Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования
Saved in:
| Date: | 2014 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2014
|
| Series: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68842 |
| 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: | Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования / В.Л. Пономарева, И.П. Высеканцев, Е.С. Онасенко // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 268-272. — Бібліогр.: 11 назв. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68842 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-688422025-02-09T10:14:44Z Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования Effect of Intracellular Trehalose on Post-Thaw Survival of Saccharomyces cerevisiae Yeast Cells Пономарева, В.Л. Высеканцев, И.П. Онасенко, Е.С. Краткие сообщения 2014 Article Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования / В.Л. Пономарева, И.П. Высеканцев, Е.С. Онасенко // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 268-272. — Бібліогр.: 11 назв. — рос., англ. 2307-6143 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68842 582.282.232:615.014.41 ru Проблемы криобиологии и криомедицины application/pdf Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Краткие сообщения Краткие сообщения |
| spellingShingle |
Краткие сообщения Краткие сообщения Пономарева, В.Л. Высеканцев, И.П. Онасенко, Е.С. Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования Проблемы криобиологии и криомедицины |
| format |
Article |
| author |
Пономарева, В.Л. Высеканцев, И.П. Онасенко, Е.С. |
| author_facet |
Пономарева, В.Л. Высеканцев, И.П. Онасенко, Е.С. |
| author_sort |
Пономарева, В.Л. |
| title |
Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования |
| title_short |
Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования |
| title_full |
Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования |
| title_fullStr |
Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования |
| title_full_unstemmed |
Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования |
| title_sort |
влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68842 |
| citation_txt |
Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования / В.Л. Пономарева, И.П. Высеканцев, Е.С. Онасенко // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 268-272. — Бібліогр.: 11 назв. — рос., англ. |
| series |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| work_keys_str_mv |
AT ponomarevavl vliânievnutrikletočnojtregalozynasohrannostʹkletokdrožžejsaccharomycescerevisiaeposlekriokonservirovaniâ AT vysekancevip vliânievnutrikletočnojtregalozynasohrannostʹkletokdrožžejsaccharomycescerevisiaeposlekriokonservirovaniâ AT onasenkoes vliânievnutrikletočnojtregalozynasohrannostʹkletokdrožžejsaccharomycescerevisiaeposlekriokonservirovaniâ AT ponomarevavl effectofintracellulartrehaloseonpostthawsurvivalofsaccharomycescerevisiaeyeastcells AT vysekancevip effectofintracellulartrehaloseonpostthawsurvivalofsaccharomycescerevisiaeyeastcells AT onasenkoes effectofintracellulartrehaloseonpostthawsurvivalofsaccharomycescerevisiaeyeastcells |
| first_indexed |
2025-11-25T20:22:45Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:22:45Z |
| _version_ |
1849795200036110336 |
| fulltext |
УДК 582.282.232:615.014.41
В.Л. Пономарева*, И.П. Высеканцев, Е.С. Онасенко
Влияние внутриклеточной трегалозы на сохранность клеток дрожжей
Saccharomyces cerevisiae после криоконсервирования
UDC 582.282.232:615.014.41
V.L. Ponomareva*, I.P. Vysekantsev, E.S. Onasenko
Effect of Intracellular Trehalose on Post-Thaw Survival
of Saccharomyces cerevisiae Yeast Cells
Ключевые слова: дрожжи, криоконсервирование, иммобилизация, трегалоза, жизнеспособность.
Ключові слова: дріжджі, кріоконсервування, іммобілізація, трегалоза, життєздатність.
Key words: yeast, cryopreservation, immobilization, trehalose, viability.
*Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015;
тел.: (+38 057) 372-74-35, факс: (+38 057) 373-30-84,
электронная почта: viktoriia_may@mail.ru
*To whom correspondence should be addressed:
23, Pereyaslavskaya str., Kharkov, Ukraine 61015;
tel.:+380 57 372 7435, fax: +380 57 373 3084,
e-mail: viktoriia_may@mail.ru
Department of Long Term Storage of Biological Objects at Low
Temperatures, Institute for Problems of Cryobiology and
Cryomedicine of the National Academy of Sciences of Ukraine,
Kharkov, Ukraine
Отдел долгосрочного хранения биологических объектов при
низких температурах, Институт проблем криобиологии и
криомедицины НАН Украины, г. Харьков
Поступила 05.11.2013
Принята в печать 06.05.2014
Проблемы криобиологии и криомедицины. – 2014. – Т. 24, №3. – С. 268–272.
© 2014 Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины
Received November, 05, 2013
Accepted May, 06, 2014
Probl. Cryobiol. Cryomed. 2014. 24(3): 268–272.
© 2014 Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
краткое сообщение short communication
В настоящее время технологические процессы с
использованием низких температур широко приме-
няются в различных областях биотехнологических
производств. На стадиях постферментационной обра-
ботки биологические материалы подвергаются замо-
раживанию, сублимационной сушке, концентриро-
ванию вымораживанием, криогрануляции. Однако
с началом использования низких температур в био-
технологии возникли проблемы, связанные с частич-
ной утратой жизнеспособности и функциональных
свойств различных промышленных штаммов микро-
организмов. Применение «классических» криопро-
текторов для решения этой проблемы не всегда
приемлемо из-за нежелательного их присутствия в
конечных продуктах биотехнологических произ-
водств по причине токсичности. По своей природе
большинство широко используемых криопротекторов
являются чужеродными веществами для живых
клеток. При помещении клеток в растворы таких
криопротекторов происходит их обезвоживание,
наблюдаются химические реакции криопротекторов
с клеточными веществами с образованием различных
комплексов, изменяются физико-химические свой-
ства как суспензионной, так и внутриклеточной сред.
Решением этой проблемы может быть предвари-
тельное повышение внутриклеточного содержания
природных криопротекторов, одним из представи-
телей которых является трегалоза, которая надежно
защищает клетку от стресса, вызванного обезвожи-
ванием, действием высоких и низких температур.
Известно, что определенная концентрация трегалозы
Nowadays the low temperature based technological
processes are widely used in various fields of biotech-
nology industry. During post-enzyme treatment the biolo-
gical specimens could be exposed to freezing, freeze-
drying, concentrating by freezing-out or cryogranu-
lation. Nevertheless, the application of low temperatures
in biotechnology gave rise to the problems associated
with partial loss of viability and functional properties of
various industrial strains of microorganisms. Application
of ‘classical’ cryoprotectants to solve this problem is
not always reasonable because their presence in final
products of biotechnological industry is undesirable due
to their toxicity. Generally, the most commonly used
cryoprotectants are foreign substances for viable cells.
Placing the cells into cryoprotectant solutions leads to
dehydration, chemical reactions of cryoprotectants with
cell structures, that results in formation of various comp-
lexes as well as changes in physico-chemical properties
of both suspension and intracellular environments. One
of the answers to this problem may be preliminary
raising of natural cryoprotectants concentration inside
the cell. One of representatives of such substances is
trehalose which protects cell from stress caused by
dehydration, as well as the effect of high and low tem-
peratures. It is known that a certain concentration of
trehalose in the cells provides more homogeneous crys-
tallization and the shift of eutectic zone to the lower
temperature zone [1]. Since yeasts possess a natural
ability to accumulate a large amount of trehalose, they
are a convenient model for studying the response of
free and immobilized cells to cold stress [2].
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
269
в клетках обеспечивает более равномерное протека-
ние процесса кристаллообразования и смещение
эвтектической зоны в зону более низких температур
[8]. Поскольку дрожжи обладают естественной спо-
собностью накапливать большое количество трегало-
зы, они представляют собой удобную модель для
изучения ответа свободных и иммобилизованных
клеток на холодовой стресс [9].
Целью данной работы было изучение влияния
внутриклеточного содержания трегалозы в свобод-
ных и иммобилизованных клетках Saccharomyces
cerevisiae на сохранность дрожжей в процессе замора-
живания.
Объектом исследования были дрожжевые клетки
S. cerevisiae (раса получена из РНИИ хлебопекарской
промышленности, г. Санкт-Петербург). Дрожжи куль-
тивировали по стандартной методике в неохмелен-
ном пивном сусле (8°Б) при 30°С с аэрацией до нача-
ла стационарной фазы роста [5]. Известно, что синтез
трегалозы активизируется при переходе культуры из
логарифмической в стационарную фазу роста [10].
