Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій
The pigment synthesis loss is observed under influence of heavy metal (HM) ions on bacteria in the hard culture medium. After the recultivation of such bacteria on a medium without HM ions, the pigment synthesis renews. It is lost again by cultivation on the medium with HM ions, but with rather high...
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1905 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій / О.Ф. Рильський, П.І. Гвоздяк // Доп. НАН України. — 2007. — N 1. — С. 161–164. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1905 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19052025-02-09T21:24:58Z Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій Рильський, О.Ф. Гвоздяк, П.І. Біологія The pigment synthesis loss is observed under influence of heavy metal (HM) ions on bacteria in the hard culture medium. After the recultivation of such bacteria on a medium without HM ions, the pigment synthesis renews. It is lost again by cultivation on the medium with HM ions, but with rather higher their concentration. The loss of the bacterial pigment synthesis under influence of HM ions may be used for the environment HM pollution monitoring. 2007 Article Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій / О.Ф. Рильський, П.І. Гвоздяк // Доп. НАН України. — 2007. — N 1. — С. 161–164. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1905 579.26+612.015.4 uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Біологія Біологія |
| spellingShingle |
Біологія Біологія Рильський, О.Ф. Гвоздяк, П.І. Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій |
| description |
The pigment synthesis loss is observed under influence of heavy metal (HM) ions on bacteria in the hard culture medium. After the recultivation of such bacteria on a medium without HM ions, the pigment synthesis renews. It is lost again by cultivation on the medium with HM ions, but with rather higher their concentration. The loss of the bacterial pigment synthesis under influence of HM ions may be used for the environment HM pollution monitoring. |
| format |
Article |
| author |
Рильський, О.Ф. Гвоздяк, П.І. |
| author_facet |
Рильський, О.Ф. Гвоздяк, П.І. |
| author_sort |
Рильський, О.Ф. |
| title |
Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій |
| title_short |
Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій |
| title_full |
Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій |
| title_fullStr |
Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій |
| title_full_unstemmed |
Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій |
| title_sort |
вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Біологія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1905 |
| citation_txt |
Вплив іонів важких металів на пігментсинтезуючу здатність бактерій / О.Ф. Рильський, П.І. Гвоздяк // Доп. НАН України. — 2007. — N 1. — С. 161–164. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT rilʹsʹkiiof vplivíonívvažkihmetalívnapígmentsintezuûčuzdatnístʹbakteríi AT gvozdâkpí vplivíonívvažkihmetalívnapígmentsintezuûčuzdatnístʹbakteríi |
| first_indexed |
2025-11-30T23:21:37Z |
| last_indexed |
2025-11-30T23:21:37Z |
| _version_ |
1850259431555596288 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
1 • 2007
БIОЛОГIЯ
УДК 579.26+612.015.4
© 2007
О.Ф. Рильський, П. I. Гвоздяк
Вплив iонiв важких металiв на пiгментсинтезуючу
здатнiсть бактерiй
(Представлено академiком НАН України В.С. Пiдгорським)
The pigment synthesis loss is observed under influence of heavy metal (HM) ions on bacteria
in the hard culture medium. After the recultivation of such bacteria on a medium without HM
ions, the pigment synthesis renews. It is lost again by cultivation on the medium with HM ions,
but with rather higher their concentration. The loss of the bacterial pigment synthesis under
influence of HM ions may be used for the environment HM pollution monitoring.
Багато якi бактерiї утворюють вториннi метаболiти, що становлять значний науковий та
практичний iнтерес. У процесi культивування бактерiї накопичують антибiотики, полiсаха-
риди, вiтамiни, пiгменти та iншi речовини, якi використовуються в медицинi, ветеринарiї,
сiльському господарствi, харчовiй та нафтогазодобувнiй промисловостi, iмунологiї тощо.
Певний iнтерес становлять пiгменти, що, як виявилося, можуть виконувати ще й функцiю
iндикаторiв забруднення довкiлля.
Вплив природних факторiв на пiгментоутворюючу здатнiсть бактерiй вiдносно добре
вивчено, тому є певна зацiкавленiсть у дослiдженнi дiї на них антропогенних чинникiв.
Одним iз таких факторiв є забруднення довкiлля iонами важких металiв, спектр дiї яких
на рiзнi органiзми проявляється дуже широко — вiд деякої стимуляцiї росту до токсичностi
та мутагенностi [1, 2].
Метою наших дослiджень було вивчення впливу концентрацiйних рядiв iонiв деяких
важких металiв (ВМ) на пiгментсинтезуючу здатнiсть бактерiй родiв Pseudomonas i Serratia.
Тест-об’єктами були пiгментнi бактерiї роду Pseudomonas: Ps. aeruginosa, Ps. fluorescens,
Ps. fluorescens var pseudoiodinum, а також Serratia marcescens, люб’язно наданi нам з ко-
лекцiї вiддiлу мiкробiологiї очищення води Iнституту колоїдної хiмiї та хiмiї води НАН
України.
Дослiджували воднi модельнi розчини, що мiстили iони важких металiв: Ni, Cr, Cu, Pb,
Ag, Al, Zn, Cd у концентрацiях 5 — 300 мг/дм3.
Тверде живильне середовище — м’ясопептонний агар (МПА) готували на водi без ВМ
(контроль) та з певним вмiстом iонiв ВМ. Концентрацiя iонiв Cr6+, Ni2+, Cu 2+, Pb2+ у се-
редовищi становила 20, 30, 40, 50, 60, 70, 100, 150 мг/дм3, Ag+ — вiд 5 до 15 мг/дм3, Cd2+ —
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №1 161
вiд 5 до 50 мг/дм3, Al3+ — вiд 50 до 300 мг/дм3. Застиглий у чашках Петрi МПА засiвали
суцiльним газоном колекцiйними пiгментоутворюючими 18-годинними культурами, iнкубу-
вали протягом 24 год в термостатi при 36–37 ◦C та вiзуально порiвнювали iнтенсивнiсть
забарвлення посiву в дослiдi та контролi.
Для з’ясування здатностi бактерiальної культури, що втратила пiгмент на середовищi
з ВМ, вiдновлювати пiгментоутворення при поверненнi її на МПА без металу використо-
вували таку схему пересiвiв:
У зв’язку iз загостренням екологiчної ситуацiї вивчення взаємодiї iонiв ВМ з клiтинами
мiкроорганiзмiв становить значний iнтерес.
Останнiм часом виконано багато робiт з акумуляцiї та адсорбцiї iонiв ВМ клiтинами
грибiв, бактерiй, рослин тощо [3–6]. Однак дивним видається той факт, що автори цих
i багатьох iнших робiт не звертали уваги на вплив iонiв ВМ на пiгментоутворюючу здатнiсть
бактерiй, а в нечисленних публiкацiях, де згадується про цей феномен, матерiали викладено
у виглядi коротких повiдомлень i не носять системного характеру [7, 8].
Вiдомо, що пiгменти бактерiй є вторинними метаболiтами i належать до рiзноманiтних
хiмiчних сполук. Найбiльшим пiгментним розмаїттям вiдрiзняються бактерiї роду Pseudo-
monas, якi у переважнiй бiльшостi здатнi до синтезу феназинових пiгментiв, зокрема таких,
як гемiцiоцiанiн, йодинiн, феназин-1-карбоксилова кислота, хлорорафiн, оксихлорорафiн,
аеругiнозин А, аеругiнозин В тощо [9–11]. Окремi представники роду Pseudomonas утво-
рюють флуоресцiюючi пiгменти — пiовердини, а також каротиноїднi пiгменти, меланiни та
флуоресцiюючi пiгменти флавоноїдної групи.
Широко вiдомi яскраво-червонi бактерiї Serratia marcescens завдячують своєму забарв-
ленню продигiозину. Саме через яскравiсть барви, насиченiсть кольору, стiйкiсть синтезу
пiгменту як об’єкти дослiдження нами вибрано Serratia marcescens та деякi види бактерiй
роду Pseudomonas.
Дослiди з клiтинами Pseudomonas aeruginosa, Ps. fluorescens, Ps. fluorescens var pseu-
doiodinum, Serratia marcescens (табл. 1) продемонстрували зниження iнтенсивностi забарв-
лення культури з пiдвищенням концентрацiї всiх використаних iонiв ВМ у твердому жи-
вильному середовищi. Втрата пiгментацiї та утворення безбарвних колонiй спостерiгається
при концентрацiях, що на 10–20% нижчi за тi, що взагалi блокують рiст бактерiй. Такий
ефект вiдмiчається у всiх дослiджених штамiв бактерiй: спочатку припиняється синтез пiг-
ментiв, а потiм, при бiльш високих концентрацiях ВМ, настає повне iнгiбування життєдiяль-
ностi. При цьому у всiх бактерiй найбiльший пригнiчуючий вплив щодо пiгментсинтезуючої
здатностi виявляв Cr6+ (30–40 мг/дм3), а найнижчий (100–150 мг/дм3) — Pb2+.
Цiкаво було також з’ясувати, чи вiдновлюється здатнiсть до синтезу пiгментiв у бакте-
рiй, узятих iз знебарвлених колонiй та пересiяних на МПА без ВМ. Виявилося, що добовi
культури всiх штамiв, що втратили пiгмент пiд впливом iонiв ВМ, пiсля посiву на МПА без
162 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №1
металу вiдновлюють здатнiсть до пiгментоутворення, причому iнтенсивнiсть (яскравiсть)
забарвлення стає навiть дещо бiльшою, нiж у контролi.
При повторних пересiвах цих культур на МПА з iонами ВМ знову спостерiгається втрата
пiгменту, але вже з бiльш високими концентрацiями цих металiв. Рiзниця пiгментiнгiбуючих
концентрацiй iонiв ВМ при першому i другому пасажах на МПА з металами становить
15–20%.
Одержанi результати дозволяють припустити, що блокування синтезу пiгментiв вiдбу-
вається на фiзiолого-бiохiмiчному, а не на генетичному рiвнях, бо пiсля повернення культур
на повноцiнне середовище без металу пiгментсинтезуюча здатнiсть вiдновлювалася у всiх
бактерiй.
Iони важких металiв здатнi блокувати шляхи утворення пiгментiв, однак це блокуван-
ня не є летальним для клiтин. Оскiльки попередником компонентiв пiгментiв феназинового
ряду є шикiмова кислота, то можна припустити, що блокування їх утворення ВМ вiдбува-
Таблиця 1. Вплив iонiв важких металiв на рiст i пiгментоутворення бактерiй роду Pseudomonas та Serratia
marcescens
Концентрацiя
металiв, мг/дм3
Cu
2+
Cr
6+
Ni
2+
Pb
2+
рiст пiгмент рiст пiгмент рiст пiгмент рiст пiгмент
Pseudomonas fluorescens
20 ++++ ++++ +++ + ++++ ++++ ++++ ++++
30 ++++ +++ ++ – ++++ +++ ++++ ++++
40 +++ ++ ++ – +++ +++ +++ +++
50 ++ ++ + – +++ +++ +++ +++
70 + + – – ++ + +++ +++
100 + – – – ++ – +++ ++
150 – – – – + – ++ +
Pseudomonas aeruginosa
20 ++++ ++++ +++ + ++++ ++++ ++++ ++++
30 ++ + ++ – ++++ +++ +++ +++
40 ++ + ++ – +++ +++ +++ +++
50 + + + – +++ +++ +++ +++
70 + – – – +++ ++ +++ ++
100 + – – – ++ + +++ ++
150 – – – – + – ++ +
Pseudomonas fluorescens var. pseudoiodinum
20 ++++ ++++ +++ +++ ++++ +++ ++++ ++++
30 +++ + ++ + ++++ +++ +++ +++
50 + + + – +++ + +++ ++
70 + – + – + – ++ +
100 – – – – – – + –
150 – – – – – – – –
Serratia marcescens
20 ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++
30 ++++ ++++ ++++ +++ ++++ ++++ ++++ ++++
40 +++ +++ ++ – +++ +++ +++ ++
50 ++ ++ – – +++ +++ ++ +
70 + – – – +++ +++ ++ +
100 – – – – +++ ++ ++ +
150 – – – – + – ++ +
Пр и м i т ка . Рiст: ++++ — суцiльний; +++ — добрий; ++ — помiрний; + — слабкий; – — вiдсутнiй.
Пiгментоутворення: ++++ — iнтенсивне; +++ — добре; ++ — помiрне; + — слабке; – — вiдсутнє.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №1 163
ється на рiвнi синтезу хоризмової кислоти, яка утворюється з шикiмату. Вiдомо також, що
у мутантiв Ps. аeruginosa, заблокованих на рiзних дiлянках синтезу ароматичних кислот,
хоризмат було визначено як пункт вiдгалуження вiд ароматичного шляху до пiоцiанiну,
а блоки мiж шикiматом i хоризматом у цiєї культури запобiгають утворенню пiоцiанiну
при ростi на середовищi з необхiдними амiнокислотами та шикiматом, тодi як порушення
бiосинтезу ароматичних амiнокислот пiсля хоризмової кислоти не впливає на синтез пiоцi-
aнiну [12–14]. З цього можна зробити висновок, що механiзми блокування синтезу пiгментiв
у всiх Pseudomonas аналогiчнi, бо всi цi пiгменти належать до феназинового ряду.
Пiдсумовуючи результати дослiджень, можна стверджувати, що пiд дiєю iонiв ВМ втра-
чається пiгментсинтезуюча здатнiсть бактерiй при ростi на твердому живильному пожив-
ному середовищi (МПА). Втрата пiгменту тест-культурами вiдбувається при меншiй кон-
центрацiї iонiв ВМ, нiж повне припинення росту культури бактерiй. Пiсля культивування
бактерiй на середовищi з iонами ВМ пiгментоутворююча здатнiсть вiдновлюється при на-
ступному пересiвi культури на тверде середовище без металу. При подальшому пересiвi
бактерiальних культур на МПА з металом (пiсля вiдновлення пiгментоутворюючої здат-
ностi) має мiсце повторна втрата пiгменту, але при дещо бiльших концентрацiях цього ме-
талу. Втрата пiгментоутворюючої здатностi бактерiями пiд впливом iонiв ВМ може бути
використана для оцiнки ступеня забруднення ними оточуючого середовища.
1. Пасiчна О.О. Порiвняльна характеристика дiї важких металiв на вищi водянi та нитчастi водоростi //
Наук. зап. Терноп. пед. ун-ту iм. В. Гнатюка. Сер. Бiологiя. Спец. вип.: гiдроекологiя. – 2001. – № 3. –
(14). – С. 222–224.
2. Пасичная Е.А. Токсичность меди для гидрофитов: аккумуляция, влияние на фотосинтез, дыхание,
пигментную систему // Гидробиол. журн. – 2001. – 37, № 3. – С. 93–107.
3. Пирог Т.П. Роль экзополисахаридов Acinetobacter sp. в защите клеток продуцента от действия тя-
желых металлов // Микробиология. – 1997. – 66, № 3. – С. 341–346.
4. Подгорский В.С., Касаткина Т.П., Лозовая О. Г. Дрожжи – биосорбенты тяжелых металлов // Мiк-
робiол. журн. – 2004. – 66, № 1. – С. 91–103.
5. Никовская Г.Н., Ульберг З.Р., Стрижак Н.П. Коллоидно-химические закономерности взаимодейст-
вия урана (V1) с клетками металлорезистентной культуры бактерiй Bacillus cereus ВКМ 4368 //
Коллоид. журн. – 2002. – 64, № 2. – С. 194–200.
6. Пат. 59098 Україна. Спосiб очищення води вiд радiонуклiдiв / Б. Ю. Корнiлович, П. I. Гвоздяк,
Л.М. Спасьонова та iн. – Опубл. 15.08.2003. – Бюл. № 8.
7. Рубан Е.Л. Физиология и биохимия представителей рода Pseudomonas. – Москва: Наука, 1986. –
199 с.
8. Лебедева Т. С., Сытник К.М. Пигменты растительного мира. – Киев: Наук. думка, 1986. – 96 с.
9. Holstein U., McLames D. Biosynthesis of phenarines // J. Org. Chem. – 1973. – 38, No 6. – P. 3415–3417.
10. Holstein U., Krisov G., Mock D. Biosynthesis of phenarines. 1. The role of phenarine – 1,6-dicarbonic
acid // Tetrahedron Lett. – 1976. – 37. – P. 3268–3270.
11. Calhoun D., Carson M., Yensen R. The branch point for pyocianin synthesis mutants in Pseudomonas
aeruginosa // J. Bacteriol. – 1974. – 117, No 1. – P. 312–314.
12. Hassen A., Saidi N., Cherif M. Effect of heavy metals on Pseudomonas aeruginosa and Bacillus thuringi-
ensis // Bioresourсe Technology. – 1998. – 65, No 1–2. – P. 73–82.
13. Furman C.R., Owusu V. I., Tsang Y.C. Inhibitory effect of some transition metal ions on growth and
pigment formation of Serratia marcescens // Microbios. – 1984. – 40 (159). – P. 45–51.
14. Феофилова Е.П. Пигменты микроорганизмов. – Москва: Наука, 1974. – 242 с.
Надiйшло до редакцiї 23.06.2006Запорiзький нацiональний унiверситет
Iнститут колоїдної хiмiї та хiмiї води
НАН України, Київ
164 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №1
|