Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

РЕАКЦИЯ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ С ЭКЗОПОЛИМЕРНЫМ АЛЬГИНАТНЫМ МАТРИКСОМ, ОБРАЗОВАННЫМ ШТАММАМИ PSEUDOMONAS AERUGINOSA

Малинов Е.С. 3 Шестаков А.Г. 3 Семёнов А.М. 1 Молофеева Н.И. 3 Пульчеровская Л.П. 3 Карамышева Н.Н. 3 Сверкалова Д.Г. 3 Батраков В.В. 2 Васильев Д.А. 3
1 ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
2 ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова»
3 ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина»
Проведены исследования реакции раствора хлорида кальция с экзополимерным альгинатным матриксом, образованным штаммами бактерии Pseudomonas aeruginosa. В ходе эксперимента было использовано 38 штаммов бактерии Pseudomonas aeruginosa из них 4 референс-штамма. Культивирование бактерии Pseudomonas aeruginosa осуществляли в жидкой синтетической среде, в которой и формируется экзополимерный матрикс, и в ГРМ-бульоне. Культивирование проводили в термостате при 37 °С. Оценку результатов проводили каждые 24 часа в течение 96 часов. В результате эксперимента выяснили, что при добавлении в 10 % раствор хлорида кальция 1 мл бактериальной культы из жидкой синтетической среды выпадает белый хлопьевидный коллоид кальциевых солей альгиновых кислот. А при добавлении в 10 % раствор хлорида кальция 1 мл бактериальной культуры из ГРМ-бульона выпадение каких-либо осадков не наблюдали.
хлорид кальция
жидкая синтетическая среда
Pseudomonas aeruginosa
1. Кизеветтер И.В. Переработка морских водорослей и других промысловых водных растений / И.В. Кизеветтер, В.С. Грюнер, В.А. Евтушенко. – М.: Пищевая промышленность, 1967. – С. 337–338.
2. Малинов Е.С. Бактериальные биопленки и методы их получения / Е.С. Малинов, А.Г. Шестаков, Д.А. Васильев // Саратов: Биотехнология: реальность и перспективы в сельском хозяйстве. – 2012. – 202 с.
3. Малинов Е.С. Влияние уксуснокислого свинца на планктонные и биопленочные формы Pseudomonas aeruginosa / Е.С. Малинов, А.Г. Шестаков, Д.А. Васильев // Владимир: Ветеринария и кормление. – 2012. – № 5. – С. 28–30.
4. Усов А.И. Альгиновые кислоты и альгинаты: методы анализа, определения состава и установления строения. – М.: Успехи химии, 1999. – Т. 68(11). – С. 1051–1061.
5. Шестаков А.Г. Среда для стимуляции образования биопленок у бактерий Pseudomonas aeruginosa. – М.: Научная жизнь, 2011. – № 5. – С. 22–27.
6. Hentzer M., Teitzel G.M., Balzer G.J., et al. Alginate overproduction affects Pseudomonas aeruginosa biofilm structure and function // J. Bacteriol. – 2001. – Vol. 138. – P. 5395–5401.
7. Oglesby L.L. Membrane topology and roles of Pseudomonas aeruginosa Alg8 and Alg44 in alginate polymerization / Lashanda L. Oglesby, [et. al.] // Microbiology. – 2008. – № 154. – P. 1605–1615.
8. Tetz V.V. The effect of antimicrobial agents and mutagen on bacterial cells in colonies. Med Microbiol. Lett. – 1996. – № 5. – Р. 426–36.

Альгиновые кислоты впервые были выделены более 100 лет назад из нескольких бурых водорослей. Способностью продуцировать альгиновые кислоты наделены также некоторые бактерии, главным образом представители родов Azotobacter spp. и Pseudomonas spp. Альгиновые кислоты являются полиуронидами, т.е. полисахаридами, молекулы которых построены из остатков уроновых кислот. В составе альгиновых кислот были найдены D-маннуроновая и L-гулуроновая кислоты. Бактериальные альгиновые кислоты отличаются от водорослевых тем, что часть их гидроксильных групп обычно ацетилирована. Альгинатам свойственна такая способность, как геле­образование. Альгиновые кислоты образуют с одновалентными катионами щелочных металлов растворимые в воде соли, но при подкислении выпадают в осадок. Альгинаты многих двухвалентных катионов металлов, особенно Ca2+, Sr2+ и Ba2+, не растворимы в воде. На этом свойстве основано промышленное выделение альгиновых кислот из водорослей [4].

В промышленности для выделения альгинатов из водорослей применяется метод Грина, суть которого заключается в использовании 10 %-го раствора CaCl2. Раствор хлорида кальция указанной концентрации реагирует с альгиновой кислотой с образованием альгината кальция, формирующий не растворимый в воде хлопьевидный осадок [1].

Бактерии Pseudomonas aeruginosa в составе экзополимерного матрикса биопленки содержат альгинаты [7].

Биопленка – это сообщество микроорганизмов, которые прикреплены к поверхности какого-либо субстрата или друг к другу, заключенные в экзополимерный матрикс, синтезированный ими внеклеточными полимерными веществами, имеют измененный фенотип, проявляющийся другими параметрами роста и экспрессией специфичных генов [8]. Формирование сообщества микроорганизмов в виде биопленки завершается образованием экзополимерного матрикса – продукта жизнедеятельности бактериальных клеток, основного структурного компонента биопленки, покрывающего ее поверхность и обеспечивающего защиту от неблагоприятных воздействий. Экзополисахариды составляют значительную часть экзополимерного матрикса – 85 % массы биопленки. Таким образом, микроорганизмы в биопленке заключены в экзополимерный матрикс, свойства которого определяют взаимоотношения внутриклеточного сообщества и внешней среды [6].

Экспериментальные работы, проведенные нами, показывают, что бактерии Pseudomonas aeruginosa способны расти на жидкой синтетической среде с сукцинатом натрия в виде биопленочной формы с образованием альгинатов [2, 3, 5].

Целью данной работы являлось исследование реакции хлорида кальция с экзополимерным альгинатным матриксом, образованным штаммами Pseudomonas aeruginosa.

В ходе проведения эксперимента нами было использовано 38 штаммов Pseudomonas aeruginosa, из них 4 референс-штамма (№ 453; 381; 1677; 128) полученных из музея кафедры микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ВСЭ ФГБОУ ВПО «УГСХА им. П.А. Столыпина». В эксперименте использовалась жидкая синтетическая среда, содержащая набор минеральных солей, сукцинат натрия и L-аргинин. Также в эксперименте использовался ГРМ-бульон и 10 %
раствор CaCl2.

Экспериментальная часть

Исследуемые штаммы Pseudomonas aeruginosa вносили в пробирки с жидкой синтетической средой и в ГРМ-бульон. Параллельно ставили интактные пробирки с вышеуказанными средами в качестве контроля. Далее пробирки помещали в термостат и культивировали при 37 °C в течение 96 часов. Через каждые 24 часа в пробирки с 10 мл 10 %-го раствора CaCl2 вносили по 1 мл суспензии культуры штаммов Pseudomonas aeruginosa и проводили визуальную оценку наличия или отсутствия коллоидного осадка кальциевых солей альгиновых кислот. В пробирках, в которые добавляли 1 мл культуры из ГРМ-бульона, изменений в сравнении с контролем не наблюдали. В пробирках, в которые добавили 1 мл суспензии культуры из жидкой синтетической среды, наблюдали образование белого хлопьевидного коллоида, который медленно опускался на дно пробирки. При внесении 1 мл интактной стерильной жидкой синтетической среды в пробирки с 10 %-м раствором CaCl2 изменений не наблюдали.

Выводы

1. Образование белого хлопьевидного коллоида можно объяснить реакцией между альгиновой кислотой, выделяемой при культивировании биопленки Pseudomonas aeruginosa на жидкой синтетической среде с сукцинатом натрия, и 10 %-м раствором CaCl2, в результате которого образуются кальциевые соли альгиновых кислот, не растворимые в воде.

2. Отсутствие образования белого хлопьевидного коллоида при добавлении 1 мл суточной культуры из ГРМ-бульона в 10 %-й раствор CaCl2 можно объяснить тем, что в данной питательной среде клетки бактерий Pseudomonas aeruginosa находятся в планктонном состоянии и не образуют альгинатный экзополимерный матрикс и соответственно
биопленку.

Рецензенты:

Золотухин С.Н., д.б.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия
им. П.А. Столыпина», г. Ульяновск;

Нафеев А.А., д.м.н., заведующий отделом особо опасных инфекций, природ­ноочаговых инфекций и профилактики туберкулеза, ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ульяновской области», г. Ульяновск.

Работа поступила в редакцию 19.12.2014.


Библиографическая ссылка

Малинов Е.С., Шестаков А.Г., Семёнов А.М., Молофеева Н.И., Пульчеровская Л.П., Карамышева Н.Н., Сверкалова Д.Г., Батраков В.В., Васильев Д.А. РЕАКЦИЯ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ С ЭКЗОПОЛИМЕРНЫМ АЛЬГИНАТНЫМ МАТРИКСОМ, ОБРАЗОВАННЫМ ШТАММАМИ PSEUDOMONAS AERUGINOSA // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12-5. – С. 969-971;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36258 (дата обращения: 07.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074