какие микроорганизмы не обладают каталазной активностью

Антиоксидантные ферменты бактерий

АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ

Гемсодержащие антиоксидантные ферменты (АОФ)

Подробнее об антиоксидантных свойствах бифидо- и пропионовокислых бактрий см. перейдя по кнопке-ссылке:

Информация представленная ниже посвящена антиоксидантным ферментам (АОФ), значительный синтез которых обнаружен у ПКБ. Однако и другие бактерии способны продуцир овать некоторые АОФ, например супероксиддисмутазу (СОД), хотя и не так выраженно, как ПКБ. Тем не менее, наиболее известные пробиотики, лакто- и бифидобактерии, являются (как правило) каталаза-отрицательными бактериями, т.е. в отличие от ПКБ не синтезируют антиоксидантный фермент каталазу (CAT). Тем не менее, лакто- и бифидобактерии, как и ПКБ, являются перспективными источниками безопасных пищевых биоантиоксидантов, т.к. синтезируют другие различные антиоксидантные молекулы, делающие указанные микроорганизмы потенциальными терапевтическими агентами для благотворного воздействия на здоровье хозяина путем защиты от оксидативного стресса. Подробнее об этом см. по выше указанной кнопке-ссылке.

СУПЕРАНТИОКСИДАНТЫ

Многие заболевания, начиная от нейродегенеративных и заканчивая некоторыми типами рака, связаны с окислительным стрессом, когда процесс синтеза активных форм кислорода выходит из-под контроля. Введение антиоксидантов может способствовать уменьшению токсичного воздействия радикалов.

Антиоксидантная ферментная система

Как и у животных, пробиотики также имеют свои собственные антиоксидантные ферментативные системы. Одним из наиболее известных из этих ферментов является супероксиддисмутаза (СОД или SOD). Супероксид является одним из наиболее распространенных АФК, вырабатываемых митохондриями, в то время как СОД катализирует расщепление супероксида на перекись водорода и воду и, следовательно, является центральным регулятором уровня АФК. Все СОД являются металлопротеинами : бактерии могут использовать Fe-SOD (как ПКБ) и Mn-SOD, но млекопитающие используют как цитоплазматические, так и внеклеточные формы Cu, Zn SOD и митохондриальные Mn-SOD, которые в эволюционном отношении тесно связаны с бактериальными Mn-SOD. В исследовании Kullisaar с коллегами Lactobacillus fermentum E-3 и E-18 смогли экспрессировать Mn-SOD, чтобы противостоять окислительному стрессу [Kullisaar T., et al. Two antioxidative lactobacilli strains as promising probiotics. Int. J. Food Microbial. 2002, 72, 215–224]. Хотя антиоксидантная активность СОД хорошо известна, терапевтическое применение СОД ограничено, главным образом из-за его короткого периода полувыведения из кровообращения, что ограничивает его биодоступность. Для решения этой проблемы были предприняты попытки найти подходящие транспортные средства для СОД. Пробиотические бактерии, способные к локальной доставке СОД, открывают новый подход к заболеваниям, характеризующимся продуцированием АФК.

Лактобациллы, как и бифидобактерии обычно являются CAT-отрицательными [см.: Spyropoulos, B.G., et. al. Antioxidant properties of probiotics and their protective effects in the pathogenesis of radiation-induced enteritis and colitis. Dig. Dis. Sci. 2011, 56, 285–294].

Итак, ранее мы уже отмечали, что в отличие от других пробиотических микроорганизмов у пропионовокислых бактерий установлен значительный (!) синтез гемсодержащих (см. гем ) антиоксидантных ферментов каталазы, пероксидазы и супероксиддисмутазы (СОД). Стоит сказать, что в отличие от низкомолекулярных антиоксидантов, которые могут связать ограниченное число (как правило, одну) молекул радикалов, антиоксидантные ферменты могут нейтрализовать активные формы кислорода одну за другой, а потому являются своеобразными суперантиоксидантами.

кратко о защите ДНК от свободных радикалов

Некоторые микроорганизмы симбионтной микрофлоры, участвущие в биосинтезе антиоксидантных ферментов, нейтрализуют свободные радикалы и тем самым помогают нам устранить причины р азрушения ДНК, провоцирующие мутагенез и замедлить процессы старения.

Таким образом, система ДНК-репарации на­правлена не на нейтрализацию свободных ради­калов, а на устранение их эффектов на молекуле ДНК. Разумеется, действие антиоксидант­ных ферментов, связывающих свободные ради­калы, препятствует поврежде­нию молекулы ДНК.

ФЕРМЕНТЫ: КАТАЛАЗА, ПЕРОКСИДАЗЫ и СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД)

Каждая клетка человеческого организма обладает собственной антиоксидантной защитой. Основным фактором, ограничивающим разрушающее влияние свободных радикалов в организме, являются 2 антиоксидантные системы: ферментативная (антиоксиданты: супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза) и неферментативная (антиоксиданты: аскорбат, токоферол, глутатион и др.).

Синтезируемые пропионовокислыми бактериями антиоксидантные (прокариотические) ферменты, супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза, также как и одноименные (эукариотиические) антиокислительные ферменты человеческого организма, образуют антиоксидантную пару, которая борется со свободными радикалами кислорода, не давая им возможности запустить процессы цепного окисления.

РОЛЬ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ (СОД) В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Супероксиддисмутаза или СОД является одним из четырех природных ферментных антиоксидантов, которые вырабатываются естественно в организме человека, и действие которых направлено на то, чтобы уменьшить ущерб, наносимый свободными радикалами. В дополнение к супероксиддисмутазe (СОД) к группе ферментных антиоксидантов относятся каталазa (KAT), пероксидазы (в частности, глутатионпероксидаза (ГП)) и глутатионредуктаза (ГР). Эта группа антиоксидантов отличается от других антиоксидантов, которые классифицируются как неферментные.

ИСТОЧНИКИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ

Пагубное действие на организм многих радиационных излучений и многих химических мутагенов связано с возникновением свободных радикалов. (Дубинин, 1976; Petkau, 1987; Порошенко, Абилев, 1988). Потенциальными биологическими мишенями для радикальной атаки служат липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Свободные радикалы часто вовлекаются в активацию многих типов прокарциногенов и промутагенов, превращая их в карциногены и мутагены и связывая эти активированные формы с ДНК (Pryor, 1986). Пероксидный радикал может вызывать повреждения ДНК, а система, продуцирующая супероксидные радикалы, провоцирует возникновение гидроксильных радикалов (и опасный синглетный кислород), образующих радикальные сайты на ДНК. Лучевая болезнь, многие формы рака и ряд других тяжелых заболеваний связаны прямо или косвенно с образованием радикалов. Свободные радикалы содержатся в сигаретном дыме (Pryor, 1985), являющимся опухолеродным агентом.

И в слюне и в человеческой сыворотке содержится супероксиддисмутаза (СОД), пероксидаза и каталаза – антиокислители (ферменты), снижающие уровень H₂O₂ (перекиси водорода) и O₂ и представляющие собой одну из форм естественной защиты организма от действия мутагенных факторов (Nishioka, Nunoshiba, 1986). Клинические исследования показали, что СОД оказывает высокий положительный эффект при лечении сердечных приступов, связанных с повреждением сердечной мышцы (Fass, 1988). СОД имеет перспективы применения не только в медицине, но и в пищевой промышленности, где в сочетании с каталазой и пероксидазой может использоваться для предотвращения окисления липидов и других ценных компонентов пищи (Taylor, Richardson, 1974).

Таблица 1. Классификация и распределение СОД.

СОД (SOD) можно разделить на 2 группы по структуре : Cu/Zn-SOD первая группа, и Mn-SOD и Fe-SOD вторая группа. Естественно возникающие SOD имеют различные ионы активного центра, но каталитически активные места имеют высокую степень структурной идентичности и эволюционной консервации, т.е. ионы активного центра представляют собой тетрагональную пирамиду или тетраэдр, состоящий из 3 или 4 молекул гистидина (His), имидазолила и 1 H 2 O.

Интересное дополнение по поводу бактериальных СОД

Анаэробные, но аэротолерантнные бактерии Propionibacterium freudenreichii sp. shermanii содержат одну супероксиддисмутазу, проявляющую сравнимую активность с железом или марганцем в качестве кофактора металла. Образование супероксиддисмутазы не зависит от добавки железа или марганца в питательную среду. Даже в отсутствие этих металлов белок строится в сопоставимых количествах. Бактерии, выращенные в отсутствие железа и марганца, синтезируют супероксиддисмутазу с очень низкой активностью, в состав которой входит медь. Если среда также не содержала меди, в нее включали кобальт, что приводило к ферментативно неактивной форме. В отсутствие кобальта была создана ферментативно неактивная супероксиддисмутаза с неизвестным содержанием металлов. После аэрации количество супероксиддисмутазной активности непрерывно увеличивалось до 9 ч благодаря синтезу белка de novo. Эта супероксиддисмутаза включила железо в активный центр. Супероксиддисмутаза Propionibacterium shermanii способна образовывать гораздо более широкий спектр комплексов с ионами микроэлементов in vivo, чем это было признано ранее, что позволяет предположить, что первоначальной функцией этих белков было связывание цитоплазматических микроэлементов, присутствующих в избытке.

Также бактерии, которые выработали СОД, проявляющие активность только с железом или марганцем, могут инкорпорировать другой металл in vivo, если нативный металл недоступен. Это было тщательно изучено в Escherichia coli, имеющей конститутивный Fe-SOD и индуцибельный Mn-SOD. Несмотря на высокое структурное сходство и сравнимые каталитические константы, гены Mn- и Fe-SOD по-разному реагируют на сигналы окружающей среды. Транскрипция Mn-SOD регулируется не только кислородом или окислительно-восстановительными препаратами, но и железом сложным образом. Напротив, активность Fe-SOD не отвечает ни на один из этих факторов. Поэтому Fe-SOD обычно считается конститутивным, а Mn-SOD индуцибельным, особенно в отношении окислительного стресса.

