Биотестирование, основанное на снижении уровня биолюминесценции микроорганизмов

Химической основой свечения бактерий является ферментативное окисление восстановленного флавинмононуклеотида FМN-H₂ и длинноцепочечного альдегида RCHO кислородом воздуха. Суммарное уравнение процесса может быть записано так:

FМN· H₂ + RCHO +O₂ ЇЇ> FМN + RCOOH + H2· Люцифераза·О + hv.

где FMN и RCOOH — флавинмононуклеотид и карбоновая кислота соответственно.

Биолюминесцентные биотесты с использованием природных светящихся бактерий основаны на исключительной чувствительности этих микроорганизмов к разнообразным веществам. При действии этих веществ на целые живые бактерии исключается их прямое влияние на люциферазу, так как клеточные мембраны препятствуют проникновению ксенобиотиков в клетку. Тем не менее, токсичные вещества влияют на важные жизненные процессы клетки, такие как, например, дыхание, которые тем или иным образом связаны с биолюминесценцией. Как следствие, были разработаны биолюминесцентные методы исследования кислородзависимых процессов и явлений.

Существующая «Методика биотестирования по снижению уровня биолюминесценции бактерий Photobacterium phosphoreum» устанавливает процедуру определения токсичности сточных, поверхностных, подземных и морских вод, донных отложений (водных вытяжек), водных растворов отдельных веществ и их смесей.

Методика основана на установлении различия между уровнем люминесценции бактерий, помещенных в анализируемую пробу (опыт), и уровнем люминесценции бактерий, помещенных в 3%-ный раствор натрия хлористого для биотестирования пресных вод или в морскую воду без токсических веществ (природную или искусственную) для биотестирования морских вод (контроль). Критерием токсичности является снижение уровня люминесценции бактерий на 50% и более в опыте по сравнению с контролем в течение 30 мин. Люминесценцию бактерий измеряют при помощи специального прибора — биолюминометра и выражают в условных единицах.

Для биотестирования используют лиофилизированную культуру светящихся бактерий — Photobacterium phosphoreum.