DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2019.1(45).164171

АКУМУЛЯЦІЯ Cu(II) МОРСЬКИМИ НЕЙТРОФІЛЬНИМИ ТІОНОВИМИ БАКТЕРІЯМИ

Н. Ю. Васильєва, Л. І. Слюсаренко, Т. В. Васильєва

Анотація


Мета: визначити здатність нейтрофільних тіонових бактерій вилучати йони Cu(II) з водних розчинів. Методи. Об'єктом дослідження була здатність морських тіонових бактерій, ізольованих з води Чорного моря в районі Одеської затоки до вилучення міді з водного розчину. Для дослідження метал-акумулювальної активності тіонових бактерій, відбирали штами, які були резистентними до міді на рівні 0,01–0,02 М. Початкова концентрація Cu(II) у водному розчині становила 1 мМ. Термін культивування мікроорганізмів у водному розчині, що містить мідь становив 10 діб. Залишковий вміст Сu(II) у водному розчині визначали атомно-абсорбційним методом на приладах ААС-1 (Німеччина) і С-115ПК Selmi (Україна) при довжині хвилі 324,7 нм для Cu. Достовірність отриманих результатів оцінювали за критерієм Стьюдента з вірогідністю р<0,05. Результати. Встановлено, що тіонові бактерії, ізольовані з води Чорного моря, здатні до акумуляції міді з водних розчинів. Cu-акумулювальна активність залежить від тривалості взаємодії між мікроорганізмами і розчином. Максимальний рівень вилучення Сu(II) – 89,24% з водного розчину реєстрували на 10 добу культивування при використанні штаму Thiobacillus sp. DKZ_4. На сьому добу культивування вилучення Сu(II) з водного розчину при використанні штаму Thiobacillus sp. DKZ_2 досягало 85,25%. Показано, що рівень резистентності до міді, який був визначений раніше, не корелює зі здатністю бактерій акумулювати мідь. Висновки. Нейтрофільні тіонові бактерії, ізольовані з води Чорного моря, здатні до акумуляції Сu(II) з водного розчину в межах від 22,83% до 89,24% і тому вони можуть бути перспектипними для розробки біосорбційної технології. Здатність до Cu-акумулювальної активності залежить від штаму та не залежить від МІК.

Ключові слова


нейтрофільні тіонові бактерії; очищення води; Cu(II)

Повний текст:

PDF

Посилання


Gorshkova OG, Gudzenko TV, Voliuvach OV, Beliaeva TO, Konup IP. Isolation of Cu(II) from aqueous solutions by immobilized bacterial cells of the genus Pseudomonas. Microbiology and Biotechnology. 2017.3: 66–74. (in Ukranian)

Ivanytsia VO, Bukhtiyarov AE, Lisyutin GV, Zacharya OM, Gudzenko TV. Accumulation of heavy metals by bacteria of genus Pseudomonas. Microbiology and Biotechnology. 2012.3: 76–83. (in Russian)

Karavaiko HY, Dubynyna HA, Kondrateva TF. Lithotrophic microorganisms of oxidative cycles of sulfur and iron. Microbiology. 2006. 75(5):593–629. (in Russian)

Kushkevych IV, Hnatush SO, Gudz SP Influence of heavy metals on microbial cells. Visnyk of L’viv University. Biologycal Series. 2007.45:3–28 (in Ukranian)

Pomogailo AD, Ufliand IE. Macromolecular metal chelates. M.: Chemistry, 1991. 304 p. (in Russian)

Тashyrev АB. Theoretical aspects of microbial interactions with metals. Reduction transformation of metals. Mikrobiol. zhurn. 1994.56(6):76–88. (in Russian)

Tashirev AB, Romanovskaia VA, Sioma IB, Usenko VP. Antarctic microorganisms resistant to high concentrations of Hg2+, Cu2+, Cd2+ и СrО4 2– . Doklady Natsionalnoi Akademii nauk Ukrainy. 2008.1:169–176. (in Russian)

Ianieva OD. Mechanisms of bacteria resistance to heavy metals. Mikrobiol. zhurn. 2009.71(6):54–65. (in Russian)

González AG., Shirokova LS., Pokrovsky OS et al. Adsorption of copper on Pseudomonas aureofaciens: protective role of surface exopolysaccharides. J Colloid Interf Sci. 2010. 350:305–314.

González-Guerrero M, Raimunda D, Cheng X, Argüello JM. Distinct functional roles of homologous Cu+ efflux ATPases in Pseudomonas aeruginosa. Mol Microbiol. 2010. 78:1246–1258.

Bondarczuk K, Piotrowska-Seget Z. Molecular basis of active copper resistance mechanisms in Gram-negative bacteria.Cell Biol Toxicol. 2013.2:397–405

Martínez-Bussenius C., Navarro C. A., Orellana L., Paradela A., Jerez C. A. Global response of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 to high concentrations of copper: A quantitative proteomics approach.Journal of Proteomics. 2016.145: 37-45.

Nies DH. The cobalt, zinc, and cadmium efflux system CzcABC from Alcaligenes eutrophus functions as a cation-proton antiporter in Escherichia coli. Journal of Bacteriology. 1995.177: 2707–2712.

Nies HD. Efflux-mediated heavy metal resistance in prokaryotes.FEMS Microbiol. Rev. 2003.27(2–3):313–339.

Outten FW, Huffman DL, Hale JA, Ohalloran TV. The independent Cue and Cus system confer copper tolerance during aerobic and anaerobic growth in Escherichia coli. J. Biol. Chem. 2001.276:30670–30677.

Puig S, Rees EM, Thiele DJ. The ABCDs of periplasmic copper trafficking.Structure. 2002.10:1292–1295.

Rensing C, Grass G. Escherichia coli mechanism of copper homeostasis in a changing environment. FEMS Microbiol. Rev. 2003. 27: 197–213

Rensing C, Fan B, Sharma., Mitra B, Rosen BP. CopA: an Escherichia coli Cu(I)-translocating P-type ATPase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. 97: 652– 656.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Горшкова О. Г., Гудзенко Т. В., Волювач О. В., Бєляєва Т. О., Конуп І. П. Вилучення Cu(II) з водних розчинів іммобілізованими клітинами бактерій роду Pseudomonas // Мікробіологія і біотехнологія. – 2017. – № 3. – С. 66–74.

Иваница В. А., Бухтияров А. Е., Лисютин Г. В, Захария А. Н., Гудзенко Т. В. Аккумуляция тяжелых металлов бактериями рода Pseudomonas // Мікробіологія і біотехнологія. – 2012. – № 4. – С. 76–83.

Каравайко Г. И., Дубинина Г. А., Кондратьева Т. Ф. Литотрофные микроорганизмы окислительных циклов серы и железа // Микробиология. – 2006. – Т. 75, № 5. – C. 593–629

Кушкевич І., Гнатуш С., Гудзь С. Вплив важких металів на клітини мікроорганізмів // Вісн. Львів. ун-ту. ім. І. Франка. Сер. біол. – 2007. – Вип. 45. – С. 3–28

Помогайло А. Д. Макромолекулярные металлохелаты / А. Д. Помогайло, И. Е. Уфлянд. – М.: Химия, 1991. – 304 с.

Таширев А. Б. Теоретические аспекты взаимодействия микроорганизмов с металлами. Микробная аккумуляция металлов, обусловленная их стереохимической аналогией с макроэлементами // Мікробіологічний журнал. – 1994. – № 6. – С. 89–97.

Таширев А. Б., Романовская В. А., Сиома И. А. и др. Антарктические микроорганизмы, устойчивые к высоким концентрациям Hg2+, Cu2+, Cd2+ и СrО4 2– // Доповіді Національної Академії наук України. – 2008. – № 1. – С. 169–176.

Янева О. Д. Механизмы устойчивости бактерий к ионам тяжелых металлов // Мікробіологічний журнал. – 2009. – Т. 71, № 5. – С. 54–65.

González A. G., Shirokova L. S., Pokrovsky O. S et al. Adsorption of copper on Pseudomonas aureofaciens: protective role of surface exopolysaccharides. // J Colloid Interf Sci. – 2010. – Vol. 350. – P. 305–314.

González-Guerrero M., Raimunda D., Cheng X., Argüello J. M. Distinct functional roles of homologous Cu+ efflux ATPases in Pseudomonas aeruginosa. // Mol Microbiol. – 2010. – Vol. 78. – P. 1246–1258.

Bondarczuk K., Piotrowska-Seget Z. Molecular basis of active copper resistance mechanisms in Gram-negative bacteria//Cell Biol Toxicol. – 2013. – Vol. 2. – P. 397–405

Martínez-Bussenius C., Navarro C. A., Orellana L., Paradela A., Jerez C. A. Global response of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 to high concentrations of copper: A quantitative proteomics approach // Journal of Proteomics. – 2016. – Vol. 145. – P. 37–45.

Nies D. H. The cobalt, zinc, and cadmium efflux system CzcABC from Alcaligenes eutrophus functions as a cation-proton antiporter in Escherichia coli // Journal of Bacteriology. – 1995. – Vol. 177. – P. 2707–2712.

Nies H. D. Efflux-mediated heavy metal resistance in prokaryotes // FEMS Microbiol. Rev. – 2003. – Vol. 27, No 2–3. – P. 313–339.

Outten F. W., Huffman D. L., Hale J. A., OHalloran T. V. The independent Cue and Cus system confer copper tolerance during aerobic and anaerobic growth in Escherichia coli. // J. Biol. Chem.– 2001. – Vol. – 276. – P. 30670–30677.

Puig S., Rees E. M., Thiele D. J. The ABCDs of periplasmic copper trafficking // Structure. – 2002. – Vol. 10. – P. 1292–1295.

Rensing C., Grass G. Escherichia coli mechanism of copper homeostasis in a changing environment // FEMS Microbiol. Rev. – 2003. – Vol. – 27. – P. 197– 213

Rensing C., Fan B., Sharma R., Mitra B., Rosen B. P. CopA: an Escherichia coli Cu(I)-translocating P-type ATPase. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2000. – Vol. 97. – P. 652–656





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)

DOI 10.18524/2307-4663