| Περίληψη: | Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετήθηκε η φυσιολογία της ελαιογόνου ζύμης Yarrowia lipolytica, με στόχο την αποσαφήνιση της ροής του άνθρακα κατά τις διαδικασίες της βιοσύνθεσης και της αποδόμησης των αποθεματικών υλικών στη συγκεκριμένη ζύμη.
Όταν η ζύμη καλλιεργήθηκε σε θρεπτικό υλικό το οποίο ήταν περιοριστικό μόνο ως προς το άζωτο, με πηγές άνθρακα και ενέργειας τη γλυκερόλη ή τη γλυκόζη, τότε η συσσώρευση των αποθεματικών υλικών ήταν 9,04% και 7,79% επί της ξηρής βιομάζας, αντίστοιχα. Όταν όμως η ζύμη καλλιεργήθηκε σε θρεπτικό υλικό διπλά περιοριστικό ως προς το άζωτο και το θειικό μαγνήσιο, με πηγές άνθρακα και ενέργειας τη γλυκερόλη ή τη γλυκόζη, τότε η συσσώρευση των λιπιδίων μεγιστοποιήθηκε και ήταν 22,10% και 32,63%, επί της ξηρής βιομάζας αντίστοιχα.
Μετά την εξάντληση της εξωκυτταρικής πηγής άνθρακα, το θρεπτικό μέσο δεν εμπλουτίστηκε με θρεπτικά συστατικά και υπό αυτές τις συνθήκες η αποδόμηση των λιπιδίων ήταν βραδεία. Όταν όμως το θρεπτικό μέσο εμπλουτίστηκε με άζωτο και μαγνήσιο, η αποδόμηση των λιπιδίων ήταν ταχεία, και η ενέργεια από την αποδόμηση των λιπιδίων διοχετεύτηκε για κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των κυττάρων και παραγωγή νέας κυτταρικής βιομάζας.
Η ζύμη Yarrowia lipolytica, φαίνεται να παρεκκλίνει από το γενικό πρότυπο των ελαιογόνων μικροοργανισμών, καθώς σε συνθήκες ισόρροπης αύξησης, παρά το γεγονός ότι το άζωτο δεν είχε ακόμα εξαντληθεί από το θρεπτικό μέσο, πραγματοποιήθηκε σημαντική βιομετατροπή της γλυκόζης σε πολυσακχαρίτες, το ποσοστό των οποίων ήταν 49,69% επί της ξηρής βιομάζας, ενώ αντιθέτως η βιοσύνθεση των λιπιδίων, τα οποία ήταν κυρίως δομικά, ήταν περιορισμένη. Στην πρώιμη ελαιογόνο φάση παρατηρήθηκε κυρίως βιοσύνθεση λιπιδίων, το ποσοστό των οποίων αυξήθηκε από 4,50% σε 8,63% επί της ξηρής βιομάζας, όπως υποδεικνύεται και από την υψηλή ενζυμική ενεργότητα του ενζύμου ATP:CL, ένζυμο που εμπλέκεται στη βιοσύνθεση των λιπιδίων, ενώ αντιθέτως η βιοσύνθεση των πολυσακχαριτών και των πρωτεϊνών ήταν περιορισμένη. Στην όψιμη ελαιογόνο φάση, η ενεργότητα της PFK, ενζύμου της γλυκολυτικής οδού, ήταν υψηλή και παράλληλα παρατηρήθηκε σημαντική βιομετατροπή της γλυκόζης σε αποθεματικά λιπίδια, το ποσοστό των οποίων αυξήθηκε από 8,63% σε 30,09% επί της ξηρής βιομάζας, γεγονός που υποδεικνύεται από την υψηλή ενζυμική ενεργότητα της ATP:CL, σε συνδυασμό με τη χαμηλή ενζυμική ενεργότητα της ICDH, ενζύμου-κλειδί του κύκλου του κιτρικού οξέος. Ταυτόχρονα, η ενζυμική ενεργότητα της UDPG, ενζύμου που εμπλέκεται στη βιοσύνθεση των πολυσακχαριτών, μειώθηκε σημαντικά και η περιεκτικότητα των κυττάρων σε πολυσακχαρίτες παρέμεινε σταθερή, όπως επίσης και η περιεκτικότητα των κυττάρων σε πρωτεΐνες.
Στη φάση αποδόμησης των λιπιδίων για ενεργειακή συντήρηση, η ενζυμική ενεργότητα της ACOX, ένζυμο-κλειδί της αποδόμησης των λιπιδίων, ήταν υψηλότερη, σε σχέση με την όψιμη ελαιογόνο φάση, και παρατηρήθηκε σταδιακή αποδόμηση των λιπιδίων, από 30,09% σε 24,80% επί της ξηρής βιομάζας, προκειμένου να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες των κυττάρων, ενώ το περιεχόμενο σε πολυσακχαρίτες και πρωτεΐνες παρέμεινε σταθερό. Τέλος, στη φάση αποδόμησης των λιπιδίων για παραγωγή νέας βιομάζας, η ενεργότητα της ACOX ήταν ακόμα υψηλότερη και παρατηρήθηκε έντονη βιομετατροπή των αποθεματικών λιπιδίων σε πολυσακχαρίτες και πρωτεΐνες, ενώ πραγματοποιήθηκε και παραγωγή νέας κυτταρικής βιομάζας ελεύθερης λιπιδίων.
Αξιοσημείωτο ήταν το γεγονός, πως σε όλες τις φάσεις της αύξησης παρατηρήθηκε συνεχής αναδιάταξη των λιπιδίων, όπως ομολογούν οι υψηλές ενζυμικές ενεργότητες της ACOX και της ATP:CL, καθώς επίσης και συνεχής αναδιάταξη των πολυσακχαριτών διά μέσου της οδού της γλυκονεογένεσης και του κύκλου των φωσφοροπεντοζών, όπως ομολογούν και οι υψηλές ενεργότητες των ενζύμων UDPG, PGM, TALDO και FBP, ένζυμα-κλειδιά της βιοσύνθεσης των πολυσακχαριτών, της αποδόμησης των πολυσακχαριτών, του κύκλου των φωσφοροπεντοζών και της γλυκονεογένεσης αντίστοιχα.
|
|---|
