Микробалдыр сhlorella vulgaris z-1 штамын ангидробиоз жағдайында сақтау нәтижелері

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

УДК 582. 232

Акмуханова Н. Р., Заядан Б. К., Садвакасова А. К., Кирбаева Д. К., Болатхан. К., Бауенова М. О.

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті, Алматы, Қазақстан

e. mail: Nurziya. Akmuhanova@kaznu. kz

Микробалдыр Сhlorella vulgaris Z-1 штамын ангидробиоз жағдайында сақтау нәтижелері

Микробалдырларды белсенді және тіршілікке қабілетті жағдайда ұзақ сақтау - биология ғылымдарының өзекті мәселелерінің бірі болып саналады. Мақалада Сhlorella vulgaris Z-1 штаммының тіршілікке қабілеттілігін ангидробиоз жағдайында зерттеу нәтижелері көрсетілген. Сақтау ұзақтығының жоғарлауымен микробалдырлардың тіршілікке қабілеттілігі төмендейтіні анықталды. Сhlorella vulgaris Z-1 клеткаларын сусызданған жағдайда сақтаудың оптимальды температурасы 30 ⁰ С болатыны нақтыланды. Температура 40 ⁰ С, 60 ⁰ С жағдайында микробалдырлар клеткаларының салыстырмалы төмен өміршеңдігі бақыланды. Клеткалар тіршілікке қабілеттілігін тек сусыздандыру кезінде ғана емес, сақтау кезінде де жоғалтуы мүмкін. Алынған нәтижелер сақтау ұзақтығы жоғарлаған сайын тіршілікке қабілетті клеткалар санының азаятынын көрсетеді. Клеткаларды сақтауда сусыздандырудың температура жағдайы маңызды, яғни сусыздандыру температурасы қаншалықты табиғи жағдайға жақын болса, сақтау барысында тіршілікке қабілетті клеткалар санының мәніде жоғары болатыны анықталды.

Түйін сөздер: Ангидробиоз, анабиоз, хлорелла, микробалдыр, дегидратация, реактивация, регидратация, тіршілікке қабілеттілік, морфометриялық көрсеткіш.

Акмуханова Н. Р., Заядан Б. К., Садвакасова А. К., Кирбаева Д. К., Болатхан. К., Бауенова М. О.

Казахский Национальный университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан

e. mail: Nurziya. Akmuhanova@kaznu. kz

Результаты хранения штаммов микроводоросли Сhlorella vulgaris Z-1 в состоянии ангидробиоза

В статье представлены результаты изучения жизнеспособности штамма Сhlorella vulgaris Z-1 в условиях ангидробиоза. Установлено, что с увеличением времени хранения снижается жизнеспособность клеток микроводоросли. Определено, что оптимальная температура хранение клеток Сhlorella vulgaris Z-1 в обезвоженном состояний составило 30 ⁰ С. В условиях температуры 40 ⁰ С, 60 ⁰ С наблюдается сравнительная низкая выживаемость клеток микроводоросли. Клетки могут терять свою жизнеспособность не только в процессе обезвоживания, также и в процессе хранения. По результатам исследования по мере возрастания длительности хранения, уменьшается число жизнеспособных клеток. Таким образом, при хранении клеток важное значение имеет температура обезвоживания, то есть количество выживших клеток будет значительно высоким, если температура обезвоживание микроводоросли будет приблизительно равной к природным условиям.

Ключевые слова: А нгидробиоз, анабиоз, хлорелла, микроводоросль, дегидратация, реактивация, регидратация, жизнеспособность, морфометрические показатели.

