Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Регуляция углеродного и серного метаболизма у нитчатых скользящих серобактерий родов Beggiatoa и Leucothrix

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Патрицкая, Валентина Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. Биоразнообразие сероокисляющих: бактерий

1.1 Таксономическая характеристика нитчатых бесцветных серобактерий.

1.2 Филогенетические и эволюционные связи нитчатых серобактерий.

1.3 Экология бесцветных нитчатых серобактерий

ГЛАВА 2. Использование восстановленных серных соединений сероокисляющими бактериями

2.1 Участие соединений серы в энергетическом метаболизме у сероокисляющих микроорганизмов

2.1.1 Ферментативные механизмы окисления тиосульфата, осуществляемые тиобациллами

2.1.2 Связь процессов окисления соединений серы'с получением эцергии за счет окислительного и субстратного фосфорилирования у тцобацилл ^

2.2 Роль восстановленных серных СоЬ^щйййий в метаболизме бесцветных нитчатых серобактерий

2.2.1 Энергетический и конструктивный метаболизм пресноводных штаммов Beggiatoa

2.2.2 Литогетеротрофный рост ТЫоЙшх

2.2.3 Миксотрофный и литоавтотрофный рост представителей рода ТЫоШпх

2.3 Литотрофные морские нитчатые серобактерии

2.3.1 Биохимические особенности морских представителей Beggiatoa

2.3.2 Литотрофный рост представителей рода ЬеисоЙшх

2.3.3 Метаболизм ТЫор1оса

2.4 Анаэробный метаболизм нитчатых серобактерий

2.4.1 Метаболизм пресноводных Beggiatoa

2.4.2 Анаэробный метаболизм морских представителей Beggiatoa

2.4.3 Особенности энергетического метаболизма у ТЫор1оса

2.5 Участие восстановленных соединений серы в детоксикации Н202 у серобактерий

2.6 Роль восстановленных соединений серы в метаболизме гетеротрофных микроорганизмов

Введение Диссертация по биологии, на тему "Регуляция углеродного и серного метаболизма у нитчатых скользящих серобактерий родов Beggiatoa и Leucothrix"

Актуальность проблемы. Способность к окислению восстановленных серных соединений присуща широкому кругу микроорганизмов разных таксономических и физиологических групп, как фототрофных, так и хемотрофных. Среди хемотрофных сероокисляющих микроорганизмов группа бесцветных серобактерий привлекает внимание микробиологов с давнего времени благодаря их массовому развитию в природе и своеобразной морфологии и физиологии.

Бесцветные серобактерии представляют группу микроорганизмов, участвующих в окислительных реакциях геохимического цикла серы. Эти организмы являются важными компонентами морских, пресноводных и антропогенных экосистем и отличаются обильным развитием в водоемах с активным поступлением сероводорода, и, доминируя в специфических донных бактериальных сообществах, формируют так называемые серные маты. Существуя в пограничных областях между аэробной и анаэробной зонами, эти бактерии играют важную роль в окислении токсичных серных соединений органической и неорганической природы и предотвращении их поступления в вышележащие слои воды. Принимая участие в окислении сульфида, они способствуют регенерации окислительного потенциала на поверхности донных отложений, где сульфат играет важную роль в анаэррбной минерализации.

В последние годы исследованию представителей этой мало изученной группы организмов уделяется большое внимание в ряде лабораторий нашей страну и за рубежом. Работы посвящены изучению биоразнообразия этой группы микроорганизмов, их таксономии, физиологии и эволюции, а также их роли в геохимических процессах окислительного цикла серы. Прикладные аспекты изучения группы бесцветных серобактерий определяются возможностью использования серобактерий для удаления токсичных серных соединений из антропогенных систем: промышленных и бытовых сточных вод, воздушной среды производственных помещений и других объектов.

Состояние вопроса, цели и задачи. Группа бесцветных серобактерий отличается от других хемотрофных сероокисляющих микроорганизмов способностью накапливать в периплазматическом пространстве клеток элементную серу при окислении серных соединений. Эта группа гетерогенна в таксономическом и физиологическом плане. Вклад этих микроорганизмов в окислительные процессы биогеохимического цикла серы трудно оценить из-за недостаточности знаний по физиологии и метаболизму серы.

Данные о метаболизме для отдельных представителей получены лишь в последние годы, когда удалось достигнуть успехов в культивировании отдельных представителей. Изучение этой группы организмов представляет интерес в связи с уникальными свойствами ее представителей - гигантскими размерами клеток, своеобразием морфологии, разнообразием типов метаболизма. Кроме того, сейчас выявлена важная роль бесцветных серобактерий как хемолитоавтотрофных первичных продуцентов в сообществах гидротерм (Hagen K.D. & Nelson D.C., 1995; Nelson et al., 1986). В последнее время проблеме изучения функциональной роли бесцветных серобактерий в водных экосистемах уделяется значительное внимание. Было показано участие нитчатых серобактерий родов Thiothrix и Beggiatoa в продукции органического вещества за счет хемосинтеза в морских водоемах. (Sweerts et al. 1990; Пименов и др. 1991). В районах проявления гидротермальной активности в океане установлено участие представителей рода Thiothrix во взаимодействиях с высшими звеньями трофической цепи, в частнрсти, с креветками (Gebric et al., 1993), а также Beggiatoa - в продукции органического вещества в районах гидротермальной активности за счет хемосинтеза (Nelson et al., 1986).

В физиологическом плане известные виды бактерий изучены слабо. В то же время доказательства литоавтотрофии и литогетеротрофии получены для двух штаммов Beggiatoa (Hagen & Nelson, 1996b). Морские штаммы Beggiatoa способны осуществлять наряду с органогетеротрофным, также литогртеротрофный, миксотрофный и хемоавтотрофный метаболизм (Nelson, 1989), Особенности метаболизма пресноводных представителей Beggiatoa изучены слабо. Для всех выделенных к настоящему времени пресноводных штаммов Beggiatoa, включая типовой штамм В. alba, не удалось показать способность к использованию серных соединений в энергетическом метаболизме. В то же время для ряда представителей Thiothrix и Beggiatoa выяснен перекисный механизм окисления соединений серы (Burton, Morita, 1964; Nelson, Castenholtz, 1981; Дубинина, Грабович, 1984; Грабович и др. 1993; Одинцова, Дубинина, 1993). Способность к автотрофному росту для многочисленных пресноводных штаммов до сих пор не удалось доказать, несмотря на предпринимаемые исследователями попытки (Nelson et al 1982; HageijK.D. & Nelson D.C., 1995).

Таксономический состав этой группы слабо изучен, прежде всего, из-за трудности выделения и поддержания чистых культур. Большинство так называемых «морфологических видов», известных по наблюдениям за природными популяциями, не удалось выделить в чистую культуру. Применение современных методов геносистематики показало таксономическую и филогенетическую гетерогенность в пределах известных «морфологических» таксонов.

Ввиду массового развития этих бактерий не только в природных, но и в антроцогенных экосистемах, представляется важным знание их роли в процессах круговорота углерода и серы. Для этого необходимо детальное изучение углеродного и серного метаболизма культивируемых представителей этой группы. Заслуживает внимания и изучение взаимосвязи серного и углеродного метаболизма в отсутствие автотрофной фиксации СО2, то есть роли серных соединений при литогетеротрофии или органргетеротрофии.

В настоящей работе основное внимание уделено изучению регуляторных механизмов углеродного и серного метаболизма у нитчатых сероокисляющих бактерий Beggiatoa «leptomitiformis» штамм Д-402, и типового штамма скользящих бактерий Leucothrix mucor DSM 2157. L. mucor ранее не относили к группе серобактерий; однако, нами была показана способность этого вида к использованию восстановленных серных соединений в энергетическом метаболизме и отложению серы внутри клеток, подобно другим нитчатым серобактериям.

Конкретные задачи работы заключались в следующем:

1. Изучение роли серных соединений в метаболизме Beggiatoa и Leucothrix, выяснение механизмов окисления неорганических серных соединений клетками Beggiatoa «leptomitiformis» Д-402 и Leucothrix mucor DSM 2157;

2. Определение ферментных систем, участвующих в окислительных пррцессах серного метаболизма, их роли в энергетическом обмене, способах консервации энергии при окислении серных соединений и сопряжения с работой цитохромного участка ЭТЦ.

3. Выяснение влияния кислорода на метаболизм В. «leptomitiformis» Д-402.

4. Определение способности к литоавтотрофии у В. «leptomitiformis» Д-402.

5. Изучение способности к литогетеротрофному росту у Leucothrix mucor D3M2157.

6. Сравнительное исследование конструктивного и энергетического метаболизма и ферментативной активности у исследованных штаммов Beggiatoa и Leucothrix в зависимости от условий роста.

Научная новизна и практическая значимость работы.

