Мосин Олег Викторович: другие произведения.

Метилотрофные бактерии и их метаболизм

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Литературные конкурсы на Litnet. Переходи и читай!
Конкурсы романов на Author.Today

Продавай произведения на
Peклaмa
Оценка: 6.26*5  Ваша оценка:

О. В. Мосин

МЕТИЛОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ И ИХ МЕТАБОЛИЗМ

Отличительным свойством метилотрофных бактерий является способность ассимилировать углерод из одноуглеродных соединений, содержащих метильную группу (СН3-), а также соединений, содержащих две или более метальные группы, не связанные непосредственно друг с другом (например, диметилового эфира СН3-О-СН3). В природе из соединений этого класса наиболее широко распространен газ метан (CH4), который встречается в залежах угля и нефти и в больших количествах синтезируется метан-образующими бактериями в анаэробных условиях. При распаде пектинов и других природных органических веществ, содержащих метиловые эфиры, образуется метанол, который также является субстратом для метилотрофных бактерий. В тканях растений и животных содержатся другие субстраты метилотрофных бактерий - метиламины [CH3NH2) (CH3)2NH, (CH3)3N] и их оксиды..

Ассимиляция этих восстановленных соединений, содержащих метильную группу, почти всегда сопряжена с дыханием и осуществляется строгими аэробами. Единственное исключение из этого правила составляет использование метанола метанобразующими и пурпурными бактериями в анаэробных условиях. Окислять, метан способны только прокариоты. Метилойый спирт, может служить субстратом и для некоторых дрожжей.

Поскольку пищевые потребности хемоавтотрофов и метилотрофов весьма просты, их когда-то считали "примитивными" организмами, относящимися, возможно, к самым ранним формам жизни на Земле. Позднее представление об их месте в эволюции живых организмов изменилось. Биохимический аппарат данных бактерий оказался таким же сложным, как и у большинства хемогетеротрофных бактерий. Самые первые живые организмы на Земле возникли в анаэробных условиях, когда первобытный океан в изобилии содержал образованные ранее органические вещества. Богатая кислородом биосфера возникла гораздо позднее около 2 млрд. лет назад. Этот важнейший геохимический переворот объясняется фотосинтезом. При таком характере эволюции аэробные хемоавтртрофы и метилотрофы могли появиться на Земле только после того, как развился сам фотосинтез. Предположительно, хемоавтотрофы и метилотрофы возникли из прокариотических предков, которые осуществляли фотосинтез, но утратили аппарат фотосинтеза, а их цепи переноса электронов, функционировавшие при фотосинтезе, стали выполнять новую функцию. Некоторые представители этих двух основных групп прокариот, фотосинтезирующей и нефотосинтезирующей, обладают весьма интересными свойствами. Сюда относятся наличие нескольких сложных, характерных для них типов систем внутренних мембран; отсутствие функционирующего цикла трикарбоновых кислот; наличие цикла Кальвина или его аналога, пентозофосфатного цикла; локализация в карбоксисомах ключевого фермента цикла Кальвина (рибулозодифосфаткарбоксилазы).

По способности утилизировать углерод метилотрофы подразделяются на две основные подгруппы микроорганизмов - на облигатных и факультативных метилотрофов. Облигатные метилотрофы способны расти на метане; из других субстратов их рост могут поддерживать лишь диметиловый эфир и метанол. Факультативные метилотрофы способны расти на метаноле и метиламинах, но не на метане. Часто они растут также на муравьиной кислоте и на небольшом числе простых С2- и С4- соединений.

ОБЛИГАТНЫЕ МЕТИЛОТРОФЫ

Первая бактерия Methylomonas methanica, грамотрицательная палочка с полярными жгутиками, была описана почти 90 лет назад и в течение нескольких десятилетий оставалась единственной известной бактерией, окисляющей метан. Развитие и усовершенствование методов накопления и очистки окисляющих метан бактерий в последнее время привело к открытию большого числа новых организмов, в принципе сходных по пищевым свойствам, но разнообразных по структуре (рис. 1).

