НИЦ "ИКАР" - 33 года с вами
skip

 

УДК 577.37 : 576.8.095 : 541.135


ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ОБРАБОТКИ КАТОЛИТА И АНОЛИТА ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ И УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА РОСТ КЛЕТОК ESCHERICHIA COLI

А.И. Мирошников

Институт биофизики клетки РАН


Многокомпонентную питательную среду роста клеток Escherichia coli предварительно обрабатывали в катодной и анодной камерах диафрагменного электролизера. Выращивание клеток в католите питательной среды приводит к стимуляции роста клеток, особенно при пониженных температурах. В анолите клетки не растут. Рассматриваются возможные механизмы.

Многокомпонентная питательная среда, католит, анолит, стимуляция, ингибирование, клетки Escherichia coli.


Изучено влияние предварительной обработки питательной среды постоянным электрическим током в     катодном и анодном отделениях трехкамерного диафрагменного электролизера на рост клеток Escherichia coli. В качестве питательной среды использовали многокомпонентную среду М-9 следующего состава (г/л): натрий фосфорнокислый двузамещенный 6.0; калий фосфорнокислый однозамещенный 3.0; натрий хлористый 0.5; аммоний хлористый 1.0; кальций хлористый 0.01; магний сернокислый 0.123; глюкоза 4.0. В данной работе католит и анолит (по 100 мл каждый) обрабатывали в стационарном режиме без протока растворов через электролизер при плотности тока 33 А/м2. Продолжительность обработки была 10,25 и 50 минут. Контрольный раствор не обрабатывали. Клетки выращивали раздельно в католите и анолите сразу после обработки растворов в электролизере. Контрольные клетки выращивали одновременно с опытными. Выращивание проводили в пробирках в 5 мл среды на качалке при температурах 20, 37 и 42оС. В процессе роста клеток периодически измеряли оптическую плотность суспензии турбидиметрическим способом. Количество клеток определяли путем калибровки оптической плотности подсчетом числа клеток под микроскопом. На основании этих измерений строили кривую роста клеток. Величину эффекта действия обработанных растворов определяли по количеству клеток в стационарной фазе через 9 часов роста культуры.

В случае выращивания клеток при 37оС имеет место стимулирующий эффект. Величина стимулирующего эффекта зависела от продолжительности обработки католита. При продолжительности обработки 50 минут количество клеток в опыте было на 20-25 % больше, чем в контроле. Особенно существенный стимулирующий эффект имел место в случае выращивания клеток при 20о в католите, обработанном в течение 50 минут. При этой температуре увеличение количество клеток в стационарной фазе роста составляло 60-66% относительно контрольных, растущих при той же температуре. При повышении температуры выращивания клеток 42о в контроле имеет место замедление роста клеток. В обработанной питательной среде имеет место ингибирование роста клеток, и это ингибирование особенно заметно ( до -11% ) при увеличении продолжительности обработки питательной среды до 50 минут.

В анодной камере электролизера среду обрабатывали при тех же режимах и продолжительностях, что и в катодной. При всех продолжительностях обработки в анолите среды роста при оптимальной температуре 37о клетки Escherichia coli не росли. Рост не наблюдался и через 24 часа. В среде, обработанной 50 минут, через сутки наблюдалось некоторое уменьшение оптической плотности исходной суспензии.

Физико-химические параметры католита и анолита среда роста такие как, рН, редокс потенциал, электропроводность, изменяются относительно контрольных, тем больше, чем больше продолжительность обработки. Но эти изменения намного меньше, чем у однокомпонентных растворов, например хлористого натрия. Это связано с наличием в среде роста фосфатного буфера. Анализ показывает, что изменение этих физико-химических параметров католита и анолита не может быть причиной стимуляции и ингибирования роста клеток. Возможной причиной стимуляции может быть увеличение скорости метаболизма за счет ускорения транспорта веществ через мембраны. На основании анализа абсорбционных спектров в области ближнего ультрафиолета растворов анолитов питательной среды показано, что причиной гибели клеток является окислитель. В связи с наличием фосфатного буфера рН анолита близко к нейтральной и в растворе одновременно образуются хлорноватистая кислота и гипохлорит-ионы. Количество окислителей меньше, чем в однокомпонентных растворах, но достаточно для гибели клеток, а при продолжительности обработки 50 минут количество окислителя достаточно для лизиса части клеток.

Часть материалов опубликована: Мирошников А.И. Влияние католита питательной среды на рост клеток Escherichia coli при экстремальных температурах // Биофизика 1999 44(3) : 488-492.