Акумуляція Cu(II) морськими нейтрофільними тіоновими бактеріями

Вивчення сучасних біосорбційних технологій очищення навколишнього середовища від йонів важких металів. Визначення здатності морських тіонових бактерій, ізольованих з води Чорного моря в районі Одеської затоки до вилучення міді з водного розчину.

Рубрика Биология и естествознание
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 26.06.2020
Размер файла 891,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеський національний університет імені І. І. Мечникова

АКУМУЛЯЦІЯ Cu(II) МОРСЬКИМИ НЕЙТРОФІЛЬНИМИ ТІОНОВИМИ БАКТЕРІЯМИ

Н.Ю. Васильєва, Л.І. Слюсаренко, Т.В. Васильєва

Анотація

Мета: визначити здатність нейтрофільних тіонових бактерій вилучати йони Cu(II) з водних розчинів. Методи. Об'єктом дослідження була здатність морських тіонових бактерій, ізольованих з води Чорного моря в районі Одеської затоки до вилучення міді з водного розчину. Для дослідження метал-акумулювальної активності тіонових бактерій, відбирали штами, які були резистентними до міді на рівні 0,01-0,02 М. Початкова концентрація Cu(II) у водному розчині становила 1 мМ. Термін культивування мікроорганізмів у водному розчині, що містить мідь становив 10 діб. Залишковий вміст Cu(II) у водному розчині визначали атомно-абсорбційним методом на приладах ААС-1 (Німеччина) і С-115ПК Selmi (Україна) при довжині хвилі 324,7 нм для Cu. Достовірність отриманих результатів оцінювали за критерієм Стьюдента з вірогідністю р<0,05. Результати. Встановлено, що тіонові бактерії, ізольовані з води Чорного моря, здатні до акумуляції міді з водних розчинів. Cu-акумулювальна активність залежить від тривалості взаємодії між мікроорганізмами і розчином. Максимальний рівень вилучення Cu(II) - 89,24% з водного розчину реєстрували на 10 добу культивування при використанні штаму Thiobacillus sp. DKZ4. На сьому добу культивування вилучення Cu(II) з водного розчину при використанні штаму Thiobacillus sp. DKZ_2 досягало 85,25%. Показано, що рівень резистентності до міді, який був визначений раніше, не корелює зі здатністю бактерій акумулювати мідь. Висновки. Нейтрофільні тіонові бактерії, ізольовані з води Чорного моря, здатні до акумуляції Cu(II) з водного розчину в межах від 22,83% до 89,24% і тому вони можуть бути перспектипними для розробки біосорбційної технології. Здатність до Cu-акумулювальної активності залежить від штаму та не залежить від МІК.

Ключові слова: нейтрофільні тіонові бактерії, очищення води, Cu(II).

Аннотация

Н. Ю. Васильева, Л. И. Слюсаренко, Т. В. Васильева

Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова

АККУМУЛЯЦИЯ CU(II) МОРСКИМИ НЕЙТРОФИЛЬНЫМИ ТИОНОВЫМИ БАКТЕРИЯМИ

Цель: определить способность нейтрофильных тионовых бактерий извлекать ионы Cu(II) из водных растворов. Методы. Объектом исследования была способность морских тионовых бактерии, изолированных из воды Черного моря в районе Одесской бухты к извлечению меди из водного раствора. Для исследования металл-аккумулирующей активности тионовых бактерий, отбирали штаммы, которые были резистентными к меди на уровне 0,01-0,02 моль/л. Начальная концентрация Cu (II) в водном растворе составляла 1 мМ. Срок культивирования микроорганизмов в водном растворе, содержащем медь составлял 10 суток. Остаточное содержание Cu(II) в водном растворе определяли атомно-абсорбционным методом на приборах

ААС-1 (Германия) и С-115ПК Selmi (Украина) при длине волны 324,7 нм для Си. Достоверность полученных результатов оценивали по критерию Стьюдента с вероятностью р <0,05. Результаты. Установлено, что тионовые бактерии, изолированные из воды Черного моря, способные к аккумуляции тяжелых металлов из водных растворов, а Си-аккумулирующая активность зависит от продолжительности взаимодействия между микроорганизмами и раствором. Максимальный уровень изъятия Си(П) - 89,24% из водного раствора регистрировали на 10 сутки культивирования при использовании штамма ПюЬааїїш ір. DKZ_4. На седьмые сутки культивирования извлечение Си (II) из водного раствора при использовании штамма ПюЬасШш ір. DKZ_2 достигало 85,25%. Было показано, что уровень резистентности к меди, который был определен ранее, не влиял на способность бактерий аккумулировать медь. Выводы. Нейтрофильные тионовые бактерии, изолированные из воды Черного моря способны к извлекать из водного раствора от 22,83% до 89,24% Си(П) и поэтому их можно использовать для разработки биосорбциной биотехнологии особенно в области очистки вод от тяжелых металлов. Способность к аккумуляции Си зависит от штамма, но не зависит от МИК.

Ключевые слова: нейтрофильные тионовые бактерии, очистка воды, Си(П).

Annotation

N. Yu. Vasylieva, L. I. Sliusarenko, T. V. Vasylieva Odesa National I. I. Mechnykov University,

CU (II) ACCUMULATION BY MARINE NEUTROPHIL SULFUR-OXIDIZING BACTERIA

Aim: to determine the ability of neutrophilic sulfur-oxidizing bacteria to extract Cu (II) ions from aqueous solutions. Methods. The object of the study was the ability of marine sulfur-oxidizing bacteria isolatedfrom the water of the Black Sea near the Odessa Bay to extract copper from aqueous solution. To study the metalaccumulating activity of sulfur-oxidizing bacteria, we have selected strains that were resistant to copper at the level of 0.01-0.02 mol/l. The initial concentration of Cu (II) in aqueous solution was 1 mM. The period of cultivation of microorganisms in aqueous solution containing copper was 10 days. The residual content of Cu (II) in aqueous solution was determined by the atomic absorption method on AAS-1 devices (Germany) and C-115PC Selmi (Ukraine) at the wavelength of 324.7 nm for Cu. The reliability of the results obtained was assessed on the Student's criterion with probability of p <0.05. Results. It was established that sulfur-oxidizing bacteria isolated from the water of the Black Sea capable of accumulating heavy metals from aqueous solutions, and Cu-accumulating activity depends on the duration of the interaction between microorganisms and solution. The maximum level of extraction of Cu (II) from aqueous solution was equal 89.24% was recorded on the 10th day of cultivation using a strain of Thiobacillus sp. DKZ 4. On the seventh day of cultivation, the extraction of Cu (II) from aqueous solution with using a strain of Thiobacillus sp. DKZ2 reached 85.25%.

It was shown that the level of resistance to copper, which had been previously defined, did not affect the ability of bacteria to accumulate copper. Conclusions. Neutral sulfur-oxidizing bacteria isolated from the water of the Black Sea are capable of extracting from aqueous solution from 22.83% to 89.24% of Cu (II) and therefore they can be used to develop biosorption biotechnology especially in the field of water purification from heavy metals. The ability to accumulate Cu depends on the strain, but does not depend on MIC.

Key words: neutrophilic sulfur-oxidizing bacteria, water purification, Cu (II).

Виклад основного матеріалу

мідь морський тіоновий бактерія

Сучасні біосорбційні технології спрямовані на очищення навколишнього середовища від йонів важких металів і здебільшого базуються на здатності мікроорганізмів зв'язувати, видаляти і накопичувати метали. Причому кожне перетворення включає в себе, безліч різних процесів (сорбції, десорбції, комплексоутворення, реакції окиснення-відновлення і біоакумуляції). В подібних технологіях застосовується біомаса, що містить мертві або живі, активно метаболізувальні мікроорганізми та широкий діапазон тимчасових змінних навколишнього середовища і біологічних факторів (pH, Eh, розчи-нений O2, органічні та неорганічні ліганди, катіони інших металів і мікробна активність та тощо). При використанні живих мікроорганізмів може здійснюватися активна і пасивна сорбція, тобто акумуляція і біосорбція. Акумуляція має складніший механізм, бо в цьому випадку задіяні метаболічні процеси, які підтримують життєзабезпечення мікроорганізму і часто безпосередньо пов'язані зі специфічними механізмами резистентності. До таких специфічних механізмів відносять внутрішньоклітинне і позаклітинне секвестрування, властиве багатьом мікроорганізмам і найбільш докладно вивчене на прикладі бактерій родів Pseudomonas, Rhizobium та Escherichia, Bacillus [6, 14, 9].

Проведене дослідження безпосередньо стосується проблеми, яка пов'язана з розробкою нових біотехнологічних підходів відносно завдання очищення стічних вод від важких металів. Мотивацією для відбору саме міді і нейтрофільних тіонових бактерій слугувало декілька причин. По-перше, серед безлічі важких металів, що знаходяться в навколишньому середовищі мідь є одним з найбільш цікавих металів бо мідь відноситься до речовин з високим ступенем токсичності, відповідно до шкали Ейхгорна, яка відображає взаємодії металів з азотистими гетероциклічними основами ДНК (Cu2 - > Cd2 - > Pb2 - > Zn2 - >Mn2 - > Co2 - > Ni2 - > Ca2 - > Mg2 - ), тобто є гостро токсичною для більшості прісноводних і морських мікроорганізмів, безхребетних, а також для водних рослин [5, 8].

По-друге, у сучасній біотехнології найчастіше використовуються ацидофільні тіонові бактерії, які беруть участь у біовилуговуванні металів з відвалів різного походження. Практичне використання нейтрофільних тіонових бактерій практично не зустрічається. Однак, на нашу думку є можливість використовувати саме нейтрофільні форми тіонових бактерій у біотехнології особливо в галузі очистки вод від важких металів.

По-третє, бактерії, які виділені з морського середовища, пристосовані до несприятливих умов, і, як наслідок, мають комплекс специфічних адаптацій, в тому числі, і резистентність до дії важких металів [7]

Крім того, питання розробки нових технологій і створення нових мікробних біопрепаратів для вирішення проблем забруднення навколишнього середовища, є особливо важливим у зв'язку з посиленням законів з охорони навколишнього середовища. Вимоги, що пред'являються до якості води, спонукають до вдосконалення, а також розробки нових, більш ефективних методів очищення стічних вод від металів. Біологічні методи у порівнянні з існуючими хімічними і фізичними методами очищення знаходять все більше застосування для вилучення металів з промислових, а також побутових стічних вод бо характеризуються достатньою простотою і ефективністю [7].

Тому метою дослідження було визначити здатність нейтрофільних тіонових бактерій вилучати йони Cu(II) з водних розчинів.

Матеріали та методи

Об'єктом дослідження були морські тіонові бактерії, ізольовані з води Чорного моря в районі Одеської затоки. Проби морської води відбирали з двох територіальних зон: Біологічна станція ОНУ імені І. І. Мечникова та району Дачі Ковалевського. На кожній локації окремо були відібрані дві точки: морська вода (глибина забору проби 10-15 см від поверхні), та вода з зони заплеску - супралітораль (1,5 м від кінця морської хвилі та на глибині 60-70 см.).

Попереднє виділення та культивування ізольованих штамів тіонових бактерій здійснювали на агаризованому середовищі Бейеринка (г/л), яке вважається універсальним для виділення нейтрофільних тіонових бактерій [3]: Ш^203 - 5,0 г; NaHCO3 - 1,0; Ш2НРО4 - 0,2; МgСl2 - 0,1; КН4С12 - 0,1; вода дистильована - 1,0 л; рН 7,0.

Середовище готували на морській воді. Наявність росту спостерігали протягом 7-14 діб.

Визначення приналежності ізольованих мікроорганізмів до тіонових бактерій здійснювали, орієнтуючись на морфологічні, культуральні та біохімічні ознаки, наведені у визначнику Бергі. Морфологію клітин вивчали за допомогою світлового мікроскопу у різний термін культивування (1, 3, 7 та 10 діб); визначали форму клітин, рухливість, відношення клітин бактерій до забарвлення по Граму.

Для дослідження метал-акумулювальної активності тіонових бактерій відбирали штами, які були резистентними до міді на рівні 0,01-0,02 М (табл. 1).

Таблиця 1

Райони виділення штамів тіонових бактерій та показники мінімальних інгібувальних концентрацій для них (МІК)

Місце виділення

Назва штаму

МІК (мінімальна інгібувальна концентрація) міді

Зона заплеску в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSZ 1

0,01 М

Thiobacillus sp. BSZ 3

0,02 М

Thiobacillus sp. BSZ 5

0,02 М

Зона заплеску в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKZ 2

0,02 М

Thiobacillus sp. DKZ 3

0,02 М

Thiobacillus sp. DKZ 4

0,02 М

Морська вода в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSS 4

0,01 М

Thiobacillus sp. BSS 5

0,02 М

Thiobacillus sp. BSS 6

0,02 М

Thiobacillus sp. BSS 8

0,01 М

Морська вода в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKS 2

0,01 М

Thiobacillus sp. DKS 3

0,02 М

Thiobacillus sp. DKS 4

0,01 М

Початковим розчином для досліду слугувало рідке середовище Бейєринка з додаванням 0,02% дріжджового екстракту (створення міксотрофних умов) і 1 мМ Си$04*7Н20. Для кожного окремого штаму використовували флакон об'ємом 250 мл, в який додавали 100 мл початкового розчину і один мл бактеріальної суспензії (концентрація клітин становила 1х108 КУО/мл).

За контроль слугувало рідке середовище Бейеринка з додаванням 0,02% дріжджового екстракту, 1,0 мМ СиЈ04*7Н20 без додавання мікроорганізмів. Дослідні та контрольні варіанти витримували в термостаті при температурі 30 ±0,5°С протягом десяти діб. Дослід проводили в трьох повторах.

Оцінку метал-акумулювальної активності тіонових бактерій здійснювали за ступенем очищення розчину води від йонів міді:

а = [(С0С)/С0] х 100%,

де С0 і С - концентрації полютанта до та після обробки [1, 2].

Аналіз розчинів на залишковий вміст міді здійснювали із застосуванням атомно-абсорбційної спектроскопії на приладах ААС-1 (Німеччина) і С-115ПК Selmi (Україна) при довжині хвилі 324,7 нм для Си [1].

Для того, щоб визначити залишковий вміст міді у розчині, бактеріальні клітини відділяли осаджуванням шляхом центрифугування при 10 000 об/хв протягом 5 хв.

Достовірність отриманих результатів оцінювали за критерієм Стьюдента з вірогідністю р < 0,05.

Результати досліджень та їх обговорення

При дослідженні резистентності тіонових бактерій до міді помітили, що деякі штами при високих концентраціях формують колонії насиченого синього кольору (рис. 1), що може бути показником здатності до акумуляції йонів міді клітинами бактерій.

Рис. 1 Морфологічні особливості колоній тіонових бактерій за присутності йонів міді (х 4)

Слід відмітити, що мідь відноситься до металів так названої "комбінованої дії". Йон міді (ІІ) є високопотенційним металом-окиснювачем, який також здатний до заміщення металів в активних центрах ензимів [4], що служать кофактором для багатьох ензимів, включаючи термінальні оксидази, монооксигенази, диоксигенази і супероксиддисмутази. Однак, надмірна концентрація йонів міді спричиняє токсичний вплив на живі організми [1, 6, 4, 14, 16].

При проведені дослідження було показано, що на першу добу металакумулювальну активність штамів тіонових бактерій, ізольованих з морської води і зони заплеску майже не спостерігали (табл. 2). Штами Thiobacillus sp. BSZ_1, Thiobacillus sp. BSZ_3, Thiobacillus sp. BSZ_5 акумулювали з розчину від 10,56 до 17,95% йонів міді (табл. 2). Для штамів, ізольованих з зони заплеску біля Дачі Ковалевського (Thiobacillus sp. Б^_2, Thiobacillus sp. ОК^_3), показник акумуляції міді не відрізнявся. Метал-акумулювальна активність штаму Thiobacillus sp. ОК2_4 на першу добу була практично нульовою (табл. 2).

Найбільша здатність вилучати мідь (33,97 і 44,71%) показана для штамів Thiobacillus sp. BSS_4 і Thiobacillus sp. BSS_5, які були ізольовані з морської води в районі Біологічної станції ОНУ (табл. 2).

Таблиця 2

Ступінь вилучення CuSO4*7H2O при початковій концентрації 1,0 мМ
на першу добу дослідження

Місце виділення

Назва штаму

МІК міді

Акумуляція міді

Абсолютне значення (мг/дм3)

% вилучення

Зона заплеску в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSZ 1

0,01 М

51,75±1,20

17,95

Thiobacillus sp. BSZ 3

0,02 М

54,26±1,25

13,97

Thiobacillus sp. BSZ 5

0,02 М

56,41±3,51

10,56

Зона заплеску в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKZ 2

0,02 М

56,52±1,31

10,39

Thiobacillus sp. DKZ 3

0,02 М

53,70±1,24

14,87

Thiobacillus sp. DKZ 4

0,02 М

62,97±1,46

0,16

Морська вода в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSS 4

0,01 М

41,65±0,96

33,97

Thiobacillus sp. BSS 5

0,02 М

34,87±0,81

44,71

Thiobacillus sp. BSS 6

0,02 М

56,92±1,32

9,75

Thiobacillus sp. BSS 8

0,01 М

54,01±1,25

14,36

Морська вода в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKS 2

0,01 М

58,34±1,35

7,50

Thiobacillus sp. DKS 3

0,02 М

57,89±1,34

8,22

Thiobacillus sp. DKS 4

0,01 М

51,75±1,33

8,69

На сьому добу спостереження було відмічено суттєве зменшення кількості міді у розчині. Найбільша метал-акумулювальна активність відзначена для штамів з зони заплексу в районі Дачі Ковалевського і морської води біля Біологічної станції ОНУ Ступінь вилучення міді з розчину досягала 75,19-85,25% для штамів Thiobacillus sp. БК2_2, Thiobacillus sp. БК2_3, Thiobacillus sp. БК2_4 і 63,48-77,89% для штамів Thiobacillus sp. BSS_5, Thiobacillus sp. BSS_6, Thiobacillus sp. BSS_8 (табл. 3).

Таблиця 3

Ступінь біологічного очищення водного розчину від CuSO4*7H2O при початковій концентрації 1,0 мМ на сьому добу дослідження

Місце виділення

Назва штаму

МІК міді

Акумуляція міді

Абсолютне значення (мг/дм3)

% вилучення

Зона заплеску в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSZ 1

0,01 М

46,63±1,08

26,56

Thiobacillus sp. BSZ 3

0,02 М

41,6±0,96

34,49

Thiobacillus sp. BSZ 5

0,02 М

38,14±0,88

39,94

Зона заплеску в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKZ 2

0,02 М

9,37±0,22

85,25

Thiobacillus sp. DKZ 3

0,02 М

14,01±0,32

77,93

Thiobacillus sp. DKZ 4

0,02 М

15,75±0,36

75,19

Морська вода в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSS 4

0,01 М

32,66±0,75

48,57

Thiobacillus sp. BSS 5

0,02 М

23,22±0,54

63,43

Thiobacillus sp. BSS 6

0,02 М

23,06±0,53

63,68

Thiobacillus sp. BSS 8

0,01 М

14,03±0,32

77,89

Морська вода в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKS 2

0,01 М

41,42±0,96

34,77

Thiobacillus sp. DKS 3

0,02 М

49,01±1,13

22,83

Thiobacillus sp. DKS 4

0,01 М

39,96±0,92

37,07

На десяту добу спостереження майже в усіх дослідах спостерігали значне зниження залишкового вмісту йонів міді у розчині. Максимальний рівень вилучення міді досягав 89,24% (штам Thiobacillus sp. БК2_4). Штами Thiobacillus sp. BSS_4, Thiobacillus sp. BSS_5 і Thiobacillus sp. BSS_6 також демонстрували рівень очищення розчину від йонів міді на рівні 85,6-88,42% (табл. 4). Саме ці штами, ізольовані з морської води в районі Біологічної станції ОНУ, демонстрували максимальну активність з самого початку експерименту (табл. 2).

Високий ступінь вилучення міді з розчину реєстрували для штамів Thiobacillus sp. Б^_2 і Thiobacillus sp. Б^_3, ізольованих з морської води біля Дачі Ковалевського (87,27-88,97%) (табл. 4).

Таблиця 4

Ступінь вилучення CuSO4*7H2O при початковій концентрації 1,0 мМ на десяту добу дослідження

Місце виділення

Назва штаму

МІК міді

Акумуляція міді

Абсолютне значення (мг/дм3)

% вилучення

Зона заплеску в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSZ 1

0,01 М

22,29±0,53

6,17

Thiobacillus sp. BSZ 3

0,02 М

24,01±0,57

61,41

Thiobacillus sp. BSZ 5

0,02 М

9,61±0,21

84,55

Зона заплеску в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKZ 2

0,02 М

11,35±0,26

82,00

Thiobacillus sp. DKZ 3

0,02 М

11,59±0,27

81,62

Thiobacillus sp. DKZ 4

0,02 М

6,78±0,16

89,24

Морська вода в районі Біологічної станції ОНУ

Thiobacillus sp. BSS 4

0,01 М

8,95±0,21

85,60

Thiobacillus sp. BSS 5

0,02 М

8,02±0,19

87,12

Thiobacillus sp. BSS 6

0,02 М

7,17±0,17

88,42

Thiobacillus sp. BSS 8

0,01 М

6,89±0,16

89,07

Морська вода в районі Дачі Ковалевського

Thiobacillus sp. DKS 2

0,01 М

46,43±1,07

26,37

Thiobacillus sp. DKS 3

0,02 М

6,95±0,16

88,97

Thiobacillus sp. DKS 4

0,01 М

8,03±0,19

87,27

Узагальнені результати дослідження наведено на рисунку 2, з якого наочно видно, що найбільш перспективним штамом є Thiobacillus sp. DKZ_4, який демонстрував максимальний рівень вилучення міді - 89,24% (табл. 4).

Також, досить цікавим для розробки нової біосорбційної біотехнології є штам Thiobacillus sp. DKZ_2, для якого зареєстрували 85,25% вилучення йонів міді на сьому добу (табл. 3, рис. 2).

Отримані під час проведення дослідження мікроскопічні препарати (рис. 3), наочно демонструють, що форма клітин під дією міді змінюється. Якщо спочатку мікроорганізми виглядали як звичайні грам-негативні палички, то наприкінці досліду вони збільшуються, набувають округлої форми і більшість з них стають забарвленими в синій, блакитний або зеленої колір (рис. 3).

Як відомо, системами гомеостазу транспорту металів у бактеріальній клітині є ефлюкс-системи. Резистентність до міді також залежить від подібної системи транспорту, яка регулюється вмістом йонів міді, її позаклітинної біодоступності і внутрішньоклітинної потреби в металі. Найбільш дослідженими шляхами у бактерій, що відповідають за стійкість до Си2 - , є активний відтік йонів цього металу з цитоплазми в периплазму, що регулюється АТФазами, системою відтоку Сш і шаперонами міді [10, 11, 12, 15, 17].

Рис. 2 Метал-акумулювальна активність тіонових бактерій Чорного моря за ступенем очищення водного розчину від CuSO4Ч7H2O під час проведення дослідження [tst(1доба-7доба) = 5,49, при p = 2,911e-05; tst(1доба-10доба) = 7,12, при p = 1,72e-06; tst(7доба-10доба) = 2,165, при p = 0,04085 у порівнянні з ttab= 2,17 при р = 0,05] Fig. 2. Metal-accumulating activity of sulfur-oxidizing bacteria of the Black Sea according to the degree of purification of aqueous solution from CuSO4Ч7H2O during the study [tst(1day-7 day) = 5.49, at p = 2.911e-05; tst (1day-10day) = 7.12 at p = 1.72e-06; tst (7day-10day) = 2.165, at p = 0.04085 in comparison with ttab = 2.17 at р = 0.05]

Рис. 3 Мікроскопічні препарати досліджених штамів (на прикладі штаму Thiobacillus sp. DKZ_4) протягом першої доби культивування (а), п'ятої доби (б) і десятої доби (в) (Ч 1500) Fig. 3. Microscopic preparations of the studied strains (using the example of a strain of Thiobacillus sp. DKZ_4) during the first day of cultivation (a), the fifth day (б) and the tenth day (в) (Ч 1500)

Також відомо, що мікроорганізми здатні утримувати йони міді у периплазмі при активації систем гомеостазу, подібних до системи CopABCD. Взагалі подібна система резистентності та транспорту міді забезпечується чотирма структурними білками, а саме білком внутрішньої мембрани CopD, білком зовнішньої мембрани СорВ і двома переплазматичними білками СорА і СорС. Білки СорВ, СорА, СорС зв'язують йони Си2 - на зовнішній мембрані або в периплазматичному просторі, надаючи тим самим колоніям блакитного забарвлення. Таким чином, така система резистентності створює в периплазматичному просторі сховище знешкодженої міді [4, 6, 8, 13, 14, 16, 18].

Орієнтуючись на дані літератури можна припустити, що резистентні до міді тіонові бактерії, ізольовані з поверхневих вод Чорного моря, мають саме систему гомеостазу CopABCD і, відповідно здатні до акумуляції міді у периплазматичному просторі, що і пояснює забарвлення клітин на мікроскопічних препаратах.

Таким чином, після проведення експерименту тривалістю в 10 діб можна констатувати, що тіонові бактерії, ізольовані з води Чорного моря, здатні до акумуляції йонів металів з водних розчинів, а Си-акумулювальна активність залежить від тривалості взаємодії між мікроорганізмами і розчином. Якщо на першу добу акумуляція майже не спостерігається, то на десяту добу вилучення міді з розчину досягало майже дев'яноста відсотків.

Показано, що рівень резистентності до йонів міді, який був визначений раніше, не корелює зі здатністю бактерій акумулювати мідь.

Штам Thiobacillus sp. DKZ_4 та штам Thiobacillus sp. DKZ_2 демонстрували максимальну здатність (89,24% 85,25%, відповідно) до вилучення йонів міді з водного розчину.

Отримані результати можуть бути використані для розробки нової біосорбційної біотехнології спрямованої на вилучення металів з водних розчинів.

Список використаної літератури

1. Горшкова О. Г., Гудзенко Т В., Волювач О. В., Бєляєва Т. О., Конуп I. П. Вилучення Cu(II) з водних розчинів іммобілізованими клітинами бактерій роду Pseudomonas // Мікробіологія і біотехнологія. 2017. № 3. С. 66-74.

2. Иваница В. А., Бухтияров А. Е., Лисютин Г В, Захария А. Н., Гудзенко Т В. Аккумуляция тяжелых металлов бактериями рода Pseudomonas // Мікробіологія і біотехнологія. 2012. № 4. С. 76-83.

3. Каравайко Г И., Дубинина Г. А., Кондратьева Т. Ф. Литотрофные микроорганизмы окислительных циклов серы и железа // Микробиология. 2006. Т. 75, № 5. C. 593-629

4. Кушкевич I., Гнатуш С., Гудзь С. Вплив важких металів на клітини мікроорганізмів // Вісн. Львів. ун-ту. ім. І. Франка. Сер. біол. 2007. Вип. 45. С. 3-28

5. Помогайло А. Д. Макромолекулярные металлохелаты / А. Д. Помогайло, И. Е. Уфлянд. М.: Химия, 1991. 304 с.

6. Таширев А. Б. Теоретические аспекты взаимодействия микроорганизмов с металлами. Микробная аккумуляция металлов, обусловленная их стереохимической аналогией с макроэлементами // Мікробіологічний журнал. 1994. № 6. С. 89-97.

7. Таширев А. Б., Романовская В. А., Сиома И. А. и др. Антарктические микроорганизмы, устойчивые к высоким концентрациям Hg2 - , Cu2 - , Cd2 - и СгО42// Доповіді Національної Академії наук України. 2008. № 1. С. 169-176.

8. Янева О. Д. Механизмы устойчивости бактерий к ионам тяжелых металлов // Мікробіологічний журнал. 2009. Т. 71, № 5. С. 54-65.

9. Gonzalez A. G., Shirokova L. S., Pokrovsky O. S et al. Adsorption of copper on Pseudomonas aureofaciens: protective role of surface exopolysaccharides. // J Colloid Interf Sci. 2010. Vol. 350. P 305-314.

10. Gonzalez-Guerrero M., Raimunda D., Cheng X., Arguello J. M. Distinct functional roles of homologous Cu - efflux ATPases in Pseudomonas aeruginosa. // Mol Microbiol. 2010. Vol. 78. P. 1246-1258.

11. Bondarczuk K., Piotrowska-Seget Z. Molecular basis of active copper resistance mechanisms in Gram-negative bacteria//Cell Biol Toxicol. 2013. Vol. 2. P 397-405

12. Martinez-Bussenius C., Navarro C. A., Orellana L., Paradela A., Jerez C. A. Global response of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 to high concentrations of copper: A quantitative proteomics approach // Journal of Proteomics. 2016. Vol. 145. P 37-45.

13. Nies D. H. The cobalt, zinc, and cadmium efflux system CzcABC from Alcaligenes eutrophus functions as a cation-proton antiporter in Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1995. Vol. 177. P. 2707-2712.

14. Nies H. D. Efflux-mediated heavy metal resistance in prokaryotes // FEMS Microbiol. Rev. 2003. Vol. 27, No 2-3. P. 313-339.

15. Outten F W., Huffman D. L., Hale J. A., OHalloran T V The independent Cue and Cus system confer copper tolerance during aerobic and anaerobic growth in Escherichia coli. // J. Biol. Chem.2001. Vol. 276. P. 30670-30677.

16. Puig S., Rees E. M., Thiele D. J. The ABCDs of periplasmic copper trafficking // Structure. 2002. Vol. 10. P. 1292-1295.

17. Rensing C., Grass G. Escherichia coli mechanism of copper homeostasis in a changing environment // FEMS Microbiol. Rev. 2003. Vol. 27. P. 197213

18. Rensing C., Fan B., Sharma R., Mitra B., Rosen B. P. CopA: an Escherichia coli Cu(I)-translocating P-type ATPase. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. Vol. 97. P. 652-656

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Важкі метали в навколишньому середовищі. Їх хімічні властивості і роль для живої природи. Вплив важких металів на ріст і розвиток рослин. Важкі метали - забруднювачі навколишнього середовища. Межі витривалості навантаження важкими металами.

    реферат [28,7 K], добавлен 31.03.2007

  • Морфологія, фізіологія, метаболізм, генетика та антигени бактерій родини Enterobacteriaceae. Патогенність і токсиноутворення, резистентність, патогенез бактерій. Профілактика і лікування захворювань викликаних бактеріями родини Enterobacteriaceae.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 09.06.2011

  • Наявність хромофора, що складається із низки кон’югованих подвійних зв’язків, кількість яких визначає характер забарвлення пігменту - одне зі специфічних особливостей каротиноїдів. Піоцианін - антибіотик, активний проти всіх грампозитивних бактерій.

    статья [426,3 K], добавлен 21.09.2017

  • Молекулярна структура та фізіологічні властивості води. Термодинамічні показники водного режиму рослин. Процеси надходження і пересування води в рослині. Коренева система як орган поглинання води. Особливості водного режиму у різних екологічних груп.

    курсовая работа [52,6 K], добавлен 25.12.2013

  • Гідробіонти як переважно первинноводні тварини, які все життя проводять у воді. Вплив середовища існування на гідробіонтів: температури, прозорості води, газового режиму водоймища, вуглекислого газу, водневого показника (рН), різних речовин, організмів.

    курсовая работа [27,0 K], добавлен 28.10.2010

  • Дія стресу, викликаного іонами важких металів. Дослідження змін активності гваякол пероксидази та ізоферментного спектру гваякол пероксидази рослин тютюну в умовах стресу, викликаного важкими металами. Роль антиоксидантної системи в захисті рослин.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 31.12.2013

  • Загальна характеристика водного обміну рослинного організму: надходження води в клітину; дифузія, осмос, тургор. Роль водного балансу у фізіологічних процесах. Транспірація, її значення, фактори що впливають на цей процес. Пересування води по рослині.

    курсовая работа [245,3 K], добавлен 27.08.2011

  • Характеристика бактерій Rhodobacter sphaeroides, історія винайдення та етапи вивчення. Морфологічні ознаки клітин, особливості їх будови та генетики, екологія та фізіолого-біохімічні ознаки. Поновлювальні джерела енергії. Можливе використання бактерій.

    курсовая работа [2,8 M], добавлен 06.10.2014

  • Продигіозин - один з декількох вторинних бактеріальних метаболітів у якому метоксибіпірольний фрагмент включений у дипірометиленову структуру. Дослідження впливу концентраційного ряду іонів металів на інтенсивність кольору пігменту у мікроорганізмів.

    статья [327,4 K], добавлен 19.09.2017

  • Вода - найважливіша складова середовища нашого існування. Розподіл води у тканинах організму людини. Вивчення впливу водних ресурсів на здоров’я. Дослідження основних показників якості питної води. Кількість добової норми рідини та правила її вживання.

    реферат [20,9 K], добавлен 02.03.2013

  • Вивчення середовища для виробництва білкових концентратів із водоростей, бактерій, рослин, дріжджів та грибів. Огляд ферментаторів для стерильного культивування мікроорганізмів. Аналіз флотації, сепарування, випарювання й сушіння для одержання протеїнів.

    дипломная работа [126,7 K], добавлен 07.05.2011

  • Бурі водорості — велика група переважно морських водоростей. Представники групи: відділ Бурі водорості, родина Жовтецеві, Осокові. Середовище розповсюдження біомаси і роль в морських екосистемах як джерело їжі та укриття для багатьох мешканців моря.

    реферат [16,5 K], добавлен 28.01.2012

  • Бактерії як велика група одноклітинних мікроорганізмів, які характеризуються відсутністю оточеного оболонкою клітинного ядра. Основні шляхи переносу ДНК у бактерій. Види зелених водоростей та їх екологічне значення. Основні екологічні функції бактерій.

    реферат [35,5 K], добавлен 13.01.2010

  • Характеристика генетичного апарату бактерій. Особливості їх генів та генетичної карти. Фенотипова і генотипова мінливість прокаріот. ДНК бактерій. Генетичні рекомбінації у бактерій: трансформація, кон’югація, трансдукція. Регуляція генної активності.

    курсовая работа [44,8 K], добавлен 21.09.2010

  • На основі вивчених еколого-біологічних властивостей рослин водних та прибережно-водних біоценозів проведення визначення стану їхніх ценозів русла річки Сіверський Донець. Визначення видів біоіндикаторів водного середовища, екологічні особливості видів.

    курсовая работа [63,9 K], добавлен 07.05.2009

  • Стан забруднення атмосферного повітря у Рівненський області. Оцінка екологічного стану озера Басів Кут. Вимоги до якості води і методи гідрохімічних досліджень визначення органолептичних властивостей води. Дослідження якості поверхневих вод озера.

    учебное пособие [739,8 K], добавлен 24.10.2011

  • Ссавці – анфібіонти і гідробіонти, особливості їх пристосування до життя у воді. Водяні тварини та їх поділ на морських та прісноводних. Сучасна прісноводна фауна. Ряд ластоногих та китоподібних. Родина сірих китів, дзьоборилих, смугачевих та дельфінових.

    курсовая работа [92,5 K], добавлен 08.12.2010

  • Загальновизнана гіпотеза походження води Світового океану. Роль води в житті людини. Підтримання постійної температури організму. Аномалії води. Кругообіг води в природі. Жива вода. Мінеральна вода. Срібна вода. Тала вода. Активована вода.

    реферат [35,9 K], добавлен 03.01.2007

  • Аналіз генетичних особливостей мікроорганізмів. Нуклеоїд як бактеріальна хромосома. Плазміди та епісоми як позахромосомні фактори спадковості. Практичне використання знань з генетики бактерій. Способи генетичної рекомбінації. Регуляція експресії генів.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 28.03.2014

  • Будова води, частини та їх взаємозв'язок, фактори, що впливають на якість і структуру. Біологічне значення води в природі та окремому організмі як розчинника, її властивості. Вміст води в організмі людини, її роль в енергетичних та хімічних процесах.

    контрольная работа [28,9 K], добавлен 25.03.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.