lu mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts

ESF projekts „Starpdisciplinārās zinātniskās grupas izveidošana jaunu fluorescentu materiālu un metožu izstrādei un ieviešanai”

Vienošanās Nr. 2009/0205/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/152Ieguldījums tavā nākotnē!

LU Mikrobioloģijas un Biotehnoloģijas institūtsMikroorganismu rezerves polimēru laboratorija

Laboratorijas vadītāja Dr. biol. L.Savenkova

Mikroorganismu – rezerves savienojumu producentu atlase, kultivēšana, mērķa savienojuma biosintēzes regulācija, produktu iegūšana

Fermentācijas procesa optimizācija un matemātiskā modelēšana

Pētījumi, saistītie ar ekoloģisko problēmu risināšanu: mikroorganismu antioksidatīvās sistēmas pētījumi

Mikroorganismu fizioloģijas pētījumi ekstremālos vides apstākļos (oksidatīvais stress, ksenobiotiķi)

Starpnozaru virziens – aktīvu biodegradējamu polimēru materiālu iegūšana un izpēte



“Azotobacter chroococcum polihidroksialkanoātu uzkrāšanas un mikrostruktūras saistība ar acetil-KoA un fosfāta metabolisko ceļu regulāciju” (2004.-2008. LZP)

“Atjaunojamo izejvielu kompleksas izmantošanas zinātniskie pamati” (2006.-2009. LZP)

TOP-05-17 “Aktīvo dūņu stabilizācija un bioloģiskās notekūdeņu attīrīšana no šķīstošiem fosfātiem un slāpekļa tehnoloģijas optimizācija”(2005.-2006. LZP)

EU projects QLRT-2000-00163 “Multifunctional permeable barriers carrying well-performing microbial biofilms for treatment of mixed pollutant plumes” (2003–2005)

EU project COST Action 868 “Biotechnical Functionalisation of Renewable Polymeric Materials” (2004–2008).

Zinātniskie projekti



Azotobacter chroococcum 23 aizpildīts ar PHB granulām (palielinājums 50000x)

Fermentācijas iekārta

Polihidroksibutirātu (PHB) iegūšanai tika izmantots Azotobacter chroococcum 23 spējīgs uzkrāt PHA ap 75 – 90 % no sausnas.

PHB saturošo biomasu ieguva regulējamā fermentācijā izmantojot INFORS AG Labfors fermentācijas iekārtu.

Sadarbībā ar RTU no PHB saturošās biomasas tika izdalīts tīrs polimērs (ekstrakcija ar hloroformu), lai no tā iegūtu uz PHB bāzes veidotus biodegradējamus polimērmateriālus. PHB saturošā biomasa tika izmantota arī lai izstrādātu natīvo PHB granulu izdalīšanas metodi ar mērķi iegūt PHB lateksu (polimēra ūdens suspensiju).



Pētījuma aktivitāte Nr.7.

Eikariotisko un prokariotisko mikroorganismu šūnu noturības sistēmas pētīšana dažādos

stresa apstākļos

Pētījuma aktivitātes mērķi

Izpētīt eikariotisko un prokariotisko mikroorganismu šūnu noturības sistēmas īpašības

dažādos stresa apstākļos

Pētījumu aktivitātes uzdevumi

Pārbaudīt zonžu piemērotību un aktivitāti attiecībā pret mērķa savienojumiem

Izvērtēt atlasīto zonžu efektivitāti mērķa savienojumu noteikšanai mikroorganismu šūnās

Izpētīt iekš šūnu metabolītu, tajā skaitā rezerves savienojumu dinamiku stresa un normālās augšanas apstākļos

Savākt datus par fluorescentu zonžu īpašībām un pielietot tos datu bāzes izveidei



Modeļu kultūras

Eikariotiskie mikroorganismi tiks pārstāvēti ar Saccharomyces cerevisiae un

fenolus degradējošo psihrofīlo raugu celmiem Cryptococcus terreus un Rhodotorula

creatinovora

Prokariotiskie mikroorganismi ar diviem gramnegatīvo baktēriju celmiem - cistas

veidojošo Azotobacter chroococcum un Pseudomonas putida, kuram attīstības ciklā

nav miera stāvokļa

7. aktivitātes pētījumu uzdevumu realizācija



Modeļu kultūru raksturojums

Pētīt eikariotisko un prokariotisko mikroorganismu fizioloģiju un rezerves

savienojumu uzkrāšanos normālos un stresa augšanas apstākļos (oksidatīvā

stresa, pH, osmolalitāte, temperatūra u.c.), izmantojot ķīmiskās un bioķīmiskās

metodes

Pārbaudīt DU jauniegūto un komerciālo fluorescento zonžu piemērotību

eikariotisko un prokariotisko modeļu mikroorganismu attīstības un rezerves

savienojumu uzkrāšanas pētījumiem un atlasīt no tiem aktīvākus ar mērķi attīstīt

fluorescento zonžu metodes mikroorganismu fizioloģijas un bioķīmijas pētījumiem.