Иммобилизацию клеток в альгинатном геле
(«Fооdchem Internatiоnal Cоrpоratiоn», Китай) прово-
дили по методу, предложенному в [7]. Альгинатные
гранулы стабилизировали в водном растворе 0,1 М
хлорида кальция в течение 15 мин. Исходная
концентрация клеток во всех образцах составляла
108 КОЕ/мл. Суспензии клеток и гелевые гранулы
вносили в криопробирки («Nunс», Дания) с рабочим
объемом 1,8 мл. В ходе исследования были
реализованы неконтролируемые скорости охлаж-
дения. Образцы замораживали прямым погружением
криопробирок в жидкий азот (–196°С). Отогревали
криопробирки на водяной бане при температуре 37°С.
Деполимеризацию гранул проводили в 4%-м водном
растворе этилендиаминтетраацетата («Simagchem
Cоrpоratiоn», Китай). Жизнеспособность дрожжей
S. cerevisiaе оценивали по их способности образовы-
вать макроколонии на поверхности агаризованных
сред («чашечный» метод Коха) [2]. Внутриклеточное
содержание трегалозы измеряли методом жидкостной
хроматографии на высокоэффективном хроматографе
(«Zibo», Китай). Для подготовки образцов к анализу
использовали метод, описанный в работе T. Nakamura
[10]. Контролем служили образцы, не подвергав-
шиеся охлаждению.
С целью изучения влияния внутриклеточных
протекторов на криорезистентность клеток S.сerevisiae
были взяты образцы свободных в суспензии и иммо-
билизованных в гранулах клеток дрожжей.
Учитывая то, что оптимальными для накопления
трегалозы в клетках дрожжей являются температуры
в интервале 35...45°С, часть образцов перед замора-
живанием культивировали 2 ч в термостате при тем-
пературе 40°С. Клетки, в некоторых образцах были
The research aim was to study the effect of intra-
cellular trehalose in free and immobilized Saccharomyces
cerevisiae cells on the survival of yeast during freezing.
The objects of research were S. cerevisiae yeast cells
(samples were obtained from Scientific Research Institu-
te of Baking Industry, Russia). Yeasts was cultured by
standard method in unhopped beer wort (8°Balling) at
30°C with aeration until the start of the stationary growth
phase [6]. It is known that the synthesis of trehalose is
activated after the transition of culture from the logarith-
mic to the stationary phase [5].
Immobilization of cells in alginate gel (Foodchem
International Corporation, China) was performed by the
method proposed previously [11]. Alginate beads were
stabilized in aqueous solution of 0.1 M calcium chloride
for 15 min. The initial cell concentration in all the samples
was 108 CFU/ml. Cell suspensions and gel beads were
put to cryovials (Nunc, Denmark) of 1.8 ml handling
volume. The study was performed using uncontrolled
cooling rates. The samples were frozen by direct plunging
of cryovials into liquid nitrogen (–196°C). The cryovials
were warmed in water bath at 37°C. The beads were
depolymerized in 4% aqueous solution of ethylenedi-
aminotetraacetate (Simagchem Corporation, China).
Viability of S.cerevisiae yeast was assessed by their
ability to form macrocolonies on the surface of agar
media (Koch’s Pour Plate method) [4]. Intracellular
trehalose content was measured by liquid chromatogra-
phy with high-performance chromatograph (Zibo,
China). To prepare the samples for analysis we used the
method of T. Nakamura [5]. The samples not exposed
to cooling were denoted as the control.
To study the effect of intracellular protective agents
on cryoresistance of S. cerevisiae cells the samples of
free (in suspension) and immobilized (in beads) yeast
cells were compared.
Considering the fact that temperature range of
35...45°C is optimal for providing the accumulation of
trehalose in the yeast cells, a part of the samples before
freezing was cultured in thermostat for 2 hrs at 40°C.
Cells in part of the samples were immobilized in sodium
alginate beads after temperature control. Thus, all the
samples were divided into 5 experimental groups: 1 –
free cells; 2 – immobilized cells; 3 – free cells incubated
at 40°C; 4 – free cells incubated at 40°C with the
following immobilization; 5 – immobilized cells with the
following incubation at 40°C.
