АНОТАЦІЯ
Голтвянський А.В. Біоакумуляція іонів металів клітинами зелених водоростей та одержання біомаси, багатої на мікроелементи.-Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія - Інститут біохімії ім. О.В.Палладіна Національної академії наук України, Київ, 2002.
Дисертація присвячена дослідженню можливих механізмів стійкості мікроводоростей і біоакумуляції іонів металів клітинами мікроводоростей Dunaliella viridis з метою одержання біомаси водоростей, збагаченої на такі важливі мікроелементи, як мідь, залізо, селен. Показано, що клітини Dunaliella viridis здатні адаптуватися до високих концентрацій іонів міді. Одержано штам резистентний до високих концентрацій сірчанокислої міді. Показано, що стійкість клітин водоростей Dunaliella viridis до дії іонів міді ґрунтується на їхній здатності специфічно зв’язувати частину іонів і на функціонуванні механізму екскреції іонів міді у середовище. Запропонована селективно-метаболічна гіпотеза, яка пояснює формування резистентності клітин водоростей до іонів міді. Показана можливість одержання біомаси Dunaliella viridis, багатої на мікроелементи, яка може бути використана як харчова добавка.
Ключові слова: Dunaliella viridis, Chlorella vulgaris, біоакумуляція, екскреція, індукція резистентності, гетерогенність, мікроелементи.
АННОТАЦИЯ
Голтвянский А.В. Биоаккумуляция ионов металлов клетками зеленых водорослей и получение биомассы обогащенной микроэлементами.- Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.20 – биотехнология.- Институт биохимии им. А.В. Палладина Национальной академии наук Украины, Киев, 2002.
Диссертация посвящена исследованию возможных механизмов устойчивости микроводорослей и биоаккумуляции ионов металлов клетками микроводорослей Dunaliella viridis и Chlorella vulgaris с целью получения биомассы водорослей, богатой такими важными микроэлементами как медь, железо, селен. Показано, что клетки Dunaliella viridis способны адаптироваться к высоким концентрациям ионов меди. Выявлены различия в устойчивости Dunaliella viridis и Chlorella vulgaris к ионам меди и в способности накапливать ионы меди. Так, микроводоросли Dunaliella viridis обладают большей устойчивостью и способностью аккумулировать ионы меди по сравнению с Chlorella vulgaris.
Показано, что перевод культуры Dunaliella viridis, адаптированной к росту на среде с ионами меди, на среду без них сопровождается быстрым освобождением ионов меди из клеток в культуральную среду. Токсичность сернокислой меди для культуры клеток Dunaliella viridis зависит от возраста культуры и способа внесения токсиканта, что определяется динамикой связывания ионов меди с клетками и функционированием механизма экскреции.
Получен резистентный штамм Dunaliella viridis, который устойчив к высоким концентрациям сернокислой меди (75 и 100 мг/л). Обнаружено, что клетки D.viridis, которые длительно культивировались в присутствии 20 и 100 мг/л сернокислой меди, характеризовались несколько меньшим содержанием ДНК и РНК по сравнению с контрольной культурой. В клетках медь-резистентного штамма содержалось и меньше белка в расчете на 1 млн. клеток. У резистентной к ионам меди культуры изменялся состав белков. Так, в контрольной культуре D.viridis присутствовал белок с молекулярной массой около 50 кДа, который не выявлялся в резистентных культурах, выросших при 20 и 100 мг/л сернокислой меди. Он не обнаруживался и в культуре водорослей даже после однократного внесения сернокислой меди. Наряду с этим в клетках, культивируемых в присутствии сернокислой меди, появился белок с молекулярной массой около 25 кДа.
Показано, что устойчивость клеток водорослей Dunaliella viridis к действию ионов меди основана на их способности специфически связывать часть ионов меди и на функционировании механизма экскреции ионов меди в среду. После разделения культуры клеток на “тяжелую” и “легкую” фракцию обнаружено, что скорость синтеза РНК, ДНК и белка в клетках “тяжелой” фракции значительно выше через 6 часов, по сравнению с клетками “легкой” фракции, с последующим выравниванием к 24 и 48 часам. В состав “легкой” фракции входили клетки с исходной низкой метаболической активностью, однако они характеризовались высокой скоростью роста функциональной активности. В состав “тяжелой” фракции входили клетки с исходно высокой метаболической активностью, которая незначительно (по сравнению с клетками “легкой” фракции) увеличивалась до своего максимума в конкретных условиях культивирования. В состав двух фракций входили клетки, находящиеся на разных этапах своего биогенеза и имеющие разную метаболическую активность.
Предложена селективно-метаболическая гипотеза индуцированной резистентности, суть которой заключается в том, что популяция клеток водорослей Dunaliella viridis представлена морфологически гетерогенными клетками (размер площади продольного сечения от 13 до 63 мкм2) и клетками с различной функциональной активностью. Клетки Dunaliella viridis обладают высокой биоаккумуляционной способностью не только к ионам меди, но и к ионам железа, селена и других микроэлементов. Чувствительные и резистентные к ионам меди клетки обладают разной аккумуляционной способностью к ионам других металлов, что позволяет получать биомассу водорослей с различным микроэлементым составом. Обнаружено взаимовлияние микроэлементов при их биоаккумуляции клетками водорослей , и это надо учитывать при получении биомассы, обогащенной микроэлементами.
Показана возможность получения биомассы водорослей D.viridis, обогащенной микроэлементами, которая может быть использована в качестве пищевой добавки.
Ключевые слова: Dunaliella viridis, Chlorella vulgaris, биоаккумуляция, экскреция, индукция резистентности, гетерогенность, микроэлементы.
ABSTRACT
Goltvyansky A.V. Bioaccumulation of metal ions by green algae cells and production of biomass enriched with microelements.-Manuscript.
Thesis for candidate’s degree by speciality 03.00.20 - Biotechnology. A.V. Palladin Institute of Biochemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2002.
The objection of this dissertation is to investigate the possible mechanisms of steadiness and bioaccumulation of metal ions by Dunaliella viridis cells in order to obtain the alga biomass enriched with such microelements as Cu, Fe and Se. It has been shown that Dunaliella viridis demonstrates the ability to get adopted to high concentration of Cu ions. We have obtained strain of Dunaliella viridis which is resistant to the high concentration of Cu ions. It has been shown that the tolerance of Dunaliella viridis cells against increase concentration of Cu ions depends on their ability to bind part of their specifically and on mechanism of excretion of Cu ions. We have suggested the theory which may explain the formation of such resistance of alga cells to Cu ions. It addition we have worked up the method which helps to obtain biomass of Dunaliella viridis enriched with microelements and because of that may be used as a supplementary food.
Key words: Dunaliella viridis, Chlorella vulgaris, bioaccumulation, excretion, resistance induction, geterogeneity, microelements.
Підписано до друку 21.11.2002.
Формат 60х84/16. Умов.друк.арк.1,1.
Папір “Ваllet premier”. Гарнітура Таймс.
Тираж 100 прим. Зам. №241.
Надруковано у типографії
СПД ФО Тарасенко В.П.
м. Харків – 124, вул. Зернова 6, кв.267
тел. 52-82-11
| 
