Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Галофільні мікроорганізми озера Мармурове - Біологія

ФГТУ ВПО «АСТРАХАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Інститут біології та природокористування

Кафедра «Прикладна біологія

та мікробіологія »

Курсова робота

На тему: «Галофільні мікроорганізми озера Мармурове»

Астрахань 2007

Зміст

ВСТУП

Глава 1. Галофільні мікроорганізми, їх різноманітність і застосування у промисловості.

1.1. Різноманітність галофільних прокаріотів і місця їхнього проживання

1.2. Фізіолого-біохімічні особливості галофільних мікроорганізмів

1.3. Формування умов середовища існування мікроорганізмів

1.4. Продукція та деструкції органічної речовини мікроорганізмами

1.5. Різноманітність трофічних зв'язків у мікробному співтоваристві

1.6. Використання галофільних мікроорганізмів в промисловості

1.7. Опис досліджуваного водойми

Глава 2. Об'єкти і методи дослідження

Глава 3. Результати дослідження

Висновки

Література

ДОДАТОК

ВСТУП

Солоні озера відносяться до маловивчених в гідробіологічному відношенні водним об'єктам. Екстремальні умови солоних озер (фізико-хімічні умови: умови по газу, по обміну, по енергетиці, за концентраціями та градієнтам) породжують знахідки унікальних організмів. У цьому аспекті актуальним є дослідження біорізноманіття солоних озер, механізмів адаптації організмів до екстремальних умов середовища існування, дослідження енергопластіческого обміну цих організмів. Подібні дослідження можуть мати незвичайний інтерес, як варіант доступних на Землі, але екстремальних умов існування або як моделі умов існування стародавніх екосистем.

Багато солоні озера мають достатньо бідну функціональну структуру. Наприклад, гіперсолених озера (солоність <100 г / л) мають практично мінімальну структуру, що складається з ланки продуцентів і часто одновидових (рачок Artemia salina) ланки консументів. У цьому аспекті солоні озера можна дослідити, як можливу модель функціонування екосистем у разі зменшення структурного біорізноманіття, викликаного антропогенним впливом. В Астраханській області існує багато озер з підвищеною концентрацією солі, тому вивчення галофільних мікроорганізмів, що мешкають в екстремально солоних внутрішніх водоймах в цьому регіоні, набуває особливої актуальності.

Метою дослідження було виділення галофільних мікроорганізмів з вод підвищеної солоності.

У завдання дослідження входило:

1. виділення з проб води оз. Мармурове галофільних мікроорганізмів, визначення їх чисельності;

2. родова ідентифікація чистих культур.

Глава 1. Галофільні мікроорганізми, їх різноманітність і застосування у промисловості. 1.1. Різноманітність галофільних прокаріотів і місця їхнього проживання.

За своєю кількістю і різноманітністю одноклітинні далеко перевершують всіх інших мешканців нашої планети. Їх знаходять у грунті на глибині в кілька сотень метрів, у всій товщі Світового океану, в льодах льодовиків, у водах систем охолодження ядерних реакторів.

Серед них яскраво виділяються мікроорганізми - екстремофили, що мешкають в настільки несприятливих умовах, що на перший погляд життя там здається неможливою. До них відносяться термофіли (теплолюбні), яких можна знайти навіть в одах гарячих гейзерів, Ацидофіли, що розвиваються тільки в кислих середовищах, алкофіли, які віддають перевагу лужне середовище, галофили (солелюбівие), що живуть в сильно солоних водах, Радіорезистентність, здатні жити при радіоактивного випромінювання в сотні і тисячі разів більш інтенсивних, ніж може витримати людина.

Інтерес до екстремофільних бактеріям в останні роки виключно високий з погляду їхньої біологічної унікальності (Заварзін, 1993) та використання в біотехнології (Гончіков, Намсараев, 2000).

Галофили займають особливе місце серед інших мікроорганізмів. Це єдині бактерії, що живуть в середовищах з високим вмістом солей. У Мертвому морі, наприклад, концентрація солі досягає 26-27% в деякі роки підвищуючись до 31%, а при 36% сіль випадає з розчину в осад. Галлофіли зустрічаються на кристалах солі в прибережній смузі, на солоній рибі, на засолених шкурах тварин, на ропних сирах, в капустяних і огірковий розсіл. Великі скупчення галофили завдяки високому вмісту в них каротиноїдів мають блідо-морквяний відтінок (Заварзін, 1993).

