Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Влияние фруктозы в качестве основного C-субстрата на рост и синтез запасных полигидроксиалканоатов штаммом Cupriavidus eutrophus B-10646

Работа №25144

Тип работы

Главы к дипломным работам

Предмет

биология

Объем работы38
Год сдачи2018
Стоимость7300 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
480
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Обзор литературы 7
1.1 Основные организмы, продуцирующие полигидроксиалканоаты 7
1.2 Полигидроксиалканоаты 9
1.2.1 Многообразие полигидроксиалканоатов 10
1.2.2 Поли(3-гидроксибутират) 10
1.2.3 Модели гранулообразования 12
1.2.4 Физико-химические свойства полигидроксиалканоатов 13
1.3 Липополисахариды 15
1.3.1 Биосинтез липополисахаридов 16
1.3.2 Транспорт липополисахаридов 19
1.3.3 Зависимость степени вирулентности некоторых бактерий от
структуры их липополисахаридов 20
1.4 Фосфолипиды 21
2 Материалы и методы 23
2.1 Бактериальный штамм 23
2.2 Культивирование бактерий. Методы измерения параметров
культивирования 23
2.3 Определение процентного содержания полимера методом газо-жидкостной хроматографии с МС-детектором 25
2.4 Определение молекулярных характеристик полимера 25
2.5 Выделение липидов цитоплазматической мембраны 26
2.6 Экстрагирование липополисахаридов горячим феноло-водным методом 26
2.7 Омыление экстрагированных липополисахаридов 27
2.8 Газо-жидкостная хроматография с массовой спектрометрией метиловых
эфиров жирных кислот 27
2.9 Получение электронных изображений бактериальных клеток 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 29
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 30


Бактерии Cupriavidus eutrophus(ранее Alcaligenes, Wautersia, Hydrogonomonas, Ralstonia) - модельный организм, способный накапливать в качестве резервных биомолекул полигидроксиалканоаты (ПГА), используя при росте самые разнообразные субстраты - от классических углеводов (фруктоза, глюкоза) до отходов различных производств (производство оливкового, пальмового масла). Биополимеры этого класса обладают крайне широким спектром применения: это медицинская сфера (имплантаты, шовный хирургический материал), сельскохозяйственная сфера (использование в качестве пористых носителей для депонирования пестицидов) и бытовые нужды (упаковочные материалы). Полигидроксиалконаты для микроорганизмов - это особый внутриклеточный материал для запасания углерода и энергии.
Используемый субстрат прежде всего влияет на урожай биомассы бактерий, выход целевого продукта (в данном случае - ПГА), а также на состав получаемых ПГА. Количественный и качественный состав, характеристики ПГА, такие как молекулярная масса, полидисперсность, кристалличность, температура плавления в свою очередь определяются именно составом синтезируемого полимера. Поиск субстрата для синтеза ПГА - одно из приоритетных и актуальных направлений исследований. Стоимость субстрата оказывает прямое влияние на стоимость готового продукта. Это определяет первостепенную важность как подбора наиболее подходящего субстрата, так и изучения параметров роста и свойств выращиваемой культуры бактерий.
Не менее важным и актуальным является изучение жирнокислотного состава липидов бактерий. Прежде всего липидный профиль используется в хемотаксономии, а состав этого профиля - быстрый способ таксономической идентификации. К тому же, жирные кислоты - это специфические маркеры окружающей среды, так как являются неотъемлемой частью клеточных мембран, которые, контактируя с окружающей средой, сигнализируют о её изменениях.
Таким образом, разностороннее изучение культуры бактерий, способной накапливать ПГА и характеристика накапливаемых ПГА - это необходимый этап для получения промышленно значимых полимеров, как в отношении объёма производства, так и в отношении качества синтезируемых полимеров