Akmuhanova N. R., Zayadan B. K., Sadvakasaova A. K., Kirbaeva D. K., Bolatkhan K., Bauenova. M. O.
Al-Farabi Kazakh National University in Almaty, Kazakhstan

e. mail: Nurziya. Akmuhanova@kaznu. kz

Results of the storage of strains of microalgae Chlorella vulgaris Z-1 in the state of anhidrobiosis

In the article influence anhidrobiosis storage period on viability of cells Сhlorella vulgaris Z-1 is investigated. Dynamics of decrease in viability of cells with increase in a storage time are revealed. The optimum temperature storage cells Chlorella vulgaris Z-1 in dehydrated stateamounted to 30 ⁰ C determined. Under the conditions of temperature 40 ⁰ C, 60 ⁰ C has a relatively low cell survival microalgae. Cells may lose its viability, not only in the process of dehydration during storage. Storage cell dehydration temperature is important, that is, the numbers viability cells would be high, if the temperature of the drying of the microalgae are approximately similar to natural conditions.

Keywords: Anhidrobiosis, cryostasis, chlorella, microalgae, dehydration, rehydration, reactivation, viability, morphometric indicators.

Микробалдырларды белсенді және тіршілікке қабілетті жағдайда ұзақ сақтау - биология ғылымдарының өзекті мәселелерінің бірі болып саналады. Микробалдырларды коллекцияда сақтаудың көптеген әдістері бар. Олардың барлығы белгілі -бір артықшылықтар мен кемшіліктерден тұрады. Микробалдырлардың дақылдарын сақтаудың дәстүрлі әдістері қоректік ортаға кезеңді егу болып саналады. Сонымен қатар, тіршілікке қабілетті жағдайда клеткаларды сақтаудың белгілі әдістері - микробалдырларды сұйық ортада ұзақ сақтау, агарда, альгинатта, криопротекторлар және қорғанышты орталар қолданып лиофилизация және криосақтау және т. б [1] . Бұл әдістердің барлығы клеткалардың максимальды тіршілікке қабілетті санын алуға бағытталған. Коллекция құрастыруда бұл әдістер тиімсіз, себебі сақталатын дақылға кезеңді қоректік орта дайындау және дақылдың тазалығын бақылауды қатар жүргізу қажет және қымбатқа түседі.

Биологиялық дақылдарды сақтау әдістерінің бірі ангидробиоз - дегидратация нәтижесінде метаболизмді терең және ұзақ тежеу. Бұл үдеріс табиғи жағдайда кең тараған және дақылға қолайлы жағдайда қайта қалпына келеді. Ангидробиоз әдісін микроорганизмдердің коллекциясы мен штаммдардың генетикалық банк мәліметтерін сақтауда қолданады.

Ангидробиоз сұрағы нақтылығында биологиялық құрылымдардың сумен қарым-қатынасын зерттеуге арналған. Клетка 25% байланысқан судан тұратыны белгілі. Су клеткада - ферментативті реакциялар өтетін орта ғана емес, сонымен қатар мембрана мен биополимерлердің құрылымды элементтері болып саналады. Су мембрана түзуші фактор, себебі фосфолипидтердің биомолекулярлы қабаты су ортасында пайда болады [2] . Клеткадағы қалдық ылғалдылық 10% төмен болса, биохимиялық реакциялар тоқтайды. Сусызданудың консервациялау тиімділігінің мәні ферменттердің реакциялық ортасынан айрылуы ғана емес, сонымен бірге олардың белсенділігін тежейтін жоғары концентрациядағы заттардың факторлар кешенінің әсері болып есептеледі. Ағзаның ангидробиотикалық жағдайға өту механизмі, одан қайта шығу және клетканың тіршілікке қабілеттілігінің толық қалпына келуі жалпы биологиялық қызығушылықты тудырады. Өндірістік маңызды фототрофты микроорганизмдердің тіршілікке қабілеттілігін дегидратацияланған жағдайда сақтау мүмкіншілігі практикалық мәнге ие, себебі сусызданған жасушаларды ұзақ уақыт сақтау, кейін қайта қалпына келтіру, оларды әртүрлі өндіріс және медицина саласында қолдануға мүмкіндік береді.

