданными свойствами.

Третье, масштабы производства и широкого применения ПГА во многом зависят от их стоимости, определяемой, прежде всего, видом и стоимостью используемых субстратов (Hepner, 1996; Hazenberg, Witholt, 1997; Choi, Lee, 1999). Поэтому изыскание штаммов-продуцентов, способных синтезировать ПГА на доступном сырье, включая отходы производств, - важная задача биотехнологии этих ценных макромолекул.

Это определило направление исследований настоящей работы, ориентированной на выявление новых штаммов-продуцентов и комплексное исследование закономерностей и условий эффективного синтеза ПГА.

Цель и задачи исследования - поиск новых продуцентов ПГА среди представителей фото- и хемолитоавтотрофных прокариотических микроорганизмов и выявление факторов, усиливающих продукцию полигидроксиалканоатов в качестве научной основы для эффективной технологии биосинтеза.

Для достижения цели сформулированы следующие задачи:

- выбор штаммов, обладающих способностью к синтезу и внутриклеточной аккумуляции ПГА среди сине-зеленых, светящихся, аэробных карбоксидобактерий и водородокисляющих прокариот;

- сравнительное исследование особенностей состава липидов и выходов ПГА у сине-зеленых, светящихся и водородокисляющих прокариот - потенциальных продуцентов ПГА;

- изучение влияния условий культивирования на синтез внутриклеточных компонентов запасной и основной природы и выявление факторов, усиливающих продукцию ПГА у отобранных штаммов-продуцентов;

- исследование закономерностей функционирования клеточного цикла ПГА, протекторной роли и влияния ПГА на физиолого-биохимические характеристики штамма-продуцента;

- определение условий для синтеза полимеров различной химической структуры в качестве научной основы для эффективной продукции ПГА, в том числе на новых субстратах.

Научная новизна. Получены новые данные по составу липидов светящихся, водород- и СО-окисляющих бактерий - потенциальных продуцентов ПГА. Установлен характер ответа культур бактерий на воздействие условий, заключающийся в изменении состава жирных кислот липидов как фактора адаптации к воздействию экстремальных факторов. Неоптимальные значения физических параметров среды (температура, рН), условия газового субстрата (Н2, СО2, О2) и присутствие ингибитора роста (СО) не вызывают существенных перестроек конструктивного метаболизма. При лимитировании роста бактерий минеральными макроэлементами (N, S, P, K, Mg) происходит перераспределение в составе клеточных макромолекул в сторону усиления синтеза резервных соединений липидной природы - полигидроксиалканоатов (ПГА). Выявлена взаимосвязь между физиологическим состоянием бактерий Ralstonia eutropha, внутриклеточным пулом полимера 3-гидроксимасляной кислоты (П3ГБ) и активностью ключевых ферментов клеточного цикла П3ГБ. Представлены доказательства обратимости физиологического состояния неделящихся клеток, заполненных гранулами полимера на 90 %. Доказана возможность синтеза природными штаммами прокариот гетерополимерных ПГА, содержащих в своем составе коротко - и среднецепочечные мономеры.

Практическая значимость. Комплексное исследование микробиологических процессов синтеза ПГА обеспечило разработку и реализацию технологии получения ценных полимеров различного состава в условиях опытного производства на различных субстратах, включая уникальный процесс синтеза ПГА на синтез-газе из бурых углей. Полученные экспериментальные ПГА позволили организовать широкие исследования полимеров и изделий из них для различных сфер применения.

Положения, выносимые на защиту:

1. К наиболее перспективным продуцентам ПГА относятся водородокисляющие бактерии и, в меньшей степени, светящиеся бактерии.

2. Адаптивная реакция к воздействию экстремальных факторов проявляется на уровне мембран: стимулируется синтез циклопропановых кислот, варьирует насыщенность липидов. Отклонения физических параметров среды (температура, рН) от оптимальных значений и присутствие ингибитора роста (СО) не вызывают существенных перестроек конструктивного метаболизма. При лимитировании роста бактерий минеральными макроэлементами происходит перераспределение в составе клеточных макромолекул: на фоне снижения концентрации основных (азотсодержащих) компонентов отмечено усиление синтеза резервных макромолекул - соединений липидной природы - полигидроксиалканоатов.

3. Доказана обратимость физиологического состояния неделящихся клеток, практически полностью заполненных гранулами полимера, то есть возможность их перехода к активному физиологическому состоянию в результате деградации и усвоения ПГА.

4. При добавках углеводородных кислот природные штаммы хемолитотрофных водородокисляющих бактерий синтезируют гетерополимерные ПГА, содержащих в своем составе мономеры с короткой и средней длиной углеродной цепи.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на YII, X, XI Всесоюзных совещаниях по вопросу круговорота веществ в замкнутой системе на основе жизнедеятельности низших организмов (г. Канев, 1972, 1079, 1981); на XI научно-координационном совещании по теме 1-84 (г. Ташкент, 1974); на Всесоюзном совещании по управлению биосинтезом водородных бактерий и других хемоавтотрофов (г. Красноярск, 1976); на II Всесоюзной конференции по биосинтезу и метаболизму липидов и микроорганизмов (г. Москва, 1979); на 7-ом симпозиуме по подготовке биологических проб для хроматографии (Швеция, Лунд, 1995); на 13 Международном симпозиуме по растительным липидам (Испания, Севилья, 1998); на Международном симпозиуме по биополимерам ISBP02 (Германия, Мюнстер, 2002); на 2ом Конгрессе Европейских Микробиологов (FEMS, Испания, Мадрид, 2006); на 4-ом Европейском симпозиуме по биополимерам ESBP07 (Турция, Кусадаси, 2007); на IV Съезде Российского общества биохимиков и молекулярных биологов c международным участием «Биохим-2008» (Новосибирск, 2008); на V международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов для изучения окружающей среды (Ростов-на-Дону, 2009); на 14-м Европейском Конгрессе по биотехнологии (Испания, Барселона, 2009).

