Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
происходит необратимое гелеобразование этого полимера; прочность геля
зависит от температуры: она постоянна в интервале 60-80°С и возрастает в
интервале 80- 100 °С. При температуре выше 120 °С молекулярная структура
этого полисахарида изменяется: одиночная спираль переходит в тройную.
Курдлан нерастворим в холодной воде, и его гели можно получать также
путем диализа щелочных растворов против воды. Этот полисахарид может
найти применение в качестве гелеобразователя в кулинарии, он может
использоваться как молекулярное сито, как подложка при иммобилизации
ферментов и как связующий агент.
Пуллулан
Пуллулан представляет собой a-D-глюкановый полисахарид, состоящий из а-1-
>-6-мальтотриозных и небольшого числа маль-тотетраозных единиц. Он
синтезируется Aureobacidium pullulans и образует прочные, упругие пленки
и волокна, которые можно формовать. По сравнению с целлофаном и
полипропиленом эти пленки мало проницаемы для кислорода. Пуллулан,
возможно, найдет применение в качестве упаковочного материала или
флюккулирующего агента в суспензиях глин в горной промышленности. Он
устойчив к амилазам, но разрушается ферментом пуллуланазой.
Было описано также образование полисахаридов видами Arthrobacter,
Beijerinckia и бактериями, использующими метан и метанол.
Материалы и биотехнология
229
5.4.5. Биосинтез полисахаридов
Хотя у некоторых бактерий синтез полисахаридов (например, декстранов)
осуществляется вне клетки, в большинстве случаев полисахариды
синтезируются внутри нее, а для этого необходимо, чтобы соответствующий
субстрат проник через клеточную мембрану. Почти во всех работах,
касающихся биосинтеза полисахаридов, изучались организмы, имеющие
небольшое промышленное значение или не имеющие его вовсе. Эти результаты
можно, видимо, экстраполировать и на промышленные организмы.
Поглощение субстрата осуществляется путем облегченной диффузии, активного
транспорта (при этом субстрат проникает в клетку в неизмененном
состоянии) или групповой транслокации (при этом субстрат подвергается
фосфорилированию). Скорость синтеза полисахарида, по-видимому, зависит от
скорости поступления субстрата, которая, таким образом, может быть первым
из факторов, лимитирующих синтез полисахарида. В то же время скорость
конверсии углерода обычно очень высока, поэтому она, видимо, не может
быть фактором, лимитирующим синтез. Специфические потребности в углероде
для образования полисахарида иногда связаны со специфическими механизмами
поглощения субстрата.
Субстрат, поступающий в клетку, подвергается превращениям в ходе
анаболических или катаболических процессов; первые включают его
превращение в полисахариды, липополиса-хариды или гликоген. Гликоген
редко синтезируется в пролиферирующих бактериях, но он является возможным
источником утечки углерода в условиях, неблагоприятных для роста
микроорганизма. Примером такого рода может служить двустадийный процесс,
при котором вслед за стадией роста микробов наблюдается синтез
полисахарида. Контроль за синтезом гликогена осуществляется путем
аллостерической регуляции образования ADP-глюкозы без участия
изопреноидных липидов. Синтез экзополисахаридов зависит от наличия
нуклеотидди-фосфатмоносахаридов, например UDP-глюкозы. Ключевую роль в
этом процессе играет UDP-глкжозо - пирофосфорилаза, катализирующая
образование предшественников для синтеза полимеров клеточной стенки,
например тейхоевых кислот и липополисахаридов, а также экзополисахаридов.
Направление предшественников на синтез того или иного полимера
осуществляется путем строгой регуляции активности таких активирующих
ферментов. Одни нуклеотиддифосфатмоносахара (UDP-галактуроновая и GDP-
маннуроновая кислоты) являются предшественниками в синтезе только
экзополисахаридов, другие служат также активированными предшественниками
при
230
Глава 5
образовании моносахаридов (например, UDP-глюкоза является
предшественником D-галактозы и D-глюкуроновой кислоты). Чтобы какой-либо
моносахарид включился в полисахарид, организм должен синтезировать
активированный нуклеотидный предшественник. Единственным исключением
является L-гулу-роновая кислота, присутствующая в бактериальном
альгинате. Она образуется из GDP-маннозы и GDP-маннуроновой кислоты, но
сама по себе не активирована. Альгинат синтезируется с использованием
активированных маннуронозильных остатков, которые затем подвергаются
действию эпимеразы in situ. Степень специфичности этой эпимеразы точно не
известна, но она действует только на неацилированные остатки. L-
гулуроновая кислота была найдена также в некоторых полисахаридах, не
содержащих остатков маннуроновой кислоты. Отметим, что в полисахаридах
были обнаружены моносахариды (например, амино- и метилуроновые кислоты, а
также метилгексозы), для которых вообще не идентифицировано
соответствующее активированное углеводное производное.
Дальнейший контроль за пулом активированных моносахаридов может
осуществляться с помощью гидролаз UDP-сахаров, хотя эти ферменты и