Сондықтан біздің зерттеу жұмысымыздың мақсаты биотехнологияның маңыздың объектілерінің бірі микробалдыр хлорелла жасушасын ангидробиоз жағдайында сақтау, және олардың тіршілікке қабілеттілігін қолайлы жағдайда қайта қалпына келтіру мүмкіншіліктерін зерттеу болып саналады.

Материалдар мен зерттеу әдістері

Зерттеу объектісі ретінде биотехнология кафедрасының фототрофты микроорганизмдер коллекциясының Сhlorella vulgaris Z-1 штаммы қолданылды. Микробалдырларды белсендi өсiру сұйық қоректiк ортада, арнайы шыны ыдыстарда залалсызданған жағдайда және қарқынды жарық көзінде бөлме температурасында жүргізілді. Белсенді Сhlorella vulgaris Z-1 штаммының концентрацияланған клеткаларын алу үшін 3000 айн/мин центрифугалау жүргізілді. Алынған микробалдырлардың биомассасын 1:3 қатынасты (су:жасуша) дистиллденген сумен шайылады. Осылайша алынған Сhlorella vulgaris Z-1 штаммының биомассасын 30 ⁰ С, 40 ⁰ С, 60 ⁰ С температурада термостатқа салып сусыздандыруды 24 сағат жүргізілді. Сусызданған клеткаларды қараңғыда герметикалық жабық ыдыстарда сақталды.

Сhlorella vulgaris Z-1 штаммының клеткаларының морфометриялық өзгергіштігін және өлі тірі жасушалардың қатынасын зерттеу үшін тұздан тазартылған клетка биомассасын залалсызданған шыны бетіне 0, 1 мл тамызып термостатта 30 ⁰ С, 40 ⁰ С, 60 ⁰ С температурада термостатқа салып сусыздандыруды 24 сағат жүргізілді.

Реактивация жүргізу үшін сусызданған клеткаларға 1:1 қатынасында су мен Тамия ортасының қоспасын қосып, белгілі бір уақыт өткен соң бақылау жүргізілді.

Өлі және тірі клеткаларды анықтау үшін метилен көгі немесе бейтарап қызыл бояуларының көмегімен дифференциаланған бояу әдісі қолданылды. 1 мл дақыл суспензиясына 1 мл 1:5000 ретті сұйылтылған метилен көгі немесе бейтарап қызыл бояуы тамызылды. Дақыл суспензиясы мен бояуды жақсылап араластырып, 20 минуттан кейін микроскоппен қаралды [3] .

Зерттеу нәтижелері мен талқылау

Қазіргі таңдағы тұрақсыз экологиялық жағдайда организмдердің биоалуандылығын сақтау және қайта қалпына келтіру мәселелері өзекті болып саналады. Микробалдырлар қоректік тізбектің негізгі мүшесі ретінде белоктарға, аминқышқылдарына, витаминдерге, жартылай қанықпаған май қышқылдарына, пигментерге, эфир майларына, стеариндерге және басқада биологиялық белсенді заттарға бай.

Морфометриялық көрсеткіш әртүрлі температуралық жағдайда жасушалардың тіршілікке қабілеттілігін бағалаудың негізгі критерий болып саналады. Сhlorella vulgaris Z-1 штаммынның сусызданудан кейін қайта қалпына келу үдерісіндегі жасушалардың морфометриялық көрсеткіштерін бақылау нәтижесінде сусыздану үрдісінде және регидратация кезінде жасушалардың формасы мен өлшемі бойынша өзгерістер байқалды. Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының жасушасының диаметрі бақылаумен салыстырғанда 30 ⁰ С температурада кептіру кезінде 10% кішірейген. Микроскоптау кезінде клеткалардың беті жиырылғаны бақыланды (Сурет 1) .

30 ⁰ температурада сусызданған клеткалардың қайта қалпына келу үдерісі 24 сағаттан кейін ені 2, 22 мкм, ұзындығы 3, 36 мкм дейін жетті (кесте-1) .

