CC BY
55
ХИМИЯ
УДК 551.481.1
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ЧИСЛЕННОСТИ ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИХ
БАКТЕРИЙ В СОДОВО-СОЛЕНЫХ ОЗЕРАХ БУРЯТИИ И МОНГОЛИИ
О.В. Шаргаева, Е.Ю. Абидуева*, Д. Туменжаргал**
Бурятский государственный университет, Улан-Удэ. E-mail: [email protected] *Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ **Национальный университет Монголии, Улан-Батор
Изучены физико-химические показатели и численности целлюлолитических бактерий в воде и донных отложениях содово-соленых озер Бурятии и Монголии.
Ключевые слова: содово-соленые озера, целлюлолитические бактерии.
THE PHYSICAL-CHEMICAL PARAMETERS AND ABUNDANCE OF CELLULOLYTIC MICROORGANISMS IN THE SODA-SALT LAKES OF BURYATIA AND MONGOLIA O.V. Shargaeva, E.Yu. Abidueva, D. Tumenzhargal Buryat State University, Ulan-Ude Institute of General and Experimental Biology SB RAS, Ulan-Ude National University of Mongolia, Ulaanbaatar
The physical-chemical parameters and abundance of cellulolytic microorganisms in the soda-salt lakes of Buryatia and Mongolia are studied.
Key words: soda-salt lakes, cellulolytic bacteria.
Целлюлоза составляет в среднем 30-50% растительной массы и является основным источником углерода, поступающим в почву и озера с растительными остатками [1, 2]. В природных условиях разложение целлюлозы происходит только в результате жизнедеятельности бактерий, актиномицетов и грибов, продуцирующих комплекс гидролитических ферментов - целлюлаз. Этот процесс представляет важную часть биосферного цикла углерода [3].
Цель работы - изучение физико-химических условий среды обитания и численности целлюлолитических бактерий в воде и донных отложениях содово-соленых озер Бурятии и Монголии.
Объекты и методы исследования
Микробиологические и гидрохимические исследования проведены в шести содово-соленых озерах Бурятии и северо-восточной Монголии: озеро Хилганта (Агинский район, Забайкальский край), Бус нуур (Тов аймаг, Монголия), Большое Алгинское, Бормашовое (Баргузинский район, Бурятия), Нухэ-нур Восточное и Нухэ-нур Западное (Курумканский район, Бурятия).
Физико-химические показатели воды измеряли in situ с помощью портативных приборов: кислотность среды (рН) - потенциометрическим рН-метром рНер2 (Португалия), значения общей минерализации - тестер-кондуктометром TDS-4 (Сингапур).
Учет численности жизнеспособных клеток микроорганизмов проводили методом предельных разведений на элективных средах. Среды предварительно стерилизовали при 1200С в течение 20 мин. Культивирование целлюлолитических бактерий, использующих в качестве основного источника углерода целлюлозу, проводили на жидкой среде следующего состава (г/л):
I. Раствор биогенных элементов
КН2РО4 - 0,33
MgCb^^ - 0,33
NH4Cl - 0,33
ш - 0,33
Раствор микроэлементов по Витману - 10 мл
II. Минеральный фон получали смешением первого раствора с раствором NaCl равной солености изучаемого озера. Значение рН устанавливали добавлением бикарбонат/карбонатной смеси в соответствии с щелочностью озера.
Аэробные бактерии культивировали в пробирках, заполненных на одну треть средой, закрытых ватными пробками; анаэробные микроорганизмы - в пробирках, заполненных средой доверху и закрытых резиновыми пробками. Рост целлюлолитических бактерий учитывали визуально по разложению фильтровальной бумаги [4].
Результаты и обсуждение Исследования физико-химических параметров воды и донных осадков содово-соленых озер дают представление о среде обитания микроорганизмов. В данных водоемах были определены значения рН и минерализации (табл. 1).
Таблица 1.
Физико-химическая характеристика исследуемых озер
№ Озеро Дата отбора проб рН М, г/л
1 Хилганта 04.09 9,0 30
2 Бус нуур 08.09 8,8 6.0
3 Большое Алгинское 09.09 7,7 3,0
4 Бормашовое 09.09 8,2 -
5 Нухэ-нур Восточное 09.09 8,3 8,5
6 Нухэ-нур Западное 09.09 8,5 6,0
Исследуемые водоемы по значениям минерализации и рН относятся к широко распространенной на территории Забайкалья группе содово-соленых озер. Значения общей суммы солей в озерах варьировали от 6,0 г/л (оз. Бус нуур) до 30 г/л (оз. Хилганта), кислотности среды - 7,7 (оз. Большое Алгинское) до 9,0 (оз. Хилганта).
Наличие органических и минеральных веществ в воде и донных отложениях озер благоприятствует широкому распространению различных физиологических групп микроорганизмов, что показывает численность аэробных и анаэробных целлюлолитических бактерий, участвующих в разложении органического вещества (табл. 2).
