CC BY
7УДК 541.1
Влияние этанола на процесс роста биомассы клеточной культуры 8ассИагошусе8 сегеу181ае (уЫ)
З.М. Мангуева, М.А. Джамалдинова, У.Г. Магомедбеков, М.-З.В. Вагабов, П.А. Рамазанова
В настоящей работе представлены результаты по изучению влияния этилового спирта, являющегося конечным продуктом биосинтеза с участием культуры БассИаготусеБ сегеу1в1ае (уЫ), на рост биомассы дрожжей. Результаты эксперимента и обсуждение
Результаты зависимости роста биомассы для различных концентраций этанола от врем ени (Ссубс = 15 %, рН 3, 4 и 1 = 20 °С) представлены на рис. 1.
19,5
18,5 17,5 16,5 15,5 14,5
а й
5 4 3 2 1
т, ч
0
20
40
60
80
100
Рис. 1. Кинетика роста клеточной культуры в зависимости от концентрации этанола: 1 - 0,54; 2 -1,09; 3 - 1,63; 4 - 2,17; 5 - 2,71(моль/л)
Данные рис. 1 показывают, что при увеличении концентрации этанола величины удельной скорости уменьшаются, что свидетельствует об ингибировании роста биомассы этиловым спиртом.
Общую схему действия эффектора (К) на процесс роста биомассы клеточной культуры с лимитирующим субстратом представляют следующим образом [1]:
N N8 тт > 2К + Р,
аК, 41 ^ (1)
\cCKr
К,
Кк
2RN + Р,
RN RNS
где RN и RNS - комплексы эффектор-клеточной структуры и эффектор-клеточной культуры-субстрата соответственно.
Удельная скорость роста биомассы описывается уравнением:
= аК. + * (2)
Кк + к „
аК, +—*-,
5 аК* + К
В зависимости от характера изменения величины а и Ь проявление действия эффектора может быть различным.
Тип ингибирования, как и основные константы, обычно определяют графически. Поэтому для определения характера влияния этанола на протекающий про-
Рис. 2. Зависимость удельной скорости роста клеток от концентрации субстрата в двойных обратных координатах при различных концентрациях этанола: 1 - 0; 2 - 0,54; 3 - 1,09; 4 - 1,63; 5 - 2,17; 6 - 2,71 (моль/л)
Данные этого рисунка показывают, что зависимость обратной удельной скорости от обратных величин концентраций субстрата представляют собой линейную функцию, и полученные прямые пересекаются в одной точке на оси 1/Б. Этот факт свидетельствует о том, что имеет место полностью неконкурентное ингибирование этанолом клеточного роста.
В этом случае а = 1, / = 0, и если ингибитор взят в достаточно высокой концентрации, он может блокировать протекающий процесс.
Тогда, при справедливости кинетики Моно, можно предположить существование
следующих элементарных стадий деления клеток:
N + S NS ® 2N + P Ks = [N][S]/[NS] (3)
N + I NI ^^ К, /N//1/ /N1/ (4)
NS + I NSI Kr = [NS][I]/[NSI] (5)
NI + S NSI Ks = [NI][S] [NSI] (6)
(KI - константа ингибирования) Исходя из этих соотношений, можно получить, что
i/m = (Ks/mm)(i + [i]/Ki )(1/S) + i/mm(i + РЮ (7)
Построив графики зависимости в координатах 1/m - 1/S (рис. 2) и используя значения отсекаемых частей по осям 1/m и 1/S, а также тангенса угла наклона на основе выражения (7), можно определить величину константы ингибирования: K = (2, 24 ± 0, 72) М.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ (06-03-96635 р_юг_а) и Президента Российской Федерации (МК-2628.2006.3).
Литература
1. Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биохтехнология: Кинетические основы микробиологических процессов. - М.: Высш. шк., 1990. - 226 с.
2. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика: Практический курс. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999. - 720 с.
