Электрокаталитическое окисление этанола ферментными системами бактерий Gluconobacter oxydans в присутствии медиаторов ферроценового ряда

• Автор: Инджгия, Екатерина Юрьевна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Медиаторные биосенсоры

1.2. Бактерии Gluconobacter oxydans и их применение в биосенсорных технологиях

1.2.1. Особенности метаболизма бактерий рода Gluconobacter

1.2.1.1. Особенности дегидрогеназ бактерий Gluconobacter.

1.2.1.2. Окисление глюкозы бактериями Gluconobacter

1.2.1.3. Окисление спиртов бактериями Gluconobacter

1.2.2. Применение Gluconobacter oxydans и выделенных из них ферментов в биосенсорных технологиях
1.2.2.1. Электрохимические биосенсоры на основе целых клеток Gluconobacter
1.2.2.2. Электрохимические биосенсоры на основе выделенных ферментов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Реактивы и материалы
2.2. Культивирование бактерий Gluconobacter oxydans
2.3. Получение ферментных фракции бактерий Gluconobacter oxydansAl
2.4. Проведение спектрофотометрических измерений
2.5. Биосенсорные измерения
2.5.1. Формирование рабочего электрода
2.5.2. Регистрация ответов биосенсоров

ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЗЛ. Характеристика биокаталитических свойств бактерий С. охуйат и ферментных фракций
3.2. Анализ кинетических параметров электрокаталитического окисления этанола ферментными системами бактерий <7. охуйат в присутствии медиаторов ферроценового ряда
3.3. Выбор рабочих параметров функционирования медиаторных биосенсоров
3.3.1. Зависимость ответов медиаторных биосенсоров от концентрации медиатора
3.3.2. Зависимость ответов медиаторных биосенсоров от pH среды..
3.3.3. Зависимость ответов медиаторных биосенсоров от концентрации солей буферного раствора
3.3.4. Зависимость ответов медиаторных биосенсоров от массы биоматериала на электроде
3.3.5. Операционная и долговременная стабильность медиаторных биосенсоров на основе мембранной фракции бактерий С.охуйат
3.4. Субстратная специфичность мембранной фракции бактерий С. охуйат в присутствии медиаторов электронного транспорта
3.5. Экпресс-определение БПК медиаторным биосенсором на основе мембранной фракции бактерий С. охуйат)
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АДГ - алкогольдегидрогеназа
АТФ - аденозинтрифосфат
ВПК - биологическое потребление кислорода
Г ДГ - глюкоздегидрогеназа
ДГ - дегидрогеназа
ДМФ - 1, Г-диметилферроцен
НАД4 - никотинамидадениндинуклеотид
НАДН - восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотида ФЦ - ферроцен
ФДМ - 1,1'-ферроцендиметанол ФМК - ферроценкарбоновая кислота ФДК- 1,1'-ферроцендикарбоновая кислота ЭФ - этилферроцен
(7. охус1ат - С/исопоЬас(ег охусктх виЬвр. тскияШт ВКМ В-1280 Р(К2 - пирролохинолинхинон

Биосенсоры являются недорогой альтернативой физико-химическим методам для мониторинга биохимических реакций [78, 79].
Многие десятилетия ферменты и целые клетки м и кр о о р ган и зм о в используются в качестве биокатализаторов в рецепторных элементах биосенсоров. Каждый вид биокатализатора имеет свои достоинства и свои недостатки. Бактерии Gluconobacter и ферменты, выделенные из них, могут эффективно использоваться в сочетании с физико-химическими преобразователями при разработке биосенсоров. Возможность создания амперометрических ферментных биосенсоров определяется коммерческой доступностью оксидоредуктаз. К сожалению, в настоящее время имеется только 1 коммерчески доступный фермент, выделенный из бактерий рода Gluconobacter - это фруктоздегидрогепаза (К.Ф. 1.1.99.11) из Gluconobacter indus tris.
Ферментные системы, присутствующие в клетках Gluconobacter, определяют возможность их применения в биосенсорах. Субстраты окисляются PQQ-зависимыми дегидрогеназами, например сорбитол окисляется в сорбозу PQQ-зависимой сорбитолдегидрогеназой. В процессе окисления электроны поступают в упрощенную дыхательную цепь. Цитохром с, как отдельный компонент дыхательной цепи, обычно сопряжен с дегидрогеназной субъединицей. Gluconobacter содержат также некоторые другие PQQ-зависимые дегидрогеназы: алкоголь-, альдегид-, альдоз-,
глюконат-, фруктоз- и глицеролдегидрогеназы. Недавно были классифицированы различные PQQ-зависимые алкогольдегидрогеназы, также описаны их структура, функции и физиология [80]. Это разнообразие ферментных систем, главным образом, определяет список веществ, которые можно обнаружить с помощью биосенсоров на основе бактерий рода Gluconobacter. Неспецифичные ферментные системы также расширяют ряд потенциальных субстратов; например, альдоздегидрогеназа окисляет различные моносахариды, а алкогольдегидрогеназа окисляет многообразные линейные и разветвленные спирты.