Углеводородокисляющие микроорганизмы – перспективные объекты экологической биотехнологии

Дипломная работа - Биология

Другие дипломы по предмету Биология

или даже штаммы, известные своей способностью проводить разнообразные превращения. В настоящее время такими звёздами являются следующие штаммы микроорганизмов-нефтедеструкторов: Pseudomonas sp. 22, Rhodococcus erythropolis 21, Microbacterium tefaciens 6, Pseudomonas sp. 9, Bacillus sp. 282, Arthrobacter sp. 283, штаммы дрожжей NF 4-2 и NF 5-1, Y. lipolytica NF5-1, Pseudomonas sp. KL-1, Rhodococcus erythropolis BKM AC-1339Д, Pseudomonas sp. 142NF (pNF142), Rhodococcus sp. S67, Rhodococcus erythropolis AC-1339 Д, Bacillus subtilis ВКМ 1742 Д, Fusarium species №56, Pseudomonas aureofaciens 1393, Rhodococcus erythropolis Sh5, Microbacterium liquefaciens AshlO, Pseudomonas putida Sh-1, Pseudomonas sp. Ash-10, Rhodococcus sp. Sh-5 и Pseudomonas sp. KL-1.

В настоящее время существуют следующие методы использования энзиматической активности отдельных участков метаболической системы микробной клетки для осуществления химических превращений экзогенных веществ:

. Использование ферментативных свойств нормально развивающихся культур:

а) Трансформация растущей культурой в периодических условиях.

б) Использование ферментативной активности определенных фаз развития:

трансформация суспензиями неразмножающихся клеток;

трансформация спорами;

непрерывные методы.

. Методы, основанные на дезорганизации обменных процессов клетки:

а) применение в различной степени поврежденных и дезинтегрированных клеток;

б) ингибирование определенных участков метаболических путей;

в) применение мутантов с блокированным синтезом определенных ферментов.

. Использование ферментных препаратов, иммобилизованных ферритов и клеток.

. Политрансформация.

. Соокисление и кометаболизм

Практически реализуемые методы обычно представляют собой результат комплексного применения нескольких подходов. [2]

 

1.1 Трансформация растущей культурой

 

Наиболее прост метод проведения трансформационных реакций, когда трансформируемый субстрат вносится в культуру, растущую на какой-либо полноценной питательной среде. Большая часть микробиологических превращений стероидов осуществляется этим методом. Обычно трансформирующая культура выращивается на оптимальной питательной среде, трансформируемое вещество вводится или в начале процесса, или по ходу развития культуры. Продукт реакции экстрагируется в момент, когда его концентрация в культуральной жидкости достигает наибольшего значения.

В преобладающем большинстве случаев трансформационная активность микроорганизмов существенно меняется в процессе роста культуры, а максимальная скорость образования продукта проявляется клетками лишь в определенном физиологическом возрасте, в определенной фазе развития. Известно, что важнейшей характеристикой ферментационного процесса является соотношение между ростом клеточного вещества и образованием продуктов. Разные ферментации заметно различаются по этому признаку. Наиболее естественной классификацией ферментационных процессов является схема, разработанная Гейденом. Основные принципы этой схемы могут быть положены и в основу классификации физиологических типов трансформационных процессов.

Трансформации I типа характеризуются тесной связью между- ростом и накоплением продукта, так что второй тип процессов является непосредственным результатом превращения источника углерода в энергетическом обмене. К процессам этого типа относятся трансформации, представляющие собой накопление промежуточных продуктов катаболизма, например неассимилируемых фрагментов молекул ростового субстрата. Типичными примерами могут служить окисление нафталина с образованием салициловой кислоты, алкилбензолов с длинными алифатическими заместителям в ароматические кислоты и т.п. В этих процессах ростовой субстрат является и трансформируемым веществом. Отличительная черта этих трансформаций - совпадение максимумов скоростей ростового и трансформационного процессов. Поэтому воздействия, регулирующие рост, соответственно, влияют на накопление продукта трансформации.

Сложнее для изучения и регулирования процессы, где ростовой трансформируемый субстраты различны. У трансформаций II типа максимумы скоростей ростового и трансформационного процессов несколько сдвинуты. Типичен случай, когда наибольшая трансформационная активность приходится на фазу замедления роста (следующую за экспоненциальной). Биомасса в это время нарастает линейно.

Трансформация III типа отличается четко выраженной двухфазностью. Трансформационный процесс является в данном случае типичным вторичным процессом, его максимальная удельная скорость соответствует стационарной фазе роста культуры. В некоторых случаях трансформация начинается лишь по окончании роста. Так идет окисление цис-пропенилфосфоновой кислоты в фосфомицин культурой Penicillium spinulosum.

Изучение корреляции между ростовым и трансформационным процессами служит непременным условием для успешного регулирования оптимизации трансформации. Установив фазу развития, в которой культура проявляет наибольшую трансформирующую активность, исследователи пытаются использовать для проведения реакции клетки, тем или иным путем стабилизированные именно в этом состоянии. Существуют, по крайней мере, два подхода, позволяющие это сделать - использование суспензий неразмножающихся клеток и стабилизация физиологического состояния культуры с помощью методов непрерывного культивирования.

 

1.2 Трансформация суспензиями неразмножающихся клеток

 

Этот метод широко распространен в микробиологической практике особенно в области трансформации стероидов. Он может быть использован сравнит?/p>