Optymalizacja procesu immobilizacji komórek Saccharomyces cerevisiae w żelu alginianowym

• Autorzy: Rombel-Bryzek A. , Zhuk O. , Latała A.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2016.10(1)032

Warianty tytułu

EN

Optimization of immobilization of Saccharomyces cerevisiae cell in the alginate gel

• Konferencja: ECOpole’15 Conference (14-16.10.2015, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem prezentowanych badań była ocena wpływu dwuwartościowych kationów wapnia, magnezu i baru, na zdolność sieciowania żelu alginianowego, stosowanego do unieruchamiania komórek Saccharomyces cerevisiae, oraz oznaczenie aktywności enzymatycznej dehydrogenazy bursztynianowej w immobilizowanych komórkach. Do immobilizacji komórek Saccharomyces cerevisiae wykorzystywano zawiesinę komórek drożdży w alginianie sodu, który następnie żelowano roztworami chlorku wapnia (2, 5, 10 i 30%), chlorku baru (1, 2, 3, 4 i 5%) oraz chlorku magnezu (5%). Aktywność dehydrogenazy bursztynianowej badano spektrofotometrycznie i mierzono za pomocą ilości zredukowanego błękitu metylenowego (sztuczny akceptor elektronów). Uzyskane wyniki ujawniły, że zarówno stężenie, jak i rodzaj stosowanych jonów mają istotny wpływ na stopień usieciowania żelu alginianowego i w konsekwencji na aktywność enzymatyczną SDH w unieruchomionych komórkach. Spośród zastosowanych kationów metali zdolne do sieciowania alginianu były jony wapnia i baru. Ponadto okazało się, że kationy baru charakteryzują się silniejszym powinowactwem do alginianu, dając silniej usieciowany żel alginianowy. Wykazano, że zbyt silne usieciowane alginianu może ograniczać wymianę substancji między żelem alginianowym a roztworem mieszaniny reakcyjnej i, w konsekwencji, zaburzać przebieg reakcji enzymatycznej.

EN

The aim of this study was to evaluate the effect of divalent cations, calcium, magnesium and barium, for the ability to crosslink the alginate gel. The alginate gel was used to immobilize cells of Saccharomyces cerevisiae. The enzymatic activity of succinate dehydrogenase in the immobilized cells was determined. A suspension of yeast cells in sodium alginate, was gelation by solutions of calcium chloride (2, 5, 10 and 30%), barium chloride (1, 2, 3, 4, and 5%) and magnesium chloride (5%). Succinate dehydrogenase activity was tested spectrophotometrically and measured using a reduced amount of methylene blue (an artificial electron acceptor). The results revealed that both the concentration and type of ions employed are important to the degree of cross-linking of the alginate gel and consequently on the enzymatic activity of the SDH immobilized cells. Among the used metal cations capable of crosslinking the alginate are calcium and barium. It was also shown that the barium cations have a stronger affinity for the alginate, to give highly crosslinked alginate gel. It has been shown that too strong cross-linked alginate may limit the exchange of substances between the alginate gel and the solution of the reaction mixture, and consequently interfere with the course of the enzymatic reaction.

Słowa kluczowe

PL

immobilizacja komórek; żel alginianowy

EN

cell immobilization; alginate gel

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 10, No. 1
• Strony: 289--297
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Rombel-Bryzek A.

• Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. kard. B. Kominka 6a, 45-032 Opole, tel. [phone]

autor

Zhuk O.

• Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. kard. B. Kominka 6a, 45-032 Opole, tel. [phone]

autor

Latała A.

• Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. kard. B. Kominka 6a, 45-032 Opole, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Bonin S. Mikroorganizmy immobilizowane. Agro Przem. 2008;6:20-23. http://www.trusz-zdybek.pl/zalaczniki/zalacznik_121.pdf.
• [2] Bakuła Z, Stachowiak R, Wiśniewski J, Granicka L, Bielecki J. Immobilizacja komórek - znaczenie biomedyczne. Postęp Mikrobiol. 2013;52:233-245. www.pm.microbiology.pl/web/archiwum/vol5232013233.pdf.
• [3] Bonin S. Zastosowanie mikroorganizmów immobilizowanych w winiarstwie. Żywn Nauka Technol Jakość. 2008;3:5-15. http://yadda.icm.edu.pl/agro/element/bwmeta1.element.agro-article-d25757a9-70a5-408d-9854-813460103b14/c/01_Bonin.pdf.
• [4] Champagne CP, Lacroix C, Sodini-Gallot I. Immobilized cell technologies for the dairy industry. Crit Rev Biotechnol.1994;14:109-134. DOI: 10.3109/07388559409086964.
• [5] Kossakowska A, Król D. Immobilizowane komórki glonów w ocenie toksyczności miedzi. Rocz Ochr Środ. 2009;11:105-1117. http://ros.edu.pl/images/roczniki/archive/pp_2009_082.pdf.
• [6] Datta S, Christena LR, Rajaram YRS. Enzyme immobilization; an overview on techniques and support materials. 3 Biotech. 2013;3:1-9. DOI: 10.1007/s13205-012-0071-7.
• [7] Dembczyński R, Jankowski T. Unieruchamianie komórek drobnoustrojów metodą kapsułkowania - stan obecny i możliwości rozwoju tej metody. Żywn Nauk Technol Jakość. 2004;4:5-17. http://agro.icm.edu.pl/agro/element/bwmeta1.element.agro-article-f22637f7-45a1-4955-a1ce-b02c477b6f47/c/01_Dembczynski.pdf.
• [8] Grassi M, Sandolo C, Perin D, Coviello T, Lapasin R, Grassi G. Structural characterization of calcium alginate matrices by means of mechanical and release tests. Molecules. 2009;14:3003-3017. DOI: 10.3390/molecules14083003.
• [9] Wrzeszcz K, Marycz K, Zimoch A, Jarmoluk A. Sieciowanie alginianu sodu dla hydrożeli dla inżynierii tkankowej. Przem Chem. 2013;92:1018-1022. http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-e84e2397-76f2-4346-b7ac-1eb92cccaad9.
• [10] Wyrębska Ł, Szuster L, Stawska H. Synteza i aplikacja nowych pochodnych wybranych polisacharydów. Część I: Przegląd literatury. Technologia i Jakość Wyrobów 2014;59:3-16. http://www.ips.lodz.pl/sites/default/files/synteza_i_aplikacja_nowych_pochodnych_wybranych_polisacharydow.pdf.
• [11] Flores-Maltos A, Rodríguez-Durán L, Renorato J, Contreras JC, Rodríguez R, Aguilar CN. Catalytical propertis of free and immobilized Aspergillus niger tannase. Enzyme Res. 2011. DOI: 10.4061/2011/768183.
• [12] Kregiel D. Succinate dehydrogenase of Saccharomyces cerevisiae - the unique enzyme of TCA cycle - current knowledge and new perspectives. W: Canuto RA, redaktor. Dehydrogenases. InTech; 2012;211-216. DOI: 10.5772/48413.
• [13] Oyedotun K.S., Lemire B.D. The quaternary structure of the Saccharomyces cerevisiae succinate dehydrogenase. Homology modeling, cofactor docking and molecular dynamics simulation studies. J Biol Chem. 2004;279:9424-9431. http://www.jbc.org/content/279/10/9424.full.pdf.
• [14] Cammack R. Assay of the enzymes with insoluble or unknown substrates: the membrane-bound quinone reductases as an example. http://www.beilstein-institut.de/escec2006/proceedings/Cammack/Cammack.pdf.
• [15] Shaw CB, Chronister TL, Pech JD. Optimal conditions for kinetic study of succinate dehydrogenase in rat liver. Proc Ark Acad Sci. 1986;40:62-66. https://libinfo.uark.edu/aas/issues/1986v40/v40a19.pdf.
• [16] Lemire BD, Oyedotun KS. The Saccharomyces cerevisiae mitochondrial succinate: ubiquinone oxidoreductase. Biochim Biophys Acta. 2002;1553:102-116. DOI: 10.1016/S0005-2728(01)00229-8.
• [17] Duarte JC, Rodrigues JAR, Moran PJS, Valença GP, Nunhez JR. Effect of immobilized cell in calcium alginate beads in alcoholic fermentation. AMB Express. 2013;3:31. DOI: 10.1186/2191-0855-3-31.