Выяснена регуляторная роль кислорода в метаболизме пресноводной серобактерии Beggiatoa «1ер1отШ&пш8>> Д-402. Величина клеточного урожая зависит от концентрации 02 и снижается по мере увеличения содержания кислорода в ростовой среде. Максимальный урожай клеток получен в строго микроаэробных условиях при содержании 02 ОД - 0,2 мг/л среды. При снижении концентрации кислорода в ростовой среде с 9 мг/л до 0,1 мг/л отмечено увеличение активности серных оксидаз (сульфитоксидазы и тиосульфатоксидазы) в 2,4 - 3 раза по сравнению с аэробными условиями. Одновременно происходит перестройка углеродного метаболизма: удельная активность ферментов ЦТК, участвующих в генерации восстановительных эквивалентов НАДН и ФАДН2, снижается и увеличивается активность ключевых ферментов глиоксилатного цикла, поставляющих интермедиаты для конструктивного метаболизма.

Впервые доказана способность пресноводного представителя рода Beggi&toa к автотрофии. Рост на минеральной среде установлен только в микроаэробных условиях при концентрации 02 в среде не более 0,5 мг/л. При росте на минеральной среде с тиосульфатом в клетках бактерий обнаружена высокая активность ключевых ферментов цикла Кальвина: рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы и фосфорибулокиназы. Скорость фиксации С02 в автотрофных условиях составила от 112 до 139 нмоль/мин/мг белка, что сопоставимо с величинами, известными для автотрофных бактерий. Прирост углерода белка осуществляется практически полностью за счет углекислоты, составляя 91-92 %. Максимальный молярный урожай при росте на среде с тиосульфатом (Утах820з) Beggiatoa составил 12,8 мг сухого веса на ммоль окисленного тиосульфата.

Показана способность исследованного пресноводного штамма В. ЬрШтШАогпш Д-402 к органогетеро- и литогетеротрофному росту как в аэробных, так и в микроаэробных условиях. Обнаружена высокая активность конститутивных ферментов серного метаболизма диссимиляционного типа, участвующих в окислении серных соединений. Определено влияние тиосульфата на активность ферментов ЦТК и глиоксилатного цикла. При литотрофном росте происходит снижение удельной активности дегидрогеназ ЦТК и, параллельно, индукция ферментов глиоксилатного цикла, шунтирующего дегидрогеназный участок ЦТК. Запасание энергии у В. 1ер1ощШГоггш8 сопряжено с функционированием ЭТЦ. Исследован цитохромный участок ЭТЦ при различных условиях роста. Показано, что В. leptomitiformis Д-402, кроме цитохромов b и с, способна синтезировать цитохромы а, которые функционируют как оксидаза аа3 - типа на концевом участке дыхательной цепи только при органогетеротрофном росте. Присутствие в среде тиосульфата приводит к подавлению биосинтеза аа3 -типа и к активации биосинтеза СО - связывющих цитохромов Ь, существенно не влияя на качественный и количественный состав цитохромов с. Установлено, что в микроаэробных условиях (0,15 мг Ог/л) количество цитохромов b и с снижается, но увеличивается количество СО-связывающих цитохромов (терминальная оксидаза bb3 - типа). При органотрофном росте в мембранах клеток обнаружен ß-каротин, который участвует в детоксикации Н202, образующейся в ЭТЦ при окислении органических веществ. В микроаэробных условиях при органотрофном росте ß-каротин в клетках не обнаружен.

Доказана способность типового штамма морских скользящих нитчатых бактерий Leucothrix mucor DSM 2157, ранее не относимого к серобактериям, к использованию восстановленных серных соединений в энергетическом метаболизме. Окисление тиосульфата сопровождается накоплением внутри клеток элементной серы подобно другим серобактериям. Способность L. mucor к литотрофному росту регулируется присутствием тиосульфата в росторой среде только при низкой концентрации органического вещества.

В отличие от Beggiatoa, у Leucothrix запасание энергии происходит как в ходе субстратного, с участием фермента АФС-редуктазы, так и окислительного фосфорилирования при окислении тиосульфата и сульфита в ЭТЦ. Качественный и количественный состав цитохромов зависит от концентрации органического вещества и не зависит от наличия в ростовой среде восстановленных серных соединений. В мембранных фракциях клеток L. mucor впервые определены терминальные оксидазы аа3 и d - типов. Анализ результатов свидетельствует о том, что качественный и количественный состар цитохромов регулируется концентрацией органического вещества в ростовой среде. При органотрофном росте в клетках присутствуют 3 типа цитохромов с, в па- типов.

При литотрофном росте в мембранных фракциях мембранносвязанные цитохромы с не обнаружены.

Результаты исследований расширяют фундаментальные знания о разнообразии бесцветных серобактерий и о физиолого-биохимических механизмах регуляции их метаболизма; позволяют с новых позиций подойти к изучению их функциональной роли в природных сообществах, в продукционных и деструкционных процессах и вкладе в круговорот углерода и серы в природе.

Полученные в работе результаты могут быть использованы для чтения курсов лекций по микробиологии в высших учебных заведениях, в справрчных изданиях по бактериологии, в биотехнологических исследованиях для очистки водоемов от токсичных соединений серы.

Апробация работы. Результаты диссертации были доложены на II научной конференции молодых ученых, Пущино, 1997 г.; на международной научной конференции «Автотрофные микроорганизмы» в 2000 году а также на совместном совещании трех лабораторий Института микробиологии РАН: гипертермофильных микробных сообществ, литотрофных микроорганизмов и экологии и геохимической деятельности микроорганизмов, декабрь, 2000 г. (из протокола).

Публикации. По материалам работы опубликованы статьи:

1. Грабович М.Ю., Дубинина Г.А, Лебедева В.Ю., Чурикова В.В. Миксотрофный и литогетеротрофный рост пресноводного штамма скользящих нитчатых серобактерий Beggiatoa leptomitiformis Д-40?.Микробиол.-1998.-Т.67.-№4.-с.464-470.

2. Грабович М.Ю., Чурикова В.В., Мунтян М.С., Лебедева В.Ю., Дубинина Г.А., Попова И.В., Беляев М.А. Механизмы адаптации типового штамма Leucothrix mucor DSM 2157 к условиям роста. Межрегиональный сборник научных трудов - организация и регуляция физиолого-биохимических процессов. Воронеж.-ВГУ.-1998.-Вып.1.-с.57-62.

3. Grabovich M.Yu., Muntyan M.S., Lebedeva V.Yu., Ustiyan V.S., Dubinina G.A.Lithoheterotrophic growth and electron transfer chain components of the filamentous gliding bacterium Leucothrix mucor DSM 2157 during oxidation of sulfur compounds. FEMS Microbiology Letters.-1999.-178.-p. 155-161.

4. Грабович М.Ю., Патрицкая (Лебедева) В.Ю., Дубинина Г.А., Чурикова В.В. Литавтотрофный рост пресноводных нитчатых серобактерий Beggiatoa leptomitiformis Д-402. Вестник ВГУ. Серия биология, химия.-20P0.-C.100-103.

5. Щтрицкая В.Ю., Грабович М.Ю., Дубинина Г.А., Мунтян М.С. Литоавтотрофный рост пресноводного штамма бесцветных серобактерий

Beggiatoa <<1ер1отШ1шгш8>> Д-402 (Микробиология. 2001 г. Т.70. №2. В печати).

6. Дубинина Г.А., Грабович М.Ю., Патрицкая В.Ю., Мунтян М.С. Регуляторные механизмы серного и углеродного метаболизма у пресноводных нитчатых серобактерий рода Beggiatoa (Микробиология, 2001 г., в печати).

7. Грабович М.Ю., Лебедева В.Ю. Биохимические особенности экологической обособленности бесцветных нтичатых серобактерий Въц&акоа. крШтШГопшз. Тез.докл.-П открытой конф.молодых ученых г. Пущино.-1997.-с. 164-165.

8. Патрицкая В.Ю., Грабович М.Ю., Дубинина Г.А., Мунтян М.С. Регуляторные механизмы литотрофного роста у представителей скользящих нитчатых серобактерий родов Beggiatoa и ЬеисоЙшх. Тез.докл. ме?кд.науч. конф.-М.-Макс-Пресс.-2000-с. 142-143.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, приложения и списка литературы. Материалы изложены на 157 страницах, включая 16 таблиц, 20 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Патрицкая, Валентина Юрьевна

выводы

1. Впервые показана способность пресноводных нитчатых серобактерий В. leptomitiformis и типового вида несерных скользящих нитчатых бактерий L.mucor к использованию восстановленных серных соединений в качестве доноров электронов в энергетическом метаболизме. Окисление серных соединений осуществляется с помощью специфических ферментных систем (тиосульфатоксидоредуктазы, сульфитоксидоредуктазы, тетратионат-метаболизирующего комплекса).

2. Обнаружены значительные различия в механизмах окисления серных соединений и способах консервации энергии у Beggiatoa и Leucothrix. Запасание метаболически полезной энергии в процессе окисления серных соединений В. leptomitiformis происходит только в процессе окислительного фосфорилирования, тогда как у L. mucor еще и в ходе субстратного фософорилирования, осуществляемого при участии фермента АФС-редуктазы. У штамма Д-402 ферменты серного метаболизма являются конститутивными, а у DSM 2157 -индуцибельными. В ходе окисления серных соединений как у В .leptomitiformis, так и у L. mucor электроны сбрасываются в ЭТЦ на разных участках. Состав цитохромного участка ЭТЦ у исследованных бактерий регулируется различными факторами: у Beggiatoa концентрацией растворенного кислорода и наличием восстановленных серных соединений; а у Leucothrix - концентрацией органического вещества в среде независимо от присутствия серных соединений.

3. Обнаружена регуляторная роль кислорода в метаболизме нитчатых серобактерий Beggiatoa leptomitiformis Д-402. Показано, что способность к миксотрофному росту бактерий происходит в широком диапазоне испытанных концентраций кислорода: от 9 до 0,1 мг 02/л, но максимальный урожай клеток наблюдается при минимальном содержании кислорода - не более 0,15 мг 02 в 1л.

4. Показана способность пресноводного штамма Beggiatoa к литоавтотрофному росту. Автотрофный рост происходит только в микроаэробных условиях, при концентрации 02 в среде, не превышающей 0,5 мг 02/л среды, что соответствует 10 - 15 мМ.

Максимальный клеточный урожай получен при культивировании в среде при содержании растворенного кислорода 0,12 мг/л.

Автотрофный рост характеризуется высокой величиной скорости

133 фиксации С02 (112-139 нмоль/мин/мг белка), прироста биомассы клеточного белка на 91-92 % за счет углерода С02 в культуре и максимального молярного урожая 12,8 мг сухого веса/ммоль оксиленного тиосульфата. В клтеках обнаружена высокая активность ключевых ферментов цикла Кальвина, который индуцируется только в строго микроаэробных условиях.

5. Способность скользящей несерной бактерии Ь.тисог к литогетеротрофному росту индуцируется тиосльфатом только при лимитации роста органическим субстратом (ниже 0,2 г триптона/л среды).

6. Показано, что в конструктивном метаболизме активность ферментов ЦТК при миксотрофном и литотрофном росте по сравнению с органотрофным снпижается в 2-5 раз для Beggiatoa, и на 30 % у Ьеисойшх. Одновременно существенно возрастает активность ферментов глиоксилатного цикла, т.е. происходит перераспределение восстановительных эквивалентов от НАДН и НАДФН, и изменение баланса использования органического субстрата в пользу биосинтетических процессов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на значительное число исследований, посвященных изучению серного и углеродного метаболизма культур пресноводных представителей рода Beggiatoa (каталазоотрицательные микроорганизмы), до сих пор остается не ясным вопрос о возможном использовании серных соединений в их энергетическом метаболизме. Для большинства выделенных ранее культур установлена функциональная роль соединений серы в качестве экзогенных антиоксидантов - в удалении токсичных соединений 02 (Н202 и О*), образующихся при росте на средах с органическими ростовыми субстратами (Nelson, Castenholz, 1978; Чеканова, 1991).

Наши исследования позволили впервые доказать способность пресноводных Beggiatoa штамм Д-402 и типового вида несерных скользящих бактерий Leucothrix mucor штамм DSM 2157 к использованию соединений серы в качестве доноров электронов в энергетическом метаболизме. При изучении метаболизма В. «leptomitiformis» Д-402 показано, что исследуемые бактерии способны к миксотрофному, органотрофному и литотрофному росту в аэробных условиях. L.mucor при низких концентрациях органических веществ в среде и в присутствии восстановленных соединений сера растет литогетеротрофно.

Сравнительный анализ метаболизма различных представителей родов Thiothrix, 'Leucothrix и Beggiatoa, свидетельствует о наличии глубоких различий в функциональной значимости биохимических механизмов исследованных окислительных процессов и способах консервации энергии. Для исследованных ранее пресноводных штаммов Beggiatoa не удалось выяснить способность к использованию соединений серы в энергетическом метаболизме. Их окисление происходит при органотрофном росте с участием Н202 и супероксидного радикала, как это было показано Burton & Morita, 1964; Nelson, Castenholz, 1981; Kuenen, Beudeker, 1982; Грабович, 1984; Дубинина, 1989; Чеканова 1991; Грабович и др. 1985.

В отличие от других представителей нитчатых серобактерий -Thiothrix ramosa и Thiothrix arctophila IN (Одинцова, Дубинина, 1993; Дульцева, 1996), у которых запасание энергии происходит только при субстратном фосфорилировании, у штамма Д-402 оно сопряжено с участием только окислительного фосфорилирования, как и у факультативно автотрофного морского штамма Beggiatoa MS-81-6. У исследованного нами L.mucor DSM 2157 в диссимиляционных процессах окисления серных соединений задействованы оба механизма, в основном, APS-редуктазный путь, как это было показано для морского облигатно автотрофного штамма Beggiatoa MS-81-lc, Т. arctopthila и L. thiophila (Дульцева, 1996; Hägen, Nelson; 1997).

Уровень вхождения электронов в ЭТЦ от окисляемых субстратов определяет эффективность использования высвобождающейся энергии в обмене и оказывает влияние на урожай клеток в культуре. Согласно полученным данным, у Beggiatoa Д-402 (при окислении серы, сульфита, тетратионата и сульфида) и у L. mucor (при окислении сульфита) электроны поступают в ЭТЦ на уровне флавин-хинон-цитохром Ъ участка, тогда как от тиосульфата на уровне цитохром с участка, и лишь частично, при окислении продукта распада тиосульфата - сульфита на флавин-хинон-цитохром b участок.

Заметные различия наблюдаются у представителей двух исследованных родов Beggiatoa Д-402 и L.mucor в составе и активности ферментов серного метаболизма. Для штамма Д-402 показано, что ферменты серного метаболизма являются конститутивными, и при наличии в ростовой среде неорганических доноров электронов (восстановленных соединений серы) их активность возрастает, наряду со снижением активность ферментов ЦТК. У L.mucor, как и у других нитчатых серобактерий (L. thiophila, Thiothrix) ферменты диссимиляционного цикла серы являются индуцибельными и их активность, в частности, ключевого фермента сульфитоксидоредуктазы более чем на порядок ниже (в 45-60 раз), чем у штамма Д-402.

Исследования, проведенные с ингибитором NADH-дегидрогеназного участка ЭТЦ - ротенона позволили установить следующее.

Резкое стимулирование ротеноном клеточного урожая и удельной активности сульфитоксидазы у штамма Д-402 связано с подавлением флавиновых компонентов NADH-дегидрогеназы, что приводит к разобщению потока восстановительных эквивалентов от соответствующих доноров из ЦТК на хиноны. Таким образом, достигается строгое распределение функций различных метаболических путей: ЦТК вместе с глиоксилатным «шунтом» работают только на конструктивный метаболизм, поставляя иитермедиаты и восстановительные эквиваленты (ЫАВН и РАЕ)Н2), а восстановленные серные соединения, служат донорами электронов. Увеличение степени окисленности компонентов ЭТЦ в случае использования ротенона способствует активизации поступления электронов от серы, сульфида, сульфита и тетратионата на хиноновый участок ЭТЦ с участием соотвтетствующих оксидаз. Двукратная стимуляция стимуляция урожая клеток под действием ротенона позволяет утверждать, что в отсутствие данного ингибитора при загруженности ЭТЦ восстановительными эквивалентами из ЦТК от окисляемых органических субстратов поступление электронов от серных соединений ограничено. Следовательно, в этом случае бактерии осуществляют миксотрофный рост, используя как органические, так и неорганические доноры электронов. В присутствии ротенона, предотвращающего поступление основного потока восстановительных эквивалентов из ЦТК в дыхательную цепь, бактерии осуществляют строго литогетеротрофный метаболизм, используя окисление органических веществ только для биосинтетических процессов.

Отсутствие стимулирующего эффекта ротенона на потребленние кислорода суспензией клеток Ь. шисог свидетельствует о том, что при низких концентрациях органических субстратов их недостаточно для осуществления реакций окислительного и конструктивного метаболизма; донорами электронов в этих условиях являются только восстановленные соединения серы, а восстановительные эквиваленты из ЦТК идут только на биосинтетические процессы. Следовательно, Ь.тисог, осуществляют строго литогетеротрофный рост. При исследовании мембранных фракций клеток ЬеисоЙшх нами впервые показано присутствие цитохромов а и но не 0-типа. Анализ результатов свидетельствует о том, что качественный и количественный состав цитохромов регулируется концентрацией органического вещества в ростовой среде.