The data were statistically processed by Student’s t-
test using Excel (Microsoft, USA) [3]. The data were
presented as arithmetic mean ± arithmetic mean error.
Differences between the groups were considered as
significant at p < 0.05.
It was found that trehalose content in yeast cells
before incubation was (4.37 ± 0.15) mg/g of dry matter
270 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
иммобилизованы в гранулы альгината натрия после
термостатирования. Таким образом, все образцы
были разделены на 5 экспериментальных групп: 1 –
свободные клетки; 2 – иммобилизованные клетки; 3 –
свободные клетки, инкубированные при температуре
40°С; 4 – свободные клетки, инкубированные при
температуре 40°С с последующей иммобилизацией;
5 – иммобилизованные клетки с последующей
инкубацией при температуре 40°С.
Полученные данные статистически обрабатывали
по методу Стьюдента с учетом коэффициента Фишера
с применением компьютерной программы Excel
(«Microsoft», США) [1]. Данные представляли как
среднее арифметическое значение ± ошибка среднего
арифметического. Различия между группами считали
значимыми при p < 0,05.
Установлено, что концентрация трегалозы в натив-
ных клетках дрожжей до термостатирования состав-
ляла (4,37 ± 0,15) мг/г сухого вещества (таблица).
Полученные результаты свидетельствуют о том, что
культивирование в течение 2 ч как свободных, так и
иммобилизованных клеток дрожжей при температуре
40°С приводит к повышению внутриклеточного
содержания трегалозы. Вместе с тем уровень концент-
рации трегалозы в образцах с иммобилизованными
клетками был значительно выше, чем у свободных
клеток в суспензии. Мы полагаем, что это может быть
связано с тем, что клетки дрожжей, иммобилизован-
ные в геле альгината натрия перед замораживанием,
находились в двойной стрессовой ситуации: от небла-
гоприятного действия повышенной температуры и
иммобилизации. Как известно, трегалоза в дрожжах
играет роль протектора целостности клеток при
неблагоприятных условиях культивирования. В ходе
исследования было установлено, что удельная кон-
центрация трегалозы в дрожжевых клетках группы 4
перед замораживанием была в 2 раза выше, чем в
образцах группы 5. В связи с этим нами было выска-
зано предположение, что более низкое содержание
трегалозы в образцах группы 5 может быть связано
с тем, что негативное влияние повышенной температу-
ры смягчалось предварительной иммобилизацией
клеток. Следует отметить, что данное утверждение
базируется на проведенных ранее исследованиях,
которые свидетельствуют о том, что, с одной стороны,
альгинатная матрица выполняет функцию защитного
экрана от неблагоприятных условий окружающей
среды (температура, pH), с другой – стрессовая
реакция клетки, инициируемая процессом иммобили-
зации, сопровождается генерацией активных форм
кислорода, активацией энергетического метаболизма
[4]. Это является причиной роста метаболической
активности и увеличения количества резервных
полисахаридов (гликогена и трегалозы) в иммобили-
зованных клетках дрожжей.
(Table). The obtained results showed that culturing for
2 hrs of both free and immobilized yeast cells at 40°C
caused the increase of intracellular trehalose content.
Level of trehalose concentration in the samples with
immobilized cells was significantly higher than in those
with free cells in suspension. This is probably associated
with the fact that yeast cells immobilized in sodium
alginate gel before freezing suffered a double stress due
to unfavorable conditions of culturing. It is known that
trehalose in yeast provides a defence of cell structures
when being in unfavorable conditions of culturing. In
this study we have found that the specific concentration
of trehalose in yeast cells of group 4 before freezing
was 2 times higher than in the samples of group 5. The
lower trehalose content in the samples of group 5 may
be likely associated with the fact that the negative
influence of high temperature was lessened by cell
immobilization in alginate gel. It should be noted that
this suggestion is based on the previous studies, which
show that on the one hand alginate matrix functions as
a protective envelope against adverse environmental
conditions (temperature, pH), on another – the immobili-
zation procedure initiates the cell stress response, ac-
companied by generation of reactive oxygen species,
and activation of energy metabolism [9]. This could be
the reason for the observed increase in metabolic activity
and rise in the amount of reserve polysaccharides
(glycogen and trehalose) in immobilized yeast cells.
