Alkoholdehidrogenāzes izoenzīmu ietekme uz etanola sintēzi baktērijā Zymomonas mobilis

1. Alkoholdehidrogenāzes izoenzīmuietekme uz etanola sintēzi baktērijā Zymomonas mobilis Kārlis Švirksts un Pauls Kalnenieks Āgenskalna Valsts ģimnāzijas 11.1 klases skolnieki

2. Daži vispārzināmi fakti par Zymomonas mobilis • Vēsture • Pirmoreiz atklātas Latīņamerikā (Meksikā), kur tās izmantotas dažādu dzērienu raudzēšanai. • Atšķirības no raugiem • Z. mobilis etanola sintezi veic 3 – 5 reizes ātrāk, • Šo baktēriju produktivitāte ir salīdzinoši augstāka (līdz 97% no teorētiski iespējamā etanola iznākuma).

3. Daži vispārzināmi fakti par Zymomonas mobilis • Metaboliskie ceļi • Baktērija Zymomonas mobilis izmanto Entnera-Dudorova glikolītisko ceļu, kas izceļas ar to, ka tajā, noārdoties vienai glikozes molekulai, rodas tikai viena ATF molekula. • Etanola rezistence • To etanola izturības slieksnis ir 12 – 13%, kas ir pietiekami augsts.

4. Daži vispārzināmi fakti par Zymomonas mobilis Etanola rezistenci, iespējams nosaka: • Membrānas sastāvs un uzbūve • Alkoholdehidrogenāžu īpatnības

5. Alkoholdehidrogenāzes • Zymomonas mobilis ir sastopami divi ADH izoenzīmi (ADH I un ADH II) • Tie ir bioloģiskie katalizatori • Tie katalizē etanola oksidēšanos un acetaldehīda reducēšanos.

6. Darba mērķis Pārbaudīt līdzšinējās hipotēzes par ADH lomu baktērijā Zymomonas mobilis pareizību. Līdzšinējā Hipotēze: ADH II ir stresa proteīns, kas pie paaugstinātām etanola koncentrācijām uzņemas vadošo lomu etanola sintēzē un tādējādi nodrošina kultūras augšanu.

7. Darba uzdevumi • Iepazīties ar jaunu (mums līdz šim nezināmu) izpētes metodiku, • Salīdzināt ADH aktivitātes un kultūras augšanu izejas celmā Zm6 un ADH II – negatīvajā mutantā ZmU.

8. Alkoholdehidrogenāzes ADH II – negatīvā mutanta iegūšana Mutants ticis konstruēts iepriekš, sadarbībā starp LU MBI un Šefīldas Universitāti. ADH II gēnam (adhB) pa vidu ar molekulārās klonēšanas metodēm ievadīts gēns, kurš nosaka baktērijas rezistenci pret antibiotiku kanamicīnu. Šādas adhB gēna izmainīšanas rezultātā mutanta šūnā neveidojas funkcionālas ADH II molekulas, taču mutants ir rezistents pret kanamicīnu, kas izmantots tā selekcijā.

9. ADH aktivitātes ADH I aktivitāte, pieaugot etanola koncntrācijai vidē, palielinās; ADH II aktivitāte krītas.

10. Pie 2% un 4% etanola koncentrācijas vidē ADH II veicina kultūras augšanu. Zm6 un ZmU biomasas pieauguma starpība 7 stundu laikā

11. Secinājumi • Analizējot darba gaitā iegūtos datus, secinām, ka ADH I aktivitāte pie paaugstinātām etanola koncentrācijām ir vienlīdzīga (6% etanola) vai pat augstāka (8%) par ADH II aktivitāti. Tas ir pretrunā ar līdzšinējo hipotēzi, ka ADH II kā stresa proteīns pie paaugstinātām etanola koncentrācijām ir dominējošais etanolsintezējošais enzīms. • Varam izvirzīt hipotēzi, ka ADH I loma etanola sintēzē pie lielā etanola koncentrācijām vidē ir tikpat liela vai pat lielāka kā ADH II. • ADH II aktivitāte nodrošina labāku kultūras augšanu pie zemām un vidējām etanola koncentrācijām vidē. ADH īpašā loma šajā baktērijā prasa turpmākus pētījumus. • Zymomonas mobilis ir perspektīvs etanola ieguves avots nākotnes enerģētiskās krīzes risināšanai, jo to produktivitāte ir ļoti tuva maksimumam un tās darbojas daudz ātrāk nekā pašreizējie etanola ieguvei izmantotie mikroorganismi – raugi.

12. “Ikkatrs, pat tas visniecīgākais kukainītis kļūst par pasaules viduspunktu savā laikā.” Paldies! (Jānis Jaunsudrabiņš)