Микрофотографии метилотрофов [О.В.Мосин]

Рис. 1. Микрофотографии некоторых облигатных метилотрофов; A. Methylosnus; Б. Methylocystis; В. Methylobader. Г к Д. Два вида methylomona; Е я Ж Два вида Methylococcus. [Whittenbury R., Phillips К. С., Wilkinson Л. F., Enrichment, Isolation and some properties of methane-utilizing bacteria, J. Gen Microbiol., 61, 205 (1970).]

Электронные микрофотографии (рис. 2) показывают, что все эти бактерии обладают сложными системами внутриклеточных мембран. Такие мембранные внедрения бывают двух типов: в виде стопки тонких дисков (мембраны типа I) и парные мембраны, обычно идущие по периферии цитоплазмы параллельно цитоплазматической мембране (мембраны типа II). По топологии и сложному строению эти мембранные системы похожи на внутриклеточные мембраны некоторых нитрифицирующих бактерий.

Микрофотографии метилотрофов [О.В.Мосин]

Рис. 2. Электронные микрофотографии тонких срезов клеток трех облигатных метилотрофов. Видны мембранные системы двух типов, характерные для этих организмов. A. Methylococcus; мембранная система типа I (X45900). Б. Methylomonas; мембранная система типа I (X 22 900). В. Methylos-nus; мембранная систематипа II (Х45900), [Da-vies S. L., Whittenbury R. Fine structure of me-tnane and other hydrocarbonutilizing bacteria, J. Gen. Microbiol., 61, 227 (1970).]

Исходя из структурных особенностей клеток, все облигатные метилотрофы можно разделить на несколько групп. Некоторые из них образуют устойчивые к высушиванию покоящиеся клетки. По своей структуре такие клетки бывают двух типов: цисты, похожие на цисты Azotobacter, и так называемые экзоспоры, представляющие собой маленькие сферические клетки, отпочковывающиеся от одного из полюсов родительской клетки (рис. 3).

Микрофотографии метилотрофов [О.В.Мосин]

Рис. 3. Отпочковывание экзоспор от одного из полюсов клеток Methylosinus. Электронная микрофотография препарата целых клеток. Видно, как образуется морщинистая поверхность экзоспор и отходящие от нее тонкие нити. На вставке - микрофотография таких же образующих экзоспоры негативно контрастированных тушью клеток, полученная в фазово-контрастном микроскопе (ХНОО). [Whittenbury R., Davies S. L., Davey S. L., Exospores and cysts formed by methaneutilizing bacteria, J. Gen. Microbiol., 61, 219 (1970).]

Наилучшим субстратом для данных бактерий является метан. Метиловый спирт для многих штаммов токсичен, и потому его следует вводить в среду в очень низких концентрациях. Скорость роста бактерий невелика даже при оптимальных условиях (время генерации составляет 4-6 ч). Облигатные метилотрофы могут окислять лишь немногие из тех органических субстратов, которые неспособны поддерживать их рост. К таким соединениям относятся муравьиная кислота, которую они окисляют до СO2, этилен и этиловый спирт, окисляемые до ацетальдегида. В качестве источников азота эти бактерии могут использовать как нитрат, так и аммиак. Однако аммиак, являясь ингибитором окисления метана, снижает скорость роста бактерий, если его концентрация превышает 0,05%. В содержащих аммиак средах образуются следовые количества нитрата. Таким образом, окисляющие метан бактерии .оказываются нитрификаторами, хотя данные о том, что они могут получать энергию при таком незначительном в количественном отношении окислении аммония, отсутствуют.

ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ МЕТИЛОТРОФЫ

Хотя облигатные метилотрофы и могут расти за счет использования метанола, накопительные культуры при потреблении этого субстрата неизменно обогащаются организмами другого типа, так называемыми факультативными метилотрофам. Из аэробных накопительных культур с метиловым спиртом или с метиламинами были выделены грамотрицательные палочки с полярно расположенными жгутиками, ни одна из; форм которых подробно не описана. Лучше всего из факультативных метилотрофов изучена почкующаяся бактерия Hyphomicrobium. Она является мощным денитрификатором, и ее можно специфически накопить, проводя инкубацию в анаэробных условиях в среде, содержащей метиловый спирт и нитрат.

МЕТАБОЛИЗМ МЕТИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Химический путь полного окисления метана и метилового спирта очень прост и выглядит следующим образом:

СН4 ---------- СН3ОН >- НСНО >- НСООН >СО2.

Опыты с применением 18О2 показали, что атом кислорода в метиловом спирте, первом промежуточном продукте окисления метана, ведет свое происхождение от О2, а не от воды. Следовательно, первый этап в превращении метана (как и аммония) состоит в окислении путем оксигенации.

Возможно, метиловый спирт является непосредственным продуктом такой реакции. Однако недавно полученные данные о том, что субстратом для всех окисляющих метан бактерий может служить метиловый эфир (СН3-О-СН3), означают, что, возможно, он является первичным продуктом окисления метана.

Некоторые грамположительные бактерии используют для своего роста в качестве субстрата этиловый эфир (С2Н5-О-С2Н5). Это соединение расщепляется при окислении путем оксигенации, в результате чего образуются этиловый спирт и ацетальдегид:

C2H5-0-C2HS + 02 + НАД Н + Н+ "

>- СН3СН2ОН + СН3СНО + НАД+ + Н2О.

Аналогичное окисление диметилового эфира метановыми бактериями может, следовательно, приводить к образованию метилового спирта и формальдегида, хотя существование приведенной ниже реакции не доказано.

СН3- О-СН3 + О8 + НАД ? Н - "- СН3ОН + НСНО + НАД+ + Н2О .

В отличие от окисления первичных спиртов, которое осуществляется пиридин-зависимыми дегидрогеназами, окисление метилового спирта идет с участием фермента, обладающего необычными свойствами: для его работы необходимы ионы аммония, а в качестве простетической группы он, по-видимому, содержит птеридин. Акцепторами электронов могут служить синтетические красители; пиридиннуклеотиды эта дегидрогеназа восстанавливать не может. Имеются данные, позволяющие предположить, что метанолдегидрогеназа катализирует также окисление формальдегида с образованием муравьиной кислоты, хотя у метилотрофов обнаружены и НАД-зависимые формальдегиддегидрогеназы. Окисление муравьиной кислоты катализируется НАД-зависимой дегидрогеназой.

ассимиляция метилотрофами углерода

Метилотрофы способны образовывать весь углерод клетки из C1-соединений, т. е. как из органического субстрата, так и из СО2. Однако опыты с использованием меченых соединений показали, что основная масса углерода клетки происходит из окисляемого субстрата, а не из СО2. На самом деле источником углерода клетки является промежуточное соединение формальдегид, и у большинства метилотрофов обнаружены два разных циклических пути превращения формальдегида в материал клетки.

Один из них, рибулозомонофосфатный путь, во многом аналогичен пути Кальвина при ассимиляции СО2. Ключевыми реакциями этого пути является присоединение формальдегида к рибулозо-5-фосфату с образованием фосфорилиро-ванного сахара (D-арабино-З-гексулозо-б-фосфат), который затем превращается в фруктозо-6-фосфат. Упрощенные схемы рибулозомонофосфатного цикла и цикла Кальвина представлены на рис. 4.

Рибулозофосфатный цикл ассимиляции углерода [О.В.Мосин]

Рис. 4. Упрощенная схема рибулозодифосфатного цикла ассимиляции углерода метилотрофными бактериями (сверху) и рибулозодифосфатного цикла (цикла Кельвина).

Сериновый путь включает цикл из совершенно иных реакций. Получившийся из формальдегида С1 фрагмент переносится после его присоединения к тетрагидрофолиевой кислоте (ТГФ) на глицин, в результате чего образуется серии:

С1- ТГФ + CH2NH2COOH - >- СН2ОНСНМН2СООН+ТГФ.

Через цепь последовательных реакций серии превращается в фосфоглицериновую кислоту, часть которой превращается в триозофосфат и затем ассимилируется, а часть используется для регенерации глицина, первичного акцептора С1. Цепь реакций регенерации глицина довольно сложна. Она включает превращение фосфоглицериновой кислоты через фосфоенолпировиноградную кислоту в яблочную; этот процесс сопровождается фиксацией СО2. Яблочная кислота расщепляется на глиоксиловую кислоту и ацетил-КоА. Последний, пройдя через глиоксилатный цикл, приводит к образованию второй молекулы глиоксиловой кислоты.

Сериновый цикл ассимиляции углерода [О.В.Мосин]

Рис. 5. Сопряженный с глиоксилатным циклом сериновый путь, используемый некоторыми метилотрофами для ассимиляции формальдегида.

Учёными исследовано распределение этих двух циклических путей ассимиляции углерода у метилотрофов. У факультативных метилотрофов чаще встречается сериновый путь. Среди облигатных метилотрофов сериновый путь функционирует только у тех организмов, которые обладают мембранной системой типа II (Methylosinus - Methylocystis), а пентозофосфатный путь - у организмов с мембранной системой типа I (Methylomonas - Methy-lobacter - Methylococcus).

Неспособность облигатных метилотрофов расти за счет муравьиной кислоты (хотя она и является конечным промежуточным соединением при окислении метана) объясняется,, по-видимому, особенностями механизмов ассимиляции углерода у этих организмов. Если муравьиная кислота не может быть восстановлена до формальдегида, то она не может быть источником восстановленного углерода и ассимиляция углерода обязательно должна происходить в виде СО2. Некоторые факультативные метилотрофы способны использовать муравьиную кислоту в качестве субстрата и, как показано-для одного из представителей данной группы, при этом углерод ассимилируется через цикл Кальвина. Необходимой предпосылкой для роста на муравьиной кислоте является способность синтезировать два ключевых фермента данного цикла - фосфорибулокиназу и рибулозодифосфаткарбоксилазу.

НАЛИЧИЕ И РОЛЬ ЦИКЛА ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ У МЕТИЛОТРОФОВ

Все факультативные метилотрофы обладают глиоксилатным циклом фиксации углерода, поскольку он играет ключевую роль в ассимиляции углерода из C1-субстратов. Эти организмы могут расти и за счет субстратов, содержащих более одного атома углерода (например, за счет уксусной кислоты). Это означает, что они обладают также и полным набором ферментов, которые необходимы для функционирования цикла трикарбоновых кислот, что и было подтверждено в случае Hyphomicrobium.

Среди облигатных метилотрофов имеется любопытная дихотомия. У тех организмов, которые ассимилируют формальдегид через пентозофосфатный путь, отсутствует а-кето-глутаратдегидрогеназа, и поэтому цикл трикарбоновых кислот не работает. Облигатные метилотрофы, ассимилирующие формальдегид через сериновый путь, обладают этим ключевым ферментом.

Таким образом, по составу ферментов облигатные метилотрофы четко разделяются на две группы. Те из них, которые имеют мембранную систему типа II, по своему ферментативному аппарату очень похожи на факультативные метилотрофы. Те же, которые имеют мембранную систему типа I, обладают набором ферментов, который аналогичен (но не идентичен) набору ферментов многих облигатных хемоавтотрофов.

МЕТИЛОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ И АДАПТАЦИЯ К ТЯЖЁЛОЙ ВОДЕ.

Мы исследовали процесс физиологической адаптации облигатных и факультативных метилотрофов на ростовых средах, содержащих максимальные концентрации тяжёлой воды. Для проведения адаптации к тяжёлой воде были использованы представители двух различных таксономических групп метилотрофных бактерий из коллекции ГОСНИИ Генетики: лейцинпродуцирующий штамм облигатных метилотрофных бактерий Methylobacilus flagellatum, ассимилирующий метанол по 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатальдолазному варианту рибулозо-5-монофосфатного (РМФ) цикла фиксации углерода и фенилаланинпродуцирующий штамм факультативных метилотрофных бактерий Brevibacterium methylicum, ассимилирующий метанол по РМФ-циклу фиксации углерода. Для культивирования и адаптации данных штаммов метилотрофных бактерий использовали минимальные среды М9, содержащие в качестве источников дейтерия тяжёлую воду и [U-2H]метанол. В зависимости от физиологической потребности того или иного штамма бактерий в углеродном субстрате использовали 0.5-2% концентрации метанола в ростовых средах. Для компенсации ауксотрофности по лейцину и изолейцину эти аминокислоты добавляли в ростовые среды в протонированном виде в концентрациях 10 мг/л. В обычных условиях культивирования на протонированных средах уровни накопления фенилаланина и лейцина в культуральных жидкостях штаммов-продуцентов достигали величины 0.8 и 1.0 г/л соответственно.

Для проведения адаптации был выбран ступенчатый режим увеличения концентрации тяжёлой воды в ростовых средах в присутствии 0.5-1% метанола/[U-2H]метанола, так как предпологалось, что постепенное привыкание организма к дейтерию будет оказывать благоприятный эффект на параметры роста и общее самочувствие культуры. При этом штамм M. flagellatum обнаружил повышенную чувствительность к тяжёлой воде: ингибирование скорости роста бактерий наблюдалось при концентрации тяжёлой воды в среде 74.5%, в то время как [U-2H]метанол не оказывал существенного влияния на скорость роста культуры. На среде, содержащей 74.5% тяжёлой воды выход микробной биомассы составил 29%, что в 3.4 раза ниже, чем в контрольных экспериментах, когда использовали обычную воду и метанол, в то время как выход микробной биомассы на водной среде с 1% [U-2H]метанолом был снижен всего лишь в 1.2 раза.

Попытки адаптировать штамм B. methylicum к росту на максимально дейтерированной среде при сохранении способности к биосинтезу фенилаланина привели к положительному результату. К данному штамму метилотрофных бактерий был применён специальный подход по адаптации, который заключался в серии из нескольких адаптационных пассажей исходной культуры на твёрдых агаризованных средах с 2% [U-2H]метанолом при ступенчатом увеличении концентрации тяжёлой воды в них (от 0 до 98% тяжёлой воды). При этом последовательно отбирали отдельные колонии, выросшие на средах, содержащих дейтерий. Затем их пересевали на среды с большей степенью дейтерированности, включая среду с 98% тяжёлой воды (степень выживаемости бактерий на конечной максимально дейтерированной среде составила не более 50%). За ходом адаптации следили по изменениям продолжительности лаг-фазы, времени клеточной генерации и выходов микробной биомассы, а также по максимальному уровню накопления фенилаланина в культуральной жидкости.

В отсутствии дейтериймеченных субстратов продолжительность лаг-фазы B. methylicum не превышала 20 ч, в то время как с увеличением концентрации тяжёлой воды в ростовых средах до 98% продолжительность лаг-фазы увеличивалась до 60 часов. Отмечено, что длительность времени клеточной генерации B. methylicum с увеличением концентрации тяжёлой воды в ростовых средах постепенно увеличивается, достигая 4,9 часов на среде с 98%-ной тяжёлой водой и 2% [U-2H]метанолом. В отличие от тяжёлой воды, [U-2H]метанол не вызывал существенного ингибирования роста B. methylicum и не оказывал влияния на выходе микробной биомассы. Напротив, на максимально дейтерированнной среде выход микробной биомассы был снижен в 3.3 раза по сравнению с контролем. Важно то, что выход микробной биомассы и уровень накопления фенилаланина в культуральной жидкости при росте адаптированного к тяжёлой воде микроорганизма B. methylicum в максимально дейтерированной среде изменяются по сравнению с контрольными условиями на 13 и 5%, т. е. незначительно.

