Таблица 3.1.4.
Показатели роста штамма LPM-4 при ассимиляции ЭДТА и глюкозы
Показатели
ЭДТА
ЭДТА + глюкоза
(до посева)
(1 сут)
(2 сут)
(3 сут)
Максимальная удельная скорость роста, ч-1
0,042
0,057
0,055
0,049
ЭДТА, г/л
0,873
Глюкоза, г/л
0,910
0,977
1,020
1,060
Биомасса суммарная
0,196
0,378
0,391
0,399
0,423
Биомасса, образованная из ЭДТА
Биомасса, образованная из глюкозы
0,182
0,195
0,203
0,227
Выход клеток по массе из ЭДТА, YЭДТА, %
22,4
Выход клеток по массе из глюкозы,Yглюкоза, %
20,0
19,9
21,4
Выход клеток по энергии из ЭДТА, ЭДТА, %
32,0
Выход клеток по энергии из глюкозы, глюкоза, %
25,0
24,9
26,8
случае ростовым субстратом является ЭДТА, а неростовым - глюкоза. Из четырех известных типов кометаболизма штамм LPM-4 способен к третьему типу кометаболизма, когда процессы ассимиляции неростовых субстратов сопряжены с использованием ростовых субстратов, в результате чего соединения углерода включаются в компоненты клетки.
Не обнаружено ассимиляции глюкозы при ее внесении в среду через 13 сут после потребления ЭДТА.
3.2 Исследование способности штамма LPM-4 к ассимиляции ЭДТА и глюкозы в процессе длительного культивирования с добавлением субстрата
В предыдущем разделе было показано, что ассимиляция глюкозы бактериальным штаммом LPM-4 индуцируется в процессе деградации ЭДТА, а кометаболизм ЭДТА и глюкозы у штамма LPM-4 не оказывает влияния на деградацию ЭДТА.
В данном разделе целью работы было исследование:
1) сохраняется ли способность клеток к деградации ЭДТА при дополнительном внесении ЭДТА в среду;
2) сохраняется ли ЭДТА-индуцированная способность клеток ассимилировать глюкозу в процессе длительного культивирования с добавлением глюкозы;
3) сохраняется ли способность штамма LPM-4 к переключению метаболизма от ассимиляции глюкозы к ассимиляции ЭДТА в процессе длительного культивирования в присутствии глюкозы.
Схема эксперимента представлена на рисунке 2.1.2.
В первой серии опытов бактерии выращивали на среде с ЭДТА (вариант 1); затем дополнительно вносили ЭДТА на 4 сутки (вариант 2) и на 6 сутки (вариант 3) роста бактерий.
Во второй серии опытов бактерии выращивали на среде, содержащей ЭДТА и глюкозу (вариант 4) и дополнительно вносили глюкозу на 9 сут (вариант 6), 13 сут (вариант 8) и 21 сут (вариант 10).
В третьей серии опытов бактерии выращивали на среде с ЭДТА с подпиткой глюкозой; после потребления глюкозы вносили ЭДТА на 9 сут (вариант 5), 13 сут (вариант 7) и на 21 сут (вариант 9).
3.2.1. Исследование ассимиляции ЭДТА штамма LPM-4 в процессе культивирования с добавлением ЭДТА
Описание: Культуру выращивали на среде с ЭДТА (вариант 1 - контроль). Ассимиляция ЭДТА происходила достаточно быстро и закончилась на четвертые сутки роста (рис. 3.2.1.1, приложение 9), при этом наблюдался рост биомассы до 0,190 г/л. На четвертые сутки роста культуры добавили ЭДТА (вариант 2). При этом культура потребила ЭДТА очень быстро, на следующие сутки присутствовали лишь следы этого соединения, а прирост биомассы составил 0,244 г/л. На шестые сутки роста культуры, то есть через сутки после потребления ЭДТА, еще раз добавили ЭДТА (вариант 3). В данном случае потребление ЭДТА проходило медленно, и ассимиляция его закончилась только на 12 сутки роста; биомасса начала расти только на 10 сутки и достигла максимального значения 0,661 г/л на 12 сутки. После потребления ЭДТА наступила стационарная фаза и дальнейшего роста клеток уже не происходило. Прирост биомассы в варианте 3 составил 0,287 г/л, что гораздо выше, чем в предыдущих вариантах.
