📄Работа №186578
Тема: Изучение физиологии нового сульфидогена, выделенного из глубинного термального водоносного горизонта
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Биология
Объем:
42 листов
Год:
2023
Просмотров:
69
4100
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1. Литературный обзор 11
1.1 Актуальность изучения подземной биосферы 11
1.2 Общая характеристика подземной биосферы 13
1.4 Отбор проб 15
1.5 Методы культивирования 16
1.5 Сульфидогены в подземных экосистемах 20
1.3 Особенности физиологии сульфидогенных бактерий 22
1.6 Термофильные сульфатредуцирующие бактерии группы
Thermoanaerosceptrum sp 25
2 Материалы и методы 30
2.1 Объект исследования 30
2.2 Методы исследования 31
2.2.1 Приготовление основной питательной среды и добавок к ней 31
2.2.2 Подготовка посуды для посева 38
2.2.3 Работа в ламинарном боксе 38
2.2.4 Работа с термостатом 40
2.2.5 Микроскопия 40
ВВЕДЕНИЕ 8
1. Литературный обзор 11
1.1 Актуальность изучения подземной биосферы 11
1.2 Общая характеристика подземной биосферы 13
1.4 Отбор проб 15
1.5 Методы культивирования 16
1.5 Сульфидогены в подземных экосистемах 20
1.3 Особенности физиологии сульфидогенных бактерий 22
1.6 Термофильные сульфатредуцирующие бактерии группы
Thermoanaerosceptrum sp 25
2 Материалы и методы 30
2.1 Объект исследования 30
2.2 Методы исследования 31
2.2.1 Приготовление основной питательной среды и добавок к ней 31
2.2.2 Подготовка посуды для посева 38
2.2.3 Работа в ламинарном боксе 38
2.2.4 Работа с термостатом 40
2.2.5 Микроскопия 40
📖 Аннотация
Работа посвящена изучению физиологических особенностей нового сульфидогенного микроорганизма, выделенного из глубинного термального водоносного горизонта. Актуальность исследования обусловлена тем, что подавляющее большинство микроорганизмов подземной биосферы, чья совокупная биомасса составляет значительную долю от глобальной, остаются некультивируемыми при использовании стандартных методов, что ограничивает понимание их экологической роли и метаболического потенциала. В рамках исследования был применен комплекс методов, включающий отбор проб из глубинной среды, приготовление специализированных питательных сред и анаэробное культивирование при повышенных температурах с последующей микроскопией. В результате была успешно выделена и поддерживана в лабораторных условиях новая сульфидогенная бактерия, предположительно относящаяся к термофильной группе, что подтверждает возможность изоляции организмов из экстремальных подземных местообитаний с помощью адаптированных подходов. Полученные результаты имеют практическую значимость для разработки биотехнологий в области микробной геохимии, биоремедиации и изучения биогеохимических циклов серы и углерода в глубоких земных недрах. Анализ литературных данных показывает, что данное исследование вносит вклад в преодоление разрыва между метагеномными данными о разнообразии подземной биосферы и фактическим выделением чистых культур, позволяя экспериментально изучать физиологию ранее недоступных микроорганизмов.
📖 Введение
Подземная биосфера — это зона жизни ниже нескольких метров под поверхностью суши и океанического дна [Gold, 1992]. Это целая экосистема, представленная микроорганизмами, которые способны существовать под поверхностью Земли в отсутствии света и кислорода, при высоких температурах и давлении. Нет единого мнения относительно того, каковы границы обитания подземной биосферы. Верхнюю границу подземной биосферы вероятно, следует определять, как зону, которая не зависит от притока органического вещества с поверхности Земли (т.е. ниже 50 м, в зависимости от типа образующей породы), тогда как ее нижней границей является зона, где температура жидкой воды составляет от 100 до 120°C (на средней глубине 4-5 км). Видовой состав микробных сообществ представлен в основном бактериями и археями. Многочисленные исследования доказали их существование в глубоководных местообитаниях по всему миру [Itavaara et al., 2011; Bomberg et al., 2015; Frank et al., 2016]. В большинстве исследований подземной биосферы общим правилом является то, что количество микроорганизмов уменьшается с глубиной [Itavaara et al., 2011; McMahon and Parnell 2014; Moser et al., 2005]. Распространение жизни на такой глубине ограничено температурой и давлением. Средний геотермальный градиент земной коры составляет 3°C на каждые 100 м, следовательно, условия окружающей среды в большей части подземной биосферы благоприятствуют развитию термофильных микроорганизмов. Предельной температурой для распространения которых является 120 °C.