Noteikt modeļu mikroorganismu šūnu auto-fluorescenci saistībā ar kultūru

attīstības fāzēm un augšanas apstākļiem (normālos un stresa apstākļos).

Pārbaudīt DU jauniegūto un komerciālo fluorescento zonžu piemērotību modeļu

mikroorganismu šūnu citoplazmatisko membrānu strukturālās dinamikas

pētījumiem.

Pētīt modeļu mikroorganismu šūnu membrānu caurlaidību attiecībā pret DU

jauniegūtām fluoriscentām zondēm un salīdzināt šos rādītājus ar komerciālām

fluorescentām zondēm

Pārbaudīt jauniegūto un komerciālo fluoriscento zonžu piemērotību

mikroorganismu šūnu rezerves savienojumu noteikšanai.



Pētījuma aktivitātes gaidāmais gala rezultāts

Publikācijas zinātniskā žurnālā -3

Piedalīšanās starptautiskā konferencē - 2

Piedalīšanās darba seminārā - 6

Pētījuma aktivitātē piedalās 5 cilvēki, tajā skaitā

Vadīs pētniece - Dr. chem. S. Gonta

Pētniece - Dr. biol. L. Savenkova

Pētniece - Dr. biol. I. Kralliša

Asistents - R.Linde

Laborante - E. Pīmane



Pētījuma aktivitāte Nr.8.

Kvantu ķīmiskā un matemātiskā modelēšana

Pētījuma aktivitātes mērķi

Ar matemātiskās modelēšanas metodēm prognozēt efektīvu fluorescento zonžu ķīmisko struktūru

Pētījumu aktivitātes uzdevumi

Veikt fluoroforu optisku īpašību modelēšanu, uz tā pamata dot ieteikumus fluorescento zonžu sintēzei

Salīdzināt fluorescento zonžu optisko īpašību matemātiskus modeļus ar to eksperimentālās pārbaudes datiem

Izveidot datu bāzi par sintezēto fluorescento zonžu īpašībām un to pielietošanas efektivitāti bioloģisko objektu pētīšanā



8. aktivitātes pētījumu uzdevumu realizācija

Izmantojot kvantu ķīmijas pusempīriskās (AM1, INDO, PM3 u.c.) metodes,

izrēķināt ģeometriju, enerģētisku līmeņu un lādiņu sadalījumu jauniegūto

fluoroforu (2.2.aktivitāteaktivitāte) molekulās un līdz ar to elektronu pāreju enerģijas un

varbūtības, kā arī elektronu pārneses efektivitāti, kas kļūs par pamatu optisko

īpašību izvērtēšanai atkarībā no tā, kādas jaunas grupas sintēzes gaitā tika

ievadītas sākotnējā fluoroforā.

Veikt iegūtu organisku fluoroforu kristāliska iepakojuma kvantu ķīmiskus

aprēķinus izmantojot Mopac, Orca, un Gaussian programmas.



Aprēķinu rezultāti tiks izmantoti pētāmo savienojumu molekulu izmēru un hidrofobitātes

(vai hidrofilitātes) izvērtēšanai.

Šie teorētiskie dati kopā ar eksperimentu rezultātiem par saistīšanu ar olbaltumvielu, DNS

molekulām (5.aktivitāte5.aktivitāte), mikroorganismu metabolītiem, tajā skaitā rezerves savienojumiem

(7. aktivitāte7. aktivitāte), ļaus labāk izskaidrot biomolekulu mijiedarbību ar fluorescentām zondēm.

Tiks izveidota datu bāze par sintezēto fluorescento zonžu īpašībām un to pielietošanas

efektivitāti bioloģisko objektu pētīšanā



Datu bāzes galvenā izvēlne



Fluorescento zonžu galvenie raksturlielumi



Elementu analīzes piemērsAbsorbciju un fluorescences maksimumi

Datu bāzes tabulas

Pētījuma aktivitātes gaidāmais gala rezultāts



Izveidota datu bāze - 1

Publikācijas zinātniskā žurnālā – 2

Piedalīšanās starptautiskā konferencē –2

Piedalīšanās darba seminārā - 6

Pētījuma aktivitātē piedalās 4 cilvēki, tajā skaitā

Vadīs pētniece - Dr. chem. S. Gonta

Pētnieks - Dr. biol. V. Savenkovs

Pētnieks - Dr. chem. M. Fleišers

Asistents - I.Gotlibovičs

lu mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts

Documents