CC BY
113
9. Saksonov S. V., Lysenko T. M., Il'ina V. N., Koneva N. V., Lobanova A. V., Matveev V. I., Mitroshenkova A. E., Simonova N. I., Solov'jova V. V., Uzhameckaja E. A., Juricina N. A. Zeljonaja kniga Samarskoj oblasti: redkie i ohranjaemye rastitel'nye soobshhestva. -Samara : SamarNC RAN, 2006. - 201 s.
10. Ustinova A. A., Mitroshenkova A. E., Il'ina V. N. Voprosy botanicheskogo obrazovanija v Pedagogicheskom vuze // Sibirskij pedagogicheskij zhurnal. № 4. Novosibirsk . - 2013. - S. 169-172.
11. Mitroshenkova A. E., Il'ina V. N. Botanicheskoe kraevedenie Samarskoj oblasti: aktual'nye problemy i perspektivy razvitija // Samarskij nauchnyj vestnik. - 2014. № 2 (7). - S. 71-74.
12. Mitroshenkova A. E. Pedagogicheskij proekt «Jekspedicija uchashhihsja v ramkah geobotanicheskoj nauchnoj shkoly Povolzhskoj gosudarstvennoj social'no-gumanitarnoj akademii» // Nauchno-metodicheskij jelektronnyj zhurnal «Koncept». - 2014. № 5. - S. 106-110.
Попова Е.Д.
Студент, 4й курс, Московский государственный университет пищевых производств ПОДБОР И ОПТИМИЗАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ АКТИНОМИЦЕТОВ -
ПРОДУЦЕНТОВ АНТИБИОТИКОВ
Аннотация
Подбор и оптимизация питательных сред является важным этапом на пути создания рентабельного биотехнологического продукта. Целью данной работы являлось обзор имеющихся исследований влияния различных компонентов сред на биосинтез антибиотиков актиномицетами и применение полученных сведений в дальнейшей работе.
Ключевые слова: антибиотики, актиномицеты, питательные среды.
Popova E.D.
Student, 4-th year, Moscow State University of Food Production SELECTION AND OPTIMIZATION OF NUTRIENT MEDIUMS FOR CULTIVATION OF ACTINOMYCETES -
PRODUCERS OF THE ANTIBIOTICS
Abstract
Selection and optimization of nutrient mediums is the important phase on the way of developing profitable product of biotechnologies. Purpose of this work was the review of existing researches influence different components of nutrient mediums on biosynthesis of antibiotics by the actinomycetes and applying of received information in continued work.
Keywords: antibiotics, actinomycetes, nutrient mediums.
На сегодняшний день более 8000 антибиотиков выделено из микроорганизмов, а около 4000 получены из других организмов: лишайников, растений и животных. Наиболее важным и широким классом продуцентов антибиотиков являются микроорганизмы -актиномицеты [1].
Антибиотики, продуцируемые актиномицетами, по химическому строению относятся к различным группам соединений: от относительно простых (саркомицин) до таких сложных структур, как хромопептиды (актиномицины), гликопептиды (блеомицины).
Количество продуцируемых антибиотиков напрямую зависит от условий культивирования актиномицетов, таких как: температура, pH среды, состав среды и др.
Среды для культивирования актиномицетов подбираются индивидуально для каждого продуцента. Они должны содержать в себе источники углерода, азота, а так же различные микро- и макроэлементы.
Источники углерода
При подборе источников углерода необходимо учитывать, какие углеводы способен усваивать данный микроорганизм. Важнейшими источниками углерода для культивирования актиномицетов являются различные сахара, многоатомные спирты, реже углеводороды.
Наиболее распространённым источником углерода в питательных средах является глицерин.
Глицерин - простейший представитель трёхатомных спиртов. Представляет собой прозрачную, вязкую жидкость без запаха, сладковатую на вкус. Легко усваивается актиномицетами с образованием углекислого газа и воды. При подборе оптимальной концентрации глицерина необходимо учитывать, что избыток глицерина может привести к недостаточному поступлению кислорода к клетке. Было обнаружено, что при культивировании Amycolatopsis orientalis наблюдалась зависимость роста биомассы от концентрации глицерина в среде (таб. 1).
Таблица 1 - Влияние глицерина в различных концентрациях на рост Amycolatopsis orientalis
№ п/п Концентрация глицерина в среде, г/л PMV,%
1 20 12
2 30 17
3 40 15
4 50 14
Так же для культивирования актиномицетов используют такие источники углерода, как: глюкоза, сахароза, галактоза, мальтоза, крахмал, манит, этанол; реже кислоты: янтарную, пировиноградную, уксусную молочную. В качестве примера влияния различных источников углерода на биосинтез антибиотиков можно привести влияние источника углерода на рост B.brevis sub sp.G.B. и биосинтез грамицидина (таб. 2) [2].
Таблица 2 - Влияние источника углерода на рост B.brevis sub sp.G.B. и биосинтез грамицидина
Источник углерода Антибиотик, мкг/мл Биомасса, мг/100 мл
Глюкоза 300 220
Г алактоза 250 300
Мальтоза 250 250
Сахароза 0 140
Лактоза 0 160
Крахмал 250 160
11
Глицерин 1000 460
Маннит 0 100
Янтарная кислота 350 180
Этанол 0 12
Пировиноградная кислота 0 95
Уксусная кислота 25 80
Молочная кислота 250 160
Источники азота
Источники азота оказывают большое влияние на образование актиномицетом антибиотических веществ.
Источники азота делятся на органические и неорганические. К органическим источникам азота относятся кукурузный и дрожжевой экстракты, различные пептоны (мясной, соевый, пшеничный), соевую муку и др.
К неорганическим источникам относят различные аммонийные соли, соли азотной (реже азотистой) кислоты, аминокислоты.
Органические источники азота являются комплексом большого количества различных азотсодержащих веществ, что затрудняет их применение. Состав веществ в разных партиях сырья может очень сильно колебаться, это может привести к большому разбросу показателей продуктивности штамма.
Соевая мука - универсальный источник азота для культивирования актиномицетов. В своём составе соевая мука содержит примерно 36,5 грамм белков на 100 грамм продукта, а так же такие источники минерального питания, как железо, фосфор, калий, кальций, магний, натрий. Пример влияния различных концентраций соевой муки на биосинтез антибиотика ванкомицина представлено в таблице 3 [3].
Таблица 3 - Влияние различных концентраций соевой муки на биосинтез ванкомицина
№ п/п Концентрация соевой муки, % PMV,% Продуктивность, г/л
1 1,0 38 7,0
2 1,8 42 7,5
3 2,4 46 9,0
4 3,0 45 9,2
5 3,5 41 8,9
Минеральное питание
Источниками минерального питания микроорганизмов служат фосфор, сера и другие микро- и макроэлементы.
Сера - важный элемент питания актиномицетов, так как она входит в состав аминокислот, витаминов и кофакторов. Чаще всего сера содержится в питательных средах в виде различных сульфатов и в большинстве случаев применяют MgSO4x7H2O и (NH4)2SO4.
Фосфор - входит в состав нуклеиновых кислот, коферментов и фосфолипидов. Актиномицеты очень чувствительны к соединениям фосфора в среде и делятся на: высокочувствительные, среднечувствительные и малочувствительные. При избытке минерального источника фосфора в среде происходит изменение в биохимическом составе цитоплазмы мицелия актиномицетов, нарушаются физиологические функции клетки; иногда это резко сказывается на процессе образования антибиотиков. В питательных средах источником фосфора чаще всего являются фосфаты (соли фосфорной кислоты).
Влияние различных концентраций фосфата аммония на биосинтез гентамицина представлено в таблице 4 [4].
Таблица 4 - Влияние различных концентраций фосфата аммония в среде на биосинтез гентамицина
№ п/п Концентрация фосфата аммония, % Продуктивность, г/л
1 3 0,35
2 4 0,36
3 5 0,34
4 6 0,38
5 7 0,36
Многие актиномицеты требуют так же наличия в среде так называемых факторов роста, к которым относятся витамины, пурины, пиримидины и аминокислоты. Питательные среды для таких микроорганизмов могут включать, например, одну, несколько или полный набор аминокислот.
Заключение
Подбор и оптимизация питательных сред является одной из важнейших задач при культивировании актиномицетов-продуцентов антибиотиков. При подборе сред необходимо учитывать не только компоненты, необходимые для роста биомассы, но также включать соединения, необходимые актиномицету для биосинтеза антибиотика.
Литература
1. Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия. Бином. Лаборатория знаний, 2014. С.40.
2. Поконова Ю.В., Стархова В.И. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Часть 2 . АНО НПО «Мир и Семья», 2002. С.145.
3. United States Patent Application 20080193986
4. Optimization of media composition for the production of gentamycin by Micromonospora echinospora MTCC 708 using Response Surface Methodology Ch. A. I. Raju, Ch. V. Satya, C. Chaman Mehta, N. M. Yugandhar, S. Subba Rao
References
1. Rolf D.Schmid Taschenatlas der Biotechnologie und Gentechnik. Binom. Knowledge lab, 2014. S.40.
2. Pokonova Y., Starkova V. I. New Handbook of chemical and process engineer. Raw materials and products of the industry of organic and inorganic substances. Part 2 . ANO NGO "Peace and Family, 2002. S. 145.
12
3. United States Patent Application 20080193986
4. Optimization of media composition for the production of gentamycin by Micromonospora echinospora MTCC 708 using Response Surface Methodology Ch. A. I. Raju, Ch. V. Satya, C. Chaman Mehta, N. M. Yugandhar, S. Subba Rao
Савушкин В.А.
Студент, Поволжская государственная социально-гуманитарная академия ПАМЯТНИКИ ПРИРОДЫ КАК ОБЪЕКТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ТУРИЗМА
Аннотация
В статье приводятся сведения о разработке эколого-туристического маршрута с посещением памятника природы регионального значения в окрестностях города Самары.
Ключевые слова: памятники природы, эколого-туристический маршрут, город Самара.
Savushkin V.A.
Student, Samara State Academy of Social Sciences and Humanities MONUMENTS OF NATURE AS THE OBJECTS OF ECOLOGICAL TOURISM
Abstract
The article provides information on the development of eco-tourism route with a visit to the natural monument of regional significance in the vicinity of the city of Samara.
Keywords: monuments of nature, eco-tourist route, Samara city.
В Самарской области при исследованиях рекреационного потенциала территорий актуальным направлением является изучение памятников природы как объектов экологического туризма [1, 2, 3]. ООПТ представляют собой природные комплексы с богатым биоразнообразием [4, 5]. Эколого-туристические маршруты с посещением ООПТ служат эффективным средством экологического просвещения [6, 7]. В окрестностях г. Самары официально зарегистрировано 6 особо охраняемых природных территорий [8]. Одной из них является памятник природы регионального значения «Пещера Братьев Греве». Это карстовая пещера, включающая несколько залов, гротов и лабиринтов [9], расположена в районе Сокольих гор по берегу р. Волги между Студеным и Коптевым оврагами (рис. 1).
Нами был разработан эколого-туристический маршрут с посещением данного объекта, протяженностью 11 км, для учащихся старшего школьного возраста. Основная его часть проходит по тропе крутого склона Сокольих гор. Естественная растительность здесь представлена лесными, лесостепными и степными сообществами зонального типа [10], где встречаются охраняемые виды растений [11, 12] и редкие фитоценозы [13].
Рис. 1. Карта-схема (эколого-туристический маршрут показан оранжевой линией) (фото с Google earth)
Для прохождения эколого-туристического маршрута необходимо соблюдение следующих условий: 1) перед началом, обязательное проведение инструктажа по технике безопасности; 2) проверка наличия медицинских справок о состоянии здоровья и письменных согласий родителей, дети которых отправляются в поход; 3) оптимальный состав группы 7-8 человек; 4) начальная туристическая подготовка участников (спортивная, информационно-краеведческая, экологическая); 5) сезонность (конец мая, июнь, июль). Начинать маршрут лучше от Студеного оврага, т.к. в верхней его части находится хорошая транспортная развязка. Сам маршрут рассчитан на 7 часов с 6 остановками. На каждой остановке имеются интересные природные объекты, на которые необходимо обратить внимание.
Остановка 1: Лысая гора. Находится в устье Студеного оврага, высотой 80 м. Вершина покрыта каменистой степью, склоны крутыми уступами спускаются к р. Волге. В сообществах особый интерес представляют реликтовые (Alyssum lenense, Aster alpinus, Polygala sibirica, Allium lineare, Allium strictum) и эндемичные (Campanula wolgensis, Silene baschkirorum, Astragalus wolgensis, Koeleria scleropphylla) растения.
Остановка 2: Скала Козерог. Выделяется среди обрывистых склонов Сокольих гор. Здесь на опушке леса по границе со смотровой площадкой можно посмотреть популяцию лазурника трехлопастного (Laser trilobum) - кальцефильного растения, третичного реликта европейского происхождения.
Остановка 3: Горно-степная популяция шиверекии подольской (Schivereckia podolica). Описана в этой точке ботаником А.Ф. Тереховым в 1938 году. Растение представляет собой третичный реликт древне средиземноморского происхождения, охраняется на федеральном и региональном уровнях [12].
Остановка 4: Гора Барсук. Одна из вершин Сокольих гор, примечательна тем, что является Самарским скалодромом. Уже отсюда начинается территория памятника природы Пещера Братьев Греве. В степных фитоценозах можно увидеть реликтовые (Ephedra distachya, Scorzonera austriaca) и эндемичные (Astragalus Zingeri, Crataegus volgensis, Centaurea ruthenica) растения.
13
