Виживання дріжджів Saccharomyces Cerevisiae, вирощених на глюкозі та фруктозі, за дії пероксиду водню
ЗМІСТ
ВСТУП 3
1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ 5
1.1 Дріжджі як модельний об'єкт дослідження.............................................5
1.2. Дія фруктози на різні аспекти метаболізму в клітині…….…..….…...6
1.2.1. Замінники цукру………….………………………………...6
1.2.2. Фруктоза при цукровому діабеті…………………….........7
1.3. Оксидативний стрес у дріжджів……………………………………….9
1.3.1. Утворення АФК…………………………………………….9
1.3.2. Окисні пошкодження, спричинені АФК………………...11
1.3.3. Системи захисту від АФК………………………………..13
1.4. Респіраторна активність у дріжджів………………………………….15
2. МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ…..…………………………….17
3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ…………………...18
3.1. Виживання S. сerevisiae, вирощених на глюкозі та фруктозі, за дії пероксиду водню…………..……………….……………………………………18
3.2. Респіративна активність S. сerevisiae, вирощених на глюкозі та фруктозі, в умовах стресу……………………………………………………….20
4. ВИСНОВКИ ......................................................................................................23
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ ......................................................................................24
Вступ
Основним джерелом вуглецю для еукаріотичних організмів, зокрема для пекарських дріжджів Saccharomyces сerevisiae, є глюкоза, яка забезпечує клітини енергією. Проте, інший вуглевод – фруктоза – також може бути джерелом карбону та енергії. Таким чином, глюкоза та фруктоза – це два взаємозамінні моносахариди, що використовуються як вуглецевмісні компоненти в середовищі культивування дріжджів. Дріжджі Saccharomyces сerevisiae є популярним та зручним модельним об’єктом для досліджень показників життєздатності та механізмів захисту еукаріотів у стресових умовах. Поширеними стресовими умовами, з якими часто зустрічаються мікроорганізми в природі, є оксидативний стрес. Оксидативний стрес можуть індукувати різноманітні чинники, серед яких – ультрафіолетове та г-випромінювання, температурний шок, хімічні сполуки. Відомо, що АФК задіяні в патогенезі таких захворювань, як цукровий діабет, атеросклероз та інші. Вивчаючи виживання дріжджів та стан антиоксидантної системи еукаріотів на прикладі пекарських дріжджів Saccharomyces сerevisiaе, вирощених на різних вуглецевих субстратах, актуально та цікаво буде дослідити, чи впливають різні вуглеводи на виживання дріжджів в умовах оксидативного стресу. Як відомо, фруктозу широко використовують в харчовій промисловості. Крім того, фруктоза застосовується як замінник цукру при цукровому діабеті. Але мало кому відомо про небажані шкідливі ефекти цього моносахариду на організм.
Отже, метою нашої роботи було оцінити показники життєздатності та респіраторної активності дріжджів S. сerevisiae, вирощених на глюкозі та фруктозі, в умовах стресу, індукованого пероксидом водню.
Для реалізації мети були поставлені наступні завдання:
дослідити виживання дріжджів S. сerevisiae, вирощених на глюкозі та фруктозі, за дії пероксиду водню.
дослідити вплив пероксиду водню на респіраторну активність клітин дріжджів, вирощених на глюкозі та фруктозі.
1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1. Дріжджі як модельний об’єкт дослідження
На сьогоднішній час дріжджі широко використовуються у науці як модельні системи для досліджень генетики, молекулярної і клітинної біології еукаріотів. Це група одноклітинних грибів, які розмножуються вегетативно за допомогою брунькування або шляхом бінарного поділу [3].
Одною із популярних модельних систем у вивченні оксидативного стресу і механізмів антиоксидантного захисту є пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiae, оскільки вони є найбільш дослідженими серед еукаріотичних мікроорганізмів. А послідовність нуклеотидів генетичного матеріалу є добре вивченою та розшифрованою і складається з 12 млн. пар основ.
Saccharomyces cerevisiae відносяться до класу Ascomycota (сумчасті гриби), підкласу Hemiascomycetidae (голосумчасті), порядку Endomycetales (ендоміцети), родини Saccharomycetaceae (сахароміцети). Форма та розміри клітин залежать від фізіологічного стану та умов їх культивування. Переважна більшість клітин пекарських дріжджів мають довжину 9-11 мкм і ширину 6-8 мкм та округлу, еліпсоїдну чи яйцеподібну форму [3].
Важливою особливістю Saccharomyces cerevisiae є також те, що за структурою клітини дріжджів дуже подібні до клітин ссавців, а багато білків є гомологічними до людських. Це і дає можливість використовувати їх як модельний об’єкт в дослідженнях.
Дріжджі є хемоорганогетеротрофами, тобто використовують органічні сполуки як для отримання енергії, так і як джерела вуглецю [1, 3]. Найчастіше як джерело карбону використовують глюкозу.
1.2. Дія фруктози на різні аспекти метаболізму в клітині
1.2.1. Замінники цукру
Вуглеводи є головним джерелом енергії в харчуванні людини. Перевищення фізіологічних потреб у простих вуглеводах, зокрема харчовому цукрі, є одним з факторів ризику таких захворювань, як карієс, цукровий діабет, атеросклероз, гіпертонічна хвороба, ожиріння та призводить до зменшення тривалості життя. Проте, в економічно розвинених країнах споживання цукру, здебільшого у вигляді бурякового та тростинного, постійно збільшується. У зв'язку з цим, все більшого значення набуває використання харчових замінників цукру, які є менш калорійними і мають високу солодкість: аспартаму, ацесульфаму К (Е950), сахарину, цикломату та рослинного білка монеліну. Солодкості ( в умовних одиницях ) природних цукрів та деяких цукрозамінників відносяться як: сахароза : глюкоза : фруктоза : лактоза : сахарин : аспартам = 1.0 : 0.5 : 1.7 : 0.2 : 400 : 180. Однак, як природні, так і синтезовані підсолоджувачі можуть індукувати розвиток описаних вище захворювань.
Отже, серед природних замінників найсолодшою є фруктоза. В природі вона знаходиться у фруктах, овочах, меді, надаючи їм солодкого смаку. Оскільки вона солодша за глюкозу та сахарозу, то її можна використовувати в менших кількостях. Виходячи з цього, споживання фруктози за останні десятиліття дуже зросло, перш за все у кристалічній формі та у вигляді цукрових сиропів, у складі яких фруктоза становить до 55%, а глюкоза – 42%. Фруктозу широко застосовують в харчовій промисловості, як підсолоджувач у виробництві низькокалорійних продуктів, газованих солодких та енергетичних напоїв, солодощів, консервованих плодів, желе та молочної продукції [22]. І як вважають деякі лікарі-дієтологи, фруктоза є безпечнішою формою цукру, ніж сахароза, особливо для людей, хворих на цукровий діабет і вживається як основний компонент в продуктах харчування. Оскільки не впливає на рівень глюкози в крові. Проте, в той же час, за словами вчених [22], фруктоза здійснює небезпечний вплив на інші аспекти метаболізму. Зокрема, фруктоза –