Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Изучение физиологии чистых культур микроорганизмов из подземной биосферы

Работа №187732

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

биология

Объем работы67
Год сдачи2019
Стоимость4670 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
12
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Разнообразие подземной биосферы 7
1.2 Механизмы устойчивости к высоким температурам 10
1.3 Сульфатредуцирующие бактерии 14
1.3.1 Особенности физиологии СРБ 14
1.3.2 Филогенетическое разнообразие сульфатредуцирующих бактерий .. 16
1.3.3 Дыхание сульфатредуцирующих бактерий 18
1.3.4 Круговорот серы 20
1.3.5 Род Desulfotomaculum 22
1.4 Thermotoga sp 23
1.4.1 Особенности физиологии Thermotoga 23
1.4.2 Филогенетическое разнообразие 25
1.4.3 Род Thermotoga 25
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 28
2.1 Объект исследования 28
2.1.1 Desulfotmaclum sp. BuA 28
2.1.2 Thermatoga sp. BuBC 29
2.1.3 Накопительные культуры RBS-3 и RBS-4 30
2.1.4 Накопительная культура RBS-3 на пропионате 30
2.2 Культивирование анаэробных бактерий 31
2.2.1 Приготовление сред для культивирования бактерий 31
2.2.2 Приготовление добавок 32
2.2.3 Подготовка посуды для посева 34
2.3 Посев бактерий 34
2.3.1 Приготовление посева 34
2.3.2 Порядок работы в ламинарном боксе 35
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Разнообразие подземной биосферы 7
1.2 Механизмы устойчивости к высоким температурам 10
1.3 Сульфатредуцирующие бактерии 14
1.3.1 Особенности физиологии СРБ 14
1.3.2 Филогенетическое разнообразие сульфатредуцирующих бактерий .. 16
1.3.3 Дыхание сульфатредуцирующих бактерий 18
1.3.4 Круговорот серы 20
1.3.5 Род Desulfotomaculum 22
1.4 Thermotoga sp 23
1.4.1 Особенности физиологии Thermotoga 23
1.4.2 Филогенетическое разнообразие 25
1.4.3 Род Thermotoga 25
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 28
2.1 Объект исследования 28
2.1.1 Desulfotmaclum sp. BuA 28
2.1.2 Thermatoga sp. BuBC 29
2.1.3 Накопительные культуры RBS-3 и RBS-4 30
2.1.4 Накопительная культура RBS-3 на пропионате 30
2.2 Культивирование анаэробных бактерий 31
2.2.1 Приготовление сред для культивирования бактерий 31
2.2.2 Приготовление добавок 32
2.2.3 Подготовка посуды для посева 34
2.3 Посев бактерий 34
2.3.1 Приготовление посева 34
2.3.2 Порядок работы в ламинарном боксе 35
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Разнообразие подземной биосферы 7
1.2 Механизмы устойчивости к высоким температурам 10
1.3 Сульфатредуцирующие бактерии 14
1.3.1 Особенности физиологии СРБ 14