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.
1. Культивирование штамма бактерий Cupriavidus eutrophus B-10646 на фруктозе позволяет достичь высоких выходов биомассы (7,8 г/л), а также высоких выходов поли(3-гидроксибутирата) (до 91,2 % от веса сухой биомассы на 72 ч роста).
2. Жирнокислотный спектр липидов цитоплазматической мембраны и липополисахаридов качественно отличается: циклопропановые жирные кислоты присутствуют только в составе липидов цитоплазматической мембраны, а гидроксикислоты имеют в своем составе только липополисахариды.
3. На протяжении культивирования клетки не изменяют свои размеры достоверно. Клеток с нарушенным делением становится больше к стационарной фазе. Количество гранул поли(3-гидроксибутирата) сокращается более чем в два раза к концу культивирования.
Результаты проведенной работы доказывают, что фруктоза в качестве основного углеродного субстрата является перспективным субстратом как для получения биомассы клеток штамма Cupriavidus eutrophus B-10646, так и для получения высоких выходов целевого продукта - поли (3-гидроксибутирата).



1. Багаева, Т. В., Никифоров, А. С. Стресс-индуцируемые изменения фосфолипидного состава цитоплазматических мембран сульфатредуцирующих бактерий / Т. В. Бугаева, А. С. Никифоров, Е. Е. Зинурова // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. - 2011. - Т. 153, № 2. - С. 139 - 146
2. Волова, Т. Г. Полиоксиалканоаты (ПОА) - биоразрушаемые полимеры для медицины / Т. Г. Волова, В. И. Севастьянов, Е. И. Шишацкая. - Новосибирск. - 2003. - 331 с.
3. Волова, Т. Г. Разрушаемые биополимеры: получение, свойства, применение : монография / Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая. - Красноярск : Красноярский писатель. - 2011. - 392 с
4. Волова, Т. Г. Синтез и исследование многокомпонентных полигидроксиалканатов / Т. Г. Волова, П. В. Миронов, А. Д. Васильев // Перспективные материалы. - 2006. - № 5. - С. 35-41
5. Волова, Т. Г. Физико-химические свойства одно-[поли(3ГБ)], двух-доли (3ГБ/3ГВ)], и трехкомпонентных [поли (3ГБ/3ГВ/3ГГ)] полигидроксиалканоатов / Т. Г. Волова [и др.] // Перспективные материалы. -
2004. - №. 3. - С. 42-48
6. Жила, Н. О., Волова, Т. Г. Характеристика культуры Cupriavidus eutrophus B-10646, синтезирующей полигидроксиалканоаты при росте на сахарах и липидных субстратах / Н. О. Жила, Т. Г. Волова, Г. С. Калачева / Журнал Сибирского Федерального Университета. Биология. - 2014. - с. 161 - 173
7. И Калачева, Г. С. Синтез полиэфиров гидроксипроизводных жирных кислот (полигидроксиалконатов) и характеристика состава липидов сине-зеленых, светящихся и водородокисляющих прокариот : автореф. дис. .док. биол. наук : 03.01.06 / Калачева Галина Сергеевна. - Красноярск, 2012. - 38 с.
8. Коротаева, А. А., Самоходская, Л. М. Ингибирование воспалительных эффектов липополисахарида бактерий продуктами окисления липидов / А. А. Коротаева, Л. М. Самоходская, В. Н. Бочков // Биомедицинская химия. - 2007. - Т. 53, № 1. - С. 65-71
9. Кудрякова, И. В. Биогенез везикул Lisobacter sp. XL1 : дисс. ... канд. биол. наук : 03.01.04 / Кудрякова Ирина Валерьевна. - Пущино, 2017. - 77 с.
10. Овчинников, Ю. А. Биоорганическая химия : учебник / Ю. А. Овчинников // М.: Просвящение. - 1987. - 816 с.
11. Прунтова, О. В. Курс лекций по общей микробиологии и основам вирусологии : в 2 ч. Ч. 1 / О. В. Прунтова, О. Н. Сахно, М. А. Мазиров. - Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та. - 2006. - 192 с.
12. Abeyrathne, P. D. Functional characterization of WaaL, a ligase associated with linking O-antigen polysaccharide to the core of Pseudomonas aeruginosa lipopolysaccharide / P. D. Abeyrathne [etc]. // Journal of bacteriology. -2005. - Т. 187, № 9. - С. 3002-3012
