Тема: Влияние хлорида натрия на рост бактерий Cupriavidus necator B-10646, синтез полигидроксиалканоатов и жирнокислотный состав липидов
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.
📋 Содержание
Раздел 1. Обзор литературы 8
1.1. Общее описание ПГ A 8
1.2. Свойства ПГА 8
1.3. Биоразрушаемые ПГА 9
1.4. Классификация и структура ПГ А 11
1.5. Микроорганизмы - продуценты ПГ А 12
1.6. Галофильные микроорганизмы 13
1.7. Поли(3-гидроксибутират) 14
1.8. Синтез П(3ГБ) галофильными микроорганизмами 15
1.9. Липиды бактерий 16
Раздел 2. Материалы и методы 17
2.1. Бактериальный штамм 17
2.2. Культивирование 18
2.3. Измерение и определение оптической плотности 18
2.4. Измерение и определение концентрации биомассы бактерий 19
2.5. Измерение концентрации углеродного субстрата 19
2.6. Экстракция полимера и внутриклеточных липидов 20
2.7. Статистическая обработка результатов 21
Раздел 3. Результаты 22
3.1. Накопление биомассы, полимера и липидов у бактерий Cupriavidus necator В-10646, выращиваемых на среде с добавлением NaCl 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 36
📖 Введение
Полимеры, полученные из нефти, либо не поддаются разложению, либо деградация происходит очень медленно. Их безопасная утилизация становится все более сложной задачей. Биологически произведенные и легко разлагаемые полимеры часто рассматриваются в качестве практически осуществимых альтернатив; они в основном производятся из возобновляемых источников энергии, в отличие от полимеров на основе нефти [2-3].
Переход на новые биоразлагаемые материалы, которые разрушаются в среде до углекислого газа и воды и не наносят вреда биосфере является актуальным направлением в биотехнологии.
Существуют разнообразные виды полимеров, например, полилактиды, полигликолиды, полиэтиленгликоль, поликапролактон, полиуретаны и др. Однако на сегодняшний день самыми известными являются полигидроксиалканоаты (ПГА). Их относят к числу биоразлагаемых полимеров, полученных путем микробиологической ферментации [4-5]. ПГА относятся к классу полиэфиров, обладают биосовместимостью и биоразлагаемостью, а также их можно получить из восстанавливаемых (возобновляемых) источников [6].
ПГА обладают сопоставимыми физическими характеристиками (включая молекулярную массу, кристалличность, температуру плавления и стеклования и т.д.) с синтетическими полимерами нефтехимического происхождения, такими как полипропилен [7]. Благодаря своим свойствам ПГА нашли ряд применений: от медицинских имплантатов, носителей для доставки лекарств, печати, фотоматериалов, синтеза некоторых антибиотиков, производства биотоплива и т.д. [8]. ПГА могут накапливаться в виде отдельных гранул различными микроорганизмами при избыточной концентрации углеродного субстрата и дефиците источника азота или фосфора.
Самыми подходящими продуцентами для биотехнологического синтеза биодеградируемых пластиков на данный момент являются водородокисляющие бактерии Cupriavidus necator(ранее Hydrogenomonas eutrophus, Alcaligenes eutrophus, Ralstonia eutropha, Wautersia eutropha) - это грамоотрицательные факультативные аэробные бактерии, которые способны запасать полимер до 80-90% от сухого вещества. Самым явным плюсом данного штамма является их высокий органотрофный потенциал.
К сожалению, производство ПГА по-прежнему не сопоставимо с пластиками, полученными из нефти, так как себестоимость продукции в 5-10 раз выше [11]. Во-первых, источниками углерода являются глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза и т.д. и именно на них расходуется большая часть средств, а именно 50%. Варьируя источники углеродного сырья, можно увеличить коммерческую привлекательность ПГА. А именно используя отходы различных производств, например рыбных.
Во-вторых, биотехнологический синтез ПГА требует большое количество пресной воды, данный факт еще больше усугубляет нехватку пресной воды.
В-третьих, подавляющее большинство биотехнологических процессов в процессе ферментации требует дополнительного внесения каких-либо компонентов, например углеродного субстрата. Эти манипуляции могут полечь за собой микробную контаминацию. Так группа ученых под руководством Johnson et al. (2009) смогли культивировать галофильную бактериальную культуру на протяжении 3 лет, при условии внесения ацетата. Другая группа ученых под руководством Tan et al. (2011) [54] культивировали Halomonas strain termed TD01в течение двух недель в нестерильных условиях и с концентрацией соли 5-6 г/л, культура выросла до 80 г/л и более чем 80%-ным внутриклеточным содержанием П(3ГБ).
В-четвертых, стерилизация ферментеров, дополнительного оборудования и сред (сами по себе дорогостоящие) - это дорогой процесс.
В-пятых, сама покупка ферментеров и дополнительного оборудования для него, например СИП-мойка тоже являются большими затратами для биотехнологического процесса.
В-шестых, если сравнивать скорости и эффективность непрерывного и периодического культивирования, можно сказать, что в результате непрерывного культивирования результаты намного лучше.
В-седьмых, чтобы лизировать клетку необходимо огромное количество растворителей, которые сами по себе довольно дорогие. Некоторые галофилы можно лизировать с помощью гипоосмотической шоковой обработки.
Поэтому чтобы биотехнологический синтез ПГА стал таким же конкурентоспособным, как и синтез пластика из нефтехимии необходимо разработать недорогую технологию культивирования.
Синтез ПГА галофильными штаммами бактерий может значительно снизить стоимость микробного пластика из-за отсутствия потребности пресной воды, снижения уровня стерильности, а также более экономичный расход углеродного субстрата. Кроме того, в 2014 году, группа ученых под руководством Passanha изучила влияние NaCl на выработку ПГА Cupriavidus necator[10]. Добавление 0,09 % NaCl в среду увеличивало выработку ПГА до 30 % [1о].
Поэтому целью данной работы являлось исследование влияния на рост бактерий Cupriavidus necator B-10646,синтез полигидроксиалканоатов и жирнокислотный состав липидов в среде, содержащей хлорид натрия.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать рост бактерий Cupriavidus necator В-10646, накопление полимера и липидов при различных концентрациях хлорида натрия в среде.
2. Изучить изменения в жирнокислотном составе липидов цитоплазматической мембраны в ходе роста культуры Cupriavidus necator В- 10646 при различных концентрациях хлорида натрия в среде.
✅ Заключение
2. При исследовании жирнокислотного состава показано, что в независимости от концентрации NaCl к концу культивирования происходило снижение моноеновых, увеличение насыщенных и циклопропановых кислот, особенно наиболее яркая картина отмечена при концентрации 10 г/л.