Сурет. 1. Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының сусыздануға дейінгі жасушасы -А, сусызданудан кейінгі жасушасы-Б.

40 ⁰ С және 60 ⁰ С температурада клеткалардың көлемі сусызданудан кейін 20-30% кішірейген. Дегидратациялау үдерісінен 30 минуттан кейін көлемінің қайта қалпына келу кезінде бастапқы клеткадан 10-20% өзгеріс байқалды. 24 сағаттан кейін клетка көлемі бойынша өзгеріс айтарлықтай бақыланған жоқ (кесте-1) .

Кесте 1- Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының жасушасының сусыздандыру және қайта реактивациялау кезіндегі өзгерісі.

Үлгі

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа )

Жасушалар ені, мкм

Жасушалар ұзындығы, мкм

Үлгі: Бақылау

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 2, 25±0, 01

3, 5±0, 01

Үлгі: Дегидратациялау температурасы 30 ⁰ C

Үлгі: Құрғақ клетка

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 2, 12±0, 01

3, 16±0, 01

Үлгі: 30 минут

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 2, 2±0, 01

3, 26±0, 01

Үлгі: 24 сағаттан кейін

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 2, 22±0, 01

3, 26±0, 01

Үлгі: Дегидратациялау температурасы 40 ⁰ C

Үлгі: Құрғақ клетка

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 1, 85±0, 01

2, 98±0, 01

Үлгі: 30 минут

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 2, 1±0, 01

3, 05±0, 01

Үлгі: 24 сағаттан кейін

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 2, 1±0, 01

3, 06±0, 01

Үлгі: Дегидратациялау температурасы 60 ⁰ C

Үлгі: Құрғақ клетка

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 1, 43±0, 01

2, 24±0, 01

Үлгі: 30 минут

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 1, 56±0, 01

2, 84±0, 01

Үлгі: 24 сағаттан кейін

Мөлшерлік сипаттамалар ( 50 мысал үшін орташа ): 1, 56±0, 01

2, 84±0, 01

Клеткалардың бастапқы көлемінің көрсеткішінің қайта қалпына келуі барлық үлгілерде 30 минуттан кейін бақылана бастады. Бірақ 30 ⁰ температурада сусызданған клеткалардың ғана көлемі бақылауға жақынырақ болды, қалған температурада сусызданған клеткалардың қайта қалпына келу кезіндегі көлемінің көрсеткіші бойынша өзгерістер бар.

Сусыздану үдерісі клеткадан судың бөлінумен жүреді, сусызданған клеткалар нәтижесінде көлем бойынша қысқарып, клеткалардың морофометриялық өзгерісіне алып келеді.

Кептірілген микробалдырлардың реактивациясы регидратациядан басталады. Регидратация (ылғандандыру) - клетканың сумен қанығуы жүретін, таза физикалық үдеріс. Құрғақ клеткаларды ылғандандыру кинетикасы аз зерттелгенмен, судың клеткаға қайта ену ұзақтығы көп емес. Регидратация үдерісінде клетканың қайтымды зақымдалған элементтері алғашқы қалпына келеді, мысалы, «су-белок», «су-нуклеин қышқылы», «су-фосфолипид» және т. б. [4] .

Ылғандандыру кезінде клеткалардың ангидробиоз жағдайынан шығуы бос судың пайда болуымен байланысты. Судың құрамы жоғарлаған сайын қатты құрылымда ісінген гель тәрізді өзгерістер байқалады. Клетка протоплазмасы белгілі бір деңгейге жеткен уақытта тіршілікке қабілеттілік кезеңі басталады.

