Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

РОЛЬ ВОДОРОДА В РЕГУЛЯЦИИ ОБМЕНА МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "РОЛЬ ВОДОРОДА В РЕГУЛЯЦИИ ОБМЕНА МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ"

ИНСТИТУТ МИКРОБИОЛОГИИ АН СССР

Л -

На правах рукописи

БОДНАР Игорь Владимирович

УДК 579.69:579.85/:577.3

' .

РОЛЬ ВОДОРОДА В РЕГУЛЯЦИИ ОБМЕНА МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ

, (03 00.07 — микробиология) •

АВТОРЕФЕРАТ "

й степей:

кандидата биологических наук \

' диссертации на соискание ученой степени

л..1'- ■.■у-,^-'.-.«^'

Москва — 1988.% 4

/

Работа выполнена в Институте микробиологии АН СССР и Московском физико-техническом институте. '

Научные руководители: чл.-тсорр, -АН'СССР, профессор Г. А. Заварзнн, доцент МФТИ, к,ф,-мн. А. С, Фохт.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Д. И- Никитин, кандидат биологических наук Г. А. Курелла.

Ведущее учреждение: Институт биофизики АН СССР-

Защита диссертации состоится « //* ЫЛЛУЛ. 1988 г-часов на заседании специализированного совета

Д-002.64,01 в Институте'микробиологии АН СССР по адресу: 117312, г. Москва, проспект 60-летпя Октября, д7а-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института микробиологии АН СССР.

Автореферат разослан 1988 года.

Отзыв в двух экземплярах просим направлять по адресу: 117312, г. Москва, проспект 60-летия Октября, 7а. Ученый , совет.

секретарь визированного совета. ■ " -биологических ¡кто; Л. Е- Никитин

: : в В Б ДБ НИ £ ,- "-У

•Актуальность проблемы - В - естественных процессах и в гаупнотон-кзжных йкотехнологичесиих гфоизв^дствах участвувт с о общества мик-• рооргакиэмов. ¿еятелъностъ этих сообществ при заданных внешних

условиях определяется свойствами самих микроорганизмов и их.фер- . ';'хвнтов; а такад взаииодеЯстаием между, организмаии' втро(|ическоа , . -'- системе.';Эта|система достигает устойчивого состояния главным образом за счет обмена метаболитами* концентрация .которых слутат '^.рвруаиргошм сигналом;' Некоторое, метаболита.благоваряиножестау . реакция, в ¿оторых окиучаотвувт и обратимости втихреакций,' игра--'/вт'первостепеннуп роль.в регулировании деятельности сообщества. ^ В оервуп очередь это откосится к газах, физичесаие свойства кото* благоприятна да» ■эышднения^регукторшй, фувхции.

-'-^Благодаря высо кой /реакционной., способноститаву» регулирующую ■■.■> Ц функдав в^микро'бвых «общества х-играет молекулярный водород.'; Гаао- ,. ;^обква водорОда у^1Ш1фснзр1^анизмов-иневт,,существенное■ зкачениеддя / --/двух. г$юиессой;"'и эбра нннх: в: качестав "прймера " для' исследования! Л1 ^»ониравх» ;"

-'^¿поетЬ^ого-и:Ёо^ато|»11*1:Дая"(трбитаоДствагазообраэного^тоадива из , " "возобновляемых ресурсов. • • -V ".•. • " • V1;/^уЛ^Т":;."^.1 1 "■■ *

3: обои х случаях коноентрапия В^ имеет .^риюгчеоюв тэчение для

^атмосфера.V ос коез нныена равновесных концентрациях реагирующих Г

«виду; собой, компонентов атио'сферыпричем к змевёние: концентрации ' ..-* - одного из них приводит.к изменении и других. Для биогенных газов ' ¿Йпомимо фотохимического стока существует . и -йиог енн1^1~с то к.' Сужест- С 1-:Вешй выяояить;до\1аких:концеатрациЯ'Водорода реадьнб мокат сказы- .

реаяпиЯ ;'в^аэробн^ ■мив^';;' ;^

'-»^»^а^а..:-^««''««.пи..' д^_

-г^^.\: ^^1 ■ г"^::: - ; • Цгятр. «а?чш СйЭй'ЭТек!

Моск. в^д.-Яжва- шч^з. шд. та. В. А. Таа^яаш' }.! —........•

1 : водорода имеет ре га шеезна ченив для'' деятельное таг м* кровного Vу

сообщества т.к. ;о1^вдваяет осйе^телио-моста'нохятвль'ю1в^уоло-д -. ^вия'» системе,' «',через вих;1Г;териолшю1шЧ80й1Й'»1бсод-(йологмчее^*" «и важных реаяаийЛ .';" -1,.■ ,т:Сл"-;5'-У■¡-•л.";■ ""-'Л':

' вопрос имеет следуюгиЯ спеииалышЯ: интерес: . Д-. : • ' ' ч - '/. :

, . .систему, г '/. -

исследование*соподчинения сиотем разных уровнейи _ опредеде-{. ь ние параметров управления, ..• . - • • :•? . :. ' ',

'■■■ -- - ' - приненение'физических методовдля определвкия/управлиошхЙ-' -.'. ..'. параметров;'•/ ;•'••,•.'. • / .Ч'^'/'Д'^'Дл".' 7

' ч - создание математического оотсания-процессов* ... , . . Цель и" задачи исследования! у Цел ыи. на стоящей - райо ты' являл ос ¿4. .. . установлвше' стацяонарных ютоентрааий Нг и исследование ем.да-."- ■ -

. ". 'гвамика в'микробных сообществах,и чистих культурах:некоторых'видов. метано йра зующих :<3а ктерийи водородных'ба'ктериЯ ■ даст выяснения^ р егу-; . хяторноЯ роли В^ я. жижелсягеаъности'[соо1&ест& ч Конфета "задачи/ • : ■ V. ■"-' исследования : состояли 'в' > Д * ■■

■ : - с о эдать мо дел ь трофической; системы ~йа ктерчй^ свя тайной с% ; ' кехвндовым переносом водорода и эксперинентальнойссяадотаТь' уэ-' .'; '. ■ . ловне реахщга,;;/у Д•, ; >; /ту/"--/'у;; --. *сследйвата:возмЬ*носта дагдо1Ю^ „■

' атмосферного- уровня 0, 5р -р .м .ааробныкизодородними'¿актерия-;- -а также исследовать кинетикупроцеоеа гри рос те органи змов-. ня , .' развитых твердых поверхностях,^моделируших почву." - .;' "

■ -' исследовать кинет»ку - потребления Н2" чистнми кулвтурами метай* -•• ; образусгих организмов и ог^еделить воэможанй порог конаентрации • водорода-нияе которого он не метаболизируется с цеяьв вняснекия ;• - ■ '."■■ во ¡троса мовет лианаэро1зная зона слуаить донором водорода для . X - " аэройных водородисподьзувадхорганизмов как в почве так и, в<;' ■

в о двух экосистемах

, - исследовать данами «у изменения концентрации Н^ в газовой фазе метановразуввего соойиеетаа с свлъв:выяснения ролиаоДорода в-'аизне деятельности ооойиества в цело». -:

исследовать количественной аспект .обнаруженного ранее выде-лемя лодорода гаяо&льными метаногйдами из метиламинов С,жилиш,: 3аварзин1973 ) с,цвль|) л1иснеш1я во5моаю1х экологических последствий. '-'■■]■„ '

• ; — дат» *ате>«тичеохов описание процесса переноса (транспорта)

в .'системе и . его последствия для физической о рта ни эаиин кккрсб* НОЙ системы. ; : ' . ' . V: .■'

Научная новизна работе. , : >. "■■■■■.' • "

;,' - при исследовании динамика гаэоойра аования в метаногеанон сообаеотэе установлено, что в стационарных.условиях равновесный . уровень Hj W-50 р.р».ддя термофильного в 5-Ю р.рсгх-ддя мезофидь-ного "метантенка/совпадает с порогом для исследованных чистых куль» тур иетакоГенов^г Изучено влияние на равновесий уровень.водорода перегрузе» сообщества промежуточными соединениями» а также воздействия некоторых физичесетх факторов ипоказано, что скорость выхода конаентрацин- Нз , на равновесный уроаеньиоасеч? служить показателем сбалансированности сообщества. ' * : \

•- на примере исследования чистых культу водородиспользутщих. ■матаногеноа 'ycTOHûœneraV.HTo 'cTi^rayttT-iroporoBiil уровень Н^ ни- " рэ которого он не метабол* аируется. Этот уровень соеявляет *0-50 р,р.я» для термофильных в 5-10 p.p.m» для мезофильных вггам-■ мов. Это ; .означает»;-1что в природных', экосистемах конпентрациа . Hg определяется"свойствами отдельных организмов« ' V

метакогеками при росте наметиламинах. В связи с эта* возникает ^возмомностьУ'трофячеохоЯ .овяаа" с; водородасполь зувшми «удьфидоге-

нами.'

• - на примере типичных штаинов почввнных: водородных (}аЕгвриЯ;;',' Аггаг'оЪас'бег . 2: ~ 392 я посетил 2 > ~ 766. а .такяв'

2 629* пока зано, что - эта *организш ■ способны - погдовдть.водород: .а предельно низких' конце нтрациях," близких фоновому уровни "в гК'' атхосфере 0,5бр.рСледователь но эта ба ктерии ■ в почвах могли; <3и слузить стоком для атмосферного водорода»'-'"'.-'". :"-''' ' '; • ;

Практическая ценность работы , Л ,.'.' '.'..';.'• V >' ■/■в работе" показано;; что'концентрация водородазгазовой фазе ; . .мииробной^ системи;прон зводяшвй, биога з, ' является' чуастаи индикатором состояния системы ».имо же т бить иепмьзована ддя * контроля и угфавления.процессом. - г -' Г

- пододран метод .'анализа'; в концентрации частей на миллион'; /, удовлетворяющий требованшмми|фобис«огичесхо^ римеата' .: .. ■ Ч'^. -УЧ^'^• .... •'.': ;

Г''- пока за на :пршши шальная. возможность удаления во дор одаг ете- У роказиями, микробными;системами' до урстня ниже 'его содертатя'эу^'^ "ЧИСТОМ^ВОЗДуХе;-'

* ^■ ,,, 1 н - , г ( ^ - - л.' - \''1 . * - . ■ -.

Апройаияя работы.' Иатериаяы диссертации -были представленына' УМеждународном .симпозиуме* поростумикрооргакиэмолва - сое-г • динениях /Нидерланды 1586/»; на 1У Международном симпозиуме' по микробиологачвскойэкологии /Югославия '1986/■•■ . V Публикации По-.тема диссертации опубликовано статей- 5..- •• » Объем и структ7?а райоты.''Диссертаю1я состоит иэ:введения.: У ■ -Л глав,'1 заключения, выводов и списка литера тура „Материала'изло'-»; жени на 129 странинах машинописного; текста ,', вкзвчаягЛ.9; таблиц ,Л и34 '; рисунков.':' Список, литературы /содержит-:43 отечественных и; Г 52 иностракних наименования работ. • . ' . : ' • •'•...: •

■.: Место выполнения работм.-'ра<1ота'вь1полнею'в: Мое кодеком физи-,-...

ко—"техническом институте и Институте'микробиологии АН СССР.

" ОБЪЕКТУ К МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ':

. ¿¿основание методики измерения гоопчих газов. В последние года" шрокоерасдвостранениеполучапт различные методы газового анализа, основанные sa применении твердых.электролитов с прово-дикостью по ионам етслорода С Кунин и др. 1978, 1983 ). Это свя- .■'." зако с рядом гфеимувеств^ Кислородиоккые'твердые электролиты представляют собой:твердые растворы о кислая, которые при температур «порядка 600.°С обладает достаточно высокой одно поляр но л jipo-водимостаю а числом перекоса ионов, .близким к единице. Они отличал тая стабильность в состава И- свойств. Изготовленные на. их осно-.ве .тзердоэлектролитиые ячейгас (ТЗЯ) имеют исключительные аналитические характеристика: пирокий диапазон измеряемых концентрация, малуа инерционность, высокул точность измерения. Кроме того ТЭЯ 1 не требует градуировга и.калибровjn г процессе измерения,'т.к. ;деЯст^е такой'кудонометрическсй ячейки основано на измерении то-ка,-который пропорционален, в соответствии о законом Фарадея, ко-;личестау':юсслорода, перенесенного ввила нона черва' твердый электролит. На рис* I представлена блок-схема лабораторного макета установки, использованной в работе, с ТЭЯ в качестве газохромато-графичеокаго детектора. Метод основаа на хроматогра&ческок разделении горвчих газов и последуяоим их кулонометрическим титрова- ■ нием с помоиыз твердоэлектролитной ячейки. . '■■..-■''' . .: Нижняя граница определения Hg этим методом составляет при объе-' ме пробы до 5 мл т.е. 0,01 p.p.л что вполне обеспе-

'.чивает возможность определения так называемых "p.p. si . - газов" Опенка величины систематических погрешностей'метода в связи с доносом Н*> через детектор, неполнотой титрования кислородом, не-

'постоянством нагфяяаюся^яа'ТЗЯ при^ титрованииДоказала; .чмГсум-■ марная систематическая опяйва' методанв превосходит Э-3 % от ко-личестга титруемого; водорода ( Куют и др., 1964; Зорина и др..

■ г . .

Рис. I Бдоь-схема кзмеритедьноЯустановга, .Г-.бадон о газом

* носителем / аргои / ,2-пр ойомодвях, 3-' хроматографичесхая ;

■ колонка,. : и эмери5--усилитель'постоянного тока', ';

■ ' б-' самописец ,7- вольтметр8- источник на пряжения, . 9- система*-- ■ газовых-дросселейV

Хрома то графический юнтурвклвчаднетермостат.грованнув колонку из нержавепщей сталидкакетром 5 им» двшой. 1-2 м./в зависимости от задача/, заполненную молекулярным ситам 5 А. Газом носителем . был аргон с расходом 50-70 мл/мин,,'ТЗЯ поддерживали гри температуре 500 °С и напряжении-0,4 В от эысокостайили зареванного ис- . .тсчиикэ напряжения. Содержание водорода в пройе ореьелялм по .■ .щовади'пика; на ■ хроматограмме. . -У'; ■

• '> Обоснование выноса микробиологической схемы исследования. ¡Обмен биогешшх'гззов 'вбиосфере образует систему;" катализируемую: в первую очередь бактериями /Заварзин 1984/. Судьйа водорода за- ;

висят от внеших акцепторов.'В присутствии'соединений серы предпочтительным •продуктом является сероводород, в присутствии окислов азота « дикктроген. Поэтому необходимо было"выбрать-систему,, я которой влияние экзогенных факторов' было бы минимальным. В.~ка-честве объекта исследования выбрано сообщество анаэробно разяага-

•Нзпосдугили" обоснованием для представления о последовательности ■. включения тЫСкля иней труппы органи зиов /трофи ч ее кая. су кц еесия/ ; ■ СЗаварзин,. 1986) ; .: ' /.•': - V 4 . /.' : \ •'•' 4

' Г

1 ."'1

«Г

• *2 • -т.—

3'

.. ....

:

, I

гН-

V

В5,:

'•"■; Рис. 3 . Трофическая система.'меташзгенеза. при отсутствия;- .

■ - . " . ^'конхурвнсик. •/..• я'

• Для исследования блока аэробного окисления Н^ было установлено : выделение водорода' цианобактериями, поскольку известна* .что они

■ продуцируют 02 и н2 гтри фотосинтезе и им постоянно>сопутствуют ^ водородные бактерии (Савельева, Герасименко 1961). Дм исследован- .' них штаммов цианобахтериЯ /табл.1/, выделение водорода дает уро- . . вень до 30 р.рР',.соответстэуюгай известнш в литературе данным, что послутдо основанием для пре^завения этого этапа'работав . • В аэробном узле концентрация водорода явно минимальна,, поэтому • / суаестзенно определение'минимальной концентрации Н^, которая используется в аэробной зоне. С этой цель» исследовано погловение водерода культурами меэофильных и термофильных водородных бактэ- '

■ . рий.• • • / ;'Л--..:'"''' ■ "■■"■■' .""Г:^"".

у- Таблица I

у:"-;-; исследованные етамма • «"«калькая . - -максимальная

,* ; . ; : : концентрация Н2 ^ концентрация Н2

^г^ при освещении : в темноте V

7 ¿и -.---у; "Ур«рц »У■ ^-■1'.."-■.'" -!:,-'р.р* . "У-.'-у ■' у

. 307 ДрИапосазра -ЬйагааН» на выделяет . не выделяет

: 8117 ЕЪюЕа±4±ит а1<1эгад : ; - . х#5 -. V'-1,- . 5"- ' ; -. 81Г5 Маа-М^осХвйаз 1ет1воэиа" - •' 2 •'. • ' ■ ' .10,6'■■

8Г16 ОасШаТоПа огаа^а 0,25 18 1 •"

7916 РЬогаШ.иа 1аж1аоатаа ' -.0,25 30

В табл.2 представлены исследованные .культуры. Для моделирования ■ ; условий гетерофаэкого поглощения водородав качества твердой фа-зв испвдьаова^ся (фупнозернистай' силикагель с размером гранулу.» '

у 3-5 У-:/ ^;-'; ■ у;',7 ' ■'./

..'•• ••••.;.•.•'•• • '." .• ' ' Таблица 2 *

' .: опт. -¿ос : .ссилвэ

■'-.. Л-'-:- ¿«ЬгоЪйсЪер У г- 392 - : 25° ■"■■,- > - Стр1опоа,' Иау«г19вг

•: 2.' Восаг41А ораса г- 76о У'25°, - '" Г > -у., Кроков 1979

-'3.' Сл1йегоЪао1»Пиа '•'," : у 70й. . . •. .. Нрпков и др. .

у'..Ьт|йго8епорй±1ил Ъ- 629 .-■■-"■■■'У' ' ',""'/,'" 1982 '''■."У"-''

Для проведения опытов по поглощению водорода бескяеточшми • ' .'/-у ■■' зкстратами водородных бактерий^ клетки Ура зр упали; озвучиванием в ■'Уагао'сфере аргона' в.деаинтеграторе Иа Е при '"частотеу22 .кГц -'Ю с/мл.

суспензии с 'о хжаждением на ледяной банеЙера зр ушенные' клетки ' ' удаляли центрифугированием при.6000¿в течение 20 минут« : 'У--. У

При.иселедова нии; да на мияи.га зоо бра зо&9 ния: мета нобразу »пик ? ' ^' '[сообществом. в .качестве '"субстрата' ^'использовали'еброааншй^нав^ 'КРС.. Исходный Субстрат.пометят »'"стеклянные "флаконы:'~обьемом > .1СО мл. с пробкой для отбора. проб;:В Сггделъныхоштх.мранее;/->

'"■■ '• '-Л,-' :■-<*:

сбалансированное <\*етанобра зусшее сообщество: вносили во ■ фла ко н':в

"■■:*. ' ;■ .с.

4виде 'закзаоки.улУК ;

.. При, ис еле доза кии -орга-

ни амы.вира сивалй1 на .Си ка рб она тноЯ .;ср'е де; с ^мета ла кивами V *ачеот-; ■ в е с у бстра тов (0 ^ /об >;в [ а тмосфер е* ^ ' Г' ■,. -9:1-.при " -опта, ;мальноЯ для- каждого;вида соденоети*'итемпературе; С ■ таб л;1Э ) ':-.';^

\йр.?-^'ЯуТЬблииа Э -'¿г, -ч/

* ви д '1 .; ' : , ятамм'; ¿р-е вась - * ер* '"л ссылка' л ' г.

;:-,.. у --,".. У.. - •'•.• у.'-^'Л- -/А-...'; >•• ^г-

•¡1.4;««.^'«У■--язтям^.--:^-'Г--*1.' г-^^д»»Д: 'иегиаявюъиа V • юа 2273 ЕапЛв.З^е-иаг

\tla6ariua : " ^^Ааг!?: 3 а ¡Г^'.-^:;:-;^:'-'!^ У.

. НвЪЬапососсе^йаа 2114-10 ^Э^Ы геггуи

: л«*Ъу11Л*еа: СК1 2657Д'> -'"г^ .;-.Л?.^

« Ие^^апелоссиэ"' 2^7982 Щ> ^ Виина-Г.}*4^

:'. Ьд1орЫ1из ;:•'.^>:;<• Г-'^•

„■ е*Аэ«.ва€иа ■-• '^Х^ ] ¿аяврзинТЛ^

Длл уста нов декия порогоэогоуроаня водорода; нижекоторого он'; не :", мета боли зируется бгаиепользованряд.'чистых. кул ьтур' метаног е нов. / V табл.- V. Клетги выращивались -в атмосфере Нг : С02 " Б0:20 '.

/■■■■' - , - : "Л-.'^Л С ; > л-;. Л':'. '

на среде..Пфеннга^^,1-;'-

-.11 - ■ v Таблица

;д.. культура -->.j; -* .-.■'■ оптимум-.;

Не tti&ao bacterium„-; s v yi; :;;-;:.'бЗ° ;V

• tJsaraoautotrop&lcuii - H .

Uatiaasbactetium , v v '.- . ' 55° r

tSwuaof ORsiclcua 2-245 ..

.. Me KHanobaetarittoi ? H; ■ v /;>

■ forsieicuia: . ! 2-231 . ■-у.''-.,.- ..• ,

. a •- y- -''

У д. 2 > 1Э01 '¿й^" ^^ •, " 50°.

Uethaaosarctna SL'i'^-"- -;■--. т.; ад0'

: оонага

OTacuolata

sina - , Zhillaa, Zavaxala 1ST79

;уV ;;v-2-76i

'■■ У;.; ;• 1/ ;V:': V.:V.;:'.;pE37abXATH'HCC^ ;; .>' • ...

; У; •'•1«'*Погаоовкив водорода аэробными;системами. •*'•'.;•'/ л ' л

' .' Г.1 :' Погловега1в водорода;сусаея^ми меток водородных бактерия :' Исскедо2ака_возмоиноо"ть'; поглощения BgKyJt'турами термофильных и . " >,,-' ие зо$иль ннх вф дородних: бактерий. Предюлага ется / Comcad, > ' У ■ ч' ' ' 3 eile 19Т9/ .'что суще о твует; по роговая" .¿о кцентрагшя: водор ода , для*, водяроднах; бактерий; шке*; ксторой; по требде ни е..^' не идет и .

несколько1 десятков р „р .а .. Применение, на-. ' " км.нсвсй методаки';игмбрения' Н2 не позволило обнаругмть такой уро-: ^лг'веаь'.;Результаты измеренаЯ-"представлет "на рис;-Ч,- 5. Суспензии " ' •'иеток мезо£ильнах и термофильных бактерий.активно поглощали во-V дород; сщняя-'его; концентрации в.три. ра за ■ за' 7.,-часов ивкубирова-.

ния Ски тони в .5 конце цтра цин.в одор о Да "за -.20: часов - более чем на по-' '■^рядок отпервокачального-: уровня .'-близкого: к содержании Hj .в

. ■ атмосфере, рис. - 4 указывает на высокое сродство клеток к субст- •

• рату и1доказывает возможность потребления^ими водорода из атмосферы. . • -."л^'' : ," " При - введении Н^вга зозуюфа зуи с сл едуема х; культура до - кони ен- .

* трапия о'т 100 до' 2С0 р.р.в. /рис. 5.1/скороста потребления водорода возрастали. Перемешвание суспензии клеток на качалке уско- .-

■ ряло удаление водорода; что сравнимо о развитием клеток в природ« :г них экосистема*;'. например;,в турбулентно перемешиваемых эодзх- .¿л ,■■■■ ручьев'или при волнении в водоемах. • • : -

. ■ Для нашх целей наибольший интерес представляло увеличение контактирующей поверхности- клеток/с . газовой фазой за счет введе--: кия твердой $азы, что более соответствовало влажной почве.>В мо- ; -' дельных'гетерофазных системах с клетгакв водородных бактерий.. ■ расположенных на поверхности гранул'силикагеля, предельно низкие--1-концентрации водорода былидостигнуты значительно быстрее чем в :-■"-

■ суспензиях. 'Конечная концентрация",^.''была ниже -уровня водорода з атмосференаходилась - за пр еделами чувстэительности метода -

.'"г • ; 0.3 "■"

' ^ :• ч=.'>г '''•'Л

А:;■'=:: Ю 15 20 час - - •.-• ■ Потребление водорода яэ технического;воздуха с содерганием Нг 0.32.. р .р. К' . культурами 'Мезофильных и: термофильных во до-, родных бактерий. ■"'! ' *■■'■'.,*

I-стерильный контроль," 2 - С .tydrogeaopfcilijn г-в2Э • . С содержание белка в опыте 2.1 мгО„- 2 - Artiaobacter Z-392- '■ / С содержание белка 2,4 мг ).'. . :.v.--.-.;-'. "

200 Р«Р-а "Sg „••• • v.-- -...

100

. 5 ■ Ю.' 15 • 20 .-25 час.

Рис. 5 Потребление ■водорода С. -Ьуйгокеъо^Циа ■

( содержание 1елкэ во всех опытах 0,5.иг) ^■"■■ -;■■""■.'

' . I - жидкая культура. 2 — культура на саликагеле. "'-Таким образом,'не зависимо от условий эксперимента конечные •краЯне низкие .концентрации;водорода"в опытах с культура»« водородных бактерий составляла величины порядка 10"^ p.p.».,- что значительно ниже фонсвзЯ концентрации Н^ » атмосфере.;Следовательно, • водородные "бактерии, вопреки мнешв ЗаЯлера и Конрада, могут per/' ,:гулировать: шнцентрациоводорода;в;при5емнойатмосфере."1лявоэ-; ■действия1 на -газовая -состав воздуха бактерия долгаш иметь возможность контакта с атмосферой, Лочва с развитой поверхность» кон- ' такта-представляется' идеальной, системой' для такой регуляции. "1.2 Потребление водорода бесклеточными экстрактами водородных ^ -'йакгерйК ■'■■■V-^i"-":- ¿V-'^.-r: ■■^■-■й'-' ■'■■-! ■■-" -У---

■".', Задача заключалась в определении возможности потребления водорода бесклеточными экстрактами йэ клеток некоторых видов:водород—

. ных бактерий при низких концентрациях Н2■» газовой .'фазе- (ауро-^*: вня порядка 10^ р.рл. ) с цельо установления минимального уроз--кя концентрации субстрата при'которой система:

—^———экстрат ; — ■ искусственный акцептор е"...' . ■ . будет равновесной. "' ":>•";;•;/•.. •• ;•';'ч-:'-;./... -••.•••'•'/././'. ■

Было установлено;' что для ,э¿страктов из клеток термофильной,'^. культуры С.: ЬуагоеаоорЬЦца . г - 629 границы концентрации '»Ту пределах которых: устанавдивается.равкоаесие мегсду продукцией V • , .потреблением Н2 вполне определенны С порог находится в пределах ; концеытраияи 'водорода от ГОО до 10 р.рдь.), в то время как для . целых кзеток эта.граница лешт ниже уровня 0,01 р.?Л. Обнару-т : . женное различие в пороговых концентрациях водорода для целых: •.-: клеток и для экстрактов из них указывает на то, что сродство' гидрогеназы данного организма к водороду, по-видимому» опредедя-.■ ется целостность» клеток;'^^^г -^^:-:-т.V:'Vг^'..-"Т^/Л.-!"' Пороговая концентрация-водорода'1 для бесклеточных экс трактов, из ;.;"; ■ .неэ°фильной культуры .АЛЬгоЪасгег 2 - 392 оказалась ниже> . 0,01 р.рл. и не.была установлена. Таким образом,' сродство к во^ ' :"; дороду как'у целых клеток данной культуристах и у экстрактов из . них оказалось сравнимо; достаточно велико очевидное".не зави-: сит от целостности клеточной структуры. "..;-. • у .''.':'.'-:'.•.'• 1.3. Потребление водорода'почвой. .•. •- . ••.= ;.: ■' ' • ,

Для сравнения были проведены опыты по поглощения Н2почвойПро-; : • щ сзевей сухсй почвы 100 см^ при насыщении ее минеральной ере-; ';•'. -; дой до полной вл а го емкости. в течение суток не поглощала водород • с уровня технического'воздуха-0,73 р.р.т.* Далее начиналось активное поглощение' водорода по экспоненте, характероной для чистых •. культур.водородных бактерий. За I час концентрация Н2 в,газовой фазе снижалась на порядок и была ниже, чем фоновая концентрация -э.атмосфере ( рис.6. )...--

- Ю--

: 0.2

;■■ ; 244.0 ^ уД 0. 'у. - : 1,0: 'чае ; ' .

■ fhcJ* б-Потребление-■Vojopojoí-'iweoeV^ -

•• ; Г;-.- . : XVíN^K^H^X^ . "

I.». Я вопросу о-Ï0ЗМОЛНОСТИ/ОЦвнЬг1«инимального ос»точного"С."

у - •'; УРвяия субстрата по величине fy У;..--.' ; ^ „

; ' При : обсуждении воэмогш'остя; йспоаьммния 'водородшп« бактериями ни з>«х концентраций водорода , западногерманские ^автора. основы-: вались-на /кинетика Михаолиеа-Ментен .'Определенные¡.ими'удяя^годо-'^ : родных" бактерий константы скорости'потребления водорода выли ' • эначительно'выое концентраций водорода'в воздухе. На основании; .зтсго был.сделан вывод о принципиальной иевоэмоююсти потребле-"

___________________ ________ . , ... ? fs.;>.

соответствуете концентрации субстрата',' при* которой достигается : ■

половинная скорость реакции соответственно;для фермента и для

организма, существенно различные величины к могут'отличаться .

несколько/ра з * С; Яковлев ; 1965 , ' Кар^и-Боудеа-1979)

.. Однако более существенным нам представляется не ato• ограничэ-•.

•е, которое оо оценке Конрада. (Cocrad./193* О побуждает снизить

.'■ ' --' V jí V: Л-. : vit?-V..---" -- ---е.- f -ir-VI- iV- -ï^-s

ние

16—.... ■■ ■ ■■.-.

" \ .. ............Г./Г'-. - . — ■ ■■■ . -

возможный уровень субстрату ка 1/Э.'Корректно ли применение 'о-. ,

н етя га; Кита о лиса -41 ентеауддя'.краа ¿а'' ки э ¡их ко аде ктраций" су« стра-; У

та,* стоторыми мы«меемУдело в ойсутааемок" схучае?;Известна,.; ч У,

.СИарри> 1933).;чтвг гийота^псездаставдонарного состояния лезатая ■:'"

'. ■ ,1* основ*е'-кинета ки; ИиЫзлиса -Ментвн,'-с пра вздлива 'ли шь ''для. условия, .

когда ■ отезтение Начальных кбкцаатрацкЯ фермента: и субстрата и&ло,

' 8'•• . следуют .,■■ "■.

. . *т.е;:'КОэ^цигаг.;-"сис-

■ Дйффв3®«цяал ьны^. уравнений | м>шс1гёатих хани образ сад

:.:ния' и; распада. фёрме^т^убстра гног о комплекса; имзкно'в, та ком: при-;

' дижени«'.*Еоли*ч;ьа концентрация-субстрата « фермента .сравнимы 'по-V

'. порядку,:, то. гипотеза псевдостзцлонараого состояния но верна.и'ус-

. - л овияйи ха элясй-Уентен ' це - выпб лаявтсяГи перб оличео юя ' зависимо сть ч '

. короста; ферме нта тавной-. р еа кций о т' ко кце'нтраиии ,'су йс тр а та; на ру-У

- 'сается и ^неопределенно. Отметим, что при Е0 порядка 3 О'ско- ; ;

■ ^ рость реакции-всегда выше той, которая следует из.кянетаяи •

Ч. '. к VI ■ шшл иАГША»! - нАн • I М *0 ' 4 ПЛЯЙП11 ' — ■ ■ Г* А Я1Н1 ^ гг-ж М ' • •'

; р .-.Тагам образом',': остается оценить отнОЕеаие Ео/^,, в исследуемом:л • " нами' случав"*-^киентрация "растворенного:водорода.'при равновесии

газовой.' фазой,';/ с рдерзёщеЯ ;0,5 б - р.р. т.; н.'н; Н^»: с ос тавля етО, 01 ■> р неможет.бить/ ¿шй^ ауой; величины а -уйлоэпях' о пата" по • ..' :

Ч потреб ле шш ^эодоро^.сувпбкзи еЯ; кле«»' И з во эДуха.'Фгрмант.-гигр о--■ 'геназа;; составляет'.Об' ^ мка ^ ясследованнах' водородных бак-'Утерий'.и:"при среднем:молекулярном вес еХО^Д КондратьеваГоготов .У. У 198Г).дает молярное количество фермента 10*р. - 10"**. При-кон- .•••.' центраций белка_2,4:'мг. и объеме «идксй фаза 10 мл., дзиэ допус-' /. кая равномерное.рас1^>еделекие фермента по обгему,- имзем сэпоста-,; в иму о ко нц ентра ци п ', фер мента! и - с убс тра та . Пос кол ь ку в' 'реа л ьной ^си - :.

• 'Стуаыаи следует; рассматривать 'концентрации чферкента'; и субстрата у, '": ^■-'повергаости^адетт^атоУс« еде ;л более 'У

" : - ' " -' ■V-;/; "' ■Л : -';■

в сто|«ну.пзеобдадания фермента; '

•'••> Отсадэ следует, что применение соображения,.основанных на ги- . - по тезе пеевдостадаокарного ."с остздш«;;аля."ра: ¿ставим ;

ста концентраций не ирре1яно;:г&£^ ■ ■

■ :'у 'Л '¿цэройинй'-оййк;^^^^

■V- г.ПИсследование акаэробного/обмена'во.зюродав метаногетюм^и . . /у..сообществе.;/*; ^.-^¿Чл ■

• В качестве' «одели - для.и эучедаяаназробногообмена Н^" "бнм'.Ъу-.'. -"-избрана метзногеннэя/сиетема ке.тольконз-эа^ее-'^а^чесюйс^л важности, ко и "потопу¿''что'-в.ней'; отсутствуют'помехи» >обусловлен-V--ные серным.ликлсм'У ';ч '' .

Известно - |тттУу'"15В1/;;:Что'" метаногеаное" соубщаств^^^ ' ..' 'ууосуявствляет^иаоробно^^ веиества'1в,'двеу^..

;фа зы: кислотогекнуп /водородну о/,' и - метаногеннуп . ■Видеяе все": Н^.? -' кисяотогенной. фаэе многими-анаэробниш'оргакотрофниии.оргааиама-;-.. ми хорошо известно у Кощфвтьёва;- Гсгото»; ИЭ^^.Вй,'Второй фазв?'-^ у .'начинается. потребление Я^ и '.его; концентра ция с нижа е тся: до не ко то-. ■

рого'уровня;. о пр еделяемого" динами чес ким -равновеси емг'между. потреб-" г ".деяиемипродукшей.Высокое.сродстао'-водородаспмьэую^ -у* генов к водороду ;Опр еделяет. егони зкув_:равновеснув /концентрации- ^ , ;; - в .га зовоЯ; фа за'. ". Задачей ".исследования ; бало /определить '¡ада»Т/ЛИ^у ^ ■

метантенка

[тонка .носи тдвухфа зный ^характер; ввиду ра эныхскор остей, роста"-. >;■ - в о дор одобра зу ощеЯи,;ПО тр е бля юадй Н2ми крофл ор ьГ. ;При;качалв ивте сивного. метаногензза концентрация водорода :сгаадется'.и,достигает.':^ у ур овня. ад-50 - р.. р . т.'; для , термофил ¿ног о ' и 5-ГО ' р .р^, к.; для: мезофиз ъ-/ ■ у ..ного сообоества,-причем скорости снижения еодераания Н^'в газовой, зе егонтанно развйвавдегоея.'сообщества и при внесении''закваски

• и a аара нее" отсел е шионир ова иного -' с оо бщества ра'зли ча ¿«я . в Л uec-r ', ко лыоэГра3»- Saitsacки-/Занетно'-уводичйваот'сродукция метана. " •. ■' 2,2»} Блияниai .'pH, на равновееныйуровень,:водорода .в метэногеннои-д

, c^ôaêcae.vf;:^^У-У'У^„ -

. ДеЯс'?аие'рН^нз; метаногенеэ многозначно: - через карбонат v ; ; .

Уйикэрбокатное-равновесае-,т.к<-ме'таяогенбз"идат в о<5ласта преиму-..:; .

- шестаЦкого i c^eCTSOBaœ«;v<iaкарбонат'иона ; через диссоциаиив ;

У органических'им ело т.'недасвоц^ особенно ;

;прошоката ^'"токсична-,для;метаногеновtó к. в; ииочноЯ^та к" и'=в iwс

У; лой - ср ела х ~ процесса образования' - мета на :\за ме ддяется, сдв'доватедьнб ^

замедляется.' и:смрост1г;по^еб«нкя _

. ; дус корветями - ¿I " и ; II ^фа з. ' Уста (»вл ена , обра тко • ггр о по рци она д ьная : У

зависимость между скоростьп метзногеяеза и■ равновесным уровнем . V "

У водорода в системе/рис .7/; 'V* /"-■■.•■У-т.-

pá тп пр- ' m '•' 'ТУГ' • Tfn ЛТГГ - ?'.П p.pfi .Н2 :

8.0

... i ■ -J ! Y íj». ■ 'J. . v-,^-

'.Г tf -

;j'b'ií "

I---* ' _У "Р\?Л Vr •• \ '-M 'O'• * V"* '. , '

tT>V '".V-1 *4.:'.- -VH i.V.- . •.

-i-:.;''' Баоисследовано

влияние перегрузки., сообщества ■ некоторыми; про^'

::м'е»утопродуктами процесса -'метаногеню .;"?станомено';Учто ' "■

; -■■ ■ :j.. v:V v; .

' степень,рассогласоваю<я. в сйстеме,:'которая, оценивадась по.уаели-t,

■ ' ■:í'f^i1 ^--^í--"!'-.-.'--;-".^;.■".v-'S-vî--"1,-v.-!^т."-.,*:"-:*-:!?1:»-■■V.^wi^'-.'J;- ■■ ■

' ^ченио 'концентрации'водорода"J) та зовоЯ;фазе»; завясида. от'. скорости-^ -..

/,-ме;ганогенвза»ьРасеогласоваш«я. ^

■<• ч"'«энном.микробном сообществеРавновесный1 уровень.водорода"1 поаы-ví

..■_■-■ ^г.'юдся.в^отаелькых.сдучаях. более_чем::на'-:торядок'и;составдял"-нес-:»

; '.гхол ьхо " с о те й ' р .р, и. ' Си о тема^с -'за ква с к^^ во.'í с ех/исследава шшх ■

■ ^¿сдуч^я х'дава ла.. менъеиЯ -'ас пл ее кводоро да ' быстр ее :эо зэра аалас ь'.тв

' "исходное ■ с ос тояние^т • еУ о б да да ла." бол ьпей'-устоВчиво отьв i;-"-'т H 4'й'- ■

-'■'.^V'--'' V- - i- -' .«-..••.•••Ч y^-'-'Ji •„.••. -,-у „ï };:<

: =' -' Введение ; в га зову d: фазу-иэбнточноговодорода : до/уровна Ш ; "

"приводило V/быстрому^ Сл;течетое::иес кольтах ; ^сов)^з'ксмне1Ш(аль-' "

. V ному - ег о удал ени о. и:'во сстз вовлекив; перзоначал ьномУтрвда льногоí; -

. - давления'Hp^^í'v У-'УУ-ЙV'r\VV4>^;\r?.\

У^'Д, При.' изучении : вотяния;:воздеЯстзия ¡ фи зичеогахфв кторовлбыдо-ус- - -

" ■ . '-:;тз новлёно, ■ ч tó; резко е> снижение"' дав л енияв сие теме - ва 1-2'. а таУ ■

^■.^иводидо-к-интеиЕоткс^^

;7гюнцентраш1и водорода ^з/газовой - фа зе'в несколько раз.' ЗтЬ'т íart. ; "': ;. ука'зыэа е Т :"на^ ö ольао е: ; мияние твердой ^ фа зы в ' ви даедеяизьноста ';'|; - ' ; с о об дества', :;прикима ваеЯ : непосредственное^'^участие. «Нелидовом ;J¿'. \ . '^перенссе:"в0д0рб№;:№ "

ста'и змельчеаноЯ /твердой^фази" и, при {этом{серено о/во доро дд^суще^У -'¡Уствляется. при/помост".. 0тех*;пу!зыреЯ.^;:у.к;*: сгароста/дафф'у вди;'водо5о^;. : i.i áá 'B ' га ге - на ' "пор ям к"; ваша : че м ; в " га дко сти ; - ;Теор ¿тиче с ¿и , 'оце не н-'И У *-" ■ ' " э кс п ернменталь но и ссл едова и "процесс ''установлени я; равноэ есия" . в ' '.системе "жидкость -'газ"'в*том:числе я в системе, "содезгагеЯх - v ' у, тзеряуп'фа зу, ".что':Дает возмознооть.глуйае ^оетть суммараув .кине-^ :' ■ У.-, тику/tío тр ебл енияв о лор о даУмета нОг евным" с во бгаестз омf-, ' í Д';'"-' ;У ста н овле шеравнов eç койка нцентра йии " га а ; в'-. «ищиста ' опис ква-:

- 2 О -

ШЯрЯШЙЯЯШр

. где Mxc-, /^-'^объем ^жидкости .й ra за системе ,4 ä ' Çw» 'pUc (t); * 'к> «пестра taut 'га заовжидкости в^начз льиый момент: > ■ и - спустя,: диффузии газа в-дадкоста,:":' _

Щ J-/ ра ство р имость ■ .га за: S I'/ : объем и ;пд она дьпов ер хно- ' ' '

Ч ста ; пузырей, -некоторых ;чере з-.:с ;-слой ■ ^оисходит ■ диффу зиокннЯ/ ; 'пе'ренос'газав.' видкость. ::'-^у" • ч •."' , '

--..iW' Lv - тг,;'"¿ 'чv с "j- ."Uv * ' *^*''V' -У- '' '1 ' '"„V, :-■ у -^Y

'SV*rtMUIf* ! Awm'rt »»UM« ^í.Ац* -1л \ , Л* . Л

за ;в системе;состсянно во-времени,! мошополучить.анражешеддя:' . 'зависимости' конпентсапми газа в газовой базе от времени:

нияравновесия системе J"; ' ÏO.V 1■ ;Д í ~

/Т.в^врадя'уетановленШ!^ Tfcàbi»/;ot i и' "

(от условия я' нвТы^мсктот/шчадм^

эясперимекталшоеиссдедова1швгустановленияравновесия'пйводо-д. ¡ роду/для, ра 31П4чшХ;Сястем^."шдвк)сть.-'' газ" .Время .установления ':равнояесия'-В-геsepофзэяой-хистеме-;в"несмльхо'раз/больше,'"- чеи^- ^-ь.--. , :для-;водн,;что';в,парвуа очережв'связаш>11:о: сорбирование* микрощгзы-- у рейво дор о да* на поверхности 'тз ер дой - фа за.. Тагам ' обр а зок ' и за >' ч 'чч ; ',конечнах'скоростеДдиффузии/водорода в жпдкЬй фазе гетерофазная. • '• •

-г- 21 -

¿си с те нахпо с обна поддер жива ть дина ми чес «у® н еравновес ность. в, те* чение достаточно длительного времени С £ ™ "20 • 25 минут). При, наличии биологического источника'и потребителя водорода' в сист*- \ '.; ме перенос ^осуяествдяется при - дикамическоЯ ;неравновесности" с ; га-' • эовой фазой, при этом конаентраияя водорода.вблизи водородвотре--; блягае» микрйфдоры-можетбитъ напорядок вышетче*.при равновесии. -;

( // ^ - ^ чГ^'' -''"'' й-Л'' /•';'.'У;■ 'V "'V";" ' : ' -: :- - <.-г ; у'■■'-■¡¿■'С А-; - -■' *"'

Рис. 8 Установление динамического равновесия в системе "водород "-'.

жидкость", при, х " 295°К' ../': ' ■■:

2.4;.Дотрейле»1в"водорода чистыми.культурами водородиспользувих.' ;;; ^ у'л метано генов ■■ \ ;,, 'с :1;^,.';: '' А Ч У1 -А / У ■; У'" Исследование , потребления водорода проводили .как ' намезофиль^. У

них ^ вта мна х, та ки. термофильных /Табл.4/,Необходимо отметить," - С-у что вшивые потребления водорода длятермо^льныхиикроорганизиов .'у; - практически совпадали, что." указывает наб ли э*а есшета чес ки ег ха-^; , рактеристаки культур. Конечная оптическая: шотност^ культур" вмда'гйГ

одинаковой. Начальное давление смеси газов /Н^ СОо • 60:20/;с1!:'

,,. ■■■ у- ..Л.:.:;".;-.

составлял о2атм .-Коне чная: концентрация Ь одор о да-у ;т ермофил ьных п ор га низмов. также.; совпадает, и нравна 4050- р.р .п. Для исследован-кой мезо^зьной ¡ культури :; И» этот уровень ю поря-,

-док ниже:«;составляет 4 - б р.р.а.. • . -'■

2.5 1ик?ииеа .вЪдородногоответа культуру ; .

Культура ц." •сьвиас1о1д1о1сит ^ хпосоСм использовать в метабо-.. лизме формиат, при этом в следовых количествах.по;отноиени» к ме-.тану образуется-водорол. В то же время, гри введении в га зову»-, фазу водорода - отмечается его потребление■ совместно с формиаток л-"./, /зьашг,■ .Лву,-'^1903^. Культеаированиэ' провожали ' в12 Ал -ферментере Рабочий' объем среды;составлял 10,5. л; На рис. Эпре дета вд е нзди нами ка отклика голода шей культура, .м„'^Ъйез.о- ■ Хог^сАсиина:введение.формиата. .Характер кривых потребления субстрата- ио бра зова ния СН^;-" хоро'йо показывает соответствие ферм'ента-.тавныхреагаийразложения НСООН форма л ьной- ки нети кепо сл вдова тел ь ных реакций; •' ••*••'.'. -Ч' -•; V *■ • .г/.;. '• ..

•■ ■ нпгхш" - чГГ"' % гае"ФДГ,- форкиатдегидро-

твшза^ХТ - гадаогеиаза,?^^ переносчик электрона»', '• /.: : ,На':графика хорояб рйзличавтся:-■

- быстрая фаза образования : До равкойеской концентрации.' обес- -печиваюей начало образования СН^, •'.' "•,';•>*. * '-¿'-V-; ■ :-■■■-,'

;фа за потр ебле нияНСООНиобра зования СЙ^ при по ддераа нии уровня Н2 ¿"газовой фазе,"..:- /.•.'•'•.• У- : ^■

- ;замеддение с1»роста использования НС00Я при кошеитрации!' мм ~ . одновременное медленное гааение концентраиии: Н^'в газовой фа зе,:

рез шия,разложения НСООй; уже не'ойес печивает пр оду вдии метана. Из приведенной кинетику следует, что,.вероятно,-равновесная

- концентра пия должна ;.со отв етс твовать.ур овнв воестановленноети ■ основного переносчижа " г в клетках. У^О Снижение концентрации Н? в газовой фазе происходит до 45 р.р.а.

-23 -1

^Нижа этого уровня водород не мета Золи воровался'. .."..'

Выделение водорода при потреблении форияата. может слуготь; до-

пол ни тельная'мощным, рагулирухяим фактором »* метааогенхоЯ ■ системе

.о Срис. э). ^ V.V-''•" \--C-\~;- •

Ду-;; • р.р.а - •'■;. -'.;-.• ."У -'' у / У у уУ; У-/"! гу";: ' \-у' у ■

. 12Г 600

8; • . 400

' -2С0

ош нсооа

б '••

Рис.-Э,

. • Совместное культивирование II. *а»г^о£ога1с1ста. ..' г. : и'.водород выделяющей/культуры ШвглоавП!»';;^Проводилось с . ' пвльи: моделирования вешг. ■"•■{рис".-;.^.-'^ И^за рааличннх с»»^

' роОтей роста культур наблюдается первоначзльуэеличениё аонаект-рации Н2 в газовой;- фазе, а затем, по мере роста ■ее снижение':, до уровня 50-60 р .р.«.'» характерного "для М.вюгаоГогя^сЮТт. ;; '• Причем,, удаление Н2 из системы приводило к увеличению его образо-' вания^; что оценивалось-по сюрости образования метана изводород-

... г.: ,, -"Я-..- 5 .:-. V -г,-;,!.,. ...;. ■.--■Я,. .,■ .г...-.'.-,-./..

углегаслотной смеси. / У"-^;""-'

2 .6 »-Потребление водорода культурой : Ив«м®оа*гв1яа,"'»асио1*Ъа 'к. тасао1а-са ' способна расти автотрофно на смеси Н2 : С02, ' потребляя при этом водород до концентрации <Ю р.р.п.из газовой фазы.;Однако, все известные, штаммы;способны'использовать- также - -С^ 7 соединения и ацетат. Это служит основанием относить метано-

сг^цины ко всем метакогенным блокамО^,Э Бис обнаружено.

выделение и» тастюХа-ьа водорода при росте на метаноле к еще'-* тате после продувга Газовой 'фазы азотом ( 0,1 р.р. а .)' до

уровня - >>5 р'.р. в . и его потребление с уровня нескольгах сотен рТ^д.. "(Ьрокий спектр используемых субстратов этим организмом поззодяет ему переключаться на потребление наиболее дос- : тупного субстрата в зависимости от трофических условий а сообвз-

сг.ве^ СV£ ■'А''■■;■■

2.7 Выделение водорода галсфильными метансобразуэЕики бактерия:« (л- Установлено, что больсинстэо исследованных нами штаммов гало-филькых. не ^аног енов( та бд.ЗУ.звдеддет при метаногвне эе и з метиламинов , создавая стационарную концентрагап на уровне 10"^ объемных.^частей Лдвсятки р.р а.). Разные штаммы существенно различались по уровне 'поддерживаемому в системе.-■ .;V/. Ч / .;■.■■. ^ :. . Таблица 5 ■

• Штамм ' . . '•*.' : •' Стационарная уровень Н^.р.р. а .. ■

:-. - 7932 *''..'' •* •'• V ' ••' \ - не образовывая '•..,'' ■'■■■'

' ъ- - 2273'/ . ;1з V •' * • ■

; а7-263^'^ • : /. /',20 ;Т"".Л\ '

'г - 2557 .- ' '[У-.-'У''

' • г '. ^ 730Э > . ; ДО 1200 . • ;.'"."':. -". .

Как видно из табл.. 5 2 ^ 7Э03 -- экстремальный галофид образовывал значительное количество' водорода» Выделение ^ этам .организмом сильно; зависело" от субстратам Меньше .'всего, водорода .выделя- . '.лось' на' хорошо 'используемом¡ гриме тала ми ке .( до ¿ОО/р.р^ »У.Чбодь-пе всего как оно метиламине,^/!, е.; метаноге^зи выделение водорода находятся в обратной зависимости. -

Выделение Нг при метаногенезе из метиламинов галофильными Л

'У*втакообразушими.гбаетермя»«:пяв"дста^

уиетабо^эиаУ Выделенный.водород -соста»дявтт10^.;№1отновекиюfv■ .

' г'ж ^irtna nvinittwvns ' Ш"<гянтЛйяпп«1Ч<п . лтплnà'ufT(íw4nJ.i

; : -При \.за медд е ином/ образова нииСН^ ; по, ;отношениц ук/потребле кип --су б-)У

- - с тра », ;, 'в о с ста новле иное ть' пер еносчи ков ■ в ка еткё i повыша ется : и •

:. ^г-.-'Г. / ;.■ -t; 'г-- Г; у- К ; У ^ - - У У 7УУ- УУУ. '

J отсела -ел едуе т - во эре с тани ео тно си тел ьной г? одукции : Н2- на га о хо

УI". Ka' примере , целых и e-fo к -водородных; баггермИ'; несхольадх'вйдов^у

У-'м 'бес клеточных, экстра ктов- из" KHxV'nora ^hoIvíto'; газогена за" .simxí

-i? Г У ■.^'■-y-'^.'V^'^y^ ".

У организмов «обладает: .высоким, сродством к.Во дор о ду ,,'Зто' по зволяет У -

У,-"-. - '-V-- --- -=*-" У Гу- .

У водородным бактериям "потреблять Н^'из'атмосфера. Исследованные

: г 2., Иосл е дована^ Зава cmkocîï, ¿Но -; С па рциал ького /давлё ния. во дор ода

■У■ .^- V'гV'ч1 '---'''г *7, JH' У.-'^--.i' У;--- ^ц"-■^-у" f^--^л^у.'

У; може т служит^ /и нда ка торок: е о стояния/процесса/мета новог о ' бролния -_:_?авксшеС1ия/концент^сияН2 -вугазовой' фа зе/метаногенного'Сообще^у

Э. Показано ...что порог котентрадаи водорода для чистых культур V водяр одиспол ь зу ияих мета-норе^Х;^ ктерий ; с оста'ыяет/лр^эб;.; pi р J» ^

для те рмофияьншс я . 5-10; р. р. а,ддя'ме зофидьннх пггаымсэ,, что ■ *. совпадает' о'-'равновесной концентрацией дая термофильного и мезофидьного метаотёята- . Таюы образом, ; синтрофноевзаимодей-1 ■ етаие;^ дададяяря гакроорг^ ыетано-;

генов на ¿расашрявт возноявости ^ последншс »' плана" снижения; ■; доступной для клеток;концевтрадели водорода,;'.-; '.-У'-л;

V,4.. Пря" исследовании.' обрадовали*, водорода "гадофяльяши . .ыетазогекаыи ■ вокалано.^Что в . природных. экосистемах они. могут ^продуцировать водогсда>каа.побочный йоодует _обмена; в разной !:/-: концентрации дяя'разных организмов.• ■■■¿К -'■ - ,;-гV

•:. л 5. Кз-за конечных скоростей диффузии водорода, особенно в' сдозных. по /составу;, биологических жидкостях.содертадис повега:-ностноахтявные вещества а такте в гетерсфазннх' системах с'- '; ■твердой .фазой,' наблюдается эффект**сжатия" сообщества^;цакси-. ыальноа сближение продухцгруващх. и потребляющих водород иикро-: организмов 'что.'; обеспечивает- г^этеивное.,удалекиеводоролаи вместе,с теи'уБедичиваат,термодинамический выход биологически ' важшос* реакций» Это лряводатУк: закономерно^'распределению микроорганизмов в пространстве» >

- -hiделение;'H£'при".фоновых',кондантрап^ях^аэровнии";мдородгалщ..^ - -' ; бактериями // ¡ Журнал: Общей Биологии; -Ï066 .'-Т. 47 ;*6.-0.780-^^ :2. Крюков В.Р,, Боддар И^ В.уШтр^бление мдоро ;в;низкоЙ:7.>;г 'Í; кЬшдантраций бе Calderotac terlum ' __ ■ -

" i k4ul AflilAAnftk 4 filin u . 9._ХАЧ . . i// **• • ---- ллалм ' ' fAOH < ' Л h .

■ ч 3Бодкар Й . В;, Жилин» Т,Н;За варзин Г;А^ Ввдедение/' водорода^':; ..:■ / 'иэ метиламинов " --'--*■-■íi.^-Г-i.-. >»

- 5.Í Бврестовская.Ю.В.« Крюков В,Р. , Боднар И,В.^;^ U.Â. ^ n, / Культивирование" гокоацэтатной бактерии yGlo8teiálW. tÍ«ratóavito*ro"-' püleum Z-99 // Иикробио ЛОГИЛ(. -1987 » -T. 56 ; JM .'-С.642r647.