Abstrakt vědeckého článku o průmyslových biotechnologiích, autor vědecké práce – Olga Yakovlevna Mezenova, Pavel Pavlovič Potapov, Tatyana Nikolaevna Ruleva
Byla provedena analýza fyziologie výživy a specifik biologického vývoje nálevníků Stylonychia mytilus. Znaky identifikace úrovně bezpečnosti sterilovaných rybích konzerv s potenciálně nadstandardním množstvím benzo(a)pyrenu jsou doloženy metodou biotestování na nálevníku Stylonychia mytilus s přihlédnutím k vlivu příbuzných látek. Byly vyvozeny závěry o nemožnosti kontroly hladiny benzo(a)pyrenu v mezích stanovených regulačními dokumenty pomocí
i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.
Podobná témata vědecké práce o průmyslových biotechnologiích, autorkou vědecké práce je Olga Yakovlevna Mezenova, Pavel Pavlovič Potapov, Tatyana Nikolaevna Ruleva
Studium reakcí nálevníku Stylonychia mytilus na bezpečnostní faktory sterilizovaných rybích konzerv na základě obsahu benzo(a)pyrenu
O kontrole bezpečnosti rybích konzerv pomocí nálevníků Stylonychia mytilus Ehrenberg, 1838 (Protozoa, Ciliophora, Oxytrichidae)
Stanovení celkové toxicity ochrany rostlin před chorobami na bázi bioflavonoidů pohanky
Vliv nového přípravku na ochranu rostlin na růst a vývoj hrachu a stanovení jeho toxicity
Posouzení vlivu ultrajemných částic železa a jeho oxidů pomocí jednobuněčných testovacích systémů
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.
i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.
Stylonychia mytilus s denní expozicí Vede analýza fyziologie krmiva a specifičnost biologického vývoje nálevníků Stylonychia mytilus. Vlastnosti odhalování úrovně bezpečnosti sterilovaných rybích konzerv potenciálně obsahujících benz(a)pyren v množství překračujícím předepsanou míru metodou biotestování na infuzoriích Stylonychia mytilus jsou prokázány s ohledem na vliv doprovodných látek. Závěry o nemožnosti kontroly hladiny benz(a)pyrenu v limitech stanovených regulačními dokumenty s použitím Stylonychia mytilus jsou prováděny při denní expozici.
Text vědecké práce na téma “Reakce nálevníku Stylonychia mytilus na obsah benzo(a)pyrenu jako bezpečnostního faktoru ve sterilovaných rybích konzervách”
Reakce nálevníků SgullopusIlaa kaše na obsah benzo(a)pyrenu jako bezpečnostního faktoru ve sterilovaných rybích konzervách
Dr. Tech. vědy O. Ya. MEZEŇOVÁ, P. P. POTAPOV,
Kaliningradská státní technická univerzita 236011, Kaliningrad, Sovetsky Ave., 1 kandidát věd. tech. Sciences T. N. RULEVA Atlantic Research Institute of Fisheries and Oceanography 236000, Kaliningrad, st. Dmitrij Donskoj, 3
Je vedena analýza fyziologie krmiva a specifičnosti biologického vývoje nálevníků Stylonychia mytilus. S ohledem na vliv doprovodných látek jsou prokázány vlastnosti odhalování úrovně bezpečnosti sterilizovaných rybích konzerv s potenciálně obsahujícím benz(a)pyren v množství překračujícím předepsanou míru metodou biotestování na infuzoriích Stylonychia mytilus. Při denní expozici jsou učiněny závěry o nemožnosti kontroly hladiny benz(a)pyrenu v limitech stanovených regulačními dokumenty při použití Stylonychia mytilus.
Klíčová slova: benz(a)pyren, kontrola, biotestování, infusoriáni, Stylonychia mytilus. Klíčová slova: benzo(a)pyren, kontrola, biotestování, nálevníci,
Expresní kontrola bezpečnosti potravin, z nichž mnohé podléhají zkáze, se stává stále důležitějším při posuzování jejich kvality. Při analýze biologické nezávadnosti krmiv a surovin pro jejich výrobu se podle předpisů používají nálevníky, což umožňuje vyjádřit názor na kvalitu produktu v relativně krátké době. Práce provedla studie s cílem posoudit možnost použití těchto nálevníků k analýze bezpečnosti sterilizovaných rybích konzerv, které potenciálně obsahují chemické toxické látky procházející technologickým řetězcem ze surovin, potravinových přísad a nádob. Cílem práce bylo studovat odezvy stylonychie ve vztahu k benzo(a)pyrenu obsaženému v některých typech konzervovaných uzených ryb. Abychom dosáhli tohoto cíle, analyzovali jsme rysy fyziologie trávení Stilonychia ciliates, stanovili jsme citlivost testovacích organismů na benzo(a)pyren, doloženou
Ověřené parametry přípravy vzorku zohledňující vliv hlukových (doprovodných) faktorů v technologii konzervování ryb.