Адаптированные к тяжёлой воде клетки B. methylicum сохранили способность синтезировать и экзогенно продуцировать фенилаланин в ростовую среду. Причём общей особенностью биосинтеза фенилаланина в Н2О/2H2O-средах было увеличение его продукции на раней фазе экспоненциального роста B. methylicum, когда выход микробной биомассы был незначителен. Во всех экспериментах наблюдалось ингибирование биосинтеза фенилаланина на поздней фазе экспоненциального роста B. methylicum и снижение его концентрации в ростовых средах. Согласно данным по микроскопическому исследованию растущей популяции микроорганизмов, подобный характер динамики секреции фенилаланина не коррелировал с качественными изменениями ростовых характеристик культуры на различных стадиях роста, что служило подтверждением морфологической однородности микробной популяции. Скорее всего, накопленный в процессе роста фенилаланин ингибировал ферменты собственного пути биосинтеза. Кроме того, не исключена возможность, что при ферментации без рН-статирования может происходить как обратное превращение секретируемого фенилаланина в интермедиаторные соединения его биосинтеза, так и ассимиляция фенилаланина клеткой для обеспечения собственных метаболических потребностей. Данные по исследованию культуральной жидкости методом ТСХ показали, что кроме фенилаланина штамм B. methylicum синтезирует и накапливает в культуральной жидкости (на уровне 5-6 ммоль) другие аминокислоты (аланин, валин, лейцин, изолейцин), присутствие которых также подтверждалось масс-спектрометрическим анализом метиловых эфиров их DNS-производных.

Наши исследования показали, что способность к адаптации к тяжёлой воде различная и может варьировать на примере метилотрофных бактерий в пределах даже одной таксономической группы. Из этого можно заключить, что адаптация к тяжёлой воде определяется как таксономической специфичностью микрооорганизмов, так и особенностями их метаболизма, функционированием различных путей ассимиляции субстратов, а также эволюционной нисшей, которую занимает исследуемый объект. При этом чем ниже уровень эволюционного развития организма, тем лучше он приспосабливается к присутствию дейтерия в среде. Для изученных метилотрофов рост на высокодейтерированных средах сопровождался снижением ростовых характеристик а также уровня продукции секретируемых БАС. Полученные для изученных микроорганизмов данные в целом подтверждают устойчивое представление о том, что адаптация к тяжёлой воде является фенотипическим явлением, поскольку адаптированные к тяжелой воде клетки возвращаются к нормальному росту и биосинтезу в протонированных средах после некоторого лаг-периода. По-видимому, метаболизм адаптированных клеток не претерпевает существенных изменений в тяжёлой воде. В то же время эффект обратимости роста на 2H2O/Н2O- средах теоретически не исключает возможности того, что этот признак стабильно сохраняется при росте в тяжёлой воде, но маскируется при переносе клеток на дейтерированную среду. Однако, необходимо подчеркнуть, что для проведения адаптации играет немаловажную роль состав среды культивирования. При этом не исключено, что при проведении адаптации на минимальных средах, содержащих тяжёлую воду образуются формы бактерий, ауксотрофные по определенным ростовым факторам, например аминокислотам, и вследствие этого бактериальный рост ингибируется. В то же время адаптация к тяжёлой воде происходит лучше всего именно на комплексных средах, содержащих широкий набор ростовых факторов и аминокислот, компенсирующих потребность бактерий в этих соединениях. Можно также предположить, что клетка реализует лабильные адаптивные механизмы, которые способствуют функциональной реорганизации работы жизненно-важных систем в тяжёлой воде. Так, например, нормальному биосинтезу и функционированию в тяжёлой воде таких биологически активных соединений, как нуклеиновые кислоты и белки способствует поддержание их структуры посредством формирования водородных (дейтериевых) связей в молекулах. Связи, сформированные атомами дейтерия различаются по прочности и энергии от аналогичных водородных связей. Различия в нуклеарной массе атома водорода и дейтерия косвенно могут служить причиной различий в синтезах нуклеиновых кислот, которые могут приводить в свою очередь к структурным различиям и, следовательно, к функциональным изменениям в клетке. Вероятнее всего, что ферментативные функции и структура синтезируемых белков также изменяются при росте клеток на тяжёлой воде, что может отразиться на процессах метаболизма и деления клетки. Некоторые исследователи сообщают, что после обратного изотопного (1Н-2H)-обмена ферменты не прекращают своей функции, но изменения в результате изотопного замещения за счет первичного и вторичного изотопных эффектов, а также действие тяжёлой воды как растворителя (большая структурированность и вязкость по сравнению с обычной водой) приводили к изменению скоростей и специфичности ферментативных реакций в тяжёлой воде.

