Синтез ксилита и этанола мутантами ксилозоассимилирующих дрожжей pachysolen tannophilus

• Автор: Болотникова, Ольга Ивановна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КОНВЕРСИЯ ЭКСИЛОЗЫ В КСИЛИТ И ЭТАНОЛ

С ПОМОЩЬЮ ДРОЖЖЕЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Дрожжи, ассимилирующие Бксилозу

1.2. Метаболизм Оксилозы в дрожжевой клетке.

1.3. Условия, влияющие на ферментацию Бксилозы

в ксилит и этиловый спирт

1.4. Ферментация многокомпонентных субстратов

дрожжами, метаболизирующими Эксилозу

1.5. Генетический контроль катаболизма Эксилозы.

1.6. Способы улучшения биотехнологических характеристик продуцентов ксилита и этанола.
1.7. Заключение
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Штаммы дрожжей, использованные в работе.
2.2. Среды для культивирования дрожжей.
2.3. Реактивы
2.4. Методы культивирования дрожжей
2.5. Методы исследования морфологии колоний и клеток
Ра. 1аппорЫ1и8.
2.6. Методы получения и анализа мутантов Ра. 1аппорЫ1ив
2.7. Метод гибридизации
2.8. Методы генетического анализа гибридов.
2.9. Определение редуцирующих веществ
2 Хроматографическое определение этанола.
2 Хроматографическое определение моносахаридов
и ксилита
2 Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ, ОСОБЕННОСТИ РОСТА И
РАЗМНОЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ РА. ТАШОРШШЗ
3.1. Морфологическая гетерогенность популяций Ра 1аппорЫ1из при культивировании на плотных питательных средах
3.2. Особенности споруляции морфологических изолятов
3.3. Устойчивость морфологических изолятов
и жизненный цикл дрожжей Ра. 1аппорЫ1и5.
3.4. Выделение гаплоидного и изогенного диплоидного штаммов Ра. 1аппорЫ1из
3.5. Условия, влияющие на вегетативный рост Ра. 1аппорЫ1и8.
3.6. Особенности роста гаплоидного и изогенного диплоидного штаммов Ра. 1аппорЫ1из в жидких средах
3.7. Заключение.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ОСНОВ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ДРОЖЖЕЙ РА.ТАШОРН1Ш8
4.1. Создание коллекции мутантов Ра. 1аппорЫ1из
4.1.1. Выделение и идентификация мутантов
под действием 1метил3нитро1нитрозогуанидина
4.2. Отработка условий гибридологического анализа
мутантов Ра. 1аппорЫ1и
4.2.1. Эффективность гибридообразования
4.2.2. Стабильность гибридов Ра. 1аппорШ1из
4.3. Генетический анализ мутантов Ра. 1аппорЫ1из.
4.4. Заключение
ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ ШТАММОВ РА.ТАЫШРШШБ, ДЕФЕКТНЫХ
ПО КАТАБОЛИЗМУ ОКСИЛОЗЫ
5.1. Селективное выделение мутантов по катаболизму Иксилозы.
5.2. Микроаэробная ферментация Иксилозы мутантными штаммами Ра. 1аппорЫ1из.
5.2.1. Потребление Эксилозы.
5.2.2. Образование ксилита, этанола и биомассы.
5.2.3. Мутанты Ра. 1аппорЫ1из по катаболизму Оксилозы
потенциальные продуценты ксилита.
5.3. Заключение.
ГЛАВА 6. СИНТЕЗ ЭТАНОЛА И КСИЛИТА С ПОМОЩЬЮ
ДРОЖЖЕЙ РА.ТАЫИОРШШБ
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОБСУЖДЕНИЕ
6.1. Особенности конверсии Иксилозы в ксилит и этанол дрожжами Ра. 1аппорЫ1из, Р. эбрШв и С. эЬЫШае
6.2. Роль биологического и генетического аспектов
для исследования катаболизма Иксилозы у Ра. 1аппорЫ1и5.
6.3. Использование мутантов Ра. 1аппорЫ1и
для анализа путей катаболизма Иксилозы и селекции продуцентов этанола и ксилита.
