Закономерности функционирования ферментных систем микроорганизмов как биокатализаторов в амперометрических биосенсорах

• Автор: Понаморева, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 285 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
САР- капролактам Р(Х>, - пирролохинолинхиноу Р(3(ДН2 - пирролохинолинхинол (Д - убихинон
(Д, - 2,3-Диметокси-5-метил-6-(3-метил-2-бифенил)-1,4-бензохинон
Qlo - убихинон
АДГ - алкогольдегидрогеназа
АТФ - аденозинтрифосфат
АЦФ - ацетилферроцен
ВПК - биохимическое потребление кислорода БТЭ - биотопливные элементы БХ - бензохинон
ВКМ - Всероссийская коллекция микроорганизмов
ГДГ - глюкозодегидрогеназа
мГДГ - мембранная глюкозодегидрогеназа
ГХ - газовая хроматография
ГЖХ - газожидкостная хроматография
ГТДФ - гексацианоферрат (III) калия, ферринианид
ДБХ - 2,5-дибромхинон
ДГ - дегидрогеназы
ДМФ - 1,1 -диметилферроцен
ДХФИФ - дихрофенолиндофенол
ИАЭ - искусственные акцепторы электронов
МБТГ - 3-метил-2-бензотиазолинон-2-гидрозон
МБХ - метоксибенохинон, толухинон
МДГ - метанолдегидрогеназа
МТЭ - микробный топливный элемент

НАД+, НАДН - никотинамидадениндинуклеотид
ПАВ - поверхностно-активные вещества
ПДК - предельно допустимая концентрация
ТСХ - тонкослойная хроматография
ФА- ферроценкарбальдегид
ФДК - ферроцендикарбоновая кислота
ФДМ - 1,Г-ди(2-гидрокси)этилферроценом, (ферроцендиметанол) ФМК - ферроценмонокарбоновая кислота ФМС - феназинметасульфат ФЦ - ферроцен ЭФ - этилферроцен

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. БИОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ И СПИРТОВ УКСУСНОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ GLUCONOBACTER
OXYDANS
1 Л. Потенциал бактерий Gluconobacter как биокатализаторов при разработке медиаторных биосенсоров и биотопливных элементов:
обоснование выбора объекта исследований
1ЛЛ. Физиолого-биохимические особенности уксуснокислых бактерий
рода Gluconobacter
1Л Л Л. Особенности дыхательной цепи
1ЛЛ.2. Метаболизм углеводов и спиртов
1Л Л.З. Характеристика мембранных дегидрогеназ
1Л.2. Биоэлектрохимические системы на основе уксуснокислых бактерий Gluconobacter: обзор разработанных устройств и подходов к их созданию

1Л.2Л. Биосенсоры на основе Gluconobacter
1Л.2.2. Микробные топливные элементы на основе Gluconobacter
1.2. Восстановление искусственных акцепторов электронов ферментными системами целых клеток Gluconobacter
1.2.1. Редокс-красители для определения их метаболической активности микроорганизмов: обоснование методики исследования
1.2.2. Конкуренция кислорода и искусственных акцепторов за электроны мембранных оксидоредуктаз Gluconobacter oxydans
1.2.3. Эффективность искусственных акцепторов электронов при окислении глюкозы бактериями Gluconobacter oxydans

работ в области экологического мониторинга, посвященных микробным биосенсорам такого типа, в качестве преобразователя используется кислородный электрод Кларка [2, 16, 113, 114]. Изменение концентрации кислорода - физиологического акцептора электронов, регистрируемое при помощи такого электрода, позволяет судить о дыхательной активности иммобилизованных на поверхности электрода микроорганизмов, которая пропорциональна концентрации окисляемых соединений. В процессе эксплуатации биосенсоров на основе кислородного электрода обнаружились существенные недостатки. Главный из них состоит в необходимости поддерживать концентрацию кислорода постоянной. В противном случае из-за уменьшения концентрации кислорода сигнал электрода перестает линейно зависеть от концентрации определяемого вещества. Другая проблема связана с тем, что потенциал восстановления кислорода весьма высок, из-за чего возрастает роль помех, создаваемых электроактивными примесями.
При прямом биоэлектрокатализе транспорт электронов осуществляется непосредственно между электродом и редокс-центром фермента [115, 116] или бактерии [22, 34]. Механизмы прямого
внеклеточного переноса электронов между микроорганизмами и поверхностью электрода в настоящее время интенсивно изучаются [23, 29], так как на основе микробных биоэлектрохимических систем предпринимаются попытки создавать эргономичные экологически чистые технологии на основе альтернативных источников энергии - микробных топливных элементов, которые способны использовать органические отходы в качестве топлива для производства электричества [117, 118]. Предложено три возможных механизма внеклеточного электронного транспорта на аноде: непосредственно от мембранлокализованных поверхностных цитохромов; через проводящие молекулярные пили или молекулярные «нанопроволоки» -специфические молекулярные комплексы, которые способны образовывать бактерии только определенных родов (СуеоЪаМег и ЗНе\>апе11а) при участии