Изучение условий местообитания бесцветных серобактерий с использованием селективных микроэлектродов показало, что развитие Beggiatoa в донных отложениях приурочено к узкой зоне в градиенте Н28 - 02 при микромолярных концентрациях кислорода и сероводорода (1о^ешеп & ЯеузЬасЬ, 1983). Для выделения автотрофных морских видов Beggiatoa оказалось успешным использование «градиентных» полужидких сред минерального состава (Nelson & Jannasch, 1983). Многочисленные попытки продемонстрировать хемолитоавтотрофный рост у пресноводных штаммов оказались безуспешными (Burton et al. 1966; Strohl et al.1985; Nelson, 1989), несмотря даже на то, что у двух штаммов ОН-75-2а и В-18LD были обнаружены очень низкие регулируемые активности рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы и фосфорибулокиназы (Nelson et al., 1995).

Следуя экологическим принципам, мы попытались выяснить, в каком диапазоне концентраций кислорода возможен рост выделенного пресноводного штамма, и определить условия, благоприятные для литоавтотрофного роста. Сопоставление величин урожая клеточной биомассы и молярного урожая позволило четко определить границы условвий литоавтотрофного роста в зависимости от концентрации растворенного кислорода в среде. Эти границы оказались в пределах содержания 3-16 мМ (0,1 - 0,5 мг 02/л) растворимого кислорода, с максимумом роста бактерий при минимальной испытанной концентрации.

Основные параметры литоавтотрофного роста штамма Д-402 (активность ферментов цикла Кальвина, ферментов окислительного метаболизма серных соединений, величины молярного клеточного урожая) в сравнительном плане характеризуются величинами, сопоставимыми с известными представителями литоавтотрофных тиобацилл (Kelly, 1982; Kuenen &Beudeker, 1982). Упомянутые параметры штамма Д-402 намного превышали обнаруженные у двух морских штаммов Beggiatoa при росте в градиентных культурах (Hagen, Nelson, 1996): активность RuBisCo - в 2,4 раза, сульфитоксидазы - в 1,5-2 раза, величина молярного клеточного урожая при окислении сульфида - в 1,5 раза.

Необходимо отметить, что при хемостатном культивировании сероокисляющих бактерий YmaxH2s превышало Утах82оз вдвое, т.е. эмпирически эффективность окисления H2S в два раза выше по сравнению с тиосульфатом. С учетом этого факта можно предположить, что эффективность литоавтотрофного роста пресноводного штамма при окислении сульфида может быть еще выше по сравнению с определенной для морских штаммов.

Различия в величинах молярного урожая у пресноводного штамма Д-402 и морских штаммов могут следствием ряда причин: более высокой активностью ферментов окислительного метаболизма серных соединений и различиями в способах консервации энергии. Кроме того, изучение состава цитохромов показывает, что разница в величине молярного урожая может быть обусловлена различиями в качественном и количественно составе ЭТЦ. В клетках штамма Д-402 при автотрофном росте обнаружены цитохромы Ь, три типа цитохромов с и СО-связывающие цитохромы (Ъ + о). Последний может представлять оксидазу bb3-типа, что дает возможность предположить наличие двух сайтов сопряжения транспорта электронов с синтезом АТФ.

В клетках популяций морских Beggiatoa найдены лишь два цитохрома с: низкомолекулярный с553 и мультигемовый комплекс с Mr 210 кДа (Prince at al., 1988), что предполагает возможность лишь одного пункта сопряжения в ЭТЦ с синтезом АТФ. Что касается пресноводных изолятов Beggiatoa, то сведения о составе ЭТЦ при органотрофном росте весьма противоречивы и, вероятно, являются отражением разнообразия путей метаболизма серы и состава ЭТЦ. Однако, несмотря на расхождение данных, достоверно показано присутствие в клетках штамма В. alba цитохромов Ь, с, а и флавоцитохрома с554 при гетеротрофном росте (Scmidt & DiSpirito, 1990). В наших исследованиях при литоавтотрофном росте ни цитохрома а, ни флавоцитохромов обнаружено не было. Обусловлены ли эти различия видоспецифичностью состава ЭТЦ или условиями роста можно с уверенностью сказать при дальнейшем сравнительном анализе цитохромов в клетках штамма Д-402, выращенных при разных условиях культивирования. Однако, уже сейчас можно сделать вывод, что присутствие в клетках, выращенных органогетеротрофно, ß-каротина возможно связано с его высокими протекторными свойствами и защищает клетки бактерий от токсичного действия продуктов неполного окисления кислорода (Н2О2 и 0е).

Особое внимание необходимо обратить на регуляторную роль кислорода в интенсивности литоавтотрофного роста штамма Д-402. Снижение урожая и величины клеточного урожая при возрастании концентрации растворенного кислорода в среде, либо полное отстутствие автотрофного роста при прочих равных условиях невозможно объяснить лишь ингибирующим влиянием на оксидазы серных соединений. Их активность остается достаточно высокой даже в условиях аэробиоза при литогетеротрофном росте и близка к величине активности у морских автотрофных штаммов. Основным фактором снижения урожая клеток в большей степени, очевидно, является репрессия КиЕНзСо и как следствие -снижение урожая или отсутствие роста.

Таким образом, на основании полученных результатов можно говорить о том, что бактерии родов Е^§1а1;оа и ЬеисоЙшх обладают очень эффективными биохимическими механизмами адапатции к условиям окружающей среды. Фактором, контролирующем биохимические изменения в метаболизме, переход от одного типа питания к другому, для Beggiatoa Д-402 является кислородный режим, для типового вида Ьеисойшх тисог - концентрация органического вещества в среде культивирования.

Способность пресноводного штамма Beggiatoa 1ер1отШ£опш8 Д-402 осуществлять органогетеротрофный, литогетеротрофный и литоавтотрофный тип метаболизма позволяет предположить, что исследуемые бактерии в природных биотопах в зависимости от микрозональных условий роста могут осуществлять несколько типов метаболизма. Способность ЬеисоЙгпх тисог к литогетеротрофному росту является необходимым свойством в определенных природных местообитаниях, где концентрация органических веществ может быть ограничена. Недостаток органических веществ вызывает индукцию активности ферментов серного метаболизма, бактерии получают дополнительный источник энергии и преимущество перед другими микроорганизмами в борьбе за источники углерода и энергии.

Результаты исследований расширяют наши знания о физиологическом разнообразии и функциональной роли серных соединений в метаболизме нитчатых бесцветных серобактерий и о механизмах адаптации к внешним условиям окружающей среды.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Патрицкая, Валентина Юрьевна, Москва

1. Акименко В. К. Цианидрезистентное дыхание микроорганизмов.// Успехи микробиологии.-1981.-Т. 16, № 5,-с.З-ЗО.

2. Веденина И .Я., Лебединский A.B. Превращения закиси азота при денитрификации, диссимиляционном образовании аммония и нитрификации.// В: Успехи микробиологии.-М.-«Наука».-1984.-с.135-165.

3. Веденина И.Я., Сорокин Д.Ю. Синтез АТР при окислении тиосульфата до тетратионата гетеротрофными бактериями.// Микробиол.-1992.-Т61.-с.764-769.

4. Виноградский С. Н. Бесцветные серобактерии.// Микробиология почв. М, 1952.-С.47-57.

5. Грабович М. Ю. Изучение систематики, физиологии и особенностей серного метаболизма бесцветных серобактерий: Дис. . канд. биол. наук.-М.-1984.-217 с.

6. Грабович М. Ю. Ферменты серного метаболизма бесцветных серобактерий.// IV Всесоюз. Межуниверситет, конф. по биологии клетки.-Тбилиси, 1985.-4.1.-е. 192-194.

7. Грабович М.Ю., Дубинина Г.А., Чурикова В.В. Изучение углеродного метаболизма у Beggiatoa leptomitiformis штамм Д-405 при хемоорганогетеротрофном росте.// Микробиол.-1993.-Т.62, вып.3.-с.430- 436.

8. Грабович М.Ю., Дубинина Г.А., Дульцева Н.М., Чурикова В.В. Особенности углеродного метаболизма при хемолито- и хемоорганогетеротрофном росте нитчатых серобактерий Thiothrix arctophila и Leucothrix thiophila.// Микробиол.-1996.-Т.58., вып.З-с.58-63.

9. Громов Б. В., Павленко Г. В. Экология бактерий.// Л.-1989.-с.88.-130.

10. Дубинина Г. А. Бесцветные серобактерии.// В: Хемосинтез.-М.-1989.-с. 76-99.

11. Дубинина Г.А., Грабович М.Ю. Особенности углеродного метаболизма у бесцветных серобактерий Macromonas bipunctata.// Микробиол.-1993.-Т.62, вып.З.-С.412.

12. Дубинина Г.А., Грабович М.Ю., Чурикова В.В., Пашков А.Н., Чеканова Ю.А., Лещева Н.В. Образование перекиси водорода Beggiatoa leptomitiformis.// Микробиол.-1990.-Т.59.-№3.-с.425-431.

13. Дульцева Н. Н. Новые виды нитчатых бесцветных серобактерий, выделенных из антропогенных и морских экосистем.// Конференция "Автотрофные микроорганизмы".-М.-1996.-С.70-76.

