Медиаторный биосенсор на основе дрожжевых клеток Debaryomyces hansenii для определения бпк 5

Введение

Медиаторная транспортация широко используется в биоэлектрохимии для разработки биосенсоров [1-3], а также элементов биотоплива [4, 5]. Преимущество использования медиаторных датчиков(сенсоров) заключается в том, что результаты измерения не зависят от парциального давления кислорода в среде, а также от того, что они нечувствительны к изменениям pH в данной среде. Использование медиаторов электронного транспорта в анодном отсеке биотопливного элемента даёт возможность уменьшить эксплуатационные расходы, поскольку медиатор успешно конкурирует с естественным акцептором электрона - кислородом, и нет нужды в деаэрации.

Таким образом, данные исследования являются актуальными, а именно – кинетический анализ взаимодействия клеток и медиаторов - является наиболее важным. Эффективность получения аналитического сигнала в биосенсорах и эффективность преобразования химической энергии субстрата в электрическую энергию в биотопливе зависят от скорости восстановления медиатора клетками, существенно отличается для разных типов микроорганизмов и медиаторов. Исходя из этого, целью данной работы является изучение особенности, а также сравнение эффективности медиаторов как акцепторов электронов для клеток D.Hansenii при окислении глюкозы.

В качестве медиаторов использовались следующие соединения: тионин, метиленовый синий, нейтральный красный и 2,6-дихлорфенолиндофенол. Их использование связано с тем, что они нетоксичны и широко используются как носители электронов с активного центра клеточных ферментов к поверхности электродов.

В качестве модельных микроорганизмов использовались бактерии G. oxydans и дрожжи D. hansenii. Дрожжи клеток D. hansenii использовались как микроорганизмы, поскольку они имеют широкий спектр окисленных субстратов и стабильность ферментативных систем в условиях стресса, что делает эти микроорганизмы перспективными для разработки сенсоров и мониторинга параметров окружающей среды [6]. G.oxydans имеют уникальную организацию метаболической системы, характеризующееся поверхностной локализацией ряда основных окислительных ферментов и высокой работоспособностью цепи транспорта электронов, обеспечивает быструю реакцию биосенсора [7]. G.oxydans широко используются для создания биосенсоров и биотопливных элементов. Создание констант скорости для взаимодействия медиаторов с клетками выбранных микроорганизмов позволит избирательно выбирать медиатор электронного транспорта при разработке биосенсоров и биотопливных элементов.

Предметом исследования является особенности клеток D.Hansenii.

Объектом исследования является изучение влияния эффективности медиаторов как акцепторов электронов для клеток D.Hansenii при окислении глюкозы.

Задачи исследования:

- изучить медиаторный биосенсор на основе дрожжевых клеток Debaryomyces hansenii для определения БПК;

- проанализировать взаимодействие ферментных систем дрожжевых клеток;

- исследовать рабочие параметры медиаторного биосенсора на основе дрожжей D. Hansenii;

- проанализировать определение БПК микробным медиаторным биосенсором на основе дрожжей D. Hansenii;

- провести сравнительный анализ эффективности медиаторов как акцепторов электронов для клеток d. hansenii при окислении глюкозы.

Методы исследования: анализ, синтез, выделение существенных особенностей.