«Биосинтез поли-3-гидроксибутирата разной молекулярной массы культурой azotobacter chroococcum и его биодеградация» - Реферат

Содержание

1. Общая характеристика работы

2.Содержание работы

3.Выводы

4. список работ по теме диссертации

Введение

Актуальность проблемы Истощение нефтяных ресурсов и необходимость создания специальных полимерных материалов, совместимых с природой, послужили мощным стимулом для разработки принципиально новых полимеров - биоразлагаемых термопластиков, изучение которых является сравнительно молодой областью науки. Поли-3-гидроксибутират и его сополимеры, которые относятся к семейству микробных полигидроксиалканоатов (ПГА), синтезируются в клетках микроорганизмов как запасные вещества. По своим базовым показателям эти полимеры близки к синтетическим термопластикам (полипропилену и полиэтилену), но обладают рядом уникальных свойств, главными из которых являются биосовместимость и биодеградабельность. В отличие от обычных пластиков, ПГА не засоряют окружающую среду, а полностью разлагаются до CO2 и воды. Перспективными областями использования ПГА являются: в промышленности - производство биоразлагаемых пластмасс, упаковок и материалов одноразового пользования; в сельском хозяйстве - создание систем медленного высвобождения удобрений и агрохимикатов; в медицине - изготовление рассасывающихся шовных нитей, хирургических пластин, пленок для покрытия ран, эндопротезов, матриц для лекарственных форм пролонгированного действия и др.

В связи с тем, что для разных целей требуется полимер с определенными технологическими характеристиками, которые, в первую очередь, определяются качественным составом мономеров и молекулярной массой полимера, необходимо уметь управлять процессом биосинтеза с целью получения полимера с заданными свойствами.

Цель и задачи работы Целью нашей работы было изучение влияния условий культивирования на величину молекулярной массы поли-3-гидроксибутирата синтезируемого штаммом-продуцентом Azotobacter chroococcum 7Б; получение сополимера поли-3-гидроксибутирата-3-гидроксивалерата; изучение влияния условий среды на скорость биодеструкции полученных биопластиков.

Выдержка из текста работы

Вероятно, при повышении внутриклеточной концентрации ацетильных групп возрастает активность кетотиолазы и ацетоацетил КоА-редуктазы, вследствие чего повышается концентрация гидроксибутирил-КоА, который является субстратом ПГБ-синтазы. При высоких концентрациях ацетата образуется большее количество центров полимеризации и большее количество начальных фрагментов полимерных цепей, что приводит к синтезу ПГБ с более низкой молекулярной массой (Suzuki et al., 1988).

Что касается влияния pH среды на степень полимеризации синтезируемого ПГБ, то полимер с наиболее высокой степенью полимеризации получен при оптимальном для роста культуры нейтральном pH среды (1485 kDa). Как при кислых так и при щелочных значениях pH молекулярная масса ПГБ снижалась. Таким образом, изменяя pH среды культивирования также можно получать ПГБ с разной молекулярной массой. Однако, такой способ не подходит для применения на практике, т.к. эти условия не являются оптимальными для роста культуры.

Заключение

1. Показана возможность варьирования степени полимеризации ПГБ путем изменения условий культивирования: pH среды, температуры, уровня аэрации, внесения в среду культивирования дополнительного источника углерода - органических кислот.

2. Разработан и запатентован способ получения ПГБ заданной молекулярной массы при внесении в среду определенной концентрации дополнительного источника углерода - ацетата натрия.

3. Показано, что ПГБ легко подвергается биодеструкции сообществами почвенных микроорганизмов. Впервые выделено сообщество микроорганизмов, которое может быть рекомендовано как тест-система для оценки биодеградации ПГА.

4. Получен сополимер поли-3-гидроксибутират-3-гидроксивалерат с разным процентным содержанием гидроксивалерата при использовании валериановой и пропионовой кислот как дополнительных источников углерода.

5. Показано, что скорость высвобождения модельного лекарственного вещества из полимерной матрицы в большей степени зависит от мономерного состава полимерной цепи и в меньшей степени от молекулярной массы полимера.

Список литературы

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Ребров А.В., Герасин В.А., Махина Т.К. Биодеградация поли-β-оксибутирата в модельных условиях почвенного сообщества: влияние условий среды на скорость процесса и физико-механические характеристики полимера// Микробиология. 2002. т. 71, № 2, стр. 258-263.

2. Мокеева В.Л., Чекунова Л.Н., Мышкина В.Л., Николаева Д.А, Герасин В.А.,

Бонарцева Г.А. Биодеструкция поли-β-гидроксибутирата микроскопическими грибами: испытания полимера на грибостойкость и фунгицидные свойства// Микология и фитопатология, 2002. т.36, № 5, стр. 59-63.

3. Bonartseva G.A., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Kevbrina M.V., Kallistova A., Gerasin V.A., Iordanskii A.L. and Nozhevnikova A.N. Aerobic and Anaerobic Microbial Degradation of Poly-β-Hydroxybutyrate Produced by Azotobacter chroococcum// Applied Biochemistry and Biotechnology, 2003, v. 109, Iss. 1-3, pp. 285-302.

4. Фурина Е.К., Николаева Д.А., Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Львов Н.П. Восстановление нитратов культурами Azotobacter indicum и Azotobacter chroococcum// Прикладная биохимия и микробиология, 2002, т.38(6), стр. 649-652.

5. Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Загреба Е.Д., Николаева Д.А. Способ получения полиоксибутирата заданной молекулярной массы. Патент на изобретение № 2201453 от 18 октября 2001 г.

6. Bonartseva G.A., Myshkina V.L. and Nikolaeva D.A. Biosynthesis of poly-3- hydroxybutyrate of different molecular weight by Azotobacter chroococcum 7Б and its biodegradation under model conditions of soil microbial community // Proc. of workshop "Position of Environmentally Degradable Plastics in plastic waste management", Lodz, Poland, 4-8 June 2001, p. 20.

7. Бонарцева Г.А., Мышкина В.Л., Николаева Д.А. Биосинтез поли-3-гидроксибутирата разной молекулярной массы культурой A. chroococcum 7Б и его биодеградация в модельных условиях почвенного сообщества // Тез. Международной научной конференции "Биотехнология на рубеже двух тысячелетий", Саранск 12-15 сентября 2001, Изд-во Мордовского университета, стр. 219-220.

8. Николаева Д.А. Влияние аэрации на молекулярную массу поли-3-гидроксибутирата , синтезируемого Azotobacter chroococcum // Тез. международной конференции молодых ученых, Тверь, 25-28 сентября 2001, стр. 135-136.

9. Bonartseva G.A., Myshkina V.L., Nikolaeva D.A., Gerasin V.A., and Makhina T.K. Biodegradable plastic poly-3-hydroxybutyrate produced by Azotobacter chroococcum on food industry waste // Proc. of 7th FAO/SPEN - Workshop "Anaerobic digestion for sustainability in waste (water) treatment and re-use", Moscow, 19-11 May 2002, pp. 378- 385.

10. Бонарцева Г.А., Иорданский А.Л., Махина Т.К., Мышкина В.Л., Николаева Д.А., Фурина Е.К. Получение и перспективы применения полиоксиалканоатов – экологически чистых биоразлагаемых термопластичных биополимеров// Материалы 2го Московского международного конгресса “Биотехнология: состояние и перспективы развития”, 10-14 ноября 2003, Москва, ч.1, стр. 261.