Задержка потребления ЭДТА и роста бактерий в варианте 3 возможно объясняется тем, что в течение 1-суточного голодания по ЭДТА произошло снижение активности фермента, ответственного за деградацию ЭДТА.
Согласно литературным данным, фермент первичной деградации ЭДТА (ЭДТА-монооксигеназа) является индуцебельным и его активность резко снижается в отсутствие ЭДТА [30].
Значения выхода клеток по массе и по энергии из ЭДТА были максимальны в контроле и составили 20,2% и 28,9% соответственно, а минимальны в варианте 3 и составили 17,1% и 24,4% соответственно (табл. 3.2.1.1). В вариантах 1 и 2 данные показатели мало отличались друг от друга.
Время внесения добавок ЭДТА
(вариант 1)
(вариант 2)
(вариант 3)
ЭДТА потребленный, г/л
0,94
1,26
1,68
Биомасса потребленная, г/л
0,190
0,444
0,662
Биомасса в день добавки, г/л
-
0,200
0,374
Биомасса, образованная из внесенного ЭДТА, г/л
0,244
0,288
Выход клеток по массе из ЭДТА,ЭДТА%
20,2
19,4
17,1
Выход клеток по энергии из ЭДТА, ЭДТА%
28,9
27,7
24,4
Из полученных данных можно сделать следующее заключение. Во-первых, культура сохраняет способность ассимилировать ЭДТА при дополнительном внесении ЭДТА в среду. Во-вторых, повторное добавление ЭДТА в среду приводит к увеличению биомассы, то есть запаса питательных компонентов среды достаточно для поддержания роста клеток. В-третьих, голоданием культуры по ЭДТА в течение одних суток привело к снижению активности фермента, ответственного за деградацию ЭДТА. И в четвертых, снижение показателей выхода клеток по массе и по энергии из ЭДТА в вариантах 2 и 3 очевидно связано с постепенным истощением питательной среды.
3.2.2. Исследование ЭДТА-индуцированной ассимиляции глюкозы штаммом LPM-4 в процессе длительного культивирования с добавлением глюкозы
Описание: культуру выращивали на среде, содержащей ЭДТА и глюкозу (вариант 4 - контроль). Потребление глюкозы в контроле началось только после потребления ЭДТА, т.е. на четвертые сутки, и закончилось на девятые сутки (рис. 3.2.2.1, приложение 10). При этом наблюдалось увеличение биомассы от 0,075 г/л до 0,507 г/л. Затем после потребления глюкозы в среду дополнительно внесли глюкозу (вариант 6). Ее ассимиляция началась сразу же и закончилась уже на 13 сутки роста культуры, при этом биомасса продолжала интенсивно расти, и прирост биомассы составил 0,295 г/л. На 13 сутки после потребления глюкозы еще добавили глюкозу (вариант 8).
На этот раз ее ассимиляция началась сразу же, как и в предыдущем варианте, но продолжалась дольше и практически закончилась на 22 сутки роста культуры.
Таблица 3.2.2.1.
Показатели роста штамма LPM-4 при многократном внесении глюкозы в среду
Время внесения добавок глюкозы
(вариант 4)
(вариант 6)
(вариант 8)
(вариант 10)
Глюкоза потребленная, г/л
1,38
1,69
1,64
1,35
Биомасса максимальная, г/л
0,507
0,721
0,839
0,868
Биомасса, образованная из ЭДТА г/л
0,28
0,426
0,682
0,818
Выход клеток по массе из глюкозы, Глюкоза%
16,5
17,5
9,6
3,7
Выход клеток по энергии из глюкозы, Глюкоза%
20,6%
21,9
12.0
4,6
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10