Жарқыраған бактериялар және биолюминесценция

Белгілі светят мүлдем барлық тірі организмдер. Қабілетті — свечению және барлық бактериялар. Бұл жану өзінің табиғаты бойынша болып табылады биолюминесценцией.
Биолюминесценция арасында кеңінен организмдер: жоғары дейін бактериялар. Люминесцентті бактериялар — бірі көптеген біржасушалы ағзалардан пайда болуының мекендеушілерінің теңіздер мен мұхиттар. Олар ықпал етпейді «фосфоресценции» теңіздер, бірақ өте маңызды жалпы экология теңіз организмдер. Зерттеушілер бөлігін шоғырландырады назар тиімді процесінде тікелей трансформация химиялық энергия жарық. Тағы мәлім болған физиологиялық-биохимиялық қасиеттері люминесцентті бактериялар мен қасиеттері туралы бактериялық люциферазы — ферментінің жүзеге асыратын білім кванттардың жарық тотықтыру кезінде қалпына келтірілген химиялық қосылыстар. Прогресс осы салаларда соңғы 20 жылда несомненен және байланысты қалай салыстырмалы оңай тіркеу ферменттің белсенділігінің, сондай-ақ тарта отырып, қазіргі заманғы физика-химиялық әдістері: ЯМР, масс-спектроскопия және басқа да. Сонымен бірге, шешілмей қалып отыр көптеген мәселелер, әсіресе, басты: машинасының люминесцентті жүйе бактериялар қалай генерация кванттардың жарық және не үшін бактериялар светят?
Соңғы жылдары түбегейлі өзгереді ұсыну туралы люциферазе. Господствовавшие ұзақ уақыт көзқарастары фермент ретінде өте қарапайым устроенный белок под натиском жаңа және переосмысленных ескі эксперименттік деректер жағынан орын неғұрлым айқын тұжырымдамалары қажет белок-белоктық өзара іс-қимыл үшін тиімді генерациялау кванттардың жарық. Жаңа көзқарастар ынталандырады қызығушылық бактериялық биолюминесценции.
Қызығушылығын арттыру, бактериялық биолюминесценции байланысты, сондай-ақ, бұл құбылыс көз алдымызда өзгеруде өте перспективалық талдау әдісі. Субстраттары болып үшін люминесцентной жүйесінің қызмет етеді пиридиннуклеотиды, флавины, алифатикалық альдегидтер және оттегі, яғни, қосылыстар, занимающие түйін позиция жасуша метаболизмі. Ұштастыра отырып, қазіргі заманғы аппаратурным жабдықтауға тіркеу кванттардың жарық бұл жасайды қолайлы мүмкіндіктер әдісті қолдану түрлі салаларында биотехнология.
Қызығушылық бактериялық биолюминесценции үшін энзимологов көруге болады деп қаралады емес, әлдебір бірегей ферментная жүйесі, монооксигеназа, бірі-реакция өнімдерінің болып табылады квант жарық. Сезімтал және объективті бағалау, белсенділік, осындай ферментінің мүмкін шоғырлануы кезінде субстраттар мен кофакторов қолы жетпейтін басқа да ферменттер және сонымен қатар жақын внутриклеточным.
1. Жарқырайтын бактериялар
Ең ұсақ тірі шығарғыштар — бұл жарқырайтын бактериялар. Қазіргі заманғы жіктеу жарқырайтын бактериялар жатады көші-Photobacterium, Vibrio, Lucibacterium.
Люминесцентті түрлерімен түрдегі Photobacterium болып табылады:
P. phosphoreum және P. leiognathi.
Люминесцентті түрлерімен түрлі Vibrio болып табылады:
V. fischeri, V. logei, V. harveyi, V. splendida.
1.2 Физиологиялық қасиеттері
Жарқырайтын бактериялар, мекендейтін еркін теңіз суында жатады сапрофитам: олар органикалық заттармен қоректенеді, ерітілген теңіз суында, бүлініп кететін қалдықтары өлген жануарлар мен өсімдіктердің жиі орналасады па өлі балыққа және кальмарах. В тропиках, мысалы, жеткілікті қалдыру па түн банкте теңіз суы өлі кальмара үшін таңертең дерлік табуға болады оның айқын светящимся жылғы размножившихся бактериялар. Кейбір жарқырайтын бактериялар шын мәнісінде таңғалдырады шаян тәрізділер — асшаяндарды. Олардың арасында белгілі саны аз нысандары, олар өмір сүру мүмкін теле лягушек, маса. Ауырған жануарлар айналады жарқыраған жалғастыруда светиться біраз уақыт өткеннен кейін қаза тапқан.
Жақында табылған, бұл ферменттер жарқырайтын бактериялар қабілетті разлагать ең төзімді заттардың биологиялық текті — хитин. «Хитиновый панцирь киінген шаян тәрізділер, олар үлкен бөлігін құрайды тірі салмағы мұхитындағы. Хитиновые қаңқа солған шаяндар үздіксіз жаңбыр тұнады па түбі. Разлагая бұл қалдықтары, жанатын бактериялар қайтарады зат мұхит және ойнайды осылайша елеулі рөл атқаратын круговороте заттар.
жарқырайтын бактерия өсіру биолюминесценция
Барлық люминесцентті бактериялар болып табылады грамотрицательными жылжымалы палочками, факультативтік қатаң анаэроб организмдерге жатады, қабілетті өсе түріне байланысты кең температуралар аралығында (4-тен 35а) глюкозе, маннозе, галактозе, фруктозе, алу және продуцировать внеклеточную хитиназу.
Жасушалар V. fischeri құрамында сары пигмент бар нысаны палочки с пучком талшықтарын. P. phosphoreum және P. leiognathi. таксономически ұқсас және ерекшеленеді оңтайлы өсу температурасы. P. phosphoreum ерекшеленеді инкубацией төмен температураларда (4°С), және олардың өсуі көбіне тежеледі температураларда 25-тен астам°, P. leiognathi жақсы өседі, температура-35° мен, әдетте, қандай да бір тропикалық суларда. Бірақ кездеседі, бактериялар, жарқырайтын температурада, жақын нөлге тең. Мұндай нысандары бөлініп, экспедиция зертханасында фотобиологии Институтының физика. Л. В. Кирепского бірі суларды Охотского моря. Мүмкін, дәл осы себеп бойынша белгілі сипаттамаларға полярников шуақ теңіз мұз. Мәдениет болып табылады облигатными теңіз нысандары өзіндік қажеттілікке ионах натрий. Бактериялар білдіреді қысқа таяқшалар с полярными жгутиками.

