Ферменты разрушающие целлюлозу

Человек, а также плотоядные животные не способны усваивать клетчатку, так как их организм не содержит ферментов, осуществляющих гидролиз целлюлозы. Многие микроорганизмы, некоторые простейшие и улитки могут разрушать целлюлозу. Переваривание клетчатки жвачными животными обусловлено присутствием в их пищеварительной системе специальных микроорганизмов. [c.565]

Полагают, что С1-ферменты разрушают поверхность кристаллической структуры целлюлозы, вызывая набухание и расщепление некоторых ковалентных связей. Согласно предложенной схеме С1-ферменты подготавливают субстрат к атаке Сд,-ферментов. Результаты дальнейших исследований [166] указывают на комплексный характер воздействия J- и С (-ферментов и позволяют предпо- [c.303]

Грибок проникает через стенки клеток дерева с помощью ферментов, превращающих целлюлозу и клетки лигнина в более простые соединения. Грибки разрушают влажное дерево, но в то же время не оказывают никакого воздействия на очень сухое. Особенно легко подвергается разрушению дерево, находящееся на земле или под землей. Грибок может оставаться бездействующим в течение многих лет, но активно развивается, если находится на расстоянии нескольких метров от источника влаги. В этих случаях грибок переносит влагу на сухое дерево с помощью толстых нитей корневидного мицелия. Нагревание выше 46° С в течение некоторого времени убивает этот грибок. [c.135]

Чтобы решить эту проблему, работа ведется в нескольких направлениях. При создании одних методов ставится цель получить глюкозный сироп, и основное внимание уделяется гидролизу целлюлозы В других случаях предпринимаются попытки разрушить ферментами возможно большую часть лигноцеллюлозы— либо после разделения клеточных компонентов химическими методами, либо с помощью бактерий, способных непосредственно атаковать как целлюлозу, так и гемицеллюлозу. Размол — наиболее эффективный физический способ предварительной подготовки сырья, но он дорог и энергоемок. Высказывались предположения, что размол в замороженном состоянии обойдется дешевле. [c.63]

Поверхностные покрытия (краски различные типы лаков) играют двоякую роль они выполняют декоративную функцию и защищают покрываемую поверхность от вредных воздействий среды, в том числе и от микроорганизмов. Из-за постепенное отказа от введения свинца в состав красок и широкого распространения эмульсионных покрытий возникла проблема биоповреждения самих красок. Такое повреждение происходит как при хранении красок в емкостях, так и после нанесения их на поверхность и высыхания с образованием пленки. Большинство исследований в этой области направлено на создание эффективных защитных систем, которые действовали бы все то время, пока существует данное покрытие. Краски содержат пигменты, связывающие вещества, эмульгаторы, масла, смолы и смачивающие агенты они могут быть растворены в воде или в специальных растворителях. Некоторые из этих ингредиентов, например казеин, крахмал, целлюлоза и пластификаторы,, могут разрушаться микробами, а применение альтернативных, устойчивых к микробному разрушению компонентов зачастую невозможно. Развитие микроорганизмов в пленках очень сильно зависит от факторов окружающей среды температуры, влажности, наличия на поверхности питательных веществ (например, удобрений, приносимых ветром). Повреждения в емкостях часто связаны с жизнедеятельностью бактерий, но могут быть обусловлены и развитием грибов. Кроме того, в жидких эмульсионных красках могут оставаться внеклеточные ферменты, например входящие в состав целлюлазной системы эти ферменты способны снижать вязкость эмульсии. [c.241]

Р-Связь не разрушается пищеварительными ферментами человека и поэтому целлюлоза не может служить ему пищей. Однако в сложных желудках некоторых животных, в частности жвачных, имеются соответствующие ферменты, поэтому такие животные могут использовать клетчатку как компонент пищи. [c.549]

При порче плодов и овощей мицелий плесневых грибов постепенно проникает внутрь плодовой мякоти, вызывает разрушение и гибель клеток и усиленное вытекание клеточного сока в межклетники и на поверхность плодов, что еще больше способствует развитию микроорганизмов. Отмирание клеток мякоти происходит вследствие накопления ядовитых продуктов жизнедеятельности грибов или за счет механических раздражений. Ткани при этом разрыхляются и постепенно разрушаются под влиянием выделяемых грибами ферментов, растворяющих межклеточные вещества и целлюлозу клеточных оболочек. [c.37]

Из древесных грибков самые опасные те, которые разрушают дерево. Они вырабатывают ферменты, нарушающие структуру целлюлозы, и прочность древесины падает за такое короткое время, что внешние изменения еще не заметны. Аналогичное действие, но после истечения длительного времени оказывают и разрушающие дерево насекомые. Каждый видел старинную мебель, полностью изъеденную жучком. [c.142]

В организме высших растений целлюлоза расщепляется ред- 0 (если не считать распада, обусловленного деятельностью микробов). Два известных исключения из этого правила касаются клеток в отделительной зоне листа, образующейся перед сбрасыванием листьев, и сосудов ксилемы, у которых поперечине стенки растворяются. В отделительной зоне листа фермент целлюлаза разрушает клеточные стенки, расщепляя содержащуюся в них целлюлозу до отдельных мономерных единиц, т. е. до глюкозы. Клеточные стенки, ослабленные этим процессом, в конце концов разрываются, и лист сбрасывается. [c.148]

Но мы еще не закончили. Почему подкисление способствует растяжению клеточных стенок Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны вернуться к структуре клеточной стенки растения (рис. 2.31). Стенка состоит из длинных молекул целлюлозы, связанных между собой полисахаридными мостиками, образованными смесью сахаров, таких, как галактоза, арабиноза и ксилоза. Полисахаридные мостики, составляющие часть стенки, обычно называют гемицеллюлозой. Длинные целлюлозные молекулы, соединенные друг с другом этими поперечными связями, обусловливают жесткость клеточной стенки. При необратимом растяжении клеточной стенки, что происходит обычно в процессе роста, целлюлозные цепи должны скользить относительно друг друга, и это может, быть достигнуто только в том случае, если поперечные связи между цепями целлюлозы будут разорваны. Когда растяжение стенки завершается, поперечные связи образуются вновь, фиксируя целлюлозные цепи в их новом положении (рис. 9.18). В результате размеры клетки увеличиваются. Чтобы кислота могла способствовать увеличению растяжимости стенки, она, очевидно, должна разрывать поперечные связи между молекулами целлюлозы. Было высказано предположение, что в клеточной стенке имеется рН-зависимый фермент, разрушающий такие связи. Этот фермент не действует при pH 6,0—7,0, но становится высокоактивным при pH около 5,0. Когда под влиянием ауксина, присутствующего внутри клетки, ионы Н+ накачиваются в клеточную стенку, фермент активируется и разрушает поперечные овязи целлюлозные цепи освобождаются и получают возможность скользить одна относительно другой. Такое скольжение осуществляется под действием тургорного давления клеточного содержимого, что вызывает растяжение стенки, и увеличение размеров клетки. Мы еще не знаем природу этого гипотетического фермента, о существовании которого свидетельствует то, что некоторые химические соединения, препятствующие обычно действию ферментов, способны ингибировать индуцированное кислотой растяжение стенок изолированных клеток. [c.281]

Целлюлоза отличается высокой степенью гидрофильности, а наличие большого числа гидроксильных групп дает возможность ее легко модифицировать путем введения различных заместителей. Препараты целлюлозы для придания им химической устойчивости сшивают эпихлоргидрином. Для увеличения механической прочности целлюлозу гранулируют путем частичного гидролиза, в результате которого разрушаются ее аморфные участки. На их место для сохранения пористости между кристаллическими участками вводят химические сшивки. Гранулированная целлюлоза благодаря простоте получения, сравнительно низкой стоимости относится к удобным носителям для иммобилизации ферментов и аффинной хроматографии. [c.10]

СВЯЗИ амилозы расщепляются столь высока специфичность ферментов Однако многие микроорганизмы разрушают целлюлозу. Такие микробы встречаются в почве и в кишечном тракте ншвотных, переваривающих древесину и листья. Эти микроорганизмы играют важную роль не только в нашей экономике (а именно в мясо-молочной промышленности), но и в поддержании равновесия окружающей нас среды. Почвенные бактерии, термиты, муравьи-древоточцы и подобные им организмы, поедая опавшие листья, погибшие деревья, бумажный мусор, помогают очищать нашу планету. [c.462]

Одним из немногих систематических исследований ферментативного расщепления целлюлозы является работа Опдербека и Вермера изучавших действие на целлюлозу фермента целлю-лазы. Ранее было показано, что целлюлаза избирательно разрушает р-гликозидные связи в макромолекуле целлюлозы. Действие этого фермента на целлюлозу и ее производные изучалось при 35 °С и pH 4,62—4,65. [c.196]

