ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. Общая характеристика сульфатредуцирующих бактерий 6
1.2. Филогения сульфатредуцирующих бактерий 8
1.3. Загрязнение сточных вод сульфатами 9
1.4. Факторы, влияющие на рост и питание клеток 10
1.5. Особенности физиологии представителей СРБ 12
1.6. Экологическое значение СРБ 15
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ 17
2.1. Объект исследования 17
2.2. Основные методики работы 19
2.2.1. Подготовка к посеву 19
2.2.2. Микроскопирование 27
3 РЕЗУЛЬТАТЫ 28
3.1. Поиск оптимальных доноров электрона по интенсивности роста
штамма 28
3.2. Определение температурного оптимума штамма 31
3.3. Оценка устойчивости штамма к засолению 32
3.4. Определение pH оптимума штамма Desulfomicrobium sp.DI 33
3.5 Определение устойчивости штамма к ионам тяжелых металлов. ... 35
ВЫВОДЫ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 38
Постоянный рост населения Земли привел к тому, что в 21 веке одной из основных проблем человечества стала пресная вода. Вода технического и питьевого назначения один из существенных ресурсов, которые необходимы не только для глобальной экономики, но и для выживания человека.
Из-за развития автотранспорта и промышленности в мире наблюдается проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) и сульфатами. Основными загрязняющими факторами являются сточные воды промышленных цехов, горнодобывающего производства,
сельскохозяйственные стоки. Наряду с этим повышению концентрации ТМ в природных водах способствуют кислотные дожди, которые одновременно понижают pH среды и переводят сорбированные металлы в свободное состояние.[1]
Активные системы биологической очистки эффективны для удаления металлов из раствора с возможностью выделения сульфидного концентрата, пригодного для дальнейшей переработки на металлургических предприятиях. [2]
Технологические новшества, основанные на микробиологических процессах, стали искать применение в очистке сточных вод в течение последнего десятилетия, используя анаэробное дыхание бактерий, найденных в природе, таких как СРБ.[3]
Сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) играют важную экологическую роль: они способны осаждать токсичные металлы и сульфаты путём перевода их в нерастворимую форму сульфида.
По имеющимся литературным данным, большая часть существующих на планете бактерий адаптирована к умеренным условиям среды, и они чаще всего не способны к жизни при показателях, отличных от оптимума. Поэтому изучение экосистем с экстремальными факторами среды позволяет обнаружить и вывести экологически значимые штаммы [4].
Низкотемпературные штаммы СРБ смогут эффективнее очищать сточные воды в климатических областях, в которых мезофильные бактерии бессильны, что особенно значимо для предприятий в нашей стране [5].
Ранее, в лаборатории биохимии и молекулярной биологии был выделен психротолерантный Desulfomicrobium sp. DI из затопленной угольной шахты «Северная» в Кузбассе.
Целью данной работы является изучения физиологические особенности сульфатредуцирующих бактерий Desulfomicrobium sp. DI.
В связи с чем, поставлены следующие задачи:
1. Определить круг доноров и акцепторов электронов, используемых штаммом Desulfomicrobium sp. DI.
2. Выявить температурный диапазон для данного штамма.
3. Определить диапазоны pH среды для штамма.
4. Проверить рост штамма на средах разной степени солености.
5. Изучить адаптивную устойчивость штамма в условиях повышения концентраций ионов тяжелых металлов.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю:, доктору биологических наук, профессору, Ольге Викторовне Карначук за научное руководство и консультации в постановке экспериментов, а также признательность коллективу лаборатории биохимии и молекулярной биологии за оказанную помощь в постановке экспериментов, в частности младшему научному сотруднику Пановой Инне Андреевне за предоставление штамма и консультирование в ходе работы.
1. Выявлен круг доноров и акцепторов электрона, которые использует в своем метаболизме. Рост штамма Desulfomicrobium sp. DI наблюдался на лактате, фруктозе, глюкозе и др. При оценке интенсивности роста можно выделить лактат, глицерол, как оптимальные источники электрона для данного штамма.
2. Определён диапазон температур, при которых растёт штамм. Штамм демонстрирует отчетливые психротолерантные свойства. Его температурный диапазон составил от + 4 °C до + 28 °C.
3. Установлено, что штамм способен расти при низких концентрациях хлористого натрия в среде: от 0 до 1,2 % NaCl. Таким образом, он относится к негалофильным микроорганизмам, что, в целом, характерно для большинства психротолерантных штаммов рода Desulfomicrobium.
4. Обнаружили устойчивость данного штамма к ионам кадмия при концентрации 30 мг/л, 200 мг/л меди, никеля, и кобальта, но предельных концентраций еще не установлено.
5. Определен оптимум pH, при котором растет штамм: культура проявляла свойства умеренного ацидофила и росла в пределах значений рН от 4 до 6.5 с оптимумом 5.
