Исследование процесса физиологической адаптации бактерий к тяжёлой воде - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Исследование процесса физиологической адаптации бактерий к тяжёлой воде

/b> Так как данный штамм метилотрофных бактерий удалось адаптировать к 2Н2О, исследование принципиальной возможности использования гидролизатов его биомассы для культивирования других штаммов продуцентов представлялось весьма актуальным. Следует подчеркнуть, что усваиваемость биомассы метилотрофов клетками эукариот составляет 85-99%, а производительность метилотрофов, измеренная по уровню конверсии метилового спирта достигает 50% [29]. При этом учитывалось, что метилотрофные бактерии при росте на метаноле способны синтезировать большое количество полноценных белков (до 55% от веса сухого вещества) [30], а также некоторое количество полисахаридов (до 10%) [31], причем эта способность сохраняется при росте на средах, содержащих 2Н2О и [U-2H]метанол. Для выделения этих соединений из (2Н)меченой биомассы метилотрофных бактерий было необходимо проводить её гидролиз. Для этого использовали два метода гидролиза биомассы - щадящий гидролиз путём автоклавирования в 0.5 н. растворе 2HCl (в 2H2O) (30 мин, 08 ати) и исчерпывающий гидролиз биомассы в 6 н. 2HCl (в 2H2O) (24 часа, 110 0С). В предварительных экспериментах было показано, что по-первому варианту гидролиза биомассы реализуется гораздо большая питательность суспензии метилотрофных бактерий по сравнению с гидролизом в 6 н. 2HСl. Поэтому мы отдали предпочтение этому методу проведения гидролиза биомассы.

Табл. 3

Качественный и количественный состав аминокислот, выделенных из белковых гидролизатов B. methylicum

Аминокислота Содержание в белке, % от сух. веса 1 г биомассы протонированный гидролизат гидролизат, полученный 98% 2H2О и 2% [U-2Н ]метанола
Глицин	8.03	9.69
Аланин	12.95	13.98
Валин	3.54	3.74
Лейцин	8.62	7.33
Изолейцин	4.14	3.64
Фенилаланин	3.88	3.94
Тирозин	1.56	1.82
Аспарагиновая кислота	7.88	9.59
Глутаминовая кислота	11.68	10.38
Лизин	4.37	3.98
Гистидин	3.43	3.72
Треонин	4.81	5.51
Метионин	4.94	2.25
Аргинин	4.67	5.27

Вследствие того, что используемые в работе бактериальные штаммы были представлены их ауксотрофными по определенным аминокислотам формами, было необходимо оценить сколько данных аминокислот содержится в гидролизатах биомассы и каковы уровни их дейтерированности. В гидролизате биомассы, полученной с 2H2O-среды было зафиксировано небольшое снижение содержания лейцина, изолейцина, глутаминовой кислоты, лизина и метионина по сравнению с биомассой, полученной на обычной воде (табл. 3). Содержания аланина, аспарагиновой кислоты, треонина и аргинина в дейтерированном белке, напротив, немного превышают контрольные показатели, снятые в Н2О. Таким образом, достигнутый результат в опытах по адаптации B. methylicum к 2H2О, позволил использовать гидролизаты его (2Н)меченой биомассы, полученной в ходе многоступенчатой адаптации к 2H2О в качестве ростовых субстратов для выращивания бацилл Bacillus subtilis, а также штамма галофильных бактерий Halobacterium halobium. При этом, показателем, позволяющим надеяться на высокую эффективность включения дейтерия в продукты, синтезируемыми данными бактериальными штаммами, служит высокий уровень дейтерированности аминокислот суммарного белка этих бактерий, измеренный на метиловых эфирах DNS-производных аминокислот, за исключением лейцина и метаболически родственных с ним аминокислот, сниженные уровни дейтерированности которых объясняются эффектом ауксотрофности данного метилотрофного штамма в лейцине (табл. 4).

Табл. 4

Уровни дейтерированности аминокислот суммарных белков B. methylicum, полученных в ходе многоступенчатой адаптации к 2H2O

Метиловые эфиры дансилпроизводных аминокислот	Величина молекулярного иона (М+)	Количество включенных атомов дейтерия	Уровень дейтерированности аминокислот, %
Dns-Gly-OMe	324.0	1.8	90.0
Dns-Ala-OMe	340.3	3.9	97.5
Dns-Val-OMe	368.5	4.0	50.0
Dns-Leu-OMe (Dns-Ile-OMe)	383.4	4.9	49.0
Dns-Phe-OMe	419.6	7.6	95.0
Dns-Tyr-OMe	668.5	6.5	92.8
Dns-Ser-OMe	354.8	2.6	86.6
Dns-Thr-OMe	-	-	не определяли
Dns-Met-OMe	-	-	не определяли
Dns-Asp-OMe	396.4	2.0	66.6
Dns-Glu-OMe	411.0	3.5	70.0
Dns-Lys-OMe	632.4	5.3	58.9
Dns-Arg-OMe	-	-	не определяли
Dns-Нs-OMe	-	-	не определяли

Адаптация бацилл B. subtilis.

В следующих опытах была исследована способность к росту на 2H2О бациллярного штамма B. subtilis, продуцента инозина. Рост данного штамма лучше всего происходил на ГС 1 среде, содержащей в качестве источника углерода глюкозу, а в качестве источника ростовых факторов гидролизаты (2Н)меченой биомассы метилотрофных бактерий B. methylicum.

Данный штамм удалось адаптировать к дейтерию путём рассева на твёрдую агаризованную среду ГС 1 со 100% 2H2О. Он сразу обнаружил нормальный рост в присутствии 2Н2О. При культивировании адаптированного B. subtilis на жидкой ГС 1 среде, уровень накопления инозина в культуральной жидкости снижается по-сравнению с исходным штаммом. Например, при росте исходного штамма B. subtilis на среде, содержащей обычную воду и протонированную биомассу уровень накопления инозина в культуральной жидкости достигал величины 17 г/л после пяти суток культивирования (рис. 3). Вместе с тем уровень накопления инозина на ГС 1 среде, был снижен в 4.4 раза по сравнению с исходным штаммом на протонированной среде. Сниженный уровень продукции инозина на в этих условиях коррелирует со степенью конверсии глюкозы, которая на 2H2O ассимилировалась не полностью, о чём свидетельствовали значительные количества накопленной в культуральной жидкости глюкозы после ферментации. Поэтому было интересно оценить содержание глюкозы в гидролизатах биомассы B. subtilis. В состав гидролизатов внутриклеточных сахаров данного штамма входят глюкоза, фруктоза, рамноза, арабиноза, мальтоза и сахароза (табл. 5). Важно, что содержание глюкозы в дейтерированной биомассе достигает 21.4%, т. е. значительно выше, чем для других сахаров. Содержания других сахаров в анализируемых образцах существенно не отличаются от таковых для Н2О, за исключением сахарозы, которая в дейтерированном образце не детектируется (табл. 5).

Табл. 5

Качественный и количественный состав сахаров, выделенных из гидролизатов биомассы B. subtilis.

Сахар Содержание в биомассе, в % от сухого веса 1 г биомассы протонированный гидролизат гидролизат, полученный со 100% 2H2О
Глюкоза	20.01	21.40
Фруктоза	6.12	6.82
Рамноза	2.91	3.47
Арабиноза	3.26	3.69
Мальтоза	15.30	11.62
Сахароза	8.62	-

Адаптация галофильных бактерий H. halobium.

Страницы: 1, 2, 3, 4