Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Биологические науки
Биофизика

Диссертационная работа:

Таха Абдул Саттар. Исследование физико-химических свойств и кинетико-термодинамических аспектов реакции гидролиза инулина свободной и иммобилизованной инулиназой : Дис. ... канд. биол. наук : 03.00.02 : Воронеж, 2005 118 c. РГБ ОД, 61:05-3/692

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. Современные представления о гидролитических ферментах 8

  1. Основные характеристики карбогидраз 8

  2. Физико - химические свойства инулиназы 13 ГЛАВА 2. Иммобилизация гидролитических ферментов 25

  1. Методы иммобилизации гидролаз 25

  2. Применение иммобилизованных ферментов в промышленности, медицине и аналитической практике 31

2.3. Иммобилизация инулиназы на различных носителях 37
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 3. Объекты и методы исследования 43

  1. Объект исследования 43

  2. Методы исследования 43

  1. Культивирование дрожжей Kluyveromyces marxianus 43

  2. Определение содержания белка в препарате методом Лоури 44

  3. Определение содержания белка в иммобилизованных ферментных препаратах модифицированным методом Лоури 45

  4. Метод определения активности инулиназы 46

  5. Метод определения активности иммобилизованной инулиназы 48

  6. Очистка и определение молекулярной массы инулиназы методом гель-хроматографии 49

  7. Подготовка ионообменных материалов к иммобилизации 50

  8. Методика сорбционной иммобилизации инулиназы 51

ГЛАВА 4. Выделение, очистка, физико-химические свойства препара
тов инулиназ из Kluyveromyces marxianus и Aspergillus awamori 52

4.1. Исследование условий экстракции и очистки препарата инулиназы
Aspergillus awamori 52

  1. Изучение условий выделения и очистки инулиназы из Kluyveromyces marxianus 59

  2. Некоторые физико-химические свойства инулиназ из Kluyveromyces marxianus и Aspergillus awamori 64

ГЛАВА 5. Адсорбционная иммобилизация инулиназы из Kluyveromy
ces marxianus на различных носителях 69

5.1. Исследование условий иммобилизации инулиназы Kluyveromyces
marxianus на некоторых ионообменных смолах 69

ГЛАВА 6. Изучение кинетико-термодинамических аспектов катализа свободной и иммобилизованной инулиназой Kluyveromyces marxianus 78

6.1. Исследование кинетики реакции гидролиза инулина адсорбционно
связанной инулиназой Kluyveromyces marxianus 78

6.2. Кинетико-термодинамические аспекты процесса термической
инактивации инулиназы Kluyveromyces marxianus 83

  1. Исследование закономерностей процесса термической инактивации инулиназы Kluyveromyces marxianus методом дифференциально-термического анализа 90

  2. Основные закономерности процесса термической инактивации инулиназы Kluyveromyces marxianus, иммобилизованной на ВИОН-КН 96

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101

ВЫВОДЫ 105

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 107

Введение к работе:

Современные тенденции развития теории биологического катализа связаны с изучением ферментативных реакций, которые при всей их сложности протекают в полном соответствии с законами химической кинетики и термодинамики. Однако уникальные свойства ферментов, способность осуществлять регуляцию всех процессов жизнедеятельности на внутримолекулярном уровне определяются исключительно сложной структурой полипептидной цепи и активного центра белковой макромолекулы.

Исследование структурно-функциональных свойств карбогидраз и кинетико-термодинамических аспектов ферментативного гидролиза полимерных субстратов являются необходимым условием изучения полиферментных систем, локализованных в различных клеточных органеллах и нужны для создания теоретической базы ферментации возобновляемого растительного сырья и получения продуктов с заданными свойствами.

Особую значимость приобретают в настоящее время работы по иммобилизации ферментов, расщепляющих полисахариды и полифруктозиды и переводящих фермент из гомогенных катализаторов в гетерогенные, имеющие ряд технологических преимуществ.

Фермент инулиназа (2,1-р-0-фруктанфруктаногидролаза, КФ 3.3.1.7), специфически гидролизует Р-1,2-связи инулина до фруктозы и фруктоолигосахаридов в более мягких условиях по сравнению с кислотным гидролизом, требующим значительной концентрации ионов водорода, высокой температуы и применения специального кислотоустойчивого оборудования. В этой связи особую значимость приобретают работы по изучению структурно-функциональных свойств и кинетико-термодинамических аспектов реакции гидролиза инулинсодержащего сырья, а также ряд теоретических и практических вопросов, связанных с изучением

5 влияния природы носителя на сохранение и поддержание каталитической активности инулиназы.

Выполненная работа проведена в соответствии с тематикой научных исследований кафедры биофизики и биотехнологии Воронежского госуниверситета, входящей в Координационный план научно-исследовательских работ РАН.

Цели и задачи исследования. Целью данной работы является изучение кинетико-термодинамических аспектов реакции гидролиза инулина свободными и иммобилизованными инулиназами из микромицета Aspergillus awamori и дрожжей Kluyveromyces marxianus.

В этой связи в работе были поставлены следующие задачи:

разработка методов выделения и очистки инулиназы из Aspergillus
awamori и Kluyveromyces marxianus;

изучение физико-химических свойств инулиназы из Aspergillus awamori и Kluyveromyces marxianus;

определение кинетико-термодинамических параметров реакции гидролиза инулина свободными и иммобилизованными на различных носителях препаратами инулиназ Kluyveromyces marxianus;

исследование закономерностей процессов термической инактивации
свободной и иммобилизованной инулиназы Kluyveromyces marxianus.

Научная новизна.

впервые осуществлена иммобилизация инулиназы Kluyveromyces
marxianus на гранулярных и волокнистых ионообменниках АВ-16 ГС,
АМ-21-А,ВИОНКН-1;

установлены оптимальные условия функционирования иммобилизованной инулиназы;

обнаружено, что при адсорбционной иммобилизации инулиназы
имеет место многоточечное связывание с носителем, приводящее к
увеличению значений Кт и АН, уменьшению значений Vmax и AS;

с помощью дифференциального термического анализа и классических

методов исследован процесс термической инактивации свободной и иммобилизованной инулиназы в интервале температур 50-85 С. Рассчитаны активационные параметры термоинактивации инулиназы (kjn, Еакт, АН, AS). Выявлено, что адсорбционный способ иммобилизации инулиназы повышает устойчивость фермента к денатурирующим факторам среды (рН, температура);

предложена модель перехода глобула-клубок, включающая

промежуточные стадии процесса термического разворачивания

белковой молекулы инулиназы;

разработаны эффективные методы выделения и очистки инулиназы из

дрожжей Kluyveromyces marxianus. Выявлены оптимальные режимы

функционирования инулиназ из Kluyveromyces marxianus и

Aspergillus awamori.

Практическая значимость. Результаты диссертационной работы

расширяют представления о функционировании инулиназы в свободном и

иммобилизованном состоянии, дают информацию о влиянии иммобилизации на

процессы термической инактивации ферментов, вносят вклад в исследование

механизмов реакций гидролиза инулина. Рассчитанные кинетико-

термодинамические параметры реакции гидролиза инулина позволяют

прогнозировать поведение свободного и иммобилизованного фермента в

технологических условиях. Полученные данные могут быть использованы при

чтении студентам биологических факультетов университетов и высших учебных

заведений технологического профиля курсов «Биотехнология», «Химическая

энзимология», «Молекулярная биология», «Биофизика».

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации были представлены на Международном Форуме «Аналитика и аналитики» (Воронеж, 2003); III Международном Симпозиуме «100 лет хроматографии» (Москва, 2003); Всероссийском симпозиуме «Хроматография и хроматографические приборы» (Москва, 2004); на X Международной конференции «Физико-химические основы ионообменных процессов»

7 (Воронеж, 2004); конференции «Биотехнология - охране окружающей среды» (Москва, 2004), 8th Conference of International Union of Biochemistry and Molecular Biology (Boston, USA, 2004); III Съезде биофизиков России (Воронеж, 2004); IX Conference of Food Microbiology (Lubljana, Slovenia, 2004).

Публикации. По теме диссертационной работы имеется 3 статьи и 4 тезисов.

На защиту выносятся следующие положения:

  1. Разработаны эффективные методы выделения и очистки препаратов инулиназ из дрожжей Kluyveromyces marxianus и микромицета Aspergillus awamori с высокой каталитической активностью.

  2. Созданы гетерогенные биокатализаторы на основе инулиназы из Kluyveromyces marxianus, адсорбционно иммобилизованной на АВ-16 ГС, АМ-21-А, ВИОН КН-1, выявлены оптимальные условия их функционирования.

3. Плавление вторичной структуры свободной инулиназы
Kluyveromyces marxianus не является кооперативным процессом, поскольку
наблюдаются стадии упорядоченная глобула — хаотический клубок и ред
промежуточных микросостояний.

4. Термоденатурация иммобилизованной инулиназы - кооперативный
процесс, в котором упорядоченная глобула переходит в состояние
хаотического клубка в узком интервале температур и сопровождается резким
изменением значений термодинамических параметров.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа включает 118 страниц машинописного текста; состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, списка литературы (118 источников). Иллюстрационный материал включает 23 рисунка, 14 таблиц.

Подобные работы
Маргасюк Дмитрий Викторович
Исследование физико-химических свойств и биологической активности регуляторного белка, выделенного из роговицы глаза быка
Антипина Мария Николаевна
Исследование структуры и физико-химических свойств планарных модельных молекулярных и биомолекулярных систем, получаемых методом Ленгмюра-Блоджетт
Емельяненко Виктор Иванович
Компонентный анализ спектров флуоресценции как метод исследования структурных и физико-химических переходов в белках
Донцов Александр Евгеньевич
Физико-химические свойства и биологические функции пигментных гранул глаза позвоночных и беспозвоночных животных
Заводник Илья Борисович
Физико-химические свойства пируватдекарбоксилазы и её субстрата в реакциях ферментативного и фотохимического декарбоксилирования
Рууге Андрес Эннович
Физико-химические свойства мембран зародышевой оси семян пшеницы
Хомутов Геннадий Борисович
Особенности структурной организации, ионные взаимодействия и физико-химические свойства мембран и планарных биомиметических наносистем
Горелов Александр Владимирович
Физико-химические свойства биологически значимых термочувствительных полимеров
Файнгольд Ирина Игоревна
Физико-химические свойства гибридных соединений на основе фуллерена C60 и их биологическая активность
Цыганкова Ирина Глебовна
Корреляционные модели для расчета физико-химических свойств и биологической активности органических соединений

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net