По обновленным данным общая биомасса прокариот обитающих в глубинной биосфере, составляет примерно от 23 до 31 PgC (1012кг) углерода, что составляет от 12 до 20% общей биомассы микроорганизмов на Земле. [Magnobosco et al., 2018]. Учитывая, что количество биомассы организмов, живущих на глубине, предположительно, колеблется от 23 до 31 миллиардов тонн углерода. Можно с уверенностью сказать об актуальности изучения этих экосистем. Но, к сожалению, при современных методах культивирования прокариот, мы можем изучить только малую часть из этого огромного множества.
Метагеномные данные указывают на то, что почти во всех земных средах преобладают некультивируемые линии и что для полного понимания экологии и физиологии этих многочисленных микроорганизмов необходимо разрабатывать новые подходы и инновационные методы культивирования. Эти некультивируемые и неизвестные таксоны могут составлять до 95% сообщества в подземных средах. [Hug et al., 2018]. Эти данные согласовываются с более ранними исследования по данным которых лишь 0.1¬10% микроорганизмов естественного происхождения являются культивируемыми, а большинство из них не поддаются культивированию при использовании стандартных методов культивирования [Alain and Querellou, 2009]. Глубинные экосистемы суши на сегодняшний день остаются наименее изученными экосистемами Земли. Большая часть того, что мы в настоящее время знаем о бактериях и археях, получена либо из малого количества хорошо изученных культивируемых линий, либо из реконструированных геномов, принадлежащих некультивируемым линиям. Несмотря на то, что нынешний период быстрых геномных открытий дал множество важных новых сведений о микробной жизни на нашей планете, важно продолжать выделять и культивировать виды из ранее некультивируемых линий, чтобы проверить основанные на геноме предсказания об их клеточной биологии и физиологии, а также должным образом понять их экологическую роль и в дальнейшем использовать в биотехнологиях [William H. Lewis et al., 2021].
При более детальном изучении физиологии особое внимание уделяется особенностям метаболизма, которые связанны с жизнью при высоком давлении, высоких температурах, экстремальных значения pH, солёности, а также ограниченном спектре доноров и акцепторов электронов. Ферменты, участвующие в данных процессах метаболизма, могут быть выделены и далее использованы в медицине и биотехнологиях. Так как у термофилов ферменты работают в более широких диапазонах условий и более стабильны, а большинство ферментов, имеющихся в производстве, активны и стабильны в узком диапазоне условий и быстро теряют активность при экстремальных концентрациях ионов, температуре, рН, давлении и концентрациях растворителей.
Также изучение глубинной биосферы имеет решающее значение для дальнейшего понимания эволюции жизни, так как многие прокариоты, обитающие в глубинных экосистемах, являются представителями эволюционно древних ветвей, давно изолированных от поверхностных микроорганизмов [Leslie M., 2015], изучая их возможно осознать и потенциал жизни на других планетах в схожих условиях под поверхностью.
Цель научно-исследовательской работы:
Изучить особенности физиологии нового сульфидогена рода Thermoanaerosceptrum sp. TuN1, выделенного из глубинного термального водоносного горизонта
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Изучить спектр используемых штаммом Thermoanaerosceptrum sp. TuN1 доноров и акцепторов электронов.
2. Определить диапазон температур для роста штамма Thermoanaerosceptrum sp. TuN1.
3. Определить границы и оптимумы NaCl.
4. Исследовать рост штамма при различных значениях pH среды.
Работа проведена в Лаборатории биохимии и молекулярной биологии при кафедре Физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Национального Исследовательского Томского государственного
университета (НИТГУ).