At the second stage of the research we studied the
effect of trehalose content on cell viability of S. cerevisiae
cells during cryopreservation (Figure).
Внутриклеточное содержание трегалозы в клетках
дрожжей S.сerevisiae до и после
криоконсервирования
Intracellular content of trehalose in S.cerevisiae yeast
cells prior to and after cryopreservation.
Примечание: 1 – различия статистически значимы по отноше-
нию к контролю; 2 – относительно группы 2;3 – относительно
группы 3; 4 –- относительно группы 4; р < 0,05.
Note: 1 – the differences are statistically significant if compared to
the control; 2 – if compared to the group 2; 3 – if compared to the
group 3; 4 – if compared to the group 4; p < 0.05.
ыппурГ
spuorG
автсещевогохусг/гм,ызолагертяицартнецноK
rettamyrdfog/gm,tnetnocesolaherT
яинавижаромазоД
)ьлортнок(
gnizeerfotroirP
)lortnoc(
яинавижаромазелсоП
gnizeerfretfA
1 51,0±73,4 11,0±76,2 1
2 32,0±65,6 21,0±26,2 1
3 67,0±39,01 62,0±33,5 1
4 10,1±56,82 3,2 98,0±78,42
5 78,0±44,31 4,3,2 38.0±31,9 1
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
271
На втором этапе исследования было изучено
влияние содержания трегалозы на жизнеспособность
клеток дрожжей S. cerevisiae в процессе криоконсер-
вирования (рисунок).
Проведенные нами ранее исследования свидетель-
ствуют о том, что наиболее оптимальными как для
свободных клеток дрожжей, так и иммобилизо-
ванных, являются медленные скорости охлаждения
[3]. При быстром охлаждении микроорганизмов
происходит изменение барьерных свойств мембран,
в них образуются гидрофильные каналы, через кото-
рые происходит утечка из клеток веществ. Потеря
некоторых структурных белков мембран сильно
снижает выживаемость клеток. Однако для того,
чтобы продемонстрировать наибольший эффект от
влияния предварительной подготовки клеточной
суспензии к криоконсервированию нами была выбра-
на не оптимальная, а наиболее жесткая программа
замораживания.
Установлено, что показатели жизнеспособности
образцов (группы 3–5) культивированных перед ох-
лаждением при температуре 40°С, были значительно
выше, чем у образцов не подвергшихся культивиро-
ванию при данной температуре (группы 1 и 2).
Жизнеспособность клеток в образцах соответственно
составляла (14,72 ± 4,7); (32,75 ± 7,11); (27,06 ±
6,36)% от контроля. Вероятно, что такие высокие
показатели сохранности клеток обусловлены повы-
шенным содержанием трегалозы в этих образцах.
Известно, что трегалоза является уникальным
природным криопротектором. При глубоком замора-
живании она защищает клетку от обезвоживания, что,
в свою очередь, предотвращает разрушение мембра-
ны и повреждение клеточных органелл, препятствует
инактивации и агрегации белков. Более высокие пока-
затели жизнеспособности в образцах групп 4 и 5,
очевидно, связаны с тем, что внутриклеточное содер-
жание трегалозы в образцах иммобилизованных
клеток было выше, чем в образцах свободных клеток
(группа 3), после инкубирования в термостате при
температуре 40°С.
Другим важным качеством трегалозы, определяю-
щим ее криозащитные свойства, является способность
к увеличению вязкости цитоплазмы, что приводит к
уменьшению вероятности формирования внутрикле-
точных кристаллов льда и, как результат, к снижению
гибели клеток. С помощью электронной микроскопии
установлено, что иммобилизованные клетки дрожжей
отличаются от свободных большей плотностью цито-
плазмы [6].
