Главная » 2014 » Июнь » 27 » Скачать Свойства целлюлолитических ферментов Penicillium verruculosum и их применение для осахаривания лигноцеллюлозного сырья. Морозова, бесплатно
4:22 AM
Скачать Свойства целлюлолитических ферментов Penicillium verruculosum и их применение для осахаривания лигноцеллюлозного сырья. Морозова, бесплатно
Свойства целлюлолитических ферментов Penicillium verruculosum и их применение для осахаривания лигноцеллюлозного сырья
Диссертация
Автор: Морозова, Валерия Владимировна
Название: Свойства целлюлолитических ферментов Penicillium verruculosum и их применение для осахаривания лигноцеллюлозного сырья
Справка: Морозова, Валерия Владимировна. Свойства целлюлолитических ферментов Penicillium verruculosum и их применение для осахаривания лигноцеллюлозного сырья : диссертация кандидата химических наук : 02.00.15, 03.00.23 / Морозова Валерия Владимировна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова] - Москва, 2009 - Количество страниц: 159 с. ил. Москва, 2009 159 c. :
Объем: 159 стр.
Информация: Москва, 2009
Содержание:
Список сокращений
Введение
Обзор литературы
Глава 1 Структура и свойства основных компонентов растительной биомассы
11 Целлюлоза
12 Гемицеллюлозы и пектины
13 Лигнин
14 Предобработка целлюлозы и целлюлозосодержащих материалов
Глава 2 Ферментативный гидролиз целлюлозосодержащего сырья
21 Общие сведения о целлюлолитических ферментах
22 Особенности строения целлобиогидролаз и эндоглюканаз
23 Свойства целлобиогидролаз и эндоглюканаз
24 Механизм действия целлюлазного комплекса
25 Факторы, влияющие на эффективность ферментативного гидролиза целлюлозы
26 Применение целлюлаз в производстве этанола
27 Ферментный комплекс гриба Penicillium verrnculosum
Экспериментальная часть
Глава 3 Объекты исследования и методы экспериментов
31 Использованные ферменты
32 Субстраты и реактивы
33 Методы определения Сахаров и концентрации белка
34 Методы выделения и очистки ферментов
35 Методы определения активности ферментов
36 Определение адсорбционных характеристик ферментов
37 Определение рН- и температурного оптимумов действия ферментов
38 Изучение термостабильности ферментов
39 Ограниченный протеолиз ферментов папаином
310 Гель-хроматографический анализ продуктов ферментативного гидролиза высокомолекулярных субстратов
311 Исследование кинетики глубокого гидролиза МКЦ
312 Гидролиз различных целлюлозосодержащих субстратов
313 Масс-спектрометрический анализ пептидов и построение трехмерных моделей ферментов
Результаты и их обсуждение
Глава 4 Выделение и очистка ферментов целлюлазного комплекса P verruculosum
Глава 5 Масс-спектрометрический анализ целлобиогидролаз, эндоглюканаз и р-глюкозидазы P verruculosum и их аминокислотные последовательности
51 ЦБГ II 6-й семьи гликозид-гидролаз
52 ЦБГ I 7-й семьи гликозид-гидролаз
53 ЭГ II 5-й семьи гликозид-гидролаз
54 Р-Глюкозидаза 3-й семьи гликозид-гидролаз
Глава 6 Свойства целлобиогидролаз и эндоглюканаз P verruculosum
61 Субстратная специфичность и каталитические свойства
62 Адсорбционные характеристики
63 Ограниченный протеолиз ферментов папаином
64 Термостабилыюсть
65 Температурный и рН-оптимум действия ферментов
66 Состав низкомолекулярных продуктов гидролиза Р-глюкана эндоглюканазами
67 Выявление ключевых гидролитических ферментов
Глава 7 Создание ферментных комплексов для эффективного гидролиза целлюлозосодержащих материалов
71 Сравнение осахаривающей способности различных препаратов целлюлаз
72 Гидролиз целлюлозосодержащих субстратов гомогенными ферментами и их смесями
73 Изучение влияния различных эффекторов на гидролитическую способность целлюлаз
Выводы
Введение:
На сегодняшний день перед человечеством стоит проблема потенциального исчерпывания традиционного углеводородного сырья, из которого производят моторное топливо и продукты химического синтеза. Кроме того, с каждым годом увеличивается объем антропогенных выбросов парниковых газов в атмосферу, что приводит к изменению климата на Земле. В связи с этим резко возрос интерес к альтернативным источникам энергии, одним из которых является возобновляемое растительное сырье -лигноцеллюлозная биомасса, отходы промышленности и сельского хозяйства. Глюкоза и другие сахара, получаемые путем ферментативного гидролиза такой лигиоцеллюлозной биомассы, могут быть конвертированы с помощью микроорганизмов в биотопливо -этанол или бутанол.
