авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

СТУДЕНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ

МГУИЭ

посвященная

65-летию Победы

и

90-летию МИХМ-МГУИЭ

21-23 апреля 2010 г.

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ

ТОМ 1

Москва 2010

УДК 66.02

ББК 35.11

Н 34

Печатается по решению редакционно-издательского совета МГУИЭ Редакционная коллегия:

председатель – ректор МГУИЭ Д.А. Баранов - проректор по учебной работе М.Г. Беренгартен (зам. председателя) - проректор по научной работе В.М. Клевлеев (зам. председателя) - председатель научной комиссии Учёного совета МГУИЭ В.В. Бирюков - начальник Управления по научной и инновационной деятельности Д.В. Зубов Н 34 Научная конференция студентов и молодых учёных МГУИЭ:

Тезисы докладов. В 2-х т. Т.1 - М.: МГУИЭ, 2010. - 184 с.

Изложены результаты научно-исследовательских работ аспирантов, магистрантов и студентов Московского государственного университета инженерной экологии.

Доклады рецензированы и редактированы Редакционной коллегией конференции.

УДК 66. ББК 35. ISBN 978-5-9513-0198- © МГУИЭ, УДК 57.035.2, 57.084.1, 57.083. ИМПУЛЬСНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ОСНОВЕ СВЕТОДИОДОВ ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИХ МИКРОВОДРОСЛЕЙ Мальцевская Н.В., аспирант Научный руководитель – д.т.н. Бирюков В.В.

Диапазон применения фотосинтезирующих микроорганизмов в различных отраслях человеческой деятельности весьма широк. В настоящее время фототрофные микроорганизмы применяют в пищевых и кормовых целях, используют для получения различных энергоносителей (биоэтанол, биодизель, биогаз и др.) Не менее распространено применение фотосинтезирующих микроорганизмов в экологических целях, а именно в очистке сточных вод, в очистке воздуха от «парниковых газов».

В природной среде организмы получают свет главным образом от солнца. Однако не во всех регионах солнечного света достаточно для культивирования фототрофных организмов в течение всего года. Например, в Московском регионе в период с ноября по март средняя продолжительность светового дня не превышает 10 часов в сутки, что недостаточно, и требуется дополнительная искусственная подсветка микроорганизмов в «ночной период».

Процесс фотосинтеза представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, в ходе которой под действием света поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Известно, что процесс фотосинтеза проходит в две фазы: световую (длительность которой составляет около 10-5 с) и темновую (длительность около 10-2 с).

Для проведения исследований было предложено использовать светодиодные источники света, т.к. они отвечают всем требованиям по снижению затрат электроэнергии: отсутствует «паразитная засветка» – свет направлен только на потребителя, имеют незначительное тепловыделение. И, кроме того, благодаря малой инерционности зажигания способны излучать свет в импульсном режиме, соответствующему длительности фаз фотосинтеза, при использовании специально разработанного генератора импульсов.

Объектом исследований была выбрана фотосинтезирующая микроводоросль Chlorella sp. Культивирование проводили на чашках Петри на агаризированной среде Тамия в течение 10 суток при температуре +25°С на специальной установке, оснащенной светодиодными лампами, подключенных к генератору импульсов. Были применены следующие виды освещения: контрольное (постоянное освещение) и экспериментальное (прерывистое) – имеющее длительность темновой фазы – 0,01 с, светового импульса – 0,001 с. Прерывистое освещение применялось только ночью, а днём было смоделировано освещение, аналогичное естественному в дневное время суток. Продолжительность «ночного времени», в течение которого применяли прерывистое освещение, варьировали на 3 уровнях: 12, 14, и 16 часов.

Результаты экспериментов иллюстрируют гистограммы (рис. 1 – 3). На гистограммах показан прирост биомассы микроводорослей, полученных при разных условиях освещения после окончания эксперимента.

Значительное снижение продуктивности фототрофов наблюдалось только при применении прерывистого освещения в течение 2/3 суток. При использовании прерывистого освещения в течение 14 часов и менее, существенного снижения биомассы не наблюдалось.

Культивирование Chlorella sp. с примением имульсного освещения в течение 12 часов в сутки 20 контроль концентрация световой импульс с биомассы, г/л длительностью 0,001 с Рис. 1. Культивирование Chlorella sp. с применением импульсного освещения в течение 12 часов в сутки.

Культивирование Chlorella sp. с примением имульсного освещения в течение 14 часов в сутки 6 контроль концентрация световой импульс с биомассы, г/л длительностью 0,001 с Рис. 2. Культивирование Chlorella sp. с применением импульсного освещения в течение 14 часов в сутки.

Культивирование Chlorella sp. с примением имульсного освещения в течение 16 часов в сутки 20 контроль концентрация световой импульс с биомассы, г/л длительностью 0,001 с Рис. 3. Культивирование Chlorella sp. с применением импульсного освещения в течение 16 часов в сутки Таким образом, можно сделать вывод о том, что прерывистое освещение может быть применено без снижения продуктивности при длительности периода подсветки не более 14 часов при условии наличия постоянного освещения (например, естественного освещения в дневное время суток) с длительностью не менее 10 часов в сутки.





Энергоёмкость продукта в данном случае снижалась в 8 раз.

УДК 579.26(075.8) ИЗУЧЕНИЕ БИОРЕМЕДИАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДАМИ НА МОДЕЛЬНЫХ СРЕДАХ Заборская А.Ю., аспирант, Алексеева О.А., группа Н-59, Нахалова Я.А., группа Н- Научные руководители – д.т.н. Крамм Э.А., к.б.н. Кустова Н.А.

Экологические проблемы в регионах нефтедобычи и переработки связаны, в первую очередь, с загрязнением объектов окружающей среды нефтью. Благодаря высоким сорбционным свойствам почвы, нефтяные углеводороды способны аккумулироваться и сохраняться в ней длительное время, существенно преобразуя и значительно ухудшая свойства почвы и ее биологическую активность. В последние годы все большее значение приобретает борьба с загрязнением почв и поиск оптимальных путей очистки природных объектов.

Целью работы являлось изучение биоремедиации почв, загрязненных углеводородами на модельных средах.

Эксперименты проводили в контейнерах, в которые помещали почву массой около 500 г. Контейнеры термостатировали при температуре 30 С. Углеводороды определяли гравиметрическим методом при экстракции углеводородов нефти хлороформом. Количество микроорганизмов в загрязненной углеводородами почве определяли путем высева на чашки Петри. Определение дыхательной активности почвы проводили по интенсивности выделения СО2.

Для изучения влияния начальной концентрации углеводородов на степень биодеградации этого субстрата дрожжевой культурой Candida maltosa шт. 569 были использованы концентрации нефти от 2 до 8% и парафина от 1 до 8% (масс.). Из рис. видно, что максимальная степень биодеградации нефти наблюдается при концентрации 4%. С увеличением концентрации нефти эта величина снижается.

Рис. 1. Влияние начальной концентрации нефти на степень биодеградации Поскольку одной из важнейших характеристик окислительных процессов в почве является дыхательная активность, были проведены эксперименты по определению дыхательной активности при внесении в почвенные образцы 2% н-парафина фракции С14-С17. Одновременно определяли динамику роста дрожжевой культуры. Обнаружено, что максимум дыхательной активности почвы приходится на максимум прироста биомассы и потребления углеводородов.

УДК 581.143. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕДИ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ С ГЕНОМ 9-ДЕСАТУРАЗЫ И С ГЕНОМ 12-ДЕСАТУРАЗЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ Алферова Н.О., группа Н-48, Литвинова И.И., аспирант Научные руководители – к.б.н. Гладков Е.А., к.с-х.н. Юрьева Н.О., Соболькова Г.И.

Десатуразы отвечают за образование двойных связей в цепях жирных кислот и оказывают влияние на физические свойства биологических мембран. Мембранные липиды клеток обычно содержат жирные кислоты из 16 или 18 атомов углерода. Первая двойная связь всегда формируется после 9-го атома углерода (положение 9), вторая двойная связь – в положении 12, далее – в положениях 15 и 6. Активность 9 и, особенно, 12-десатуразы является важным фактором для формирования характерной для растительного организма структуры мембран. Успехи современной молекулярной биологии и биотехнологии позволяют создавать генетически модифицированные растения. Большую роль играет оценка устойчивости этих трансгенных растений к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Задачей нашей работы была оценка устойчивости к меди, нескольких линий трансгенного картофеля, содержащего ген 9-десатуразы и 12-десатуразы жирных кислот.

Трансформированный и нетрансформированный картофель выращивался в условиях in vitro на питательной среде Мурасиге-Скуга, содержащей медь в количестве 0, 10, 20 и 30 мг/л. Питательная среда для картофеля была жидкая, т.к. медь в агаризованной среде не застывает, поэтому необходимо было сделать бумажные «мостики» для поддержания эксплантов.

В стерильных условиях первичные растения разрезали на сегменты без пазушной почки, после чего они помещались в пробирки с предварительно разлитой жидкой средой (5 мл). Культивирование проводили при температуре 25-27°C, влажность 70%.

В каждом опыте использовалось по 80 пробирок.

