- •Образования «национально-исследовательский томский политехнический университет»
- •Глава 1. Основы микробиологии
- •1.1. Морфология микроорганизмов .1.1. Систематика и номенклатура микроорганизмов
- •1.1.2. Формы бактерий
- •1.1.3. Структура бактериальной клетки и методы ее исследования
- •Включения Нефотоситезирцющие Основные
- •1.1.4. Морфология микробов-эукариотов: дрожжевых и плесневых грибов
- •Зкзоспоры
- •1.1.5. Методы микроскопического исследования микроорганизмов
- •Электронная микроскопия
- •1.2. Физиология микроорганизмов 1.2.1. Питание бактерий
- •1.2.2. Питательные среды
- •1.2.3. Условия культивирования бактерий
- •1.2.4. Дыхание бактерий
- •1.2.5.Ферменты бактерий
- •1.2.6. Культуральные свойства бактерий
- •1.2.6. Выделение чистых культур микроорганизмов
- •Глава 2. Химические основы жизни
- •2.1. Липиды
- •2.1.1. Жирные кислоты и родственные липиды
- •Глава 7. Сельскохозяйственная биотехнология 360
- •Глава 8. Экологическая биотехнология 368
- •2.1.2. Жирорастворимые витамины, стероиды и другие липиды
- •2.2. Сахара и полисахариды
- •2.2.2. Дисахариды и полисахариды
- •2.3. Белки
- •2.3.1. Биологические функции белков
- •2.3.2. Белковые аминокислоты и полипептиды
- •2.3.3. Структура белков
- •Первичная структура белков
- •Глава 7. Сельскохозяйственная биотехнология 360
- •Глава 8. Экологическая биотехнология 368
- •Глава 7. Сельскохозяйственная биотехнология 360
- •Глава 8. Экологическая биотехнология 368
- •2.4.5. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков (матричные биосинтезы)
- •I I аденин
- •Глава 3. Технологические основы биотехнологических производств
- •3.1. Процессы в биотехнологии
- •3.4. Контроль и управление биотехнологическими процессами; моделирование и оптимизация
- •Глава 4. Генная инженерия
- •4.3. Получение фармакологических препаратов с помощью методов генной инженерии
- •4.3.1. Биосинтез инсулина человека в клетках кишечной палочки
- •4.3.2. Биосинтез соматотропина и других гормонов человека
- •4.3.3. Получение интерферонов
- •4.3.4. Получение иммуногенных препаратов и вакцин
- •4.3.5. Другие области применения генной инженерии
- •1. Новые методы диагностики и исследований
- •2. Генная инженерия и белковая инженерия ферментов
- •3. Получение бактерий для деградации токсикантов и ксенобиотиков
- •5. Биоматериалы
- •4.5. Преимущества и опасность генной инженерии
- •4.5. Меры безопасности
- •Глава 5. Промышленная микробиология
- •5.1. Производство первичных метаболитов
- •5.1.1. Производство аминокислот
- •5.1.2. Производство органических кислот
- •5.1.3. Получение витаминов
- •5.2. Производство вторичных метаболитов
- •5.3. Производство белков одноклеточных и многоклеточных
- •5.3.1. Производство белка одноклеточных организмов
- •5.3.2. Производство грибного белка (микопротеина)
- •5.3.3. Производство цианобактерий
- •Глава 6. Инженерная энзимология
- •6.1. Методы получения иммобилизованных ферментов
- •6.1.1. Физические методы иммобилизации
- •6.1.2. Химические методы иммобилизации ферментов
- •Носитель Вставка Фермент Иммобилизованный фермент
- •6.2. Применение иммобилизованных ферментов
- •6.3. Промышленные процессы с использованием иммобилизованных ферментов
- •6.3.1. Разделение рацемических смесей аминокислот
- •6.3.2. Производство кукурузного сиропа с высоким содержанием
- •Глава 7. Сельскохозяйственная биотехнология
- •7.1. Биопестициды
- •7.1.1. Технология получения бактериальных энтомопатогенных
- •7.1.2. Технология получения грибных энтомопатогенных
- •7.1.3. Технология получения вирусных энтомопатогенных препаратов
- •7.2. Биологические удобрения
- •7.2.1. Технология получения сухого нитрагина
- •7.2.2. Технология получения сухого азотобактерина
- •7.2.3. Технология получения фосфоробактерина
- •Глава 8. Экологическая биотехнология
- •8.1. Аэробная биологическая очистка сточных вод
- •8.1.1. Основные характеристики сточных вод
- •8.1.2. Процессы с участием активного ила
- •8.1.3. Аэробная обработка ила
- •8.1.4. Вторичная очистка сточных вод с помощью капельных биологических фильтров
- •8.2. Анаэробная переработка отходов
- •1Связь, a-мальтоза
Глава 2. Химические основы жизни
В данной главе изучаются преобладающие в клетке высокомолекулярные соединения, а также соответствующие мономерные молекулы, из которых построены эти полимеры. Полимерные соединения клетки делятся на четыре основные класса: 1) жиры и липиды; 2) полисахариды (целлюлозу, крахмал и др.); 3) носители генетической информации нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК); 4) белки. Физико- химические свойства этих соединений важны для рационального проектирования технологических процессов с участием живых клеток.
В зависимости от строения различные биологические полимеры подразделяются на гомополимеры и сополимеры. Биологические гомо- полимеры построены из мономерных единиц одного типа: в таком случае полимеры отличаются один от другого только молекулярной массой и степенью разветвленности полимерных цепей. Основная функция го- мополимеров в клетке заключается в создании структурных элементов, обладающих необходимой прочностью, химической инертностью и достаточной проницаемостью. Кроме того, в виде гомополимеров в клетках часто хранятся запасы питательных веществ (например, глюкоза в клетках хранится в виде полимера гликогена - резервного полисахарида).
Сополимеры построены из нескольких различных мономерных звеньев, число которых может достигать двадцати. Каждый из таких полимеров имеет молекулярную массу и характерный мономерный состав, и, главное, остатки мономеров соединены в строго определенной,
генетически запрограммированной последовательности.
2.1. Липиды
Липидами называются соединения биологической природы, растворимые в неполярных растворителях (бензоле, хлороформе, эфире) и практически нерастворимые в воде. Липиды могут иметь различное химическое строение и выполнять различные биологические функции. Их низкая растворимость в воде является причиной того, что они встречаются в основном в клеточных мембранах и мембранах органоидов. К липидам относятся жиры, представляющие собой резервы топлива. Ли- пиды также входят в состав более сложных соединений, например, ли- попротеинов и липополисахаридов, которые также располагаются в клеточных мембранах клеток и во внешних оболочках некоторых вирусов.
2.1.1. Жирные кислоты и родственные липиды
Насыщенные жирные кислоты представляют собой простые липиды с общей формулой СН3(СН2)пСООН, где п=12 - 22 (в биологических системах).
Жирные кислоты можно рассматривать как не несущие генетической информации биополимеры с концевой карбоксильной группой.
Ненасыщенные жирные кислоты образуются при замене насыщенной углерод-углеродной связи на двойную связь (-С=С-). Например, олеиновая кислота является ненасыщенным аналогом стеариновой кислоты (п=16):
СНз(СН2)1бСООН СНз(СН2)уСН=СН(СН2)уСООН
стеариновая кислота олеиновая кислота
В живых организмах чаще всего встречаются следующие насыщенные кислоты: пальмитиновая СН3(СН2)14СООН и лигноцериновая СН3(СН2)22СООН кислоты; ненасыщенные кислоты - линолевая СНз(СН2)4СН=СНСН2СН=СН(СН2)уСООН и арахидоновая
СН3(СН2)4СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)3СООН.
Линолевая и арахидоновая кислоты не синтезируются в организме и должны поступать с пищей, поскольку при их отсутствии клетка не может функционировать, иначе говоря, они являются незаменимыми.
Жиры, выполняющие важную функцию внутриклеточного топлива, представляют собой сложные эфиры, образующиеся при конденсации жирных кислот с глицерином:
o
r o ri
r2
o
r o r,
r2
-c^
-c^
h2c-
oh
ho
h2c-
o
+
hc
oh
ho
hc
o
-3Н2О
oh
ho
o
h2c-
o
o
По строению (но не по выполняемой ими функции) жирам близки фосфолипиды. Они состоят из глицерина, двух молекул жирной кислоты, фосфорной кислоты и азотистого основания:
-c^
o
o
-^oo-
o
h2c-
hc-
h2c-
-r2
o
oh
Если азотистое основание представлено холином
H3C\ +
Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик 1
ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ Учебное пособие 1
O OH 54
(3'_^5') T-A-T-T-C-C-A-G 167
к о д 181
Pi ' 196
1. Новые методы диагностики и исследований 233
2. Генная инженерия и белковая инженерия ферментов 233
3. Получение бактерий для деградации токсикантов и ксенобиотиков 237
5. Биоматериалы 238
ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ 244
Аминокислота - целевой продукт 248
h3n-ch-cooh 252
Бродильные процессы 254
Окислительные процессы 256
Классификация антибиотиков 269
Основные этапы промышленного получения антибиотиков 271
ГЛАВА 6. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ 326
Иммобилизация ферментов адсорбцией: 335
Иммобилизация ферментов путем включения в гели 338
Иммобилизация ферментов микрокапсулированием 339