Закономерности деградации полигидроксиалканоатов в лабораторных и природных условиях

• Автор: Войнова, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Полигидроксиалканоаты и пути их биоразрушения

1.2 Деградация ПГА в модельных биологических средах.

1.3 Закономерности деградации ПГА i viv.

1.4 Биодеградация ПГА. в природных условиях.

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Объекты исследования

2.2 Получение экспериментальных образцов ПГА

2.2.1 Синтез и выделение полимера.

2.2.2 Методика получения изделий из Г1ГА
2.3 Исследование биодеградации ПГА в модельных системах
i vi и i viv
2.4 Исследование деградации ПГА почвенной микрофлорой
2.4.1 Деградация ПГА в микробных монокультурах и почвенных микрокосмах.
2.4.2 Исследование биодеградации ПГА в природных
условиях в почве
2.4.3 Изучение микробиоценоза почвы и идентификация
микроорганизмовдеструкторов ПГА
2.4.4 Депонирование пестицидов в полимерный матрикс.
2.5 Исследование биодеградации ПГА в водных экосистемах
2.5.1 Биодеградация полимера в пресных водоемах.
2.5.2 Биодеградация ПГА в соленом озере Шира.
2.6 Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ БИОДЕГРАДАЦИИ ПГА В ЛАБОРАТОРНЫХ
УСЛОВИЯХ.
ЗЛ Деградация изделий из ПГА, полученных различными
способами
3.2 Биодеградация полимерных микрочастиц i viv.
3.2.1 Деградация микрочастиц при внутримышечном введении
3.2.2 Деградация микрочастиц при внутривенном введении.
Резюме.
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ БИОДЕГРАДАЦИИ ПГА В ПОЧВЕННЫХ
СРЕДАХ.
4.1 Деградация ПГА в модельных средах
4.2 Деградация ПГА в природных условиях в почве
4.3 Использование полигидроксиалканоатов в качестве матрикса для депонирования пестицидов.
Резюме.
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ БИОДЕГРАДАЦИИ ПГА В ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМАХ С РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРОЙ ЭКОСИСТЕМ.
5.1 Биодеградация ПГА в пресных водоемах.
5.2 Биодеградация ПГА в соленом озере Шира.
Резюме
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Таким образом, ПГА реальные кандидаты для замены в будущем неразрушаемых синтетических пластиков. К настоящему времени известно около 0 различных по структуре полимеров, синтезируемых природными, а также генетически модифицированными микроорганизмами i, Vi . Среди описанных организмов, способных синтезировать ИГА, аэробные и анаэробные бактерии, гетеротрофы, хемооргано и хемотрофы, фототрофные прокариоты , i, i, i, , , ii, аэробные фотобактерии , , ii,, архебактерии x, анаэробные фототрофные бактерии i, ii и другие , i Vi, , . Однако для промышленного использования рассматривается очень небольшое число продуцентов хемоорганотрофный организм i и гетеротрофные микроорганизмы , , i и . Полигидроксиалканоаты синтезируются в ходе сложного биосинтетического процесса, каждую стадию которого катализируют специфические ферменты КоАредуктаза и ПГАсинтаза , . Мономерный состав ПГА весьма разнообразен. Мономерное строение полигидроксиалканоатов зависит от биохимических свойств полимеризующего фермента, ПГАсинтазы метаболических способностей бактериального штамма источника углерода, применяемого в ходе аккумуляции полимера . , 2 алкильные группы С г С х 1,2,3,4 п 00. Большое разнообразие мономеров, обнаруженных на сегодняшний день в составе Г1ГА, определяет широкий спектр физических свойств этих биополимеров. Наиболее изученным представителем семейства полигидроксиалканоатов является полигидроксибутират ПГБ i, i . ПолиК3гидроксибугират СдНбОг является гомополимером гидроксимасляной кислоты, синтезируется многими бактериями как резервный источник углерода и энергии. Впервые полимер Лсмоиджеиом в бактериях i i в году i, . По своим пластическим свойствам он близок к классическим полимерам полиэтилену и полипропилену , , , , . Однако он обладает лучшими газобарьерными свойствами например, по отношению к кислороду и большей устойчивостью к ультрафиолету, характеризуется также хорошей водостойкостью и теплоустойчивостью. Гидрофобные и частично кристаллизованные полигидроксиалканоаты подвержены термической, в меньшей степени гидролитической и в наибольшей биологической деградации . i, . При термальном разложении происходит случайное разделение полимерных цепей i , . Под воздействием кислот или щелочей ГТГА разрушаются как обычные полиэфиры. В разбавленных растворах процесс химического гидролиза полигидроксиалканоатов протекает крайне медленно, но увеличивается при высоких температурах , . Биологическая деградация ПГА происходит под воздействием специфических ферментовдеиолимераз, продуцируемых микроорганизмами, а также ферментами крови и животных тканей, и под воздействием клеток i . i . i, . ПГА могут быть биодеградированы до воды и диоксида углерода или метана микроорганизмами, которые способны разрушать 1А как в аэробных, так и анаэробных условиях, используя продукты деструкции в качестве источника углерода и энергии. Наиболее изучаемым аспектом биодеградации ПГА является исследование микроорганизмов, способных использовать данные полимеры в качестве субстрата для роста. ПГА могут быть разрушены в результате внутриклеточной деградации при участии эндодеполимераз, а также внеклеточно экзодеполимеразами микроорганизмов. Полагают, что внутриклеточные деполимеразы не гидролизуют полукристаллические полимеры, выделенные из биомассы, а внеклеточные деполимеразы не обладают субстратной специфичностью по отношению к нативному полимеру, ассоциированному в гранулах внутри клеток. Эго связано с тем, что внутриклеточный и выделенный из клетки ПГА находится в двух различных состояниях.