Аннотация:
Физиологические ответы клеточных культур цианобактерий и микроводорослей на действующие экологические факторы в значительной степени зависят от условий их культивирования. Диффузионное культивирование предполагает отделение исследуемой суспензионной культуры клеток от внешнего объема среды мембраной с размерами пор, пропускающих соединения с определенной молекулярной массой, через которую осуществляется диффузия веществ.Диализный мешок с клетками микроорганизмов погружается в значительно больший объем «внешней среды», что обеспечивает свободное выведение продуктов обмена и поступление субстрата.
Метод пригоден для изучения разных классов микроорганизмов: цианобактерий, зеленых микроводорослей, гетеротрофных бактерий. Исследуемая суспензионная культура находится во внутреннем объеме двойного сосуда. Особенности метода лучше проявляются при максимальном соотношении поверхности и объема диализной мембраны: лучшая форма диализного мешка не шар, а длинный цилиндр, полностью погруженный в 5 – 10-кратный объем «внешней среды».
Для диализной культуры характерно увеличение продолжительности стационарной фазы, при этом ряд ее физиологических параметров, таких как скорость фотосинтеза и содержание пигментов у автотрофов, на протяжении опыта не изменяется; скорость роста в диализной культуре значительно выше, чем в периодической. Таким образом, в относительно небольшом объеме диализного мешка накапливается значительная биомасса физиологически активных клеток, что может быть использовано как для получения биомассы, так и экзометаболитов. Диализная мембрана разделяет внеклеточные метаболиты на высокомолекулярные, накапливающиеся в диализном мешке, и низкомолекулярные - во внешнем объеме. Высокомолекулярные полисахариды, которые объединяют отдельные клетки и создают вокруг них специфические условия – организмы развиваются не в водно-солевой среде, а в коллоидном матриксе.Клетки, сконцентрированные в диализном мешке, находятся в стерильных условиях, но обмениваются метаболитами с «внешней средой», что позволяет использовать их для изучения взаимодействия культур на уровне продуктов метаболизма (смешанно-раздельные культуры) и наблюдать за изменением параметров роста каждой из культур. Инокулят в диализном мешке легко перемещать из одной среды в другую, что позволяет использовать его для биоиндикации загрязнений природной среды. Смешанно-раздельные культуры, благодаря взаимной регуляции компонентов, характеризуются повышенной устойчивостью к воздействию внешних факторов и способствуют как детоксикации среды, так и максимальному накоплению ряда веществ из среды в биомассе.
Исходя из этого, предлагаются следующие варианты применения метода диализного культивирования: получение активной биомассы, получение и предварительное фракционирование экзометаболитов, кондиционирование сред для «пробуждения» трудно культивируемых форм и выделения компонентов из естественных симбиозов, биоиндикация загрязнений природной среды, включая предварительное истощение клеточных резервов для увеличения чувствительнос¬ти культур, подбор компонентов для смешанных культур, детоксикация загрязненных сред и извлечение ценных металлов.