6.4. Заключение.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Оксилозу в этиловый спирт. Относительно высокой продуктивностью этанола характеризуются штаммы Р. БЙрШБ 0,0, гг ,, С. ЬеЬа1ае 0,0, гг и Ра. Ы1и8 0,0, гг . Поскольку способность ксилозоассимилирующих дрожжей к синтезу ксилита исследована значительно меньше, нежели способность образовывать этиловый спирт, анализ путей распада Оксилозы проведен, в основном, на штаммах Р. Шв, С. Ьае и Ра. ИПиз. Именно для этих видов подобраны оптимальные условия ферментации Оксилозы . Тем не менее, низкая продуктивность диких линий по этиловому спирту объясняет их непригодность для промышленного использования. Вследствие чего, особую значимость приобретает вопрос селекции новых продуцентов этилового спирта и ксилита, что невозможно без анализа биохимических путей метаболизма Оксилозы и механизмов генетического контроля распада этого сахара в дрожжевой клетке. Транспорт. Первой ступенью метаболизма Оксилозы клетками разных видов дрожжей является транспорт сахара через клеточную мембрану. Транспорт Оксилозы внутрь клетки не был изучен столь же тщательно, что и транспорт гексоз, особенно Оглюкозы. Предполагают, что транспорт Оглюкозы в клетки 8ассЬ. Однако, отдельной системы для транспорта Оксилозы у дрожжей этого вида нет, и она поступает сопряженно с Оглюкозой. Так, пермеазы, выделенные из мембран клеток 8ассЬ. Оглюкозе, нежели к Оксилозе, в то время, как скорости их переноса имеют сопоставимые величины . Механизм протонного симпорта обнаружен в клетках ii. Показано, что энергией для осуществления этого процесса служит трансмембранный электрохимический потенциал ионов водорода. Гидролиз одной молекулы АТР, сопряженный с переносом одного протона из клетки наружу, обеспечивает переход молекулы ксилозы внутрь . Исследования . С. и Ра. ксилозы. Причем, в клетках первых двух видов существуют даже две симпортные системы одна с низким, а другая с высоким сродством к ксилозе ,. У С. Предполагается, что в условиях катаболитной репрессии со стороны ксилозы или глюкозы действует механизм облегченной диффузии с низким сродством к ксилозе. В ее отсутствие сахар поступает в клетку как за счет облегченной диффузии, так и за счет протонного симпорта с высоким сродством к субстрату . Главными факторами, регулирующими транспорт ксилозы, являются энергетическое состояние клетки и доступность кислорода. В анаэробных условиях культивирования транспорт ксилозы в клетку блокируется. Барнетт и Симс , изучая транспорт галактопирозидов у разных видов дрожжей, показали, что в присутствии кислорода сахара в том числе ксилоза поступают в клетку путем активного переноса, а в его отсутствии путем облегченной диффузии. Кроме того, на эффективность транспорта ксилозы оказывает влияние скорость образования этанола ,. Транспорт ксилозы подвергается конкурентному ингибированию со стороны других моносахаридов особенно глюкозы, что выражается в первоочередном поглощении клеткой более выгодного источника углерода . ксилозы у дрожжей. Пути распада ксилозы. Начальные этапы утилизации ксилозы включают последовательное восстановление сахара в ксилит и окисление ксилита в ксилулозу ,. В клетках . . и Р. ЕС 1. Следовательно, у дрожжей переход ксилозы в ксилулозу осуществляется двухступенчато. Напротив, в клетках бактерий, способных утилизировать ксилозу, таких как ii i, обнаружен энзим ксилозоизомераза ЕС 5. ксилулозу . Однако попытки обнаружить ксилозоизомеразу у дрожжей оказались, в большинстве своем, безуспешными. Следы этого фермента были выявлены лишь у . У i ii, одновременно с ксилозоизомеразой, присутствовали ксилозоредуктаза и ксилитдегидрогеназа, причем активность последних оказалась в раз выше . Следующий этап катаболизма ксилозы в клетках дрожжей превращение ксилулозы в 0ксилулозо5фосфат под действием АТФзависимой ксилулокиназы ЕС 2. Активность этого фермента обнаружена в клетках . . и Р.