Materiály a metody
S přihlédnutím k vlastnosti benzo(a)pyrenu rozpouštět se v organických rozpouštědlech byl k přípravě modelového vzorku pro testování použit vodný roztok acetonového extraktu.
Při provádění výzkumu byla jako testovací reakce zvolena reakce inhibice reprodukce při každodenní expozici nálevníkům. Tato volba je založena na následujících třech faktorech. Testovací systém je soubor buněk, jejichž fyziologický stav není v každém časovém okamžiku obecně stejný, jejich reakce nenastává současně, ale s určitým časovým rozptylem. Druhý faktor je způsoben délkou procesu trávení (12-18 hodin), přičemž se vychází z předpokladu, že za účelem strávení emulze (vodného roztoku směsi
benz(a)pyren-aceton) vyžaduje relativně dlouhou dobu. Třetí faktor je spojen s vlastností benzo(a)pyrenu, tzv. bioakumulací, tedy projevem jeho účinku až po delší době.
Metodický základ pro provádění denního experimentu a způsob přípravy vodného roztoku acetonového extraktu v modifikované formě byly vypůjčeny z regulační dokumentace [1, 2. Státní standardní vzorek „Benz(a)pyren v hexanu“ (GSO 7515- 98) byl zvolen jako zdroj benzo(a)pyrenu o koncentraci 100 mg/kg. Hexan byl odpařen při jeho teplotě varu (69 °C), suchý zbytek byl rozpuštěn v acetonu ve stejném objemu (2 ml). Jako modelový vzorek byly použity suché pekařské droždí (2,5 g) zředěné v 7,5 g 2,7% roztokem kyseliny octové. Koncentrace kyseliny byla zvolena na základě její minimální regulované přítomnosti v konzervách, které potenciálně obsahují benzo(a)pyren. Ze zásobního roztoku benzo(a)pyrenu byla připravena řada ředění (25; 10 mg/kg). Zásobní roztok (100 mg/kg) byl testován stejným způsobem. Po rozpuštění kvasinek byl modelový vzorek naplněn 10 ml acetonu (kontrola) nebo 9,5 ml acetonu a 0,5 ml benzo(a)pyrenu rozpuštěného v acetonu (pokus). Vzorek byl intenzivně třepán po dobu 10 minut a poté usazen stejnou dobu. Pomocí dávkovače se opatrně odstranila vrstva supernatantu v objemu 0,5 ml a rozpustila se ve 30 ml roztoku Lozin-Lozinsky (minerální roztok pro kultivaci stylonychií). Výsledný vodný roztok acetonového extraktu byl testován na stylonychii. Doba expozice byla 24 hod. Z denní kultury nálevníků bylo odebráno 20 μl média s 2-5 buňkami. Záznam byl proveden pomocí mikroskopu značky MBS-10 výrobce LZOS (Rusko). Po sčítání byl do jamek přidán vodný roztok acetonového extraktu v množství 200 μl. Blok jamkových mikroakvárií byl zakryt sklem, aby se zabránilo odpařování. Po 24 hodinách byl spočítán počet stylonychií v kontrole a v experimentu. V tomto případě bylo kritériem toxicity snížení nárůstu počtu nálevníků v experimentu vzhledem ke zvýšení počtu v kontrole (v procentech).
Zvýšení počtu buněk bylo určeno vzorcem
kde LG( je aritmetický průměr počtu buněk na konci analýzy, ks;
N0 je aritmetický průměr počtu buněk na začátku analýzy, ks.
Kritérium toxicity v procentech bylo vypočteno pomocí vzorce
kde D-LGop je nárůst počtu nálevníků v experimentu na konci analýzy, ks;
DLGK – zvýšení počtu nálevníků v kontrole na konci analýzy, ks.
