Содержание к диссертации
Введение 6
Часть 1. Литературный обзор 8
Глава 1. История изучения полигидроксиалканоатов 8
Глава 2. Физико-химические свойства полигидроксиалканоатов 13
-
Строение ПГБ. Гранулы ПГБ. 13
-
Вариабельность мономерного состава ПГА. 15 2.3.Физико-химические свойства поли-3-гидроксибутирата
и поли-3-гидроксибутирата-З-гидроксивалерата 19
Глава 3. Физиологические функции ПГА 23
-
Распространенность ПГА среди прокариот. 23
-
Условия, способствующие накоплению ПГБ в клетках. ПГБ как резервное вещество для запасания углерода и энергии 24
-
ПГБ как депо восстановительных эквивалентов 25
3.4. Низкомолекулярный ПГБ в составе клеточных мембран 27
Глава 4. Пути синтеза и распада ПГБ 28
-
Синтез поли-3-гидроксибутарата 28
-
Внутриклеточная деградация ПГБ 33 Глава 5. Влияние условий культивирования на молекулярную массу ПГА 34
-
Влияние разных факторов на молекулярную массу ПГБ, синтезируемого метилотрофными и водородоокисляющими бактериями 35
-
Влияние разных факторов на молекулярную массу и выход ПГБ
у бактерий рода Azotobacter 38
5.3. Использование неочищенных субстратов для биосинтеза 111 Б
бактериями рода Azotobacter 40
5.4.Синтез сополимера поли-3-гидроксибутирата-З-гидроксивалерата
бактериями рода Azotobacter 42
Глава 6. Внеклеточная биодеградация ПГА 43
-
Исследование биодеградации ПГБ в природных условиях и в модельных системах 44
-
Микроорганизмы, способные к внеклеточной деградации ПГА, ПГА-деполимеразы. 47
Глава 7. Применение ПГА в медицине 50
Часть 2. Материалы и методы исследования 53
1. Объекты исследования 53
1.1. Культурально - морфологические признаки штаммов
Azotobacter chroococcum 7Б и Azotobacter chroococcum 35. 53
1.2. Физиолого-биохимические признаки, 54
-
Получение высокоочищенного ПГБ из бактериальной массы 54
-
Определение содержания поли-3-гидроксибутирата в клетках
по Зевенхаузену 55
-
Определение молекулярной массы полимера 56
-
Газохроматографические измерения 57
-
Исследование состава полимера методом ядерно-магнитного резонанса 57
7. Определение степени кристалличности образцов полимера
методом рентгеноструктурного анализа 58
-
Механические испытания образцов пленок полимера 58
-
Электронная микроскопия 59
-
Исследование биодеградации пленок ПГБ в почвенной суспензии 59
-
Изучение биодеструкции пленок ПГБ в накопительной
культуре денитрифицирующих бактерий 60
12. Изготовление пленок ПГА матричного типа с
включением модельного лекарственного вещества
(метилового красного) 60
Источники углерода, используемые в качестве ростовых субстратов 61
Часть 3. Результаты и их обсуждение
Глава 1. Влияние разных источников углерода и условий
культивирования на степень полимеризации поли-3-гидроксибутирата
синтезируемого культурой Azotobacter chroococcum. Получение
сополимера поли-3-гидроксибутирата- 3-гидроксивалерата (ПГБ-ГВ) 62
1.1. Биосинтез поли-3-гидроксибутирата и динамика изменения
молекулярной массы ПГБ в процессе периодического
культивирования Azotobacter chroococcum 7Б 62
1.2. Влияние условий культивирования на степень полимеризации ПГБ 68
1.2.1. Влияние разных источников углерода на молекулярную массу ПГБ 68
1.2.2. Влияние дополнительного источника углерода (ацетата натрия)
на молекулярную массу ПГБ, синтезируемого A, chroococcum 7Б
и A, chroococcum 35 72
-
Влияние рН среды на молекулярную массу синтезированного ПГБ 75
-
Влияние уровня аэрации 76
-
Влияние температуры 79 1.3. Условия синтеза сополимера поли-3-гидроксибутирата-
3-гидроксивалерата при использовании в качестве
продуцента A. chroococcum 1Ъ. 81
Глава 2. Биодеградация ПГБ . Изменение физико-химических
характеристик полимера в процессе биодеградации. 87
-
Биодеградация ПГБ в модельных условиях почвенного сообщества 87
-
Биодеструкция ПГБ сообществом денитрифицирующих микроорганизмов 95
2.3. Биодеструкция ПГБ микроскопическими грибами 98
Глава 3. Кинетика высвобождения модельного лекарственного вещества
(метилового красного) из полимерной матрицы ПГБ и ПГБ-ГВ
в зависимости от физико-химических характеристик полимера 103
Выводы 107
Литература ПО
Введение к работе
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 окружаюигую среду, а полностью разлагаются до С02 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.
7 Целью нашей работы было изучение влияния условий культивирования на величину молекулярной массы поли-З-гидроксибутирата синтезируемого штаммом-продуцентом Azotobacter chroococcum 7Б; получение сополимера поли-
З-гидроксибутирата-3-гидроксивалерата; изучение влияния условий среды на скорость биодеструкции полученных биопластиков.
8 Часть 1. Литературный обзор
Похожие диссертации на Биосинтез поли-3-гидроксибутирата разной молекулярной массы культурой Azotobacter chroococcum и его биодеградация
