- •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
2.2.2. Дисахариды и полисахариды
D-рибоза
(b-D-рибофураноза) входит
в состав РНК
a-D-глюкопираноза
(a-D-глюкоза)
OH'
гликозидныи
^гадроксил
CH2OH
Например:
6
ch2oh
O
2
oh
a
oh
a-D-глюкоза
6ch2oh
O>xl
конденсация
►
H2O
a
oh
гидролиз
a-D-глюкоза
O OH
b
2
O
6
CH2OH
\Ar~
OxOH
1
3 OH
конденсация
CH2OH
CH2OH
'
O.
H2O
гидролиз
b
-1,4-гликозидная связь,
6
CH2OH
b-D-галактоза
b-D-глюкоза
лактоза
Помимо мальтозы и лактозы широко распространена сахароза, состоящая из молекулы a-D-глюкозы и b-D-фруктозы:
CH2OH р
CH2OH
Важнейший пищевой продукт, обыкновенный сахар, представляет собой сахарозу, которая обнаружена во всех фото синтезирующих растениях. Сахароза легче других дисахаридов подвергается гидролизу; образующуюся при этом смесь моносахаридов глюкозы и фруктозы называют инвертным сахаром. Относительно редкий, но очень важный диса- харид лактоза находится только в молоке. Дисахарид мальтоза образуется при ферментативном гидролизе крахмала, содержащегося в солоде.
При дальнейшей полимеризации глюкозы могут образовываться новые 1,4-гликозидные связи, т. е. образуются полисахариды.
Амилоза представляет собой неразветвленный полимер, построенный из остатков глюкозы, соединенных а-1,4-гликозидной связью с молекулярной массой от нескольких тысяч до полумиллиона:
Резервный источник питания растений, крахмал, обычно содержит около 20 % амилозы.
Амилозная фракция крахмала состоит из нерастворимых в воде линейных полимеров, основная же часть крахмала представляет собой амилопектин, также полимер глюкозы, отличающийся от амилозы разветвленной структурой. В среднем на 25 остатков глюкозы приходится один центр разветвления; разветвление может осуществляться за счет образования гликозидной связи между гидроксилом при С-1 одной молекулы и гидроксилом при С—6 другой молекулы:
Частичный кислотный или ферментативный гидролиз амилопек- тина приводит к образованию различных разветвленных фрагментов амилопектина, называемых декстринами. Они широко применяются в качестве загустителей и при изготовлении паст. Конечно, при частичном гидролизе образуется также глюкоза, мальтоза и другие относительно небольшие сахара. Таким путем из кукурузного крахмала получают кукурузную патоку.
Резервным источником глюкозы в животных клетках, особенно в клетках печени и мышц, служат полимерные гранулы гликогена, по степени разветвленности напоминающего амилопектин. В гликогене длина линейных участков между центрами разветвления обычно составляет 12 звеньев; таким образом, молекулы гликогена разветвлены даже в большей степени, чем молекулы амилопектина. Молекулярная масса гликогена составляет 5 млн и более.
Целлюлоза является структурным элементом всех растительных клеток (от водорослей до деревьев) и самым распространенным органическим соединением на Земле. Считается, что в биосфере ежегодно образуется 1011 тонн целлюлозы. Каждая молекула целлюлозы представляет собой длинную неразветвленную цепь, построенную из остатков D- глюкозы и имеющую молекулярную массу от 50000 до 1 млн.
Хотя в целлюлозе остатки глюкозы связаны 1,4-гликозидными связями, но это другие связи: в случае амилозы это а-1,4-связи, а в целлюлозе - Ь-1,4-связи. Это на первый взгляд небольшое различие имеет важные последствия. Если гликозидные а-1,4-связи легко расщепляются (гидролизуются) ферментами множества микроорганизмов, то b-1,4- связи способны расщеплять лишь очень немногие живые организмы. В настоящее время известны ферменты группы целлюлаз, находящиеся в желудочно-кишечном тракте жвачных животных и в почве, способные гидролизовать целлюлозу:
Кроме того, в древесине и других материалах целлюлозной природы молекулы целлюлозы окружены оболочкой из лигнина, упрочненной многочисленными поперечными связями. Этот материал часто называют лигноцеллюлозой. Лигнин представляет собой полифенол переменного состава. Он имеет очень сложную структуру и гетерогенность. Такая неупорядоченная структура в высшей степени устойчива к действию химических и ферментативных агентов. Некоторые из применяющихся в настоящее время методов переработки целлюлозы мы вкратце рассмотрим в следующих разделах.