Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
сукциноглюкана, продуценты курдлана, продуценты обоих полимеров и
мутанты, не синтезирующие курдлан и образующие небольшие количества
сукциноглюкана. Сукциноглюкан является гетерополисахаридом глюкозы и
галактозы. Оба полимера содержат ацетильные группы и остатки
пировиноградной кислоты. Механизм этих изменений в синтезе полимеров
неизвестен.
В некоторых случаях предпочтительным является перенос генетических
детерминант синтеза полисахаридов. Например, перенос детерминант синтеза
альгината из штамма Pseudomonas aeruginosa, выделенного исходно от
больного цистофибро-зом, в непатогенные виды Pseudomonas создает
предпосылки для промышленного использования этого процесса. Положение
генов, ответственных за синтез альгината, уже установлено. Представляет
интерес и перенос генов, детерминирующих синтез ксантана, в хозяина,
непатогенного для растений. Детерминанты синтеза полисахаридов можно
ввести и в более быстрорастущие бактериальные штаммы. Выявлена также
возможность превращения штаммов, не способных к синтезу
экзополисахаридов, в штаммы - продуценты этих полимеров при помощи отбора
на резистентность к карбенициллину. Эта методика с успехом применялась в
опытах с некоторыми видами Pseudomonas с целью получения тнс-мутантов,
синтезирующих полисахариды. По всей вероятности, в подобных случаях у
организмов дикого типа синтез альгината был супрессирован, а мутация по
соответствующим генам создала условия для экспрессии.
5.4.7. Поли-$-гидроксибутират
Поли-р-гидроксибутират (ПГБ) - это термопластичный полиэфир, состоящий из
повторяющихся блоков -СН (СН3)-СН2-СО-О- и, как было установлено более
Материалы и биотехнология
235
50 лет назад, являющийся резервным энергозапасающим соединением. Он
накапливается самыми разнообразными микроорганизмами (например, видами
Alcaligenes, Azotobacter,. Bacillus, Nocardia, Pseudomonas и Rhizobium).
В некоторых условиях отдельные виды, в частности Alcaligenes eutrophus и
Azotobacter beijerinckii, способны аккумулировать этот полимерный
материал в таком количестве, что он составляет до 70% их сухой массы.
Накоплению ПГБ внутри клеток при росте на углеводах или на других
источниках углерода, например на метаноле, способствует недостаток
фосфора или азота. Поэтому образование данного полимера может быть
одностадийным процессом, при котором лимитирующим фактором является с
самого начала роста определенное питательное вещество. Процесс может быть
и двухстадийным, когда микроорганизмы сначала растят в среде, содержащей
достаточное количество питательных веществ, для накопления биомассы, а
затем переводят в условия, где лимитирующим рост фактором служит какой-
либо компонент среды, кроме углерода, что вызывает значительное повышение
уровня внутриклеточного ПГБ. К накоплению ПГБ способны многие виды, но
выход продукта и молекулярная масса синтезируемого полимера у них обычно
недостаточны для использования этих организмов в промышленном
производстве данного полимера. Необходимо, чтобы содержание ПГБ в
биомассе составляло не менее 30-40% (по весу), а мол. масса полимера была
порядка 200 000-300 000. Поскольку ПГБ образуется в виде внутриклеточных
гранул, его экстрагируют из микроорганизмов после разрушения клеток.
Предпочтительным методом его очистки служит экстракция растворителями
типа галогенированных углеводородов, например 1,2-дихлорэтаном.
Альтернативный подход к получению полимера в пригодном к использованию
виде состоит в прессовании в формах или экструзии высушенных клеток
самого микроорганизма с содержанием ПГБ по весу не менее 50%. Для
получения композиции, пригодной к созданию предметов определенной формы,
клетки разрушают и при необходимости смешивают с нужным количеством
экстрагированного полимера. Один из технологических подходов к изменению
полимерных свойств ПГБ предусматривает изменение состава гомополимера in
situ. Всегда считалось, что этот резервный энергетический материал
является простым полиэфиром мономера p-гидроксибутирата. Однако сейчас
установлено, что во многих случаях он представляет собой более сложный
гетерополимер разных жирных p-гидроксикислот. Следовательно, состав этого
полимера можно менять в процессе роста микроорганизма, например
добавлением пропионовой кислоты к культуральной среде: таким способом в
образующийся сополимер вводятся
236
Глава 5
остатки p-гидроксивалерата. Это в свою очередь изменяет реологические
свойства полимера.
Появление на рынке синтезируемых микробами гетерополимеров ПГБ вряд ли
окажет существенное влияние на процветающую индустрию пластмасс; однако
полезные свойства этого полимера, особенно его подверженность
биодеградации, могут способствовать его применению в ряде областей.
5.4.8. Другие полимеры, образуемые микроорганизмами
Все описанные до сих пор биополимеры полностью синтезируются
определенными микроорганизмами в процессе роста на том или ином источнике
углерода. Существуют и иные способы получения новых полимерных
