Цвет бактерий, грамположительные и грамотрицательные бактерии

Бактерии, питающиеся железом, достанут из техногенных отходов высококачественные пигменты

Коллектив молодых ученых НИТУ «МИСиС» совместно с компанией «НВП Центр-ЭСТАгео» разработал новую технологию переработки металлургических и горнопромышленных отходов с помощью особых тионовых бактерий. Метод позволяет получить востребованные промышленностью высококачественные пигменты из материалов проблемных техногенных отвалов и утилизировать до 80% отходов.

Коллектив молодых ученых НИТУ «МИСиС» совместно с компанией «НВП Центр-ЭСТАгео» разработал новую технологию переработки металлургических и горнопромышленных отходов с помощью особых тионовых бактерий. Метод позволяет получить востребованные промышленностью высококачественные пигменты из материалов проблемных техногенных отвалов и утилизировать до 80% отходов.

В России ежегодно образуется около 6 млрд тонн металлургических и горнопромышленных отходов, при этом вторично используется только 15 % из них. Большая часть этого «мусора» не находит применения и отправляется в отвалы и хвостохранилища, создавая технические, технологические, экологические проблемы как для самих производств, так и живущих рядом людей. Металлургические компании платят по 0,5 рубля за хранение 1 тонны шлака в сутки.

При этом значительная часть отходов по содержанию железа зачастую сравнима с рудными концентратами и является ценным сырьем. Например, окалина прокатного и кузнечного производств может содержать до железа. Молодыми учеными кафедры физической химии НИТУ «МИСиС» совместно со специалистами компании «НВП Центр-ЭСТАгео» разработана биотехнология получения из таких техногенных отходов желтого пигмента для лакокрасочной и косметической промышленности.

Технология основана на методе, так называемого, бактериального выщелачивания. Особый род бактерий — тионовые или серобактерии — живут за счет того, что окисляют железо и серу в минеральном сырье. Они окисляют железо (из Fe2+ в Fe3+ ) в техногенных рудах, выделяя при этом энергию, необходимую для жизни этих микроорганизмов

«Чаще всего используются бактерии Acidithiobacillus ferrooxidans и Acidithiobacillus thiooxidans. Их размер составляет от 0,6 до 1,2 микрометра. Данные бактерии живут в кислой среде (рН при температуре °С, — рассказывает руководитель научной группы, магистрант кафедры физхимии НИТУ „МИСиС“ Иван Кочетов. ¬- В результате окисления цветные металлы (вредные примеси) выщелачиваются в раствор, техногенный материал дезагрегируется и обогащается продуктами жизнедеятельности бактерий, их метаболитами — липидами и органическими кислотами, улучшающими его пластичность и стойкость, что приводит к образованию нового высококачественного продукта — биопигмента с размером частиц от 3 до 50 нанометров».

Пигмент можно использовать в лакокрасочной, косметической, автомобильной, строительной и других отраслях промышленности. Биохимические краски на основе такого пигмента в несколько раз превосходят по качеству обычные химические краски. Одна тонна пигмента, по данным научного коллектива, стоит порядка тысяч долларов, при этом стоимость одного литра бактериального раствора составляет всего 0,7 рубля.

«С помощь отжига желтого пигмента (при температуре примерно +800 °С) мы получим такой же пигмент, только красного цвета. При добавлении в бактериальный раствор красной кровяной соли (K3[Fe(CN)6]), в результате качественной реакции на ионы железа, мы получили берлинскую лазурь, которая после сушки станет синим пигментом», — добавляет Иван Кочетов.

Таким образом, из отходов металлургического производства ученые НИТУ «МИСиС» в лабораторных условиях получили пигменты трех различных цветов, установив экспериментальным путем, что из 1 литра бактериального раствора можно получить примерно грамма пигмента.

Читайте также:  Первый прикорм инструкция для молодых родителей

На 1 тонну пигмента уйдет примерно 330 тысяч литров раствора, это 230 тысяч рублей. Совокупная стоимость такой промышленной партии пигмента составит примерно 1 миллион 300 тысяч рублей (около 20 тысяч долларов).

В настоящий момент группа продолжает исследования на предмет адаптации технологии к промышленному формату, а также получения из железосодержащих техногенных отходов магнитных порошков.

Работы выполняются при финансовой поддержке Фонда содействия инновациям программы «УМНИК» (договор от 19.12.2019 № 14911ГУ/2019).

Бактериальные ферменты сделали красное мясо безопасным

North Carolina Museum of Art

Ученые обнаружили фермент, который может делать красное мясо безопасным для человека. Бактерии из типа Bacteroidetes синтезируют фермент сиалидазу, который высвобождает из мяса N-гликолилнейраминовую кислоту — простой сахар, ответственный за повышенный риск раковых заболеваний, связанный с употреблением в пищу красного мяса — говядины, свинины и баранины. После высвобождения сахар метаболизируется бактериями или выводится из организма. Исследование описано в журнале Nature Microbiology.