1.3.2 Филогенетическое разнообразие сульфатредуцирующих бактерий .. 16
1.3.3 Дыхание сульфатредуцирующих бактерий 18
1.3.4 Круговорот серы 20
1.3.5 Род Desulfotomaculum 22
1.4 Thermotoga sp 23
1.4.1 Особенности физиологии Thermotoga 23
1.4.2 Филогенетическое разнообразие 25
1.4.3 Род Thermotoga 25
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 28
2.1 Объект исследования 28
2.1.1 Desulfotmaclum sp. BuA 28
2.1.2 Thermatoga sp. BuBC 29
2.1.3 Накопительные культуры RBS-3 и RBS-4 30
2.1.4 Накопительная культура RBS-3 на пропионате 30
2.2 Культивирование анаэробных бактерий 31
2.2.1 Приготовление сред для культивирования бактерий 31
2.2.2 Приготовление добавок 32
2.2.3 Подготовка посуды для посева 34
2.3 Посев бактерий 34
2.3.1 Приготовление посева 34
2.3.2 Порядок работы в ламинарном боксе 35
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1 Разнообразие подземной биосферы 7
1.2 Механизмы устойчивости к высоким температурам 10
1.3 Сульфатредуцирующие бактерии 14
1.3.1 Особенности физиологии СРБ 14
1.3.2 Филогенетическое разнообразие сульфатредуцирующих бактерий .. 16
1.3.3 Дыхание сульфатредуцирующих бактерий 18
1.3.4 Круговорот серы 20
1.3.5 Род Desulfotomaculum 22
1.4 Thermotoga sp 23
1.4.1 Особенности физиологии Thermotoga 23
1.4.2 Филогенетическое разнообразие 25
1.4.3 Род Thermotoga 25
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 28
2.1 Объект исследования 28
2.1.1 Desulfotmaclum sp. BuA 28
2.1.2 Thermatoga sp. BuBC 29
2.1.3 Накопительные культуры RBS-3 и RBS-4 30
2.1.4 Накопительная культура RBS-3 на пропионате 30
2.2 Культивирование анаэробных бактерий 31
2.2.1 Приготовление сред для культивирования бактерий 31
2.2.2 Приготовление добавок 32
2.2.3 Подготовка посуды для посева 34
2.3 Посев бактерий 34
2.3.1 Приготовление посева 34
2.3.2 Порядок работы в ламинарном боксе 35
2.4 Метод предельных разведений 37
2.5 Получение чистой культуры Метод Коха 38
2.5.1 Посев на плотную среду (Метод Коха) 38
2.6 Микроскопия 40
2.7 Определение численности клеток 40
2.8 Выделение ДНК 40
2.9 Полимеразная цепная реакция 41
2.10 Г ель электрофорез 42
2.11 Филогенетический анализ 43
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 44
3.1 Desulfotmaculum sp. BuA 44
3.1.1 Определение ростовых параметров 44
3.1.2 Филогенетический анализ 46
3.2 Thermatoga sp. BuBC 47
3.2.1 Определение ростовых параметров 47
3.3 Desulfovibrio sp. RBS-3 49
3.3.1 Реестр культур RBS-3 и RBS-4 49
3.3.2 Выделение чистой культуры бактерий RBS-3 51
3.3.3 Филогенетический анализ 51
ВЫВОДЫ 53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 55