14. Дульцева Н.М. Таксономия и физиология новых нитчатых серобактерий: Автореф. канд.биол.наук.-М.-1996.-30с.

15. Дульцева Н.М., Дубинина Г.A. Thiothrix arctophila sp.nov. новый вид бесцветных серобактерий.// Микробиол.-1994.-Т.63, вып.2.-с.271-281.

16. Дульцева Н.М., Дубинина Г.А., Лысенко А.М. Выделение морских нитчатых серобактерий и описание нового вида Leucothrix thiophila sp. nov.//Микробиология.-1996.-Т.65, №l.-c.89-98.

17. Землянухин A.A. Практикум по биохимии.// Воронеж-1993 .-с. 16-21.

18. Землянухин A.A., Игамбердиев А.У., Преснякова E.H. Выделение и характеристика изоцитратлиазы из щитка кукурузы.// Биохимия.-1986.-Т.51, вып.З.-С.442.

19. Кондратьева Е. Н. Хемолитотрофы и метилотрофы.-М.-1983.-с.17-80.

20. Леин А.Ю. Биогеохимическая активность рифтовых зон океана (на примере циклов кислорода и серы).// Геология океанов и морей. Доклады 9 всесоюзной школы морской геологии-1990.345с .

21. Лисицин А.П., Богданов Ю.А., Зоненштайн Л.П. Новые данные о гидротермальной деятельности в западной части Тихого океана.// Геология океанов и морей.-Докл. 9 Всесоюзн. школы морской геологии.-1990.

22. Мунтян М.С., Скрипникова Е.В. Изучение свойств терминального участка дыхательной цепи алкалотолерантной бактерии Bacillus FTU в различных фазах роста.// Биохимия.-1993.-Т.53., вып.8.-с. 1290-1295.

23. Надсон Г.А. О серных микроорганизмах Гапсальского залива.// Изв.Спб.бот. сада.-1913 г.- вып.4.-СЛ06.

24. Надсон Г.А. О серных бактериях: Thyophisa и Thyosphaerella.// Микробиология.-1914 г.-№ 1.-С.52.

25. Надсон Г.А., Перфильев Б.В. О строении протопласта Achromatium oxaliferum 8Ье,^//Изв.Спб.бот.сада.-1923.-Т.22, вып.1.-С.25-31.

26. Одинцова Е.В., Дубинина Г.А. Жизненный цикл, размножение и ультраструктура Thiothrix ramosa.// Микробиол.-1994.-T.60.-c.314-320.

27. Петушкова Ю.П., Ивановский Р.Н. Окисление сульфита у Thiocapsa roseopersicina.//Микробиол.-1976a.-T.45, вып. 4.-С.592-597.

28. Петушкова Ю.П., Ивановский Р.Н. Ферменты, участвующие в метаболизме тиосульфата у Thiocapsa roseopersicina при ее росте в разных условиях.// Микробиол.-1976б.-Т.45, вып.4.-с.960-965.

29. Пименов Н.В., Саввичев А.И., Гебрук A.B., Москалев Л.И., Леин А.Ю., академик Иванов М.В. Трофическая специализация креветок -брезиилид в гидротермальном сообществе ТАГ.// Доклады академии наук-1992.-Т.323.- №3.-С.567-571.

30. Рабинович В.А., Шерман Э.Э. Модификация метода Винклера для определения растворенного кислорода в малых объемах./ В сб.: Роль микроорганизмов в образовании Fe-Mn озерных руд (под р-ей Перфильева Б.В. и Габе Д.Р.) .-М.-"Наука".-1964.-с.79-87.

31. Резников А.А, Муликовская Е.П., Соколов В.Ю. Методы анализа природных вод.-М.-1970.-с. 170-173.

32. Резников A.A., Муликовская Е.П, Соколов В.Ю. Методы анализа природных вод.-М-1963 .-с.97-103.

33. Романова А.К. Биохимические методы изучения автотрофии у микроорганизмов.-М.-1980.-с.42-115.

34. Романова А.К. Ассимиляция углекислоты при хемолитоавтотрофии.-М.-1987.-С.77-91.

35. Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом.-М-1973.-с.37-40.

36. Сорокин Д.Ю. Бактериальное окисление тиосульфата в Черном море.// Изв.АН СССР, сер.биол.-1991 .-с.255-266.

37. Сорокин Д.Ю. Окисление тиосульфата и элементной серы в редокс-зоне Черного моря в зимне-весенний период.// Океанология.-1992.-Т.61.-с.873-880.

38. Сорокин Д.Ю. Окисление тиосульфата в тетратиона гетеротрофными бактериями: влияние на рост, и характеристика системы окисления.// Микробиол.-1993 .-Т.62.-С.223-231.

39. Сорокин Д.Ю. Биология морских гетеротрофных и алкалофильных сероокисляющихбактерий: Автореф. доктор биол. наук. М.2000.

40. Турова Т.П. Применение данных ДНК-ДНК гибиридизации и анализа генов 16s-pPHK для решения таксономических проблем на примере порядка Haloanaerobiales.// Микробиол.-Т.69.-№ 6.-е.

41. Уильяме У. Д. Определение анионов.-М.-1982.-с.543-554.

42. Чеканова Ю. А. Связь процесса окисления восстановленных соединений серы с особенностями функционирования дыхательнойцепи Macromonas bipunctata и Beggiatoa leptomitiformis штамм Д -405: Автореф. дисс. канд. биол. наук.-М.-1991.- 25 с.

43. Чеканова Ю.А., Дубинина Г.А. Особенности ультраструктурной организации Macromonas bipunctata.// Микробиол.-1990.-Т.59, №5.-с.837-843.

44. Шольц К.Ф., Островский Д.Н. Ячейка для амперометричевкого определения кислорода.// Методы совр. биохимии.-М.,1975.-с.52-58.

45. Bacon J.D., Palmer M.V., DeKock V.C. The measurement of aconitase activity in the leaves of various normal and varie gated plants.// J. Biochem.-1978.-V.81.-pp. 198-204.

46. Beffa Т., Berczy M., Aragno M. Inhibition of respiratory oxidation of elemental sulfur (S°) and thiosulfate in Thiobacillus versutus and another sulfur-oxidizing bacterium.// FEMS Microbiol. Lettres.-1992.-V.90.-p.-123-128.

47. Bergy's Manual of Determinative Bacteriology. Ninth Edition./ Eds. Hortj. G. et al. Baltimore etc.: Williams and Wilkins.-1994.-pp.235-260.

48. Bersa E. Uber das Vorkommen von kohlensaurem Kalk in einer Gruppe von Schwefelbakterien.// Sitszungesberg. Acad. Wiss. Wien. Math, natur wiss. Kl. Resum in: Osterriech bot. Z. -1920.-Vol.129, № 4/6.-P.152.

49. Beudeker R.F., Kuenen J.G. Carboxisomes: «Calvinosomes»?// FEBS Letters.-1981 .-v. 131 .-pp.269-274.

50. Biggins J, Dietrich W.E.,Jr. Respiratory mechanisms in the flexibacteriaceae.// Arch. Biochem and Biophys.-1968.-V.128.-p.40-50.

51. Bland J.A., Brock T.D. The marine bacterium Leucothrix mucor as an algal epiphyte.// Mar.Biol., 1973, V.23,p.79-87.

52. Bowen T.J., Buttler P.J., Happold F.C. Some properties of the rhodanase system of Thiobacillus denitrificans.//-Biochem.-1965.-V.97.-p.651-657.

53. Bradford M. H. A rapid and sensitive method for quantitation of microorganism quantities of protein utilize the principle of protein dye binding.// Anal.Biochem.-1976.-V. 72.-pp.248-261.

54. Breidenbech R. W., Kehn A., Bervers H. Characterisation of glyoxysom from castor bean endosperm.// Plant Physiol.-1968.-V.43.-N4.-P. 703-713.

55. Brigmon R.L., Bitton G., Zam S.G. & O'Brien B. Development and application of a monoclonal antibody against Thiothrix spp. // Appl. Environ. Microbiol.-1995.-V.61.-pp. 13-20.

56. Brigmon R.L., Bitton G., Zam S.G., Martin H.W. & O'Brien B. Identification, enrichment, and isolation of Thiothrix spp. from environmental samples.// Curr. Microbiol.- 1994.-V.28.-pp.243-246.

57. Brock T.D. The genus Leucothrix./ In: The ProKaryotes (Edited by Starr M.P. II. Stolp. H.G., Truper A., Ballows & Schlegel.-New York:Fischer.-1981.-pp.400-408.

58. Brock T.D. The genus Leucothrix./ In: The ProKaryotes, 2-nd edn. (ed's BullowsA., Truper H.G., Dworkin, Harder W. & Schleifer K.H.).-1992.-New-York:Fisher.-pp.3247-3255.

