Лакказа и Mn-пероксидаза базидиомицета Cerrena maxima : Характеристика и роль в биосинтезе гуминоподобных веществ

• Автор: Явметдинов, Ильдар Самиуллович
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУ РЫ.

1.1. Грибы белой гнили. Характеристика субстрата.

1.1.1. Особенности строения лигнина природного субстрата грибов белой гнили

1.1.2. Общая характеристика лигшшразрушающих грибов.

1.1.3. Факторы, влияющие на селективност, дсградаи и и

лигнина

1.2. Общая характеристика ферментов лигнолитичсской системы.

1.2.1. Лигниназа.

1.2.2. Мипероксидаза
1.2.3. Лакказа.
1.3. Физиологические функции ферментов лигнолитической системы
1.4. Биосинтез ароматических соединений грибами.
возбудителями белой гнили
1.5. Образование гуминовых всщссгв в природе. Гуминоподобные
вещества грибов предшественники гуминовых кислот.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
2.1. Материалы и объекты исследования.
2.2. Жидкофазное культивирование xi и
i i.
2.2.1. Поверхностное культивирование xi и
i i
2.2.2. Глубинное культивирование xi и
i i
2.3. Твердофазное культивирование индивидуальных штаммов
xi и i i и их совместное культивирование на природном лигнинсодержащем субстрате овсяной соломе.
2.3.1. Изучение совместимости xi и i i
при культивировании.
2.3.2. Совместное и раздельное твердофазное культивирование данных штаммов.
2.4. Очистка лакказы и Мппероксидазы xi.
2.5. Методы определения активности лигнолитических ферментов.
2.6. Определение биохимических и кинетических характеристик
лакказы и Мппероксидазы xi.
2.7. Выделение и очистка ГПВ грибов белой гнили
2.8. Синтез ГПВ i vi с помощью лакказы С. xi.
2.9. Определение основных количественных и качественных
хапактеоистик ГПВ.
2.9.1. Элементный анализ.
2.9.2. Определение молекулярных масс ГПВ методом эксклюзионной хроматограф и
2.9.3. Спсктрофотометрический и ИК спектроскопический анализ ГПВ
2.9.4. С ЯМР спектроскопия препаратов ГГВ.
2 Методы определения содержания основных компонентов растительного сырья.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Скрининг культуры xi
3.2. Культивирование и биосинтез лигнолитических
ферментов базидиомицета . xi.
3.3. Выделение, очистка и изучение лакказы и Мпзависимой
пероксидазы . xi.
3.3.1. Выделение и очистка лакказы и
Мпзависимой пероксидазы
3.3.2. Характеристика физикохимических свойств
лакказы . xi.
3.3.3. Характеристика физикохимических свойств
Мп пероксидазы . xi.
3.3.4. Субстратная специфичность лакказы и
Мппероксидазы . xi
3.4. Изучение роли лакказы и Мппероксидазы . xi
в процессе деградации лигнина на природных
лигноцеллюлозных субстратах.
3.5. Структурная характеристика и исследование роли
лигнолитнческого комплекса в биосинтезе ГПВ.
3.5.1. Получение ГПВ.
3.5.2. Структурная характеристика ГПВ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Особенности строения лигнина природного субстрата грибов белой гнили. Лигнин является вторым по распространенности после целлюлозы биополимером в биосфере. Мягкая древесина хвойных пород деревьев содержит лигнина, твердая древесина лиственные породы , однолетние растения Н. Лигами инкрустирует целлюлозные фибриллы, обеспечивая прочность стволов деревьев и высокую устойчивость растительных тканей, защищая углеводные компоненты от биологического воздействия 2. Известно, что лигнин состоит из углерода ,6,0, водорода 5,37,0 и кислорода ,0,4, представляя собой смесь нерегулярных ароматических полимеров высокого молекулярного веса. Структура лигнина неоднородна у разных групп растений и растений разного возраста она различна. Лигнин хвойных пород имеет мономером конифериловый спирт, лигнин лиственных пород конифериловый и синаповый спирт, а лигнин травянистых растений конифериловый и пкумаровый спирты 3. С химической точки зрения, лигнин является сополимером, для которого характерна нерегулярность структуры. Для лигнина насчитывается не менее десяти типов связей между фенилпролановыми структурными единицами, которые обуславливают высокую степень разветвленности молекулы биополимера. Предполагают, что лигнин в древесине является пространственным полимером, имеющим сетчатую трехмерную структуру. В лигнине установлено натичис двойных связей, а также различных функциоиатьных групп метоксильных, гидроксильных, карбоксильных и карбонильных 1,2. Конифериловый спирт Кумаровый спирт Синаповый спирт Рис. Мономерные единицы лигнина. Лигнин не является индивидуальным веществом, поэтому представление его химического строения в виде строгой структурной формулы невозможно. Наиболее часто встречаются два основных типа связи простые эфирные 304 рис. Рис. Простая эфирная связь 304. Одним из основных видов структур с ССсвязью являются 35 структуры рис. Рис. Углеродуглеродная связь 35 структура. При работе с лигнином следует учитывать, что на его свойства оказывает существенное влияние нс только источник получения, но и метод выделения его из древесины. Путем рентгенографических исследований было выяснено, что лигнин обладает аморфной структурой. Молекулярная масса полимера варьирует в очень широком интервале от до Да 4. Функциональные группы лигнина обладают высокой реакционной способностью. Благодаря фенольной природе лигнин легко окисляется. Кроме того, для него характерны макромолекулярные реакции деструкции и сшивания цепей. Лигнин растворяется в щелочах, но устойчив к действию минеральных кислот. В органические растворители данный полимер переходит из древесины только в присутствии минеральных кислот и при длительном кипячении 3. Специфическая структура лигнина обеспечивает высокую устойчивость растительных тканей, защищая их углеводные компоненты от биологической деградации. Как упоминалось выше, только определенная группа микроорганизмов в природе грибы белой гнили способна избирательно деградировать лигнин до полной его минерализации. Следует более подробно остановиться на характеристике данных базидиомицетов. Общая характеристика лигнинразрушающих грибов. Отличительной особенностью грибов белой гнили среди всех дереворазрушающих грибов является то, что только они способны к глубокому разложению и усвоению лигнина. Грибы белой гнили весьма многочисленны и включают более видов. Чаше всего это представители семейства , , ii, i, i. Белую гниль древесины могут вызывать также некоторые виды аскомнцстов порядка i 2. Грибы белой гнили значительно отличаются друг от друга по способности минерализовать лигнин и углеводы древесных тканей. Наиболее известный гриб, вызывающий одновременное разложение лигнина и целлюлозы, vi. Грибы белой гнили, разлагающие преимущественно лигнин ii, ii i, i i,, xi , ii, г та i, i 5.