Введение
ЧАСТЬ 1. Обзор литературы 9
1. Распространение кадмия в окружающей среде и его токсичность по отношению к человеку 9
2. Способы очистки воды от кадмия 11
3. Механизмы защиты микроорганизмов от тяжелых металлов 13
4. Токсическое действие тяжелых металлов на цианобактерии 15
4.1. Проникновение кадмия в клетку, локализация и места воздействия
4.2. Фотосинтетический аппарат цианобактерии и воздействие на него кадмия 16
4.2.1. Фотосистема 1 18
4.2.2. Электронтранспортная цепь 20
4.2.3. Фотосистема II , 21
4.2.4. Фикобилиновые пигменты 22
4.2.5. Фикобилисомы 25
4.2.6. Перенос энергии возбуждения от фикобилиновых пигментов на реакционные центры 26
4.2.7. Перераспределение энергии возбуждения между фотосистемами 29
5. Устойчивость микроорганизмов и растений к ионам кадмия и
других тяжёлых металлов 32
5.1. Полисахариды слизистых оболочек и их роль в связывании тяжелых металлов 32
5.2. Адсорбция тяжёлых металлов на поверхности клеток 36
5.3. Внутриклеточная аккумуляция кадмия 39
5.3.1. Металле вязы вающие белки 41
5.3.2. Связывание ионов Cd белками 44
5.3.3. Внедрение сульфида в Cd-белковый комплекс 45
6. Фотохимическая активность биосинтезированных кристаллитов CdS 48
ЧАСТЬ. 2. Объекты и методы 51
1. Основные объекты исследований 51
1.1. Цианобактерия N. muscorum 51
1.2. Stenotrophomonas maltophilia, один из выделенных спутников N muscorum 52
1.3. Фикобилиновый пигмент R-фикоэритрин 53
2. Условия выращивания цианобактерии 54
3. Получение бактериологически чистой (аксеничной) культуры N muscorum 55
3.1. Метод многократных пересевов 56
3.2. Метод изоляции гормогониев 57
3.3. Проверка на бактериальные загрязнения аксеничной культуры N. muscorum 58
4. Выращивание бактерии-спутников 58
5. Выделение бактерий-спутников N. muscorum 59
5.1. Отмывание клеток от среды 59
6. Выделение экзополисахаридов 60
7. Определение концентрации экзополисахаридов 60
8. Определение состава экзополисахаридов 61
9. Качественное определение сероводорода 62
9.1 Определение H2S по индикаторной бумаге с ацетатом свинца... 62
9.2. Определение Нг8 на железосодержащем агаре Клиглера 62
10. Определение концентрации хлорофилла 63
11. Определение ионов кадмия 63
11.1. Гистохимическое определение 63
11.2. Потенциометрический метод 65
11.3. Спектрофотометричесий метод 65
12. Метод определения филогенетического положения микроорганизмов, основанный на секвенировании гена 16S рРНК... 66
12.1. Выделение ДНК 66
12.2. Полимеразная цепная реакция гена 16S рРНК и секвенирование полученных продуктов 66
12.3. Анализ нуклеотидных последовательностей 16SpPHK 67
13. Синтез наночастиц CdS на R-фикоэритрине 67
14. Исследование фотохимических свойств CdS на R-фикоэритрине... 68
15. Электрофоретическая подвижность наночастиц CdS, стабилизированных R-фикоэритрином 69
16. Электронно-микроскопические исследования 69
17. Спектральные измерения 70
18. Разложение спектров поглощения и флуоресценции 71
19. Фотографирование 72
ЧАСТЬ 3. Результаты и их обсуждение 73
Глава 1. Влияние ионов кадмия на N. muscorum в зависимости от их концентрации и длительности воздействия 73
1.1. Морфология #. muscorum в отсутствие кадмия 73
1.2. Морфологические изменения N. muscorum в зависимости от концентрации Cd2"1" в среде 75
1.3. Влияние кадмия на биомассу N. muscorum 79
Глава 2. Роль внеклеточных полисахаридов N. muscorum в детоксикации ионов кадмия 80
2.1. Обнаружение ионов кадмия, связыванных полисахаридами, по окрашиванию дитизоном 80
2.2. Определение связывания ионов кадмия полисахаридами по спектрам поглощения и флуоресценции культуральной среды 82
2.3. Зависимость концентрации экзополисахаридов в среде от концентрации кадмия и длительности его воздействия на N. muscorum 83
2.4. Изменение состава экзополисахаридов после инкубирования N. muscorum с ионами кадмия 85
Глава 3. Воздействие Cd на пигментную систему N. muscorum 90
3.1. Образование кадмий-пигментных комплексов 90
3.2, Нарушения в пигмент-пигментном взаимодействии 96
Глава 4. Синтез CdS в водном растворе R-фикоэритрина *
4.1. Связывание Cd2+ R-фикоэритрином 108
4.2. Частицы CdS: размер, морфология, фазовое состояние 111
4.3. Зависимость размера частиц CdS от условий синтеза 115
4.4. Флуоресценция CdS, синтезированного на R- фикоэритрине... 119
4.5. Стабильность наночастиц CdS 125
4.6. Фотохимические свойства CdS 128
4.7. Структурная организация наночастиц CdS 133
Глава 5. Сопутствующие микроорганизмы JV. muscorum, штамм ВКМ-16 138
5.1. Описание сопутствующих микроорганизмов, выделенных из Ж muscorum 138
5.2. Образование H2S сопутствующими микроорганизмами 140
5.3. Влияние кадмия на рост сопутствующих микроорганизмов 141
5.4. Аккумуляция ионов кадмия сопутствующими микроорганизмами 143
5.5. Филогенетическое положение штамма 2В 144
5.6. Влияние кадмия на рост S. maltophilia 147
5.7. Связывание ионов кадмия продуктами метаболизма S. maltophilia 149
5.8. Детекция CdS в культуре S. maltophilia по спектрам поглощения 150
Заключение 153
Выводы 157
Литература 159
Приложение 189
