«Галофильные бактерии». Введение По своему количеству и разнообразию одноклеточные далеко превосходят всех остальных обитателей нашей планеты. Их находят. - презентация

1 «Галофильные бактерии»

2 Введение По своему количеству и разнообразию одноклеточные далеко превосходят всех остальных обитателей нашей планеты. Их находят в почве на глубине в несколько сотен метров, во всей толще Мирового океана, во льдах ледников, в водах систем охлаждения ядерных реакторов. По своему количеству и разнообразию одноклеточные далеко превосходят всех остальных обитателей нашей планеты. Их находят в почве на глубине в несколько сотен метров, во всей толще Мирового океана, во льдах ледников, в водах систем охлаждения ядерных реакторов.

3 Экстремофилы - совокупное название для живых существ (в т.ч. бактерий и микроорганизмов), способных жить и размножаться в экстремальных условиях окружающей среды (высокие/низкие температуры, малое количество воздуха, чрезмерное давление и т.п.). Экстремофилы - совокупное название для живых существ (в т.ч. бактерий и микроорганизмов), способных жить и размножаться в экстремальных условиях окружающей среды (высокие/низкие температуры, малое количество воздуха, чрезмерное давление и т.п.).

4 По условиям обитания экстремофилов можно разделить на: 1) термофилы - способны переносить высокие температуры ( °С); 2) психрофилы - способны к размножению при сравнительно низких температурах ( °С); ( °С); 3) ацидофилы - живут в кислотных средах (pH 15); 4) алкалифилы - живут в щелочных средах (pH 911); 5) базофилы - выдерживают давление до 700 атмосфер; 6) галофилы - живут в соляных растворах с содержанием NaCl 25 30; 7) ксерофилы - выживают при минимальном уровне влаги.. Среди них ярко выделяются микроорганизмы - экстремофилы, обитающие в настолько неблагоприятных условиях, что на первый взгляд жизнь там кажется невозможной.

5 Галофилы (от др.- греч. λς соль и φιλέω люблю) тип экстремофилов, организмы, обитающие в условиях высокой солёности в морях, солёных озёрах, засоленных почвах и т. п. Галофилы способны поддерживать в жидкостях тела относительно постоянную концентрацию осмотически активных веществ, более низкую, чем в окружающей их морской воде с помощью осморегуляции. Галофилы (от др.- греч. λς соль и φιλέω люблю) тип экстремофилов, организмы, обитающие в условиях высокой солёности в морях, солёных озёрах, засоленных почвах и т. п. Галофилы способны поддерживать в жидкостях тела относительно постоянную концентрацию осмотически активных веществ, более низкую, чем в окружающей их морской воде с помощью осморегуляции.Галофилы

6 Галофильные бактерии – обитают в соленой воде. Экстремальные галофилы развиваются в средах с концентрацией хлорида натрия 15–32% (бактерии родов Halobacterium, Halococcus). Галофильные бактерии – обитают в соленой воде. Экстремальные галофилы развиваются в средах с концентрацией хлорида натрия 15–32% (бактерии родов Halobacterium, Halococcus).

7 Галлофилы Галлофилы встречаются на кристаллах соли в прибрежной полосе, на соленой рыбе, на засоленных шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах. Большие скопления галофилов благодаря высокому содержанию в них каротиноидов имеют бледно- морковный оттенок Галлофилы встречаются на кристаллах соли в прибрежной полосе, на соленой рыбе, на засоленных шкурах животных, на рассольных сырах, в капустных и огуречных рассолах. Большие скопления галофилов благодаря высокому содержанию в них каротиноидов имеют бледно- морковный оттенок

8 Доктор Бонни Бакстер из Вестминстерского колледжа в Солт- Лейк-Сити начала первый всесторонний анализ микробов в знаменитом Большом солёном озере штата Юта. Эти микробы- экстремофилы живут в условиях, в которых другие организмы не выжили бы. Солёность воды здесь составляет 30% в десять раз выше, чем у морской. Плюс жара и солнце.

9 Судя по их строению, галофилы – одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налету на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галофилы были выделены в начале нашего столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия ХХ века. Известный естествоиспытатель Бекинг в 1928 г. назвал галофильные бактерии организмами, «живущими на грани физиологических возможностей». У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галофилы свободно эволюционировали на протяжении всей истории развития жизни на Земле. Судя по их строению, галофилы – одни из древнейших обитателей нашей планеты. Человечеству они известны довольно давно по красноватому налету на продуктах, консервируемых с использованием больших количеств поваренной соли. Впервые галофилы были выделены в начале нашего столетия из микрофлоры лиманной грязи, однако их систематическое изучение началось только в конце второго десятилетия ХХ века. Известный естествоиспытатель Бекинг в 1928 г. назвал галофильные бактерии организмами, «живущими на грани физиологических возможностей». У них практически нет врагов или конкурентов, способных жить в таких же условиях, и поэтому галофилы свободно эволюционировали на протяжении всей истории развития жизни на Земле.

10 Галофильные микроорганизмы представлены двумя основными типами: умеренными галофилами, которые развиваются при содержании соли 1-2%, хорошо растут в среде с 10% соли, но могут выносить даже 20%-ное ее содержание (большинство бактерий не переносят концентрации NaCl выше 5 %) и экстремально галофильными бактериями родов Halococcus и Halobacterium, которые требуют около % солей и способны хорошо расти в насыщенном растворе NaCl- при 32% - ной концентрации соли. Галофильные микроорганизмы представлены двумя основными типами: умеренными галофилами, которые развиваются при содержании соли 1-2%, хорошо растут в среде с 10% соли, но могут выносить даже 20%-ное ее содержание (большинство бактерий не переносят концентрации NaCl выше 5 %) и экстремально галофильными бактериями родов Halococcus и Halobacterium, которые требуют около % солей и способны хорошо расти в насыщенном растворе NaCl- при 32% - ной концентрации соли. Halococcus Halobacterium

11 Озёра-природные источники галофилов Источником галофильных бактерий служат природные соленые озера. Экосистемы соленых озер, как правило, обладают низким биоразнообразием по сравнению с другими водными и наземными экосистемами. В то же время, поддержание устойчивого биотического круговорота требует определенного минимального уровня биоразнообразия. Поэтому соленые озера, возможно, являются примерами экосистем с биоразнообразием, близким к минимально возможному для устойчивого функционирования биотического круговорота Источником галофильных бактерий служат природные соленые озера. Экосистемы соленых озер, как правило, обладают низким биоразнообразием по сравнению с другими водными и наземными экосистемами. В то же время, поддержание устойчивого биотического круговорота требует определенного минимального уровня биоразнообразия. Поэтому соленые озера, возможно, являются примерами экосистем с биоразнообразием, близким к минимально возможному для устойчивого функционирования биотического круговорота Например, Мертвое море, откуда было получено несколько штаммов, используемых учеными Израиля со времени первых исследований микрофлоры этого водоема (Агре, 1988). Следует отметить, что не во всех озерах такого рода NaCl является главным солевым компонентом: в Мертвом море содержание Мg2+ выше, чем содержание Na+. Существуют и другие интересные соленые озера, которые, однако, в микробиологическом отношении либо мало, либо совсем не изучены.

12 Организмы, толерантные к солям и другим растворенным веществам, широко распространены среди бактерий, грибов, дрожжей, водорослей и простейших, а также среди вирусов, специфичных для некоторых из этих организмов. К наиболее характерным для этой группы организмам относятся экстремально галофильные бактерии родов Наlobaсterium и Наlососсus,способные к росту на насыщенном растворе NаС1 (около 32% или 5,2М). Они характеризуются тем, что нижний, критический для их роста предел содержания NаCl составляет 12 15%, в то же время целый ряд других организмов, способных к росту в насыщенном растворе NaС1, нуждается в значительно меньших его количествах, чем экстремальные галофилы, галобактерии и галококки обладают многими биохимическим свойствами, отличающими их от других форм микроорганизмов.

13 К умеренным галофилам было отнесено несколько организмов, вызывающих порчу пищевых продуктов и способных расти при концентрациях NaCl от 0,5 до 3,5 М (приблизительно 320%). Это определение относится также ко многим морским бактериям, которые нуждаются для своего роста в присутствии NаС1 в концентрации около 0,5 М (3%), но, как было установлено при дальнейшем исследовании, выдерживают значительно более высокие концентрации NаС1, например 20, 25 и даже 30% (Дзюба, 1997). Полученные в последнее время данные показывают, что точное определение нижней концентрации соли, необходимой для роста умеренно галофильных бактерий, невозможно, если при этом не указывается температура. При 20°С описанный недавно вид Рlanococcus halophilus растет при почти полном отсутствии в среде ионов Nа+ (0,01 М). При повышении температуры до 25°С или выше концентрация NаС1 должна быть увеличена по крайней мере до 0,5М, причем NаС1 не может быть заменен КС1 или какими-либо ионными веществами. Таким образом, если эксперименты проводятся при 25°С, то данный организм (способный расти в присутствии 4,0 М NаС1) можно классифицировать как высоко толерантный к соли, тогда как при 20°С его следует рассматривать как умеренный галлофил Умеренные галофилы