13. Akira, S. Pathogen recognition and innate immunity / S. Akira, S. Uematsu, O. Takeuchi // Cell. - 2006. - Т. 124, № 4. - С. 783-801
14. Al-Sultany, S. J. Physiological and immunological effect of lipopolysaccharide of Escherichia coli was extracted by hot phenol-water in rabbits / S. J. Al-Sultany, Y.A. Jassim // Research journal of pharmaceutical, biological and chemical sciences. - 2016. - T. 7, № 3. - С. 1530-1535
15. Anderson, A. J. Occurrence, metabolism, metabolic role, and industrial uses of bacterial polyhydroxyalkanoates / A. J. Anderson, E. A. Dawes // Microbiological reviews. - 1990. - T. 54, №. 4. - C. 450-472
16. Babinski, K. J. Accumulation of the lipid A precursor UDP-2, 3- diacylglucosamine in an Escherichia coli mutant lacking the lpxH gene / K. J. Babinski, S. J. Kanjilal, C. R. Raetz // Journal of Biological Chemistry. - 2002. - T. 277, № 29. - C. 25947-25956
17. Brozek, K. A. Biosynthesis of lipopolysaccharide in Escherichia coli. Cytoplasmic enzymes that attach 3-deoxy-D-manno-octulosonic acid to lipid A / K. A. Brozek [etc] // Journal of Biological Chemistry. - 1989. - T. 264, №. 12. - C. 6956-6966
18. Buetow, L. Structure and reactivity of LpxD, the N-acyltransferase of lipid A biosynthesis / L. Buetow, T. K. [etc] // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2007. - T. 104, № 11. - C. 4321-4326
19. Cho, M. Purification of polyhydroxybutyrate synthase from its native organism, Ralstonia eutropha: implications for the initiation and elongation of polymer formation in vivo / M. Cho [etc] // Biochemistry. - 2012. - T. 51, № 11. - C. 2276-2288
20. Crowell, D. N. Molecular cloning of the genes for lipid A disaccharide synthase and UDP-N-acetylglucosamine acyltransferase in Escherichia coli / D. N. Crowell, M. S. Anderson, C. R. Raetz // Journal of bacteriology. - 1986. - T. 168, №1. - C. 152-159
21. Darveau, R. P. Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide contains multiple lipid A species that functionally interact with both toll-like receptors 2 and 4 / R. P. Darveau [etc] // Infection and immunity. - 2004. - T. 72, № 9. - C. 5041-5051
22. Doerrler, W. T. MsbA-dependent translocation of lipids across the inner membrane of Escherichia coli / W. T. Doerrler, H. S. Gibbons, C. R. H. Raetz // Journal of Biological Chemistry. - 2004. - T. 279, № 43. - C. 45102-45109.
23. Eggers, J. Poly (3-hydroxybutyrate) degradation in Ralstonia eutropha H16 is mediated stereoselectively to (S)-3-Hydroxybutyryl coenzyme A (CoA) via crotonyl-CoA / J. Eggers, A. Steinbuchela // Journal of bacteriology. - 2013. - T. 195, № 14. - C. 3213-3223
24. Ferguson, G. P. Importance of unusually modified lipid A in Sinorhizobium stress resistance and legume symbiosis / G. P. Ferguson // Molecular microbiology. - 2005. - T. 56, № 1. - C. 68-80
25. Galanos, C. Synthetic and natural Escherichia coli free lipid A express identical endotoxic activities / C. Galanos [etc] // The FEBS Journal. - 1985. - T. 148, № 1. - C. 1-5
26. Garrett, T. A. Identification of the gene encoding the Escherichia coli lipid А 4'-kinase. Facile phosphorylation of endotoxin analogs with recombinant LpxK / T. A. Garrett, J. L. Kadrmas, C. R. Raetz // Journal of Biological Chemistry. - 1997. - T. 272, № 35. - C. 21855-21864
27. Girard, R. Lipopolysaccharides from Legionella and Rhizobium stimulate mouse bone marrow granulocytes via toll-like receptor 2 / R. Girard [etc] // Journal of cell science. - 2003. - T. 116, № 2. - C. 293-302
