Efectele Undelor Milimetrice Asupra Multiplicarii Viabilitatii Si Caracterelor Morfo Culturale Ale...

Buletinul AM. tiinele vieii. Nr. 3(324) 2014 Buletinul AM. tiinele vieii. Nr. 3(324) 2014

143


MICROBIOLOGIA I BIOTEHNOLOGIA

EFECTELE UNDELOR MILIMETRICE ASUPRA MULTIPLICRII, VIABILITII I CARACTERELOR MORFO-

CULTURALE ALE TULPINII DE LEVURISACCHAROMYCES CEREVISIAE CNMN-Y-18

Fulga Ludmila

Institutul de Microbiologie i Biotehnologie al Academiei de tiine a Moldovei

RezumatSunt prezentate rezultatele cercetrilor aciunii undelor milimetrice asupra multiplicrii populaiei de levuri, viabilitii i caracterelor morfo-culturale ale tulpinii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18. Experimental s-a stabilit, c efectul aciunii undelor milimetrice depinde de lungimea de und i durata de iradiere. A fost remarcat caracterul stimulator al undelor milimetrice asupra procesului de multiplicare a celulelor levuriene i indicilor viabilitii culturii.Cuvinte cheie: Saccharomyces cerevisiae, multiplicare, viabilitate, caractere morfo-culturale, unde milimetriceDepus la redacie 15 octombrie 2014--------------------------------------------------------------------------------------------------------- Adresa pentru coresponden: Fulga Ludmila, Institutul de Microbiologie i Biotehnologie al Academiei de tiine a Moldovei, str. Academiei, 1, MD-2028, Chiinu, Republica Moldova, tel.+373(22)73-80-13; e-mail: [email protected]

Zoologia Microbiologia i Biotehnologia

144

Buletinul AM. tiinele vieii. Nr. 3(324) 2014 Buletinul AM. tiinele vieii. Nr. 3(324) 2014Buletinul AM. tiinele vieii. Nr. 3(324) 2014 Buletinul AM. tiinele vieii. Nr. 3(324) 2014

IntroducereInterferena radiaiei electromagnetice n diapazon milimetric cu obiectele biologice

este demonstrat de numeroase rezultate ale cercetrilor tiinifice n domeniu. Efectul pozitiv al undelor milimetrice a fost stabilit la organisme cu diferit nivel de organizare, fiind utilizate pe larg n medicin, veterinrie, biotehnologie etc. Cercetrile n aceast direcie au demonstrat, c sub aciunea undelor milimetrice au loc modificri ale caracterului activitii vitale a microorganismelor, acestea influeneaz asupra diviziunii celulare, sintezei enzimelor, vitezei de cretere i acumulrii biomasei, pot contribui la transformri morfologice i modificarea proprietilor biologice a microorganismelor [2, 12, 15, 24-25].

Datorit fenomenelor neliniare la interaciunea oscilaiilor dipol i legturii acestora cu undele elastice, are loc tranziia sistemului ntr-o stare metastabil cu un singur tip de oscilaii, trecnd n starea fundamental, are loc formarea unui dipol colectiv gigant, ce reprezint o stare coerent a obiectului biologic [19, 23].

Un domeniu relativ nou de aplicare a undelor milimetrice este biotehnologia. Organismele monocelulare au servit n calitate de primele modele biologice pentru studierea efectelor de aciune a radiaiei milimetrice. Ulterior, ca obiecte experimentale au fost selectate celulele vii i constituenii structurali ale acestora [6-7, 10, 13, 21].

Sunt efectuate cercetri de evaluare a aciunii undelor milimetrice asupra microorganismelor, n particular asupra viabilitii i activitii metabolice a bacteriei E. coli, n urma crora s-a constatat c efectul biologic depinde de durata, frecvena i intensitatea radiaiei emise [5, 14].

Efect stimulator al undelor milimetrice a fost stabilit la variate specii de alge, levuri i fungi. n cadrul experienelor cu cianobacteriile Spirulina platensis i microalgele Platymonas viridis, obiecte biotehnologice importante, a fost identificat un efect de intensificare esenial a proceselor fotosintetice i excreie abundent n mediul de cultur a compuilor biologic activi [22, 26]. La unele tulpini de levuri din genul Saccharomyces a fost demonstrat posibilitatea reducerii duratei ciclului de dezvoltare i sporirea randamentului de biomas celular [4, 16, 20]. n experimentele de estimare a aciunii undelor milimetrice asupra Saccharomyces cerevisiae, s-au definit modificri ale particularitilor fiziologice i mbuntirea indicilor tehnologici [8, 11, 17].

Astfel, cercetrile asupra celulelor izolate i organismelor monocelulare reprezint una din direciile de studiere a verigilor primare de reacionare a organismelor vii la aciunea undelor electromagnetice n diapazon milimetric. Preparatele celulare servesc ca modele sistemice potrivite pentru studierea efectelor biologice ale undelor milimetrice, deoarece acestea i pstreaz funciile fiziologice i sunt uor accesibile pentru diverse manipulri biochimice, simplific mult analiza rezultatelor i permit posibilitatea de dozimetrie exact a iradierii.

Prin urmare, scopul cercetrilor a constat n evaluarea efectelor undelor milimetrice asupra multiplicrii, viabilitii i caracterelor morfo-culturale ale tulpinii de levuri Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18.

Material i metodeObiectul de studiu, medii de cultur, condiii de cultivare. A fost utilizat tulpina de

levuri Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 - productoare de manani, depozitat n colecia Laboratorului Biotehnologia Levurilor i n Colecia de Microorganisme

Microbiologia i Biotehnologia Microbiologia i Biotehnologia


145


Nepatogene a Institutului de Microbiologie i Biotehnologie al Academiei de tiine a Moldovei [18]. n calitate de mediu de cultur s-a utilizat mediul YPD lichid i agarizat: extract de levuri - 1%, pepton - 2%, glucoz - 2% [1].

Ca generator de unde milimetrice a fost utilizat dispozitivul model KB-, RS-232, 2007 (Fed. Rus), cu lungimile de und 4,9; 5,6; 7,1 mm, oferit cu amabilitate de ctre colaboratorii Institutului de Inginerie Electronic i Nanotehnologii ,,D. Ghiu,, al AM. Aparatul este certificat i permis spre utilizare n practica medical.

Cultura de levuri a fost crescut pe mediul lichid YPD timp de 24-48 ore la temperatura de 250C. Fiecare prob experimental a fost identic dup volum i numrul de celule cu proba martor. Dup iradiere celulele de levuri au fost inoculate pe mediul lichid YPD i crescute n condiii similare cu martorul.

Pentru iradiere, cutiile Petri cu 5 ml inocul se aranjeaz la distana de 0,5 cm de la senzorul generatorului. Durata tratrii culturilor de levuri a constituit: 10, 20, 30 minute.

Cultivarea submers s-a efectuat n vase Erlenmayer cu capacitate de 1,0 litru, pe agitator cu viteza de rotaie 200 rpm., la temperatura de 250C. Prelevarea probelor pentru cercetare s-a efectuat dup 6, 24, 48 ore de cultivare n profunzime.

Metode de realizare a cercetrilor. Numrul de celule crescute pe mediul lichid a fost determinat colorimetric la lungimea de und 540 nm [8]. Caracterele morfo-culturale ale levurilor au fost studiate conform [3, 9]. Coloniile dezvoltate pe mediul solid au fost caracterizate n corespundere cu descrierile [16]. Examinarea morfologiei celulelor s-a efectuat prin microscopia culturilor vii i fixate, la microscop cu contrast Biolar, ocular WF16x (obiectiv 40x/0,65) dup 6, 24 i 48 ore de la momentul incubrii levurii.

Prelucrarea statistic a rezultatelor s-a efectuat computerizat cu utilizarea programului Excel, cu calcularea erorilor standard pentru valorile relative i medii i pragului de semnificaie p

146


a B

Figura 1. Efectul undelor milimetrice asupra multiplicrii celulelor Saccharomyces cerevisiae CNMNY-18.

C

a B

Figura 2. Efectul undelor milimetrice asupra viabilitii celulelor Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18.

CUlterior, obiectivul de cercetare a constat n examinarea caracterelor morfologice

i culturale ale tulpinii supus iradierii cu unde milimetrice la diferite lungimi de und. Pentru caracterizarea proprietilor morfo-culturale a celulelor i a coloniilor, din probele martor i cele experimentale ale levurii cultivate pe mediul YPD, s-au preluat mostre dup 6, 24 i 48 ore de cultivare n profunzime. Din caracterele morfologice ale celulelor putem meniona att pentru martor, ct i pentru celulele iradiate cu unde



147


milimetrice, celule ovale sau sferice, cu nmugurire unipolar, dimensiunile celulelor variaz de la 3-5m (Fig. 3).

a) Martor b) - 4,9 mm

c) - 5,6 mm d) - 7,1 mm

Figura 3. Morfologia celulelor Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 expuse aciunii undelor milimetrice la diferite lungimi de und (16x40).

Din caracteristicile culturale menionm stabilitatea tipului de respiraie aerob, formarea ascelor persistente direct din celula diploid, 4 ascospori neeliberai, rotunzi (Fig. 4). n vederea stabilirii caracterelor morfologice ale coloniilor Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18, cultura de levuri din variantele martor i cele iradiate a fost nsmnat pe mediul solid YPD. Cercetrile au demonstrat, c undele milimetrice cu lungimile de und examinate, nu produc modificri semnificative asupra caracterelor morfologice ale coloniilor tulpinii de levuri Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18. Comun pentru toate variantele experimentale cultivate dup 6, 24 i 48 ore de la momentul iradierii sunt: formarea coloniilor de culoare alb, cu suprafaa lucioas, neted, bombat, diametrul coloniilor 4 - 6 mm (Fig. 5).

Din rezultatele obinute, putem concluziona despre lipsa efectului al acestora asupra caracterelor morfo-culturale ale urmtoarelor generaii de levuri.

Prin urmare, cercetrile au demonstrat c undele milimetrice nu influeneaz caracterele morfo-culturale ale tulpinii de levuri Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18.


148


Figura 4. Ascospori neeliberai la Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 expus aciunii undelor milimetrice (dup 48 ore de cultivare) (16x40).

a) Martor b) - 4,9 mm

c) - 5,6 mm d) - 7,1 mmFigura 5. Morfologia coloniilor Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 expus

aciunii undelor milimetrice la diferite lungimi de und (16x40).

ConcluziiUndele milimetrice pot fi utilizate ca unul din factorii de reglare a procesului 1.

de multiplicare a Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18. Efect stimulator maximal asupra capacitii de nmulire s-a stabilit la lungimea de und 5,6 mm, numrul celulelor fiind cu 72% mai mare fa de martorul neiradiat.

Sporirea indicilor viabilitii culturii, cu circa 41% n raport cu martorul, are 2. loc la tratarea tulpinii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 cu unde milimetrice la lungimea de und 5,6 mm i durata de iradiere 20 minute.

Rezultatele obinute pot fi valorificate n elaborarea procedeelor de stimulare 3.



149


a procesului de multiplicare a tulpinii Saccharomyces cerevisiae CNMN-Y-18 cu utilizarea n calitate de factor stimulator a undelor milimetrice.

ReferineAnghel I., Voica C., Toma N., Cojocaru I.1. Biologia i tehnologia drojdiilor. Bucureti:

Editura Tehnic, 1991, Vol. 2, 385 p.Banik S., Bandyopadhyay S., Ganguly S.2. Bioetects of microwave a brief review.//

Bioresource Technology. 2003, Vol. 87, p. 155159. 3. Barnet J., Payne R., Varrow D. Yeasts: Characteristics and Identification. 3-rd edition,

Cambridge University Press, 2000, 1150 p. Cifra M., Jelinek F., Pokorny J., Janca R., et al.4. Measurement of electrical oscillations

of yeast cells membrane at acoustic frequencies.// Biological Effects, Medical and Industrial Applications of EM Field, ISMOT Proceedings. 2011, p. 303-306.

Cohen I.,5. Cahan R., Shani G., Cohen E., Abramovich A. Effect of 99 GHz continuous millimeter wave electro-magnetic radiation on E. coli viability and metabolic activity.// International Journal of Radiation Biology. 2010, Vol. 86(5), p. 390-399.

Cosentino K., Beneduci A., Ramundo-Orlando A., Chidichimo G.6. The influence of millimeter waves on the physical properties of large and giant unilamellar vesicles.// J. Biol. Phys. 2013, Vol. 39, p. 395410.

De Vita A., Croce R., Pintol I., Bisceglia B.7. Nonlinear interaction of electromagnetic radiation the cell membrane level: response to stochastic fields.// Progress in Electromagnetics Research. 2011, Vol. 33, p. 45- 67.

Gromozova E., Voychuk S.8. Influence of radiofrequency EMF on the yeast Saccharomyces cerevisiae as model eukaryotic system.// Inst. of Microbiol. and Virology. 2005, p. 167-175.

Kreeger-Van Rij N.J.W9. . General classification of the yeasts. The yeast: A taxonomic study. 3-rd edition, N.J.W. Kreger-Van Rij-Amsterdam, Elesevier Biomed. Preis, 1984, 1082 p.

Markkanen A10. . Effects of lectromagnetic fields on cellular responses to agents causing oxidative stress and DNA damage. Doctoral dissertation. Kuopio, 2009, 59 p.

Molodoi E11. . Biotehnologii de cultivare a drojdiilor i de obinere a preparatelor sterolice. Autoreferat al tezezi de doctor. Chiinu, 2009, 23 p.

Pakhomov A., Akyel Y., Pakhomova O., Stuck B., Murphy M. 12. Current state and implications of research on biological effects of millimeter waves: a review of the literature.// Bioelectromagnetics. 1998, Vol. 19, p. 393413.

Pirogova E., Vojisavljevic V., Cosic I.13. Biological effects of electromagnetic radiation.// Biomedical Engineering. 2009, p. 102-105.

Rojavin14. M., Ziskin M. Effect of millimeter waves on survival of UVC-exposed Escherichia coli.// Bioelectromagnetics. 1995, Vol. 16(3), p. 188196.

Rotaru A.15. Metamorfizarea utilizrii undelor electromagnetice milimetrice n medicin. Mit sau realitate.// Akademos. 2008, Nr. 4(11), p. 57-59.

Ruiz-Gomez M., Prieto-Barcia M., Ristori-Bogajo E., Martinez-Morillo M. 16. Static and 50 Hz magnetic fields of 0.35 and 2.45 mT have no effect on the growth of Saccharomyces cerevisiae.// Bioelectrochemistry. 2004, Vol. 64, p. 151 155.

Usati A., Molodoi E., Rotaru A., Moldoveanu T.17. The influence of low intensity millimetre waves on the multiplication and biosynthetic activity of Saccharomyces carlsbergensis CNMN-Y-15 yeast.// Analele Universitii din Oradea, Fascicula Biologie. 2010, Vol. 17(2), p. 208-212.

Usati A., Molodoi E., Efremova N., Chiselia N., Borisova T., Fulga L.18. Tulpin de drojdii Saccharomyces cerevisiae productoare de manani.// Brevet de invenie MD 4216, BOPI nr. 4/2013.


150


Vasconcellos A., Stucchi-Vannucchi F., Mascarenhas S., Luzzi R. 19. Frohlich condensate: emergence of synergetic dissipative structures in information processing biological and condensed matter systems.// Information. 2012, Vol. 3, p. 601-620.

Vrhovac I., Reno H., Jasna F.20. Effect of 905 MHz microwave radiation on colony growth of the yeast Saccharomyces cerevisiae strains FF18733, FF1481 and D7.// Radiol. Oncol. 2010, Vol. 44(2), p. 131-134.

Zwirska-Korczala K., Jochem J., Adamczyk-Sowa M., et al.21. Effect of extremely low frequency of electromagnetic fields on cell proliferation, antioxidative enzyme activities and lipid peroxidation in 3T3-L1 preadipocytes- an in vitro study.// J. Physiol. Pharmacol. 2005, Vol. 56(6), p. 101-108.

., .22. .// . 1996, 9-10, c. 4-10.

., ., .23. .// . 2005, . 175-191.

., ., . 24. .// . 2012, 11, . 1-12.

., .25. - .// . 2000, 1, . 23-34.

., ., .26. .// . 2002, 1, . 34-53.

Ecologia i Geografia Ecologia i Geografia

Efectele Undelor Milimetrice Asupra Multiplicarii Viabilitatii Si Caracterelor Morfo Culturale Ale...

Documents

Transcript of Efectele Undelor Milimetrice Asupra Multiplicarii Viabilitatii Si Caracterelor Morfo Culturale Ale...