Всемирная организация здравоохранения классифицирует продукцию из красного мяса как канцерогенную для человека. Употребление в пищу баранины, говядины, свинины и других видов красного мяса, а также продуктов, изготовленных из него, связано с повышенным риском возникновения некоторых видов рака, например, колоректального.

Мясо делает опасным содержащийся в нем моносахарид N-гликолилнейраминовая кислота (Neu5Gc). В ходе эволюции человек утратил способность синтезировать этот сахар сам и получает его только при употреблении животной пищи, хотя некоторые другие человекообразные приматы сохранили эту способность.

Neu5Gc представляет проблему потому, что может связываться с человеческими сахарами и становиться частью клеток. Иммунная система же распознает его как чужой, из-за чего начинается воспалительный процесс, который, по-видимому, и повышает риск развития рака. Тем не менее, в кишечнике живут бактерии, которые умеют с помощью ферментов сиалидаз высвобождать сиаловые кислоты, к которым относится и Neu5Gc, и поглощать их. Прежде были известны только сиалидазы, которые активны в отношении N-ацетилнейраминовой кислоты, похожей на Neu5Gc, а вот происходит ли утилизация в кишечнике опасной N-гликолилнейраминовой кислоты, было неизвестно.

Карстен Зенглер (Karsten Zengler) из Калифорнийского университета в Сан-Диего и его коллеги провели исследование, чтобы найти бактериальные ферменты, способные высвобождать Neu5Gc. В таком состоянии это вещество уже не опасно для человека: его либо метаболизируют микробы, либо оно просто выходит с калом.

Чтобы найти фермент, ученые провели опыт на мышах, которых разделили на три группы. Одну группу держали на диете со свиным муцином, богатым Neu5Gc, другую — на диете с содержанием неопасной для человека N-ацетилнейраминовой кислоты, которая содержится в птичьем мясе, а третья питалась соей, в которой нет этих сахаров.

Читайте также:  Обострение хронического простатита у мужчин симптомы, лечение, профилактика

Авторы работы расшифровали метагеном микробиоты животных из всех трех групп и обнаружили разницу между составом микробов, который зависел от диеты. У мышей, которые ели богатую Neu5Gc пищу, активнее всех развивались бактерии типа Bacteroidetes, например B. fragilis, B. cacae и B. thetaiotaomicron. Оказалось, что эти микробы располагали 21 геном различных сиалидаз, и среди них был ген фермента сиалидазы 26, который синтезировался в кишечнике мышей из группы, потребляющей свиное мясо, больше остальных. Анализ структуры сиалидазы 26 показал, что этот фермент может связываться с Neu5Gc.

Далее ученые изучили результаты расшифровки метагенома из кишечника людей. Они использовали данные о микробиоте членов африканского племени хадза. Хадза интересны тем, что их диета очень меняется в зависимости от времени года: в сухой сезон они едят мясо и клубни, а во влажный питаются медом и ягодами. Ученые обнаружили среди ферментов, которые синтезирует их микробиота в сухой сезон фермент сиалидазу Hz136, очень похожий на сиалидазу 26 и так же способный связываться с Neu5Gc.

После этого ученые проверили активность обеих сиалидаз в мясе — стейке и свиных сосисках. Оказалось, что ферменты действительно высвобождают Neu5Gc из мяса, а значит, в кишечнике этот сахар мог бы стать доступным для бактерий или просто покинуть организм естественным путем.

Авторы исследования считают, что найденные ими ферменты можно использовать для создания препаратов-пребиотиков, которые могли бы помочь людям, употребляющим красное мясо, избежать повышенного риска развития рака.

Об опасности красного мяса мы уже писали: ученые, исследовав 96 тысяч адвентистов седьмого дня, пришли к выводу, что даже 50 граммов мяса в день увеличивают риск преждевременной смерти от всех причин.

Окрашивание по Граму

В практической бактериологии окрашивание по Граму позволяет быстро определить морфологию бактерий, а также их отношение к красителям, которое называется тинкториальными свойствами. Это позволяет определить дальнейшие методы исследования.

1. Реактивы, используемые при окраске по Граму, последовательность их нанесения и механизм воздействия на бактериальную окраску

2. Зависимость различного отношения к окраске по Грамму от различий в химическом составе и строении бактериальных клеток. Понятие о тинкториальных свойствах бактерий

Окраска по Граму имеет большое значение в систематике бактерий, а также для микробиологической диагностики инфекционных заболеваний.

Кокковые и спороносные формы бактерий, а также дрожжей — грамположительны и окрашиваются в иссиня-черный (темно-синий) цвет, многие неспороносные бактерии — грамотрицательны и окрашиваются в красный цвет, ядра клеток приобретают ярко-красный цвет, цитоплазма — розовый.

Окраска по Граму относится к сложному способу окраски, когда на мазок воздействуют двумя красителями, из которых один является основным, а другой — дополнительным. Кроме красящих веществ при сложных способах окраски применяют обесцвечивающие вещества: спирт, кислоты и др.

Читайте также:  Как быстро избавиться от синяка эффективные средства

Для окраски по Граму чаще используют красители трифенилметановой группы: генциановый, метиловый фиолетовый или кристаллвиолет. Грамположительные Грам (+) микроорганизмы дают прочное соединение с указанными красителями и йодом. При этом они не обесцвечиваются при воздействии на них спиртом, вследствие чего при дополнительной окраске фуксином Грам (+) микроорганизмы не изменяют первоначально принятый фиолетовый цвет.

Грамотрицательные Грам (-) микроорганизмы образуют с основными красителями и йодом легко разрушающееся под действием спирта соединение. В результате микробы обесцвечиваются, и затем окрашиваются фуксином, приобретая красный цвет.

Подготовка материала для окраски. Исследуемый материал распределяют тонким слоем по поверхности хорошо обезжиренного предметного стекла. Приготовленный мазок высушивают на воздухе и после полного высыхания фиксируют.

Фиксация. При фиксировании мазок закрепляется на поверхности предметного стекла, и поэтому при последующей окраске препарата микробные клетки не смываются. Кроме того, убитые микробные клетки окрашиваются лучше, чем живые.

Различают физический способ фиксации, в основу которого положено воздействие высокой температуры на микробную клетку, и химические способы, предусматривающие применение химических средств, вызывающих коагуляциюбелков цитоплазмы.

Физический способ фиксации:

Предметное стекло с препаратом берут пинцетом или I и II пальцами правой руки за рёбра мазком кверху и плавным движением проводят 2-3 раза над верхней частью пламени горелки. Весь процесс фиксации должен занимать не более 2с.

Надёжность фиксации проверяют следующим приёмом: свободную от мазка поверхность предметного стекла прикладывают к тыльной поверхности левой кисти. При правильном фиксировании мазка стекло должно быть горячим, но не вызывать ощущения ожога (70—80 °С).

Химический способ фиксации:

Для фиксации мазков применяют метиловый спирт, ацетон, смесь Никифорова (смесь этилового спирта 96 % и наркозного эфира в соотношении 1:1), жидкость Карнуа (этилового спирта 96 % — 60 %, хлороформа 30 %, ледяной уксусной кислоты 10 %). Предметное стекло с высушенным мазком погружают в склянку с фиксирующим веществом на 10-15 минут и затем высушивают на воздухе.

1. На фиксированный мазок наливают один из основных красителей на 2—3 минуты. Во избежание осадков окрашивают через фильтровальную бумагу.

2. Сливают краску, аккуратно удаляют фильтровальную бумагу. Мазок заливают на 1—2 мин раствором Люголя или йодистым раствором по Граму (водный раствор йодида калия и кристаллического йода в соотношении 2:1) на 1—2 минуты до почернения препарата.

3. Раствор сливают, мазок прополаскивают 96° этиловым спиртом или ацетоном, наливая и сливая его, пока и мазок не обесцветится и стекающая жидкость не станет чистой (приблизительно 20-40-60 секунд).

4. Тщательно промывают стекла в проточной или дистиллированной воде 1—2 мин.

5. Для выявления грамотрицательной группы бактерий препараты дополнительно окрашивают фуксином или сафранином (2—5 мин).

6. Промывают в проточной воде и высушивают фильтровальной бумагой.

Тинкториальные свойства — свойства бактерий, грибов и простейших, характеризующие их способность вступать в реакцию с красителями (см. Красители) и окрашиваться определенным образом.

Ссылка на основную публикацию
Хурма польза и вред, противопоказания
Хурма: польза для здоровья и правила выбора Этот оранжевый фрукт – главный конкурент яблока по содержанию железа и способности очищать...
Хронический аднексит или воспаление придатков, симптомы и лечение
Аднексит Аднексит (сальпингоофорит) ­ – воспаление придатков матки — яичников и маточных труб. Заболевание бывает острого и хронического течения. Как...
Хронический атрофический гастрит желудка, симптомы и лечение
Атрофический гастрит Важно! Средство от изжоги, гастрита и язвы, которое помогло огромному количеству наших читателей. Читать далее >>> Атрофический гастрит...
ХэлсМед — Запись к врачу в клинику по адресу молодёжная ул, 18а, одинцово
Хэлс Мед в Одинцово Об организации Вы владелец? Посмотреть статистику Изменить информацию Для клиник Популярные клиники — Топовое увеличение груди!...
Adblock detector