Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Նոր քեմոլիթոտրոֆ բակտերիաների մեկուսացումը և ուսումնասիրությունը սուլֆիդային միներալների կենսատարրալուծման գործընթացներում

Վարդանյան, Արևիկ Կարենի (2015) Նոր քեմոլիթոտրոֆ բակտերիաների մեկուսացումը և ուսումնասիրությունը սուլֆիդային միներալների կենսատարրալուծման գործընթացներում. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ «Հայկենսատեխնոլոգիա» ԳԱԿ ՊՈԱԿ.

[img] PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (819Kb)

    Abstract

    Քեմոլիթոտրոֆ բակտերիաների (ՔԲ) և նրանց կենսագործունեությամբ պայմանավորված գործընթացների ուսումնասիրությունը հանդիսանում է երկրամանրէաբանության հիմնական խնդիրներից մեկը, որի պարզաբանումը ունի ոչ միայն գիտական, այլև գործնական մեծ նշանակություն՝ կապված տարբեր հանքային հումքից մետաղների մանրէաբանական կորզման հետ: ՔԲ հանդիսանում են մանրէների յուրահատուկ խումբ, որոնք իրենց կենսագործունեության համար անհրաժեշտ էներգիան ստանում են երկարժեք երկաթի, ծծմբի վերականգնված միացությունների (RISCs) և սուլֆիդային միներալների օքսիդացման գործընթացներում (Johnson, 2014; Shippers 2007; Rohwerder, Sand, 2003): Ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանական մեթոդների կիրառումը թույլ է տվել բացահայտել ՔԲ զգալի բազմազանություն սուլֆիդային հանքավայրերում (Johnson, 1998, Hallberg, Johnson, 2001; Baker, Banfield, 2003): Իսկ վերջերս Acidithiobacillus ferrooxidans-ի շտամների մուլտիլոկուսային նուկլեոտիդային հաջորդականության անալիզը թույլ տվեց հայտնաբերել նոր ցեղ՝ Acidoferrobacter thiooxidans և մեկ նոր տեսակ՝ Acidithiobacillus (Amouric et al., 2010; Hallberg et al., 2011): Ներկայումս հաշվում են բակտերիաների մեկ տասնյակից ավելի խմբեր, որոնք բնակեցնում են սուլֆիդային հանքավայրերի բիոտոպերը՝ թթու հանքահոսքաջրերը և հանքաթափոնները: Այդուհանդերձ, տարբեր սուլֆիդային հանքավայրերի բնական և տեխնագեն բիոտոպերի ներուժը ՔԲ բազմազանության տեսակետից դեռևս լիովին բացահայտված չէ: Միաժամանակ պարզվել է, որ հանքային հումքից արժեքավոր մետաղների կորզման արդյունավետությունը մեծապես պայմանավորված է բակտերիաների կենսաբանական առանձնահատկություններով, այդ թվում Fe(II)-ը, RISCs-ը և մետաղների սուլֆիդները օքսիդացնելու ակտիվությամբ: Իսկ վերջինս ուղղակիորեն առնչվում է միներալի մակերեսին բակտերիաների ադհեզիայի, կենսաթաղանթ առաջացնելու և օքսիդացման գործընթացներում ներագրավված ֆերմենտների ակտիվության հետ: Բակտերիաների ամրացումը միներալի մակերեսին զգալիորեն ավելացնում է մետաղների տարրալուծումը (Sand et al., 1995; Rohwerder et al., 2003): Հարկ է նշել, որ այս տվյալները ստացվել են հիմնականում At.ferrooxidans-ի ուսումնասիրությունների արդյունքում (Olson at. al., 2003): Մինչդեռ Leptospirillum, Acidimicrobium և Sulfobacillus ցեղերին պատկանող բակտերիաները, որոնք օժտված են սուլֆիդային միներալների օքսիդացման առավել բարձր ակտիվությամբ (Olson et al., 2003; Rawlings et al., 2003; Варданян, Нагдалян, 2009), թերի կամ բոլորովին ուսումնասիրված չեն: Изучено разнообразие и распространение железо- и сероокисляющих хемолитотрофных бактерий в сульфидных месторождениях Армении разных геоформаций. Показано, что природные и техногенные биотопы сульфидных руд в основном представлены родами Acidithiobacillus, Leptospirillum и Sulfobacillus. При этом Acidithiobacillus spp. бактерии доминировали в большинстве проб кислых дренажных вод. Sulfobacillus spp. бактерии были обнаружены в местах разогрева руд, однако их количество было на 2-3 порядка ниже, чем Acidithiobacillus and Leptospirillum spp. бактерии. Половину сообщества железоокисляющих бактерий в пробах отвалов руд составляли Leptospirillum spp. бактерии. Из природных биотопов и экспериментальных систем выщелачивания выделены железо- и сероокисляющие бактерии, которые на основании изучения морфофизиологических особенностией и нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК были идентифицированы как At.ferrooxidans, At.ferrivorans, L.ferrooxidans, L.ferriphilum, S.thermosulfidoxidans и At.albertensis. При этом At.ferrivorans, L.ferriphilum и At.albertensis были обнаружены в Армении впервые. Штаммы 13Zn и SO-1 могут быть представлены как новые виды рода Acidithiobacillus. Выделенные бактерии были депонированны в Центре Депонирования Микробов НПЦ “Армбиотехнология” и получили следующие номера: MDC 7040, MDC 7041, MDC 7042, MDC 7043, MDC 7044, MDC 7045, MDC 7046, MDC 7047, MDC 7048. Нуклеотидные последовательности гена16S рРНК изолированных бактерий вклучены в GenBank (KM819691, KM819192, KM819693, KP455985, KP455986), которые доступны в EMBL в Европе и в базе данных ДНК Японии. Изучена активность ферментов выделенных бактерий, учавствующих в окислении Fe(II) и восстановленных соединений серы. Установлена корреляция между железооксидазной активностью выделенных бактерий и эффективностью выщелачивания пирита. Leptospirillum spp. бактерии по активности железооксидазы значительно превосходили At.ferrooxidans 61 и S.thermosulfidooxidans 6 и соответственно показали более высокую активнасть в окислении пирита. В первые, у Leptospirillum spp. бактерий обнаружены тиосульфатдегидрогеназная и сульфитоксидазная активности. Наличие сульфит:Fe(III) оксидредуктазной активности у Leptospirillum spp. бактерий позволит им существовать при ограниченных количествах кислорода, всегда имеющихся в выщелачивающих системах при высоких температурах. Изучено влияние ионов металлов на ферментативную активность выделеных бактерий. Установлено, что цинк ингибирует железооксидазную и сульфитоксидазную активности у всех изученных бактерий. Ионы Fe(III) ингибировали железооксидазную активность у S.thermosulfidooxidans 6, L.ferrooxidans ZC и At.ferrooxidans 61. В присутствии ионов меди и никеля существенных изменений в активности ферментов у изученных бактерий не обнаружено. Diversity and dissemination of chemolithotrophic iron- and sulfur oxidizing bacteria in sulfide ore deposits of different geoformations in Armenia have been studied. It has been shown that natural and technogenic biotopes of sulfide ores are mainly represented by the following genera: Acidithiobacillus, Leptospirillum and Sulfobacillus. Besides, Acidithiobacillus spp. bacteria dominated in the communities of the majority of acid drainage water samples. Sulfobacillus spp. bacteria were mainly found in thermophilic areas of ores in the quantity of 2-3 order lower in comparison with Acidithiobacillus and Leptospirillum spp. bacteria. About half of communities of iron oxidizing bacteria in ore dump samples was Leptospirillum spp. bacteria. Iron- and sulfur oxidizing bacteria isolated from natural biotopes and experimental leaching systems were identified as At.ferrooxidans, At.ferrivorans, L.ferrooxidans, L.ferriphilum, S.thermosulfidoxidans and At.albertensis on the basis of morphophysiological properties and 16S rRNA nucleotide sequence analysis. Moreover, L.ferriphilum, At.ferrivorans and At.albertensis species have been isolated in Armenia for the first time. Strains 13Zn and SO-1 isolated from leaching systems can be represented as new species of genus Acidithiobacillus. The isolated bacteria have been deponated in the Microbial Depository Center of the SPC ''Armbiotechnology'' and received the following numbers: MDC 7040, MDC 7041, MDC 7042, MDC 7043, MDC 7044, MDC 7045, MDC 7046, MDC 7047, MDC 7048. 16S rRNA sequences of isolated bacteria are included in the Gen Bank (KM819691, KM819192, KM819693, KP455985, KP455986) that are available to European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Europe and the DNA Data Bank of Japan.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Выделение и изучение новых хемолитотрофных бактерий в процессах биовыщелачивания сульфидных минералов. Isolation and study of new chemolithotrophic bacteria in processes of bioleaching of sulfide minerals.
    Uncontrolled Keywords: Варданян Аревик Кареновна, Vardanyan Arevik
    Subjects: Biology
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 03 Oct 2016 10:38
    Last Modified: 03 Oct 2016 10:38
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3551

    Actions (login required)

    View Item