Введение
2. Обзор литературы 11
2.1. Микроводоросль Haematococcus pluvialis – продуцент природного астаксантина 11
2.1.1. Систематическое положение 11
2.1.2. Пигментный состав и запасные вещества 12
2.1.3. Морфология, ультраструктура и жизненный цикл. Жгутиковые стадии 12
2.1.4. Покровы. Клеточная стенка 13
2.1.5. Экология и распространение 14
2.2. Структура и свойства молекулы астаксантина 15
2.3. Распространение астаксантина в природе 20
2.3.1. Астаксантин в организме животных 20
2.3.2. Астаксантин у растений 24
2.3.3. Астаксантин у микроорганизмов 24
2.4. Применение астаксантина 27
2.4.1. Значение астаксантина для деятельности человека — использование в лекарственных и косметических средствах 27
2.4.2. Аквакультура, корм для животных
2.4. Получение астаксантина 29
2.5. Перспективы использования микроводорослей для получения астаксантина
2.5.1. Мировой рынок астаксантина 31
2.5.2. Этапы получения астаксантина из микроводоролей 32
2.5.3. Двухфазное культивирование 36
2.5.4. Основные затраты, связанные с получением природного пигмента 37
2.6. Основные процессы, происходящие в клетках Haematococcus pluvialis при формировании гематоцист 38
2.6.1. Изменение морфологии и ультраструктуры 38
2.6.2. Физиолого-биохимические изменения 39
2.6.3. Синтез астаксантина
2.6.3.1. Изопентенилпирофосфат – универсальный предшественник изопреноидных соединений 41
2.6.3.2. Сборка углеродного скелета: синтез фитоина 51
2.6.3.3. Образование -сопряженной системы: синтез ликопина 54
2.6.3.4. Циклизация 56
2.6.3.5. Транспорт в цитозоль 58
2.6.3.6. Присоединение атомов кислорода: образование ксантофиллов 60
2.6.3.7. Эстерификация и депонирование в липидных глобулах 2.6.4. Синтез жирных кислот 62
2.6.5. Регуляция синтеза астаксантина и его возможная физиологическая роль 64
2.7. Подходы к изучению функционирования фотосинтетического аппарата зеленых водорослей
и механизмов его защиты (на примере кинетики индукции флуоресценции хлорофилла a) 69
3. Материалы и методы 81
3.1. Сбор природных образцов и получение изолята микроводорослей 81
3.2. Штаммы микроводорослей и их культивирование 81
3.3. Определение влияния солености на рост микроводорослей 82
3.4. Индукция синтеза астаксантина 82
3.5. Экстракция пигментов 82
3.6. Определение основных параметров роста культуры 83
3.7. Хроматография
3.7.1. Тонкослойная хроматография 84
3.7.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография 84
3.7.3. Газовая хромато-масс-спектрометрия 85
3.8. Микроскопия 85
3.8.1. Светлопольная и флуоресцентная микроскопия 85
3.8.2. Трансмиссионная электронная микроскопия 85
3.8.3. Сканирующая электронная микроскопия 86
3.9. Молекулярная идентификация 86
3.9.1. Выделение ДНК 86
3.9.2. Амплификация фрагмента гена 18S рРНК и сиквенирование 87
3.9.3. Анализ данных 88
3.10. Анализ флуоресценции хлорофилла а 88
3.10.1. Анализ быстрой фазы индукционной кривой флуоресценции хлорофилла а 88
3.10.2. Анализ стационарной фазы индукционной кривой флуоресценции хлорофилла а 89
3.10.3. Анализ спектров флуоресценции хлорофилла а при 77 К
3.11. Элементный анализ 90
3.12. Статистическая обработка результатов 90
4. Результаты и обсуждение 92
4.1. Новый штамм каротиногенной микроводоросли Haematococcus pluvialis BM1 и его
основные биотехнологические характеристики 92
4.1.1. Получение культуры микроводоросли Haematococcus pluvialis BM1 и особенности ее естественной среды обитания 92
4.1.2. Молекулярная идентификация полученного изолята 94
4.1.3. Морфология и ультраструктура клеток Haematococcus pluvialis BM1 на вегетативной стадии культивирования 94
4.1.4. Накопление биомассы культурами Haematococcus pluvialis BM1 на вегетативной стадии культивирования 98
4.1.5. Индукция формирования гематоцист в культуре Haematococcus pluvialis BM1 101
4.1.6. Изменения в пигментном и жирнокислотном составе Haematococcus pluvialis BM1 при формировании гематоцист 103
4.2. Особенности ФСА Haematococcus pluvialis при переходе в состояние гематоцисты 107
4.2.1. Изменение пигментного состава в клетках H. pluvialis в экспериментах по изучению функционирования ФСА 107
4.2.2. Анализ быстрой фазы индукционной кривой флуоресценции хлорофилла a адаптированных к темноте клеток H. pluvialis 109
4.2.3. Анализ стационарной фазы индукционной кривой флуоресценции хлорофилла a в клетках H. pluvialis при адаптации к актиничному свету 113
4.3. Возможные фотозащитные механизмы в вегетативных клетках и гематоцистах H. pluvialis (сравнительная характеристика) 115
4.3.1. Нефотохимическое тушение возбужденных состояний хлорофилла 115
4.3.2. Индукция синтеза астаксантина. Оптическое экранирование 121
4.3.3. Редукция фотосинтетического аппарата и снижение содержания хлорофилла 124
4.3.4. Способность гематоцист к восстановлению фотосинтетической активности 125
4.4. Влияние концентрации CO2 в ГВС на процесс перехода
в состояние гематоцисты клеток H. pluvialis BM1 127
4.4.1. Основные параметры роста культуры H. pluvialis BM1 в зависимости от концентрации СО2 в ГВС 127
4.4.2. Влияние концентрации СО2 в ГВС на фотосинтетический аппарат вегетативных клеток и гематоцист H. pluvialis BM1 132
4.5. Изменение элементного состава клеток H. pluvialis BM1 при переходе в состояние гематоцисты 134
5. Заключение 137
6. Выводы 141
7. Список сокращений и условных обозначений 142
8. Словарь терминов 146
9. Список литературы 150