14 ГРУППЫ АРХЕБАКТЕРИЙ ГРУППЫ АРХЕБАКТЕРИЙ Длительное время считали, что без участия хлорофилла фотосинтез невозможен. Способность некоторых экстремально галофильных архебактерий осуществлять фотосинтез бесхлорофилльного типа была обнаружена в начале 70-х гг. Д. Остерхельтом и В. Стокениусом (D. Oesterhelt, W. Stoeckenius), идентифицировавшими в ЦПМ Halobacterium salinarium бактериородопсин белок, ковалентно связанный с каротиноидом, и показавшими способность этого белка к светозависимому переносу протонов через мембрану, приводящему в конечном итоге к синтезу АТФ. Фотофосфорилирование, обнаруженное у этих архебактерий, единственный пример превращения энергии света в химическую энергию АТФ без участия электронтранспортной цепи. Галофильные архебактерий распространены там, где есть подходящие для этого условия с высоким содержанием NaCl и других необходимых ионов: в природных соленых водоемах, бассейнах для выпаривания соли, белковых материалах, консервируемых с помощью соли (рыба, мясо, шкуры). Могут расти в насыщенном растворе NaCl (30%). Нижний предел концентрации соли для роста большинства видов составляет 12-15% (2-2,5 М); оптимальное содержание между 20 и 26% (3,5-4,5 М).

15 Halobacterium salinarum ВПКМ В-9451 Halobacterium salinarum ВПКМ В-9451 Штамм бактерий Halobacterium salinarum ВПКМ В-9451 выделен путем многоступенчатой селекции штамма бактерий Halobacterium salinarum ВПКМ В Штамм характеризуется повышенным уровнем синтеза бактериородопсина. Синтез бактериородопсина составляет мг/л в культуральной жидкости. Штамм бактерий Halobacterium salinarum ВПКМ В-9451 выделен путем многоступенчатой селекции штамма бактерий Halobacterium salinarum ВПКМ В Штамм характеризуется повышенным уровнем синтеза бактериородопсина. Синтез бактериородопсина составляет мг/л в культуральной жидкости. Изобретение относится к микробиологической промышленности, микробиологии и биотехнологии, а именно к производству физиологически активных соединений, и касается получения белка, бактериородопсина путем микробиологического синтеза. Изобретение относится к микробиологической промышленности, микробиологии и биотехнологии, а именно к производству физиологически активных соединений, и касается получения белка, бактериородопсина путем микробиологического синтеза. Область возможного применения бактериородопсина поразительна по своему разнообразию. Она включает двухстороннюю топографическую память, ультрабыстрое оперативное запоминающее устройство, пространственную модуляцию света, нелинейные оптические фильтры, распознавательные системы, высококонтрастные дисплеи, оптические переключатели и пикосекундные детекторы. Бактериородопсин находит применение в производстве материалов, которые предохраняют ценные бумаги от подделок, а также в качестве антиоксиданта в медицине, фармацевтике, косметологии и сельском хозяйстве в качестве стимулятора роста растений Область возможного применения бактериородопсина поразительна по своему разнообразию. Она включает двухстороннюю топографическую память, ультрабыстрое оперативное запоминающее устройство, пространственную модуляцию света, нелинейные оптические фильтры, распознавательные системы, высококонтрастные дисплеи, оптические переключатели и пикосекундные детекторы. Бактериородопсин находит применение в производстве материалов, которые предохраняют ценные бумаги от подделок, а также в качестве антиоксиданта в медицине, фармацевтике, косметологии и сельском хозяйстве в качестве стимулятора роста растений

16 Spirochaeta americana - удивительный микроорганизм, он не нуждается в кислороде. Эта бактерия насчитывает 13 разновидностей. Spirochaeta аmericana любит пересоленную воду, высокое давление, спокойно переносит большую концентрацию серы. Однако изъятые из экстремальной среды бактерии проявили крайнюю чувствительность - в лабораторных условиях они не выживают. Spirochaeta americana - удивительный микроорганизм, он не нуждается в кислороде. Эта бактерия насчитывает 13 разновидностей. Spirochaeta аmericana любит пересоленную воду, высокое давление, спокойно переносит большую концентрацию серы. Однако изъятые из экстремальной среды бактерии проявили крайнюю чувствительность - в лабораторных условиях они не выживают. Микроорганизмами, получившими название Spirochaeta americana, заинтересовались NАSА и астробиологии Национального космического научно- технологического центра США. Эти бактерии способны жить в более чем экстремальных условиях. Спирохета американская не нуждается в кислороде, он ей даже вредит и спокойно перенося высокое давление. Поразил учёных и тот факт, что она живёт и размножается в ядовитой среде, с большой концентрацией серы и мышьяка. Кто-то считает, что эта бактерия почти инопланетная. Микроорганизмами, получившими название Spirochaeta americana, заинтересовались NАSА и астробиологии Национального космического научно- технологического центра США. Эти бактерии способны жить в более чем экстремальных условиях. Спирохета американская не нуждается в кислороде, он ей даже вредит и спокойно перенося высокое давление. Поразил учёных и тот факт, что она живёт и размножается в ядовитой среде, с большой концентрацией серы и мышьяка. Кто-то считает, что эта бактерия почти инопланетная.

17 Спасибо за внимание. Спасибо за внимание.