28. Goh, L. K. Enhancement of stress tolerance in the polyhydroxyalkanoate producers without mobilization of the accumulated granules / L. K. Goh, K. Purama, K. Sudesh // Applied biochemistry and biotechnology. - 2014. - T. 172, № 3. - C. 1585-1598
29. Heine, H. Endotoxic activity and chemical structure of lipopolysaccharides from Chlamydia trachomatis serotypes E and L2 and Chlamydophilapsittaci 6BC / H. Heine [etc] // The FEBS Journal. - 2003. - T. 270, № 3. - C. 440-450
30. Hokamura, A. Characterization and identification of the proteins bound to two types of polyhydroxyalkanoate granules in Pseudomonas sp. 61-3. / A. Hokamura [etc] // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. - 2015, T. 79, № 8.- C. 1369 - 1377
31. Kawasaki, K. 3-O-deacylation of lipid A by PagL, a PhoP/ PhoQ- regulated deacylase of Salmonella typhimurium, modulates signaling through toll-like receptor 4 / K. Kawasaki // Journal of Biological Chemistry. - 2004. - T. 279, № 19.- C. 20044-20048
32. Liu, D. An O-antigen processing function for Wzx (RfbX): a promising candidate for O-unit flippase / D. Liu, R. A. Cole, P. R. Reeves // Journal of bacteriology. - 1996. - T. 178, № 7. - C. 2102-2107
33. Marsahll, P. A. Assessing compensation for loss of vacuolar function in Saccharomyces cerevisiae/ P. A. Marsahll, N. Netzel, J. W. Guintchev // Canadian journal of microbiology. - 2012. - T. 58, № 2. - C. 132-144
34. Montminy, S. W. Virulence factors of Yersinia pestis are overcome by a strong lipopolysaccharide response / S. W. Montminy // Nature immunology. - 2006. - T. 7, № 10. - C. 1066
35. Mravec, F. Accumulation of PHA granules in Cupriavidus necator as seen by confocal fluorescence microscopy // F. Mravec [etc] // FEMS Microbiology Letters. - 2016. - T. 363, № 10. - C. fnw094
36. Muller-Loennies, S. Structural analysis of deacylated lipopolysaccharide of Escherichia coli strains 2513 (R4 core-type) and F653 (R3 core-type) / S. Muller- Loennies, B. Lindner, H. Brade // The FEBS Journal. - 2002. - T. 269, № 23. - C. 5982-5991
37. Muller-Loennies, S. Structural analysis of oligosaccharides from lipopolysaccharide (LPS) of Escherichia coli K-12 strain W3100 reveals a link between inner and outer core LPS biosynthesis / S. Muller-Loennies, B. Lindner, H. Brade // Journal of Biological Chemistry. - 2003. - T. 278, №. 36. - C. 34090-34101
38. Pfeiffer, D. Interaction between poly(3-hydroxybutyrate) granule- associated proteins as revealed by two-hybrid analysis and identification of a new phasin in Ralstonia eutropha H16 / D. Pfeiffer, D. Jendrossek // Microbiology. - 2011. - T. 157, № 10. - C. 2795-2807
39. Pfeiffer, D. Localization of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) granule- associated proteins during PHB granule formation and identification of two new phasins, PhaP6 and PhaP7, in Ralstonia eutropha H16 / D. Pfeiffer, D. Jendrossek // Journal of Bacteriology. - 2012. - T. 194, № 21. - C. 5909-5921
40. Pfeiffer, D. PhaM is the physiological activator of poly(3- hydroxybutyrate) (PHB) synthase (PhaC1) in Ralstonia eutropha / D. Pfeiffer, D. Jendrossek // Applied and environmental microbiology. - 2014. - T. 80, № 2. - C. 555-563
41. Poltorak, A. Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice: mutations in Tlr4 gene / A. Poltorak [etc] // Science. - 1998. - T. 282, № 5396. - C. 2085-2088
42. Raetz, C. R. H. Lipopolysaccharide endotoxins / C. R. H. Raetz, C. Whitfield // Annual review of biochemistry. - 2002. - T. 71, № 1. - C. 635-700
43. Rezania, S. Extraction, purification and characterization of lipopolysaccharide from Escherichia coli and Salmonella typhi / S. Rezania [etc] // Avicenna journal of medical biotechnology. - 2011. - T. 3, № 1. - C. 3-9