Исходя из результатов опыта, растения, содержащие ген 9-десатуразы, продемонстрировали повышенную устойчивость к меди, наибольшая толерантность была у линии 8198. При концентрации меди 30 мг/л через неделю от начала эксперимента, 80% контрольных растений в условиях in vitro не имели прироста корней, у растений линии 8198, содержащей ген 9-десатуразы – 40%. Через месяц после начала эксперимента 40% контрольных растений в условиях in vitro не имели прироста корней, у всех растений, содержащих ген 9-десатуразы, наблюдался прирост. При концентрации меди 30 мг/л рост корней был более чем в 2 раза больше, чем в контроле, при этом в контроле в большей степени наблюдался хлороз листьев. Таким образом, растения содержащии ген 9-десатуразы продемонстрировали значительно большую устойчивость к меди, чем исходные и содержащие ген 12-десатуразы растения картофеля.

УДК 579. ПОВРЕЖДЕНИЕ СТРЕПТОМИЦЕПТОВ – ПРОДУЦЕНТОВ АНТИБИОТИКОВ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ Поповиченко О.М., группа Н- Научные руководители – к.б.н. Филиппова С.Н., д.т.н. Бирюков В.В.

Стрептомицеты – одна из наиболее востребованных для биотехнологии групп микроорганизмов. Проблема длительного хранения и стабилизации этих организмов остается актуальной. Лиофилизация – один из широко распространенных способов длительной консервации микроорганизмов. Однако использование этого метода сопряжено с воздействием стрессорных факторов глубокого замораживания и дегидратации.

Работа посвящена изучению лиофилизированного материала длительно хранящихся (25 лет) культур стрептомицетов – продуцентов антибиотиков, выяснению возможных механизмов повреждений и устойчивости клеток в процессе хранения.

Анализ лиофилизированных культур стрептомицетов методом люминесцентной микроскопии с использованием флуоресцентных красителей Live/Dead (живой/мертвый) и йодистого пропидия показал, что основная масса клеточного материала повреждена в процессе хранения. Специфичность окрашивания показала, что нарушение жизнеспособности клеток вызвано повреждениями клеточных мембран.

Известно, что фосфолипиды являются важнейшим компонентом биологических мембран. Одним из эффективных методов изучения структурной организации фосфолипидов является метод рентгеновской дифракции. В данной работе методом рентгеновской дифракции проведено изучение структурной организации мембранных фосфолипидов двух штаммов Streptomyces hygroscopicus RIA 1433T и RIA 952, различающихся по степени устойчивости к хранению. Спектры дифракции были получены на установке ДИКСИ синхротронного источника КИСИ (Курчатовский Центр Синхротронного Излучения и Нанотехнологий, Москва).

С использованием лизоцима в качестве лизирующего агента через стадию протопластирования были получены фракции клеточных мембран исследуемых стрептомицетов. Из препаратов клеточных мембран были выделены фосфолипиды и изучен их компонентный состав. В результате было установлено, что исследуемые штаммы стрептомицетов отличаются по составу фосфолипидов. Значительная часть фосфолипидов более устойчивого к хранению штамма RIA 1433T относится к бислойному типу, в то время как основным компонентом клеточных мембран штамма RIA 952 является кардиолипин, склонный к формированию небислойных структур.

Дифракционные эксперименты показали, что фосфолипидные фракции клеточных мембран имеют различную структурную организацию. Фосфолипиды RIA 1433T образуют клеточных мембран более устойчивого к хранению штамма многослойные мембраны ламеллярной структуры с периодами повторяемости d1=76, и d2 = 30. В последнем случае малая величина периода повторяемости, характеризующая расстояние между липидными монослоями, предполагает существование фазы с взаимным проникновением жирнокислотных цепочек. Наличие такой фазы подтверждается наличием характерных пиков дифракции в широкоугловой части спектра. Полученные результаты показали способность мембранных фосфолипидов штамма RIA 1433T к формированию достаточно жесткой и прочной структурной организации. Напротив, дифракционный спектр от фосфолипидной фракции штамма RIA 952 демонстрирует наличие двух типов структур – ламеллярной и гексагональной. Отсутствие разрешимых пиков дифракции в широкоугловой части спектра свидетельствует о разупорядоченной упаковке жирнокислотных цепочек. Такая структурная организация менее стабильна.

Считается, что устойчивость клеточной мембраны и других клеточных структур к неблагоприятным факторам также определяется физиологическим состоянием клеток на момент закладки их на хранение. Известно, что физиологическое состояние может быть охарактеризовано соотношением основных химических элементов клеток. В данной работе был изучен элементный состав интактных клеток (вегетативных клеток и спор), а также лиофилизированных клеток длительно хранящейся (25 лет) культуры Streptomyces streptomycini RIA 1151T. Установлено, что вегетативные клетки характеризуются преимущественным содержанием фосфора, калия и серы, в то время как споры – кальцием. На основании изучения элементного состава обнаружено, что лиофилизированный материал длительно хранящейся культуры содержит как вегетативные клетки, так и споры. Кроме того, выявлено наличие примесных элементов, таких как железа, присутствие которого обусловлено защитной средой, а также хлора, который мог быть занесен при приготовлении клеточных суспензий как элемент питательной среды.

Таким образом, в результате проведенной работы установлено, что основная масса клеточного материала длительно хранящихся (25 лет) лиофилизированных культур стрептомицетов не жизнеспособна. Основные повреждения клеток связаны с повреждениями клеточной мембраны. Изучение структурной организации фосфолипидных фракций клеточных мембран двух штаммов Streptomyces hygroscopicus, различающихся по степени устойчивости к хранению, показало, что фосфолипиды более устойчивого штамма RIA 1433T в отличие от штамма RIA 952 образуют прочные бислойные структуры, что оказывает стабилизирующее действие на структуру клеточных мембран. Стабильность клеточных мембран и других клеточных структур определяется физиологическим состоянием клетки. Показана перспективность использования данных элементного состава для качественной оценки лиофилизированного материала стрептомицетов: физиологического состояния клеток и наличия примесных элементов.

Данная работа выполнялась на базе Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН.

УДК 62.00. БИОПРЕПАРАТ ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА И ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ФИТОПАТОГЕНОВ НА ОСНОВЕ ШТАММА БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS PUTIDA ВСБ- Асланбеков А.Х., соискатель Научные руководители – д.т.н. Авчиева П.Б., к.б.н. Буторова И.А.

Широкое распространение заболеваний растений, вызываемое фитопатогенными грибами и бактериями, наносит огромный ущерб сельскому хозяйству, лесоводству и цветоводству. Методы борьбы с этими заболеваниями недостаточно эффективны. Они основаны главным образом на использование химических препаратов, в большинстве случаев токсичных. Широкое и часто нерегулируемое применение пестицидов привело к загрязнению окружающей среды вследствие накопления этих веществ в почве и водоемах.

В связи с этим в последние годы большое внимание уделяется развитию экологически чистых биологических методов борьбы с заболеваниями растений, которые рассматриваются как важная альтернатива традиционным методам защиты растений, связанных с применением химических пестицидов.

Флуоресцирующие ризосферные бактерии p.Pseudomonas в настоящее время являются наиболее перспективными объектами агробиотехнологии для разработки на их основе биологических средств защиты растений от фитопатогенов, а также биопрепаратов, стимулирующих рост и повышающих продуктивность растений.

Из ризосферной зоны томатов подмосковного тепличного хозяйства выделен штамм флуоресцирующих бактерий Pseudomonas putida ВСБ-692.

Изучены биохимические и физиолого-морфологические свойства данного штамма.

Разработана технология получения биопрепарата и условия его стабилизации.

Разработана методика применения биопрепарата для обработки растений.

Проведенные полевые испытания биопрепарата показали его высокую эффективность в защите растений от фитопатогенов, стимуляции корнеобразования и роста растений.

Установлено, что биопрепарат на основе флуоресцирующих бактерий Pseudomonas putida ВСБ-692 обеспечивает повышение всхожести семян в среднем на 25 – 30%, 100%-ную приживаемость черенков, увеличение корневой системы растений в 2.5 – 3.5 раза, снижение повреждений корневыми гнилями на 20 – 25%, повышение урожайности на 30%.

Штамм бактерии Pseudomonas putida ВСБ-692 эффективен в отношении ряда фитопатогенных грибов, вызывающих ряд заболеваний сельскохозяйственных растений:

фитофтороз томатов, бурая ржавчина, фузариозное увядание, парша яблонь.

Таким образом, разработанный новый биопрепарат на основе штамма Pseudomonas putida ВСБ-692 делает его перспективным для использования в агробиотехнологии, позволяет существенно расширить ассортимент отечественных препаратов.

504.064. ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ И СТОЧНЫХ ВОД НА ПРЕДПРИЯТИИ ОАО «УРАЛОРГСИНТЕЗ»

Чернова А.М., группа Н- Научный руководитель – д.м.н. Никитин А.В.

На территории России существует множество промышленных предприятий, которые оказывают большое влияние на состояние окружающей среды. Одним из таких предприятий является ОАО «Уралоргсинтез», расположенный на территории Пермского края, вблизи р.Черная и р.Кама. Предприятие занимается производством нефтехимической продукции и ее транспортировкой.

В результате процессов производства происходят выбросы и сбросы различных вредных веществ, что оказывает негативное влияние на экологию данного района.

Целью данной работы является оценка загрязнения атмосферы и сточных вод на территории предприятия.

Необходимо найти пути снижения уровня загрязнения окружающей среды.

Из полученных данных о загрязнении мы можем сделать следующие выводы:

Установлены значительные превышения ПДК по графиту и СО в воздухе рабочей зоны. Необходим строгий контроль за применением индивидуальных средств защиты работников, повышение эффективности систем воздухоочистки.

В результате обработки цистерн образуются большие объемы вод, загрязненных нефтепродуктами. Необходимо прекратить сброс промывных вод в р.Черную, установить системы доочистки воды.