Мүлдем ерекше және жоғары дәрежелі қызықты топ теңіз жарқырайтын бактериялар — бұл симбионты — сожители балық және головоногих ұлулар. Олардың ашқан итальян ғалымы У. Пьерантони. Ол тауып, бұл кейбір балық бар органдар свечения, өздері қабілетті емес генерациялау жарық. Олардың жарық органдары болып табылады осы қопсытқыштар үшін бактериялар. Кровеносная балық жабдықтайды бактериялар қоректік шығарады, зат алмасу өнімдері, жеткізеді оттегі мазмұны, оның бактериялар өте сезімтал. Бұл жағдай пайдаланылады балықпен басқару үшін свечением: қысу қан тамырларының жабатын қан ағыны болмаған кезде оттегі, жану бактериялардың өшсе, қан тамырларының кеңейту туғызады жарқылды свечения.
1.3 Спектрін және қарқындылығы жарық эмиссия
Спектр эмиссия көптеген люминесценттік бактериялар сипатталады жеке кең жазықта отырып пиком 490-495 нм. P. phosphoreum танытады айқын қозғалыс көгілдір облысы максимумом 465 немесе 478 нм.
Әдетте эмиссия спектрі тірі жасушалары сәйкес келеді осындай реакциялар люциферазы жасанды құрылған зертханада, бірақ кездеседі және алып тастау. Осылайша, спектрін эмиссия люциферазы P. phosphoreum сипатталады максимумом, сдвинутым қызыл область салыстырғанда жасушалары 25 нм.
Спектрлер свечения бактериялардың өзгермейді жас ұлғайған сайын мәдениет және тәуелді емес температура, рН, тұздық құрамының ортаның айырмашылығы қарқындылығы свечения бактериялардың, ол байланысты сыртқы факторлар: температура, рН, аэрация, гидростатикалық қысым, орта құрамын.
Люминесцентті бактериялар болып табылады, ең кішкентай көздері биолюминесценции. Энергия свечения бір бактериялары анықталды 5 10-10 мкВт/см2 кезінде 510 нм, баламалы 1,9 10-14 энергиясын шамдар. Ең жарқын штамдары люминесцентті бактериялар радиациялық жатыр 103 — 104 квант/кл.
2. Люминесцентті жүйе бактериялар
2.1 Бақылау синтезбен және белсенділігі люминесцентной жүйесі
Синтездеу люминесцентной жүйесін қатты реттеледі ортаның құрамымен. Ең төменгі ортада барлық компоненттері анықталды, және ингибиторлары, қатысушылар кешенді ортада жоқ.
Өсіп келе жатқан бактериялар бөледі ортаға активаторы, воздействующий » ген люциферазы және іске қосушы және оның синтезі. Үшін көріністері, оның қолданылу қатысуы міндетті ортада амин қышқылдары — аргинин.
Оттегі маңызды ғана емес, субстрат ретінде реакциялар, бірақ және бақылайтын агент синтезі люциферазы. Өйткені люцифераза өте жоғары сродство к оттек, кислород мүмкін лимитировать аэробты өсуі люминесцентті бактериялардың шоғырлануы кезінде, әбден жеткілікті жоғары белсенділік люциферазы.
Шоғырлануы кезінде О2, лимиттеуші бактериялардың өсуін синтезі люциферазы, сондай-ақ лимитироваться, басқа түрлерінде жасушалар дамиды жоғары мазмұнымен люцеферазы. Бірінші топ, онда бар арасында тығыз байланыс өсуімен және синтезбен люциферазы қамтиды V. harveyi және P. Leiognathi. Лимитированная оттек бойынша мәдениет түзеді сонша люциферазы бірлігіне биомасса қанша және нелимитированная. Мәдениеттер P. phosphoreum және V. fischeri төмен концентрацияларында О2 синтезі люцеферазы емес шектелетін және жасушаның құрамында көптеген ферменттер. Бұл айырмашылықтар реакция ұстауға 02 байланысты экологиялық ерекшеліктері мекендейтін әр түрлі. Күрделі реттелуі туралы куәландырады светоизлучающая жүйесі бақылауында басқаратын механизмдердің жасушалар.
2.2 Электротранспортные тізбегі люминесцентті және бактериялардың оқшаулау люминесцентной жүйесі
Бактериялық биолюминесценция — бұл окислительный процесс жүреді тұтыну оттегі. Бұрын зерттеушілер деп есептеді люминесценция бар қарапайым салдары-тыныс алу.
Ара-арасында люминесценцией және парциальным кернеуі О2 в өсіп келе жатқан мәдениет исследовалось және покапано, жылдамдығы тұтыну О2 ағынды шынықтырумен 250 С тең 8,3-10-2 мкл/сағ па 1 млн жасушалар. Алайда, ең маңызды болып табылады білуге, қанша оттегі, поглощенного люминесцентті бактериялар, барады светопродуцирующую реакция.
Осылайша, шынайылығы өмір сүру үшін бәсекелестік тұтыну оттегі геминовой және люминесцентті жүйелерімен күмән келтірмейді.
Айта кету керек, тек шамалы саны О2, тұтынылған «световом» тыныс пайдаланылады үдерісіне светоизлучения. Басым бөлігі 02 болуы мүмкін тартылуы да қайтымды тотығу люциферина, сопровождающееся білімі бар кванттардың.