В общих чертах, при попадании клетки в дейтерированную среду из неё не только исчезает протонированная вода за счет реакции обмена Н2О - 2H2О, но и происходит очень быстрый изотопный (1Н-2H)-обмен в гидроксильных, карбоксильных, сульфгидрильных и аминогруппах всех органических соединений, включая нуклеиновые кислоты, липиды, белки и сахара. Известно, что в этих условиях только С-Н связь не подвергается изотопному обмену и вследствие этого только соединения со связями типа С-2H могут синтезироваться de novo. Кроме вышеобозначенных эффектов, возможное изменение соотношения основных метаболитов в процессе адаптации к тяжелой воде также может негативно сказываться на рост клетки. Также не исключено, что эффекты, наблюдаемые при адаптации к тяжёлой воде связаны с образованием в тяжёлой воде конформаций молекул с иными структурно-динамическими свойствами, чем конформаций, образованных с участием водорода, и поэтому имеющих другую активность и биологические свойства. Так, по теории абсолютных скоростей разрыв СH-связей может происходить быстрее, чем С2H-связей, подвижность иона 2H+ меньше, чем подвижность Н+, константа ионизации тяжёлой воды несколько меньше константы ионизации обычной воды. Суммируя полученные данные, можно сделать вывод, что чувствительности различных клеточных систем к тяжёлой воде отличны. С точки зрения физиологии, наиболее чувствительными к замене Н+ на 2H+ могут оказаться аппарат биосинтеза макромолекул и дыхательная цепь, т. е., именно те клеточные системы, которые используют высокую подвижность протонов и высокую скорость разрыва водородных связей.

Нам представляется выбор метилотрофных бактерий в качестве модельных объектов для данных исследований наиболее целесообразным, так как прокариоты как организмы, стоящие на более низких ступенях развития живого, наиболее лабильны в генетическом аспекте и тем самым быстрее реагируют и приспосабливаются к изменчивым факторам среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Aleem M. I. H. (1970), Oxidation of Inorganic Nitrogen Compounds, Ann. Rev. Plant Physiol., 21, 67.

Kelly D. P. (1970), Autotrophy: Concepts of Lithotrophic Bacteria and Their Organic Metabolism, Ann. Rev. Microbiol., 25, 177.

Peck H. D. (1968), Energy-Coupling Mechanisms in Chemolithotrophie Bacteria, Ann. Rev. Microbiol., 22, 489.

Quayle I. R. (1972), The Metabolism of One-Carbon Compounds by Microorganisms, Adv. Microb. Physiol., 7, 119.

Rittenberg S. C. (1972), The Obligate Autotroph -the Demise of a Concept, Antonie v. Leeuwenhoek, 38, 457.

Watson S. W. (1971), Taxonomic Considerations of the Family Nitrobacteriaceae Buchanan, Int. J. Systematic Bacteriol., 21, 254.

Whittenbury R., Phillips K. C., Wilkinson J. F. (1970), Enrichment, Isolation and Some Properties of Methane-Utilizing Bacteria, J. Gen. Micro-biol., 61, 205.


Оценка: 6.26*5  Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com Л.Джейн "Чертоги разума. Книга 1. Изгнанник "(Антиутопия) Д.Маш "Золушка и демон"(Любовное фэнтези) Д.Дэвлин, "Особенности содержания небожителей"(Уся (Wuxia)) Д.Сугралинов "Дисгардиум 2. Инициал Спящих"(ЛитРПГ) А.Чарская "В плену его демонов"(Боевое фэнтези) М.Атаманов "Искажающие Реальность-7"(ЛитРПГ) А.Завадская "Архи-Vr"(Киберпанк) Н.Любимка "Черный феникс. Академия Хилт"(Любовное фэнтези) К.Федоров "Имперское наследство. Забытый осколок"(Боевая фантастика) В.Свободина "Эра андроидов"(Научная фантастика)
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Колечко для наследницы", Т.Пикулина, С.Пикулина "Семь миров.Импульс", С.Лысак "Наследник Барбароссы"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"