Минимизация техногенного воздействия предприятия осуществляется с 2006 года осуществляется на основе ежегодного утверждаемых Целевых программ «Регулирование качества окружающей среды». Следуя выполнению Целевых программ проведен ряд природоохранных мероприятий: введение схемы закрытого налива бензола в железнодорожные цистерны;

введение на эксплуатацию комплекса по переводу ливневых вод на очистные сооружения;

строительство железобетонных резервуаров на полигоне захоронения токсичных отходов и др.

Работа выполнялась на базе предприятия ОАО «Уралогрсинтез», где автором была пройдена ознакомительная практика.

УДК 581. ПОЛУЧЕНИЕ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ ЛЮЦЕРНЫ С ГЕНОМ RHLA ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ Базанова М.С., Терешонок Д.В., группа Н- Научный руководитель – к.б.н. Степанова А.Ю.

При добыче, транспортировке, переработке и хранении нефти и её производных происходит загрязнение окружающей природной среды нефтяными углеводородами.

В результате этого значительно снижается плодородие почв, что требует проведения рекультивационных мероприятий. Фиторемедиация – использование растений для очистки почвы – самый экологичный и дешевый способ ее обеззараживания.

Преимущества фиторемедиации очевидны: не оказывает вредного воздействия на окружающую среду, не требует каких-либо специальных дополнительных пространств, техники, экономичен. Но существует и ряд недостатков: более продолжительное время очистки;

зависимость растений от погодных условий;

накопленные в листьях загрязнители могут быть возвращены в землю при листопаде;

возможность накопления токсикантов в деревьях, используемых для сжигания.

Одним из эффективных методов борьбы с загрязнениями окружающей среды является биоремедиация с использованием биосурфактантов. Биосурфактанты – вещества, обладающие эмульгирующими свойствами. Наиболее распространёнными и изученными биосурфактантами являются гликолипиды, к которым относятся рамнолипиды. Одной из важнейших задач является выбор растений, которые можно было бы применять для деградации нефтепродуктов. По данным литературы наиболее часто используемым растением служит люцерна. В связи с этим, целью нашей работы является получение растений люцерны с геном rhla, кодирующим фермент рамнозилтрансферазу, вовлечённый в биосинтез рамнолипидов. Для этого были поставлены следующие задачи: подобрать оптимальный состав питательной среды для регенерации растений люцерны и подобрать оптимальные условия для агробактериальной трансформации люцерны. Нами были исследованы 4 варианта сред для регенерации растений с макро-, микросолями и витаминами по Гамбургу (B5), различающиеся по содержанию гормонов (0,2 мг/л, 0,5 мг/л БАП) и по добавлению аминокислот (500 мг/л пролина или 600 мг/л аргинина). Растения – регенеранты были получены только на среде с 0,5 мг/л БАП и 500 мг/л пролина. Для трансформации люцерны использовали два штамма Agrobacterium tumefaciens – AGL0 LBA4404, которые содержат вектор с селективным геном npt II, кодирующим неомицинфосфотрансферазу, обеспечивающую устойчивость к антибиотику канамицину под nos – промотором и с целевым геном rhla под 35S промотором вируса мозаики цветной капусты. Трансформацию проводили методом культивирования эксплантов на газоне Agrobacterium tumefaciens. В качестве эксплантов использовали пораненные проростки люцерны или каллусную ткань, которые инкубировали на газоне агробактерии на среде для каллусогенеза (макро- и микросоли, витамины по Гамбургу, 2 мг/л 2,4-Д и 0,2 мг/л кинетина) в течение 3 дней в темноте при +25°С. После чего их переносили на ту же самую среду с 500 мг/л антибиотика цефотаксима и пересаживали на свежую среду по мере зарастания бактерией. Через месяц культивирования каллусы высаживали на среду для регенерации (см. выше). В настоящее время нами получены 8 растений-регенерантов, которые в дальнейшем будут отсажены на селективную среду и проверены методом ПЦР.

УДК 579. УДАЛЕНИЕ S-БЕЛКОВ ГАЛОБАКТЕРИЙ УЛЬТРАЗВУКОМ Вахрамеева Н.Н., группа Н-58, Дубровина С.С., МГАВМиБ им. К.И. Скрябина Научные руководители – д.б.н. Акопян В.Б., д.б.н. Складнев Д.А.

Пурпурные мембраны галобактерий представляют в настоящее время серьезный интерес для конструирования элементов биокомпьютеров. Одна из проблем, возникающих при техническом приложении пурпурных мембран, – это удаление с их поверхности так называемых S-белков (surface proteins), препятствующих образованию многослойных конструкций. Цель работы – показать возможность применения ультразвуковой обработки для удаления S-белков поверхностного слоя H. Salinarum.

Информационные технологии, включая микро- и наноэлектронику, продолжают в ближайшее десятилетие оставаться одними из наиболее быстро развивающихся направлений научно-технического прогресса. Возрастающий интерес к биомолекулярной электронике обусловлен принципиальной возможностью разработки новых конструкционных микрокомпозиций и более дешевой миниатюризацией.

Биоэлектронника приближает разработчиков к возможному пределу, поскольку эволюция и селекция оптимизировали многие биологические молекулы для выполнения задач, аналогичных тем, которые решаются сегодня с применением электронных приборов.

Особое значение в связи с этим представляют белки, основная функция которых связана с трансформацией энергии света в химическую в различных фотосинтетических системах. Наиболее вероятным кандидатом среди них является светозависимый протонный насос – бактериородопсин (БР) из галофильного микроорганизма Halobacterium salinarum, открытый в 1971 году. БР локализован на поверхности клеток H. salinarum в виде пурпурных мембран (ПМ), образующих двумерные кристаллы с гексагональной решеткой. Эти дифференцированные мембранные бляшки, содержащие только белки и некоторые липиды, названы пурпурными мембранами из-за их характерного цвета.

Для создания элементов биокомпьютера необходимо создавать многослойные конструкции пурпурных мембран. Этому препятствуют S-белки – поверхностные белки, которые одним концом закреплены в цитоплазматической мембране (рис. 1).

Рис. 1. S-белки в цитоплазматической мембране (ЦПМ) S-белки имеют форму зонтов с длиной «ручки» порядка 25 – 30 нм. Верхние части зонтов, с характерными размерами порядка 15 нм, соединены между собой в отдельных определенных точках силами Ван-дер-Ваальса, образуя сцепленный трубчатый «пазл».

S-белки галобактерий – единственный внешний структурирующий слой, поддерживающий цитоплазматическую мембрану клеток и определяющий палочкообразную форму бактерий. Этот довольно прочный и большой по размерам скелет поверхностных белков естественно мешает образованию многослойных конструкций пурпурных мембран. Многочисленные попытки исследователей разработать удобный способ удаления S-слоёв галофильных микроорганизмов и при этом не повредить саму пурпурную мембрану не дали надежного результата. Известно, однако, что похожие по характеру задачи решались ранее ультразвуковыми методами.

Например, в результате воздействия ультразвуком с интенсивностью 0,05 Вт/см (0,88 МГц) на суспензию эритроцитов с концентраций 17000 кл/мм3 в физиологическом растворе в первую же минуту с поверхности каждой клетки десорбируется ~ 210-14 г вещества белковой природы (при массе эритроцита 10-10 г).

Весьма непросто заранее учесть все параметры, влияющие на ультразвуковую резистентность клеток вообще и отдельных элементов клеточных мембран в частности.

Как правило, определить параметры ультразвука, пригодного для решения той или иной биофизической задачи, оказывается проще всего экспериментально.

Проведенные нами методами оптической микроскопии исследования показали, что воздействие ультразвука с частотой 0,88 МГц и плотностью энергии до 1 Вт/см3 на галобактерии, суспендированные в 4 М растворе NaCl до концентрации клеток 108 кл/см3, не приводит с видимым изменениям в их размерах и форме даже после 20 минутной обработки при температурах до 35С. Низкочастотный же ультразвук (35 кГц, 0,3 - 0,5 Вт/см3) уже через 30 сек после начала воздействия вызывает не только визуально регистрируемую деформацию части клеток, но и их разрушение.

Для определения условий удаления S-белков с поверхности клеток, остающимися целыми после воздействия ультразвуком, были проведены исследования по определению изменения концентрации белка в суспензии галофильных микроорганизмов в зависимости от параметров ультразвука и условий воздействия.

В этой же суспензии измеряли содержание нуклеотидов, которые могут появиться в суспензионной среде только после разрушении клеточных мембран. Концентрацию белка определяли методом Лоури, концентрацию нуклеиновых кислот – методом Спирина. В результате был получен наиболее приемлемый режим озвучивания, при котором удаляются s- белки, но не разрушаются клетки галобактерий.

Рис. 2. Зависимость количества белка (а) и нуклеиновых кислот (б), высвобождаемых в процессе обработки клеток галобактерий H. salinarum ультразвуком с частотой 35 кГц ( - - - ) и 0,9 МГц (.

Исследования показали, что при равной плотности акустической энергии ультразвук низкой частоты приводит к разрушению клеток в суспензии, сопровождающемуся повышением концентрации как белков, так и нуклеиновых кислот.

Воздействие ультразвуком высокой частоты обуславливает увеличение концентрации белка, практически без изменения содержания нуклеиновых кислот, что свидетельствует о возможности смывания с поверхности галобактерий H. Salinarum S белков. Режим удаления S-белков, при котором не разрушаются клетки бактерий:

частота 0,9 МГц, плотность энергии 1 Вт/см3, температура 20 - 30С и суспензия ~108 кл/см3 в 4 М растворе NaCl.

