Sporulace vybraných kmenů streptomycet a vazba těžkých kovů

Bc. Dagmar Bartošová

Diplomová práce

Sporulation of selected streptomycetes strains and binding of heavy metals

Anotace:

Těžké kovy jako měď, zinek a nikl jsou velmi důležitými elementy pro život každého organizmu.Vyšší koncentrace těchto esenciálních prvků jsou toxické. Rtuť a kadmium jsou považovány za nejvíce toxické. jejich toxicita se projevuje i v nízkých koncentracích. Nebezpečí spočívá v tom, že se hromadí průchodem v potravním řetězci. Těžké kovy vykazují silnou afinitu k sulfhydrylovým skupinám proteinů a tím poškozují jejich enzymatickou aktivitu. kovy jsou také významnou složkou půdy. Ovlivńují biogeochemické cykly, které v ní probíhají. S těmito biogeochemickými cykly jsou spjaty především mikroorganizmy, které udržují rovnováhu mezi mobilizací a imobilizací kovů. Rostoucí využívání těžkých kovů v průmyslu a zemědělství (kadmium obsažené v hnojivech)narušuje tuto rovnováhu. Polutanty pronikají do atmosféry, vody a půdy, kde se hraomadí a působí toxicky nejen na mikroorganizmy, negativně ovlivňují jejich enzymatickou aktivitu v půdě,zpomaluje se jejich růst a poklesá schopnost mineralizace organické hmoty, což narušuje fertilitu půdy. Některé mikroorganizmy jsou schopné existence v kovy kontaminovaných prostředích. Je to dáno přítomností několika typů mechanizmů rezistence, které se u nich vyvinuly. Jedná se například o aktivní eflux kovu z buňky, redukci toxičtější formy kovu na méně toxickou, intracelulární akumulací iontů těžkých kovů prostřednictvím speciálních proteinů - metallothioneinů. Streptomycety jsou důležitá skupina grampozitivních půdních bakterií. U těchto bakterií bylo objeveno několik mechanizmů rezistence k těžkým kovům. Velmi dobře je prozkoumána jejich schopnost redukovat rtuť. Geny kódující reduktázu rtuti ĺeží na velkých lineárních plazmidech, které tyto bakterie vlastní a které si v rámci celé populace mohou předávat. Povrchy spor streptomycet jsou typické přítomností řady aktivních skupin, které mají afinitu k iontům kovů, čehož se využívá při sorbcích. Streptomycety tedy mohou být použity jako vhodné medium k remediaci kovy kontaminovaných prostředí.

Abstract:

Heavy metals like copper, zinc and nickel are very important elements for live of every organism. But higher concentrations of these essential elements are toxic. Mercury and cadmium are considered to be the most toxic even at very low concentrations, because they can accumulate in food chain.Toxicity of heavy metals is caused by their high affinity to sulfhydryl - groups of proteins and that damages enzymatic function of proteins. Metals are olso important part of soil. They influence biogeochemical proceses in the soil. Microorganisms are conected with the biogeochemical cycles of metals and other elements. Microorganisms keep the balance between mobilization and imobilization of heavy metals. Increesing usage of heavy metals in industry and in some agricultural practises (cadmium containing fertilizers) disturbes this balance. Polutants escape in atmosphere, soil and water. Heavy metals become toxic also for microorganisms, they influence negatively enzymatic activity of soil microbial comunity and slow down their growth and at the end the fertility of soil is lower. Some microorganisms are able to exist in heavy metal contamined soil, because they built up some heavy metal resistance systems like active efflux of heavy metal from cell, reduction of more toxic metal to less toxic, accumulation of heavy metals in proteins like metallothionein and sorbtion of metals to cell wall. Streptomycetes - gram positive bactria belong to very important part of soil microorganisms which degrade many organic compounds. streptomycetes have some especially plasmid encoded heavy metal resistances. Well known is their ability to reduce mercury. They also have genes encoding efflux systems for nickel, cobalt and zinc. Their active groups on the cover of their spores which they form are able to absorb heavy metals especially cadmium. So they can be used for bioremediation of heavy metal contamined soil.

Klíčová slova

heavy metals, zinc, copper, cadmium, nickel, mercury, microorganisms, streptomycetes, spores, essenciality, toxicity, accumulation, enzymatic activity, bioremediation, soil, heavy metal resistance, plasmid, reduction, metallothionein, transport efflux systems, sorption, active groups, mobilization, imobilization, fertilizers, industry, growth, soil activity

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 5. 2008

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 13. 6. 2008
• Vedoucí: doc. RNDr. Miroslav Němec, CSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biologie / Obecná biologie