CC BY
111
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ВЛИЯНИЕ СОЛЕИ КОБАЛЬТА НА БИОСИНТЕЗ ВИТАМИНА Вп ПРОПИОНОВОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ Каменская Ю.В. Email: Kamenskaya1159@scientifictext.ru
Каменская Юлия Валерьевна - студент, лечебный факультет, Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул
Аннотация: в статье приводится влияние различных доз солей хлористого кобальта на биосинтез витамина В12 бактериями вида Propionibacterium freudenreichii. Установлена зависимость удельной скорости роста бактерий от содержания различных концентраций солей кобальта. Подобрана оптимальная доза солей хлористого кобальта в количестве 1,5 мкг/л, которая позволяет повысить темпы наращивания биомассы Pr. freudenreichii в 2 раза по сравнению с контролем и увеличить содержание витамина В12 до 386,5 мкг/л. Ключевые слова: витамин В12, бактерии, соли кобальта.
EFFECT OF COBALT SALTS ON VITAMIN B12 BIOSYNTHESIS BY PROPIONIC ACID BACTERIA Kamenskaya Yu.V.
Kamenskaya Yulia Valeryevna - Student, MEDICAL FACULTY, ALTAI STATE MEDICAL UNIVERSITY, BARNAUL
Abstract: the article presents the effect of various doses of cobalt chloride salts on the biosynthesis of vitamin B12 by bacteria of the species Propionibacterium freudenreichii. The dependence of the specific growth rate of bacteria on the content of various concentrations of cobalt salts was established. An optimal dose of cobalt chloride salts in the amount of 1.5 fig /1 was selected, which allows increasing the rate of increase in biomass Pr. freudenreichii 2 times compared with the control and increase the content of vitamin B12 to 386.5 mg /1. Keywords: vitamin B12, bacteria, cobalt salts.
УДК 579.222:663.18
Дефицит витаминов в питании является одной из насущных проблем человечества, значительно влияющих на качество жизни. Авитаминоз В12 - далеко не редкая патология. Ее частота увеличивается с возрастом, достигая 12-17%, а может быть, и больше в самой старшей возрастной группе (>70 лет).
Дефицит витамина В12 не является случайной изолированной патологией. Нарушения иммунной системы, патология желудочно-кишечного тракта, неясные пока механизмы старения являются причинами развития его дефицита [1].
Химический синтез витамина В12 очень сложен и включает в себя более 70 стадий. Поэтому в настоящее время витамин В12 в промышленности получают исключительно биосинтетическим путем.
Изучение физиологии пропионовокислых бактерий (ПКБ) вызывают интерес у исследователей, поскольку эти бактерии образуют в норме большие количества корриноидов - соединений группы витамина В12, который регулирует основные обменные процессы в организме, способствует повышению иммунного статуса организма [2].
Корриноиды (соединения группы витамина В12) - особые тетрапирролы древнего происхождения, отличающиеся химической и биохимической полифункциональностью. Являясь древними полифункциональными биокатализаторами, они вовлечены в центральные метаболические процессы современных прокариот. Ионы металлов в этих
13
соединениях находятся в комплексе с органическими лигандами, а в коферментах В12 атом кобальта связан с углеродом. Ко-В12 - единственное металлорганическое соединение, обнаруженное в живых организмах, которое является уникальным биокатализатором. К настоящему времени открыто и изучено более тридцати биохимических реакций, катализируемых корриноидсодержащими ферментами. Открытие новых функций корриноидов продолжается.
Витамин Bi2 относится к группе кобальтсодержащих биологически активных веществ, называемых кобаламинами. К ним относят собственно цианокобаламин -продукт, получаемый при химической очистке витамина цианидами, гидроксикобаламин и две коферментные формы витамина B12: метилкобаламин и 5-дезокси-аденозилкобаламин. В более узком смысле витамином B12 называют цианокобаламин, так как именно в этой форме в организм человека поступает основное количество витамина B12, не упуская из вида то, что он не синоним с B12 и несколько других соединений также обладают B12 витаминной активностью [3].
Признанная формула витамина B12 - C63H88Oi4N14PCo. Молекулу можно подразделить на две основные части, известные как «планарная группа» и «нуклеотид»; вторая часть лежит в плоскости, почти перпендикулярной к плоскости первой части, которая обладает очень большим, хотя и неполным, сходством с порфиринами. Центральный атом кобальта соединен с четырьмя восстановленными пиррольными кольцами, образующими макрокольцо. Три из четырех соединений между кольцами образованы мезоуглеродным атомом (углеродным мостиком), характерным для порфиринов. Однако в четвертом месте соединения существует прямая связь между двумя а-углеродными атомами колец D и А. Макрокольцо содержит шесть сопряженных двойных связей, образующих единую сопряженную систему. У 13 из 19 углеродных атомов, составляющих макрокольцо, водород полностью замещен метильными группами или длинными боковыми цепями - либо ацетамидными, либо пропионамидными радикалами в отличие от нуклеотидов нуклеиновых кислот так называемый нуклеотид витамина B12 не содержит пурина или пиримидина. Вместо них основанием служит 5,6-диметил-бензиминазол (далее по тексту 5,6 ДМБ).
Новый взгляд на роль кобальта и корриноидов в жизнедеятельности Propionibacterium freudenreichii неизбежно ускорил бы изучение этого явления у других прокариотических организмов. Однако известно, что в естественных питательных средах содержание кобальта минимально. Целью данной работы являлось изучение влияния различных доз солей хлористого кобальта на биосинтез витамина В12 бактериями вида Propionibacterium freudenreichii.
Для получения биомассы бактерий и витамина В12 использовали глюкозоминеральную питательную среду, с разным содержанием солей кобальта: 0,5 мкг/л, 1,0 мкг/л, 1,5 мкг/л. Определение количества витамина В 12 осуществлялось спектрофотометрическим методом, а удельной скорости роста бактерий - по приросту биомассы [4]. Результаты зависимости биосинтеза витамина В12 от дозы солей хлористого кобальта представлены на рисунке 1.
400
Продолжительность культивирования, сут
Рис. 1. Влияние дозы солей кобальта на синтез витамина В12
14
Из рисунка 1 видно, что максимальное накопление витамина В12 было отмечено на третьи сутки культивирования бактерий при концентрации ионов кобальта в среде 1,5 мкг/л и составило - 386,5 мкг/л.
Для сравнения влияния концентраций солей кобальта в среде на рост исследуемых бактерий были изучены удельные скорости роста культур. Результаты эксперимента приведены на рисунке 2.
Рис. 2. Зависимость удельной скорости роста бактерий от содержания различных концентраций
солей кобальта
Как видно из рисунка 2, внесение в глюкозоминеральную среду солей хлористого кобальта в количестве 1,5 мкг/л позволяет повысить темпы наращивания биомассы Pr. freudenreichii в 2 раза, по сравнению с контрольной средой.
Таким образом, результаты исследований позволяют заключить, что содержание корриноидов в клетках Pr. freudenreichii напрямую зависит от концентрации ионов кобальта в среде.
1. Перекатова Т. Н., Остроумова М.Н. Еще раз о дефиците витамина В12 // Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика, 2009. № 2.
2. Воробьева Л. И. Пропионовокислые бактерии. М.: Изд-во МГУ, 1995. 288 с.
3. Рыжкова Е.П. Кобальт и корриноиды в биологии Propionibacterium freudenreichii: Автореф. дис. док. биол. наук. Москва, 2003. 266 с.
4. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2005. 608 с.
1,5 мкг/л CoCl2
Список литературы /References
С. 185-195.