Ультразвуковая обработка галобактерий в суспензии может быть использована в дальнейшем для получения пурпурных мембран, лишенных S-белков и пригодных для создания многослойных мембранных комплексов, обладающих свойствами структурных элементов биокомпьютеров.

УДК ВЫДЕЛЕНИЕ АКТИНОМИЦЕТОВ – ПРОДУЦЕНТОВ АНТИБИОТИКОВ ИЗ ПОЧВЫ СЕЛЕКТИВНЫМИ МЕТОДАМИ, ОСНОВАННЫМИ НА АКТИВАЦИИ ПРОРАСТАНИЯ СПОР Мачавариани Н.Г., группа Н- Научные руководители – к.б.н. Кустова Н.А., к.б.н. Галатенко О.А., д.б.н. Терехова Л.П.

Среди микроорганизмов актиномицеты отличаются непревзойденной способностью к образованию биологически активных соединений разнообразного химического строения и биологического действия. Их потенциал как источника новых при родных антибиотиков до сих пор не исчерпан. В связи с широким распространением в клинике резистентных микроорганизмов – возбудителей инфекционных заболеваний остается важной проблема поиска новых антибиотиков.

В последние десятилетия молекулярно-биологические исследования показали, что настоящие знания о микробном разнообразии поразительно бедны и в чистую культуру выделяется лишь незначительная часть реально существующих в природе микроорганизмов.

Однако, для биотехнологических целей необходимы штаммы микроорганизмов, выделенные в чистую культуру.

В связи с этим является актуальной проблема разработки новых методов выделения актиномицетов, которые способствовали бы более полному выявлению их разнообразия и выделению представителей редких и малоизученных родов. Использование новых методов выделения в поисковых программах может привести к выделению продуцентов новых антибиотических веществ с ценными свойствами.

Цель исследования заключается в разработке условий выделения актиномицетов на основе предварительной обработки почвенных суспензий химическими веществами, способствующими активации прорастания спор, а также применение этих методов для наиболее полного выделения актиномицетов из почвы и поиска среди них культур – продуцентов новых антибиотиков.

Задачи исследования:

1. Использование стимуляторов прорастания спор для наиболее полного выделения культур актиномицетов из почвы.

2. Изучение влияния соединений, стимулирующих прорастание спор микроорганизмов, на выделение актиномицетов из почвы.

3. Изучение таксономического состава выделенных культур.

4. Изучение антибиотической активности выделенных культур в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий и дрожжей.

В последнее время получили развитие методы, включающие предварительную обработку почвенных образцов химическими, физическими и биологическими факторами, а также комбинированные методы с использованием различных видов обработки почвенных образцов в комплексе с селективными средами для выделения актиномицетов:

Селективная изоляция с помощью антибиотиков.

Использование физических факторов для выделения актиномицетов.

Выделение актиномицетов с использованием биологических факторов.

Комплексные методы выделения актиномицетов.

Предварительная обработка природных образцов почвы химическими веществами.

Методы предварительной обработки природных образцов почвы химическими веществами широко применяются во всем мире и являются эффективными для селективной изоляции актиномицетов.

Обнаружено, что гормональные соединения из группы катехоламинов – дофамин, и адреналин оказывают полимодальное действие на культуры актиномицетов:

стимулируют прорастание спор и стабилизируют популяционный состав. При высеве моноспоровых суспензий с добавками адреналина численность образовавшихся колоний возрастала от 10 до 23 %.

Поскольку в исследовании было выделено большое количество культур актиномицетов, для упрощения дальнейших работ по родовой идентификации, предварительно проводили группировку подобных штаммов на основании морфологических и культуральных признаков.

Исследование антибиотических свойств выделенных культур актиномицетов.

Антибиотические свойства выделенных культур актиномицетов проверяли методом штриха на органическом агаре Гаузе 2 по отношению к следующим тест организмам:

Staphylococcus aureus ИНА 00985 (=209Р) Staphylococcus aureus ИНА 00761 (MRSA) Staphylococcus aureus ИНА 00762 (=209P/УФ-2) Micrococcus luteus ATCC Bacillus subtilis ATCC Escherichia coli ATCC Psedomonos aeruginosa ATCC Saccharomyces cerevisiae Y1334.

Культуры, перспективные для дальнейшей работы по поиску новых антибиотиков, передавали в сектор поиска природных соединений, преодолевающих устойчивость бактерий.

Результаты и выводы Выявлено, что из образцов почвы с высокой антропогенной нагрузкой, выделяется большее количество штаммов актиномицетов Изучено влияние соединений, стимулирующих прорастание спор микроорганизмов, на выделение актиномицетов из почвы. Показано, что добавление гетероауксина и адреналина способствует выделению большего количества штаммов актиномицетов.

Изучена антибиотическую активность выделенных культур в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также дрожжей.

Показано, что наибольшую антибиотическую активность выделенные штаммы проявляют по отношению к грамположительным бактериям.

УДК 579.26(075.8) ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТЕНИЙ ЛЮЦЕРНЫ ДЛЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНЫХ ПОЧВ Попкова О.А., группа Н- Научные руководители – к.б.н. Степанова А.Ю., асп. Орлова Е.В.

Загрязнение земель является серьезной проблемой для мегаполисов. В городах кроме засоления и накопления тяжелых металлов наблюдается также загрязнение почв органическими токсикантами, происходящее при эксплуатации автотранспорта, сети АЗС и автосервисов. Увеличение их числа приводит к росту содержания в почве нефтепродуктов. Нефтепродукты, попадая в почву, приводят к изменению ее морфологических, физико-химических свойств и микробиологических характеристик.

Практикуемые в настоящее время методы ликвидации последствий нефтяного загрязнения либо экологически небезопасны, либо довольно дорогостоящие. Во всех мероприятиях, связанных с ликвидацией последствий загрязнений, с восстановлением нарушенных земель, необходимо исходить из главного принципа: не нанести системе большой вред, чем тот, который уже нанесен при загрязнении. Наиболее приемлемыми, согласно этому принципу, являются биологические способы рекультивации земель.

В связи с этим, целесообразным является подбор устойчивого растительно-микробного комплекса для фиторемедиации нефтезагрязненных почв. В качестве объекта исследования была использована люцерна Medicago sativa сорта П-66 и микроорганизмы Candida maltosa (дрожжи штамма 569) из препарата «Олеоворин».

Растения были высажены в почву в возрасте двух недель, в каждый лоток по 4 растения.

Были предложены следующие варианты опытов:

1. почва + нефть (3,6%) в качестве контроля;

2. почва + нефть + люцерна;

3. почва + нефть + дрожжи штамма 569;

4. почва + нефть +люцерна + дрожжи штамма 569.

В течение всего эксперимента лотки находились в термостатированном помещении при температуре +25С.

Количественное содержание углеводородов в почве определяли гравиметрическим методом с экстракцией хлороформом. Во всех случаях содержание нефти составляло 3,6% масс. Показано, что после двух месяцев, содержание углеводородов в почве с люцерной (2 вариант), а также с использованием люцерны и микроорганизмов снизилось до 1,5%, т.е. больше 60% нефтепродуктов подверглись деструкции. В вариантах с использованием только микроорганизмов деградация нефтепродуктов в почве составила так же, как и в контроле 20-22%. Это свидетельствует о том, что для эффективной работы микроорганизмов необходима более высокая температура, что сразу ограничивает применение микроорганизмов для очистки почвы.

Таким образом, в нашей работе показана эффективность использование люцерны для очистки почвы от нефтепродуктов.

Экологическая значимость полученных результатов заключается в том, что растения, устойчивые к нефти, не только растут на загрязненных почвах, очищая их, но и способствуют нормальному развитию микрофлоры. Корневая система растения рыхлит почву, способствуя её аэрации. Биомасса растений после его отмирания в дальнейшем используется микроорганизмами для создания гумусовых веществ, которые играют главную роль в создании плодородия почв.

УДК 579.26(075.8) ИЗУЧЕНИЕ БИОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Заборская А.Ю., аспирант, Метелкина А.В. группа Н- Научные руководители – д.т.н. Крамм Э.А., к.б.н. Кустова Н.А.

По данным последних исследований общей экологической ситуации в отношении загрязнений продуктами нефтепереработки, на сегодняшний день неблагоприятная экологическая ситуация возникла не только в большинстве нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих стран, но и в промышленно развитых странах. Традиционно принято считать, что источником загрязнения нефтепродуктами являются аварии танкеров и платформ, однако по статистике наибольшая доля приходится на бытовые и промышленные выбросы.

Целью работы являлось изучение биоремедиации нефтезагрязненных почв в условиях динамических воздействий.

Посевной материал для опытов выращивали в колбах объемом 750 мл на средах с минеральными солями и парафином при встряхивании на качалке. Посевной материал в количестве 100 мл вносили в почвенные образцы весом около 500 г, размещенные в контейнерах. Контейнеры термостатировали при температуре 30С. Опыты в аппарате проводили при комнатной температуре. Углеводороды определяли гравиметрическим методом с экстракцией углеводородов нефти хлороформом. Количество микроорганизмов в загрязненной углеводородами почве производилось путем высева на чашки Петри.

Проведены опыты по подбору оптимального количества засевной нефтеокисляющей культуры Candida maltosa в стерильном и нестерильном грунте.

Показано, что при одинаковом начальном засеве спустя 4 суток концентрация биомассы на стерильной почве в 2-3 раза выше, чем в нестерильной. В опыте без внесения культуры процесс биоремедиации почвы идет активнее в не стерильной почве, что говорит о наличии углеводородокисляющей автохтонной микрофлоры.

Для условий России биообезвреживание грунтов открытым способом малоэффективно, и очистить грунт до норматива за летний период на широтах выше г. Москвы не удается. Предлагается применение закрытых биореакторов изотермического типа, которые могут работать круглогодично. Для интенсификации биодеградации нефтепродуктов в почве разработан лабораторный биореактор с механическим перемешиванием.

Проведены опыты по подбору оптимального для окисления углеводородов режима перемешивания. Во время проведения опыта измерялась мощность, затрачиваемая на перемешивание.

УДК 577. ПОЛУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ГЕН ЗРЕЛОГО СУРФАКТАНТА С ЧЕЛОВЕКА Балашкина Л.В., группа Н- Научные руководители – к.б.н. Беляев Д.В., к.б.н. Степанова А.Ю.

Сурфактант, или поверхностно активное вещество лёгких – это смесь фосфолипидов, состоящая из 2-х фаз: нижней (гипофаза, жидкая), содержащей гликопротеиды и сглаживающей неровности эпителия;

а также поверхностной фазы (опофаза) – мономолекулярной фосфолипидной пленки, обращенной гидрофобными участками в просвет альвеолы. Основные биологические свойства сурфактанта сводятся к снижению сил поверхностного натяжения в альвеолах;

участию в антимикробной защите легких и формированию противоотечного барьера. У всех млекопитающих сурфактант обладает достаточно схожим составом, включая в себя приблизительно 90% липидов и 10% белков-апопротеинов, получивших название протеины сурфактанта (surfactant proteins, SP). В настоящее время препараты, содержащие экзогенный сурфактант, используются для лечения респираторного дистресс синдрома у недоношенных детей и в случаях различных повреждений легких. Наиболее успешным является препарат, полученный из легких крупнорогатого скота, где основой служит бронхоальвеолярная лаважная жидкость (БАЛЖ). Но имеется ряд недостатков при использовании экзогенного сурфактанта животного происхождения – это возможность переноса патогенных микроорганизмов и дефицит сырья. Поэтому применение синтетических аналогов сурфактанта с хорошими терапевтическими свойствами позволит обойти указанные выше трудности.

В настоящие время все больше синтетических лекарственных препаратов получают с помощью методов генетической инженерии. Целью данной работы является оптимизация метода получения рекомбинантного белка SP-C в хлоропластах растения табака. SP-С является мембранным белком с протяжённым гидрофобным доменом, что осложняет его экспрессию в бактериальных клетках. Искусственное введение гена зрелого SP-C человека в геном хлоропластов растений позволит существенно повысить количественный выход экзогенного SP-C для последующего терапевтического применения. К настоящему времени нами оптимизирован метод биобаллистической трансформации клеток табака на примере модельных векторов и сконструирована рекомбинантная плазмида, содержащая ген зрелого SP-C человека, для хлоропластной трансформации. Последовательность, кодирующая ген зрелого сурфактанта С человека, была клонирована в вектор, содержащий гены гомологичной рекомбинации для пластома хлоропластов табака сорта Havanna, предоставленный нам лабораторией Pal Maliga, USA. Поскольку гетерологическая экспрессия SP-C может вызывать лизис клеток, в данной работе для снижения возможных проблем, связанных с лизисом бактериальных клеток, были оптимизированы условия роста бактериальной культуры.

В настоящее время ведётся подготовка к проведению трансформации растений табака полученной конструкцией.

УДК 504.064.38.

СОЗДАНИЕ НЕОБХОДИМОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕСТ-СИСТЕМ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ МЕТАНОЛА В РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Гришин Д.В., соискатель Научный руководитель – д.м.н. Никитин А.В.

Ослабление контроля за производством разнообразных продуктов народного хозяйства приводит к поступлению критических количеств токсичных соединений различного происхождения в те или иные объекты окружающей среды, что может приводить к тотальному ухудшению экологической обстановки в крупных городах страны. К веществам такого рода можно отнести и метиловый спирт или метанол, который является сильным ядом, действующим преимущественно на нервную и сердечно-сосудистую системы. В организм человека он может проникнуть через дыхательные пути и даже через неповрежденную кожу. Особенно опасен прием метанола внутрь, поскольку 5-10 г его могут вызвать тяжелое отравление, а 30 г являются смертельной дозой. Проблема контроля содержания метанола связана не только с ростом его промышленного крупнотоннажного производства и потребления в газовой промышленности, где данный спирт широко используется для предупреждения гидратообразования в системах сбора и подготовки газа, но и с нарушением технологии производства спиртов широкого потребления. Кроме того, отсутствие системы строго контроля в данной области привело к появлению огромного количества поддельных товаров народного потребления. Это касается, например, незамерзающей жидкости для автомобилей, при этом некачественная продукция оказывает негативное влияние не только на автомобиль, но и на окружающую среду и человека. К опасным относятся не только разнообразные подделки, но и бывшие когда-то качественными просроченные жидкости, разбавленные растворы, а также изготовленные на подпольных предприятиях дешевые «незамерзайки» на основе метанола, которые часто выдают за оригинал, приклеивая этикетки хорошо зарекомендовавших себя производителей. При покупке такой незамерзающей жидкости следует осознавать, что ядовитая «незамерзайка» может навредить не только людям в автомобиле, но и окружающей среде. Ведь если учитывать, что ежегодно используется более двухсот миллионов литров подобных жидкостей, а в атмосферу попадает около трети их отходов, то применение метанола становится уже не эфемерной, а реальной угрозой для окружающей среды, т.к. метанол аккумулируясь в почве и в воде приводит к гибели сапрофитной микрофлоры и многих растений. При этом человек все ближе подходит к опасности отравиться метанолом, не только используя некачественную «незамерзайку», но и употребляя продукты, выращенные на ядовитой почве. Кроме того, увеличение концентрации метанола может привести к загрязнению воды, и таким образом метанол может попасть в ежедневный рацион населения посредством централизованного водоснабжения. Всё сказанное выше является веским основанием для усиления контроля за уровнем метанола в окружающей среде и в пищевых продуктах, что возможно при создании эффективных тест-систем для определения данного соединения. Науке в настоящее время уже известен класс бактериальных ферментов называемых алкогольдегидрогеназами, способных осуществлять конверсию спиртов. На базе данных ферментов уже разработан ряд интересных подходов и тест-систем для определения уровня этанола. Однако подобных систем для идентификации метанола предложено не было.

Рис. 1. Схема биосенсора для идентификации метанола:

Е - фермент метанолдегидрогеназа (MDH), аффинно иммобилизованный на биополимере декстране (БП);

М – медиатор переноса электрона;

S – субстрат (метанол);

Р - продукт (формальдегид) На основании имеющихся данных, нами предложен принцип создания тест систем для определения метанола на основе бактериальных метанолдегидрогеназ (рис. 1). На базе современных методов биотехнологии нами были получены генно инженерные конструкции метанолдегидрогеназы (MDH) из термофильного метилотрофного микроорганизма Bacillus species, а также, посредством технологии слитных генно-инженерных конструкций, был получен ген химерного белка объединяющий в одной рамке считывания как собственно ген MDH, так и нуклеотидную последовательность декстрансвязывающего домена, относящегося к классу tag-аффинных доменов. Благодаря подобной модификации метанолдегидрогеназа приобретает свойство самостоятельной аффинной биоспецифической сорбции на таких биополимерах как декстран. Уникальные генно инженерные конструкции, обладающие последовательностью фермента MDH и способностью к аффинной сорбции на декстранах являются необходимой компонентной базой для создания биосенсоров для детекции метанола в окружающей среде и различных продуктах народного хозяйства. Приведённую выше биосенсорную систему для детекции метанола можно представить в виде следующей системы уравнений:

TBOox + NADH NAD++ TBOred CH3-OH + MDH + NAD+ CH2O + NADH + H+ TBOred + электрод TBOox + Так как метанолдегидрогеназа является НАД-зависимым ферментом, она гидролизует метиловый спирт до формальдегида при участии никотинамидадениндинуклеотида (NAD+), который в процессе окислительно восстановительной реакции восстанавливается до NADH. Кроме того, следует отметить что в процессе реализации данного биосенсора необходимо присутствие так называемого медиатора переноса электрона, например толлуидинового синего (TBO) (рис. 1), который способствует коллекции и направленной передаче электронной пары редокс-системы на электрод.

УДК 579. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА БИОСИНТЕЗ ЛИЗИНА Саргсян К.М., группа Н- Научные руководители – д.т.н. Бирюков В.В., Герман Л.С.

Основным источником протеина для животных, особенно жвачных, являются корма растительного происхождения. Однако растительные белки дефицитны по ряду незаменимых аминокислот. Для балансирования кормов в рацион скота добавляют белки и аминокислоты микробиологического синтеза. В кормах для животных лизин является самой дефицитной незаменимой аминокислотой. При недостатке лизина в рационе скота снижается продуктивность животных, отмечаются случаи огрубления и сухости шерстного покрова, нарушения азотистого обмена, потеря живой массы, характерное жировое перерождение печени и ряд других заболеваний. Особенно необходим лизин для молодняка сельскохозяйственных животных. В настоящее время основным путем получения L–лизина является микробиологический синтез из углеводного сырья с помощью различных штаммов лизинсинтезирующих микроорганизмов. В лаборатории микробного синтеза кафедры ЭиПБ разрабатывается отечественная технология биосинтеза лизина. Источником углеводной части питательной среды служит ферментолизат крахмала, полученный из некондиционного низкосортного непищевого зерна или отходов мукомольной промышленности (отруби).