Актуальность проблемы.
В конце прошлого века были получены первые данные о профилях активности, общей численности и разнообразии форм микроорганизмов в глубинных слоях морских осадочных отложений, которые стали реальным доказательствами гипотезы о существовании глубинной биосферы (Cragg et al., 1990; Gold, 1992).
Глубинная биосфера Земли, как мы знаем сегодня, должна включать в себя различные подземные среды обитания, такие как водоносные горизонты и осадочные породы, а также отложения и изверженные породы в морских глубинах. Подземная биосфера может быть горячей, как в океанической коре, и может быть холодной, как в морских отложениях вблизи морского дна. Текущие оценки показывают, что от 1/2 до 2/3 всей биомассы на Земле находится в глубинной биосфере (Whitman, Coleman, Wiebe, 1998).
За последние десятилетия изучение донных отложений и пород в океане и на континенте показало огромное разнообразие бактериальных сообществ. Микроорганизмы, большинство из которых не имеют культивируемых или известных родственников в поверхностной биосфере, были обнаружены в отложениях и скальных породах на глубине до 1 км ниже морского дна и более 3 км в глубине континентальной коры (Fang, Zhang, 2011). Все микроорганизмы подземных сообществ являются частью процессов биосферы в целом (Parkes et al., 2014). Глубинная биосфера содержит в себе огромное количество уникальных бактериальных сообществ, архей и грибов.
Глубинная биосфера - это одно из немногих мест на Земле, где похожая физическая среда, например: осадок, находится под воздействием разных геохимических и геотермальных условий. Например, температура отложений в одной пробуренной скважине изменяется с глубиной от 2°C до 50°C в зависимости от уровня погружения (Parkes et al., 2000). Температурные градиенты часто бывают постепенными в подземном биоме по сравнению со средами на поверхности земли, где существуют экстремальные градиенты в пределах нескольких сантиметров. Это позволяет более тщательно экспериментировать с влиянием тепловых градиентов на эволюцию в микробных сообществах, которая может происходить медленно в течение тысячелетий.
В глубинной биосфере также встречаются сульфатредуцирующие бактерии в анаэробных зонах морских и континентальных водоемов, подземных водах нефтяных месторождений и других экосистемах (Сорокин, 1968; Кузнецов, 1970; Gibson G.R.,1990).
Новые микроорганизмы из подземной биосферы, ранее неизвестные, могут обладать новыми свойствами, которые позволят решить ряд биотехнологических задач. Например, как в биотехнологии используются сульфатредуцирующие бактерии, являющиеся эффективными при осаждении тяжелых металлов из различных загрязненных сред (Gadd, 2000). Использование биологических процессов при осаждении металлов имеет ряд преимуществ перед стандартными физико-химическими процессами. Сульфиды металлов являются более стабильными и химически инертными соединениями, чем гидроксиды, образующиеся после химической обработки. Кроме того, биологически осажденные сульфиды металлов могут быть преобразованы и использованы в последующих процессах. Очистка загрязненных сред, содержащих сульфат и растворенные тяжелые металлы, с помощью биологической сульфатредукции является перспективным методом (Katsutaka, 1988; Cowling et al., 1992; Dvorak et al., 1992; Barnes et al., 1994; Hammack et al., 1992; Christensen et al., 1996; Chang et al., 2000).
Глубинная биосфера уникальна. Во-первых, из-за крайне медленных темпов роста большинство глубинных биосферных микроорганизмов, так как они плохо поддаются культивированию (Jorgensen et al., 2007). Таким
образом, разнообразие микроорганизмов может быть серьезно недооценено из-за технических и других трудностей в отборе проб, выделении и культивировании этих организмов. Характеристика бактериальных сообществ основана главным образом на количестве клеток, предполагаемой активности и 16S рРНК. Многие прокариоты в естественной среде не растут на стандартных лабораторных средах, поскольку сложные условия естественной среды обитания трудно воспроизвести. Таким образом, как правило, менее 0,6% от общего числа клеток в глубоких отложениях было обнаружено путем культивирования (Cragg et al., 1990, 1996; Barnes et al., 1998; Parkes et al., 2000). Бактерии были обогащены и изолированы различными органическими соединениями при разных температурах (Bale et al., 1997; Barnes et al., 1998; Inagaki et al., 2003; Mikucki et al., 2003; Toffin et al., 2004, 2005 ; Biddle et al., 2005; Lee et al., 2005; Kobayashi et al., 2008; Parkes et al., 2009). Таким образом, необходимо разрабатывать новые методы выращивания и среды для имитации окружающей среды глубокой биосферы.
Целью данной работы является изучение физиологических особенностей чистых культур полученных из подземной биосферы.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы
следующие задачи:
1. Определить диапазон температур, позволяющий рост штамма BuA, BuBC.
2. Определить оптимальное значение температуры для роста выбранного штамма.
3. Выделить чистую культуру бактерий из накопительной культуры RBS-3.
4. Изучить способность штаммов RBS-3 и BuBC расти на разных субстратах.
5. Определить филогенетическое положение штаммов BuA, RBS-3 и BuBC.
Работа выполнена на базе лаборатории биохимии и молекулярной биологии при кафедре физиологии растений и биотехнологии Биологического института Национального исследовательского Томского государственного университета.
Автор выражает благодарность научному руководителю старшему преподавателю Д.В. Анциферову за руководство и заведующей кафедрой физиологии растений и биотехнологии Томского государственного университета доктору биологических наук, профессору О.В. Карначук за возможность выполнять исследования на высоком методологическом уровне. Автор признателен А.П. Лукиной за помощь при проведении экспериментов и предоставление материала для исследований. А также всему коллективу кафедры физиологии растений и биотехнологии НИ ТГУ за оказанную поддержку и помощь.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


1. Диапазон температур, позволяющий рост штамма BuA составил от 37°С до 65°С с оптимумом 50°С.
2. Диапазон температур, позволяющий рост штамма BuBC составил
от 37°С до 65°С. Для определения верхнего предела необходимы дополнительные исследования.
3. Получена морфологически однородная культура клеток из
накопительной культуры RBS-3 на пропионате. На основе филогенетического анализа была отнесена к роду Desulfovibrio.
4. Показан рост штамма RBS-3 на таких субстратах как: пропионат, формиат, бутират и водород.
5. Показан рост штамма BuBC на разных субстратах: лактат, глицерин, сахароза, манноза, глюкоза, фруктоза.
6. Филогенетический анализ последовательностей гена 16 зРНК отнес штамм BuA к роду Desulfotomaclum.



1. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий // ЛГУ -1989.-C. 246.
2. Джей Дж.М., Лёсснер М.Дж., Гольден Д.А. Современная пищевая
микробиология; пер. 7-го англ. изд. - 2-е изд. (эл.). - М.: БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2014. - 886 с.
3. Еремина И.А. Микробиология: Учебное пособие для студентов ВУЗов. 2-е изд. перер. и доп. - Кемерово, КемТИПП, 2007.-112 с
4. Заварзин Г.А. Становление биосферы. // Вестник РАН. 2001. Т. 71. №11. С. 9881001.
5. Зайнуллин Х. Н., Смирнова Г. Ф. и др. Применение сульфатвосстанавливающих бактерий для биохимической очистки сточных вод машиностороительных предприятий // Химия и технология воды. 1980. т.2. No 3. -С. 272-275.
6. Емцев В. Т., Мишустин Е. Н. Микробиология: учебник для вузов /. — 5-е изд., перераб. и доп. — М. : Дрофа, 2005. — 445, [3] с.
7. Шеховцова Н.В. Экология водных микроорганизмов: учебное пособие; Яросл. гос. ун-т.-Ярославль: ЯрГУ, 2008.-132 с.
8. Шлегель Г. Общая микробиология: Пер. с нем. - М.: Мир, 1987. - С. 567.
9. Adams, M.W.W., F.B. Perler, and R.M. Kelly. Extremozymes: expanding the limits of biocatalysis. Bio/Technology. 1995. 13: 662-668.
10. Bale, S. J., Goodman, K., Rochelle, P. A., Marches!, J. R., Fry, J. C., Weightman, A. J., and Parkes, R. J. Desulfovibrio profundus sp. nov., a novel barophilic sulfate-reducing bacteria from deep sediments layers in the Japan Sea. International Journal of Systematic Bacteriology. 1997. 47, 515-521.
11. Balk M, Weijma J, Stams AJ. Thermotoga lettingae sp. nov., a novel thermophilic, methanol-degrading bacterium isolated from a thermophilic anaerobic reactor. Int J Syst Evol Microbiol. 2002. 52:1361-1368.
12. Barnes, S.J., Makovicky, E., Karup-Moller, S., Makovicky, M. and Rose-Hansen, J. Partition coefficients for Ni, Cu, Pd, Pt, Rh and Ir between monosulphide solid solution and sulphide liquid and the implications for the formation of compositionally zoned Ni-Cu sulphide bodies by fractional crystallization of sulphide liquid. Mineralogical Magazine. 1994. 58: 51-52.
13. Barnes, S. P., Bradbrook, S. D., Cragg, B. A., Marchesi, J. R., Weightman, A. J., Fry, J. C., and Parkes, R. J. Isolation of sulfate-reducing bacteria from deep sediment layers of the Pacific Ocean. Geomicrobiology Journal. 1998. 15, 67¬83.
14. Barton L.L., Tomei F.A. Characteristics and activities of sulfate-reducing bacteria // Sulfate-reducing bacteria (L.L.Barton,eds.). New York: Plenum Press, 1995.-P.1-32.
15. Beijerinck W.M. Uber Spirillum desulphuricans als Ursache von
Sulfatreduktion. // Zentralb. Bakteriol. Parasitk. Infekt. Abt. II. 1895. V.1. -
P.49-59... 113


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