59. Cunnigham L., Pitt M., Williams H.D. The cioAB genes from Pseudomonas aeruginosa code for cyanide-insensitive terminal oxidase related to cytocrome bd quinol oxidases.// Mol.Microbiol.-1997.-V.24,-pp.579-591.

60. Dennis M.T., Arnaud S.D., Malatesta F. J. Hydrogen peroxide is the end of oxygen reduction by the terminal oxidase in the marin bacterium Pseudomonas palustris strain 617.// FEBS Lett.-1989.-V.247.-pp.475-479.

61. Doman N. G., Rusinovo N. G. Photothynthesis. Regulation of carbon metabolism.//N.Y.-l 98 L-pp.3 9-47.

62. Doolittle R.F. Similar amino acid sequences: chance or common ancestry?// Science.-1981 .-pp. 149-159.

63. Fossing H., Gallardo V.A., Jorgensen B.B., Huttel M., et al. Concentration and transport of nitrate by the mat-forming sulphur bacterium Thioploca.// Nature.-1995.-V.374.-pp.454-456.

64. Freidrich C.G., Mitrenda G. Oxidation of thiosulfate by Paracoccus denitrificans and other hydrogen bacteria.// FEMS Microbiol.Letters.-1981.-V.10.-p.209-212.

65. Gebruk A.V., Pimenov N.V., Sawichev A.S. Feeding specialization of bresiliid shrimps in the TAG site hydrothermal community.// Mar. Ecol. Ser.-1993.-V.98.-pp.247-253.

66. Gray G.O., Knaff D.B. The role of a cytocrome c-552-cytochrome c complex in the oxidaion of sulfide in Chromatium vinosum.// Biochim.et Biophys.Acta.-1982.-V.680.-pp.290-296.

67. Gude H., Strohl W.R., Larkin J.M. Mixotrophic and heterotrophic growth of Beggiatoa alba in continous culture.// Arch. Microbiol.- 1981.-V.129.-p.357-360.

68. Gundersen J.K., Jorgensen B.B., Larsen Einer, Jannasch H.W. Mats of giant sulfur bacteria in deep-sea sediments due to fluctuating hydrothermal flow.//Nature.-1992.-V.360.-p .454-456.

69. Harold R.H., Stainer R.Y. the genera Leucothrix and thiothrix.// Bacteriol.Rev.-1955 .-V. 19.-pp .49-64.

70. Hasma F.H., Pfennig N.E. The reductive enzymatic deavage of Thiosulfate. Methods and applications.// Arch. Microbiol.-1972.-V.81,-pp.36-44.

71. Henrichs S.M., Farrington J.M. Peru upwelling region sediments near 15 degrees/s.l. Remineralisation and accumulation of organic matter.// Lymnology and Oceanography.-1984.-V.29.-p. 1-19.

72. Jacq E.G., Prier D., Nichols P., White D.C., Porter T., Geesey G.G. Microscopic examination and fatty acid characterization of filamentous bacteria colonizing substrata around subtidal hydrothermal vents.// Arch. Microbiol.-1989.-V. 152.-pp.64-71.

73. Jannasch H.W. The chemosynthetic of life and the microbial diversity at deep sea hydrothermal vents.// Proc. Roal. Soc.-London.-1985.-B.225.-pp.277-297.

74. Jannasch H.W., Nelson D.C. Recent progress in the microbology of hydrothermal vents./ In: Current perspectives in microbial ecology, Klug M.J., Reddy C.A. (ed's), American society for microbiology.-Washington D.C.-1984.-pp.l70-176.

75. Jannash H.W., Nelson D.C., Wirsen. C.O. Massive natural occurrence of unusually large bacteria (Beggiatoa sp.) at a hydrothermal deep-sea vent site.//Nature.-1989.-V.342.-p.834.

76. Jannasch H.W., Wirsen C.O. Chemosynthetic phimary production at East sea floor spreading center.// Bioscience.-1979.-V.29.-pp.492-498.

77. Jannasch H.W., Wirsen C.O. Morphological survey of microbial mats near deep-sea thermal vents.// Appl. Environm. Microbiol.-1981.-V.41.-pp.528-538.

78. Jorgensen K.S. The microbial sulfur cycle./ In: Microbial Geochemistry (ed'r Krumbein W.E.).-Blach.well. Oxford.-1983.-pp.91-124.

79. Jorgensen B.B., Des Marais D.J. Competition for sulfide among colorless and purple sulfur bacteria in cyanobacterial mats.// FEMS Microbiol. Ecol.-1986.-V.38.-pp. 179-186.

80. Jorgensen B.B., Revsbech N.P. Colourless sulfur bacteria, Beggiatoa sp. and Thiovolum sp. in 02 and H2S microgradients.// Appl. Environmen.Microbiol.-1983 .-V.45 .-№.4.-pp. 1261-1270.

81. Jukes T.N., Homquist R., Moise H.U. Amino acid composition of proteins: selection against the genetic code.// Science.-1975.-V. 189.-pp.50-51.

82. Keil F. Beitrage zur Physiologie der farblosen Schwefelbakterien.// Beitr.Biol. Pflanz.-1912.-V.ll.-pp.335-372.

83. Kelly D.P. Biochemistry of chemolithothrophic oxidation of inorganic sulfur.// Phil.Trans R. Soc.Lond.-1982.-V.B 298.- P.499-528.

84. Kelly D.P. Nitrogen and sulfur cycles./ In: 42-nd Sympos. Soc. Gen. Microbiol. Southampton, Jan., Cambridge.-1988.-pp.65-98.

85. Kelly D.P. Oxidation of sulfur compounds.// In: The N and S cycles (ed-rs: Cole J.A., Fergason S.J.).-1989.-Cambr.Univ.Press.-№ 9.-pp.78-105.

86. Kelly D.P. Physiology and Biochemistry of Unicellular Sulfur Bacteria.// In: H.G. Schlegel and B.Bowien (eds.) Autotrophic bacteria.-Science Tech. Publishers.-Madison Wi,1989.-P.193-217.

87. Kelly D.P. Microbial transformations and biogemical cycle of one -carbon substrates containing sulfur, nitrogen or halogenes.// In: Microbial metabolism of Ci- compounds.- Intercept. Andover UK.-1993.-pp.47-63.

88. Kelly D.P., Chambers L.A. and Trudinger P.A. Cyanolysis and spectrophotometric estimation of trithionates in mixture with thiosulphate and terathionate.//Anal. Chem.- 1969.-V.41.-pp.898-901.

89. Kelly D.P., Shergill J.K., Wei-Ping L., Wood A.P. Oxidative metabolism of inorganic sulfur compounds by bacteria.// Ant.van Leeuwehoek, J. Microbiol, and Serol.-1997.-V.71.-pp.95-107.

90. Kelly D.P., Smith. N.A. Organic sulfur compounds in the environment. Biochemistry, microbiology and ecological aspects.// Adv. Microbiol. Ecol.-1990.-V. 11 .-pp.345-3 85.

91. Kelly D.P., Wei-Ping L., Pool R.K. Cytocromes in Thiobacillus tepidarius and respirotary chain involved in oxidation of thiosulfate and tetrathionate.// Arch. Microbiol.-1993.-V.160.-pp.87-95.

92. Kohno T., Inomata S. Mixotrophic growth of a sulfur-oxidizing filamentous organism isolated from activated sludge./ In: 5-th Int. Symp. Microbiol. Ecol. (ISME), Kyoto.- 1990.-p. 102.

93. Konopka A., Schnur M. Effect of light intensity on macromolecular synthesis in cyanobacteria.// Microb.Ecol.-1980.-V.6.-pp.291-301.

94. Kuenen J.G.Colorless sulfur bacteria and the sulfur cycle.// Plant and Soil.-1975.-V.43.-P.49-76.

95. Kuenen J.G. Growth yields and «maitenance energy requirement» in Thiobacillus sp. under energy limitation.// Arch. Microbiol .-1979.-V.122.-p.l83-188.

96. Kuenen J.G., Beudeker R.F. Microbiology of thiobacilli and other sulfur-oxidizing autotrophs, mixotrophs and heterotrophs.// Phil.Trans.R.Soc.-London.-1982.-V.298.-pp.473-497.

97. La Riviere J.W.M., Schmidt T.M. Morphologically conspicuous sulfur-oxidizing bacteria. In: the Prokaryotes.-Spriger-Verlag, Berlin, Heidelberg, N. Y.-1981 .-v.2.-p. 103 7-1048.

98. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of the bacteriophage T4.// Nature.-1970.-227.-p.680-685.

99. Larkin J.M. Isolation of Thiothrix in pure culture and observation of a filamentous epyphyte on Thiothrix.// Current Microbiol.-1980.-V.4-№ 3.-pp.155-158.

100. Larkin J.M. Genus Thiothrix Winogradsky 1888./ In: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (ed's Staley J.P., Bryant M.P.).-1989.-V.3.-pp.2098-2101.