Для того чтобы разрушить целлюлозу и различные геми-целлюлозы, требуется целый ряд ферментов. Можно назвать некоторые ферменты, участвующие в деградации целлюлозы эидо-1,4- 3-глюканаза, целло биогидролаза, целлобиаза и некий фермент, который, возможио, превращает кристаллическую целлюлозу в ее аморфную форму еще до того, как начнут дей- [c.553]

Целлюлозу нельзя использовать в пищу. За исключением термитов и жвачных (к их числу относятся коровы), в пищеварительных органах которых имеются микроорганизмы, перерабатывающие целлюлозу, животные неспособны разрушать р-глюкозидную связь. Ее разрыв осуществляется в результате катализируемого ферментами процесса, а в человеческом организме соответствующие ферменты отсутствуют. В 1967 г. был разработан процесс использования целлюлозы для получения искусственной муки, которая, хотя и пригодна к выпечке, подобно крахмальной муке, не обладает питательной ценностью. Ее пытались испо.чьзовать для диэти-ческих целей, но она быстро вышла из употребления. (Журнал Лайф иронически называл ее непищей и предлагал выплатить неденьги ее изобретателю.) Однако вполне серьезно высказывалась такая мысль, что если бы человек научился каким-то образом существовать в симбиозе с введенными в его кишечник микроорганизмами, способными перерабаты- [c.311]

При гидролизе полисахаридов кислотами или специфическими ферментами глюкозидные связи разрушаются и в зависимости от условий образуются различные остатки полимерных звеньев вплоть до моно- или дисахаридов. Полисахариды — основной источник углеводов в питании человека. Они в организме расщепляются различными ферментами крахмал — а-амилазой поджелудочной железы, мальтоза — мальтазой, изомальтазой, сахароза — сахара-зой (инвертазой), лактоза — р-галактозидазой, часть целлюлозы — ферментами микрофлоры толстого кишечника. При гидролизе одной гликозидной связи для сахарозы выделяется 29,3 кДж, а для олиго- или полисахаридов — [c.30]

Разрушение древесины под действием бактерий протекает очень медленно по сравнению с действием грибов. Бактерии не способны увеличиваться в размерах и их распространение обусловливается делением клеток. Начальная колония бактерий в древесине возникает в результате заражения лучевых паренхимных клеток, хотя может наблюдаться дополнительное беспорядочное появление бактерий на стенках других клеток древесины. Бактерии поселяются в отверстиях пор, разрушая поровые мембраны с помощью пекти-нолитических и целлюлолитических ферментов [48, 73, ПО]. На внешнем крае окаймлений пор становятся заметными круглые или эллиптические перфорации. Поровые мембраны паренхимных клеток разрушаются прежде мембран окаймленных пор [104]. Разрушение клеточных стенок начинается с зоны лизиса, возникающей при контакте с бактериями. Затем эрозия стенок углубляется и появляются впадины и полости, которые все увеличиваются, пока не разрушится вся клеточная стенка [28, 48, 66]. В первой фазе разрушения клеточной стенки исчезает двойное лучепреломление, что указывает на атаку бактериями упорядоченных участков целлюлозы [108]. [c.320]

Представители порядка — облигатно аэробные хемоорганогетеротрофы. Энергию получают только за счет дыхания. Синтезируют активные литические ферменты, способные гидролизовать такие макромолекулы, как полисахариды (целлюлоза, клетчатка, хитин), белки, нуклеиновые кислоты, эфиры жирных кислот. С этим связана роль миксобактерий в природе они активно разрушают мертвые растительные остатки. Многие миксобактерии способны лизировать клетки прокариотных и эукариотных микроорганизмов. Хорошо растут на поверхности твердых сред. Основное место обитания — почва. [c.179]

Это можно объяснить или химической связью между лигнином и углеводами, или высокой степенью его полимеризации, или тем, что лигнин инкрустирован полисахаридами. Невозможно также выделить целлюлозу из лигиифицпрованного материала путем экстракции растворами, например медно-аммиачными, в которых хорошо растворяется этот полисахарид (работы Штаудин-гера, Кросса и Бивена, Шоргера и др.). При этом часть полисахаридов переходит вместе с лигнином в раствор, чему способствует измельчение материала. Применение микробиологической деструкции лигнифицированного материала также ие способствовало решению вопроса, так как специфическое воздействие ферментов на определенные химические связи в полимерах ингибируется присутствием других соединений и невозможно разрушать только один компонент, не затрагивая другой. [c.163]

Помимо фитопатогенов, наносящих ущерб сельскохозяйственным и прочим культурным растениям, заслуживают внимания и Древоразрушающие грибы , отнимающие у человека немалую часть строительной и поделочной древесины. Все многообразие древоразрушающих грибов независимо от их таксономической принадлежности может быть сведено к двум основным типам гниения, которое они вызывают. К первому типу относятся грибы, обладающие набором ферментов, позволяющих разрушать и использовать все элементы древесины, как клетчатку, так и лигнин. Это так называемый коррозионный тип разрушения древесины ( белая гниль ). Ко второму типу относятся грибы, у которых отсутствуют ферменты типа фенолоксидаз (лакказа, тирозиназа и т. п.) и которые поэтому не могут использовать лигнин, а разрушают лишь углеводный комплекс древесины. Это деструктивный тип распада древесины ( бурая гниль ). Интересно, что у грибов, вызывающих бурую гниль, биосинтез стеринов и тритерпеновых кислот выражен значительно ярче, чем у грибов, с коррозионным типом действия. Возможно, что у первых, ферментные системы которых направлены на метабо-лизацию целлюлозы до гексоз, образование стеринов есть способ утилизации избыточного ацетата [27]. [c.187]

Известно, что после окончания второй мировой войны химическая промышленность получала из природного газа и нефти разнообразные виды сырья высокой чистоты в большом количестве и по относительно стабильным ценам. Сегодня многое в этой сфере изменилось, кроме того, за последние пятнадцать лет больших успехов достигла биотехнология. Все это побудило переоценить возможности использования биомассы для производства химических веществ. До развития нефтехимии из биомассы получали многие виды сырья для химической индустрии, например жиры и масла (для производства мыла и детергентов), метанол (путем сухой перегонки древесины) и растворители (за счет сбраживания крахмала и сахаров). Цены и доступность этого сырья (биомассы) существенно менялись. Как уже говорилось в этой главе и в гл. 5, большую роль в производстве химических веществ и полимеров, которые находят применение во многих отраслях промышленности, играет биомасса в виде сбраживаемых сахаров. Но в этом разделе мы уделим особое внимание использованию главных запасов биомассы — лигно-целлюлозы. Утилизация биомассы основана на процессе ее конверсии в сбраживаемые субстраты, которые в свою очередь служат сырьем для многих отраслей микробиологической промышленности, производящих химические вещества, горючее и продукты питания. При этом необходимо эффективно использовать все компоненты биомассы целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Лигнин защищает полиглюкан от действия ферментов, так что для успешного использования полимерной целлюлозы необходимо прежде всего удалить гемицеллюлозы, далее разрушить комплекс лигнина с целлюлозой, а затем — и кристаллическую структуру самой целлюлозы. Эти задачи могут быть решены с применением разнообразных химических, физических и микробиологических методов. [c.175]

Фенилпропаноидные единицы в молекуле лигнина различным образом соединены между собой при помощи эфирных и углерод-углеродных связей (рис. 14.4). Эти связи чрезвычайно устойчивы к действию ферментов. Лигнин в растениях представляет собой инертный конечный продукт, который уже не вовлекается в метаболизм и выполняет лишь механические функции. Только микроорганизмы могут разрушать его. Однако грибы, разрушающие древесину, а также почвенные грибы и бактерии разлагают лигнин гораздо медленнее, чем целлюлозу и гемицеллюлозы. [c.416]

При приготовлении соков плоды сначала измельчают. Как и другие части растения, плоды состоят из клеток, окруженных клеточными стенками. В этих стенках содержится целлюлоза и другие сложные полисахариды, которые называются гемицеллюлозами. Клеточные стенки очень прочные, и их трудно разрушить. Для того чтобы повысить вьгход и качество продукта, на стадии разрущения добавляют целлюлазы и ге-мицеллюлазы, которые расщепляют целлюлозу и гемицеллюлозу стенок, делая их более растворимыми и обеспечивая более полное разрушение тканей. Ферменты подбирают таким об- [c.88]

Грибы белой гнили -> единственная группа микроорганизмов, разлагающих все компоненты растительной массы, что обусловлено синтезом ими большого набора гидролитических и окислительных ферментов, а также высокой проникающей способностью мицелия в субстрат. Вначале грибы белой гнили разрушают лигноуглеводный комплекс, а затем разлагают лигнин и целлюлозу. Грибы белой гнили деполимеризуют полисахариды до простых сахаров, в результате утилизации которых получают дополнительную энергию для расщепления более стойкого лигнина. При окислении ими сахаров может также образовываться Н2О2, участвующая в деструкции растительных полимеров. Схема деструкции и минерализации макромолеку-лярного лигнина грибами базидиомицетами, разлагающими древесину и лесную подстилку, приведена на рис. 5.12. [c.410]

Клетки эукариот и в самом деле содержат множественные формы РНК-полимеразы (рис. 15-15). Из зародышей морского ежа выделили ядра, разрушили их и содержимое нанесли на колонку ДЭАЭ-сефадекса (принцип разделения компонентов тот же, что и в случае ДЭЛЭ-целлюлозы) и элюировали растворами соли разной концентрации (использовали сульфат аммония). В каждой фракции определяли содержание белка по поглощению света с длиной волпы 2800 А (белки поглощают свет с такой длиной волны), а также активность РНК-полимеразы. При этом наблюдали три больших пика активности фермента. Когда фракции, входящие в каждый пик, объединили, вновь нанесли на колонку и элюировали, то во всех случаях образовывался только один пнк. Следовательно, взаимного превращепия не было. Отсюда можно заключить, что существуют по крайней мере три основные формы полимеразы. В ядрах клеток печени крысы также обнаружено три пика. Один из них связан с ядрышком. Возможно, эта полимераза ответственна за синтез рРНК. Другие две формы находятся в ядер-ном соке. Опи также могут транскрибировать какие-то специфические участки генома. [c.289]

Углеводы,. Остатки отмерших растений и продукты обмена животных организмов содержат сложные полисахариды, важнейшим из которых является клетчатка или целлюлоза. Целлюлоза —- основа всех растений, совершенно не усваивается животными, но разрушается под действием специфических видов грибов и бактерий, обладающих гидролитическими ферментами целлюлазой и целлобиазой. Процесс двухстадийного ферментативного гидролиза клетчатки приводит к образованию глюкозы [c.74]

И существуют некоторые готовые нерастворимые материалы имитирующие субстрат или являющиеся настоящими субстрата-тами, например крахмал (для амилаз — ферментов, участвующих в метаболизме гликогена), целлюлоза (для целлюлаз) и. фосфоцеллюлоза (см. выше), во всех остальных случаях аффинные адсорбенты необходимо синтезировать, ковалентно соединяя лиганд с подходящим носителем. При выборе носителя руководствуются теми же соображениями, что и при использовании его в качестве ионообменника — а именно носитель должен быть пористым гидрофильным полимером, который можно производить в виде частиц нужного размера, что обеспечивает свободный доступ макромолекул к соединенному с носителем лиганду и адекватный поток буфера в наполненной этим носителем колонке. При работе с глобулярными белками очень широко используются сферические гранулы агарозы, имеющие предел исключения, равный примерно 10 дальтон однако применяются и другие адсорбенты, которые в ряде случаев могут обладать теми или иными преимуществами. В настоящее время все большее распространение получают поперечно-сшитые гранулы агарозы, так как они не разрушаются и сохраняют свои размеры как под давлением, так и при смене буфера или растворителя. Обычно применяются сефароза-4В и сефароза L6B (Pharma ia), а также агарозы фирмы Bio-Rad. Здесь мы только кратко коснемся методов присоединения лиганда к матрице более полно этот вопрос освещен в последних публикациях, посвященных исключительно технике аффинной адсорбции [71—73]. Ниже перечислены основные требования к аффин-ной адсорбции. [c.147]

Абсолютное большинство растительных продуктов, используемых в питании человека — это части растений с живыми паренхимными клетками, в которых и содержатся вещества, представляющие интерес с точки зрения питательности MOHO- и олигосахариды и крахмал. Эти клетки имеют первичную оболочку, состоящую из низкомолекулярной целлюлозы и низкомолекулярных фракций reid и целлюлоз, важной отличительной особенностью которых является преобладание между структурными единицами р-1,4-связи, и именно эта связь не разрушается пищеварительными ферментами человека. В срединной пластинке и межклетниках находятся пектиновые вещества, в основе которых лежат остатки D-галактуроновой кислоты, соединенные между собой а-1,4-связями (эта связь также не разрушается пищеварительными ферментами человека). Однако в зависимости от фазы развития живой клетки степень полимеризации может сильно колебаться от 20 до 200 и более остатков. С увеличением степени полимеризации уменьшается растворимость пектиновых веществ в воде и увеличивается механическая прочность. Так называемый протопектин, с которым связывают механическую прочность плодов, ягод и овощей, представляет собой в действительности высокомолекулярный пектин, образующий за счет связывания воды вторичную структуру, которая благодаря особым свойствам связанной во- [c.156]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология