Биологические науки/3 Микология и альгология

Ворфоломеева В.И., Овчаренко К.В., Радченко К.М., Россихин В.В.

Национальный технический университет «ХПИ», г. Харьков

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ

КОМПЛЕКСНЫХ И КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА В БИОМАССЕ ЦИАНОБАКТЕРИЙ

В последние годы микроорганизмы, в том числе цианобактерии и микроводоросли, используются более интенсивно в качестве объектов биотехнологии. Одним из наиболее изученных объектов является цианобактерия Spirulina platensis. Многие результаты исследований, опубликованные в литературе, показали, что культивирование спирулины в присутствии комплексных соединений позволяет получить биомассу с прогнозируемым содержанием биоактивных веществ и биоэлементов, обладающих терапевтическим эффектом.

Целью исследования являлось изучение продуктивности цианобактерии

Spirulina platensis CNM-CB–02 и содержания белка и фикобилипротеинов в биомассе, при ее культивировании в присутствии комплексных соединений Cu(II). Объектом исследования послужила цианобактерия S. platensis CNM-CB-02. В качестве стимулятора роста были использованы комплексные соединения Cu(II): [Cu(L-H)H₂O(NO₃)]; [CuL(NO₃)2]; [CuL3 2(NO₃)2]; [CuL1(Sfz)⋅H₂O]; [CuL2(Sfz) х 3H₂O]; [Cu(L-2H)], азличающиеся по природе лигандов, добавляемые к среде культивирования в концентрации 2,0-6,0 мг/л. Продуктивность определяли на 6-ой день культивирования по методу Рудика (Zosim, 2007), а содержание белка по методу Lowry (Lowry et al., 1951).

В результате исследований было установлено, что с увеличением концентрации комплексных соединений продуктивность спирулины и содержание белка в биомассе снижаются. Продуктивность спирулины повышалась на 5-22 % по сравнению с контролем при концентрации 2,0 мг/л для комплексов [Cu(L-H)H₂O(NO₃)], [CuL(NO₃)₂] и [CuL32(NO₃)₂]. Для соединений [CuL1(Sfz) х H₂O], [CuL2(Sfz) х 3H₂O] и [Cu(L-2H)] при этой концентрации продуктивность оставалась на уровне контроля и уменьшалась с увеличением концентрации. При концентрации данных комплексных соединений 6,0 мг/л наблюдалось снижение продуктивности на 22-25 % по сравнению с контролем.

С увеличением концентрации исследуемых соединений содержание белка снижалось на 10-39 % по сравнению с контролем. Минимальное содержание белка (46-41 % АСБ) наблюдалось в случае использования комплекса [CuL(NO3)2]. Таким образом, было установлено, что ионы Cu(II) оказывают токсическое действие на спирулину, проявляющееся в снижении продуктивности и содержания белка в биомассе с увеличением концентрации этих комплексов.

Известно, что основной линией защиты от разрушительного воздействия свободных радикалов являются антиоксиданты. В последнее время внимание исследователей привлекли фикобилипротеины, водорастворимые пигменты, обладающие способностью нейтрализации негативных последствий окислительного стресса, характерной для большинства цианобактерий.

Было изучено было также накопление фикобилипротеинов в биомассе спирулины, культивируемой в присутствии координационные соединений Co(II) и Ni (II).

В качестве стимуляторов роста и биосинтетической активности цианобактерии S. platensis были использованы координационные соединений Co(II) с адипиновой кислотой или адипиновой кислотой и имидазолом, а также координационные соединения Ni (II) с яблочной кислотой или яблочной кислотой и имидазолом в качестве лигандов.

В ходе сравнительного анализа было установлено, что влияние исследуемых координационных соединений Ni (II) и Co (II) на процессы синтеза фикобилипротеинов находится в зависимости от концентрации и природы комплексов. Результаты биохимических исследований показали, что накопление фикобилипротеинов в биомассе спирулины, культивируемой в присутствии координационных соединений Ni (II) в пределах концентраций 1-4 мг/л и Co (II) – 1-5 мг/л, превышало на 8-63 % значения контрольной пробы. Данный факт можно объяснить влиянием металла, входящего в состав координационного соединения. Известно, что никель и кобальт являются металлами, вызывающими явление окислительного стресса, ответной реакцией на который может служить увеличение синтеза фикобилипротеинов (веществ, проявляющих антиоксидантные свойства.

Самое высокое содержание фикобилипротеинов(18 % и 19 % от сухой биомассы соответственно) было достигнуто при использовании комплекса Ni (II) с яблочной кислотой в концентрации 3 мг/л и Co (II) с адипиновой кислотой в концентрации 5 мг/л.

Таким образом, проведенные исследования показали, что координационные соединения никеля и кобальта в пределах исследуемых концентраций могут быть рекомендованы в качестве стимуляторов синтеза фикобилипротеинов.