Автор выражает благодарность научному руководителю профессору, доктору биологических наук Ольге Викторовне Карначук и ассистенту кафедры Анастасии Петровне Лукине за научное руководство и помощь в постановке экспериментов.
По обновленным данным общая биомасса прокариот обитающих в глубинной биосфере, составляет примерно от 23 до 31 PgC (1012кг) углерода, что составляет от 12 до 20% общей биомассы микроорганизмов на Земле. [Magnobosco et al., 2018]. Учитывая, что количество биомассы организмов, живущих на глубине, предположительно, колеблется от 23 до 31 миллиардов тонн углерода. Можно с уверенностью сказать об актуальности изучения этих экосистем. Но, к сожалению, при современных методах культивирования прокариот, мы можем изучить только малую часть из этого огромного множества.
Метагеномные данные указывают на то, что почти во всех земных средах преобладают некультивируемые линии и что для полного понимания экологии и физиологии этих многочисленных микроорганизмов необходимо разрабатывать новые подходы и инновационные методы культивирования. Эти некультивируемые и неизвестные таксоны могут составлять до 95% сообщества в подземных средах. [Hug et al., 2018]. Эти данные согласовываются с более ранними исследования по данным которых лишь 0.1¬10% микроорганизмов естественного происхождения являются культивируемыми, а большинство из них не поддаются культивированию при использовании стандартных методов культивирования [Alain and Querellou, 2009]. Глубинные экосистемы суши на сегодняшний день остаются наименее изученными экосистемами Земли. Большая часть того, что мы в настоящее время знаем о бактериях и археях, получена либо из малого количества хорошо изученных культивируемых линий, либо из реконструированных геномов, принадлежащих некультивируемым линиям. Несмотря на то, что нынешний период быстрых геномных открытий дал множество важных новых сведений о микробной жизни на нашей планете, важно продолжать выделять и культивировать виды из ранее некультивируемых линий, чтобы проверить основанные на геноме предсказания об их клеточной биологии и физиологии, а также должным образом понять их экологическую роль и в дальнейшем использовать в биотехнологиях [William H. Lewis et al., 2021].
При более детальном изучении физиологии особое внимание уделяется особенностям метаболизма, которые связанны с жизнью при высоком давлении, высоких температурах, экстремальных значения pH, солёности, а также ограниченном спектре доноров и акцепторов электронов. Ферменты, участвующие в данных процессах метаболизма, могут быть выделены и далее использованы в медицине и биотехнологиях. Так как у термофилов ферменты работают в более широких диапазонах условий и более стабильны, а большинство ферментов, имеющихся в производстве, активны и стабильны в узком диапазоне условий и быстро теряют активность при экстремальных концентрациях ионов, температуре, рН, давлении и концентрациях растворителей.
Также изучение глубинной биосферы имеет решающее значение для дальнейшего понимания эволюции жизни, так как многие прокариоты, обитающие в глубинных экосистемах, являются представителями эволюционно древних ветвей, давно изолированных от поверхностных микроорганизмов [Leslie M., 2015], изучая их возможно осознать и потенциал жизни на других планетах в схожих условиях под поверхностью.
Цель научно-исследовательской работы:
Изучить особенности физиологии нового сульфидогена рода Thermoanaerosceptrum sp. TuN1, выделенного из глубинного термального водоносного горизонта
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Изучить спектр используемых штаммом Thermoanaerosceptrum sp. TuN1 доноров и акцепторов электронов.
2. Определить диапазон температур для роста штамма Thermoanaerosceptrum sp. TuN1.
3. Определить границы и оптимумы NaCl.
4. Исследовать рост штамма при различных значениях pH среды.
Работа проведена в Лаборатории биохимии и молекулярной биологии при кафедре Физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Национального Исследовательского Томского государственного
университета (НИТГУ).
Автор выражает благодарность научному руководителю профессору, доктору биологических наук Ольге Викторовне Карначук и ассистенту кафедры Анастасии Петровне Лукине за научное руководство и помощь в постановке экспериментов.
ИЛИ
Поиск аналога
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.