Цель эксперимента состоит в оптимизации аминокислотно-витаминной части питательной среды на основе ферментолизата зернового крахмала для культивирования продуцента лизина.

Для решения поставленной задачи необходимо сначала выбрать значащие факторы, влияющие на рост культуры и синтез лизина.

Для выявления значащих факторов в составе аминокислотно-витаминной части среды для исследуемого штамма BIGOR 55 Corynebacterium glutamicum, использовали метод случайного баланса. Он представляет собой отсеивающий эксперимент, в ходе которого из всего числа возможных эффектов выделяются только те, которые оказывают существенное влияние на процесс. Известно, что используемый штамм является ауксотрофным по треонину, метионину, лейцину, изолейцину и валину, а так же по витаминам – биотину и тиамину.

В данном эксперименте исследовано влияние ростовых факторов (аминокислот, тимидина и витаминов) на биосинтез лизина. Эксперимент поставлен на основе матрицы планирования (12 опытов для сочетания из 13 факторов). По схеме эксперимента для метода случайного баланса добавляют необходимое количество ростовых факторов в каждую колбу.

В эксперименте используется стандартный состав среды, за исключением содержания кукурузного экстракта (взято минимальное его содержание – 2,5%, вместо 5,5%), внесенного в минимальном количестве в качестве необходимого фона аминокислот и витаминов. Через 3 суток культивирования в колбах на качалке при температуре 30°С, 400 об/мин получены результаты эксперимента.

Далее они были проанализированы, в результате чего было получено значение эффектов факторов.

В результате данного эксперимента выявлено положительное влияние треонина, лейцина и метионина на биосинтез лизина. Остальные факторы оказывают либо незначительное, либо отрицательное влияние на него.

Так как использовались не чистые питательные среды на основе глюкозы, сахарозы и таких источников белка как дрожжевой экстракт и пептон, а питательные среды, полученные из отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства, которые значительно дешевле и экологичнее, то питательные среды заранее могут содержать высокое количество биологически активных веществ.

В итоге рассчитан доверительный интервал, и выявлено влияние на рост лейцина, тиамина, биотина, сочетания тиамина и биотина, лейцина и изолейцина, валина и треонина;

на синтез – треонина, изолейцина, триптофана, аргинина;

на потребление субстрата – метионина, триптофана, сочетания тиамина и биотина.

Так как эффекты влияния витаминов входят в доверительный интервал, возникла необходимость проведения экспериментов, которые показали бы нам, существует ли возможность вообще не применять чистые препараты витаминов, которые очень дорого обходятся. Для этих целей проведен эксперимент по оптимизации питательной среды по концентрации витаминов. Планирование эксперимента для 2 факторов – тиамина и биотина на 4 уровнях от 50 до 200 /л и от 100 до 400 /л соответственно.

Установленно, что значения всех коэффициентов не превышают доверительного интервала случайных изменений. Это говорит о том, что в выбранном диапазоне варьирования факторов их влияние на биосинтез лизина незначительно.

Следовательно, можно производить культивирование на питательной среде на основе ферментолизата зернового крахмала без добавления чистых препаратов витаминов, что значительно снижает себестоимость производства лизина. Планируется проведение экспериментов в лабораторных ферментерах для уточнения полученных данных, а также проведение процесса биосинтеза лизина с использованием подпитки.

УДК 628.3 (075.8) СНИЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СТОЧНЫХ ВОДАХ В ПРОЦЕССЕ ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ В МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЭРОТЕНКАХ Колесникова Н.В., Чепило Ю.Г., группа Н- Научный руководитель – к.т.н. Поляков А.Н.

Рассмотрены особенности процессов нитрификации, денитрификации и дефосфатации, осуществляемых микроорганизмами активного ила в условиях биологической очистки сточных вод. Отмечено, что для снижения содержания азота и фосфора в очищенной воде целесообразно модифицировать типовые аэротенки путем создания в них анаэробных и аноксидных зон, за счет частичного сокращения рабочего объема зон аэрации, и расположения их в определенной последовательности. Анализ различных предлагаемых схем совместной биологической очистки сточных вод от органических загрязнений и биогенных элементов в аэротенках позволил выделить наиболее интересные для практической реализации схемы и предложить рациональные варианты компоновки рабочего объема модифицированных коридорных аэротенков.

Поступление сточных вод с высоким содержанием биогенных элементов (соединений азота и фосфора) в природный водоем может приводить к эвтрофикации водоема и практически полному его исключению из всех видов водопользования.

Глубокая биологическая очистка сточных вод в типовых аэротенках в режиме продленной аэрации часто не обеспечивает снижения содержания азота и фосфора в очищенной воде до уровней, соответствующих нормативным для вод, сбрасываемых в природные водоемы. Возросшие требования к очистке сточных вод, приводят к необходимости модификации существующих типовых конструкций аэротенков, а это в свою очередь требует детального рассмотрения механизма биологического удаления биогенных элементов. Как известно, процесс удаления азота из сточной воды связан с последовательным проведением аэробного процесса нитрификации и анаэробного процесса денитрификации, заканчивающегося образованием газообразного азота. При этом процесс нитрификации протекает в условиях аэрации и низкого содержания органики в очищаемой воде. Процесс денитрификации, не требует аэрации, а только перемешивания ила, т.к. бактерии-денитрификаторы используют химически связанный кислород окислов азота (аноксидный режим), однако в зону денитрификации должна поступать нитрифицированная вода и углеродное питание (желательно легкоокисляемая органика). Процесс удаления фосфора в аэротенке основан на его выведении с избыточным активным илом, при создании благоприятных условий для развития в активном иле гетеротрофных бактерий, склонных к повышенному накоплению фосфора в биомассе (почти в 4-5 раз больше обычного). Для развития таких микроорганизмов и накопления в них фосфора, как известно, требуется последовательное проведение двух стадий: в анаэробной зоне (зоне без аэрации и со специально организованной подачей в нее легко окисляемых органических веществ) и следующей за ней аэробной (либо аноксидной) зоне. В анаэробной зоне бактерии, аккумулирующие фосфор, потребляют легкоокисляемую органику, запасая углерод, чтобы в аэробной (или аноксидной) зоне использовать его для роста клеток, сопровождающегося интенсивным изъятием фосфора из воды и накоплением его в биомассе ила. При этом требуется создание рециркуляционного потока для возврата части активного ила, в первую (анаэробную) зону. Результаты анализа свидетельствуют о возможности осуществления совместных процессов очистки сточных вод и биологического удаления биогенных элементов путем нитрификации-денитрификации и дефосфатации, это требует создания в аэротенке последовательно расположенных в определенном порядке анаэробных, аноксидных и аэробных зон с организованными рециркуляционными потоками ила и специальной подачей в анаэробную зону потока сточной воды, содержащей легко окисляемую органику. Однако сложности, связанные с необходимостью одновременного обеспечения оптимальных условий для прохождения процессов удаления азота и фосфора в объеме модифицированного аэротенка, привели к появлению в литературе большого числа вариантов и схем расположения различных зон в аэротенках, что свидетельствует об отсутствии в настоящее время окончательных технических решений и о необходимости продолжения работ в направлении их поиска. При этом в качестве наиболее перспективных схем следует признать модифицированную схему MUCT и пятиступенчатую схему Bardenpho, отличительной особенностью которых является использование анаэробной зоны в качестве первой по ходу очищаемой воды, с последующим чередованием аноксидных и аэробных зон. Считается, что модифицированная схема MUCT обеспечивает хорошую очистку от азота и отличную от фосфора, пятиступенчатая схема Bardenpho более хороша для снижения содержания азота при достаточно хорошей очистке от фосфора. Общей для двух последних схем является необходимость подачи в анаэробную зону для успешной дефосфатации специально организованного потока сточной воды, содержащей легко окисляемую органику, которая образуется, например, в ацидофикаторах. Предусмотрен также рециркуляционный поток обогащенного фосфором активного ила из аэробной (или аноксидной) зоны в анаэробную и традиционный рециркуляционный поток возвратного активного ила из вторичного отстойника. Несмотря на схожесть этих схем, позволяющую принять их за основу модификации аэротенков, отмечены различия в расположении аэробных и аноксидных зон и использовании внутренних рециркуляционных потоков между зонами, что необходимо учитывать при выборе конкретной конфигурации аэротенка, установке дополнительных перегородок в аэротенке, устройстве переточных окон в перегородках и использовании мощных погружных рециркуляционных насосов. При этом устройство аноксидных зон, требующих перемешивания активного ила без аэрации, предполагает использование глубинных низкооборотных мешалок с погружными герметичными моторредукторами.

Предложены варианты модификации четырехкоридорного аэротенка путем изменения его конфигурации с принятием за основу двух различных схем: MUCT и пятиступенчатой Bardenpho и соответствующие рекомендации по организации процесса очистки и его аппаратурному оформлению.

УДК 628. БИОСОРБЦИОННАЯ ДООЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ БИОРЕЗИСТЕНТНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Паткина О.И., группа Н- Научный руководитель – к.т.н. Абрамов А.В.

На лабораторной установке исследованы кинетические параметры процесса биосорбционной доочистки биологически очищенного стока фармацевтического производства.


