Изучение влияния солей тяжелых металлов на динамику роста исследуемых микроорганизмов

Как известно, процесс накопления металлов микроорганизмами осуществляется в стационарной фазе роста. Процесс накопления связан с тем, что в данной фазе наблюдается истощение субстрата и накопление токсичных продуктов, что вынуждают бактерии к поиску других источников энергии и детоксикации среды обитания. В связи с этим следующим этапом нашей работы являлось определение фаз роста, с целью выявления оптимального времени роста на периодической культуре, а также влияние солей тяжелых металлов на динамику роста исследуемых микроорганизмов.

Определение оптимального времени роста на периодической культуре осуществлялось путем культивирования исследуемых штаммов в периодической культуре на жидкой питательной среде и измерении оптической плотности каждые 3 часа, начиная с нулевого часа. Измерения велись до тех пор, пока не было получено не менее трех приблизительно одинаковых значений оптической плотности, что свидетельствовало о наступлении стационарной фазы роста.

Исходя из данных представленных на графике следует, что лаг-фаза E.coli M-17 длится около 3 часов, E.faecium 9 часов, а у лактобактерий — 18 часов. Продолжительность эспоненциальной фазы роста составляет для E.coli M-17 и E.faecium 6 часов, для лактобактерий 12 часов. Стационарная фаза у E.coli M-17 наступает через 24 часа культивированя, у E.faecium через 27 часов, у L.acidophilus и L.bulgaricus через 36 часов.

Изучение влияния солей тяжелых металлов на динамику роста исследуемых бактерий проводилось аналогично, для этого в среду культивирования вносилась РК исследуемого металла, и осуществлялось культивирование до наступления стационарной фазы роста.

Анализ полученных данных показывает, что действие солей тяжелых металлов на время наступление и продолжительность фаз роста неоднозначно. Стимулирующее действие на рост E.coli M-17 оказывают ионы свинца и железа. При этом продолжительность лаг-фазы составляет 2 часа, экспоненциальной фазы — 13 часов, фазы замедленного роста — 3 часа. Стационарная фаза наступает через 18 часов культивирования.

Противоположное действие оказывают ионы кобальта, меди и кадмия. Наблюдается замедление роста микроорганизмов. Так лаг-фаза длится 6 часов, экспоненциальная фаза — 3 часа, фаза замедленного роста — 18 часов. Стационарная фаза наступает через 27 часов культивирования. Ионы марганца, цинка, никеля и хрома влияния на динамику роста не оказывают.

Аналогичным образом исследуемые тяжелые металлы влияют на динамику роста E.faecium. Ионы свинца и железа оказывают стимулирующее действие на рост микроорганизмов, лаг-фаза длится 3 часа, экспоненциальная фаза — 15 часов, фаза замедленного роста — 6 часов, стационарная фаза наступает через 24 часа культивирования. Ионы кобальта, меди и кадмия замедляют рост микроорганизмов. Продолжительность лаг фазы составляет 12 часов, экспоненциальной фазы — 3 часа, фазы замедленного роста — 15 часов. Стационарная фаза наступает через 30 часов культивирования. Ионы марганца, цинка, никеля и хрома влияния на динамику роста не оказывают.

По отношению к L.acidophilus и L.bulgaricus, стимулирующее действие кроме ионов свинца и железа оказывают ионы марганца. Продолжительность лаг-фазы составляет 18 часов, экспоненциальной фазы — 12 часов, фаза замедленного роста длится 3 часа, а стационарная фаза наступает через 33 часа культиврования. Увеличению времени наступления и продолжительности фаз роста способствует присутствие ионов кобальта, кадмия, меди и цинка. Так продолжительность лаг-фазы составляет 21 час, экспоненциальной фазы — 15 часов, фаза замедленного роста — 3 часа, стационарная фаза наступает через 39 часов культивирования. Ионы никеля и хрома влияния на динамику роста данных микроорганизмов не оказывают.

Исходя из полученных данных следует, что лаг-фаза у исследуемых штаммов длится примерно 3 часа. Продолжительность экспоненциальной фазы роста для B.сereus IP 5832, B.subtilis 534 и B.subtilis 3 составляет 21 час культивирования, а для B.licheniformis — 24 часа. Наступление стационарной фазы для B.сereus, B.subtilis 534 и B.subtilis 3 наблюдается через 24 часа культивирования, для B.licheniformis — 27 часов.

Анализ данных полученных при изучении действия солей тяжелых металлов на время наступление и продолжительность фаз роста показывает, что ионы оказывают свинца и железа стимулирующее действие на рост B.subtilis 534. При этом продолжительность лаг-фазы составляет 2 часа, экспоненциальной фазы — 15 часов, стационарная фаза наступает через 21 час культивирования.

Противоположное действие действию ионам свинца и железа на динамику роста B.subtilis 534 оказывают ионы кобальта и кадмия. Они замедляют рост данного микроорганизма и удлиняют лаг-фазу до 4 часов, экспоненциальная фаза длиться 27 часов, стационарная фаза наступает через 30 часов культивирования. Остальные два металла (марганец и цинк) влияния на динамику роста не оказывают.

Аналогичным образом соли тяжелых металлов влияют и на динамику роста B.cereus IP 5832 и B.subtilis 3. Исключение составляют ионы кобальта в отношении B.cereus. В его присутствии продолжительность лаг-фазы составляет 4 часа, продолжительность экспоненциальной фазы составляет 30 часов, стационарная фаза наступает через 33 часа культивирования.

В случае B.licheniformis, стимулирующее действие на динамику роста, в отличии от трех предыдущих штаммов, кроме ионов железа и свинца оказывают также ионы цинка, при этом продолжительность лаг-фазы составляет примерно 2 часа, экспоненциальной фазы — 18часов, стационарная фаза наступает примерно через 24 часа культивирования. Увеличению же времени наступления и продолжительности фаз роста способствует присутствие ионов кобальта и кадмия. Так продолжительность лаг-фазы составляет 4 часа, экспоненциальной фазы — 33 часа, стационарная фаза наступает через 36 часов культивирования. Ионы марганца влияния на динамику роста данного микроорганизма не оказывают.