Бірінші сатысында реакция қалпына келтіру субстрат кейіннен энзиматическим окислением.

Реакция бұл түрі сипатталады, бұл сатысы қалпына келтіру субстрат тікелей алдында светоизлучающему тотықтандыру немесе алып жүреді. Мұндай реакция негізінде жатыр свечения бактериялар. Ол білдіреді ферментативное тотығу люциферина рөлі, оның бактериялар атқарады қалпына келтірілген флавинмононуклеотид (FMN-Н2). Люцифераза — фермент реакция — бөлінген у бактериялар. Басқа люцифе-еселеп, люциферина және оттегі, табысты алу пробиркада бактериялық биолюминесцентной реакция қажет альдегид саны көміртегі атомдар кемінде жеті; тиімдірек барлығы альдегидтер с тізбекпен 11 — 13, көміртегі атомдар.
Қалпына келтіру флавинмононуклеотида жүреді реакция қалпына келтірілген никотинамидадениндинуклеотидом (NAD-Н2) ферментінің қатысуымен дегидрогеназы. Өйткені NAD-Н2 түзіледі барысында жасушалық тотығу тағамдық заттарды бактериялар, түсінуге болады, қандай жолмен энергия жасушалары беріледі светоизлучающей жүйесі. Ең жалпы түрінде оны білдіруге болады мұндай схемамен сүйемелденеді:

Бұл ретте FMN-Н2 бірге люциферазой және альдегидом құрады кешені, ол болуы мүмкін ондаған секунд ерітіндіде бөлме температурасында, ал температурада сұйық азот сақталады неопределенно ұзақ. Оның өмір сүруінің торда жоқ белгілі. Жақында сәті тіркеуге шуақ жылғы бір бактериялық жасушалар.
Осы уақытқа дейін әдебиетте дау жалғасуда рөлі туралы альдегид в свечении бактериялар. Сәйкес болжам, развиваемому американдық биохимиком Ма, тотығуы альдегид в қышқылын береді энергиясын биолюминесцентной реакциялар.
Механизмі биолюминесцентной реакциялар болуы мүмкін емес, түсінікті болды, әзірге айналады айқын рөлі ферменттер осы реакцияларды — люциферазы » высокоэффективном айналуы химиялық энергия жарық.
Туралы мәліметтер осы молекуласындағы әлі толы. Анықталғаны, люцифераза оның молекулалық салмағы, жақын 80000 болып табылады димером, т. е екі субъединиц, бөлуге және қайта жаңарту белсенді люциферазу.
Люцифераза құрамында металдар: се құрамында сегіз еркін сульфогидрильных топтар, бірақ жоқ дисулъфидных байланыстар.
Кезінде қарқынды свечении саны люциферазы торда жетуі мүмкін, 5% ақуыз.
3. Өсіру және пайдалану жарқырайтын бактериялар
Люминесцентті бактериялар бөлінуі мүмкін теңіз су немесе теңіз мекендеушілерінің. Қарапайым микробиологиялық әдістермен алады таза мәдениет осы организмдер. Өсіру люминесцентті бактериялардың ұсынбайды ерекше қиындықтар, олардың өсуіне қажет салыстырмалы түрде қарапайым қоректік орта қажет, тек барлық шарттарын сақтауға қатысты, олардың тамақтану, ортаның рН және температура.
Жүйесі люциферазы өте сезімтал әртүрлі загрязнениям, сондықтан оларды пайдаланады неизбирательных экспресс-тестке жалпы уыттылығы.
Проблема сапасын бақылау жер үсті суларының мәнге ие болып отыр. Ластану көздері әр түрлі шығу тегі, құрамы мен мазмұнына улы заттар.

Жүйесі биодетекции білдіреді аралас тұратын кешен, фотобактерий және фотодетектора. Биосенсоры қабілетті анықтауға кең ауқымды уытты қосылыстар кезінде өте төмен шоғырлануы.

Қазіргі уақытта әзірленеді биосенсорные жүйесінің негізінде иммобилизденген жасушалар микроорганизмдер жүргізуге мүмкіндік беретін талдау ағынды жүйелерде және т. б. тікелей сынама алу, сондай-ақ су объекті. Мүмкін ұзақ пайдалану бір биосенсора, егер толқынында жоқ экотоксиканты және бақылау кумулятивтік тиімділік.
Ретінде тасығыштарды иммобилизациялау үшін жасушалар микроорганизмдер болуы мүмкін әр түрлі гельдер: Са-альгинатные, агарозные, криогели поливинилового спирт (ПВС), криогели полиакриламида. Қызығушылық туғызады криогель ПВС жоқтығының арқасында, диффузиялық шектеулер молекулалардың экотоксикантов, биологиялық тұрақтылығын және орнықтылығын реологиялық сипаттамалары кең диапазонда оң температура (70°С).

Set жоғары организмдер болуы мүмкін белгілі бір мақсаты: үшін тарту әр түрлі еден, приманка тағам үшін немесе ескерту сигналы болуы мүмкін, жарықтандыру үшін қиын, бірақ орнату функциясын құндылықтар биолюминесценции бар бактериялар.
Тұрғысынан мультиферментной гипотезаны құрылыстар бактериялық люциферазы, бактериялық люминесценция нефункциональна болып табылады жанама өнімі таза химиялық реакциялар.
Алайда, неге эволюциясы сақтап немесе әкелді пайда болуына биолюминесценции у бактериялардың бар ма, қандай да бір биологиялық маңызы өздері үшін? Белгілі болғандай, свободноживущие теңіз бактериялары емес люминесцируют ашық су қоймаларында тек светят » сапрофитном және симбиотическом жағдайларда. Оларды бейімдеу артықшылықтары байқалуы мүмкін тек ерекше экожүйе. Осылайша, біз не мойындауымыз керек біздің білім биологтар люминесцентті бактериялардың жеткіліксіз, не екенін мойындау керек бактериялық биолюминесценция нефункциональна және ешқандай артықшылықтар үшін свободноживущих…..

Добавить комментарий

Your email address will not be published.