Таблица 2.
Максимальная численность целлюлолитических бактерий-деструкторов в озерах, тыс. кл./мл
Озеро Проба Целлюлолитические бактерии
аэробы анаэробы
Хилганта (отбор проб 2004 г.) Вода 104 106
Ил 105 105
Хилганта (отбор проб 2009 г.) Вода
Ил 106 108
Буус Нур Вода 104 105
Ил 105 106
Большое Алгинское Вода 105 105
Ил 105 106
Бормашовое Вода 105 104
Ил 103 104
Нухэ-нур Восточное Вода 105 105
Ил 105 106
Нухэ-нур Западное Вода 105 105
Ил 104 105
Примечание: вода в озере в период исследования отсутствовала
В донных отложениях озер численность бактерий варьировала от 103 до 108 кл./мл, в воде колебалась от 103 до 106 кл./мл. Максимальные численности аэробных и анаэробных целлюлолитиков отмечены в илах озера Хилганта (09) до 106 и 108 кл./мл соответственно. Минимальные численности бактерий отмечены в илах озера Бормашовое до 103-104 кл./мл. Наличие высокой численности микроорганизмов указывает на наличие в илах озер легкоусвояемого органического вещества и предопределяет его деструкцию в этих водных экосистемах.
Полученные результаты показывают, что микроорганизмы - деструкторы играют важную роль в круговороте углерода и других биогенных элементов в воде и донных осадках исследуемых озер Бурятии и Монголии.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов МО РФ РНП.2.1.1/2165, МО РФ РНП №2.1.1. НОЦ «Байкал», интеграционных проектов СО РАН №38 и СО РАН №95.
ЛИТЕРАТУРА
1. Couglan M.P., Mayer F. The cellulose-decomposing bacteria and their enzyme systems. The procariotes. - NY: Springer. - 1992. - P. 469-516
2. Lynd L.R., Weimer P.J., van Zyl W.H., Pretorius I.S. Microbial cellulose utilization: fundamentals and biotechnology // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2002. - V.66, №3. - P. 506-577.
3. Думова В. А., Круглов Ю.В. Ассоциация бактерий, утилизирующая целлюлозы // Микробиология. - 2009. - Т.78, №2. - С. 268-274.
4. Практикум по микробиологии / под ред. Н.С. Егорова. - М.: Изд-во МГУ, 1976. - С.61-65.
УДК 577.151.01
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОТЕАЗ С СИНТЕТИЧЕСКИМИ ХИМИЧЕСКИМИ СУБСТРАТАМИ
У ТЕРМОФИЛЬНОЙ БАКТЕРИИ SE-1-10
А.А. Раднагуруева, Е.В. Лаврентьева*, Б.Б. Намсараев*, Я.Е. Дунаевский**
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ Бурятский государственный университет, Улан-Удэ НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Изучена внеклеточная протеазная активность культуры Se-1-10, выделенной из поверхностного микробного мата термального источника Сея. Показано, что протеиназы относятся к классу сериновых и металлопротеаз.
Ключевые слова: протеиназы, ингибиторы, активный центр.
INTERACTION OF PROTEASES WITH SYNTHETIC CHEMICAL SUBSTRATE AT THERMOPHILIC BACTERIA SE-1-10 A.A. Radnagurueva, E.V. Lavrentieva, B.B. Namsaraev, Ya.E. Dunaevskiy Institute of General and Experimental Biology, SB RAS, Ulan-Ude Buryat State University, Ulan-Ude Belozerskiy Institute of Physiochemical Biology, Moscow State University, Moscow
Extracellular protease activity of culture Se-1-10 isolated from microbial mat of thermal source Seya is studied. It is shown, that proteinases belong to the class of serine and metalloproteases.
Key words: proteinases, inhibitors, active centre.
Протеазы относятся к классу гидролаз, в составе которого образуют подкласс пептидгидролазы. Ранее было показано [1], что протеиназы в основном действуют по четырем каталитическим механизмам, что и было положено в основу их классификации: сериновые (КФ 3.4.21), цистеиновые (КФ 3.4.22), аспартатные (КФ 3.4.23) и металлопротеиназы (КФ 3.4.24). На сегодняшний день показано, что микроорганизмы, выделенные из горячих источников Байкальского региона, относятся к сериновым и металлопротеазам. Активность сериновых протеиназ зависит от каталитической триады аминокислот - аспарагиновая кислота/гистидин/серин (Asp/His/Ser), расположенных в активном центре. Гидроксильная группа серина (Ser) выступает как нуклеофил, атакующий пептидную связь, остаток гистидина (His), расположенный в активном центре, играет роль донора протона, а остаток аспарагина (Asp) участвует в ориентации имидазольного кольца гистидина.