44. Rietschel, E. T. Bacterial endotoxin: molecular relationships of structure to activity and function / E. T. Rietschel [etc] // The FASEB Journal. - 1994. - T. 8, № 2. - C. 217-225
45. Roncero, C. Genetic analysis of the genes involved in synthesis of the lipopolysaccharide core in Escherichia coli K-12: three operons in the rfa locus / C. Roncero, M. J. Casadaban // Journal of bacteriology. - 1992. - T. 174, № 10. - C. 3250-3260
46. Sandstrom, G. Immunogenicity and toxicity of lipopolysaccharide from Francisella tularensis LVS / G. Sandstrom, [etc] // FEMS microbiology immunology. - 1992. - T. 5, № 4. - C. 201-210
47. Schnaitman, C. A. Genetics of lipopolysaccharide biosynthesis in enteric bacteria / C. A. Schnaitman, J. D. Klena // Microbiological reviews. - 1993. - T. 57, № 3. - C. 655-682
48. Sperandeo, P. Characterization of lptA and lptB, two essential genes implicated in lipopolysaccharide transport to the outer membrane of Escherichia coli / P. Sperandeo [etc] // Journal of bacteriology. - 2007, T. 189. - № 1. - C. 244-253
49. Steinbuchel, А. Diversity of bacterial polyhydroxyalkanoic ascids / А. Steinbuchel, H. E. Valentin // FEMS Microbiology letters. - 1995. - T. 128, № 3. - C. 219-228
50. Steinbuchel, А. Perspectives for biotechnological production and utilization of biopolymers: metabolic engineering of polyhydroxyalkanoate biosinthesis pathways as a successful example / A. Steinbuchel // Macromolecular Bioscience. - 2001. - T. 1, № 1. - C. 1-24
51. Stubbe, J. Polyhydroxyalkanoate (PHA) hemeostasis: the role of PHA synthase / J. A. Stubbe, J. Tian // Natural product reports. - 2003. - T. 20, № 5. - C. 445-457
52. Suda, Y. Chemical structure and biological activity of a lipid A component from Helicobacter pylori strain 206 / Y. Suda [etc] // Journal of endotoxin research. - 2001. - T. 7, № 2. - C. 95-104
53. Sudesh, K. Synthesis, structure and properties of polyhydroxyalkanoates: biological polyesters / K. Sudesh, H. Abe, Y. Doi // Progress in polymer science. - 2000. - T. 25, № 10. - C. 1503-1555
54. Volova, T.G. Polyhydroxyalkanoates — plastic materials of the 21st century: production, properties, applications / T.G. Volova // Nova publishers. - USA. - 2004. - 283 p
55. Wahl, A. PHB granules are attached to the nucleoid via PhaM in Ralstonia eutropha/ A. Wahl [etc] // BMC Microbiology. - 2012. - T. 12, № 1. - C. 262
56. Wang, X. Lipopolysaccharide: Biosynthetic pathway and structure modification / X. Wang, P. J. Quinn // Progress in lipid research. - 2010. - T. 49, №2. - C. 97-107
57. Wang, X. Structure and biosynthesis of free lipid A molecules that replace lipopolysaccharide in Francisella tularensis subsp Novicida / X. Wang [etc] // Biochemistry. - 2006. - T. 45, № 48. - C. 14427-14440
58. Wang, Y. Structure characterization of phospholipids and lipid A of Pseudomonas putida KT2442 / Y. Wang [etc] // European journal of mass spectrometry. - 2015. - T. 21, № 5. - C. 739-746
59. Ward, A. Flexibility in the ABC transporter MsbA: alternating access with a twist / A. Ward [etc] // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2007. - T. 104, № 48. - C. 19005-19010
60. Whitfield, C. Modulation of the surface architecture of Gram-negative bacteria by the action of surface polymer: lipid A-core ligase and by determinants of polymer chain length / C. Whitfield, P. А. Amor, R. Koplin // Molecular microbiology. - 1997. - T. 23, № 4. - C. 629-638
61. Wilkinson, S. G. Bacterial lipopolysaccharides - themes and variations / S. G. Wilkinson // Progress in lipid research. - 1996. - T. 35, № 3. - C. 283-343


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.