Byly provedeny studie ke stanovení prahu přežití stylonychie ve vztahu ke stolní soli za použití řady roztoků o různých koncentracích. V tomto případě bylo z denní kultury odebráno 20 μl média s nálevníky a umístěno do buněk bloku studňových akvárií v množství 5-15 kusů. Do jamek byl přidán testovací roztok v množství 200 μl. Délka studie byla 3 hod. Bylo zjištěno, že při testování 3% roztoku NaCl byla míra přežití nálevníků 1% a při testování 100% roztoku a dále se míra přežití začala snižovat.
Při zjišťování míry vlivu hlukových (technologických) faktorů na přežívání nálevníků byly studovány reakce testovacích organismů v závislosti na obsahu kyseliny octové. Za tímto účelem byla připravena řada roztoků s různými koncentracemi kyseliny octové. Při provádění výzkumu bylo z denní kultury odebráno 20 μl média s nálevníky a umístěno do buněk bloku studňových akvárií v množství 5-15 kusů. Pro analýzu byl použit zkušební roztok v množství 200 μl.
Pomocí výše popsané metody byly provedeny studie ke stanovení účinku vodných roztoků acetonu o různých koncentracích na přežití nálevníků.
Výsledky a jejich diskuse
Při studiu biologických charakteristik vybraných testovacích objektů bylo zjištěno, že nálevníci Lu/oius/gsh tu Shi 5 se živí převážně bakteriemi a dalšími mikroorganismy, jejichž buňky jsou schopni polykat. Velké druhy mohou pozřít buňky mikrořas a různých prvoků, včetně menších nálevníků. Během procesu fagocytózy dochází k absorpci potravinových i nepotravinových částic. Nálevníci mezi nimi nejsou schopni rozlišovat. Adorální (periorální) řasinky vytvářejí proud vody, který směřuje potravu do cytostomu (ústa buňky). Když potrava vstoupí do této zóny, plazmatická membrána invaginuje do buňky a uzavře se kolem nahromadění potravy, čímž se vytvoří trávicí vakuola, která se oddělí od vnější membrány a dostane se do endoplazmy. Po rozšněrování začíná v trávicí vakuole proces biodestrukce, pH v ní prudce klesá a dovnitř vstupují trávicí enzymy. Po nějaké době se pH prostředí ve vakuole zvýší a trávení pokračuje v mírně zásaditém prostředí. Pohyb v endoplazmě po jasně definované cestě, jídlo
Trávicí vakuola uvolňuje natrávené živiny do endoplazmy. Po ukončení procesu trávení se vakuola, nyní nazývaná defekační vakuola, přiblíží k povrchu buňky v oblasti cytoprase, kde stejně jako v cytostomu nejsou žádné kortikální struktury. Tam se membrána defekační vakuoly a cytoplazmatická membrána spojí, což má za následek uvolnění nestrávených zbytků potravy a nepotravinových částic do prostředí. Oblast cytoplazmatické membrány v oblasti cytostomu a cytoprase je udržována neustálým transportem malých vezikul, které se po určité transformaci oddělí od cytoplazmatické membrány v oblasti cytoprase. cytostom a materiál transportní membrány [3].
Trávení nálevníků ve svém mechanismu lze tedy charakterizovat jako blízké savcům a použít jako model ve vztahu k člověku.
Spolu se společnými rysy trávicího procesu s jinými nálevníky-sedementátory má Dryopusida mutiia řadu charakteristických rysů. Uvnitř buňky jsou propojené trávicí struktury, které jí umožňují strávit velký objem potravy. Zároveň je rychlost absorpce potravy a skladovací kapacita stylonychií velmi vysoká (až 1-70 % objemu buňky). Absorbované částice potravy jsou distribuovány do tří konvenčně určených oblastí – zón A, B a C. Když jídlo vstoupí do buňky, zóna A zůstane vždy prázdná a jídlo se hromadí v zóně B. Zóna C se naplní až po naplnění zóny B.
Ultrastrukturální studie sigmoidního tuylizu ukázaly, že jeho cytoplazma je rozdělena do dvou strukturně a funkčně odlišných sekcí. První obsahuje cytoplazmu s organelami v ní přítomných, druhá obsahuje organizovaný propojený systém trávicích kanálků s četnými tubulárními tělísky o průměru asi 5 nm. Kanály chybí v zóně A, zatímco jejich maximální koncentrace je pozorována v zóně B. Během procesu trávení částice potravy vždy sleduje cestu z kanálků a je vždy obklopena trubkovými tělísky. Uvnitř kanálů postrádá membránu, která tvoří trávicí vakuolu. V tomto případě buňky zachycené nálevníky, které mají zpočátku membránu, ji při vstupu do kanálkového systému ztrácejí [1].
Výzkum vědců z Harbin University prokázal přítomnost kyselé fosfatázy v tubulárních tělech trávicích kanálků, což ukazuje na její roli v procesu trávení. Bylo zjištěno, že uvolňování kyselé fosfatázy v Lu/o^s/g/d multh buňkách z mladé (asi 100 dělení) a stárnoucí (asi 2000 nepohlavních dělení) kultury se liší v době uvolnění enzymu po absorpci částice potravy buňkou.
Vrchol působení enzymu nastává o 1,5 hodiny dříve v buňkách z mladé kultury. Celý trávicí proces v buňkách z mladé kultury trvá asi 12 hodin, ve srovnání s 18 hodinami v buňkách ze stárnoucí kultury. Výzkumníci také naznačují, že aktivita kyselé fosfatázy je snížena ve stárnoucích buňkách brzlíku Sylpolysida [8].
Mezi rysy biologického vývoje těchto organismů je třeba poznamenat, že většina nálevníků, včetně stylonychie, se množí agamicky, to znamená dělením na dvě části. Agamické rozmnožování jedné buňky vede k vytvoření klonu, v jehož rámci mají jí příbuzní jedinci identický genotyp, pokud nebereme v úvahu poměrně vzácné mutace. Můžeme tedy uvažovat, že populace nálevníků získaná z jedné buňky jako výsledek agamické reprodukce je „izogenní“. Čas od času lze u většiny druhů nálevníků pozorovat sexuální proces – konjugaci. Obě buňky se k sobě přiblíží, lokálně se navzájem spojí a vymění si genetický materiál. Je třeba poznamenat, že ne všichni nálevníci patřící ke stejnému druhu jsou schopni se navzájem konjugovat. K tomu musí patřit ke komplementárním typům páření, jejichž počet může dosáhnout několika desítek.
Při dlouhodobém pozorování jednotlivých agamicky se rozmnožujících klonů nálevníků bylo pozorováno, že u nich dochází k některým změnám souvisejícím s věkem. Klon řasinek, stejně jako vyšší organismy, prochází řadou fází: mládí, zralost, stárnutí a smrt. Nový cyklus začíná konjugací, což vede k omlazení makronukleu. První agamické generace pocházející z exkonjugantů nejsou schopné sexuální reprodukce [3].
Fyziologický stav je také dán růstovou fází kultury a fází životního cyklu každé jednotlivé buňky. V tomto případě je optimálním stavem kultury řasinek pro nastavení biologického testu z hlediska citlivosti odpovědi fáze exponenciálního růstu u řasinek, které netvoří cysty, případně postcystické stadium řasinek. životní cyklus u druhů tvořících cysty. Při použití nálevníků v testovacím systému, kteří nejsou schopni tvořit klidové cysty, je nutné nálevníky speciálně kultivovat v periodickém režimu do určité růstové fáze [3].
Další důležitou charakteristikou nálevníků jako testovacích objektů je fáze životního cyklu. Bylo zjištěno, že nově dělené buňky mají největší citlivost na toxické látky, při dalším vývoji buňky se zvyšuje její odolnost vůči toxickým látkám až do dalšího dělení [3].
Při použití volně žijících sedimentačních nálevníků jako testovacích objektů se toxické látky dostávají do buňky jak přes buněčný povrch, tak v důsledku fagocytózy. Provádí se tedy kombinace obou metod aplikace rušivého účinku na testovací systém. To je velká výhoda nálevníků jako testovacích objektů. Jednak se vlivem fagocytózy výrazně zvyšuje rychlost průniku toxických látek do buňky, která je již vzhledem k velkému specifickému povrchu buňky dosti vysoká. Za druhé, některé látky, které jsou samy o sobě málo toxické, mohou procházet chemickými změnami v gastrointestinálním traktu zvířete, v důsledku čehož se jejich toxicita mnohonásobně zvyšuje. V metodách, které využívají externí metodu ovlivňování testovacího systému, nemusí být takové látky detekovány. Zároveň, stejně jako při pokusech na nálevníku, který má trávicí systém v některých ohledech podobný vyšším organismům, se u těchto látek projeví účinek. Přitom toxické látky nerozpustné ve vodě, které v ní tvoří emulze, mohou nálevníci přijímat jako částice potravy [3].
Výše uvedené určuje racionalitu použití vybraných testovacích organismů k analýze potenciálních bezpečnostních faktorů v technologii sterilizovaných rybích konzerv.
Výsledky experimentů ke stanovení závislosti míry přežití stilonychie (kritérium toxicity) na koncentraci benzo(a)pyrenu v modelových vzorcích na bázi suchých pekařských kvasnic, vybraných jako modelový produkt, jsou uvedeny na Obr. 1.
Paramecia se živí hlavně bakteriemi. Bušením řasinek peristomálního pole a zvlněné membrány je voda s v ní suspendovanými bakteriemi hnána ústy do hltanu, kde se v místě kontaktu s holou endoplazmou z hltanu vytvoří kulatá trávicí vakuola. voda s bakteriemi v ní uzavřených každých 1,5 minuty. Odtrhne se od hrdla a je unášen pomalým krouživým pohybem řasnaté plazmy. Trávicí vakuola prochází tělem paramecia po zcela určité dráze kolem celého těla (trávicí cyklus), která trvá v závislosti na druhu potravy a teplotě od 1 do 3 hod. Při trávicí cyklóze difundují trávicí enzymy do vakuola, bakterie jsou tráveny a nestrávený zbytek je každých 6-7 minut vytlačen práškem umístěným na ventrální straně na zadním konci těla.
Při průchodu vakuolami v nich dochází ke změně reakce. Při tvorbě vakuol má jejich obsah alkalickou reakci, ale velmi rychle přechází do kyselosti. V této době bakterie odumírají, obsah vakuoly tvoří poměrně hustou hrudku a samotná vakuola se zmenšuje. Poté obsah vakuol opět získá alkalickou reakci, vakuoly se zvětší, potravní bolus se rozpustí a vytvoří se kapičky, které přecházejí do protoplazmy a tam se resorbují. Před vysunutím se vakuola opět zmenší.
Terminální řezy trichocyst Paramecium. Jsou viditelné tvrdé špičky ve tvaru nehtů, zbývající měkčí a příčně pruhovaná část trichocyst je zploštělá (snímek pořízený elektronovým mikroskopem)
Zajímavé je srovnání změny reakce v trávicí vakuole s tím, že u vyšších živočichů dochází také k trávení nejprve pomocí pepsinu v kyselém prostředí a poté pomocí trypsinu v prostředí zásaditém.
Paramecia absorbuje velké množství bakterií. Ve vodné kultuře Bacillus subtilis tedy Paramecium tvoří 60 trávicích vakuol za hodinu a každá vakuola obvykle obsahuje asi 30 bakterií. To představuje 43 000 bakterií denně.
Na hranici ekto- a endoplazmy v parameciu, v první a třetí čtvrtině těla, jsou umístěny vakuoly kontraktilní neboli pulzující. Skládají se ze samotné vakuoly a systému aferentních kanálů, které ji obklopují ve formě hvězdy.
Aktivita vakuoly probíhá následovně. Před vyprázdněním do vnějšího prostředí je vakuola naplněna kapalinou a je tedy zvláště viditelná. Adduktorové kanály jsou v tomto okamžiku pouze mírně naplněny vodou. Tato fáze se nazývá diastola. Pak se vakuola stáhne, vylije svůj obsah do vnějšího prostředí speciálním malým otvorem (vylučovací pór) a zkolabuje (systola) a kanály se ještě více naplní. Následně se kanály všechny najednou stáhnou, nalijí svůj obsah do vakuoly a celý proces začíná znovu. Kontraktilní vakuola a vylučovací pór paramecia jsou přísně konstantní
lokalizované struktury. Střídavě dochází k pulzaci přední a zadní vakuoly. Rychlost tepování vakuoly závisí na teplotě a koncentraci prostředí. Při 16 °C se vakuola ve sladké vodě smršťuje 3-3,5krát za minutu. Během půl hodiny uvolní dvě kontraktilní vakuoly množství vody rovnající se objemu těla paramecia.
Smyslem kontraktilních vakuol u paramecia, stejně jako u jiných prvoků, je udržení určitého osmotického tlaku v těle paramecia uvolňováním přebytečné vody. Kromě toho se spolu s vodou vylučují i některé metabolické produkty, jako je kyselina močová.
K separaci metabolických produktů slouží také vylučovací tělíska nacházející se v těle paramecia, mající podobu pravidelných krystalů různých tvarů, které silně lámou světlo (hranoly, jehličky, drúzy, válečky atd.).
Skládají se z fosforečnanu vápna. Jsou vylučovány z těla přes kontraktilní vakuolu.
