Naslov (srp)

Ispitivanje interakcije jona Cu(II) i Mn(II) sa strukturnim jedinicama polimera ćelijskog zida i mukusa jednoćelijske alge Chlorella sorokiniana izložene abiotičkom stresu : doktorska disertacija

Autor

Vojvodić, Snežana, 1990-

Doprinosi

Manojlović, Dragan, 1961-
Milenković, Milica R., 1985-
Spasojević, Ivan, 1976-
Stanić, Marina, 1977-
Stanković, Dalibor, 1985-

Opis (eng)

In this doctoral dissertation, we investigated interactions of Cu(II) and Mn(II) ionswith structural polymers of the cell wall and mucilage in single-cell green alga Chlorellasorokiniana that was exposed to abiotic stressors. Using different methods, it was shownthat microalga C. sorokiniana shows rapid adaptive response to high, non-toxic,concentrations of Cu(II) and Mn(II) ions and that the response changes over time, i.e. theprocess shows several phases. The fundanmental changes include mucilage release,accumulation of polyphosphates within the mucilage, changes in intracellular redoxstatus, and chemical and structural changes in the cell wall. Reduction of Cu(II) to Cu(I)and the oxidation of Mn(II) to Mn(III) and Mn (IV) are implicated. These results enablebetter understanding of the physiological and biochemical mechanisms of adaptation ofmicroalgae to high concentrations of metals and the metabolism of metals in microalgae.The obtained results are important for understanding the metabolism of microalgae,tolerance to chemical pollution of aquatic ecosystems, modulation of bioavailability ofmetals and their toxicity to other organisms and use of microalgae and microalgal biomassas a biosorbent. Also, the influence of ionizing radiation in the context of interaction withCu(II) and Mn(II) ions was investigated. It was shown that C. sorokiniana exhibits a rapidresponse to radiation-induced stress. One day after exposure to ionizing radiation, thefibrilar layer of the cell wall became thicker, the fraction of uronic acid was higher, and thecapacity of the cell wall to remove hydroxyl radical, the main reactive product of waterradiolysis, increased. The exposure of microalgae to ionizing radiation also led tosignificant increase in the binding capacity of the cell wall for Cu(II). This is related to theincrease in the amount of glucosamine residues in the chitosan-like polymer that forms theexternal rigid layer of the call wall. In summary, our results de monstrate that microalgalcell wall is a dynamic structure which is involved in protecting cells from ionizingradiation, that microalgae have a significant control over bioavailability of copper andmanganese ions in aquatic ecosystems and a significant potential for removing Cu and Mnfrom contaminated water by binding them to mucus and cell wall, which precedes furtherprocesses in the metabolic and adaptive response to the increased presence of metals.

Opis (srp)

U ovoj doktorskoj disertaciji ispitane su interakcije jona Cu(II) i Mn(II) sastrukturnim polimerima ćelijskog zida i mukusa kod jednoćelijske zelene alge Chlorellasorokiniana izložene abiotičkim stresorima. Primenom različitih metoda pokazano je damikroalga C. sorokiniana ima brz adaptivni odgovor na visoke, netoksične, koncentracijejona Cu(II) i Mn(II) i da se odgovor menja tokom vremena, odnosno da postoje faze.Osnovne komponente odgovora obuhvataju oslobađanje mukusa, akumulaciju polifosfataunutar mukusa, promene unutarćelijskih redoks uslova i hemijske i strukturne promenećelijskog zida. Predloženo je da dolazi i do redukcije Cu(II) do Cu(I) i do oksidacije Mn(II)do Mn(III) i Mn(IV). Ovi rezultati pružaju mogućnost za bolje razumevanje fiziološlih ibiohemijskih mehanizama miktoalgi da se prilagode visokim spoljnjim koncentracijamametala, ali i razumevanju metabolizma metala u mikroalgama. Dobijeni rezultati važni suza razumevanje metabolizma mikroalgi, tolerancije na hemijska zagađenja vodenihekosistema, modulacije bioraspoloživosti metala i njihove toksičnosti za druge organizme,upotrebe mikroalgi i mikroalgalne biomase kao biosorbenta. Takođe, ispitivan je i uticajjonizujućeg zračenja u kontekstu interakcija sa jonima Cu(II) i Mn(II). Pokazano je da C.sorokiniana ima brz odgovor na abiotički stres izazvan ovim zračenjem. U roku od jednogdana nakon izlaganja jonizujućem zračenju, fibrilarni sloj ćelijskog zida postao je deblji,udeo uronskih kiselina bio je veći, a kapacitet ćelijskog zida za uklanjanje hidroksilnogradikala, glavnog reaktivnog proizvoda radiolize vode se povećao. Izlaganje mikroalgijonizujućem zračenju dovelo je i do povećanja kapaciteta za vezivanje jona Cu(II) zapolimere ćelijskog zida, pre svega za ostatke glukozamina u polimeru sličnom hitozanukoji čini spoljni rigidni sloj zida. Na osnovu dobijenih rezultata može se zaključiti daćelijski zid algi predstavlja dinamičnu strukturu uključenu u zaštitu ćelije od jonizujućegzračenja, da mikroalge imaju značajnu kontrolu bioraspoloživosti jona bakra i mangana uvodenim ekosistemima i značajan potencijal za prečišćavanje voda zagađenih ovimmetalima, posredstvom vezivanja za mukus i ćelijski zid, što predhodi daljim procesima umetaboličkom i adaptivnom odgovoru na povećano prisustvo metala.

Opis (srp)

Hemija - Analitička hemija / Chemistry - analytical chemistry Datum odbrane: 06.07.2022.

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Analitička hemija

C.sorokiniana, Cu(II), Mn(II), jonizujuće zračenje, metabolizam metala, ćelijski zid, bioneorganski kompleksi, spektroskopija, koordinaciona hemija

543.42:582.27(043.3)

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Analitička hemija

C.sorokiniana, Cu(II), Mn(II), ionising radiation, metabolism of metals, cell wall, bioinorganic complexes, spectroscopy, coordination chemistry