Нужна индивидуальная работа?

Подберем литературу

Поможем справиться с любым заданием

Подготовим презентацию и речь

Оформим готовую работу

Узнать стоимость своей работы

Дарим 200 руб.
на первый
заказ

Дипломная работа

Естествознание

Дипломная работа на тему: Кометаболизм ЭДТА и глюкозы у бактериального штамма LPM

Купить за 600 руб.

Страниц

Размер файла

75.17 КБ

Просмотров

Покупок

Проблема очистки сточных вод, производство которых в России достигает 500 литров в сутки на душу городского населения, является одной из актуальнейших проблем наступившего века. В настоящее время разработаны и

Введение

Одной из наиболее важных проблем современности является необходимость решения вопроса по очистке сточных вод. В России каждый горожанин в среднем производит в день 500 литров сточных вод, что делает эту проблему крайне актуальной. Сегодня существуют современные технологии, которые занимаются разработкой и совершенствованием системы очистки сточных вод.

Были разработаны и продолжают развиваться новейшие методы в области технологии очистки сточных вод, что поможет решить данную проблему. Проблема заключается в том, что количество сточных вод, которые производят жители городов, является весьма значительным, и без надлежащей очистки эта вода может причинить серьезный ущерб окружающей среде.

Чтобы решить эту проблему, были разработаны высокотехнологичные и современные системы очистки сточных вод. Они представляют собой данный момент наиболее эффективные и универсальные методы удаления загрязнений из сточной воды. Такие технологии не только позволяют очистить сточную воду от мусора и отходов, но и предотвращают попадание различных вредных веществ в природную экосистему.

Развитие технологий очистки сточных вод является важным этапом в современном развитии общества. Это позволяет минимизировать негативное влияние на окружающую среду и сохранить природные ресурсы для будущих поколений. Однако, необходимо продолжать совершенствовать эти технологии, чтобы добиться еще большей эффективности и экологической безопасности. Очистка сточных вод - важная задача, решение которой представляет интерес и перспективы. Наиболее эффективными и доступными способами очистки являются биологические методы. Они основаны на активном использовании природных процессов разложения органических соединений микроорганизмами в определенных условиях.

Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в аэробных, так и в анаэробных условиях. В первом случае процесс разложения происходит при наличии кислорода, а во втором - в отсутствие кислорода. В обоих случаях задействуются живые организмы, которые эффективно разлагают органические вещества.

Для биологической очистки сточных вод используются специальные биопрепараты. Это микроорганизмы, которые активно взаимодействуют с органическими соединениями и способствуют их разложению. Биопрепараты являются недорогими и удобными в использовании, что делает их популярными в сфере очистки сточных вод.

В целом, биологические методы очистки сточных вод представляют собой интенсификацию природных процессов и являются наиболее эффективными и доступными. Они позволяют снизить содержание органических веществ в сточных водах и обеспечить их безопасное отведение в окружающую среду. Методом накопительных культур из активного ила аэротенков городских сооружений очистки сточных вод выделены консорциумы микроорганизмов. Целью их использования является очистка сточных вод местного значения в таких местностях, как села, дачные и коттеджные поселки, небольшие поселки городского типа, мини-заводы и другие подобные объекты. Свежий активный ил обладает широким спектром разлагаемых веществ, что делает его более эффективным по сравнению с биопрепаратами, содержащими ограниченное число видов микроорганизмов. Тем не менее, биопрепараты выделяются наличием быстрорастущих штаммов, которые способствуют активному разложению органических загрязнений. В экосистеме, которая подвергается нестерильному процессу, происходит размножение микроорганизмов, которые присутствуют в отходах. Эти микроорганизмы вносятся в микробное сообщество, которое становится неполным без их участия [1]. В результате мониторинга окружающей среды выявлено, что ЭДТА постоянно накапливается в ней. Годовое производство ЭДТА в мире составляет около 100 000 тонн [2-5]. Исследования говорят о том, что в очистных сооружениях не происходит деградация ЭДТА. Однако в природе существует только один способ разложения ЭДТА - разрушение комплекса Fе (III)EDTA под воздействием УФ лучей. И это происходит только на поверхности воды [3].

Очень важным фактом является накопление ЭДТА в воде, так как оно негативно влияет на качество питьевой воды. ЭДТА способствует переходу ионов металлов, включая тяжелые и токсичные, в растворенное состояние. Уровень загрязнения химическим соединением ЭДТА и его комплексами оказывает негативное влияние на водопроводы и грунтовые воды, ухудшая их качество. Особое внимание следует уделить тем комплексам ЭДТА, которые содержат токсичные металлы, так как они представляют наибольшую опасность для здоровья человека. В прошлом всего было несколько смешанных культур и только три чистых культуры бактерий, разлагающих ЭДТА: Agrobacterium sр. ATCC 55002, грамотрицательный изолят BNC 1 и грамотрицательные бактерии DSM 9103 и Pseudomonas sр. В лаборатории физиологии микроорганизмов ИБФМ РАН получили отличные результаты - был выделен уникальный бактериальный штамм LPM-4, который обладает способностью разлагать ЭДТА. Это вещество стало необходимым для устранения проблем с загрязнением окружающей среды, поэтому открытие нового штамма имеет большое значение. Бактерии LPM-4 успешно проявляют свою специфическую потребность в ЭДТА, что делает их незаменимыми в процессе биотехнологических исследований. Это открытие позволит разработать новые методы очистки и рециклинга вредных веществ, что будет способствовать сохранению природных ресурсов и экологической устойчивости. В дальнейшем планируется изучить механизм действия штамма LPM-4 и создать более эффективные методы его применения в практической сфере. Это открытие открывает новые возможности для развития экологической науки и применения микроорганизмов в решении актуальных проблем современности. Снова открыла все новые и важные горизонты для экологической науки. С целью исследования совместного метаболизма ЭДТА и глюкозы у бактериального штамма LPM-4 были поставлены следующие задачи. Во-первых, необходимо было исследовать влияние степени деградации ЭДТА на ассимиляцию глюкозы данным штаммом. Во-вторых, требовалось изучить способность клеток LPM-4 к деградации ЭДТА при добавлении этого вещества в среду. В-третьих, было необходимо исследовать способность клеток ассимилировать глюкозу в процессе длительного культивирования с добавлением ЭДТА. И, наконец, следовало изучить способность штамма LPM-4 переключить свой метаболизм от ассимиляции глюкозы к ассимиляции ЭДТА во время длительного культивирования с присутствием глюкозы. Важным аспектом является уникальность данного штамма, который способен расти только в средах, содержащих ЭДТА, и метаболизировать глюкозу только при наличии этого вещества.

Заключение

В ходе проведенных исследований было установлено, что на деградацию ростового субстрата (в данном случае - ЭДТА) штаммом LPM-4 косубстрат (глюкоза) не оказывает влияния. В случае внесения глюкозы в среду до посева, ее потребление начиналось только после завершения деградации ЭДТА. Это внесение глюкозы сопровождалось в два раза большей плотностью биомассы по сравнению с контрольной группой.

Если же косубстрат вносится в момент исчерпания ростового субстрата, то индукция ассимиляции косубстрата требует длительной лаг фазы. Предположительно, причиной такого явления является недостаток энергии После 1-3 суток после приема ЭДТА не наблюдается глюкозной ассимиляции. Выявленный выход клеток из среды, содержащей ЭДТА или глюкозу (внесенную до посева или через 1-3 суток), был почти одинаков и составил 22,4% и 19,9-21,4% соответственно, по массе. Однако, учитывая различие в энергетической ценности между ЭДТА и глюкозой, более подходящим будет сравнивать энергетический выход клеток из этих субстратов. Высокий уровень энергетической производительности характеризует долю энергии, которая была превращена в биомассу из субстрата. Известно, что энергосодержание глюкозы превышает значения ЭДТА (gs равно 1,6 и 1,4 соответственно). Поэтому, выход биомассы по энергии из ЭДТА оказался больше, чем из глюкозы, составляя 32%. В то же время, выход клеток по энергии из глюкозы варьировал между 24,9 и 26,8 %. В ходе анализа результатов второго этапа эксперимента было обнаружено, что культура способна адаптироваться к добавлению ЭДТА в среду. Повторное внесение ЭДТА приводит к увеличению биомассы, что означает, что питательные компоненты в среде достаточны для поддержания роста клеток. Эксперименты показывают, что штамм LPM-4 сохраняет свою способность ассимилировать глюкозу при многократном введении ЭДТА. Однако при длительном культивировании бактерий (от 13 до 21 суток) было замечено снижение ассимиляции глюкозы по сравнению с контролем и незначительный прирост биомассы. Причина этого заключается в отсутствии необходимых питательных компонентов в среде, которые необходимы для роста культуры. Длительное культивирование приводит к низким показателям выхода клеток по массе и энергии, что свидетельствует о том, что, хотя глюкоза потребляется, но не происходит синтез биомассы. Исследования показывают, что клетки штамма LPM-4 сохраняют способность переключаться от ассимиляции глюкозы к ассимиляции ЭДТА в процессе длительного культивирования. Для дальнейшей разработки нового биопрепарата по очистке сточных вод, важны результаты данного исследования. Этот биопрепарат будет состоять из штамма LPM-4, который способен разрушать ЭДТА. Полученные данные помогут определить оптимальные условия для эффективной работы данного штамма. Однако нужно провести значительное количество работ, чтобы создать этот биопрепарат.

Список литературы

1. Биологическая очистка сточных вод. http://www.rfbr.ru

2. Босоло Ф. Химия координационных соединений.- М.: Мир, 1966.-145с.

3. Kari F.G. Modeling the photochemical degradation оf ethylenediaminetetraacetate in the river Glatt/ F.G. Kari, W. Giger// Environ.Ski Technol.- 1995.-V.29.-Р.2814-2827.

4. Bucheli-Witschel М., Т. Egli Environmental fate and microbial degradation оf aminopolycarboxylic acids // FEMS Microbiol. Rev. - 2001. - V.25. - Р.69 - 106

i. 5. Gschwind N. Biologischer Abbau von EDTA in einem Modelwasser // Wasser Abwasser. - 1992. - V.133. - Р.546 - 549.

ii. 6. Chistyakova Т.I., Dedyukhina Е.G., Satroutdinov А.D., Kaparullina Е.N.,

iii. Gavrish Е.Yu., Eroshin V.К. EDTA- dependent bacterial strain.//Process Biochem. 2005. V. 40. N 2. Р. 601-605.

7. Бек М. Химия равновесий реакций комплексообразования. - М.: Мир, 1973. 145с.

iv. 8. Арчаков А.И. Оксигеназы биологических мембран. - М.: Наука, 1983. - 120 с.

v. 9. Ляхович В.В. Структурные аспекты биохимии монооксигеназ. - Новосибирск.: Наука, 1978. - 47 с.

vi. 10. Witschel М., Nagel S., Egli Т. Identification and characterization оf the two-enzyme system catalyzing the oxidation оf EDTA in the EDTA-degrading bacterial strain DSM-9103 // J.Bacteriol. - 1997. - V.179. - Р.6937 - 6943.

vii. 11. Lauff J.J., Steele D.В., Coogаn L.А., Breitfeller J.М. Degradation оf the ferric chelate оf EDTA by а pure culture оf аn Agrobacterium sр. // Appl. Environ. Microbiol. 1990. V.56. Р. 3346-3353.

viii. 12. Nötermann В. Total degradation оf EDTA by mixed cultures and а bacterial isolate // Appl. Environ. Microbiol. 1992. V.58. Р. 671-676.

ix. 13. Chistyakova Т.I., Е.N. Kaparullina, Е.Yu. Garvish, V.К. Eroshin. А novel-EDTA-degrading Pseudomonas sр. // World Journal оf Microbiology and Biotechnology 2003 Р.977-980

15. Higgins I.J., Best D.J., Hammond R.С. New findings in methane-utilizing bacteria highlight their importance in the biosphere and their commercial potential// Nature (London). - 1980. - 286

16. Malashenco Yu.R. Syntabolism, the transformatiоn оf non-growth substrates uр tо biomass by obligate methane-oxidizing bacteria // 4th Int. symp. Microbial growth оn С1- compounds (Minneapolis, Sept., 1983): Abstrs. - Minneapolis,1983. - Thes. 2-10

17. Малашенко Ю.Р., Соколов И.Г., Романовская В.А. Микробный метаболизм неростовых субстратов.- Киев. Изд-во " Наукова думка" 1987

18. Современная микробиология. Прокариоты. Под редакцией Ленгелера Й., Древса Г.- М.: Мир 2005.

19. Ваккеров-Коузова Н.Д. Характеристика почвенных бактерий, трансформирующих азобензол.// Прикладная биохимия и микробиология. 2005, №2. М.: Наука.

20. Бабошин М. А. Кометаболизм флуорена культурами Rhodococcus rhodochrous и Pseudomonas fluorescens / Бабошин М. А., Финкельштейн З. И., Головлева Л. А. // Микробиология. - 2003. - Т. 72, N 2. - С. 194-198

21. Дзюбан А. Н., Косолапов Д. Б., Кузнецов И. А. Влияние промышленно-коммунальных стоков г. Череповца на функционирование бактериальных сообществ илов Рыбинского водохранилища // 11 Международный симпозиум по биоиндикаторам "Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга" Сыктывкар , 17-21 сент.,2001 - С. 51-52 . Рус.; рез. англ.

22. Matthew F. Verce, Ricky L. Ulrich and David L. Freedman. Transitiоn from Cometabolic tо Growth-Linked Biodegradatiоn оf Vinil Chloride by а Pseudomonas sр. Isolated оn Ethene.// Environ. Sci. Technol. 2001. V.35. Р. 4242-4251.

23. Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функционирования клетки. - М: Мир. 1974 -957с.

24.Шлегель Г. Общая микробиология. М: Мир 1987. с. 194-197

25. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. - М: Мир. 1978. 331с.

27. Характеристики культур с подпиткой рекомбинантной Escherichia coli, содержащих аналог человеческого коллагена кДНК при различных удельных скоростях роста. http://www.biogene.ru/articles2.html

28. Гибридные системы биодеструкции с использованием биологически агрессивного химического реагента / Кузнецов А. Е., Сафронов В. В. // Сб. науч. тр. - Рос. хим.-технол. ун-т. , 2001 . № 179 .- С. 227-241.].

29. Минкевич И.Г. Материально-энергетический баланс и кинетика роста микроорганизмов.- Москва-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика"; Институт компьютерных исследований, 2005.-352с.

30. Satroutdinov А., Dedyukhina Е., Chistyakova Т., Witschel М., Minkevich I., Eroshin V., Egli Т. Degradation оf Metal-EDTA Complexes by Resting Cells оf the Bacterial Strain DSM 9103. Environ. Sci. Technol. 2000, 34, 1715-1720

Как купить готовую работу?

Авторизоваться
или зарегистрироваться
в сервисе

Оплатить работу
удобным
способом

После оплаты
вы получите ссылку
на скачивание