Со времени открытия СОД у анаэробных бактерий в сопоставимых количествах с аэробными организмами (у анаэробных Methanobacterium bryantii СОД достигает до 0,4%], а у P. shermanii до более чем 1% цитоплазматических белков) возникли сомнения по поводу ферментативной функции СОД и возникли вопросы о другой «активности». Наблюдение, что СОД P. shermanii включает множество металлов in vivo, предполагает гипотезу, что этот белок первоначально функционировал, чтобы сформировать комплексы с избытком следовых металлов, которые были токсичны для организмов. Это все еще может быть причиной, по которой СОД синтезируется анаэробными бактериями. С увеличением концентрации кислорода в окружающей среде дисмутация супероксидных радикалов, вероятно, стала основной функцией в аэробных организмах.

Признаки дефицита СОД в организме:

Существенная роль отводится супероксидным радикалам в развитии воспалительных и других хронических заболеваний. Результатом исследования этих процессов явилось использование СОД в качестве противовоспалительного средства (орготеин, пероксинорм), а также применение в составе др. антиоксидантных препаратов (см. рис.):

Эти дополнительные свободные радикалы наносят ущерб окружающей ткани и на протяжении многих лет вызывают её постепенные физиологические изменения, в результате которых появляются видимые признаки старения. Для оказания помощи в нейтрализации активных форм кислорода в клетках, человеческий организм разработал ферментативную антиоксидантную систему, состоящую из четырех ферментов, перечисленных выше.

Прим.: Исследования, проведенные на дрозофилах (плодовые мушки), показали, что повышение уровня супероксиддисмутазы СОД может замедлить процесс старения. Когда генетические характеристики плодовых мух были изменены и уровни СОД повышены, средняя продолжительность жизни мух увеличилась до 40%.

Итак, СОД является эндогенным акцептором свободных кислородных радикалов, избыточное накопление которых в клетке имеет значение в развитии целого ряда кислород зависимых патологических процессов (гипоксия, воспаление, интоксикация и др.) СОД удаляет супероксидные радикалы и предотвращает образование других, более опасных для организма свободных радикалов: гидроксильного радикала и синглетного кислорода. Кроме того, СОД предотвращает накопление в очаге воспаления нейтрофилов, которые секретируют значительные количества лизосомальных ферментов, разрушающих близлежащие ткани. Очевидно, что лекарственные препараты на основе СОД являются наиболее перспективными среди противовоспалительных препаратов.

Кроме общебиологического значения данного фермента, связанного с основополагающей ролью эндогенного антиоксиданта, пристальное внимание к данному белку привлечено в связи с его высокой лекарственной эффективностью. СОД воздействует на ключевые этапы заболеваний различной природы (вирусные и бактериальные инфекции, аутоиммунные заболевания, болезни ЦНС, радиационные поражения и др.), что определяет перспективность применения препаратов на основе СОД в ревматологии, кардиологии, офтальмологии, гастроэнтерологии и т.д.

РАБОТА ФЕРМЕНТНОЙ ЗАЩИТЫ

Итак, передовой линией защиты от токсического действия производных O₂ являются ферменты: супероксиддисмутаза, захватывающая молекулы O₂ – , каталаза и пероксидаза, улавливающие H₂O_2. Они сводят до минимума концентрацию в клетке O₂ – и H₂O₂ и не дают им возможности взаимодействовать с образованием гидроксильного радикала ОН*_, превосходящего супероксидный радикал O₂ – по окислительной активности и токсичности.

Источником возникновения О Н _* могут служить также реакции одноэлектронного окисления перекиси водорода, катализируемые железосодержащими соединениями, всегда имеющимися в клетках:

Иными словами, избыточное накопление перекиси водорода Н₂О₂ очень токсично, особенно для нефагоцитирующих клеток. Накопление пероксидов и генерация свободных радикалов может приводить к повреждению мембран (рак, атеросклероз).

Т.е. для предотвращения повреждающего действия пероксидов служат две ферментативные системы:

Простетической группой пероксидаз (т.е. небелковым и не производным от аминокислот компонентом, ковалентно связанным с белком) является протогем, т.е. п ероксидазы — сложные белки-гемопротеиды, активным центром которых является железо гема. Ферменты этого типа широко представлены у растений, а также встречаются в молоке, лейкоцитах, тромбоцитах и тканях, продуцирующих эйкозаноиды.

Пероксидазы найдены в тканях человека и животных, в бактериях и растениях. Субстратами пероксидаз служат полифенолы, ароматические амины, аскорбиновая кислота и т. д., а донаторами кислорода, наряду с Н₂O₂, могут быть органические перекиси.

Эта реакция напоминает пероксидазную, только вместо RH₂ используется Н₂О₂. Каталазу находят в крови, костном мозге, слизистых оболочках, печени, почках, т.е. в клетках, где происходит интенсивное окисление с образованием Н₂О₂.

Поскольку перекись водорода H₂O₂, также является радикалом и оказывает повреждающее действие, в клетке происходит ее постоянная инактивация ферментом каталазой. Каталаза катализирует расщепление перекиси водорода H₂O₂ до молекул воды и кислорода и может разложить 44 000 молекул H₂O₂ в секунду.

Биологическое значение Каталазы заключается именно в разложении перекиси водорода, которая образуется в клетках при воздействии ряда флавопротеиновых оксидаз, чем обеспечивается действенная защита клеточных структур от разрушения, которое осуществляет перекись водорода. Если вследствие генетических причин возникает дефицит Каталазы развивается акаталазия. Это наследственная болезнь, клиническими проявлениями которой являются изъязвления слизистой носа и полости рта, а в некоторых случаях явно выраженные выпадение зубов и атрофические изменения альвеолярных перегородок.

Таким образом, ферменты каталаза и пероксидаза в сочетании с СОД создают клеткам антиокислительную защиту

Каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза (СОД), система ДНК-репарации, а также различ­ные субстраты, участвующие в нейтрализации сво­бодных радикалов, составляют антиоксидантную ферментную систему микроорганизмов

На основании изложенного можно сделать вывод, что антиоксидантная ферментная система дружественных нам бактерий также играет огромную роль в защите клеток нашего организма от постоянных и многочисленных атак свободными радикалами кислорода. Антиоксидантные ферменты (АОФ) микроорганизмов, препятствуя запуску процессов цепного окисления, предотвращают в т.ч. и процессы разрушения ДНК свободными радикалами, которые в свою очередь провоцируют процессы мутации (мутагенез).

ОТСУТСТВИЕ КАТАЛАЗЫ У МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Отсутствие каталазы у молочнокислых бактерий связано с тем, что они не могут синтезировать гем — простетическую группу фермента, но способны к синтезу апофермента. При добавлении гемовых групп извне молочнокислые бактерии образуют гемсодержащую каталазу. У ряда молочнокислых бактерий обнаружена каталаза, не содержащая гемовой группы, названная поэтому псевдокаталазой. Выделенный фермент состоит из шести идентичных полипептидных цепей, соединенных между собой нековалентными силами. Каждая субъединица содержит 1 атом марганца.

Прим.: Перекись водорода, возникающая в результате взаимодействия клеток с O₂, устраняется и неферментативными путями. Известно, что ионы Fe 2+ в водном растворе ускоряют восстановление H₂O₂ до H₂O. В клетке всегда содержится некоторое количество ионов железа. Разрушение H₂O₂ может происходить и за счет выделяющихся в культуральную среду восстановленных веществ.

Резкое возрастание масштабов взаимодействия прокариот с O₂ при функционировании метаболизма аэробного типа делает неэффективными неферментативные пути устранения H₂O₂. Для разложения перекиси водорода, образующейся в больших количествах, необходимы ферменты, повышающие скорость разложения H₂O₂ на несколько порядков. Это обеспечивается каталазой и пероксидазой. Таким образом, в условиях активного взаимодействия клеток с O₂, делающего возможным аэробную жизнь, система ферментной защиты от его токсических эффектов сформирована с участием супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы в качестве необходимых компонентов.

Основные позитивные воздействия СОД (Супероксиддисмутазы) на системы человеческого организма

Антиоксидантное; регенерирующее; ранозаживляющее; противоаллергическое; противовоспалительное; антиатерогенное; противоожоговое; геропротекторное; радиопротекторное; кардиопротекторное; онкопротекторное; антитоксическое; антивирусное; поддержка функции половых желез.

Защита от преждевременного старения: длительность жизни человека тесно связана с концентрацией СОД в теле и органах.

Защита кожного покрова:

Сохранение волос:

Использование СОД полезно при:

профилактике старения организма; профилактике рака; воспалительных процессах (альтернатива кортикостероидам); снижении АД; снижении уровня липидов и сахара в крови; миокардиальной ишемии; сахарном диабете; эмфиземе легких; респираторных инфекциях; пневмонии; гепатопатии; нефропатии; цистите; воспалении толстого кишечника; проктите; ожогах; дерматомиозитах; механических травмах глаз; ожогах роговиц; дистрофии роговицы различного генеза; инфекционных кератитах (в составе комплексной терапии); первичной глаукоме (в составе комплексной терапии); предотвращении повреждений при радиационной терапии; остеоартрите; ревматическом артрите; бурсите; красной волчанке; обработке сигарет для уменьшения содержания нефтяных смол и никотина.

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник

Каталазная активность углеводородокисляющих бактерий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.03, кандидат биологических наук Гоголева, Ольга Александровна

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Гоголева, Ольга Александровна

ГЛАВА 1. УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В ОЧИСТКЕ ЭКОСИСТЕМ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Нефтяное загрязнение экосистем и факторы влияющие на углеводородокисляющую активность микроорганизмов

1.2. Экология и таксономическая характеристика углево-дородокисляющих бактерий

1.3. Физиологические особенности углеводородоксляю-

1.4. Потребление углеводородов микроорганизмами

1.5. Механизмы деградации углеводородов микроорганизмами

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Физико-географическая и гидрохимическая характеристики исследуемых водоемов

2.2. Методы выделения и оценки биологического разнообразия углеводородокисляющего бактериопланктона

2.3. Методы культивирования бактерий

2.4. Методы определения биологических свойств бактерий

2.5. Методы сокультивирования углеводородокисляю-

2.6 Методы сокультивирования водорослей и бактерий

2.7 Методы статистической обработки полученных ре-

ГЛАВА 3. ВИДОВАЯ СТРУКТУРА И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩЕГО БАКТЕРИО-ПЛАНКТОНА ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМОВ

3.1. Характеристика углеводородокисляющего бактерио-планктона озера Беленовское

3.2. Характеристика углеводородокисляющего бактерио-

планктона озера Рудничное

3.3 Характеристика углеводородокисляющего бактерио-планктона реки Илек

3.4. Характеристика бактерий-симбионтов зеленой одноклеточной водоросли Chlamydomonas reinhardlii Dang

3.5. Значение каталазной активности микроорганизмов в биоценозах

ГЛАВА 4. КАТАЛАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ УГЛЕВОДОРОДО-КИСЛЯЮЩИХ БАКТЕРИЙ В УСЛОВИЯХ ПОТРЕБЛЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

4.1. Потребление нефтепродукта грампозитивными бактериями Gordona terrae ИКВС № 19, Rhodococcus rubropertinctus ИКВС № 15, Rhodococcus erythropolis

4.2 Потребление нефтепродукта грамнегативными бактериями Acinetobacter sp.HKBC № 2122, Pseudomonas alcaligenes ИКВС № 20121

4.3. Потребление нефти Сорочинского месторождения штаммами Gordona terrae ИКВС № 19 и Acinetobacter sp.HKBC №2122

4.4. Потребление нефти Бугурусланского месторождения

штаммами Gordona terrae ИКВС № 19 и Acinetobacter

5.1. Штамм Gordona terrae ВКПМ Ас-1741 для разложения нефти и нефтепродуктов

5.2. Способ выбора штаммов микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов

СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Микробиология», 03.02.03 шифр ВАК

Иммобилизация отселектированных углеводородокисляющих микроорганизмов для интенсификации биотехнологических процессов очистки вод от нефтяных загрязнений 2012 год, кандидат биологических наук Хуснетдинова, Ландыш Завдетовна

Роль свободнорадикального окисления в процессах микробиологической деградации нефти 2012 год, кандидат биологических наук Сазыкин, Иван Сергеевич

Фотогетеротрофные пурпурные бактерии в почвах, загрязненных углеводородами 2004 год, кандидат биологических наук Драчук, Сергей Владимирович

Микроорганизмы в процессе самоочищения шельфовых вод Северного Каспия от нефтяного загрязнения 2004 год, кандидат биологических наук Куликова, Ирина Юрьевна

Использование углеводородокисляющих бактерий рода Pseudomonas для биоремедиации нефтезагрязненных почв 2002 год, кандидат биологических наук Станкевич, Дарья Сергеевна

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Каталазная активность углеводородокисляющих бактерий»

Основным источником углеводородокисляющих микроорганизмов являются пресноводные и морские экосистемы, как загрязненных, так и незагрязненных территорий (Израэль Ю.А., Цыбань A.B., 1989; Бердичев-ская М.М., 1991; Коронелли Т.В., 1994). В плане поиска активных деструкторов, наряду с исследованием биологических свойств монокультур и ассоциаций бактерий, оценивается их способность к деструкции нефти и нефтепродуктов (Ившина И.Б., Бердичевская М.В., 1995; Куюкина М.С. и др., 1999; Звягинцева И.С., 2001; Плотникова Е.Г., 2001; Сопрунова О.Б., 2005; Atlas R.M. et al., 1992; Kaledine L., 1997).

В аэробных условиях разные группы микроорганизмов способны к биодеградации углеводородов, входящих в состав нефти. При этом важнейшим фактором окисления является достаточное количество кислорода, расход которого достигает 3300 г на 1 л сырой нефти (Миронов О.Г., 2002; Перетрухин И.В. и др., 2006). Несмотря на то, что для каждого микроорганизма характерен свой специфический набор ферментов и особый путь окисления углеводородов, этот процесс катализируется системами оксиге-наз и оксидаз (Готтшалк Г., 1982). Кроме того в природной среде наряду с биоокислением протекают и процессы самоокисления нефти и нефтепродуктов, которые проходят по свободно-радикальному механизму и связаны с образованием пероксидов (Петров A.A., 1984; Мочалова О.С., Антонова K.M., Гурвич Л.М., 2002; Rojo F., 2009). При этом окислительный стресс,

Также известна реакция ферментных систем почв на нефтяное загрязнение. По данным Киреевой с соавторами (2001), наиболее чутко на загрязнение реагирует каталазная активность почв. Степень обогащенно-сти почв ферментами зависит, в том числе, и от микробной составляющей, однако, данные о каталазной активности микроорганизмов, входящих в состав почвенного биоценоза отсутствуют. Недостаточно изучена роль ферментов окислительного стресса в процессе микробной деструкции нефти.

Все вышеизложенное определило цель и задачи данного исследования.

Цель работы. Определить значение каталазной активности углево-дородокисляющих бактерий в процессе деструкции нефти и нефтепродуктов.

1. Выделить углеводородокисляющие бактерии из микробных ассоциаций водоемов с различным уровнем антропогенной нагрузки и определить их видовой состав.

2. Определить биологические свойства углеводородокисляющих бактерий выделенных из водоемов.

3. В эксперименте оценить динамику каталазной активности чистых культур и ассоциаций углеводородокисляющих бактерий в процессе деструкции нефти и нефтепродуктов.

4. Разработать способ отбора активных деструкторов нефти и нефтепродуктов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Каталазная активность способствует адаптации и выживанию бактерий, а также является индикатором их способности к биодеградации нефти и нефтепродуктов.

2. Каталазная активность углеводородокисляющих микроорганизмов, обладая диапазоном реакции, чутко реагирует на изменение содержания нефти и нефтепродуктов в среде и может быть использована при поиске новых активных штаммов-деструкторов.

Распространенность и выраженность каталазной активности зависела от таксономической принадлежности выделенных бактерий и антропогенной нагрузки испытываемой водоемами. В мезотрофных водоемах числен-

На основании изучения биологических свойств показано, что доля углеводородокисляющих бактерий с уровнем антилизоцимной активности от 6 до 10 мкг/мл была ниже в мезотрофных водоемах и составила 20 %, по сравнению с эвтрофными (более 30%), свидетельствуя об их экологическом неблагополучии.

На модели альго-бактериальной ассоциации показано, что каталазная активность бактерий симбионтов способствовала их сохранению и выживанию.

Впервые выявлено изменение каталазной активности штаммов-деструкторов в процессе потребления углеводородов. Установлена тесная корреляционная связь между степенью снижения каталазной активности штамма-деструктора и эффективностью потребления нефти или нефтепродуктов. Разработан новый подход к отбору штаммов активных деструкторов нефти и нефтепродуктов (патент РФ № 2396340 (2010); патент РФ № 2426781 (2011)).

Теоретическая и практическая значимость. Получены новые сведения, имеющие теоретическое значение для понимания процессов биодеструкции углеводородов. Выявлено, что каталазная активность углеводородокисляющих бактерий является отражением интенсивности процесса деструкции нефти микроорганизмами.

Прикладным аспектом работы является использование разработанных подходов для выбора штаммов-деструкторов нефти и нефтепродукта. Изолированы из объектов внешней среды и поддерживаются в чистой культуре 40 штаммов углеводородокисляющих бактерий. Штамм Gordona

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на Международной конференции «Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем» (Санкт-Петербург, 2006); IX Съезде Гидробиологического общества при РАН (Тольятти, 2006); 2-ом Байкальском Микробиологическом симпозиуме с международным участием (Иркутск, 2007); X Съезде Гидробиологического общества при РАН (Владивосток, 2009); XI Всероссийской конференции «Персистенция микрорганизмов 2009» (Оренбург, 2009); Межрегиональной научной конференции «Актуальные проблемы современной микробиологии» (Оренбург, 2011); школе-конференции молодых ученых «Микробные симбиозы в природных и экспериментальных экосистемах» (Оренбург, 2011).

Инновационные разработки отмечены дипломами на Международном форуме по нанотехнологиям «Роснанотех» (Москва, 2010); Международном научно-промышленном форуме «Единая Россия» (Нижний Новгород, 2010); «Региональном молодежном инновационном конверте» (Оренбург, 2011); золотой медалью X Московского международного салона инноваций и инвестиций ( Москва, 2010).

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, главу по материалам и методам исследования, три главы соб-

ственных исследований, заключение, выводы, приложения. Библиографический указатель содержит 146 источников литературы, из них 114 отечественных и 32 зарубежных. Текст иллюстрирован 16 таблицами и 36 рисунками, включая оригинальные микрофотографии.

Связь работы с научными программами. Диссертационное исследование является фрагментом работы, проводимой в рамках научно-исследовательской темы открытого плана НИР ИКВС УрО РАН «Механизмы взаимодействий симбионтов в природных ассоциациях водных микроорганизмов» (№ гос. регистрации 01.20.02 16537); Ассоциативный симбиоз водных микроорганизмов и его значение в санитарной и экологической практике (№ гос. регистрации 01201067428); Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие» (проект № БР-9-040); Госконтракта № 9 (276/06-000874.1) с Комитетом по охране окружающей среды и природных ресурсов Оренбургской области «Экспериментальное изучение и обоснование использования факторов микробной персистенции в экологической практике».

ГЛАВА 1. УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В ОЧИСТКЕ ЭКОСИСТЕМ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Нефтяное загрязнение экосистем и факторы, влияющие на углеводородокисляющую активность микроорганизмов.

Одной из важных экологических проблем, является проблема нефтяного загрязнения пресных водоемов, которые имеют не только рыбохо-зяйственное назначение, но и служат источниками питьевой воды для населения. Требования к качеству такой воды высоки, а нефтяные углеводороды способны оказывать неблагоприятное влияние, поскольку даже при малых их концентрациях вода приобретает неприятный запах и вкус и становится непригодной для использования (Пелешенко В.И. и др., 1991; Наливайко Н.Г. и др. 2007; Шамраев A.B., Шорина Т.С., 2009).

Способность микроорганизмов потреблять нефтяные углеводороды зависит не только от формы нахождения нефти в воде, но и от ряда других факторов, таких как температура, наличие биогенных веществ, кислорода, света. Микроорганизмы способны к потреблению углеводородов в диапазоне температур от 0° до +70°С (Логинова Л.Г. и др., 1981; Коронелли Т.В. и др., 1989). Однако скорость деградации значительна в диапазоне от 20° до 25° (Коронелли Т.В. и др., 1989; Minas W., 1986), в условиях низких температур к активному метаболизму способны бактерии, имеющие ми-коловые кислоты в составе клеточных стенок (Коронелли Т.В. и др., 1977). По данным ряда авторов, большое значение для биодеструкции имеют азот и фосфор, концентрация этих веществ является фактором ли-

При разливах нефти на поверхности почв и грунтов происходит испарение легких фракций и просачивание жидких фракций вглубь. Дальнейшее загрязнение почв и грунтов зависит от их проницаемости и состава, а так же насыщенности водой (Логинов О.Н., 2000; Шамраев A.B., Шорина Т.С. 2009). В ненасыщенных водой почвах нефть перемещается медленнее, у нефтепродуктов скорость миграции выше. Наиболее глубоко нефть и нефтепродукты передвигаются в легких грунтах и почвах: песке, гравии, суспесях (Солнцева Н.П., 1998; Салангинас JI.A., 2003). Нефтяное загрязнение вызывает изменение почв: трансформируется структура почв, вследствие этого нарушается аэрация и возникают анаэробные условия, что в свою очередь снижает доступность углеводородов для микробной деструкции (Савкина Т. и др., 1979; Пиковский Ю.И., 1993; Колесников С.И. и др. 2006). Подавление процессов деструкции нефти наблюдается при сдерживании процесса аммонификации и нитрификации, возникающее при снижении содержания подвижного фосфора в почвах (Исмаилов Н.М., 1988; Алексеева Т.П. и др., 2000).

Таким образом, в процессе самоочищения окружающей среды от нефти и нефтепродуктов большую роль играют физико-химические процессы, именно они способствуют изменениям нефтяных углеводородов в

среде и определяют их доступность для микроорганизмов, что делает возможной дальнейшую биодеструкцию.

1.2. Экология и таксономическая характеристика углеводородо-

Способность углеводородокисляющих бактерий использовать помимо углеводородов, широкий спектр органических субстратов, обуславливает их широкое распространение в природных микробиоценозах (Милько Е.С., Егоров Н.С., 1991; Барышникова JIM. и др., 1994; Зайцева Т.А. и др. 2010; Buckley et al., 1976). Загрязнение биоценоза нефтяными углеводородами вносит дополнительный источник углерода в экосистему, что стиму-

лирует развитие группы углеводородокисляющих бактерий, а именно способствует увеличению их численности, чем и обусловлен эффект очищения биотопа (Рубцова С.И., 2002; Шамраев A.B., Шорина Т.С., 2009). Именно этим объясняется тот факт, что в хронически загрязненных нефтяными углеводородами экосистемах, численность углеводородокисляющих бактерий всегда выше по сравнению с не загрязненными. Соответственно, меняется и доля данной группы от численности гетеротрофных бактерий, варьируя от 0,1 до 100% (Atlas R.M., 1981). Ряд исследователей (Ward D.M. et al., 1980; Brock T.D., 1966) указывает, что при аварийных разливах нефти в акваториях низкая исходная численность углеводородокисляющих бактерий может выступать в качестве фактора, лимитирующего скорость биодеградации. Распространение данной группы бактерий, равно как и других гетеротрофных микроорганизмов, обеспечивается одними теми же факторами, а именно температурой, доступностью источников углерода, биогенных веществ, кислорода, а также кислотностью среды и подвержено широтно-географической и сезонной изменчивости. Для акваторий наиболее значимы первые два фактора, тогда как для почвы значимы все (Кура-ков A.B. и др., 2006; Коронелли Т.В. и др., 1989).

В почвах углеводородокисляющие микроорганизмы представлены, в основном, бактериями и грибами. Описано 22 рода бактерий, 19 родов

Несмотря на то, что по данным Ильинского В.В. (2000), Куракова А.В. и др. (2006), Atlas R.M. (1991) количественная связь между численностью углеводородокисляющих бактерий и количеством нефтяных углеводородов в среде отсутствует, представлены сведения, что состав доминирующих родов углеводородокисляющих бактерий в биоценозах зависит от природы нефтепродукта. Так, Коронелли Т. В. (1996а) указывает, что для загрязненных экосистем характерно доминирование видов рода Rhodococcus, Pseudomonas, Acinetobacter и Arthrobacter. В хронически загрязненных

экосистемах безусловным доминантом являются Rhodococcus, а остальные виды занимают второстепенное положение (Бердичевская М.В. и др., 1984; Belyaev S.S. et al.,1993).

При загрязнении биотопа нефтью или нефтепродуктами происходит постепенная смена доминантов микробного сообщества. Например, по данным Sorkhoh N.A. с соавторами (1990) в пробах почвы, взятых на территории Кувейта и Саудовской Аравии, в первые недели доминируют микроорганизмы вида Rhodococcus sp., затем Bacillus sp. и Arthrobacter sp., в конце третьей недели появляются Pseudomonas sp. и Streptomyces sp.

Таким образом, можно отметить, что в загрязненных экосистемах ведущая роль по деструкции углеводородов нефтяного происхождения, главным образом, принадлежит бактериям, в частности грампозитивной группе нокардиоформиных бактерий, а также грамнегативным бактериям родов Pseudomonas, Acinetobacter. Это связано, в первую очередь, с физиологическими особенностями данных групп бактерий.

1.3 Физиологические особенности углеводородокисляющих бактерий

Способность к поглощению углеводородных субстратов связана с особенностями строения и метаболитической организации бактерий. Поскольку в процессе окисления углеводородов важную роль играет прямой контакт клеток с субстратом, мнение большинства исследователей сходится на том, что способность или неспособность микроорганизмов поглощать углеводороды зависит от состава и строения клеточной стенки и, в первую очередь, определяется присутствием гидрофобной клеточной поверхности (Красильников H.A. и др., 1973; Нестеренко O.A. и др., 1985; Коронелли Т.В., 1996; Кукжина М.С. и др., 2000). Строение клеточной стенки и физиологические особенности углеводородокисляющих бактерий рассматривается на примере группы нокардиоформных актиномицет, которая, по мнению ряда исследователей, является перспективной для поиска новых штаммов-деструкторов нефти и нефтепродуктов, а также для био-ремедиации почв и водоемов, очистки сточных вод загрязненных нефтью и нефтепродуктами (Сидоров Д.Г. и др., 1997; Сопрунова О.Б., 2005; Коновалова Е.И.и др., 2009; Ленева H.A. и др., 2009; Шумкова Е.С. и др., 2009). Это определяется тем, что нокардиоформные микроорганизмы широко распространены в природе и характеризуются биохимической пластичностью (Ившина И.Б. и др., 1995; Звягинцева И.С. и др., 2001). Они играют важную роль в процессах почвообразования, обогащая биоценоз витаминами и различными другими физиологически активными соединениями (Нестеренко O.A., Квасников E.H., Ногина Т.М., 1985). Нокардиоформные бактерии способны эмульгировать и деградировать различные углеводороды, что в значительной степени обусловлено особенностями строения их клеточной оболочки (Волченко H.H. и др., 2007). Клеточная стенка бактерий данной группы в силу своей липофильности имеет высокое сродство к гидрофобным субстратам (Коронелли Т.В., 1996; Серебрякова Е.В. и др., 2002). Нестеренко O.A. (1985) предложено классифицировать клеточные

стенки нокардиоформных актиномицет в зависимости от химического состава на IX типов (табл. 1).

Тип клеточной стенки Диагностический компонент Представители

I тип ЬЬ-диаминопимелиновая кислота (ДПК), глицин Arachnid sp., Nocardioides sp. и др.

II тип Мезо-ДПК иногда окси-ДПК, глицин Micromonospora sp.

IV тип Мезо-ДПК, арабиноза, галактоза Mycobacterium sp., No-cardia sp., Pseudonocar-dia sp, Rhodococcus sp. и др.

V тип Лизин, орнитин Actinomyces israelii

VI тип Лизин (иногда и аспараги-новая кислота, галактоза) Actinomyces bovis, некоторые Oerskovia sp., Ar-throbacter sp. и др.

VII тип 2,4-диаминомасляная кислота (ДАМК), глицин иногда лизин Agromyces sp., Coryne-bacterium aquaticum, C. nebraskense, Microbacte-rium sp.

VIII тип Орнитин Cellulomonas sp., Curto-bacterium sp.

IX тип Мезо-ДПК и другие АМК Mycoplana sp.

1997). Ранее Lechevalier М.Р. с соавторами (1971) было показано, что с возрастом количество миколовых кислот увеличивается и их состав меняется в зависимости от среды на которой выращивались бактерии. Позднее было установлено, что перенос миколовых кислот от места их биосинтеза в клеточную стенку осуществляется через образование моно- и диэфиров с трегалозой (Милько Е.С., Егоров Н.С., 1991; Коронелли Т.В., Комарова Т.И., Поршнева О.В., 1995; Takayama К., Armstrong E.L., 1977). Кроме того, клеточные стенки нокардиоформных актиномицет содержат простые жирные кислоты, гликолипиды, корд-фактор и его аналоги, фосфолипиды, нейтральные липиды.

У большинства нокардиоформных бактерий клеточная ртенка представляет собой мощное липофильное образование, подобного которому нет у других бактерий (Коронелли и др., 1986). Большое значение имеет содержание в ней липидов, которые играют ведущую роль в процессе потребления углеводородов. Благодаря липидам обеспечивается прямой контакт клетки с субстратом, а также солюбилизация и поглощение углеводородов (Нестеренко О.А., Квасников Е.И., Ногина Т.М., 1985; Коронелли Т.В., Калюжная Т.В., 1983; Коронелли Т.В., 1996; Сопрунова О.Б., Клюя-нова М.А., 2007). Ряд авторов отмечает, что количество клеточных липидов способно увеличиваться при культивировании клеток на углеводородном субстрате (Коронелли Т.В. и др., 1995; Куюкина М.С. и др., 2000).

Кроме того, известно, что при выращивании нокардиоформных бактерий на углеводородном субстрате происходят не только химические, но

Таким образом, способность к поглощению углеводородов нефти тесно связана с морфологическими и физиологическими особенностями бактерий. Клеточная стенка углеводородокисляющих бактерий имеет высокое сродство к углеводородным субстратам, что обеспечивается высоким содержанием липидов, количество которых увеличивается по мере потребления нефти и нефтепродуктов, а также миколовых кислот.

1.4 Потребление углеводородов микроорганизмами

Углеводородокисляющая активность бактерий напрямую зависит от их способности поглощать гидрофобный субстрат. Бактерии, способные использовать углеводороды в качестве источника углерода и энергии, в ходе эволюции выработали особые приспособления для поглощения нерастворимых в воде соединений. К ним относятся: образование гидрофобной клеточной стенки, формирование в клеточной стенке липофильных каналов, выделение в среду биоэмульгатора (Коронелли Т.В., 1996а; Со-прунова О.Б., Клюянова М.А., 2007).

Образование гидрофобной клеточной стенки характерно для бактерий, осуществляющих поглощение углеводородов путем пассивного переноса (Коронелли Т.В., 1996). К таким бактериям относятся нокардиоформ-ные бактерии, в клеточных стенках которых содержатся миколовые кислоты, такие как Rhodococcus, Corynebacterium, Nocardia, Mycobacterium,

Caseobacter, Gor dona. Гидрофобизация клеточных стенок этих бактерий достигается путем синтеза специфических соединений. Основной липид-

нои единицеи этих соединении являются миколовые кислоты, которые образуют сложные эфиры с гидроксогруппами углеводов и пептидов, в результате образуются липофильные глико-, пептидо- и пептидогликолипи-ды. Углеводороды проникают в клетку таких микроорганизмов путем пассивной диффузии, постепенно пропитывая клеточную стенку достигая, таким образом, участков мембраны с расположенными на ней ферментами, окисляющими углеводороды (Коронелли Т.В., 1996; Кураков A.B. и др., 2006).

Наряду с пассивной диффузией углеводорода, возможно его проникновение через особые ультрамикроскопические поры. Такие каналы, заполненные электроноплотным веществом, были впервые обнаружены у дрожжей (Козлова Т.М. и др., 1973). Позднее подобные образования были замечены также у видов рода Arthrobacter, растущих на средах содержащих углеводороды (Коронелли Т.В., 1984). Описано, что виды рода Arthrobacter наряду с формированием каналов осуществляют и гидрофоби-зацию клеточной стенки. Они не имеют специфических клеточных липи-дов, как группа нокардиоформных актиномицет, но при росте на среде с н-алканами образуют большое количество нейтральных липидов — триглице-ридов и восков, которые синтезируются одновременно с нарастанием клеточной массы и откладываются во внешних слоях клетки (Коронелли Т.В., 1996а). Одновременно с этим, при росте на нефти или нефтепродукте у видов рода Arthrobacter клеточная стенка заполняется липополисахаридом, который частично выходит наружу и способствует растворению углеводородов, что облегчает их проникновение в клетку (Коронелли Т.В., 1984).

Выделение в среду биоэмульгатора характерно для бактерий родов Pseudomonas и Acinetobacter (Коронелли Т.В., 1996; Сопрунова О.Б., Клюянова М.А., 2007). Эти микроорганизмы не имеют толстой гидрофоб-

ной клеточной стенки подобно Rhodococcus и родственным ему видам, имеющим в составе клетки миколовые кислоты. Гидрофильная клеточная стенка Pseudomonas и Acinetobacter бедна липидами, гидрофобные углеводороды не могут проникнуть через этот барьер. Выделяя во внешнюю среду биоэмульгатор, эти микроорганизмы снижают гидрофобность углеводородов и способствуют их солюбилизации. Эмульгатор Pseudomonas представляет собой пептидогликолипид, в состав которого входят нормальные жирные кислоты, рамноза и аминокислоты. Напротив, эмульгатор Acinetobacter состоит из D-галактозамина, аминоуроновой кислоты и жирных кислот, присоединенных к гетерополисахаридному скелету (Hisatsuka К. and el., 1977).

Таким образом, на этапе поглощения углеводородов микроорганизмы, имеющие в составе клеточной стенки миколовые кислоты (Rhodococcus, Corynebacterium, Nocardia и др.) имеют преимущество, так как поглощают субстрат всей поверхностью клетки и этот процесс не требует затрат энергии.

1.5. Механизмы деградации углеводородов микроорганизмами

сти к эмульгированию, величине поверхностного натяжения, а так же и от биологических факторов, таких как ферментативная активность микроорганизмов, реакционная способность субстрата (Миронов О.Г., 1985, 2002; Кураков A.B. и др., 2006).

Окисление углеводородов катализируется системами оксигеназ и ок-сидаз, при этом для каждого микроорганизма характерен свой специфический набор ферментов и особый путь окисления углеводородов (Готтшалк Г., 1982). Скорость биодеградации углеводородов, зависящая от их строения, уменьшается в ряду: нормальные алканы —» простые ароматические углеводороды (бензол, толуол и т.д.) —► разветвленные алканы —> циклоал-каны —> изопреноиды —> конденсированные полиароматические соединения (Жуков Д.В. и др., 2006; Hammel К.Е et ei., 1992).

В случае монотерминального пути деградация алифатических углеводородов начинается с окисления концевой метильной группы в первичную спиртовую группу, окисление катализируется монооксигеназой (гид-ролазой), полученный первичный спирт затем окисляется до альдегида, а в последующем, до соответствующих жирных кислот, которые затем разлагаются путем ß-окисления или непосредственно используются клеткой в качестве строительного материала (Готтшалк Г., 1982).

Известен другой, так называемый «дитерминальный путь или путь Финнерти», при котором алканы окисляются до альдегидов через образо-

вание гидропероксидов, минуя стадию образования спиртов и кислородных радикалов, как это наблюдается при действии монооксигеназ. По такому пути могут окислятся н-алканы с длиной цепи Сю-Сзо и алкены с длиной цепи С12-С20 (Maeng J.H. et el., 1996; Rojo F., 2009).

Существует субтерминальное окисление алканов, которое происходит с помощью монооксигеназ с образованием вторичного спирта (Современная микробиология. 2005).

К аэробной деструкции алифатических углеводородов способны микроорганизмы родов Pseudomonas, Rhodococcus, Arthrobacter, Acineto-bacter, Mycobacterium и многие другие (Нестеренко О.В. и др., 1985; Espuny et el., 1996).

Долгое время считалось, что окисление углеводородов возможно только в исключительно аэробных условиях (Готтшалк Г., 1982). В настоящее время открыты микроорганизмы, способные к анаэробной деструкции углеводородов. Анаэробная деградация н-алканов, главным образом, происходит в условиях нитратредукции, сульфатредукции и метано-генеза (Rueter et ai., 1994; So C.M., Yong L.Y., 1999; Zenger et al., 1999; Anderson R. Т., Lovley D. R. 2000; Ehrenreich et al., 2000).

Наиболее трудно окисляемыми являются циклические соединения, большей частью они окисляются микроорганизмами путем соокисления или кометаболизма. Например, к утилизации циклоалканов сцособны некоторые микроорганизмы родов Gordona, Xanthobacter и др. Они имеют специфические ферментные системы, отличные от ферментных систем, использующихся микроорганизмами для окисления других алканов (Cheng Q. et el., 2000; Tadashi F. et el, 2004).

Наиболее опасными при попадании в природную среду являются полиароматические соединения, это обусловлено их токсическим, канцерогенным и мутагенным действием на организмы, а так же они очень медленно подвергаются микробной деструкции (Leahy J.L., Colwell R.R., 1990; Heath DJ. et el, 1997).

для проведения настоящего научного исследования.

Таким образом, биодеструкция нефти и нефтепродуктов в природной среде протекает с участием микроорганизмов. Видовой состав микроорганизмов-деструкторов очень разнообразен, но наиболее широко распространены в различных экосистемах бактерии, способные к потреблению нефтяных углеводородов в качестве единственного источника углерода и энергии. Углеводородокисляющие бактерии имеют комплекс ферментов, окисляющих углеводороды и способны к поглощению гидрофобного субстрата, все это определяет эффективность деструкции углеводородов нефти. Различные виды нефти и нефтепродуктов существенно различаются по

устойчивости к микробной атаке, и разные микроорганизмы имеют различные ферментные системы и метаболитические пути потребления углеводородов. Наибольшее значение в природных экосистемах имеет аэробное потребление углеводородов. При аэробной трансформации углеводородов на начальном этапе происходит превращение субстрата с участием оксигеназ и кислорода, при этом происходит образование кислородных радикалов (Жуков Д.В. и др., 2006; Maeng ег е1., 1996). Процессы бактериального окисления углеводородов протекают одновременно с физико-химическим окислением нефти или нефтепродукта, при котором также образуются активные формы кислорода и, в частности, перекиси, которые, накапливаясь, ускоряют процессы самоокисления.

Углеводородокисляющие бактерии в процессе потребления углеводородов в природной среде находятся в условиях взаимодействия с активными формами кислорода и, в частности, с перекисью водорода. Однако в литературе отсутствуют данные о защите углеводородокисляющих бактерий от активных форм кислорода в процессе деструкции нефти и нефтепродуктов и, в частности от перекиси водорода. Это и явилось предпосылкой для проведения данного исследования.

Похожие диссертационные работы по специальности «Микробиология», 03.02.03 шифр ВАК

Биодеградация нефти и нефтепродуктов с использованием нового консорциума бактерий рода Acinetobacter 2012 год, кандидат биологических наук Данг Тху Тхюи

Разработка основы биопрепарата для деградации нефти при загрязнении природных сред 2009 год, кандидат биологических наук Клюянова, Мария Александровна

Биодеградация углеводородов нефти психротрофными микроорганизмами-деструкторами 2009 год, кандидат биологических наук Нечаева, Ирина Александровна

Эколого-функциональные аспекты микробной ремедиации нефтезагрязнённых почв 2010 год, доктор биологических наук Плешакова, Екатерина Владимировна

Биодеградация углеводородов нефти плазмидосодержащими микроорганизмами-деструкторами 2010 год, кандидат биологических наук Ветрова, Анна Андрияновна

Заключение диссертации по теме «Микробиология», Гоголева, Ольга Александровна

Одним из подходов к решению проблемы широкомаштабного загрязнения окружающей среды нефтью и продуктами ее переработки является использование микроорганизмов-деструкторов для очистки загрязненных экосистем (Израэль Ю.А., Цыбань A.B. 1989; Патин С.А. 1997).

Углеводородокисляющие микроорганизмы это постоянный компонент природного биоценоза, не являясь узкоспециализированной группой, они участвуют в разложении органического вещества в процессе естественного самоочищения экосистемы, и присутствуют как в загрязненных, так и в незагрязненных водах и почвах. От других компонентов гетеротрофного сообщества они отличаются наличием комплекса ферментов окисляющих углеводороды и способностью к поглощению гидрофобного субстрата (Коронелли Т.В. и др., 1989; Кураков A.B., и др., 2006; Павлова О.Н. и др., 2008; Зайцева Т.А. и др., 2010). Все это обеспечивает им преимущество над остальными группами микроорганизмов при загрязнении среды нефтью и нефтепродуктами.