Мікробне співтовариство в солоних водоймах піддається осмотичного стресу. Деструкція органічної речовини (ОР) в цих водоймах йде до повного його розкладання (Заварзін і ін., 1999). При цьому головна роль в біогеохімічних процесах в солоних озерах належить сірчаного циклу, в якому активні процеси обумовлені сульфатредукція, а окислительную частина проводять головним чином фототрофниє анаероби (Заварзін, 1996).

Вивчення функціонального і філогенетичного різноманітності галофільних прокаріотів в озерах було ініційовано гіпотезою Г.А.Заварзіна про те, що мікробні спільноти солоних водойм можуть розглядатися як реліктові і, можливо могли бути центрами мікробного біорізноманіття (Заварзін, 1993). Дослідження ряду гіперсолених озер Кенії, Єгипту, Північного Казахстану, Монголії, а також середньомінералізована озер Північної Америки, Тиви і Забайкалля показали, що "мікробний пейзаж" надзвичайно багатий і різноманітний (Заварзін і ін., 1999). Серед них виявлені основні представники функціональних ключових груп трофічного ланцюга, які склали нові роди і види ціанобактерій (Герасименко та ін., 1996), аноксигенний фототрофних бактерій (Брянцева, 2000), спороутворюючих бацил (Жиліна, 2001), ацетогенов (Заварзін, 1993) , сульфатредуктори (Кевбрін та ін., 1999; Пікута та ін., 1997), метілотрофов (Doronina е1 а1, 2003) і Метанотрофи (Калюжна та ін., 1999; Троценко, Хмеленіна, 2002).

Судячи з їх будовою, галофили - одні з найдавніших мешканців нашої планети. Людству вони відомі досить давно по червонуватому нальоту на продуктах, консервіруемих з використанням великих кількостей кухонної солі. Вперше галофили були виділені на початку нашого століття з мікрофлори лиманного бруду, проте їх систематичне вивчення почалося тільки в кінці другого десятиліття ХХ століття. Відомий натураліст Бекінгем в 1928 р назвав галофільні бактерії організмами, «живуть на межі фізіологічних можливостей». У них практично немає ворогів або конкурентів, здатних жити в таких же умовах, і тому галофили вільно еволюціонували протягом всієї історії розвитку життя на Землі.

Галофільні мікроорганізми представлені двома основними типами: помірними галлофіламі, що розвиваються при вмісті солі 1-2%, добре ростуть в середовищі з 10% солі, але можуть виносити навіть 20% -ве її зміст (більшість бактерій не переносять концентрації NaCl вище 5%) і екстремально галофільнимі бактеріями пологів Halococcus і Halobacterium, які вимагають близько 12-15% солей і здатні добре рости в насиченому розчині NaCl- при 32% - ної концентрації солі.

Дія високих концентрацій солей на мікроорганізми може бути обумовлено як самим розчиненим речовиною, так і його впливом на активність води.

У живих клітинах вода служить середовищем, в якому молекули різних розмірів взаємодіють між собою. Структура води, в якій знаходяться розчинені речовини, контролює всі життєво важливі процеси в клітині: дія ферментів і регуляцію їхньої активності, асоціацію та дисоціацію органел, структуру мембран і їх функціонування. Невеликі зміни в концентрації розчинених речовин і активності води можуть призводити до значних фізіологічних змін. Багатоклітинні організми виробили спеціальні фізіологічні механізми для підтримки постійного складу не тільки рідин тіла, але і внутрішньоклітинного середовища (Самаріна, 1977).

Однак мікробні клітини повинні самостійно пристосовуватися до зовнішнього водному середовищі. Клітини, що ростуть при високих концентраціях розчинених речовин, не здатні підтримувати цитоплазму в більш розбавленому стані. Хоча внутрішньоклітинна середу мікроорганізмів за хімічним складом сильно відрізняється від зовнішньої, не відомо ні одного виду, який був би здатний підтримувати всередині клітин загальну концентрацію розчинених речовин на більш низькому рівні, ніж у навколишньому середовищі (Заварзін і ін., 1999).

Джерелом галофільних бактерій служать природні солоні озера. Екосистеми солоних озер, як правило, володіють низьким біорізноманіттям в порівнянні з іншими водними і наземними екосистемами. У той же час, підтримання сталого біотичного кругообігу вимагає певного мінімального рівня біорізноманіття. Тому солоні озера, можливо, є прикладами екосистем з біорізноманіттям, близьким до мінімально можливого для стійкого функціонування біотичного кругообігу. Наприклад, Мертве море, звідки було отримано кілька штамів, які використовуються вченими Ізраїлю з часу перших досліджень мікрофлори цієї водойми (Агре, 1988). Слід зазначити, що не у всіх озерах такого роду NaCl є головним сольовим компонентом: в Мертвому морі зміст Мg2 + вище, ніж вміст Na +. Існують і інші цікаві солоні озера, які, проте, в мікробіологічному відношенні або мало, або зовсім не вивчені. У цих озерах, мабуть, немає ніяких форм життя, крім бактерій та інших мікроорганізмів, що зустрічаються в них у великій кількості. Це не означає, що такі мікроорганізми відносяться до постійних мешканцям даних озер. Так, наприклад, в озері Ассал, що знаходиться у віддаленій і майже недоступною частини Французького Сомалі, було виявлено ряд бактерій, серед яких переважали прісноводні і евригалінні види (зростаючі в середовищі, що містить Na концентрації від 1 до 5%); були також знайдені помірні та екстремальні галлофіли. Більшість виділених видів не могло розвиватися при тих концентраціях солі, які були виявлені в цьому озері. Тому здається найбільш ймовірним, що до природних мешканцям озера відносяться тільки галофили, решта ж мікроорганізми приносяться декількома впадають у нього ріками. Значну частину виявлених мікроорганізмів складають бацили. Це говорить про хорошу виживаності даних видів в дуже солоній воді (Громов, 1989). Деякий час вважали, що бактерії можуть рости в незамерзаючому ставку Дон-Жуан в Антарктиці, де вода, активність якої (QW) близька до 0,45, являє собою насичений розчин хлориду кальцію. Отримані пізніше результати переконливо свідчать на користь того, що знайдені в цьому ставку бактерії були принесені зовнішніми потоками. Тому величина, рівна 0,62, може як і раніше розглядатися як мінімальна активність води, при якій ще можливий ріст мікроорганізмів (Летунова, Ковальський, 1978).

Організми, толерантні до солей та іншим розчиненим речовин, широко поширені серед бактерій, грибів, дріжджів, водоростей і найпростіших, а також серед вірусів, специфічних для деяких з цих організмів. До найбільш характерних для цієї групи організмів ставляться екстремально галофільні бактерії пологів Наlobaсterium і Наlососсus, здатні до зростання на насиченому розчині NаС1 (близько 32% або 5,2 м). Вони характеризуються тим, що нижній, критичний для їхнього росту межа вмісту NаCl становить 12-15%, в той же час цілий ряд інших організмів, здатних до зростання в насиченому розчині NaС1, потребує значно менших його кількостях, ніж екстремальні галофили, галобактеріі і галококкі володіють багатьма біохімічним властивостями, що відрізняють їх від інших форм мікроорганізмів. Чи не давно відкритий актиноміцет Аctinopoliispora halophila, для якого мінімальна потреба в NaС1 становить 10% на твердому середовищі і 12% на рідкою, також може розглядатися як екстремальний галофіл, правда займає прикордонне положення, так як у нього відсутні деякі з біохімічних «маркерів», характерних для інших екстремальних галофили. Статус прикордонного організму повинен бути також присвоєно фотосинтезуючої бактерії Есtothiorhodospira halophila, яка може рости при дещо більш низької концентрації NaCl, ніж екстремальні галофили (Летунова, Ковальський, 1978).

До помірним галофили було віднесено кілька організмів, що викликають псування харчових продуктів і здатних рости при концентраціях NaCl від 0,5 до 3,5 М (приблизно 3-20%) (Агре, 1988). Це визначення відноситься також до багатьох морським бактеріям, які потребують для свого росту в присутності NаС1 в концентрації близько 0,5 М (3%), але, як було встановлено при подальшому дослідженні, витримують значно вищі концентрації NаС1, наприклад 20, 25 і навіть 30% (Дзюба, 1997). Отримані останнім часом дані показують, що точне визначення нижньої концентрації солі, необхідної для зростання помірно галофільних бактерій, неможливо, якщо при цьому не вказується температура. При 20 ° С описаний недавно вид Рlanococcus halophilus зростає при майже повній відсутності в середовищі іонів Nа + (0,01 М). При підвищенні температури до 25 ° С або вище концентрація NаС1 повинна бути збільшена принаймні до 0,5М, причому NаС1 не може бути замінений КС1 або будь-якими іонними речовинами. Таким чином, якщо експерименти проводяться при 25 ° С, то даний організм (здатний рости в присутності 4,0 М NаС1) можна класифікувати як високотолерантний до солі, тоді як при 20 ° С його слід розглядати як помірний галлофіл (Лялікова, 1970).

Велика частина галофільних організмів, тобто «люблячих» високу концентрацію солей (лат. Halo- сіль) входять в клас Archeobacteria. До цього класу відносяться бактерії (звані архей), що володіють унікальними фізіологічними, біохімічними властивостями та екологією, різко відрізняють їх від інших прокаріотів. Зокрема, вони відрізняються від інших бактерій складом і первинною структурою рибосомальних 16 S і 5 S РНК; складом мембранних ліпідів і утворенням одношарової ліпідної мембрани (у інших бактерій ліпідні мембрани двошарові); складом клітинних стінок (вони складаються не з муреіна, а з інших біополімерів, кислих полісахаридів, білків і псевдомуреіна). До групи галобактерій віднесені пологи Halococcus, Halobacterium, «квадратна бактерія» та інші, відрізняються здатністю розвиватися на середовищах з високими концентраціями NaCl (20-25%). Це так звані екстремальні галлофіли. Серед них є аероби і факультативні анаероби. Беруть участь у перетворенні вуглецю та азоту в засолених грунтах, водоймах та інших субстратах (Мішустін, 1987).

1.2. Фізіолого-біохімічні особливості галофільних мікроорганізмів

Галофільні архебактерии поширені там, де є відповідні для цього умови з високим вмістом NaС1 та інших необхідних іонів: у природних солоних водоймах, басейнах для випарювання солі, білкових матеріалах, консервіруемих за допомогою солі (риба, м'ясо, шкури). Можуть рости в насиченому розчині NаС1 (30%). Нижня межа концентрації солі для росту більшості видів становить 12-15% (2-2,5 М); оптимальніше зміст - між 20 і 26% (3,5-4,5 М). Високі потребносш галобактерій і в інших іонах: оптимальний рівень Мg2 + в середовищі - 0,1-0,5 М, К + - приблизно 0,025 М (Гусєв, 2003).

Вплив іонів на галобактерій досить специфічно. Для підтримки клітинної стабільності в першу чергу потрібно хлористий натрій. Іони Na + взаємодіють з отріцательнш зарядженими молекулами клітинної стінки галобактерій і зраджують їй необхідну жорсткість. Всередині клітини концентрація NaCl невисока. Основний внутрішньоклітинний іон - К +, зміст якого може становити від 30 до 40% сухої речовини клітин, а градієнт між позаклітинної і внутрішньоклітинної концентраціями досягати 1: 1000. Іони К + (поряд з іншими) необхідна для підтримки іонного рівноваги поза і всередині клітини, стабілізації ферментів, мембран та інших клітинних структур.

У Визначника бактерій (Берги, 1989) екстремально галофільні архебактерии об'єднані в порядок Halobacteriales сімейство Наlоbасtеriaсеае і включає 6 родів і більше 20 видів, що розрізняються формою клітин (палички, коки, квадрати), здатністю до руху, ставленням до кислотності серед, стійкістю до NaСl і іншими ознаками.

У складі клітинних стінок не знайдений пептидогликан. У представників роду Наlоbасtеriіт клітинна стінка товщиною 15 - 20 нм побудована з регулярно розташованих гексагональних субодиниць, що складаються в основному з глікопротеїнів. Клітинна стінка галобактерій роду Наlососсіs має товщину 50- 60 нм і складається з гетерополісахарідов (Єгоров, 1976).

ЦПМ містить близько 1/3 ліпідів і 2/3 різних білків, включаючи звичайні для еубактеріальних мембран набори флавопротеїнів і цитохромов. Основна маса ліпідів екстремальних галофили відрізняється від характерних для еубактерій ліпідів тим, що в їх молекулі гліцерин пов'язаний не із залишками жирних кислот, а з С20-терпеноідних спиртом - фітанолом. Фосфоліпідні і гліколіпідние похідні гліцеринового діефіру можуть в певних умовах становити до 80% загального вмісту ліпідів в клітинах. Крім унікальних ліпідів клітинні мембрани екстремальних галофили містять багато каротіноідних пігментів (основний - бактеріоруберін), що обумовлюють забарвлення колоній від рожевого до червоного кольору, що має для галофили важливе значення як засіб захисту проти надмірної радіації, оскільки для їх місць проживання характерна зазвичай висока освітленість.

При нестачі в середовищі О2в ЦПМ галобактерій індукується синтез хромопротеїни - бактериородопсина, білка, з'єднаного ковалентним зв'язком з С20-каротиноїдом ретиналь. Свою назву хромопротеїни отримав через схожість з родопсином - зоровим пігментом сітківки хребетних. Обидва білка містять в якості хромофорной групи ретиналь, розрізняючи будовою

Повний текст реферату

Засоби захисту органів дихання та правила ними користування
Засоби захисту органів дихання та правила користування ними. 1. Засоби захисту органів дихання Фільтруючі протигази і респіратори є основними засобами індивідуального захисту органів дихання, обличчя та очей від отруйних речовин (ОР), радіоактивного пилу (РП) і біологічних аерозолів. Принцип

Способи і засоби захисту населення
Способи і засоби захисту населення Введення Знання вражаючих факторів засобів нападу противника, способів і засобів захисту від них - одна з найважливіших умов порятунку вашого життя і багатьох інших людей. Основними способами захисту від зброї масового ураження є: - Укриття населення в колективних

Соціальне виробництво
Реферат підготувала студентка гр. 28-97 Базарова Н. Міністерство Вищого і Середнього Спеціального Освіти Ферганський Політехнічний Інститут Фергана 1999-й рік. Вступ. Споживанню повинні передувати виробництво і пропозицію. Дійсно, сила економіки країни визначається її виробничими можливостями:

Глобализация світової економіки
Доповідь виконав: студент гр.9141 Дежнев Е.В. Новосибірська Державна Академія Економіки і Управління Кафедра світової економіки Новосибірськ - 2000 1. Передумови глобализации Глобалізация означає всесвітній капіталізм, а капіталізм - це ринок плюс корпорації. За останні десятиріччя на світовій

Мерзлотные явища в земній корі (криолитология). Иркутская область
Реферат виконала Н.Власова ЯРМУ, 1997 Вічна мерзлота Середнього Сибіру. Вічна мерзлота - мерзлі гірські породи, що характеризуються температурою від 0 і нижче, вмісні в своєму складі лід і що знаходяться в такому стані протягом тривалого часу - від декількох років до багатьох тисячоліть. Зона

Дейтерій - мічений l-фенілаланін, що продукується штамом Brevibacterium methylicum для медичної діагностики
Дейтерію - мічені L-фенілаланіну, що продукується штамом Brevibacterium methylicum ДЛЯ МЕДИЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ. О. В. Мосіна Московська державна академія тонкої хімічної технології ім. М.В. Ломоносова, 117 571, г. Москва, просп. Вернадського, д.86. Представлені дані по біосинтезу [2H6] - L-фенілаланіну,

Група пневмовірусов
Курсова робота на тему: "Група пневмовірусов" Зміст 1. Унікальні особливості пневмовірусов 1.1 Загальне введення 1.2 Номенклатура 1.3 Виділення вірусу 1.4 Зберігання вірусу 2. Основні методи 2.1 Культивування респіраторно-синцитіальним вірусу 2.1.1 Чутливі культури клітин 2.1.2 цитопатогенну

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати