IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Активные формы кислорода (АФК) – это молекулы органического или неорганического происхождения, имеющие неспаренный электрон на внешнем электронном уровне. В большей степени к ним относятся ионы кислорода, свободные радикалы и различные перекисные соединения. Образование АФК в клетках бактерий происходит в аэробных условиях на клеточной мембране и связано это с деятельностью цепи дыхательных ферментов. Утечка электронов из электронно-транспортной цепи в процессе окислительного фосфорилирования и непосредственное их взаимодействие с кислородом – основной путь образования активных форм кислорода в большинстве клеток. Тем не менее, образование продуктов неполного восстановления кислорода считается нормальным процессом. Активные формы кислорода и радикалы, синтезируемые в организме, выполняют как вредные, так и полезные для клетки функций. Высокая концентрация свободных радикалов в клетке может привести к окислительному стрессу, вызывающему повреждение различных структур: ДНК, белков и липидов. Негативное воздействие АФК на клетку может привести к клеточной смерти. Вследствие высокой токсичности АФК произошло существенное сокращение биоразнообразия первичной анаэробной микробиоты. Однако большинство видов бактерий выработало средство защиты от губительного действия активных форм кислорода – антиоксидантные системы. Под действием NO-синтаз в организме образуются токсичные продукты метаболизма оксида азота, которые носят название реактивные формы азота (РФА). Они оказывают аналогичное отрицательное воздействие на клетку, вызывая «нитрозирующий стресс» [1-3].

Одним из удобных инструментов исследования влияния внешних факторов на бактерии в целом является оценка биолюминесценции, благодаря тесной связи с метаболическими путями клетки позволяющей оценивать интегральную жизнеспособность клетки. Явление биолюминисценции связано с окислением длиноцепочечных альдегидов с помощью люциферазы, в результате которого происходит свечение. Методика определения уровня токсичности свободных радикалов кислорода и азота на рекомбинантные люминесцирующие штаммы включает в себя изучение интенсивности биолюминесценции бактерий при воздействии токсических веществ, присутствующих в анализируемой пробе, по сравнению с контролем. Основой такого подхода является то, что уменьшение интенсивности биолюминесценции пропорционально токсическому эффекту. Проведение подобного рода исследований с использованием ряда люминесцирующих бактерий, имеющих различное строение клеточных систем, позволит иметь представление об уровне токсичности АФК и РФА для данных микроорганизмов. Сопоставление полученных данных с бактерицидностью поможет разработать рекомендации для быстрого тестирования эффективности дезинфицирующих агентов по уровню изменения интенсивности биолюминесценции [4].

Литература:

1 Balaban R.S., Nemoto S., Finkel T. Mitochondria, oxidants, and aging // Cell. – 2005. – 120(4). – Р. 483–95.

2 Северин Е.С. Биохимия / Е.С. Северин. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003., – 779 с.

3 Лепехина Е.В. Роль тиоловых редокс-систем при действии экстремальных температур и антибиотиков у Escherichiacoli: На материале микробиологических дисциплин. : дис…. доктор. биол. наук / Г.В. Смирнова. – Пермь, 2014. – 119 с.

4 Данилов, В. С. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux-оперонов разных видов люминесцентных бактерий / В. С. Данилов, А. П. Зарубина, Г. Е. Ерошников, Л. Н. Соловьева, Ф. В. Карташев, Г. Б. Завильгельский // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 16. Биология. – 2002. – № 3. – С. 20-24.

Код для цитирования: Скопировать