Исходя из этого, углеводородокисляющие сообщества наземных экосистем являются источником новых аборигенных микроорганизмов-деструкторов нефти или нефтепродуктов (Ившина И.Б., Бердичевская М.В. 1995; Звягинцева И.С. 2001, Плотникова Е.Г. 2001; Куликова И.Ю. 2005, Сопрунова О.Б. 2005).

Численность и разнообразие углеводородокисляющих бактерий в пресноводных экосистемах подвержено сезонной изменчивости, под влиянием смены температурного режима, а также динамики содержания биогенных веществ, что согласуется с данными других исследователей (Мар-цинкевич С.Я., 1983; Кураков A.B. и др., 2006; Delille D., Valliant N., 1990).

Тем не менее, наиболее показательным периодом, свидетельствующим о загрязнении водоема нефтью и нефтепродуктами, является зима. Установлено, что в зимний период в эвтрофном оз. Беленовское, доминировал штамм Pseudomonas putida. Одновременно в бактериопланктоне ме-зотрофного водоема (оз. Рудничное) углеводородокисляющие бактерии не выявлены. В реке Илек, подверженной антропогенной нагрузке, в зимний период преобладали грамнегативные бактерии с доминированием по численности видов рода Pseudomonas. Высокая численность углеводородо-кисляющих бактерий в зимний период косвенно свидетельствует о присутствии углеводородов в экосистеме (Миронов О.Г. и др., 1985; Atlas R.M. et al., 1978).

Ранее для пресноводных экосистем были описаны функциональные взаимодействия «лизоцим-антилизоцим» и «перекись водорода-каталаза бактерий» (Бухарин О.В., Немцева Н.В. 2002; 2003; Игнатенко М.Е., 2008), которые не изучены применительно к углеводородокисляющим микроорганизмам. Среди выделенных углеводородокисляющих бактерий антили-зоцимная активность встречалась только у грамнегативных изолятов, тогда как каталазная активность была характерна для всех изученных культур микроорганизмов. По нашим данным, распространенность и выраженность антилизоцимной активности углеводородокисляющих бактерий была выше в эвтрофных водоемах (озеро Беленовское, река Илек), чем в мезо-трофном (озеро Рудничное). Учитывая, что по данным ряда авторов анти-лизоцимная активность служит диагностическим признаком для оценки санитарного состояния водоемов (Немцева Н.В., 1998; Бухарин О.В., Немцева Н.В., 2008), то присутствие видов с антилизоцимной активностью в углеводородокисляющем бактериоценозе, может также указывать на не благополучное экологическое состоянии водоемов.

При изучении каталазной активности выявлено, что в эвтрофных экосистемах (озеро Беленовское, река Илек) численно преобладали углеводородокисляющие штаммы со значениями каталазной активности от 3,0 до 4,5 усл.ед., а в мезотрофном оз. Рудничное численно доминировали штаммы с более высокими значениями каталазной активности от 4,5 до 6,0 усл.ед.

В альго-бактериальной ассоциации зеленой водоросли Chlamydomo-nas reinhardtii выявлены бактерии симбионты с уровнем каталазной активности от 3,4 до 4,0 усл.ед., оказывающие на водорослевые клетки рост стимулирующее влияние, выражающееся в увеличении скорости роста более чем в два раза и более длительном сохранении культуры водоросли. Показано, что высокий уровень каталазной активности бактерий-симбионтов обеспечивает их сохранение в альгосообществе. Аналогичные данные, подтверждающие значение высокого и среднего уровня каталазной активности бактерийных симбионтов для выживания и поддержания симбиотических связей с различными водорослями были получены Игна-тенко М.Е. (2008).

Известно, что в процессе окисления углеводородов образуются пе-роксиды (Петров A.A., 1984; Жуков Д.В., Мурыгина В.П., Калюжный C.B., 2006), в детоксикации которых участвует каталаза (Полесская О.Г., 2007). В результате проведенных исследований было установлено, что для бактерий активных деструкторов в присутствии нефти и нефтепродуктов характерно увеличение численности и снижение каталазной активности. В то же время, у бактерий не способных использовать нефтяные углеводороды в качестве единственного источника углерода и энергии, численность и ка-талазная активность практически не изменяются, оставаясь на уровне близком к исходному. Аналогичные данные получены и при исследовании ассоциации углеводородокисляющих бактерий Acinetobacter sp. и G. terrae, имеющих разные подходы к потреблению углеводородов. Было показано, что при совместном потреблении нефти Сорочинского и Бугурусланского месторождений на начальном этапе доминировал грамнегативный штамм

Обнаруженное нами последовательное доминирование микроорганизмов при деструкции нефти и нефтепродуктов согласуется с данными Ильинского В.В. с соавторами (1998), полученными при исследовании уг-леводородокисляющего сообщества Можайского водохранилища.

В результате проведенного исследования была установлена прямая зависимость между уровнем каталазной активности бактерий-деструкторов и содержанием нефти или нефтепродукта в субстрате. Ранее подобная зависимость была найдена между уровнем каталазной активности почвы и содержанием в ней нефтепродуктов. При этом нефтяное загрязнение почв приводило к снижению их ферментативной активности. (Киреева H.A., Водопьянов В.В., Мифтахова A.M., 2001; Киреева Н.В. и др., 2006; Киреева H.A., Кабиров Т.Р., Дубовик И.Е. 2007; Сулейманов P.P. с соавторами, 2008). Представленные данные касаются суммарной каталазной активности почв без учета активности микробной компоненты. Выявленная нами роль каталазной активности углеводородокисляющих бактерий в процессе деструкции нефти вносит существенный вклад в понимание формирования суммарной каталазной активности почв при нефтедест-рукции, что имеет существенное значение для развития теории самоочищения почв.

В работе выявлен эффект снижения каталазной активности бактерий на фоне одновременного увеличения их численности, наблюдаемый в условиях накопления активных форм кислорода. Учитывая, что в условиях окислительного стресса наблюдается быстрая инактивация ферментов и для их повторного накопления требуется значительный промежуток времени, ферментная защита бактериальной клетки с помощью каталазы становится менее эффективной (Кения М.В., Лукаш А.И., Гуськов Е.П.,1993; Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н., 2006). Исходя из этого, следует предположить наличие альтернативных механизмов клеточной защиты от активных форм кислорода.

В нашем исследовании удалось обнаружить эффект снижения каталазной активности углеводородокисляющими бактериями в процессе неф-тедеструкции, что, вероятно, связано с внутрипопуляционными процессами. Можно предположить, что в определенные периоды деструкции углеводородов бактериями неферментные антиоксиданты (трегалоза, гликоген, полисахариды и миколаты трегалозы) осуществляют эффективную защиту от активных форм кислорода, позволяя бактериям не расходовать энергию на синтез антиоксидантных ферментов, в частности каталазы (Феофилова Е.П., 1992).

Полученные результаты позволили выделить в процессе ‘бактериальной деструкции углеводородов две фазы.

В первую фазу происходило взаимодействие бактерий с субстратом и окисление углеводородов с участием растворенного кислорода и оксиге-наз бактерий. Этот период сопровождался увеличением численности угле-водородокисляющих бактерий, а также регистрировалась высокая светимость культуральной среды в реакции хемилюминесценции, свидетельствуя о присутствии активных форм кислорода. Это сопровождадось снижением каталазной активности бактерий, а также убылью углеводородов в среде. Как правило, эта фаза длилась от 12 до 23 суток. высокая интенсивность хемилюминесценции

С ^ низкая интенсивность хемилюминесценции

V’,У увеличение численности бактерий снижение численности бактерий снижение каталазной активности увеличение каталазной активности

Во вторую фазу происходила утилизация продуктов окисления нефтепродуктов, сопровождавшаяся постепенным снижением концентрации углеводородов в среде. Одновременно наблюдалось снижение светимости среды в реакции хемилюминесценции, численности бактерий и увеличение их каталазной активности. Продолжительность фазы составляла от 23 до 35 суток (рис. 36).

Практическим аспектом работы является разработка способа выбора штаммов микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. В основе способа лежит способность бактерий снижать каталазную активность при потреблении углеводородов. К активным деструкторам нефти и нефтепродуктов предложено относить бактерии, каталазная активность которых в течение первых 12 суток культивирования снизилась на 30% и более. Исходя из этого, каталазная активность углеводородокисляющих микроорганизмов может служить индикатором процесса деструкции, что позволяет использовать ее для отбора эффективных деструкторов нефти и нефтепродуктов.

Продуктом инновации является новый штамм углеводородокисляющих бактерий Gordona terrae ВКПМ Ас-1741 пригодный для высокоэффективной очистки загрязненных объектов внешней среды от нефти и нефтепродуктов. Его эффективность потребления нефти и нефтепродуктов составляет от 70% до 90%, в зависимости от вида углеводородов. Штамм размещен во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов и ему присвоен номер ВКПМ Ас-1741), получен патент РФ № 239640 на «Штамм Gor dona terrae ВКПМ Ас-1741 для разложения нефти и нефтепродуктов.

Подводя итог, следует выделить два основных момента:

• Каталазная активность углеводородокисляющих бактерий является индикатором их способности к биодеградации нефти и нефтепродуктов, а также способствует их адаптации и выживанию в природной среде.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Гоголева, Ольга Александровна, 2012 год

СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеева Т.П., Бурмистрова Т.П., Терещенко H.H., Стахина Л.Д., Панова И.И. Перспективы использования торфа для очистки нефтезагрязненных почв // Биотехнология. 2000. № 1. С. 58-64.

2. Барышникова Л.М., Черемис H.A., Головлев Е.Л. Глюкозный эффект в регуляции транспорта глюкозы клетками Rhodococcus minimus // Микробиология. 1994. Т. 63. № 3. С. 405-410.

3. Белозерская Т.А., Гесслер H.H. Окислительный ‘ стресс и дифференцировка у Neurospora grassa // Микробиология. 2006. Т.75. №4. с. 497-501.

4. Бердичевская М.В., Ившинв И.Б., Нестеренко O.A., Шеховцев В.П. Свойства и видовой состав родококков пластовых вод Пермского Прикамья, окисляющих углеводороды // Микробиология. 1984. Т. 54. Вып. 4. С. 681-685.