Ряд промышленных стоков (производства спирта, медпрепаратов, пивоварения, ЦБК и др.) содержат высокие концентрации органических загрязнений, причем заметная их часть (до 25%) является биорезистентными, т.е. не поддающимися биодеструкции активным илом (или скорости их биодеструкции очень низкие). Это обуславливает при невысоких величинах БПК очищенного стока весьма высокие значения ХПК (до 300 мг/л и более). Традиционным методом доочистки сточных вод с целью изъятия остаточного ХПК является сорбция на активном угле. Главным недостатком этого процесса является необходимость периодической замены заработанного угля чрезвычайно трудоемкая операция, связанная к тому же с большими материальными затратами (стоимость тонны активного угля составляет, как минимум, 70 000 рублей).

В связи с этим получил распространение комбинированный метод сорбционно биологической очистки, получивший в отечественной практике название «биосорбция», а сооружение, в котором протекает этот процесс, – биосорбер. Последний представляет собой реактор с кипящим слоем активного угля, на поверхности гранул которого спонтанно иммобилизуется биопленка.

Комбинация активного угля и биопленки создает синергический эффект, заключающийся в одновременном протекании на поверхности гранул угля процессов сорбции загрязнений и биоокисления микроорганизмами биопленки сорбированных загрязнений, т.е. происходит постоянная биорегенерация угля.

Следовательно, в отличие от традиционного адсорбера, в котором рано или поздно происходит заработка угля, требующая его регулярной замены, необходимое количество добавки в биосорбер свежего угля определяется только его потерями на истирание, которые не превышают 2% в год.

Поскольку биорезистентные вещества в различных промышленных стоках могут иметь совершенно разную химическую природу, кинетику процесса биосорбции для каждой сточной воды следует определять экспериментально.

С этой целью был проведен лабораторный эксперимент по биосорбционной доочистке биологически очищенного стока фармацевтического производства.

Установлено, что этот метод позволяет в 2 раза увеличить глубину изъятия ХПК, а также резко интенсифицировать процессы нитрификации и изъятия остаточной концентрации БПК.

Установлено также, что кинетика процесса изъятия ХПК описывается модифицированным уравнением Михаэлиса-Ментен или в области низких значений уравнением реакции первого порядка.

Работа выполнялась на базе лаборатории ООО «Природоохранные Эффективные Технологии».

УДК 628. ДООЧИСТКА СТОЧНОЙ ВОДЫ МИКРООРГАНИЗМАМИ Баринова Т.А., группа Н- Научный руководитель – к.т.н. Абрамов А.В.

На лабораторной установке исследованы кинетические параметры процесса доочистки биологически очищенной воды в биореакторе.

Величина БПК городской сточной воды после полной биологической очистки в подавляющем большинстве случаев лежит в пределах 8-15 мг/л, в то время как нормативное значение этого показателя для рыбохозяйственных водоемов равно 3 мг/л.

Увеличение времени пребывания сточных вод в аэротенке не эффективно, так как при двукратном его увеличении БПК снижается не более, чем на 20-30%.

За последние годы в РФ разработан и внедрен метод доочистки в биореакторах с насадкой, который позволил достичь нормативной величины БПК за время пребывания в нем в течение 0,5-1 час (время пребывания в аэротенке составляет в среднем 5 7 часов).

С технологической точки зрения биореактор представяет собой резервуар, большая часть объема которого заполнена специальной синтетической насадкой с развитой поверхностью, на которой спонтанно нарастает иммобилизованная микрофлора (биопленка).

Биореактор обладает рядом специфических свойств, что позволяет при правильном конструктивном оформлении и эксплуатации сооружения получать на выходе воду с концентрацией по БПК – 1-3 мг/л и аммонийному азоту – 0-0,3 мг/л.

Подобная эффективность работы биореактора объясняется тем, что в результате автоселекции на насадке создается специфический биоценоз, способный к биодеструкции остаточных трудноокисляемых загрязнений, которая осуществляется преимущественно медленно растущими микроорганизмами. В активном иле аэротенка их присутствие в сколько-нибудь заметном количестве невозможно, так как они не выдерживают конкуренции с быстрорастущими организмами и вымываются из системы вместе с избыточным илом. В случае же иммобилизации эти организмы могут удерживаться в биореакторе и размножаться.

Кроме того, вследствие развитой поверхности насадка обладает фильтрующими свойствами, что обуславливает низкий вынос взвесей из биореактора (не более 2– 4 мг/л).

Поскольку кинетика этого процесса для городских сточных вод сильно зависит от количества и качества присутствующих в них промстоков, кинетические константы процесса доочистки необходимо определять экспериментально.

С этой целью был проведен лабораторный эксперимент на трехъячеечной модели биореактора с насадкой «Волан» и определены кинетические константы процесса как для каждой ячейки, так и для всего биореактора в целом. Установлено, что процесс описывается известным уравнением Михаэлиса – Ментен, однако в области низких концентраций БПК он также достаточно адекватно описывается более простым уравнением реакции первого порядка.

Работа выполнялась на базе лаборатории ООО «Природоохранные Эффективные Технологии».

УДК 573.6.086.83:577. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ КСЕНОБИОТИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИММОБИЛИЗОВАННОГО МИЦЕЛИЯ БАЗИДИОМИЦЕТА Рябова А.И., аспирант Научные руководители – к.б.н. Горшина Е.С., к.т.н. Русинова Т.В.

Проблема очистки сточных вод от растворенных в ней соединений, в частности ароматической природы, остро стоит перед человечеством в связи с бурным развитием отраслей промышленности. Концентрация растворенных в сточных водах токсических веществ превышает их ПДК, что не дает возможности сброса их в открытый водоем.

Химические методы обезвреживания сточных вод не обеспечивают необходимый уровень очистки, что создает предпосылки использования микрорганизмов деструкторов, большинство которых встречается в природе.

Целью работы на первом этапе исследований явился скрининг стерильных носителей органической (костра льна, дубовые стружки, люффа) и неорганической (стальные губки) природы для возможности иммобилизации мицелия. Объектом исследования служил природный штамм ксилотрофного базидиомицета, сверхпродуцент внеклеточной высокопотенциальной лакказы. Лакказа – медьсодержащий фермент класса оксидоредуктаз (КФ 1.10.3.2 р-дифенол: кислород оксидоредуктаза), катализирующий окисление широкого круга субстратов молекулярным кислородом с сопутствующим окислением последнего до воды.

Для получения посевного материала штамм Trametes hirsuta 56 выращивали на питательной среде оптимизированного состава с рН = 5.6 – 5.8. Жидкофазное глубинное культивирование осуществляли в колбах Эрленмейера, объемом 750 мл на термостатированной качалке при 200 об/мин и t = 32°С в течение 5 суток – для I пассажа и 2 суток – для I I пассажа.

Доминирующими признаками при отборе носителей явились их удельная поверхность и пористость, что при стационарном режиме работы обеспечит сохранение равновесия между процессами прироста биопленки и вымывания ее из слоя носителя.

Все используемые лигнинсодержащие органические носители индуцируют синтез лакказы. Наилучшие показатели активности фермента достигнуты при использовании дубовых стружек. После 1 суток культивирования активность лакказы в случае использования этого носителя составляет 2.964 ое/мл при концентрации посевного материала 20%. Об эффективности иммобилизации судили по наличию/отсутствию свободноплавающего мицелия в культуральной жидкости.

Было показано, что лучшая сорбция мицелия достигается при омывании носителя жидкой питательной средой с культурой гриба. В этом случае при использовании растительной люффы и стальных губок мицелий активно колонизирует носитель, иммобилизовываясь на поверхности и внутри пор. Без обеспечения контакта с водной фазой происходит лишь опушение носителя с наличием отдельных пеллет диаметром 1.5 мм. При засеве стальных губок агаровыми блоками активность лакказы ниже, чем при глубинном культивировании.

Динамика прироста биомассы при иммобилизации на люффе и стальных губках проведена весовым методом в пересчете на воздушно сухую массу (ВСМ). Отбор проб образцов проводили на 2,3,4,7 сутки.

На следующем этапе работы в колбу с цитрат-фосфатным буфером и иммобилизованным на носителе мицелием вносили азокраситель МethylOrange в концентрации 0,15 мг/мл. Для обеспечения работы лакказы оптимальный рН составляет 4.5. Эффективность биодеградации достигала 100% после 1 суток культивирования, что отмечалось визуально и подтверждалось спектрофотометрически при длине волны 470 нм. Спектры поглощения красителя отмечали и в контрольных образцах.

В процессе экспериментальных исследований разработана методика иммобилизации мицелия Trametes hirsutа 56 на носителях органической и неорганической природы.

Определено оптимальное весовое количество носителя, степень его измельчения.

Установлены временные рамки культивирования в присутствии красителя.

Получены данные для разработки опытной установки для биодеградации.

Дальнейшие исследования будут направлены на поиск утилизируемого пористого носителя, представляющего собой промышленный отход, и деградацию широкого спектра ксенобиотиков до СО2 (в пределах ПДВ) и воды.

УДК 581. АГРОБАКТЕРИАЛЬНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ВАСИЛИСТНИКА МАЛОГО Майборода Е.Ю., группа Н- Научные руководители – к.б.н. Осипова Е.А.

Василистник малый – лекарственное растение семейства Ranunculaceae, является источником различных изохинолиновых алкалоидов, в частности, берберина. Берберин оказывает слабительное, мочегонное, желчегонное действие, несколько снижает артериальное давление. Выявлена способность берберина подавлять размножение клеток, т. е. противоопухолевая активность, а также проявлять терапевтический эффект при лейшманиозе и малярии. Проводятся исследования возможности лечения берберином болезни Альцгеймера, остеопороза.

