Биологическая характеристика рода Cupriavidus

Актуальность. Cupriavidus necator JMP134 (ранее Ralstonia eutropha JMP134) представляет собой грамотрицательные β-протеобактерии, способные разлагать различные хлорароматические соединения и химически связанные загрязнители. Первоначально он был выделен на основании его способности использовать 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-D) в качестве единственного источника углерода и энергии. Помимо 2,4-D, этот штамм также может расти на различных ароматических субстратах, таких как 4-хлор-2-метилфеноксиацетат (MCPA), 3-хлорбензойная кислота (3-CB), 2,4, 6-трихлорфенол и 4-фторбензоат.

---

На сервисе Work5 написание курсовых на заказ в Кемерово - это просто.

---

. Идентифицированы гены, необходимые для утилизации 2,4-D. Они расположены в двух кластерах на плазмиде pPJ4: tfdI и tfdII. Были описаны последовательность и анализ плазмиды pJP4, и была предложена конгруэнтная модель бактериальной адаптации к хлороароматическим загрязнителям. Согласно этой модели, кластеры катаболических генов собираются модульным способом в плазмидные остова широкого диапазона хозяев посредством повторяющихся событий захвата хромосом. Геномы Cupriavidus и родственных Burkholderia обычно многораздельны и состоят из двух больших репликонов (хромосом), сопровождаемых классическими плазмидами. Предыдущая работа с Burkholderia xenovorans LB400 выявила дифференциальное распределение генов с основными функциями, преимущественно кодируемыми большей хромосомой, а вторичные функции - меньшей. Было высказано предположение, что вторичные хромосомы у многих бактерий произошли от предковых плазмид, которые, в свою очередь, были реципиентами генов, ранее переданных от предковых первичных хромосом. Существование нескольких Cupriavidus и Burkholderia геномы предоставляют возможность для сравнительных исследований, которые приведут к лучшему пониманию эволюционных механизмов формирования многочастичных геномов и взаимосвязи со способностями к биодеградации. Цель – изучить биологическую характеристику рода Cupriavidus. Задачи: – рассмотреть описание бактерии Cupriavidus necator; – изучить геохимические и биохимические особенности бактерии Cupriavidus necator; – проанализировать синтез полигидроксиалканоатов бактериями Cupriavidus necator B-10646 при росте на олеиновой кислоте; – проанализировать биосинтез поли(3-гидроксибутирата-со-3-гидроксивалерата) бактериями Cupriavidus necator B-10646, культивируемыми на смеси из олеиновой кислоты и предшественников 3-гидроксивалерата. Объект - бактерия Cupriavidus necator. Предмет – Cupriavidus necator в биотехнологии Методы исследования в работе – сравнение и анализ. Структурно работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