Иммобилизованные дрожжи (группа 2) с низким
содержанием трегалозы имели минимальные показа-
тели жизнеспособности, что, вероятно, связано как
с недостаточным защитным действием присутствую-
щей в клетках трегалозы, так и с повреждением
целостности структуры альгинатной гранулы при
Our previous studies indicate that slow cooling rates
are the most optimal for both free and immobilized yeast
cells [8]. Rapid cooling of microorganisms is accom-
panied with the changes in membrane barrier properties,
including formation of hydrophilic channels through
which substances leave the cells. Loss of several mem-
brane structural proteins results in a sharp fall in cell
survival. In order to demonstrate the effect on cryopre-
servation outcome exhibited by cell suspension pretreat-
ment, we chose the most rigid freezing program.
It was established that post-thaw viability in the
samples (groups 3–5) cultured before cooling at 40°C
was significantly higher than those in the samples not
exposed to culturing at the stated temperature (groups
1 and 2). Cells viability in groups 3–5 in relation to the
control made (14.72 ± 4.7); (32.75 ± 7.11); and (27.06 ±
6.36)%, respectively. Such high indices are likely
stipulated by the increased trehalose content in these
samples.
It is known that trehalose is a unique natural cryopro-
tectant. During deep freezing it protects a cell from
dehydration, which in turn prevents the membrane da-
mage and destruction of cell organelles, inhibits inacti-
vation and aggregation of proteins. Higher rates of viabi-
lity in the samples of the groups 4 and 5 if compared
with group 3 are obviously stipulated due to the fact
that intracellular trehalose content in the samples of
immobilized cells was higher than in the samples of free
cells (group 3) after incubation in thermostat at 40°C.
Влияние внутриклеточного содержания трегалозы на
жизнеспособность свободных и иммобилизованных
клеток дрожжей S. cerevisiae: – до замораживания;
– после замораживания-отогрева; * – различия ста-
тистически значимы по отношению к контролю, p < 0,05.
Effect of intracellular trehalose content on viability of free
and immobilized S.cerevisiae cells; – before freezing;
– post-thaw; * – the differences are statistically signifi-
cant as compared to the control, p < 0.05.
Группы Groups
Ко
ли
че
ст
во
К
О
Е/
м
л×
10
7
C
on
te
nt
s
of
C
FU
/m
l×
10
7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 2 3 4 5
* *
*
*
*
272 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 3, 2014
Another important feature of trehalose determining
its cryoprotective properties is the ability to increase the
viscosity of cytoplasm, that in its turn decreases the
probability of intracellular ice crystal formation. Electron
microscopy allowed us to reveal that immobilized yeast
cells differ from the free ones by higher cytoplasm den-
sity [10].
Immobilized yeast (group 2) samples with lower
trehalose content had minimal viability that was possibly
due to both insufficient amount of trehalose to exhibit
significant protective effect and damaged structure of
alginate beads stipulated by high cooling rates [8]. Since
the viability in the samples of immobilized cells after
incubation at 40°C (groups 4 and 5) was significantly
higher than in group 2 we might suggest the existence
of cryoprotective effect of trehalose and alginate gel.
Thus, the conducted investigations allowed to estab-
lish the dependence of intracellular trehalose content and
the viability indices of free and immobilized in alginate
gel S.cerevisiae cells after rapid freezing and thawing.
The experimental data indicate a prospective method
predicting an initial cryoresistance of yeast cells, by
means of increasing the resistance to unfavorable factors
of freezing at the culturing stage.
использовании высоких скоростей охлаждения. Что
неоднократно было установлено нами в ходе ис-
следований [3]. Поскольку показатель жизнеспособ-
ности клеток в образцах иммобилизованных клеток
после термостатирования (группы 4 и 5) был зна-
чительно выше по сравнению группой 2, можно пред-
положить о суммарном криозащитном эффекте
трегалозы и альгинатного геля.
Таким образом, в ходе исследований установлено,
что внутриклеточное содержание трегалозы коррели-
рует с показателями жизнеспособности свободных
и иммобилизованных в альгинатном геле клеток
дрожжей S.cerevisiae после быстрого замораживания.
Полученные экспериментальные данные свидетельст-
вуют о перспективности метода, позволяющего
прогнозировать исходную криорезистентность клеток
дрожжей, повышая устойчивость к неблагоприятным
факторам замораживания на этапе культивирования.
Литература
1. Гланц С. Медико-биологическая статистика. – М.: Практика,
1998. – 460 с.
2. Луста К.А., Фихте Б.А. Методы определения жизнеспособ-
ности микроорганизмов. – Пущино, 1990. – 186 с.
3. Пономарева В.Л., Высеканцев И.П., Гурина Т.М. и др. Изу-
чение влияния условий криоконсервирования на жизне-
способность клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae,
иммобилизованных в альгинатном геле // Вісник проблем
біології і медицини. – 2012. – Т.1, № 92. – С. 14–17.
4. Пономарева В.Л., Высеканцев И.П., Онасенко Е.С. и др.
Функциональная активность криоконсервированных
клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae, иммобилизо-
ванных в альгинатном геле // Материалы Международной
заочной научно-практической конференции «Теоретичес-
кие и практические аспекты современной криобио-
логии». – Сыктывкар, 2014. – С. 214–219.
5. Практикум по микробиологии / Под ред. А.И. Нетрусова. –
М.: Академия, 2005.– С.115.
6. Саришвили Н.Г. Микробиологические основы технологии
шампанских вин. – М.: Пищевая пром., 2000. – 364 с.
7. Синицын А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д.
Иммобилизованные клетки микроорганизмов. – М.: МГУ,
1994. – C. 162.
8. de Antoni G.L., Perez P., Abraham A. et al. Trehalose, a cryo-
protectant for Lactobacillus bulgaricus // Cryobiology. – 1989. –
Vol. 26. – P. 149–153.
9. Diniz-Mendes L., Bernandes E., de Araujo P.S. et al. Preser-
vation of frozen yeast cells by trehalose // Biotechnol.
Bioeng. – 1999. – Vol. 65, №5 – P. 572–578.
10.Nakamura T., Takagi H., Shima J. Effects of ice-seeding
temperature and intracellular tregalose contents on survival
of frozen Saccharomyces cerevisiaе cells // Cryobiology. –
2009. – Vol. 58 – P. 170–174.
11.Panek AD. Trehalose metabolism – new horizons in techno-
logical applications // Braz. J. Med. Biol. Res. – 1995. – Vol. 28,
№2. – P. 169–181.
References
1. de Antoni G.L., Perez P., Abraham A. et al. Trehalose, a cryo-
protectant for Lactobacillus bulgaricus // Cryobiology. – 1989. –
Vol.26. – P. 149–153.
2. Diniz-Mendes L., Bernandes E., de Araujo P.S. et al. Preser-
vation of frozen yeast cells by trehalose. Biotechnol Bioeng
1999; 65(5): 572–578.
3. Glantz S.A. Primer of biostatistics. New York: McGraw Hill;
2004.
4.Lusta K.A., Fikhte B.A., editors. Methods for determination of
microorganism viability. Puschino; 1990.
5.Nakamura T., Takagi H., Shima J. Effects of ice-seeding
temperature and intracellular tregalose contents on survival
of frozen Saccharomyces cerevisiaе cells. Cryobiology 2009;
58: 170–174.
6.Netrusov A.I., editor. Course in microbiology. Moscow: Aka-
demiya; 2005.
7.Panek AD. Trehalose metabolism – new horizons in techno-
logical applications. Braz J Med Biol Res 1995; 28(2): 169–181.
8. Ponomareva V.L., Vysekantsev I.P., Gurina T.M. et al. Study of
cryopreservation effect on viability of Saccharomyces
cerevisiae yeast cells immobilized in alginate gel. Visnyk
Problem Biologii i Medytsyny 2012; 1(92): 14-17.
9.Ponomareva V.L., Vysekantsev I.P., Onasenko E.S. et al.
Functional activity of cryopreserved Saccharomyces cere-
visiae yeast cells immobilized in alginate gel. Proceedings of
the International Scientific-Practical Conference 'Theoretical
and Practical Aspects of Modern Cryobiology'; Syktyvkar;
2014; p. 214–219.
10. Sarishvili N.G., editor. Microbiological basics of champagne
technology. Moscow: Pischevaya Promyshlennost; 2000.
11. Sinitsin A.P., Raynina E.I., Lozinsky V.I., Spasov S.D., editors.
Immobilized cells of microorganisms. Moscow: Moscow State
University; 1994.
|