Работа выполнена в рамках плановой тематики НИР ИБФ СО РАН (№№ государственной регистрации: 01201000937; 0120.0404601; 01.200703092) и базовой кафедры биотехнологии Сибирского федерального университета в рамках научно-образовательного центра «Енисей» при поддержке Министерства образования РФ и Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF) (гранты REC 002, RUX0-002-KR-06, BG5202, BG8102); Международного научно-технического центра (МНТЦ-ISTC, проект № 2218); РФФИ (гранты №№ 05-04-08024офи-а, 07-03-00112-а, РФФИ-КФН 02-04-97701); Красноярского краевого фонда науки (ККФН) (гранты №№ 9F154C, 13G028, 15G104, 16G104); Программы Интеграционных программ Сибирского отделения РАН (проекты № 96 «Фундаментальные основы биотехнологического получения целевых продуктов и препаратов»); Программы Министерства образования и науки РФ «Развитие потенциала высшей школы» (проекты №№ 2.1.1.528; РНП-11); мега-гранта по Постановлению Правительства РФ № 220 от 9 апреля 2010 г. «Для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в Российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования»» (проект «Биотехнология новых биоматериалов», договор11G34.31.0013).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 70 работ, включая 60 cтатей в центральных РФ и зарубежных журналах, из них 60 статей в журналах, входящих в список ВАК.

Вклад автора: Планирование и проведение экспериментов, проведение всех химических анализов, обработка и анализ полученных результатов, подготовка публикаций.

Структура работы. Научный доклад изложен на 72 страницах машинописного текста и содержит 30 таблиц и 16 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

прокариот синтез жирный кислота

Объекты и методы исследования

Для выявления потенциальных продуцентов ПГА исследован широкий спектр прокариотных микроорганизмов с различным типом питания - хемоавтотрофы, фотоавтотрофы и гетеротрофы из коллекций: ИБФ СО РАН CCIBSO 836; Сибирского федерального университета, зарегистрированной во Всемирном центре баз данных микроорганизмов (WDCM) под № 936; литотрофных культур Института микробиологии АН СССР.

Для непрерывного автотрофного культивирования бактерий применяли аппараты, работающие в режимах хемостата или турбидостата, сконструированные в ИБФ СО РАН (Пономарев и др., 1969; 1974); периодический процесс осуществляли в строго стерильных условиях с использованием модульного настольного автоматизированного ферментационного комплекса Bio-Flo 110 («New Brunswick Sci, Inc.», США) и качалки.

Химический состав клеток определяли общепринятыми методами (Ермаков и др., 1972).

Липиды из сырой биомассы выделяли по методу Фолча смесью хлороформа и метанола (2:1 по объему). В полученном экстракте ПГА отделяли от липидов осаждением двойным объемом гексана. Экстракт липидов высушивали на роторном испарителе и в дальнейшем подвергали метанолизу для получения метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК). Для получения жирных кислот, входящих в ЛПС клеточной стенки, обезжиренную биомассу омыляли 1 N раствором КОН в 95% этаноле при нагревании на водяной бане с обратным холодильником в течение 1 часа. Затем добавляли двойной объем воды, подкисляли, экстрагировали жирные кислоты гексаном и синтезировали МЭЖК. Метанолиз жирных кислот проводили в смеси метанола и серной кислоты (50:1 по объему) при температуре 900С в течение двух часов. МЭЖК анализировали на хромато-масс-спектрометре GCD Plus (“Hewlett Packard”, США) или 6890/5975C (“Agilent Technologies”, США) (Kalacheva et al., 2002). Идентификацию жирных кислот проводили сравнением их времен удерживания и масс-спектров с таковыми имеющихся стандартов; использовали насыщенные, моноеновые, диеновые, триеновые, тетраеновые кислоты. Положение двойных связей моноеновых кислот определяли после получения диметилдисульфидных (ДМДС) производных соответствующих МЭЖК (Christie, 1989). Наличие в цепи ЖК пропанового кольца идентифицировали после бромирования гидрированных образцов (Кейтс, 1975; Christie, 1989). Идентификацию длинноцепочечных в-гидроксикислот подтверждали также анализом соответствующих триметисилильных (ТМС) производных (Kalacheva et al., 2002).

Качественный и количественный анализ классов липидов определяли с помощью микротонкослойной хроматографии (ТСХ) (Svetashev, Vaskovsky, 1972); идентификацию классов липидов - с помощью стандартов и химическими методами (Кейтс, 1075). Количественный анализ отдельных липидных фракций проводили бихроматным методом (Amenta, 1964). Количество фосфолипидов определяли по фосфору (Gerlach, Deuticke, 1963).

Для определения общего содержания ПГА в биомассе и состава мономеров проводили экстракцию биомассы хлороформ-метанольной смесью (2:1, по объему) с последующим отделением полимера от липидов осаждением гексаном. Далее проводили метанолиз ПГА и анализировали полученные метиловые эфиры мономеров на хромато-масс-спектрометре 6890/5975C (“Agilent Technologies”, США). Идентификацию мономеров проводили по их временам удерживания и масс-спектрам.

Энзимологические исследования выполнены на грубых бесклеточных экстрактах. Определяли активность ключевых ферментов клеточного цикла ПГА: в-кетотиолазы (в-КТ), ацетоацетил-КоА-редуктазы (АА-КоА-редуктазы) и ПГА-синтазы, ГБ-дегидрогеназы (Oeding, Schlegel, 1973). Активность гранулосвязанной ПГА-деполимеразы определяли в выделенных из клеток нативных гранулах полимера.

Статистическая обработка результатов проведена общепринятыми методами с использованием стандартного пакета программ Microsoft Excel. Проведены кластерный и корреляционный анализы.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Полигидроксиалканоаты - это резервные внутриклеточные макромолекулы, синтезируемые прокариотами сложным многоступенчатым путем, каждую стадию которого катализируют специфические ферменты, ключевыми при этом являются: в-кетотиолаза (в-КТ), ацетоацетил-КоА-редуктаза (АА-КоА-редуктаза) и ПГА-синтаза. Список микроорганизмов, способных синтезировать ПГА с различной эффективностью, насчитывает свыше 300 организмов, среди которых - аэробные и анаэробные бактерии, гетеротрофы, хемооргано- и хемотрофы, фототрофные прокариоты, олиготрофные полипростековые бактерии, архебактерии, анаэробные фототрофные бактерии и другие. Однако для использования рассматривается очень небольшое число микроорганизмов, которые отвечают требованиям, предъявляемым к промышленным продуцентам. В качестве критериев для выбора потенциального продуцента ПГА принято рассматривать следующие показатели: химический состав и выход полимера, тип углеродного субстрата и затраты на его получение, продуктивность процесса. Поиск эффективных продуцентов ПГА и технологий биосинтеза - актуальная задача биотехнологии.

1. Скрининг штаммов светящихся бактерий, цианобактерий и водородокисляющих прокариот на предмет способности к синтезу и внутриклеточному накоплению ПГА

В настоящей работе в качестве потенциальных продуцентов ПГА исследованы следующие группы микроорганизмов:

-светящиеся бактерии, не изученная в отношении синтеза ПГА группа микроорганизмов с энергообменом, продуктом которого является светоизлучение;

-цианобактерии, группа характеризующаяся способностью к синтезу клеточных макромолекул, включая ПГА, за счет оксигенного фотосинтеза, без затрат органических субстратов;

-хемолитотрофные водородокисляющие бактерии, характеризующиеся способностью синтезировать различные по строению ПГА с высокими выходами, а также широким органотрофным потенциалом;

-аэробные карбоксидобактерии, малоизученная группа СО-резистентных хемолитотрофов, открывающая возможность использования в качестве субстрата техногенных источников водорода.

1.1. Светящиеся бактерии в качестве продуцента ПГА

До настоящих исследований светящиеся бактерии ни в одном из имеющихся фундаментальных обзоров, посвященных разнообразию продуцентов ПГА, не рассматривались в качестве потенциального продуцента этих макромолекул.

Скрининг продуцентов ПГА среди этой группы выполнен на основе коллекции светящихся бактерий CCIBSO 836 ИБФ СО РАН. Способность к синтезу ПГА оценена у 20 штаммов, включая 9 штаммов Photobacterium leiognathi, 8 - Vibrio harveyi, 2 - Photobacterium phosphoreum, и 1 - Vibrio fischeri (таблица 1.1). Способность к синтезу ПГА на твёрдых средах отмечена для всех исследованных штаммов (таблица 1.2.), однако выходы полимера значительно различались и составляли от 0.4 до 18.1% (к весу сухого вещества).

Самые высокие выходы полимера зафиксированы у Ph. leiognathi 208. Анализ хроматограмм показал, что полимер, синтезированный большинством штаммов на плотной среде, был гомогенным и состоял из мономера b-гидроксимасляной кислоты (3ГБ). Наличие в ПГА включения

Таблица 1.1. Исследованные штаммы светящихся бактерий

Вид	Штамм	Источник выделения	Место выделения
Photobacterium leiognathi	208	Морская вода	Тихий океан
	307	Морская вода	Тихий океан
	543	Желудок рыбы Sumbolophorus rufinus	Индийский океан
	683	Желудок рыбы Diaphus lucidus	Индийский океан
	1504	Морская вода	Индийский океан
	1612	Морская вода	Индийский океан
	1680	Морская вода	Индийский океан
	1759	Кишечник каракатицы Sepia confusa	Индийский океан
	2117	Морская вода	Индийский океан
Photobacterium phosphoreum	1856	Световой орган рыбы Opisthoproctus soleatus	Индийский океан
	1883	Световой орган рыбы Opisthoproctus soleatus	Индийский океан
Vibrio fischeri	1231	Кишечник бычка (Gobius)	Индийский океан
Vibrio harveyi	72	Морская вода	Тихий океан
	162	Морская вода	Тихий океан
	328	Морская вода	Южно-Китайское море
	767	Поверхность моллюска Conus ebraeus	Аравийское море
	974	Желудок голотурии (Holothurioidea)	Индийский океан
	1024	Кишечник моллюска (Gastropoda)	Индийский океан
	1175	Кишечник моллюска Nerita albicilla	Южно-Китайское море
	2303	Морская вода	Индийский океан

Таблица 1.2. Продукция ПГА на плотных средах светящимися бактериями (3ГБ - b-гидроксибутират, 3ГВ - b-гидроксивалерат).

Вид	Штамм	Содержание ПГА, % сухого вещества	Состав ПГА, мол. %
Photobacterium leiognathi	208	18.1	3ГБ - 100%
	307	5.0	3ГБ - 100%
	683	10.4	3ГБ - 99.13%; 3ГВ - 0.87%
	1504	0.4	3ГБ - 100%
	1612	0.4	3ГБ - 100%
	1680	1.7	3ГБ - 100%
	1759	0.7	3ГБ - 100%
	2117	1.2	н/д
Photobacterium phosphoreum	1856	4.0	3ГБ - 100%
	1883	7.4	3ГБ - 100%
Vibrio fischeri	1231	0.5	н/д
Vibrio harveyi	72	4.8	3ГБ - 99.25%; 3ГВ - 0.75%
	162	0.5	н/д
	328	0.5	3ГБ - 100%
	767	0.6	н/д
	974	0.7	н/д
	1024	0.8	н/д
	1175	1.1	н/д
	2303	0.9	3ГБ - 100%

Примечание: н/д - не определено

b-гидроксивалериановой (3ГВ) кислоты отмечено только для двух штаммов (Ph. leiognathi 683, V. harveyi 72).

Таким образом, впервые проанализированы светящиеся бактерии в качестве потенциальных продуцентов ПГА, и выделены наиболее продуктивные штаммы для последующих исследований.

1.2. Исследование цианобактерий в качестве продуцентов ПГА

Цианобактерии играют значительную роль в трофических сетях водоемов и являются перспективным объектом для биотехнологии в связи со способностью синтезировать органические вещества различной химической природы, включая ПГА (Stal, 1992; Hein et al., 1998; Asada et al., 1999; Taroncher-Oldenberg, 2000; Xiao, Jiao, 2011).

