CC BY
18
УДК 541.1
ВЛИЯНИЕ ГИДРОФОСФАТА АММОНИЯ НА РОСТ БИОМАССЫ КЛЕТОЧНОЙ КУЛЬТУРЫ 8АССНАЯОМУСЕ8 СЕЯЕУКХАЕ (УШ1) у- 2217
© 2008 г. М.-З.В. Вагабов1, З.М. Мангуева1, П.А. Рамазанова1, М.А. Джамалдинова1, У.Г. Магомедбеков2
Дагестанский государственный технический университет, 367015, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70,
[email protected] 2Дагестанский государственный университет 367025, Махачкала, ул. М. Гаджиева, 43-а [email protected]
1Dagestan State Technical University, 367015, Makhachkala, Imam Shamil Ave, 70, [email protected] 2Dagestan State University, 367025, Makhachkala, Gadjiev St., 43a, [email protected]
Приведены результаты исследования влияния диаммонийфосфата на закономерности роста биомассы клеточной культуры Saccha-romyces cerevisiae (vini) у-2217. Показано, что гидрофосфат аммония является полностью конкурентным активатором с константой активирования KA = (1,76 ± 0,51)10-3 М.
Ключевые слова: синтез этанола, биомасса, клеточная культура, константа активирования, активатор субстрат.
Results on influence ammonium hydrophosphate on law of growth of a biomass of cellular culture Saccharomyces cerevisiae (vini) у - 2217 are resulted. It is shown, that ammonium hydrophosphate is the purely competitive activator with a constant of activation KA = (1,76 ± 0,51)1CT3 M.
Keywords: synthesis of ethanol, biomass, cell culture, constant of activation, activator substratum.
Известно [1], что диаммонийфосфат используется при производстве этилового спирта в качестве агента, необходимого для азотного и фосфорного питания клеточной культуры.
В настоящем сообщении приведены результаты по влиянию данного реагента на закономерности роста биомассы новой клеточной культуры Saccharomyces cerevisiae (vini) «Дагестанский абрикосовый», у-2217 (S. cerevisiae (vini), у-2217) при биосинтезе этанола.
Результаты эксперимента и их обсуждение
Результаты зависимости роста биомассы для различных концентраций диаммрнийфосфата от времени (Ссубс = 15,0 %, рН 3,4 и t = 20 °С; Сдиам: 1- 2,27-10-3, 2 - 4,45-10-3, 3 - 6,82-10-3, 4 - 9,09-10-3, 5 - 1,14-10-2 моль/л) представлены на рис. 1, 2.
N-106
140 120 100 80 60 40 20 0
^ 1 2
3
4
5
Рис. 1. Зависимость числа клеток от времени для различных концентраций диаммонийфосфата
Из рис. 1, 2 видно, что при увеличении концентрации диаммонийфосфата количество биомассы исследуемых дрожжей повышается, что позволяет сделать заключение об активации протекающих процессов.
Общую схему действия эффектора (К) на процесс роста биомассы клеточной культуры с лимитирующим субстратом представляют следующим образом [2]:
lnN
Рис. 2. Кинетика роста клеточной культуры при различных концентрациях диаммонийфосфат
N Ks w NS -2N + P .
t ih
aKs Вн. RN ^ RNS -— > 2RN + P,
160
0
20
40
60
80
100
x, ч
0
20
40
60
80
100
120
160
где N - клеточная структура; S - субстрат; RN и -комплексы эффектор - клеточная структура и эффектор - клеточная культура - субстрат.
Изменение удельной скорости роста биомассы (м)
аКЯ + /Я
описывается уравнением: ц =
aKR + R
S
aKs s
aKR + R
В зависимости от характера изменения величины а и / проявление действия эффектора может быть различным.
Тип ингибирования, так же и основные константы, обычно определяют графически [1, 2] на основе зависимости в координатах 1/ц — 1/Б (рис. 3).
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
1/S
Рис. 3. Зависимость удельной скорости роста клеток от концентрации субстрата в двойных обратных координатах
для различных концентраций диаммонийфосфата
х, ч
Зависимости удельной скорости роста клеток от концентрации субстратов в двойных обратных координатах для различных концентраций диаммонийфосфата представлены на рис. 3.
Из рис. 3 видно, что зависимости обратных скоростей от обратных величин концентрации представляют собой линейные функции, причем прямые пересекаются в точке, лежащей на оси ¡/р.. Данный факт позволяет заключить, что имеет место полностью неконкурентное активирование. В рассматриваемом случае (а ^ œ, р > 1) активатор и субстрат не влияют на связывание друг друга с клеточным организмом, однако комплексы активатор - клетка проявляют большую активность, чем клеточная культура в отсутствии эффектора [2].
В данном варианте, исходя из общей схемы (1), можно предположить существование следующих элементарных актов взаимодействия активатора с клеточным организмом [3] :
N + S ^^ NS ^ 2N + P N + A^^ NA NS + NSA
NA + S NSA
KS = [N][S]/[NS] Ka = [N][A]/[NA] KA = [NS][A]/[NSA] KS = [NA][S]/[NSA]
(КА - константа активирования).
Относительная скорость (отношение удельной скорости роста, измеренной в присутствии активатора, к максимальной скорости) равна:
/л - максимально активированная удельная скорость.
Общая концентрация клеток [N]T, исходя из материального баланса. [N]T = [N] + [NS] + [NA] + [NSA], или с учетом (2) [N]T = [N] + [NS] + [NA] + [NSA].
Исходя из этих соотношений, можно получить ¡// = (K/ (1 + Ky[A])(1/S) + ¡//m (1 + Ka/[A]). (3)
На основе (3) и графиков рис. 3 определены основные кинетические характеристики роста биомассы дрожжей у-2217. При вычислении этих констант учтено, что тангенс угла наклона tga = K^/m(1+ KA/[A]); отсекаемая часть по оси ординат - ¡//(¡+ KA /[A]); отсекаемая часть по оси абсцисс - (-¡/KS).
По данным расчета получено, что величина константа активирования роста микроорганизмов KA = = (1,76 ± 0,51)-10-3 М.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ (06-03-96635 р_юг_а) и Президента Российской Федерации (МК-2628.2006.3).
Литература
1. Бурьян Н.И., Тюрина Л.В. Микробиология виноде-
лия М., 1979.
Ц/Цт = [NS]/[N]T,
(2)
2. Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биохтехноло- 3. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика:
гая: Кинетические основы микробиологических про- Практический курс. М., 1999.
цессов. М., 1990.
Поступила в редакцию_21 декабря 2007 г.