Разработка штаммов и процессов для биотехнологического производства платформенных химикатов из CO2 является необходимостью для реализации биоэкономики. Бактерии Knallgas, такие как C. necator, предлагают возможность производить более сложные химические вещества из CO2, так как цикл Кальвина приводит к производству единиц C3, а аэробный дыхательный метаболизм обеспечивает достаточное количество энергии. Следовательно, это исследование не только описывает, насколько эффективно ацетоин может быть получен из CO2, но, кроме того, оно является доказательством принципа для множества различных производственных процессов, ответвленных из пирувата. Исследован рост C. necator B-10646 и синтез полимера при выращивании бактерий на среде, содержащей в качестве единственного источника углерода олеиновую кислоту в концентрациях 5-50 г/л. Максимальные величины урожайности по биомассе и содержанию полимера получены при исходных концентрациях олеиновой кислоты 10-20 г/л и минимальных остаточных концентрациях субстрата (0,6-10,1 г/л). Установлено, что полимер, синтезируемый бактериями в присутствии олеиновой кислоты, не является гомополимером П(3ГБ) – в его составе помимо основного мономера 3ГБ входят мономеры 3ГВ и 3ГГ, однако не установлена взаимосвязь между концентрацией олеиновой кислоты и содержанием мономеров 3ГВ и 3ГГ. С увеличением концентрации олеиновой кислоты происходило снижение средневесовой и среднечисловой молекулярной массы полимера. Таким образом, культивирование бактерий с целью получения полимера при использовании в качестве субстрата олеиновой кислоты лучше проводить при относительно низких ее концентрациях. Исследован рост C. necator B-10646 и синтез полимера при выращивании бактерий на среде, содержащей олеиновую кислоту и субстраты – предшественники синтеза 3ГВ (пропионат и валерат калия). Бактерии синтезировали сополимер П(3ГБ-со-3ГВ) с включением 3ГВ в долях 21,2 и 14,3 мол. % при использовании соответственно валерата и пропионата калия. Полимер, синтезируемый в присутствии предшественников синтеза 3ГВ, характеризовался более низкой Мч и высокой полидисперсностью по сравнению с полимером, полученным в отсутствие прекурсоров. Наличие предшественников синтеза 3ГВ не повлияло на состав ЖК экстрагируемых липидов бактерий. В результате выполненных исследований олеиновая кислота может рассматриваться в качестве перспективного основного субстрата для роста бактерий C. necator B-10646 и синтеза сополимеров с 3ГВ.

1.Akiyama M., Tsuge T., Doi Y. Environmental life cycle comparison of polyhydroxyalkanoates produced frоm renewable carbon resources by bacterial fermentation. // Polymer Degradation and Stability, 2003.–№80(1).–Р. 183-194. 2. Arikawa H., Sato S., Fujiki T., Matsumoto K. A study on the relation between poly(3- hydroxybutyrate) depolymerases or oligomer hydrolases and molecular weight of polyhydroxyalkanoates accumulating in Cupriavidus necator H16.// Journal of Biotechnology,2016.–№ 227.–Р. 94-102. 3.Chen Y.G., Yang H.Z., Zhou Q., Chen J., Gu G.W. Cleaner recovery of poly(3-hydroxybutyric acid) synthesized in Alcaligenes eutrophus. //Process Biochemistry,2001.– № 36(6).–Р.501-506 4.Fukui T., Doi Y. Efficient production of polyhydroxyalkanoates frоm plant oils by Alcaligenes eutrophus and its recombinant strain. //Applied Microbiology and Biotechnology,2018.–№ 49(3).–Р.333-336. 5. Grigull V.H., da Silva D.D., Garcia M.C.F., Furlan S.A., Pezzin A.P.T., Schneider A.L.S., Aragão G.F. Production and characterization of poly(3-hydroxybutyrate) frоm oleic acid by Ralstonia eutropha. // Food Technology and Biotechnology, 2018.–№ 46(2).–Р. 223-228. 6. Jurasek L., Marchessault R.H. Polyhydroxyalkanoate (PHA) granule formation in Ralstonia eutropha cells: a computer simulation.// Applied Microbiology and Biotechnology, 2014.– №64(5).–Р. 611-617. 7.Kahar P., Tsuge T., Taguchi K., Doi Y. High yield production of polyhydroxyalkanoates frоm soybean oil by Ralstonia eutropha and its recombinant strain. //Polymer Degradation and Stability, 2018.– №83(1).–Р. 79-86 8. Kim B.S. Production of poly(3-hydroxybutyrate) frоm inexpensive substrates. //Enzyme and Microbial Technology, 2016.–№27(10).–Р. 774-777 9. Lee S.Y., Choi J.I. Effect of fermentation performance on the economics of poly(3- hydroxybutyrate) production by Alcaligenes latus.// Polymer Degradation and Stability, 2018.–№59(1-3).–Р. 387-393 10.Marangoni C., Furigo A.Jr., de Aragão G.M.F. Oleic acid improves poly(3-hydroxybutyrateco-3-hydroxyvalerate) production by Ralstonia eutropha in inverted sugar and propionic acid. //Biotechnology Letteres,2018.– №22(20).–Р. 1635–1638