101. Larkin J.M., Henk M.C. Filamentous sulfide-oxidizing bacteria at hydrocarbon seeps of the Gulf of Mexico.// Microsc. Res. Tech.-1996.-V.L-pp.23-31.

102. Larkin J.M., Shinabarger. D.L. Characterization of Thiothrix nivea.// Int. J. Syst. Bacteriol.-1983.-V.33.-N. 4-p.841-846.

103. Larkin J.M., Strohl W.R. Beggiatoa, Thiothrix and Thioploca.// Ann. Rev. Microbiol.-1983 .-V.37.-p.341-367.

104. Lauterborn K. Die sapropelische Lebewelt.// Vernadl. naturhist mediz. Vereins zu Heidelberg.-1915.-Vol.13.-P.395.

105. Lowry O.H., Rosebrongh D.C., Farr A, Randall K.G. Protein measurement with Folin phenol reagent.// J. Biol. Chem.-1951.-V.193, № l/2.-pp.265-275.

106. Lu W.P. A periplasmic location for the thiosulphate-oxidizing multyenzyme system from Thiobacillus versutus.// FEMS Microbiology Letters-1986.-V.34.-pp.313-317.

107. Lu W.P., Swoboda B.E.P., Kelly D.P. Properties of the thiosulphate-oxidizing multyenzyme system from Thiobacillus versutus.// Biochim.Biophys.Acta.-1985.-V.828.-pp. 116-122.

108. Mackerth F.J.H., Heron J.b., Tallung G.J.F. The detection of trace ounts of sulfide by colorimetry.// In: Water analysis.-1978.-p.44-46.

109. Maier S. Growth of Thioploca ingrica in a mixed culture system.// J. Sci.-Ohio.-1980.-V.80.-pp.30-32.

110. Maier S. Description of Thioploca ingrica sp.nov.,now. Rev.// Int. J. Syst.Bacteriol.-1984.-V.34.-pp.344-345.

111. Maier S. Genus III. Thioploca.// In: Bergey's manual of systematic bacteriology, vol.3.-1989.-The Williams and Wilkins Co.-Baltimor.-pp.2101-2105.

112. Maier S., Gallardo V.A. Thioploca araucae sp. nov. and Thioploca chileae sp. nov.// Int. J. Syst. Bacteriol.-1984.-V.34.-pp.414-418.

113. Maier S., Volker H., Beese M., Gallardo V.A. The fine structure of Thioploca araucaceae and Thioploca chileae.// Can. J. Microbiol.-1990.-V. 36.- pp.438-443.

114. Markwell M.A., Haas S.M., Bieber L.L., Talbert L.E. A modification of the Lowry procedure to simplify protein determination in membrane and lipoproteine samples.//Anal. Biochem.-1978.-V.87.-pp.206-210

115. Mason J., Kelly D.P. Mixotrotpic and autotropic growth of Thiobacillus acidophilus on tetrationate.// Arch. Microbiol.-1988.-V.149.-pp.317-323.

116. Mason J., Kelly D.P., Wood A.P. Chemolithotrophic and autotrophic growth of Thermotrix thiopara.// Arch.Microbiol.-1987.-V.113.-P.456.

117. McHatton S.C., Barry J.P., Jannasch H.W. Nelson D.C. High nitrate concentrations in vacuolate, autotrophic marine Beggiatoa spp.// Appl.Envir.Microbiology.-1996.-pp.954-958.

118. Mezzino M.J., Strohl W.R., Larkin J.M. Characterisation of Beggiatoa alba.// Arch. Microbiol.-1984.-V.137.-pp.l39-144

119. Mierink J. A., Trelease R. N., Choinskii I. S. Malate sinthase activity in cot ton and other Underminated Oilseeds.// Plant Physiol.-1979.-№ 63.-pp. 1068-1071.

120. Moore S. and Stein W.H. A modified ninhydrin reagent for the photometric determination of amino acids and related compounds.// J. Biol. Chem.-1954.-V.211 .-pp.907-913.

121. Morris H.E., Lacombe R. F. and Lane W.H. Quantitative determination of elemental sulfur in aromatic hydrocarbons.// Anal. Chem.-1948.-V.20.-pp. 1037-1039.

122. Morris J.,Glover H.E., Kaplan W.A. Microbiology activity in the Cornaco Trench.// Arch. Microbiol.-1985.-V.42.-pp. 133-144

123. Moyer C.L., Dobbs F.C., Karl D.M. Philogenetic diversity of the bacterial community from microbial mat at an active hydrothermal vent system.// Appl.Environ.Microbiol.-Loihi Seamount, Hawai.-1995.-V.61, № 4.-p.1555-1562.

124. Nelson D. C. Physiology and biochemistry of filamentous sulfur bacteria// In: Autotrophic Bacteria. Madison; Wisconsis.-1989 - pp. 219 -238.

125. Nelson D.C., Castenholz R.W. Organic nutrition of Beggiatoa sp.// Journal of Bacteriology.-198 la.-V.147.-pp.236-247.

126. Nelson D.C., Castenholz R.W. Use of reduced sulfur compounds by Beggiatoa sp.// Journal of Bacteriology.-1981b.-V.147.-pp.l40-154.

127. Nelson D.C., Hagen K.D. Physiology and biochemistry of simbiotic and free-living chemoautitrophic sulfur bacteria.// Amer.Zool.-1995.-V.35:91.-p.l01.

128. Nelson D.C., Jannasch H. W. Chemolithoautotrophic growth of marine Beggiatoa in sulfide gradient cultures. // Arch. Microbiol.-1983.-V. 136.-pp.373-382.

129. Nelson D.C., Jorgensen B.B., Revsbach N.P. Growth pattern and yield of chemoautotrophic Beggiatoa sp. in oxygen-sulfide microgradients.// Appl. Environ. Microbiol.- 1986.-V.52.pp.-225-233.

130. Nelson D.C., Wirsen C.O., Jannasch H.W., Massive occurence of autotrophic Beggiatoa at hydrothermal vents on the Guaymas Basin.// Appl. Environ. Microbiol.-1986.-V.

131. Odintsova E. V., Wood A. P. Chemolithoautotrophic growth of Thiothrix ramosa.// Arch. Microbiol.-1993.-V.160.-pp.4-5.

132. Oh J., Suzuki. Isolation and characterization of a membrane-associated thiosulfate-oxidizing enzyme system of Thiobacillus novellus.// J. Gen. Microbiol.-1977a.-V.99 .-pp .397-412.

133. Oh J., Suzuki. Resolution of a membrane-associated thiosulfate-oxidizing complex of Thiobacillus novellus.// J. Gen. Microbiol.-1977b.-V.99.-p.413-423

134. Peck H. D., Deacon T. E. Studies of adenosine-S'-phophosulfate-reductase from Desulfovibrio desulfuricans and Thiobacillus denitrificans // J. Biochem.-1968.-V.97.-pp.651-657.

135. Pfennig N. D., Lippert K. D. Uber das vitamin B.2 bedurfuis phototropher Schwefelbakterien.// Arch. microbiol.-1966.-Vol.55, № 1.-pp.245-259.

136. Polz M.F., Odintsova E.V., Cavanaugh C.M. Phylogenetic relationships of the filamentous sulfur bacterium Thiothrix ramosa based on 16s-RNA sequence analysis.//Int. J. Syst. Bacteriol.-1996.-V.46.-pp.94-97.

137. Prince R.C., Stokley K.E., Haith C.T., Jannasch H.W. The cytocromes of a marine Beggiatoa.// Arch. Microbiol.-1988.-V.150.-pp.l93-196.

138. Pringsheim E.G. Die Mixotrophic von Beggiatoa.// Arch. Mikrobiol.-1967.-V.57.-pp.247-254.

139. Reichenbach H., Dworkin M. Introduction to the gliding bacteria.// In: The Procaryotes, edited by Starr M.P. II. Stolp. H.G., Truper A., Ballows & Schlegel.-New York:Fischer.-1981.-pp.315-327.

140. Reyns S., Leonis G. La fumarase de poulet. 6. Effet des inhibiteurs sur l'active enzymatique.// Arch. Int. Phisiol. et Biochim.-1974.-V.82, №5.-P.1007.

141. Rice S.C., Pon N.G. The aconitase of yeast. II crystallisation and general properties of yeast aconitase.// J. Biochem.-1975.-V.77, № 2-pp.367-372.

142. Rolls I.P., Lindstrom E.S. Induction of thiosulfate oxidizing enzyme in Rhodopseudomonas palustris.// J. Bacteriol.-1967.-V.94.-pp.784~785.

143. Roy A. B., Trudinger P. A. The biochemistry of inorganic compounds of sulphur.// Cambridge, 1970.-pp.73-75.

144. Schedel T., Truper H. Anaerobic oxidation of thiosulfate and elemental sulfur in Thiobacillus denitrificans.// Arch. Microbiol.-1980.-V.124.-pp-205-210.