Изучены альгологически чистые штаммы цианобактерий Synechococcus elongatus Nдg., Coccopedia sp., выделенные из гидротерм острова Кунашир (Терешкова и др., 1973), Spirulina platensis (Nordst.) Geitl., полученная из ВНИИ биотехника, и 16 штаммов из коллекции культур цианобактерий Сибирского федерального университета, зарегистрированной во Всемирном центре баз данных микроорганизмов (WDCM) под № 936 (Кожевников и др., 2009), систематическая принадлежность которых проведена на основании морфо-биохимических характеристик и идентификации состава ЖК липидов (Быстрых, 2011) (таблица 1.3).

Таблица 1.3. Исследованные штаммы цианобактерий

Штамм*	Таксон	Способность к азотфиксации	Географическое происхождение
Подсекция I Chroococcales
ACCS002	Holopedia irregularis	-	Красноярское водохранилище, 2007
ACCS019	Chroococcus limneticus	-	Река Карабула (приток р. Ангара), 2008
ACCS056	Synechocystis sp.	-	Река Аладьина (приток р. Ангара), 2008
Подсекция III Oscillatoriales
ACCS007	Leptolyngbya sp.	-	н. и.
ACCS 010	Pseudanabaena sp.	-	Красноярское водохранилище, 2007
ACCS033	Phormidium subfuscum	-	Река Ильбинчик (приток р. Кан), 2008
Подсекция IV Nostocales
ACCS014	Nostoc linckia	+	Река Усолка (приток р. Кан), 2008
ACCS022	Trichormus variabilis	+	Река Анжа (приток р. Кан), 2008
ACCS029	Trichormus variabilis	+	Река Карабула (приток р. Ангара), 2008
ACCS039	Trichormus variabilis	+	Озеро Большое Буровое (Ванкор), 2008
CCS089	Anabaena aequalis	+	н. и.
ACCS045	Wollea saccata	+	Река Енисей (вблизи г. Игарка), 2008
ACCS051	Cylindrospermum stagnale	+	Река Енисей (вблизи г. Игарка), 2008
ACCS053	Nostoc spongiaeforme	+	Река Большая Хета, 2008
ACCS060	Trichormus variabilis	+	Река Большая Хета, 2008
ACCS077	Nostoc paludosum	+	Река Базаиха (приток р. Енисей), 2008

* ACCS - акроним Коллекции культур цианобактерий Сибирского федерального университета, зарегистрированной во Всемирном центре баз данных микроорганизмов (WDCM) под № 936. Обозначения: н.и. - не известно.

Восемь из исследованных четырнадцати штаммов показали наличие в клетках ПГА (таблица 1.4).

Таблица 1.4. Содержание ПГА в цианобактериях (% от веса сухой биомассы) при росте на полной среде

ACCS 014

ACCS 002

ACCS 010

ACCS 019

ACCS 033

ACCS 056

ACCS 022

ACCS 029

ACCS 039

ACCS 045

ACCS 051

ACCS 053

0.08

Н.о.

0.06

0.70

Н.о.

Н.о.

Н.о.

Н.о.

0.075

Н.о.

0.21

0.05

Обозначение: Н.о. - не обнаружено

Однако внутриклеточное содержание полимера было низким и варьировало от 0.05 до 0.7 % от сухого вещества клеток. Самое низкое содержание ПГА получено у Nostoc spongiaeforme (ACCS053), а самое высокое - у Chroococcus limneticus (ACCS019). В термофильных штаммах S. elongatus Nдg., Coccopedia sp.и спирулине в условиях оптимального роста ПГА не обнаружено.

1.3. Водородокисляющие бактерии в качестве продуцента ПГА

Исследованы штаммы из коллекции литотрофных культур Института микробиологии АН СССР, любезно предоставленные академиком РАН Заварзиным Г.А.: карбоксидобактерии Seliberia carboxydohydrogena Z1062 (Санжиева, Заварзин, 1971), водородные бактерии Alcaligenes eutrophus Z1 (исходный штамм) (Савельева, Жилина, 1962), и отселектированный в ИБФ СО РАН вариант исходного штамма Ralstonia eutropha В5786. Штамм депонирован во Всероссийской коллекции промышленных продуцентов (ВКПМ).

Отселектированные по скорости роста быстрорастущие водородные бактерии и карбоксидобактерии при оптимальных условиях ферментации синтезировали биомассу с высокой концентрацией белка и минимальным содержанием ПГА. Однако специфика анаболизма Н2-окисляющих бактерий заключается в переходе в середине линейной фазы роста с белкового синтеза на синтез ПГА (таблица 1.5).

Таблица 1.5 Содержание ПГА в хемолитотрофных бактериях (% от сухой биомассы)

Штамм	Полная среда
Alcaligenes eutrophus Z1	40-50
Seliberia carboxydohydrogena Z1062	20
Ralstonia eutropha В5786	30-40

Выполненный анализ выявил штаммы, обладающие способностью к синтезу ПГА, у всех исследованных групп прокариот в неспецифических условиях роста, ориентированных на продукцию этих резервных макромолекул. Самые низкие выходы ПГА характерны для цианобактерий, относительно высокие - у светящихся бактерий и самые высокие - у водородных бактерий. Для дальнейших исследований отобраны наиболее перспективные штаммы: Н2-окисляющие бактерии и некоторые представители светящихся бактерий.

2. Характеристика состава липидов водородокисляющих, светящихся бактерий и цианобактерий

ПГА входят в состав внутриклеточных липидов и ассоциируются в клетках в виде гранул. Условия, обеспечивающие направленность конструктивного обмена клеток в сторону синтеза и аккумуляции ПГА, определяются окислительно-восстановительным состоянием цитоплазмы, внутриклеточной концентрацией ацетил-КоА и свободного КoA (Oeding, Schlegel, 1973; Senior, Dawes, 1973). При несбалансированном росте, например, при отсутствии одного из конструктивных элементов в среде (азота, кислорода и др.), ацетил-КoA не включается в цикл трикарбоновых кислот, а уровень свободного КoA при этом низок. Это является благоприятным условием для активизации ферментов синтеза ПГА.

Для ряда бактерий синтез ПГА тесно связан с метаболизмом липидов и жирных кислот, при чем источником мономеров полимера являются промежуточные метаболиты синтеза или бета-окисления жирных кислот (Kessleer, Witholt, 2001; Zinn, 2010). Поэтому при выборе перспективного продуцента ПГА, необходимо, прежде всего, изучить особенности состава липидов исследуемых бактерий.

2.1. Состав липидов и жирных кислот водородокисляющих бактерий и карбоксидобактерий

Общее содержание липидов в бактериях, выращенных автотрофно или гетеротрофно в условиях интенсивного роста, колебалось от 6 до 9-10 % на сухое вещество. В автотрофных условиях на полной питательной среде бактерии синтезировали следовые количества запасного углеродного компонента - ПГА. Липидная фракция исследованных автотрофов была представлена в основном полярными липидами (ПЛ), среди которых превалировали фосфолипиды (ФЛ) (таблица 2.1, рис. 2.1).

Среди нейтральных липидов всех исследованных бактерий были выявлены диацилглицерины (ДАГ), свободные жирные кислоты (СЖК), в следовых количествах найдены коэнзим Q8, идентификация которого была подтверждена масс-спектрометрией, и в некоторых представителях карбоксидобактерий - метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК). Неидентифицированные соединения составляли до 20 % от липидов.

Таблица 2.1 Состав липидов водородокисляющих бактерий и карбоксидобактерий (% от суммы липидов)

Бактерии	ПЛ	ДАГ	СЖК	Q8	МЭЖК	Х
Z1	75.9±6.1	1.3±0.2	3.6±0.6	Сл.*	Н.о.**	19.2±0.9
Z1062	68.7±1.0	3.0±0.3	6.2±0.8	Сл.	2.9±0.3	19.2±0.2

*Сл. - следы; **Н.о. - не обнаружено.



Рис. 2.1. ТСХ экстрагируемых липидов Alcaligenes eutrophus Z1. Система растворителей: гексан-диэтиловый эфир-уксусная кислота (85:15:1 по объему). С - стандарт, Б - бактериальные липиды. 1 -ПЛ; 2 - ДАГ; 3 - стерины; 4 - СЖК; 5 - триацилглицерины (ТАГ), 6 - МЭЖК, 8, 10 - неидентифицированные фракции, 9 - эфиры стеринов

Рис. 2.2 ТСХ полярных липидов водородных бактерий. I направление: хлороформ-метанол-вода (65:25:4 по объему); II направление - хлороформ-метанол-аммиак (14:6:1 по объему). 1 - фосфатидилсерин; 2 - фосфатидилхолин; 3 - фосфатидилэтанол-амин; 4 - фосфатидилглицерин; 5 - диацилфосфатидилглицерин; 6 - лизо-фосфатилсерин; 7 - лизофосфатилэтанол-амин; 9 - фосфатидная кислота; 8, 10, 11, 12 - неидентифицированы

В липидном экстракте A. eutrophus Z1 определены фосфатидилэтаноламин (ФЭ), фосфатидилглицерин (ФГ) и диацилфосфатидилглицерин или кардиолипин (ДФГ), являющиеся основными липидными фракциями, формирующие бактериальную мембрану (рис. 2.2, таблица 2.2). Эти ФЛ являются структурными компонентами цитоплазматических мембран многих грам-отрицательных бактерий, и в частности - главными ФЛ R. eutropha H-16 - организма, интенсивно изучаемого за рубежом.

Таблица 2.2 Содержание фосфолипидов в водородокисляющих бактериях (% от суммы ФЛ)

Объект	ФЭ	ФГ	ДФГ	ФХ	ФС	Неид.
Z1	66.5±0.5	21.6±0.4	9.6±0.4	3.0±0.2	Сл.	Н.о.
Z1062	39.6±0.4	10.2±0.8	7.2±0.6	17.2±0.4	5.6±0.6	20.0±0.9

Фосфатидилсерин (ФС) найден в следовых количествах. ФС, основной фосфолипид дрожжей и других эукариот, функционирует в бактериальных клетках, как интермедиат в синтезе ФЭ и редко определяется в детектируемых количествах. Необычным для липидов A. eutrophus являлось присутствие фосфатидилхолина (ФХ). До недавнего времени считалось, что бактерии практически не синтезируют ФХ, основной фосфолипид эукариот. Этот липид был найден только в нескольких бактериях с развитой внутримембранной структурой или бактериях, живущих в эукариотном организме (Aktas et al., 2010). Однако к настоящему времени, когда проведен полный геномный сиквенс более 100 бактерий, показано, что гены, отвечающие за синтез ФХ, встречаются во многих бактериях и их распределение не связано со спецификой микроорганизмов. В геноме R. eutropha H-16 выявлены все последовательности генов ферментов синтеза ФЭ, ФГ и ДФГ, но гены, отвечающие за синтез ФХ, отсутствуют или пока не определены (Pohlmann et al., 2007). Однако в ранних работах Thiele и Qulevey (1981) было показано, что водородокисляющие бактерии могут синтезировать ФХ.

Состав полярных липидов карбоксидобактерий существенно отличался от A. eutrophus. Эти отличия определялись, во-первых, тем, что в штаммах Z1062 более 20 % ПЛ не идентифицированы (рис. 2.2, таблица 2.2). Качественная идентификация этих соединений показала, что в составе их молекул присутствуют фосфор и углеводные остатки. Следовательно, эти фракции могут быть отнесены к фосфогликолипидам, одному из классов липидов, часто определяемых в бактериальных клетках. Во-вторых, основными липидами этих микроорганизмов являлись ФЭ и ФХ (таблица 2.2). ФГ и ДФГ были обнаружены в небольших количествах.