5. Бутаев A.M., Кабыш Н.Ф. О роли углеводородркисляющих микроорганизмов в процессах самоочищения прибрежных вод дагестанского побережья Каспийского моря от нефтяного загрязнения. // Вестник Дагестанского научного центра. Махачкала. 2002. № 13. С. 6977.

6. Бухарин О.В., Васильев Н.В., Усвяцов Б.Я. Лизоцим микроорганизмов. Томск: Томский ун-т. 1985. 215 с.

7. Бухарин О.В., Усвяцов Б.Я., Малышкин А.П., Немцева Н.В. Метод определения антилизоцимной активности микроорганизмов // Жур. микробиологии. 1984. №2. С. 27-28.

9. Бухарин О.В., Немцева Н.В. Система «лизоцим-антилизоцим» и ее роль в обеспечении симбиотических связей гидробионтов // Успехи современной биологии. 2002. Т. 122. № 4. С. 326-333.

10. Бухарин О.В., Немцева Н.В. Фермент-субстратные механизмы выживания бактерий в водных биоценозах // ЖМЭИ. 2003. № 4. С. 2731.

16. Горобец О.Б., Блинкова Л.П., Батуро А.П. Влияние микроводорослей на жизнеспособность микроорганизмов в естественной и искуственной среде обитания // ЖМЭИ. 2001. №1. С. 104-108.

20. Добровольская Т.Г., Лысак JI.B. Коринеподобные бактерии в бактериальных ценозах ряда почв сухих субтропиков // Почвоведение. 1986. №2. С. 81-87.

21. Егоров H.H., Шипулин Ю. К. Особенности загрязнения подземных вод и грунтов нефтепродуктами // Водные ресурсы. 1998. Т. 25. № 5. С. 598602.

24. Жуков Д.В., Мурыгина В.П., Калюжный C.B. Механизмы деградации углеводородов нефти микроорганизмами // Успехи современной микробиологии. 2006. Т. 126. № 3. С. 285-296.

26. Звягинцева И.С., Суворцева Э.Г., Поглазова М.Н., Ивойлов B.C., Беляев С.С. Деградация нефтяных масел нокардиоподобными бактериями // Микробиология. 2001. Т. 70. № 3. С. 321-328.

28. Ившина И.Б., Бердичевская М.В., Зверева JI.B., Рыбалка JI.B., Еловикова Е.А. Фенотипическая характеристика алканотрофных родококков из различных экосистем // Микробиология. 1995. Т. 64. № 4. С. 507-513.

29. Ившина И.Б., Нестеренко O.A., Глазачева JI.E., Шеховцев В.П. Электронно-микроскопическое изучение факультативных

газоиспользующих Rhodococcus rhodochrous // Микробиология. 1982. № 3. С. 477-481.

33. Ильинский В.В., Поршнева О.В., Комарова Т.И., Коронелли Т.В. Углеводородокисляющие бактериоценозы незагрязненных пресных вод и их изменения под влиянием нефтяных углеводородов (на примере юго-восточной части Можайского водохранилища) // Микробиология. 1998. Т. 67. №2. С. 267-273.

36. Квасников Е.И., Кривицкий И.П. Некоторые закономерности распространения микроорганизмов, усваивающих углеводороды, в почвах нефтяных месторождений // Микробиология. 1968. Т. 37. № 2. С. 321-325.

37. Кения М.В., Лукаш А.И., Гуськов Е.П. Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном стрессе // Успех современ. биологии, 1993.-Т. 113.- вып. 4,- С. 456-469

39. Киреева H.A., Кабиров Т.Р., Дубовик И.Е. Комплексное биотестирование нефтезагрязненных почв // Теоретическая и прикладная экология. 2007. №1.

40. Киреева H.A., Ямалетдинова Г.Ф. Фенолоксидазная активность нефтезагрязненных почв // Вестник Башкирского университета. 2000. №1. С. 48-51.

41. Киреева Н.В., Макарова М.Ю., Щемелинина Т.Н., Рафикова Г.Ф. Ферментативная и микробиологическая активность загрязненных нефтью глееподзолистых почв на разных стадиях их восстановления // Вестник Башкирского университета. №4. 2006. С. 56-60.

42. Козлова Т.М., Медведева Г.А., Мейсель М.Н., Рылкин С.С., Шульга A.B. Непосредственное обнаружение прохождения n-парафина через клеточную стенку дрожжей // Микробиология. 1973. Т. 42. № 5. С. 937939.

43. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Татосян M.JL, Вальков В.Ф. Влияние загрязнения нефтью и нефтепродуктами на биологическое состояние чернозема обыкновенного // Почвоведение. 2006. № 5. С. 616-620.

44. Комарова Т.Н., Поршнева О.В., Коронелли Т.В. Образование трегалозы клетками R- и S-вариантов Rodococcus erythropolis // Микробиология. 1998. Т. 67. №3. с. 428-431.

45. Коновалова Е.И., Соляникова И.П., Головлева JI.A. Разложение 4-хлорфенола штаммом Rhodococcus opacus 6а // Микробиология. 2009. Т. 78. № 6. С. 847-849.

47. Коронелли Т.В. Поступление углеводородов в клетки микроорганизмов // Успехи микробиологии. 1996. Т. 32. № 6, С. 579-585.

48. Коронелли T.B. Принципы и методы интенсификации биологического разрушения углеводородов в окружающей среде (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 1996а. Т.32. №6. с. 579-585.

49. Коронелли Т.В., Дермичева С.Г, Семененко М.Н. Определение активности углеводородокисляющих бактерий с использованием н-алканов, меченых тритием // Прикладная биохимия и микробиология.

1988. Т. 24. №2. С. 203-206.

50. Коронелли Т.В., Ильинский В.В., Дермичева С.Г., Комарова Т.И., Беляева А.Н., Филлипова З.О., Розынов Б.В. Углеводородокисляющие микроорганизмы арктических вод и льдов // Изв. АН СССР. Сер. биол.

51. Коронелли Т.В., Калюжная Т.В. Изменение ультраструктуры клеток сапротрофных микобактерий под влиянием изониазида // Микробиология. 1983. Т.52. Вып. 2. С. 205-210.

52. Коронелли Т.В., Комарова Т.И., Поршнева О. В. Липиды R- и S-вариантов Rhodococcus erythropolis // Микробиология. 1995. Т. 64. № 6. С. 769-771.

53. Коронелли Т.В., Комарова Т.Н., Ильинский В.В., Кузьмин Ю.И., Кирсанов Н.Б., Яненко A.C. Интродукция бактерий рода Rhodococcus в тундровую почву, загрязненную нефтью // Прикладная биохимия и микробиология. 1997. Т. 33. № 2. С. 198-201.

54. Коронелли Т.В., Стоева С., Ушакова H.A., Розынов Б.В. Липидный состав углеводородокисляющей микобактерии, выделенной из вод Арктики // Микробиология. 1977. Т. 46. № 6. С. 10-70.

55. Красильников H.A., Цыбань A.B., Коронелли Т.В. Усвоение нормальных алканов и сырой нефти морскими бактериями // Океанология. 1973. Т. 13. № 5. С. 877-891.

58. Куюкина М.С., Ившина И.Б., Рычкова И.М., Чумаков О.Б. Влияние состава клеточных липидов на формирование неспецифической антибиотикорезистентности алканотрофных родококков // Микробиология. 2000. Т. 69. № 1. С. 62-69.

59. Ленёва H.A., Коломыцева М.П., Баскунов Б.П., Головлёва Л.А. Деградация фенантрена и антрацена бактериями рода Rhodococcus // Прикладная биохимия и микробиология. 2009. Т. 45. № 2. С. 188-194.

61. Логинова Л.Г., Богданова Т.И., Серегина Л.М. Развитие облигатно-термофильных бактерий на среде с парафином // Микробиология. 1981. Т. 50. № 1.С. 49-54.

62. Лысак Л.В., Добровольская Т.Г. Бактерии в почвах тундры Западного Таймыра// Почвоведение. 1982. № 9. С. 74-78.

63. Марцинкевич С.Я. Динамика нефтеокисляющих микроорганизмов в районе Рижского залива непротив устьев больших рек // Биоценозы различи, трофич. уровней. Рига. 1983. С. 38-76.

66. Миронов О. Г. Нефтеокисляющие бактерии Севастопольских бухт (итоги 30-летних наблюдений) // Экология моря. 1999. Вып. 57. С. 89-90.

67. Миронов О.Г. Бактериальная трансформация нефтяных углеводородов в прибрежной зоне морей // Морской экологический журнал. 2002. Т. 1. № 1. С. 56-66.

68. Миронов О.Г. Биологические проблемы нефтяного загрязнения морей // Гидробиологический журнал. 2000. Т. 36. № 1. С. 82-96.

71. Миронов О.Г., Лопухин A.C., Лебедь A.A., Тархова Э.П. Биомониторинг поверхностных вод Центральной Атлантики / Докл. АН УССР. 1985. Б. №5. С. 81-83.

72. Мочалова О.С., Антонова Н.М., Гурвич Л.М. Роль диспергирующих средств в процессах трансформации и окисления нефти в водной среде // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. № 2. с. 221-225.

73. Мурзакова Г.Б., Битеева М.Б., Морщакова Г.Н. Биотехнология очистки нефтезагрязненных территорий: Обзорная информация. Защита окружающей среды, утилизация отходов, очистка сточных вод и выбросов, промышленная санитария и гигиена в медицинской промышленности//Медбиоэкономика. 1992. Т. 3. С. 1-36.

74. Наливайко Н.Г., Сыроватко Ю.С., Дутова Е.М., Покровский Д.С. Характеристика микробной составляющей подземных вод республики Хакасия в условиях углеводородного загрязнения // Вестник ТГУ. 2007. №300-2. С. 190-193.

79. Павлова О.Н., Земская Т.И., Горшков А.Г., Парфенова В.В., Суслова М.Ю., Хлыстов О.М. Исследование микробного сообщества озера Байкал в районе естественных нефтепроявлений // Прикладная биохимия и микробиология. 2008. Т. 44. № 3. С. 319-323.

81. Пелешенко В.И, Савицкий В.Н., Стецько Н.С., Михайленко В.П. Содержание и динамика нефтепродуктов в водоемах и, водотоках, расположенных в зонах влияния крупных энергетических объектов // Гидробиологический журнал. 1991. Т. 27. № 6. С. 54-59.

82. Перетрухин И.В., Ильинский В.В.. Литвинова М.Ю. Определение скоростей биодеградации нефтяных углеводородов в воде литорали Кольского залива // Вестник МГТУ. Т.9. №5. 2006. с. 828-832

86. Плешакова Е.В., Голубев С.Н., Турковская О.В. Биодеградация нефтяных углеводородов штаммом Dietzia maris, ее генетические

особенности // Известия Саратовского университета. 2007. Т.7. Сер. Химия. Биология. Экология. Вып. 1. С. 54-57.

87. Плотникова Е.Г., Алтынцева О.В., Кошелева И.А., Пунтус И.Ф., Филоноф А.Е., Гавриш Е.Ю., Демаков В.А., Воронин A.M. Бактерии-деструкторы полициклических ароматических углеводородов, выделенных из почв и донных отложений района солеразработок // Микробиология. 2001. Т. 70. № 1. С. 61-69.

91. Салангинас JI.A. Изменение свойств почв под воздействием нефти и разработка системы мер по их реабилитации. Екатеринбург. 2003. 318 с.

94. Сидоров Д.Г., Борзенко И.А., Ибатуллин P.P., Милехина Е.И., Храмов И.Т., Беляев С.С., Иванов М.В. Полевой эксперимент по очистке почвы от нефтяного загрязнения с использованием углеводородокисляющих

микроорганизмов // Прикладная биохимия и микробиология. 1997. Т. 33. № 5. С. 497-502.

98. Сопрунова О.Б. Циано-бактериальные сообщества в биодеградации нефтяных углеводородов в почвах // Электронный журнал «Исследовано в России». 2005. № 94. с. 991-998. URL: htth://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/094.pdf (дата обращения: 21.07.11)

99. Сопрунова О.Б., Клюянова М.А. Штаммы-деструкторы нефтяных углеводородов // Вестник АГТУ. 2007. № 1. С. 180-183.

101.Сулейманов P.P., Абдрахманов Т.А., Жаббаров З.А., Турсунов Л.Т. Ферментативная активность и агрохимические свойства лугово-аллювиальной почвы в условиях нефтяного загрязнения // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 10. №2. 2008. С. 294-298

102.Ткаченко В.Н., Бурковский И.В. Влияние нефтяных углеводородов на микробентос литорали Белого моря // Экология. № 5, 1986, с. 9-15.

ЮЗ.Ткебучаева Л.Ф., Комарова Т.И, Ильинский В.В., Коронелли Т.В. Углеводородокисляющие и сульфатредуцирующие бактерии грунтов

Можайского водохранилища // Водные ресурсы. 2004. Т. 31. № 5. С. 606610.

104.Феофилова Е.П. Трегалоза, стресс и анабиоз // Микробиология. 1992. Т.61.Вып5.с. 741-755.

109.Хуснетдинова JI.3., Морозов Н.В. Биодеградация углеводородов нефти природных и сточных вод аборигенными микроорганизмами // Современные наукоемкие технологии. 2005. № 11. С. 24.

ПО.Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. Молекулярно-клеточные механизмы инактивации свободных радикалов в биологических системах // Успехи современ. естествознания. №7. 2006.С. 29-36.

Ш.Чистяков В. А. Неспецифические механизмы защиты от деструктивного действия активных форм кислорода // Успехи совр. биологии, 2008. Т. 128. №3. с. 300-306

112.Шамраев А.В., Шорина Т.С. Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды // Вестник ОГУ, 2009. № 6. С. 642-645.

ПЗ.Шумкова Е.С., Соляникова И.П., Плотникова Е.Г., Головлева JI.A. Разложение пара-толуата бактерией Rhodococcus ruber Р25 // Микробиология. 2009. Т. 78. № 3. С. 421-423.

115.Anderson R. Т., Lovley D. R. Hexadecane decay by methanogenesis. // Nature. 2000. V. 404. P. 722-723.

117. Atlas R. M., Bartha R., Degradation and mineralization of petroleum in sea water: limitation by nitrogen and phosphorus // Biotechnol. Bioeng. 1972. V. 14. P. 309-317.

118.Atlas R.M. Microbial degradation of petroleum hydrocarbons: an environmental perspective. Microbiol. Rev. 1981. N 1. P. 180-209.

119.Atlas R.M., Bartha R. Hydrocarbon biodégradation and oil spill bioremediation (ed. By K.C. Marshall) // Adv. Microb. Ecol. 1992. V.12. P. 287-338.

120. Atlas R.M., Horowitz A., Busdosh M. Prudhoe crude oil in Arctic marine ice, water and sediment ecosystem: degradation and interaction with microbial and benthic communities // J. Fish. Res. Board Can. 1978. V. 35. N 5. P. 585-590.

121.Bartha R., Atlas R.M. The microbiology of aguatic oil spills // Advances in Appelied Microbioligy. 1977. V. 22. P. 225-266.

122.Belyaev S.S., Borzenov I.A., Milekhina E.I., Zvyagintseva I.S., Ivanov M.V. Halotolerant and extremely halophilic oil-oxidizing bacteria in oil fields

// Proc. of. Intern. 1992 Conf. on Microbial Oil Recovery / Eds. Premuzic E., Woodhead A. Amsterdam: Elsevier. 1993. P. 79-88.

124.Buckley E.N., Jonas R.B., Fraender F.K. Characterrization of microbial isolates from an estuarine ecosystem: relationship of hydrocarbon utilization to ambient hydrocarbon concentration // Appl. Environ. Microbiol. 1976. V. 32. P. 232-237.

125.Cheng Q., Thomas S.M., Kostichka K., Valentine J.R., Nagarajan V. Genctic Analysis of a Gene Cluster for Cyclohexanol Oxidation in Acinetobacter sp. Strain SE 19 by In Vitro Transposition // J. Bacteriol. 2000. V. 182. № 17. P. 4744

126.Delille D., Valliant N. The influence of crude oil on the growth of subantarctic marine bacteria // Antarctic Sci. 1990. V. 2. N 2. P. 123-127.

127.Ehrenreich P., Behrends A., ‘Harder J., Widdel F. Anaerobic oxidation of alkanes by newly isolated denitrifmg bacteria // Arch. Microbiol. 2000. V. 173. P. 58-64.

128.Hammel K.E., Gai W.Z., Green B., Moen M.A. Oxidative degradation of phenanthrene by the ligninolytic fungus Phanerochaete chrysosporium // Appl. Environ. Microbiol. 1992. V. 58. N. 6. P. 1832-1838.

129. Heath D.J., Lewis C.A., Rowland S.L. The use of high temperature gas chromatography to study the biodégradation of high molecular weight hydrocarbons. // Org. Geochem. 1997. V. 26. N. 11-12. P. 769-785.

130.Hisatsuka, K., T. Nakahara, T. Minoda, and K. Yamada. Formation of protein-like activator for n-alkane oxidation and its properties. // Agric. Biol. Chem. 1977. V. 41. P. 445-450.

131.Kaledine L. Micromycetes in oil pollutend environment // Ecological effects of microorganism action // Materials of Intern. Conf., October 1-4. 1997. Vilnius. Lithuania. P. 28.

132.Ladousse A. Alaska potion magique pour bacteries anti-marees noires // Oceanorema. 1990. № 4. P. 27-31.

133.Leahy J.L., Colwell R.R. Microbial degradation of hydrocarbons in the environment // Microbiol. Rev.1990. V. 54. № 3. P. 305-315.

134.Lechevalier M.P., Horan A.C., Lechevalier H. Lipid composition in the clas sifi cation of nocardiae and mycobacteria. // J. Bacteriol. 1971. 105. № 1. p. 313-318.

136.Minas W. Temperaturabhangigkeit des Olabbaus in der Nordesee durch naturlich vorkommende mikroorganismenpopulationen am beispeil eines schwerols (Bunker C) // Erdol-Erdgas-Kohle. 1986. V. 102. № 6. P. 301-302.

137.Rabus R., Kube M., Beck A., Widdel F., Reinhardt R. Genes involved in the anaerobic degradation of ethylbenzene in a denitrifying bacterium, strain EbNl // Arch. Microbiol. 2002. V. 178. P. 506-516.

138.Rojo F. Degradation of alkanes by bacteria // Environmental Microbiology. 2009. V. 11(10). P. 2477-2490.

139.Rueter P., Rabus R., Wilkes H., Aeckrsber F., Rainey F.A., Jannasch H.W., Widdel F. Anaerobic oxidation of hydrocarbons in crude oil by new types of sulphate-reducing bacteria//Nature. 1994. V. 372. P. 455-458.

140. Sikkema J., De Bont J.A.M., Poolman B. Mechanisms of membrane toxicity of hydrocarbons // Microbiol.Rev. 1995. V.59. №2. P. 201-222.

141. So C.M., Yong L.Y. Insolation and characterization of a sulfate redacting bacterium that anaerobicall degrades alkanes // Appl. Environ. Microbiol. 1999. V. 65. P. 2969-2976.

142.Sorkhoh N.A., Ghannoum M.A., Ibrahim A., Stretton R.J., Rdaman S.S. Crude oil and hydrocarbon degrading strains of Rhodococcus: Rhodococcus

strains isolated from soil and marine environments in Kuwait // Environ. Pollut. 1990. V. 65. P. 1-18.

143.Tadashi F., Tatsuya N., Koji T., Junichi K. Biotransformation of various alkanes using the Escherichia coli expressing an alkane hydroxylase system from Gordonia sp. TF6. // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2004. V. 68. № 10. P. 2171-2177.

144. Ward D.M., Atlas R.M., Boehm P.D., Calder J.A. Microbial degradation and chemical evolution of from the Amoco Spill // AMBIO. 1980. V. 9, N6. P 277-278.

145.Young L.Y., Phelps C.D. Metabolic biomarkers for monitoring in situ anaerobic hydrocarbon degradation. // Environmental Health Perspectives. 2005. V. 113. № 1. P. 62-67.

146.Zengler K., Richnow H. H., Rossello’-Mora R., Michaelis W., Widdel F. Methane formation from long-chain alkanes by anaerobic microorganisms. // Nature. 1999. V. 401. P. 266-269.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Digital Science & Education LP, 85 Great Portland Street, First Floor, London, United Kingdom, W1W 7LT

Источник