Природная древесина, различные виды сельскохозяйственных культур и другие целлюлозосодержащие материалы весьма устойчивы к ферментативному воздействию, так как целлюлоза в них имеет упорядоченную (кристаллическую) структуру, и во многих случаях субстрат содержит в своем составе сопутствующие вещества (в первую очередь лигнин), которые служат физическим барьером, затрудняющим доступ ферментов к гликозидным связям. Возникает необходимость поиска возможностей увеличения реакционной способности субстрата (предобработки растительного сырья). Важно отметить, что замена известных химических способов обработки целлюлозных материалов на ферментативные приводит к проведению процесса в более мягких условиях и уменьшает ущерб, наносимый окружающей среде.
Эффективность процесса получения Сахаров зависит от ряда факторов и в значительной степени - от состава комплекса целлюлолитических ферментов и взаимодействия индивидуальных ферментов в нем, стабильности целлюлаз, ингибирующего влияния па них продуктов гидролиза. Среди промышленных микробных продуцентов целлюлаз и гемицеллюлаз различные штаммы грибов рода Trichoderma (Г. reesei, Т. viride, Т. longibrachiatum и др.) играют ведущую роль [1]. Это обусловлено их высокой секреторной способностью, а также разнообразием продуцируемых ферментов с различной субстратной специфичностью, что делает эти продуценты универсальным объектом для использования по различным направлениям. Наиболее существенным недостатком данного продуцента целлюлаз является, низкое содержание Р-глюкозидазы [2], отвечающей за конверсию промежуточных продуктов ферментативного гидролиза целлюлозы в конечный продукт — глюкозу.
В отличие от Trichoderma, грибы рода Penicillium синтезируют ферментные комплексы целлюлаз и гемицеллюлаз более сбалансированного состава и эффективнее расщепляют целлюлозу и целлюлозосодержащие отходы, при этом индивидуальные ферменты обладают высокой операционной стабильностью [3, 4]. Поэтому получение высокопродуктивных штаммов Penicilliiim является задачей, имеющей большое научное и прикладное значение.
Ключевые ферменты целлюлазного комплекса — эндоглюканазы и целлобиогидролазы, способные гидролизовать главным образом высокоупорядоченные области целлюлозы. Целлобиогидролазы I и II и эндоглюканазы I и II Г. reesei относятся к наиболее изученным ферментам, разрушающим природные полисахариды. Достаточно много информации опубликовано также о целлобиогидролазах и эндоглюканазах из таких грибных продуцентов целлюлаз, как Humicola wsolens, Phanerochaete chiysosporium, Т. emersonii, Т. aurantiacus и некоторых других, в тоже время о свойствах других грибных целлюлаз известно значительно меньше, несмотря на то, что в базах данных белков имеется значительное количество их аминокислотных последовательностей, транслированных из генов. Сведения, касающиеся пеницильных ферментов-карбогидраз, весьма противоречивы, а аминокислотных последовательностей, транслированных из. генов P. verruculosum, практически нет в белковых базах данных. Некоторые ферменты, продуцируемые P. verruculosum, уже изучены в нашей лаборатории. Создание новых мутантных штаммов привело к секреции новых ферментов: целлобиогидролазы 60 кДа и эндоглюканазы 70 кДа.
Целью диссертационной работы являлось изучение молекулярных и каталитических свойств целлобиогидролаз и эидоглюканаз, секретируемых" высокопродуктивным мутантпым штаммом гриба P. verruculosum В221-151, полученным в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов (ИБФМ) РАН, а также разработка подхода для создания на основе ферментов P. verruculosum смесей, способных осуществлять глубокий гидролиз растительной биомассы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
• Выделить все секретируемые целлюлазы P. verruculosum;
• Исследовать биохимические и каталитические свойства целлобиогидролазы II 60 кДа и эндоглюканазы I 70 кДа в сравнении с ранее описанными целлобиогидролазами и эндоглюканазами этого продуцента;
• Разработать подход для создания мультиферментных смесей на основе целлюлаз P. verruculosum для эффективного гидролиза различных целлюлозосодержащих субстратов.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