Важной характеристикой состава липидов являются жирные кислоты. Жирные кислоты исследованных микроорганизмов определены в основном в составе сложных липидов - ПЛ и липополисахаридов (ЛПС). Доля свободных жирных кислот была небольшой (3-6 % от липидов) (таблица 2.1).

Для идентификации структуры жирных кислот было использовано несколько подходов, которые показаны на примере R. eutropha. Наличие в углеродной цепи двойных связей подтверждалось сравнением хроматограмм метиловых эфиров жирных кислот до и после гидрирования (рис.2.3).

После бромирования гидрированных МЭЖК пики на хроматограмме, соответствующие кислотам с циклопропановым кольцом, исчезали (рис. 2.4).

Рис. 2.3. Хроматограмма МЭЖК R. eutropha до и после гидрирования



Рис. 2.4. Хроматограмма МЭЖК R. eutropha до и после бромирования гидрированных производных.

Идентификация жирных кислот в дальнейшем была подтверждена масс-спектрометрией. Основные масс-спектральные характеристики моноеновых ЖК и гидроксикислот липидов водородных бактерий, приведены в таблице 2.3.

Для идентификации положения двойных связей в моноеновых кислотах и определения длины цепи длинноцепочечных 3-гидроксикислот были получены диметилдисульфидные (ДМДС) или триметилсилильные (ТМС) производные соответствующих фракций ЖК. На рис. 2.5 приведены масс-спектры ДМДС метиловых эфиров основных моноеновых кислот - пальмитолеиновой (16:1щ7) и цис-вакценовой (18:1щ7).

На основании этих данных осуществлена идентификация жирных кислот в липидах водородных и карбоксидобактерий. В спектре ЖК экстрагируемых и прочносвязанных липидов (ПСЛ) идентифицированы в основном четные жирные кислоты с длиной цепи от 12 до 18 атомов углерода. Основной насыщенной кислотой ЭЛ являлась пальмитиновая (16:0), составляющая 37- 42 % от суммы жирных кислот (таблица 2.4). Доля миристиновой кислоты (14:0) колебалась в небольших пределах от 0.7 до 2 %, а стеариновой - от 0.4 до 1.8 %. Остальные насыщенные кислоты (12:0, 15:0, 17:0) отнесены к минорным компонентам, доля которых не превышала 0.1 %. Отмечено присутствие в спектре разветвленных жирных кислот с изо- и антеизо- положением метильных групп, но содержание этих кислот было следовым. Доминирующими моноеновыми кислотами были 16:1щ7 и 18:1щ7, доли которых в общей сумме ЖК составляли 28 и 22 %, соответственно. На основании масс-спектров исходных образцов МЭЖК получены их молекулярные массы 268 и 296, соответственно. Кроме того, обнаружены и их изомеры, доля которых в общем ЖК спектре составляла для 16:1 и 18:1 около 1.5%. Остальные моноеновые кислоты (14:1, 15:1, 17:1) отнесены к минорным компонентам и их относительное содержание колебалось от следов до 1.5 %. Результаты масс-спектрометрии подтвердили наличие в ЖК составе ПСЛ длинноцепочечных в-гидроксикислот. Для метиловых эфиров подобных кислот диагностическим фрагментом был m/z = 103 (таблица 2.3). Однако молекулярная масса этих кислот не определялась, поэтому длина цепи была установлена на основании сравнения времен удерживания в-ОН кислот исследуемого образца со стандартами в-ОН-14:0, в-ОН-12:0, в-ОН-16:0 («Sigma», США) и хроматографированием ТМС-производных жирных кислот. Масс-спектры ТМС-гидроксикислот практически совпали с литературными данными (Christie, 1989), а их основные характеристики приведены в таблице 2.3. Доминирующей гидроксикислотой в ПСЛ водородных бактерий определена в-ОН-14:0, более 46 % от суммы ЖК. В ПСЛ карбоксидобактерий доминировала более короткая в-ОН-12:0. Доля в-ОН-16:0, в-ОН-18:0 не превышала 1.3%.

Таблица 2.3 Основные масс-спектральные характеристики метиловых эфиров жирных кислот липидов Ralstonia eutrophа B5786

Жирная кислота	МЭЖК	ДМДС и ТМС производные моноеновых и в-ОН-МЭЖК
	Молекул. ион	Базовый ион	Молекул. ион	m/z диагност. фрагментов
14:1щ5	240		334	217, 117
15:1щ6	254		348	217, 131
16:1щ7	268		362	217, 145
16:1щ5	268		362	245, 117
17:1щ9	282		376	203, 173
17:1щ6	282		376	245, 131
17:1щ8	282		376	217, 159
в-ОН-12:0		103	302	73, 89, 175, 287
2-ОН-14:0	258		330	73, 89, 103, 271, 315
18:1щ7	296		390	245, 145
18:1щ9	296		390	217, 173
2-ОН-16:0	286		358	73, 89, 103, 299, 343
в-ОН-14:0		103	330	73, 89, 175, 315
в-ОН-16:0		103	358	73, 89, 175, 343
в-ОН-18:0		103	386	73, 89, 175, 371

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2.5. МС ДМДС производных метиловых эфиров пальмитолеиновой (а) и цис-вакценовой (б) кислот

Среди гидроксикислот водородных бактерий обнаружены кислоты с другим положением гидроксильной группы - 2-ОН-14:0, с молекулярной массой 258, доля которой составляла от 5 до 14 %, и минорная 2-ОН-16:0, относительное содержание которой не превышало 0.4 %.

Состав жирных кислот липидов цитоплазматической мембраны (легко экстрагируемые липиды) и клеточной стенки (ПСЛ) существенно различались. Экстрагируемые липиды ацилированы в основном 16:0, моноеновыми и циклопропановыми кислотами. На их долю приходится более 95 %. Раннее установлено, что у грам-отрицательных бактерий ПСЛ представлены компонентами липополисахаридов клеточной стенки, а спектр жирных кислот, ацилирующих липид А, отличается от внутриклеточного состава жирных кислот (Rick, 1987). Действительно, состав жирных кислот ПСЛ водородных бактерий характеризуется высоким содержанием длинноцепочечных гидроксикислот, доля которых превышала 50 %, и повышенным содержанием 14:0 (более 20 % от суммы ЖК ПСЛ). Циклопропановые кислоты в ЛПС не обнаружены.

При сравнении исходного штамма Z1 и его варианта B5786 не обнаружено отличий в качественном составе жирных кислот легко экстрагируемых липидов. Изменилось несколько соотношение основных кислот - в штамме В5786 увеличилась доля 16:0 (около 40 % по сравнению с Z1 - 31 %) и снизилась доля моноеновых кислот (16:1щ7 - 28 и 32 %, 18:1щ7 - 22 и 28.5 %, соответственно у штаммов В5786 и Z1). Данные, полученные для штамма В5786, согласуются с результатами, представленными в работе (Galbraith et al., 1999). Для состава жирных кислот ПСЛ двух штаммов Ralstonia, NCIMB 40529 и NCIMB 11842, характерно высокое содержание 14:0 (15-18 %), 2-ОН-14:0 (14-16 %) и в-ОН-14:0 (59 %). Однако наличие других гидроксикислот авторы не выявили. Это может быть связано со штаммовыми отличиями, или с тем, что авторы исследовали состав жирных кислот в чистых ЛПС, выделенных фенолом.

Таким образом, в настоящей работе достоверно идентифицированы все жирные кислоты хемолитотрофных Н2- и СО-окисляющих бактерий и показано их распределение по основным липидным фракциям. Эти знания должны позволить оценить источник загрязнения ПГА и, соответственно, выбрать стратегию очистки полимера.

Таблица 2.4. Состав жирных кислот липидов микроорганизмов (% от суммы ЖК)

...

	Хемолитотрофы	Гетеротрофы (светящиеся бактерии)	Фотоавтотрофы (цианобактерии)
Жирная кислота	Z1	В5786	Z1062	133	134	136	142	150	151	54	44	V. fi-sсheri	ACCS 033	ACCS 022	ACCS 029	ACCS 039	ACCS 060	ACCS 045	ACCS 051	S. elongatus.	Cocco- pedia	S. pla-tensis
?КЦ	1.1	0.1	1.8	0.5	0.5	0.9	0.8	0.5	0.9	1.4	0.6	1.4	0.2	0.9	0.2	0.2	0.2	0.1	2.5	2.6	0.2	Н.о.
14:0*	2.1	1.9	0.8	3.6	4.8	1.8	1.7	1.7	3.9	2.2	2.8	1.8	5.5	0.5	1.7	1.1	1.0	2.1	0.8	1.8	0.8	0.3
14:1	0.5	0.1	0.7	2.0	2.5	0.8	0.7	0.7	1.4	0.9	0.7	0.9	Н.о.	Н.о.	0.5	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.
аи-15:0	Сл.	0.1	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	0.3	Н.о.	Н.о.	Н.о.	0.2	0.1	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.
и-15:0	Сл.	0.2	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	0.5	Н.о.	0.1	0.2	0.1	0.2	0.1	Н.о.	Н.о.	Н.о.
15:0	0.7	0.1	1.3	0.5	1.2	1.0	1.9	1.8	2.9	4.0	6.0	1.0	2.9	0.1	0.6	0.5	0.4	1.0	0.3	Н.о.	Н.о.	Н.о.
15:1	Сл.	Сл.	0.1	0.6	1.1	0.7	0.7	0.5	1.5	0.2	1.1	0.7	Н.о.	Н.о.	0.1	Н.о.	0.0	0.1	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.
и-16:0	Сл.	0.2	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	0.1	Н.о.	Н.о.	Н.о.	0.7	0.4	Н.о.
16:0	31.1	42.1	26.8	9.8	8.9	9.2	13.9	14.0	14.2	15.4	21.5	16.3	45.6	27.8	41.7	36.5	39.3	37.8	46.9	51.4	39.6	56.8
16:1щ7	32.1	27.8	23.7	64.9	66.7	69.2	63.8	61.7	60.4	54.1	40.6	58.3	1.7	2.5	2.8	2.7	16.5	2.6	2.2	10.5	0.2	2.7
16:1щ5		1.0											0.5	0.4	5.6	2.6	0.5	3.6	2.2	Н.о.	Н.о.	Н.о.
аи-17:0	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	0.1	Сл.	0.1	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.
16:2щ4	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	7.9	2.4	2.8	Н.о.	3.0	1.5	Н.о.	Н.о.	Н.о.
и-17:0	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	Н.о.	0.5	Н.о.	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	Н.о.	Н.о.	Н.о.

Подобные документы

• Липиды: классификация, структура, обмен

  Биологическая роль липидов. Структура Триацилглицеролов (нейтральных жиров) – сложных эфиров глицерола и жирных кислот. Структурные компоненты мембран клеток нервной ткани и мозга. Переваривание и всасывание липидов. Кетогенез (обмен жирных кислот).
  
  презентация [411,8 K], добавлен 06.12.2016
  

• Обмен липидов

  Изучение значения обмена липидов в организме человека. Переваривание и всасывание липидов. Анализ роли желчных кислот. Гидролиз триглицеридов. Основные продукты расщепления жиров. Активация жирных кислот и их проникновение из цитоплазмы в митохондрии.
  
  презентация [11,9 M], добавлен 13.10.2013
  

• Поиск и оптимизация условий культивирования, влияющих на синтез микроорганизмами экономически значимого продукта

  Оптимальный поиск физиологически активных компонентов питательной среды (нутриентов) и условий культивирования, необходимых разнообразным живым системам для интенсивного роста и синтеза биологически активных соединений: ферментов, антигенов, антибиотиков.
  
  научная работа [379,9 K], добавлен 21.03.2012
  

• Строение и функции липидов воска. Их различия по составу жирных кислот и спиртов

  Исследование структурных особенностей простых липидов. Характеристика строительной, теплоизолирующей и энергетической функций липидов. Описания восков, соединений, образованных высшими карбоновыми кислотами и высокомолекулярными одноатомными спиртами.
  
  презентация [905,6 K], добавлен 31.05.2015
  

• Простые липиды. Жирные кислоты

  Характеристика жирных кислот — алифатических одноосновных карбоновых кислот с открытой цепью, содержащихся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Их расщепление, виды существования в организме.
  
  презентация [305,5 K], добавлен 04.03.2014
  

• ЯМР-спектроскопия нуклеиновых кислот, полисахаридов и липидов

  Особенности применения метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для исследования нуклеиновых кислот, полисахаридов и липидов. Исследование методом ЯМР комплексов нуклеиновых кислот с протеинами и биологических мембран. Состав и структура полисахаридов.
  
  курсовая работа [3,5 M], добавлен 26.08.2009
  

• Строение и состав живой клетки

  Клеточные стенки и клеточные мембраны. Состав мембранных липидов. Структура и функции органелл. Природа жирных кислот в мембранных липидах. Особенности строения клеточной стенки у разных организмов. Соотношение различных классов фосфолипидов в мембране.
  
  контрольная работа [642,7 K], добавлен 26.07.2009
  

• Всасывание веществ в различных отделах ЖКТ

  Процесс транспорта компонентов пищи из полости пищеварительного тракта во внутреннюю среду, кровь и лимфу организма. Всасывание и секреция электролитов и воды. Прямое всасывание жирных кислот в кровоток. Жирорастворимые и водорастворимые витамины.
  
  реферат [22,2 K], добавлен 03.12.2013
  

• Трансляция у прокариот и эукариот

  Трансляция – синтез белка на матрице-РНК. Различие в рибосомах про- и эукариот. Процесс образования аминоацил-тРНК. Этапы трансляции, их сущность и краткая характеристика. Сопряженность с транскрипцией в прокариотических и эукариотических клетках.
  
  презентация [832,8 K], добавлен 05.12.2012
  

• Биоинженерия – использование микроорганизмов, вирусов, трансгенных растений и животных в промышленном синтезе

  Производство продуктов микробного синтеза первой и второй фазы, аминокислот, органических кислот, витаминов. Крупномасштабное производство антибиотиков. Производство спиртов и полиолов. Основные типы биопроцессов. Метаболическая инженерия растений.
  
  курсовая работа [233,2 K], добавлен 22.12.2013
  

• Химическая структура, биохимические свойства и ферменты бактерий

  Химические элементы, входящие в состав живой материи. Синтез микроорганизмами различных ферментов. Физиология и принципы культивирования микроорганизмов. Метаболизмы, дыхание микроогранизмов, краткая характеристика питательных сред, рост и размножение.
  
  реферат [26,1 K], добавлен 21.01.2010
  

• Нуклеиновые кислоты

  Основные виды нуклеиновых кислот. Строение и особенности их строения. Значение нуклеиновых кислот для всех живых организмов. Синтез белков в клетке. Хранение, перенос и передача по наследству информации о структуре белковых молекул. Строение ДНК.
  
  презентация [628,3 K], добавлен 19.12.2014
  

• Влияние сине-зеленых водорослей на рыб

  Причины и последствия массового развития сине-зеленых водорослей. Действие токсинов на рыб, гидробионтов, животных и человека. Развитие синезеленых водорослей в Куршском заливе. Гаффская болезнь (алиментарно-токсическая пароксизмальная миоглобинурия).
  
  реферат [23,3 K], добавлен 07.11.2011
  

• Отъёмно–доливное культивирование микроорганизмов – продуцентов

  Основные виды процессов брожения. Характеристика продуктов, получаемых путем ацетоно-бутилового брожения - ацетона, бутанола, масляной кислоты. Методы культивирования продуцентов биологически активных веществ. Пути интенсификации процессов биосинтеза.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 09.05.2014
  

• Нуклеиновые кислоты. Роль в воспроизведении и реализации наследственной информации

  Нуклеотиды как мономеры нуклеиновых кислот, их функции в клетке и методы исследования. Азотистые основания, не входящие в состав нуклеиновых кислот. Строение и формы дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК). Виды и функции рибонуклеиновых кислот (РНК).
  
  презентация [2,4 M], добавлен 14.04.2014
  

• Адсорбция ионных и неионных поверхностно-активных веществ (ПАВ)

  Адсорбция жирных кислот на угле из водных растворов. Ионные и неионные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Адсорбция ПАВ на гидрофобных и гидрофильных поверхностях. Конкурентная адсорбция: смеси анионных ПАВ с катионными, неионными и полимерами.
  
  контрольная работа [779,5 K], добавлен 17.09.2009
  

• Содержание органических кислот в овощных культурах

  Общая характеристика пищевых кислот. Биолого-химическая характеристика растений. Подготовка растительного материала. Определение содержания органических кислот в сахарной свекле, картофеле, репчатом луке и моркови. Рекомендуемые регионы возделывания.
  
  курсовая работа [45,9 K], добавлен 21.04.2015
  

• Геномика как научная дисциплина

  Формирование геномики и протеомики как новых фундаментальных дисциплин в 1990-х гг. Установление матричного механизма белкового синтеза с передачей генетического кода от ДНК к белку. Методы решения задачи полного секвенирования генома микроорганизмов.
  
  реферат [25,8 K], добавлен 16.11.2013
  

• Общая морфология и химический состав клеток

  Общая характеристика клетки: форма, химический состав, отличия эукариот от прокариот. Особенности строения клеток различных организмов. Внутриклеточное движение цитоплазмы клетки, метаболизм. Функции липидов, углеводов, белков и нуклеиновых кислот.
  
  лекция [44,4 K], добавлен 27.07.2013
  

• Отдел сине-зеленые водоросли

  Цитология и общая система организации отдела сине-зеленые водоросли – Cyanophyta, методы их размножения и признаки зрелости. Факторы среды, стимулирующие спорообразование у сине-зеленых водорослей. Характеристика порядка ностокальные и стигонемальные.
  
  контрольная работа [1,3 M], добавлен 29.07.2009
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам