ԵՊՀ ՈՒԳԸ հրատարակությունների կայք ՝ www.ssspub.ysu.am: Սահակյան Մայրամիկ ԵՊՀ, Կենսաբանության ֆակուլտետ, մագիստրատուրա Գիտական ​​ղեկավար ՝ բ.գ.թ., դոց. Փոլադյան Էլ Էլ. Փոստ.  Այն կարող է կարևոր դեր ունենալ ապագայի էներգետիկ տեխնոլոգիաների մեջ:  Escherichia coli բակտերիաների օգտագործումը խառը խմորումում նոր մոտեցում է մոլեկուլային ջրածնի (H2) արտադրության կենսատեխնոլոգիայում, որն առաջարկում է վերականգնվող աղբյուրներից ջրածնի արդյունավետ արտադրություն: Մոլեկուլային ջրածինը (H2), որպես վառելիքի այլընտրանքային և վերականգնվող աղբյուր, մեծ հետաքրքրություն է առաջացնում, քանի որ այն արտանետում է մինչև 142 կJ / սերունդ [1], ճիշտ այնպես, ինչպես էկոլոգիապես մաքուր վառելիք է, քանի որ դրա այրման արդյունքում ջուր է առաջանում:   Թթվածնի խմորման ընթացքում (երբ արտաքին էլեկտրոնային ընկալիչ չկա), E. coli- ն առաջացնում է խառը ածխածնի խմորում ՝ օգտագործելով գլյուկոզան ՝ որպես ածխածնի արտաքին էներգիայի աղբյուր:   Որպես վերջնական արտադրանք, արտադրվում են մրջնաթթու, սուկինաթթու, քացախաթթու և էթանոլ [2, 3]: Specialրածնի նյութափոխանակության մեջ ներգրավված են հատուկ ֆերմենտներ ՝ ջրածնային նյութեր (Hyd), որոնք պատասխանատու են ջրածնի արտադրության համար, ընդհակառակը ՝ օքսիդացման համար:  E. coli- ում հայտնաբերվել է չորս [Ni-Fe] (1-4) կաշի, որոնք սինթեզվում են տարբեր ֆիզիոլոգիական պայմաններում և կոդավորվում են համապատասխանաբար hya, hyb, hyc և hyf օպերատորների կողմից [4, 5, 2]:  Հիդրոգենազները ֆերմենտներ են, որոնք մասնակցում են բակտերիալ թաղանթներով իոնների փոխադրմանը, որոնք կարող են փոխազդել FoF1 AEFase պրոտոնի հետ [6, 2, 3]:   E. coli բակտերիալ թաղանթում մանրէների համար կա կենսական նշանակություն ունեցող H + / K + պոմպ, որը բաղկացած է պրոտոնային փոխադրիչ FOF1 AEPH- ից և կալիումի իոնափոխադրող TrkA համակարգից:  Ուցադրվել է, որ մթնոլորտաթթվի ջրածնի լիազային համալիրը մասնակցում է պոմպի ներսում էներգիայի փոխանցմանը ՝ ապահովելով օքսիդափոխման համարժեք համարժեքներ [7, 6, 2]: HID- ի ակտիվությունը կախված է շրջակա միջավայրի պայմաններից `սկսած սուբստրատից մինչև դրա կոնցենտրացիան, pH- ը, օքսիդափոխման նվազումը, օքսիդափոխման հնարավորությունը:   E. coli- ում ապացույցներ կան, որ Hid-3 ֆերմենտը հիմնականում պատասխանատու է E. coli- ի կողմից H2- ի արտադրության համար; այն ակտիվ է ցածր pH արժեքներով, մինչդեռ Hid-4- ը գտնվում է չեզոք և թույլ գետնի պայմաններում:   Ուցադրվել է նաև, որ գլյուկոզան ճնշող ազդեցություն ունի hyf գենի արտահայտման վրա:   Այնուամենայնիվ, Hid-4- ի վրա գլյուկոզի ճնշող ազդեցության մեխանիզմը դեռ պարզ չէ:   Հիդ -4-ը ունի ստորաբաժանումներ, որոնք կարող են պրոտոնները տեղափոխել թաղանթի միջով:   Այս ենթադրությունը, Sky- ը, դեռ ապացուցելու կարիք ունի: Ապացուցված է, որ E. coli մանրէում գլյուկոզի մակարդակը ազդում է Hid-4- ի գործունեության վրա ՝ փոխելով FoF1 պրոտոնի AEPH- ի հետ փոխազդեցությունը: JRG3621 (hyfB-R) մուտանտի շտամ Հետազոտության օբյեկտներ և մեթոդներ   Ուսումնասիրությունների համար օգտագործվել է E. coli ֆակուլտատիվ անաէրոբ գրամ-բացասական BW25113 մանրէի բնական իզոգեն շտամը և [6]: Բակտերիաները աճեցվել են անաէրոբ պայմաններում `1 / միջին / փորձարկման ծավալային հարաբերակցությամբ: 1․25:  Հեղուկ միջավայրից `ազոտից թթվածինը նախկինում հանվել է ռետինե խցաններով կնքված խողովակների մեջ գոլորշու հեռացման միջոցով:   Բակտերիաները աճեցվում էին 18-22 ժամվա ընթացքում Wise Cube 32 ջերմաստիճանում 37 ° C ջերմաստիճանում [9, 6]:  Մանրէներն աճեցվել են հեղուկ միջավայրում, որը պարունակում է 20 գ / լ պեպտոն, 15 գ / լ K2HPO4, 1,08 գ / լ KH2PO4, 5 գ / լ NaCl (pH7,5) կամ 20 գ / լ պեպտոն, 1,08 գ / լ K2HP O4.15 գ / լ KH2PO4, 5 գ / լ NaCl (pH5.5): Մանրէները մեկուսացվել են միջավայրից 5000-6000 պտ / րոպե 10 րոպե ցենտրիֆուգմամբ (R g tina 420 R կամ PC-6):  Ստացված մնացորդը երկու անգամ լվացվեց թորած ջրով և կրկին ցենտրիֆուգացվեց նույն պայմաններում:  0,5 մլ մանրէների ծավալը այնուհետև տեղափոխվեց 4,5 մլ փորձարարական լուծույթի, որը պարունակում էր 200 մմ տրիսամինոմետան, 1 մմ NaCl և KCl, 0,4 մմ MgSO 4 [9, 6]: Օքսիդափոխման ներուժը որոշվել է 0,1 մՎ ճշգրտությամբ. I-160MP տիպի պոտենցիոմետր (Գոմելի էլեկտրամետրերի կայան, Գոմել, Բելառուս), Գոմել, Բելառուս):  Ti-Si ապակու էլեկտրոդի զգայունության պակասը մոլեկուլային ջրածնի նկատմամբ, ինչպես նաև օքսիդիչ ռեակցիաները կատալիզացնելու ունակությունը որոշում են այդ էլեկտրոդների առավելությունը պլատինի (Pt) էլեկտրոդի նկատմամբ [9, 6]:   Այս հատկության շնորհիվ մանրէների կասեցման օքսիդացումը վերականգնող վիճակը կարելի է չափել Ti-Si էլեկտրոդի օգնությամբ:  Pt էլեկտրոդը զգայուն է թթվածնի նկատմամբ: ջրածնի  Հետևաբար, ոչ մի պարագայում այս էլեկտրոդը գրանցում է միայն մոլեկուլային ջրածնի քանակը (H2): Փաստորեն, OVP- ի կտրուկ անկումը մինչև բացասական արժեքներ վկայում է շրջակա միջավայրում ջրածնի քանակի ավելացման մասին: Իոնների տեղափոխումը բակտերիալ թաղանթների միջոցով ուսումնասիրվել է էպոթենոմետրիկ մեթոդի հիման վրա `հիմնված դրանց միջավայրում գործունեության փոփոխության վրա:   Այս մեթոդը հիմնված է գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժեղացման վրա, որը բաղկացած է հարաբերական կատիոն ընտրող էլեկտրոդներից:  Մեթոդը թույլ է տալիս որոշել իոնների հոսքի նույնիսկ ամենափոքր փոփոխությունները, քանի որ մանրէների մակերես / ծավալ հարաբերակցությունը բավականին մեծ է (10-4 սմ -1):  Կատիոն ընտրող էլեկտրոդները, որոնք օգտագործվել են շրջակա միջավայրում H + և K + - ի ակտիվությունը որոշելու համար, պատրաստվել են Պետերբուրգի պետական ​​համալսարանի քիմիայի ինստիտուտում (Սանկտ Պետերբուրգ, Ռուսաստան):   Որպես համեմատական ​​էլեկտրոդ օգտագործվել է 3 մ KCl- ից պատրաստված քլորիդ-արծաթ էլեկտրոդը (Gomel Electrometer Factory, Gomel, Բելառուս):  Կատիոնային ընտրությամբ էլեկտրոդները տեղադրվել են ջերմացտիկ պալատի մեջ (37 0C) ընդհանուր էլեկտրոդի համեմատությամբ: Էլեկտրոդների ցուցումները որոշվել են իոնոմետրի միջոցով, իսկ տվյալները գրանցվել են Labvuw համակարգչային ծրագրի միջոցով: Հետազոտության արդյունքները և դրանց քննարկումը:   Մանրէների աճի ուսումնասիրություն `0.2 և 0.8% գլյուկոզի խմորում և pH արժեքներ 5.5 և 7.5:   Հայտնի է, որ մանրէների աճի միջավայրի (BPH) օքսիդափոխման ներուժը, որպես ֆիզիկաքիմիական գործոն, կարևոր է բակտերիաների կենսաակտիվության համար: Անաէրոբ աճող միջավայրերը (և՛ հարուստ օրգանական նյութերով, և՛ ածխածնի ցածր պարունակությամբ ՝ յուրահատուկ ածխածնի աղբյուրով) ունեն OVP դրական արժեքներ:   OVP- ի նման արժեքը կարող է պայմանավորված լինել լուծված թթվածնի կամ որոշակի քանակությամբ տարբեր օքսիդիչների առկայությամբ:  Մշակույթի աճը, այսինքն ՝ ձեր միջավայրում մանրէների բազմացումը տեղի է ունենում բարձր տեմպերով և պայմանավորված է OVP– ի անկմամբ (դրական արժեքներից բացասական):   OVP- ի անկումը վկայում է վերականգնման գործընթացների ակտիվացման մասին:   Այսինքն ՝ մանրէները աճում են անաէրոբ պայմաններում ՝ շրջակա միջավայրի բացասական OVP արժեքներով, երբ միևնույն ժամանակ նկատվում է pH– ի նվազում բազայինից թթվային: Նման արդյունքը ցույց է տալիս OVP- ի փոխկապակցվածությունը շրջակա միջավայրի pH- ի հետ:  E.coli մանրէի գլյուկոզի խմորումի ուսումնասիրությունը բազմիցս իրականացվել է թթվածնազերծ, թթու-բազային pH տարբեր պայմաններում: Այս փորձը կատարելու համար 17 ° 37 ժամվա ընթացքում 37 ° C ջերմաստիճանի պայմաններում, 0,2 և 0,8% գլյուկոզայում աճեցված բակտերիաների գիշերային միջավայրից վերցվել է 3 մլ մանրէների կասեցում (կազմում է ուսումնասիրության միջավայրի 2% -ը) և տեղափոխվել է 150 մլ նախնական ախտահանմամբ պեպտոնային աճի միջավայր:  Քանի որ, ինչպես արդեն նշվեց, միջավայրի pH արժեքը խմորման անհրաժեշտ պայման է, այդ նմուշների աճը նկատվել է երկու տարբեր pH արժեքների պայմաններում: Մանրէների աճը դիտվել է 24 ժամվա ընթացքում չորս նմուշում, որոնցից երկուսը վայրի տիպի E. coli BW25113 մշակույթներ են աճել համապատասխանաբար 0,2% և 0,8% գլյուկոզայով, իսկ մյուս երկուսը E. coli JRG3621 (hyfB-R) են: արատավոր մուտանտի շտամի մշակույթներ են, որոնք նույնպես աճել են 0.2 և 0.8% գլյուկոզի կոնցենտրացիաներով:  Այս նմուշներն աճեցվել են ջերմաստիճանում 37 0C ջերմաստիճանում:  Նմուշներից մանրէների կասեցումը հանվում էր ամեն ժամ, որոշվում OVP, pH և օպտիկական խտության արժեքները:  Մեկ այլ չափում կատարվեց 24-րդ ժամին: Ինչպես երեւում է Նկար 4-ից և 5-ից, աճերի ընթացքում երկու էլեկտրոդների (Pt և Ti-Si) ընթերցումները դրականից դառնում են բացասական արժեքների: E. coli BW25113 բակտերիաների կոլի 0.2 և 0.8% գլյուկոզայի կոնցենտրացիաների խմորումի պայմաններում Pt էլեկտրոդի ցուցումը հասնում է և -400 մՎ-ի թթվի և հիմնական արժեքների աճի 3-րդ ժամից: pH- ի:  Սա ցույց է տալիս մոլեկուլային ջրածնի արտադրությունը (Նկար 2): 1 - BW25113 WT, ներմուծված 0.2% գլյուկոզա, pH 7.52 - BW 25113, WT, ներմուծված 0.8% գլյուկոզա, pH 7.53 - BW 25113, WT, ներմուծված 0.2% գլյուկոզա, pH 5.54 - BW 25113, W8, ներմուծված% գլյուկոզա, pH 5.55 - hyfB-R, MS, ներմուծված 0,2% գլյուկոզա, pH 7,5 6 - hyfB-R, MS, ներմուծված 0,8% գլյուկոզա, pH 7,5 7 - hyfB-R, MS, ներմուծված 0,2% գլյուկոզա pH 5,5 8 ​​- hyfB-R, MSH , ներմուծված 0,8% գլյուկոզայով, pH 5,5 OH Գծապատկեր 1. E.coli BW 25113 վայրի տիպի (WT) f hyfB-R մուտանտի շտամներ `գլյուկոզի պարունակությունն ավելացնելով 24 ժամում` 0,2 և 0,8% գլյուկոզի կոնցենտրացիաներում `5,5 և 7,5-ին, միջավայրի թթվի pH- ում: Պետք է նշել, որ գլյուկոզի բարձր կոնցենտրացիան խթանող ազդեցություն չունի H2- ի արտադրության վրա:  Միեւնույն ժամանակ, նկատվում է շրջակա միջավայրի թթվայնացում: Նկատվում է օպտիկական խտության աճ:  Նշենք, որ գլյուկոզայի բարձր մակարդակը 1.3 և 1.2 անգամ աճել է վայրի տիպի E. coli BW25113 բակտերիաներում `համապատասխանաբար pH 7.5 և pH 5.5-ով (Նկար 1): Պատկերն այլ է `E. coli hyfB-R մուտանտի դեպքում` HID-4 խախտմամբ: Ինչպես երեւում է Նկար 3-ից (այստեղ OVP- ի անկման համար դիտարկված բոլոր նմուշներում), սահող փուլում Pt էլեկտրոդի ընթերցումը չի հասնում -400 մՎ-ի: Սա ցույց է տալիս մոլեկուլային ջրածնի արտադրության բացակայությունը, չնայած 24 ժամ անց H2– ի արտադրությունը նկատվում է և´ 0,2, 0,8% գլյուկոզի խմորում, «թթվային և հիմնական pH» - ի պայմաններում: Նկար 2․E. coli BW 25113 շտամի գլյուկոզան O5- ում, փոխել OVP- ի կինետիկան 5,5-ին և 7,5-ին `գրանցված pt (Pt) էլեկտրոդի և տիտանի-սիլիկատային էլեկտրոդի (Ti-Si) վրա:  Ներկայացված են գլյուկոզի (C) 0,2 և 0,8% նմուշների կորերը: V: մ: Հ. V: Oh: Timeամանակ, ժամ 0.2% C: C: C: C: Նկար 3 E. coli hyfB-R մուտանտի շտամը գլյուկոզան թթվածնի վրա `5,5 և 7,5 pH- ի արժեքների պահին պլատինի (Pt) էլեկտրոդում` տիտան-սիլիկատային էլեկտրոդով (Ti-Si):  Ներկայացված են գլյուկոզի (C) 0,2 և 0,8% նմուշների կորերը: Ավելին, եթե համեմատենք նույն պայմաններում աճած վայրի տիպի և hyfB-R մուտանտի շտամի օպտիկական խտության (OX) արդյունքները, ապա կտեսնենք, որ hyfB-R շտամի աճը մոտավորապես 1.3 անգամ գերազանցում է դրանից վայրի տիպի շտամի:  Սա ենթադրում է, որ Hid-4- ը կարող է դեր ունենալ մանրէների աճի մեջ:   Այնուամենայնիվ, այս մուտանտը հայտնաբերվում է մանրեային ասբեստում, բարձր գլյուկոզի խմորումով ՝ 0,8%: Տարբեր քանակությամբ գլյուկոզի խմորման պայմաններում E. coli մարտկոցների թաղանթում իոնների հոսքերի ուսումնասիրություն: Ուսումնասիրությունը ուսումնասիրել է E. coli BW2513 և hyfB-R Hid-4 մուտանտի H + հոսքերը պոտենցիոմետրիկ մեթոդով (տե՛ս մեթոդները):   Բակտերիաներն աճեցվել են 0.2 և 0.8% գլյուկոզի խմորման ներքո:   Ստացվել է մանրէների զանգված, որը ներմուծվել է փորձարարական միջավայր:   Դրանից հետո ներդրվեց 0.2 կամ 0.8% գլյուկոզա:   Անմիջապես նկատվեց միջավայրի թթվայնացում (H + արտանետում) և K + կլանում (Նկար 4):   Արձանագրվեց պրոտոնների արտանետման կինետիկան, հաշվարկվեց իոնների հոսքի արագությունները (աղյուսակ 2): Oուգահեռ փորձեր են կատարվել FOF1 AEFA- ի արգելակիչ DC- ների առկայության դեպքում:   Ուցադրվեց, որ H + հոսքերը զգայուն են DSCD- ի նկատմամբ: 0CH5 մմ Hg կոնցենտրացիայում DCH- ում H + հոսքը զսպվեց 61.6 անգամ (Նկար 4, Աղյուսակ 1):  Արդյունքն իր ազդեցությունն է ենթադրում FoF1 AEFA- ի գործունեության վրա:  Երբ բակտերիաները աճեցվում էին 0.2% գլյուկոզի տակ, ներդրվեց 2 0.2% գլյուկոզա, պրոտոնի արտանետման արագությունը was4.5 մմոլ / րոպե էր, իսկ FoF1 AEP փուլային հոսքը ՝ 1.6 մմոլ / րոպե:  0,8% գլյուկոզի 1.1 ներդրումը մեծացնում է պրոտոնների արտազատման տեմպը:  Երբ բակտերիաները աճեցվում էին 0.8% գլյուկոզայի խմորման ներքո, փորձարարական միջավայրը ներմուծեց 0.2 և 0.8% գլյուկոզա պրոտոնային արտանետման արագության 1.1-ապատիկ աճով `0.2% գլյուկոզայում աճած մանրէների համեմատ (Աղյուսակ 1): Աղյուսակ 1. E. coli BW2513 և hyfB-R մուտանտ 0,2 և 0,8% գլյուկոզա ՝ խմորման տակ ՝ pH 7,5-ի պայմաններում .5 Փորձարարական պայմաններում վայրի տեսակը աճեցված է 0,2% գլյուկոզայում վայրի տեսակը աճեցված է 0,8% գլյուկոզայում 0.2% գլյուկոզա 0,8% գլյուկոզա 0.2% գլյուկոզա 0,8% գլյուկոզա 0.2% գլյուկոզա 0,8% գլյուկոզա H + հոսքեր (մմ / րոպե) բ Ընդհանուր DSC- զգայական Ա պայմանները նույնն են, ինչ նկարագրված են մեթոդով: FoF1 AEF փուլի պրոտոնների արտանետման հոսքը 61.6 անգամ ավելի բարձր է, քան վայրի տիպի տվյալների հոսքը: DG: M: մ: Timeամանակը, r մ: ւ: o: տ: ե: n: ա տ: r: ա r: M: մ: Նկար 4 0.2% գլյուկոզի ֆերմենտացման ժամանակ 7.5 pH ջերմաստիճանում E. coli BW25113 մանրէներում պրոտոն-կալիումի նյութափոխանակության կինետիկա: Կան ապացույցներ, որ ցածր բուֆերային միջավայրում գլյուկոզի առկայությունը ճնշում է hyf օպերոնի գեների արտահայտմանը:   Էնդրյուս և և նրա գործընկերների աշխատանքը ցույց է տվել, որ hyf օպերայի ակտիվացնողը ազդում է hyf- ի, բայց ոչ hyc opera- ի գեների վրա:   Idույց է տրվել, որ Hid-3- ը հիմնականում պատասխանատու է ցածր pH պարունակությամբ ջրածնի արտադրության համար:  Մնացականյանը և մյուսները ցույց են տվել, որ մրջնաթթվի ավելացումը pH արժեքի 7,5-ին ակտիվացնում է հիպերօպերոնը.   Սա ավելացնում է վերը նշված տվյալներին, որտեղ գլյուկոզի կոնցենտրացիան 0.8% էր (hyic operon- ի ակտիվացմամբ ավելի շատ մաղձաթթու կարող է արտադրվել): Ինչպես նշվեց, Hid-4- ը կարող է փոխազդել FoF1 AEF- ի հետ `էներգիայի փոխադրման համար վերականգնող համարժեքներ տրամադրելով:   Նշում է, որ գլյուկոզի սահմանափակ արտադրության պայմաններում Hid-4- ը խմորման ընթացքում ենթարկվում է ջրածնի արտադրության: Այսպիսով, արդյունքները ցույց են տալիս Heid 4- ի ներուժը մանրէների աճի համար, ինչը ենթադրում է, որ գլյուկոզի մակարդակը և շրջակա միջավայրի pH- ը կարող են նշանակալից լինել Heid-4 Հ FoF1 AEPhase փոխազդեցության համար: ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ Բնություն (2012); 488, էջ 294–303, DOI:  10.1038 / բնություն 11475: Մանրէային մութ և ֆոտո-խմորումներ:   Novel Data and Future Approaches, RenewProducing Reactions in Escherichia coli, J Bacteriol (2015), 197, էջ 296–306: DOI DOI  10.1128 / ecosalplus.ESP-0011-2016.39, էջ 16914–18, DOI:  10.1016 / j.renene.2015.04.05.05. Խմորումը մանրէներում և դրա էներգետիկայում, In.  Trchounian A (ed) Bacterial Membranes. CurrMicrobiol (2002), 45, էջ 281-6, DOI:  10.1007 / s00284-002-3764-z.MicrobiolLett (2013), 348, էջ 143-8, DOI:  10.1111 / 1574-6968.12281: Sahakyan Mayramik Escherichia coli ԲԱՐՁՐԱULՐՈ W PROՐԻ ԱՐՏԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ Բակտերիաներում և պրոտոնային հոսք FoF1 EFAZ գլյուկոզիտորային քանակով. Պարարտացման պայմաններ ։

Ցույց  է  տրվել,  որ  0.8  %  գլյուկոզը  1.3  անգամ  խթանում  է  E․  coli  BW25113  բակտերիաների  աճը։
   Դիտվում  է  H2  արտադրություն,  որը  բացակայում  է  hyfB-R  մուտանտ շտամում։
  Ավելին, 0.8 % գլյուկոզով աճեցված մուտանտ բակտերիաներում  դիտվում  է  FoF1 ԱԵՖ-ազով  H+-ի  հոսքի  1.3  անգամ  խթանում,  որը  0.2  %  գլյուկոզի  դեպքում ճնշվում է 3 անգամ։