Толық қоректік ортамен салыстырғанда жартылай сұйылтылған ортада тұздардың концентрациясы сусызданған клеткалар үшін оптимальды және биогенді шок тудырмайды. Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының клеткасының реактивациялау нәтижесі бойынша реактивацияланған клеткалар саны 40 ⁰ С және 60 ⁰ С температурада сусызданған клеткалармен салыстырғанда 30 ⁰ С температурада сусызданған клеткаларда жоғары көрсеткішке ие болды (Кесте 2) . 30 ⁰ С температура сусызданған клеткалардың зақымдалмаған клеткалар саны 60% құраса, қалған 32 және 8% зақымдалған және өлі клеткалардан тұрады. Сусызданған клеткалардың пішінінде ылғалдандырудан кейін қатты өзгерістер бақыланған жоқ. (Сурет 2, 3, 4) .

$C:\Users\User\Pictures\30С.jpg$

Сурет. 2. - Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының 30 ⁰ С температурада сусызданған клеткаларының ылғалдандырудан кейінгі тірі және өлі клеткалары (көк түске боялған клеткалар өлі клеткалар) .

Кесте2 - Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының ылғалдандырудан кейінгі тіршілікке қабілетті клеткалар.

Тіршілікке қабілетті клеткалар

Сусыздандыру температурасы 30 ⁰ С

Сусыздандыру температурасы 40 ⁰ С

Сусыздандыру температурасы 60 ⁰ С

Тіршілікке қабілетті клеткалар: Зақымдалмаған клеткалар саны

Сусыздандыру температурасы 300С: 80

Сусыздандыру температурасы 400С: 45

Сусыздандыру температурасы 600С: 25

Тіршілікке қабілетті клеткалар: Жартылай зақымдалған клеткалар саны

Сусыздандыру температурасы 300С: 12

Сусыздандыру температурасы 400С: 28

Сусыздандыру температурасы 600С: 32

Тіршілікке қабілетті клеткалар: Өлі клеткалар саны

Сусыздандыру температурасы 300С: 8

Сусыздандыру температурасы 400С: 27

Сусыздандыру температурасы 600С: 43

$C:\Users\User\Pictures\40С.jpg$

Сурет. 3. - Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының 40 ⁰ С температурада сусызданған клеткаларының ылғалдандырудан кейінгі тірі және өлі клеткалары (көк түске боялған клеткалар өлі клеткалар) .

$C:\Users\User\Pictures\60С.jpg$

Сурет. 4. - Сhlorella vulgaris Z-1 дақылының 60 ⁰ С температурада сусызданған клеткаларының ылғалдандырудан кейінгі тірі және өлі клеткалары (көк түске боялған клеткалар өлі клеткалар) .

Көптеген авторлар анабиоз үдерісін органикалық қосылыстар эволюциясы мен тіршіліктің дамуындағы маңызды фактор ретінде санайды. Шындығында, биоорганикалық молекулалар және протобионттар су ортасында дамыды. Жердің дамуының алғашқы дәуірлеріндегі экстремальды жағдайларда пайда болған биологиялық құрылымдар жиі дегидратация - регидратацияға ұшырап отырды, және қажетті төзімділікке ие ағзалар ғана тіршілігін сақтап отырды. Анабиоз табиғатта кең тараған құбылыс. Бұл жағдайда микроорганизмдер, өсімдіктердің тыныштық формалары, қарапайымдылар, кейбір құрлықтағы омыртқасыздар, жеке бунақденелілер, сүтқоректі жануарлардың мүшелері мен эмбриондар бола алады [5] .

Су кез-келген биологиялық объектінің негізгі сандық компоненті болып саналады. көптеген зерттеулер нәтижесі бойынша биологиялық объектілерде су әртүрлі формада кездеседі. Клеткадағы бос су биохимиялық реакциялардың өтуін, ал байланысқан су - клетка құрылымдарының физикалық қасиетін анықтайды.

Микробалдырларды белсенді жағдайда ұзақ сақтау -альгология саласының маңызды мәселелерінің бірі болып саналды. Микробалдырдың тіршілік ету қабілетіне сақтау ұзақтығын 1, 2 және 3 айдан кейін тексеру жүргізілді.

Кесте 3 - Сақтау ұзақтығының Сhlorella vulgaris Z-1 клеткаларының тіршілікке қабілеттілігіне әсері.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.