145. Schewiakoff W. Uber einen neuen bakterienahlichen Organismus des siisswassers.// Vernadl. naturhist mediz. Vereins zu Heidelberg.-1893.-Bd.5.-pp.60-63.

146. Schmidt T.M., Arieli B., Cohen Y., Padan E., Strohl W.R. Sulfur metabolism in Beggiatoa alba.// Journal of Bacteriology.-1987.-V.169.-pp.5466-5472.

147. Schmidt T.M. and DiSpirito A.A. Spectral characterisation of c-type cytocromes purified from Beggiatoa alba.// Arch.Microbiol.-1990.-V.154.-pp.453-458.

148. Schulz H.N., Brinkhoff T., Ferdelman T.G., Hernandes M.M.,Teske A., Jorgensen B.B. Dense population of Giant Sulfur bacterium in Namibian shelf sediments.// Science.-1999.- V. 284.-pp.493-495.

149. Shuttleworth K.L. & Unz R.F. Sorption of heavy metals to the filamentous bacterium Thiothrix strain Al.// Appl.Environ.Microbiol.-1993.-V.59.-pp. 1274-1282.

150. Skerman V.B.D., McGovan V., Sheath P.H.A. Approved lists of Bacterial Names.// Int. J.Syst.Bacteriol.-1980.-V.30.-P.255.

151. Smith N. A., Kelly D. P. Oxidation of carbon disulfide as the sole source of energy for the autotrophic growth Thiobacillus thioparus strain TR -m.//J. Gen. Microbiol.-1988.- V.131.-pp.3041-3048.

152. Sorbo B. N. Rhodanase // Methods in Enzymology II. N. Y., 1955. - P. 334- 337.

153. Stackebrandt E., Goebel B.M. Taxonomic note: A place for DNA-DNA reassociation and 16s-rRNA sequence, analysis in the present species definition in bacteriology.// Int. J. Syst. Bacterid.-1994.-V,44.-№ 4.-P.486.

154. Stahl D.A., Lane D.J., Olsen G.J., Heller D.J., Schmmidt T.M. Phylogenetic analysis of certain sulfide-oxidizing and related morphologically conspicuous bacteria by 5s-RNA.// Int.J.Syst. Bacteriology.-1987. V.37.-pp.l 16-122.

155. Starkey R.L. The production of polythionates from thiosulfate by microorganisms.// J.Bacteriol.-1934.-V.28.-P.387-400

156. Stein J.L. Subtidal gastropods consume sulfur-oxidizing bacteria: evidence from coastal hydrothermal vents.// Science.-1984.-V.223 .-pp.696-698.

157. Stouthamer A.H., De Vries M., Niekus H.G.D. Antonie Van Leeuwenhoek.// J. Microbiol. Serol.-1979.-V.45.-pp.5-12.

158. Strohl W.R. Family Beggiatoaceae./ In: Bergey's Manual., Ref. 130.-1989.-pp.2089-2097.

159. Strohl W.R., Cannon G.C., Shively J.M. Gude H., Hook L.A., Lane C.M., Larkin J.M. Heterotrophic metabolism by Beggiatoa alba.// J. Bacteriol.-1981.-V.148.-pp.572-583.

160. Strohl W.R., Schmidt T. M. Mixotrophy of the colourless sulfide-oxidizing gliding bacteria Beggiatoa and Thiothrix/ In: Microbial Chemoautotrophy.-1984; Strohl W.R.and Tuovinen O.H. (eds.), Ohio State University Press.-Columbus.-p.79-95.

161. Suylon G.M.H., Stefnes G.C., Kuenen J.G. Chemolithotrophic potential of Hyphomicrobium species capable to growth on methylated sulfur compounds.//Arch. Microbiol.- 1986.-v.l46.-№ 2.-p.l92-198

162. Suzuki I. Oxidation of elemental sulfur by an enzyme system of Thiobacillus thiooxidans.// Biochem. Biophys. Acta. 1965. - Vol. 104. -P. 359 - 374.

163. Suzuki J., Silver M. The initial product and properties of the sulfuroxidized enzyme of thiobacilli.// Biochem. Biophis. Acta. 1966.-V.22.-pp.22-23.

164. Sweerts J-P.R.A., De Beer D., Nielson L.P., Yehuda Cohen, Cappenberg T.E. Denitrification by sulfur-oxidizing Beggiatoa spp. mats on freshwater sediments.// Nature.-1990.-V.344.-pp.762-763.

165. Tandoi V., Caravagllo N., Di Dio Balsamo D., Majone M.b., Tomei M.C. Isolation and physiological characterization of Thiothrix sp.// Water Sci.Technol.-1994.-V.29.-pp.261-269.

166. Taño T., T. Ito, H.Takesue, T. Sugio and K. Imai. B-type cytocrome, an electron carier in the sulfite-oxidation system of Thiobacillus thiooxidans.//J. Ferm. Technol.-1982.-V.60.-pp.l81-187.

167. Teske A., Sogin M. L. Nielsen L.P., Jannasch H.W. Phylogenetic relationships of a large marine Beggiatoa.// System. Appl. Microbiol.-1999.-V.22.-pp.39-44.

168. Thomas P.E., Ryan D., Levin W. An improved staining procedure for the detection of the peroxidase activity of cytochrome-P450on sodium dodecyl sulfate polyacrilamide gels.// Anal.Biochem.-1976.-V.75.-pp.168-176.

169. Trudinger P.A. Metabolism of thiosulfate and tetrathionate by heterotrophic bacteria from soil.// J. Bacteriol.-1967.-V.73.-pp. 125-142.

170. Trüper H.G. and Schlegel H.G. Sulfur metabolism in Thiorhodaceae. Part I. Quantitative measurements on growing cells of Chromatium okenii. antonie van Leeuwenhoek.// J. Microbiol. Serol.-V.30.-pp.225-238.

171. Tuttle J.H. Organic carbon utilization by resting cells of thiosulfate-oxidizing marine heterotrophs.// Appl. Environ. Microbiol.-1980.-v.40.-№3.-pp.516-521.

172. Tuttle J.H., Kolmes P.E., Jannasch H.W. Growth rate stimulation of marine pseudomonades by thiosulfate.// Arch. Microbiol.-1974.-v.99-pp.-1-14.

173. Veeger C.B., Devatanin B.W. Succinate Dehydrogenase.// Meth. enzyme citric acid cycle.-1969.-V.23.-pp.81-90.

174. Vitolins M.J., Swaby R.J. Activity of sulfur-oxidizing microorganizms in some australian soils.// Austral.J.Soil.res.-1969.-V.7.-pp.l71-183.

175. Wainwright M. Sulfur-oxidizing microorganizm on vegetation and in soils exposed to atmospheric pollution.// Environ.Pollution.-1978.-V.17.-pp. 167-172.

176. Wainwright M. Sulfur oxidation in soiles.// Adv.Agron.-1985.-v.37-pp.350-396.

177. Wiegel J., Wilke D., Baumgarten J. et al., Transfer of the nitrogen-fixing bacterium Corynebacterium autotrophicum Baumgarten J. et al to Xantobacter gen.nov.// Intern. J. Syst. Bacterid.- 1978.-v.28.-p.579-581.

178. Williams T.M. & Unz R.F. Filamentous sulfur bacteria of activated sludge: characterization of Thiothrix, Beggiatoa and Eikelboom type 02IN strain.//Appl. Environ. Microbiol.-1985.-V.49.-pp.887-898.

179. Williams T.M., Unz R.F. The nutrition of Thiothrix type 021N, Beggiatoa and Leucothrix strain.// Water Res.-1985.-V.23.-pp.l5-23.

180. Williams T.M., Unz R.F., Doman J.T. Ultrastructure of Thiothrix spp. and type 02 IN bacteria.//Appl.Environ.Microbiol.-1987.-V.53.-pp. 1560-1570.

181. Wood A.P., Kelly D.P. Chemolithotrophic metabolism of the newly-isolated moderately thermophilic, obligately autotrophic Thiobacillus tepidarius.//Arch.Microbiol.-1987.-V,144.-pp.71-77.

182. Wood P.M. Chemolithotrophy.// In: C. Anthony (ed.), Bacterial energy transduction.-Academic Press, London.-pp. 183-230.

183. Yagi S., Kitai S., Kimura T. Oxidation of elemental sulfur to thiosulfate by Streptomyces.// Appl.Microbiol.-1971.-V.22.-pp.l57-162.

184. Yamanaka T., T. Yoshioka and K. Kimura. Purification of sulfite-cytocrome c reductase of Thiobacillus novellus and reconstiution of its oxidase system with the purified constituents.// Plant Cell Physiol.-1981.-V.22-pp.613-622.

185. Zumft W.G. the denitrifying procariotes.// In: The Prokaryotes, 2nd ed. (ed's BullowsA., Truper H.G., Dworkin, Harder W. & Schleifer K.H.)-1992.-Springer Verlag.-V.l.-pp.554-582.