Изучение ацетогенных бактерий и их значение в экосистемах

Курсовая работа содержит 32 с., 3 рисунка, 4 таблицы, 16 источников.

Цель курсовой работы – изучить особенности ацетогенных бактерий, их метаболизм и значение в природных и биотехнологических процессах.

В процессе выполнения работы были рассмотрены история изучения ацетогенов, их таксономическое положение, морфологические и физиологические характеристики, а также биохимические особенности, включая путь Вуда–Льюнгдаля как основной механизм фиксации углерода. Проведен анализ распространения ацетогенных бактерий в различных экосистемах, их роли в биогеохимических циклах и взаимодействия с другими микроорганизмами в анаэробных сообществах.

В работе показано, что ацетогенные бактерии играют ключевую роль в углеродном цикле, обеспечивая преобразование углекислого газа в органические соединения в бескислородных условиях. Установлено их влияние на процессы метанообразования и поддержание устойчивости анаэробных экосистем.

Результаты исследования подтверждают значительный биотехнологический потенциал ацетогенов, включая их использование в производстве биотоплива, органических кислот и переработке промышленных газов. Определены перспективы применения ацетогенных бактерий в экологически устойчивых технологиях и снижении выбросов углерода.

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Теоретические основы изучения ацетогенных бактерий 5

1.1 История открытия и таксономическое положение ацетогенных бактерий 5

1.2 Морфологические, физиологические и биохимические особенности 7

1.3 Метаболизм ацетогенов: путь Вуда–Льюнгдаля и энергетический обмен 12

2 Экологическая роль и практическое значение ацетогенных бактерий 17

2.1 Распространение ацетогенных бактерий в природных экосистемах 17

2.2 Роль ацетогенов в биогеохимических циклах и анаэробных сообществах 19

2.3 Биотехнологическое и прикладное значение ацетогенных бактерий 26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 32

1. Гололобова А.В., Заюлина К.С., Клюкина А.А., Лебединский А.В., Ельченинов А.Г., Фролов Е.Н. Cкрытый метаболический потенциал ацетогенных прокариот: "облегчённый" ацетогенез В книге: 5-й Российский микробиологический конгресс. Сборник тезисов докладов. Волгоград, 2025. С. 85-86.

2. Горшалев Н.М., Анискина М. В. Исследование взаимодействия микроорганизмов acetobacter aceti, lactobacillus plantarum, lactobacillus acidophilus и saccharomyces cerevisiae в совместной культуре // Научный журнал КубГАУ. 2024. №195. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-vzaimodeystviya-mikroorganizmov-acetobacter-aceti-lactobacillus-plantarum-lactobacillus-acidophilus-i-saccharomyces

3. Дебабов В.Г. Биоэтанол из синтез-газа // Биотехнология. 2012. Т. 28. № 3. С. 8-19. EDN: PEJJFR

4. Дебабов, В. Г. Ацетогены: биохимия, энергетика, генетика, биотехнологический потенциал / В. Г. Дебабов // Микробиология. – 2021. – Т. 90, № 3. – С. 259-285. – DOI 10.31857/S0026365621030022. – EDN TWLLQY.

5. Дукат А.М., Ельченинов А.Г., Фролов Е.Н. Геномика новых термофильных сероокисляющих бактерий кальдеры узон. В книге: Геномика, метагеномика и молекулярная биология микроорганизмов. сборник тезисов III Международной конференции. Москва, 2025. С. 26-28.

6. Заяц В. С., Буглак П. А. Роль метаногенных архебактерий в переработке органических отходов в условиях замкнутой экосистемы // Сборник материалов IV международной научно-технической конференции «Безракетная индустриализация ближнего космоса: проблемы, идеи, проекты». 2021. №IV. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rol-metanogennyh-arhebakteriy-v-pererabotke-organicheskih-othodov-v-usloviyah-zamknutoy-ekosistemy

7. Канина В.Д., Гололобова А.В., Фролов Е.Н., Клюкина А.А. Характеристика системы рестрикции-модификации термофильной ацетогенной бактерии ‘acetitalea autotrophica В книге: 5-й Российский микробиологический конгресс. Сборник тезисов докладов. Волгоград, 2025. С. 108-108а.

8. Мальцева А.И., Ельченинов А.Г., Лебединский А.В., Фролов Е.Н. Гетеротрофный рост у представителей филума thermodesulfobiota В книге: 5-й Российский микробиологический конгресс. Сборник тезисов докладов. Волгоград, 2025. С. 89-89а.

9. Фролов Е.Н., Гололобова А.В., Подосокорская О.А., Ельченинов А.Г., Лебединский А.В. Dосстановительный глициновый путь как модуль ацетогенеза. В книге: 5-й Российский микробиологический конгресс. Сборник тезисов докладов. Волгоград, 2025. С. 98-98а.

10. Annan F.J., Al-Sinawi B., Humphreys C.H., Normann R, Winzer K., Köpke M., Simpson S.D., Mitton N.P., Henstra A.M. Engineering of vitamin prototrophy in Clostridium ljungdahlii and Clostridium autoethanogenum // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2019. V. 103. P. 4633-4648

11. Arslan K., Bayer B., Abubackar H.V., Veiga M., Kennes C. Solventogenesis in Clostridium aceticum producing high concentrations of ethanol from syngas // Bioresour. Technol. 2019. V. 292. P. 12191.

12. Aryal N., Tremblay P.L., Xu M., Dangaard A.E., Zhang T. Highly conductive poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate polymer coated cathode for the microbial electrosynthesis of acetate from carbon dioxide // Front. Energy Res. 2018. V. 6. P. 72

13. Bache R., Pfennig N. Selective isolation of Acetobacterium woodii on metoxylated aromatic acids and determination of growth yields // Arch. Microbiol. 1981. V. 130. P. 255-261

14. Cultivation of Autotrophic Ammonia-Oxidizing Archaea from Marine Sediments in Coculture with Sulfur-Oxidizing Bacteria /B.-J. Park [et al]//Applied and Environmental Microbiology. - 2010. - Vol. 76, No. 22. - P 7575-7587.

15. Cultivation of Mesophilic Soil Crenarchaeotes in Enrichment Cultures from Plant Roots/H.M. Simon [et al]// Applied and Environmental Microbiology. - 2005. - Vol. 71, No. 8. - P. 4751-4760.

16. Modeling of Soil Nitrification Responses to Temperature Reveals Thermodynamic Differences between Ammonia-Oxidizing Activity of Archaea and Bacteria / A.E. Taylor [et al.]// The ISMEJournal. - 2017 - Vo. 11, No. 4. - P 896-904.