Для получения берберина биотехнологическим способом использовали каллусную культуру клеток, растущую на питательной среде Мурасиге-Скуга с добавлением регуляторов роста – -нафтилуксусной кислоты 0,005 мг/л (НУК) и 2, 4 дихлорфеноксиуксусной кислоты 0,01 мг/л (2,4-Д).

С целью повышения содержания берберина в культуре клеток растения применяются различные методы, один из них - агробактериальная трансформация. Нами использовался штамм Agrobacterium tumefaciens., содержащий плазмиду pGV3850, которая содержит целевой ген ipt (изопентениладенин трансфераза – ключевой фермент биосинтеза цитокинина) под промотором 35S вируса мозаики цветной капусты, и селективный ген nptII (неомицинтрансфераза) под контролем NOS – промотора, который кодирует устойчивость к канамицину для отбора растительных клеток.

Изменение гормонального метаболизма вследствие изменения уровня биосинтеза цитокининов может привести к связанному с ним изменению биосинтеза берберина в культуре клеток василистника малого.

В работе использована стандартная схема трансформации: в колбу с питательной средой MS (6 мл) добавляется 5 грамм сырых каллусов василистника (Thalictrum minus) (возраст 4-6 недель), 160 мг измельченного табака и 2 мл суспензии Agrobacterium tumefaciens. Колба инкубируется в течение суток, после чего производится разведение средой MS в пять и по 1 мл суспензии распределяется на чашки Петри с питательной средой MS. Через 5-6 недель культуру необходимо перенести на свежую питательную среду с добавлением антибиотика – цефотаксима для элиминации бактерий..

Следующий этап – отбор канамициноустойчивых каллусных линий, для этого в питательную среду добавляется антибиотик канамицин.

Также использованы модифицированные схемы в связи с возможным сокращением сроков проведения и отбора канамициноустойчивых клеточных линий.

Учитывали выявленную разную чувствительностью каллусной культуры, растущей на разных средах, к антибиотикам и чувствительность агробактерии к цефотаксиму.

Использовали сублетальную и летальную концентрации канамицина при разном времени воздействия 4 и 1 недели, соответственно, летальную концентрацию цефотаксима для бактериии (среда с 2,4-Д), разведение средой суспензии бактерий в 10 раз (среда с НУК) в связи с высокой чувствительностью клеток растения, растущих на этой среде, к цефотаксиму. Для предотвращения образования регенерантов табака использовали экстракты табака в среде после их измельчения при разном времении инкубации 2 и 12-14 часов.

В результате проведения агробактериальной трансформации получены канамициноустойчивые каллусные линии: на среде с НУК – 17%, на среде с 2,4-Д – 35% в варианте с превышающей летальную концентрацию канамицина в 5,0-2,5 раз, соответственно, в течение 1 недели. В дальнейшем будет определена эффективность агробактериальной трансформации по наличию гена ipt методом ПЦР (полимеразной цепной реакции) и определен уровень берберина в выделенных трансгенных линиях василистника малого.

УДК: 576. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИДРОЛАЗЫ ЭФИРОВ АЛЬФА-АМИНОКИСЛОТ ИЗ XANTHOMONAS RUBRILINEANS ДЛЯ СИНТЕЗА БЕТА-ЛАКТАМНЫХ АНТИБИОТИКОВ Карамнова О.А., группа Н- Научный руководитель – к.х.н. Скляренко А.В.

В настоящее время ведущее место в лечении многих тяжелых инфекционных заболеваний занимают бета-лактамные антибиотики, в первую очередь, пенициллины и цефалоспорины, которые содержат в своей структуре бета-лактамное ядро, сопряженное с пятичленным или шестичленным гетероциклом. В настоящее время промышленные процессы получения бета-лактамов представляют собой комбинацию трех видов технологий: биосинтез природных антибиотиков (бензилпенициллин, цефалоспорин С), в основном биокаталитические технологии на стадии получения ключевых полупродуктов (аминокислот) и химический синтез подавляющего большинства пенициллинов и цефалоспоринов. Ферментативный синтез полусинтетических бета лактамных антибиотиков постепенно вытесняет традиционные химические технологии, так как биокатализ обладает рядом преимуществ, особенно с точки зрения охраны окружающей среды (мягкие условия проведения процесса, исключение использования токсических реагентов и особо вредных галогенсодержащих растворителей, высокая чистота конечного продукта). Таким образом, разработка методов ферментативного синтеза бета-лактамов представляется актуальной в связи с необходимостью создания экологически чистых процессов производства антибиотиков.

Процессы биокаталитического синтеза бета-лактамов состоят в аццилировании аминогруппы ключевой аминокислоты с образованием ацциламидной связи, осуществляемом под действием ферментов. Агентами, ацилирующими ядро бета лактама, выступают кислоты или их активированные производные, чаще всего амиды или эфиры.

Для синтеза аминобета-лактамных антибиотиков, имеющих в альфа-положении бокового радикала аминогруппу, успешно используется узкоспецифичный фермент – гидролаза эфиров альфа-аминокислот из Xanthomonas rubrilineans.

Задачами данной работы являются:

повышение продуктивности имеющегося штамма Xanthomonas rubrilineans методами химического мутагенеза;

получение грубоочищенного ферментного препарата из биомассы клеток мутантных штаммов;

изучение возможности использования полученного грубоочищенного ферментного препарата для синтеза цефалоспориновых антибиотиков.

Для повышения продуктивности имеющегося штамма Xanthomonas rubrilineans использованы методы химического мутагенеза. В качестве мутагенов применены антибиотики рифампицин и стрептомицин, механизм действия которых связан с подавлением РНК-полимеразы микроорганизмов. Полученные мутантные штаммы сопоставлены по содержанию БМК в культуральной жидкости, а также по синтетазной активности культуральной жидкости и отделенной БМК.

Схема получения грубоочищенного ферментного препарата представлена на рис. 1.

Мутантный штамм Культуральная Биосинтез Xanthomonas жидкость АЭГ rubrilineans Криообработка Получение Замороженная БМК БМК БМК БМК Получение Извлечение АЭГ из биомассы Получение грубоочищенного клеток методом химического бесклеточного ферментного лизиса экстракта (БЭ) препарата Рис. 1. Схема получения АЭГ из Xanthomonas rubrilineans Для извлечения АЭГ использован метод химического лизиса, основанный на мягком направленном воздействии на бактериальные клетки малых количеств несмешивающегося с водой органического растворителя бутилацетата и экстракции фермента в водно-органическую фазу. Разрушенную БМК коагулируют жидким полимерным анионитом, а из получаемого бесклеточного экстракта осаждают целевой фермента полиэтиленгликолем. Полученный грубоочищенный ферментный препарат использован в качестве биокатализатора процесса ферментативного синтеза антибиотика цефадроксила согласно схеме на рис. 2.

NH 2 H2N O S S O CH HO АЭГ + HO HN N N CH + Н2О O NH O CH O - СН3ОН COOH HO O МЭГФГ Цефадроксил 7-АДЦК + Н2О АЭГ АЭГ + Н2О - СН3ОН NH2 NH2 H2N S OН OН + N HO HO CH O O O HO O ГФГ ГФГ 7-АДЦК Рис. 2. Ферментативный синтез цефадроксила под действием АЭГ Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ГосНИИгенетика).

УДК 57.04, 543.3, 533.9. К ВОПРОСУ О СТЕРИЛИЗАЦИИ ВОДЫ СОНОПЛАЗМЕННЫМ МЕТОДОМ Щербинко А.Г., аспирант Научные рукводители – к.б.н. Кустова Н.А., к.т.н. Векслер Г.Б.

Создание новых методов направленного воздействия на гидрофильные химические и биологические объекты в водной фазе в настоящее время является весьма актуальной задачей.

Исследования физики плазмы показали, что в жидкости в интенсивном ультразвуковом поле выше порога кавитации может существовать новая форма электрического разряда, характеризующаяся объемным свечением во всем пространстве между электродами и возрастающей вольтамперной характеристикой, присущей аномальному тлеющему разряду в газе. Учитывая тот факт, что новый вид плазменного разряда может существовать лишь под действием ультразвуковой кавитации, можно говорить о существовании в кавитирующей среде соноплазменного разряда.

Такой разряд с развитой поверхностью микроканалов представляет значительный интерес в исследованиях, т.к. развитая поверхность раздела плазма-жидкость приводит к увеличению в среднем диффузионных потоков химически активных частиц из плазмы в жидкость.

В этом отношении весьма перcпективным представляется применение холодной плазмы, которая создаётся непосредственно в обрабатываемых жидкостях и газах или на поверхности стерилизующих объектов.

Взаимодействие активных частиц плазмы с микроорганизмами приводит к их разрушению. Эта технология представляет собой так называемый деструктивный метод, в основу которого, в отличии от регенеративных методов, удаляющих примеси из воды в твердую (адсорбция),газовую (десорбция), или неводную (экстракция), фазы положено внесение химических изменений в структуру и состав молекул примесей. Наиболее действенным превращением является окисление веществ, которое служит наиболее эффективным средством в отношении микроорганизмов, в том числе и патогенных.

Целью работы является создание экспериментальной соноплазменной установки и исследование особенностей влияния плазмы на биологически активные объекты в жидких средах. По результатам опытов предполагается построить кривые выживаемости и определить оптимальные параметры стерилизации воды. В ходе работы запланировано использовать заранее приготовленные водные растворы с известной концентрацией колоний образующих единиц (КОЕ).

1 2 3 4 Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки:

1 – емкость загрязненной воды;

2 – насосный блок высокого давления;



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.