ХімТехДопомога

Допомога в питаннях, пов'язаних з хімічною промисловістю починаючи від важкого машинобудування і закінчуючи поліграфією та друком

Численна родина різних біополімерів

Деякі з високомолекулярних сполук, синтезованих живими організмами, - біополімерів -  мають цінні фізичні та хімічні властивості, внаслідок чого їх використовують у харчовій, переробній та фармацевтичній промисловості. З виникненням технології рекомбінантних ДНК з'явилася можливість створення нових біополімерів, заміни синтетичних продуктів на їх біологічні аналоги, модифікування вже існуючих біополімерів з метою покращання їх фізичних та структурних характеристик, підвищення ефективності відповідних промислових процесів, зменшення їх вартості.biopolimeru

Одним з прикладів генно-інженерної розробки у цьому напрямі є створення рекомбінантної бактерії Xantomonas campestris з метою отримання ксантанового слизу. Цінний комерційний біополімер – ксантановий слиз є високомолекулярним екзополісахаридом. Він має високу в'язкість, не руйнується у агресивних фізичних та хімічних середовищах й за фізичними і хімічними властивостями нагадує пластик. Зокрема його використовують як стабілізуючий, загущуючий або суспендуючий агент. Для успішного комерційного виробництва ксантанового слизу треба вирощувати X. campestris на недорогому і доступному джерелі вуглецю. X. campestris дикого типу ефективно утилізує глюкозу, сахарозу і крохмаль, але не лактозу. З іншого боку, у промисловому виробництві сиру утворюється такий побічний продукт, як сироватка, що складається з води (94-95 %), лактози (3-4 %), і невеликих кількостей білка, мінеральних речовин і низькомолекулярних органічних сполук. Молочна промисловість дає величезні кількості сироватки, її утилізація – це велика проблема.

Сироватку можна використовувати як джерело вуглецю при вирощуванні цінних промислових мікроорганізмів. Щоб Х. campestris набув здатності рости на сироватці, був застосований такий прийом. Гени lacZY E.coli, що кодують ферменти ?-галактозидазу та лактозопермеазу, вбудували у плазміду з широким колом хазяїв таким чином, щоб вони перебували під транскрипційним контролем промотору одного з бактеріофагів X. campestris. Цю конструкцію ввели у E.coli, а потім перенесли з E.coli до X. campestris потрійним схрещуванням. Отримані у такий спосіб трансформанти, що містили плазміду, синтезували ?-галактозидазу та лактозопермеазу, використовуючи лактозу як єдине джерело вуглецю, а також продукували у великих кількостях ксантановий слиз, використовуючи як джерело вуглецю глюкозу, лактозу і сироватку.

Ще один приклад – отримання меланіну. Меланіни – це численна родина   різних біополімерів, що поглинають світло. Їх синтезують тварини, рослини, бактерії та гриби. Ці пігменти використовують у виготовленні сонцезахисних екранів і покриттів, а також як добавки до косметичних засобів. Нині меланіни отримують у невеликих кількостях переважно екстракцією з природних джерел або хімічним синтезом. Одночасно на основі технологій рекомбінантних ДНК розвивається недороге крупномасштабне виробництво меланінів з різними фізичними властивостями.

Меланіни – це нерегулярні полімери, що складаються із залишків індолу, бензотіазолу та амінокислот. Перший етап їх біосинтезу каталізується купрумвмісним ферментом монооксигеназою тирозинази і являє собою окиснення тирозину до дигідроксифенілаланінхінону. Останні етапи полімеризації не є каталітичними реакціями і залежно від хімічної природи нехінонних сполук, що включаються в полімерну структуру, дають кінцеві продукти різних кольорів: чорного, коричневого, жовтого, червоного або фіолетового.

Були виділені й охарактеризовані гени біосинтезу меланіну в клітинах Streptomyces antibioticus. Один з них кодує тирозиназу, а другий (ORF438) – білок з невідомими функціями. Ці гени спочатку переклонували у експресуючий вектор E.coli, при цьому одна конструкція містила тільки ген тирозинази, а друга – і ген тирозинази, і ORF438. Виявилося, що для біосинтезу меланіну потрібні продукти обох генів.

За допомогою генетичної інженерії робляться спроби здійснити мікробіологічний синтез каучуку. Натуральний каучук, цис-1,4-поліізопрен, – це широко використовуваний біополімер, який отримують з різних рослин. Його біосинтез починається з перетворення простих цукрів і охоплює 17 ферментативних реакцій. Передусім за допомогою мРНК з рослини Hevea brasiliensis, що синтезує каучук, створили відповідну кДНК бібліотеку. Потім провели гібридизацію з коротким ДНК-зондом, синтезованим виходячи з даних щодо амінокислотної послідовності однієї з ділянок молекули полімерази каучуку. Для того щоб довести, що клонована кДНК дійсно кодує цей фермент, застосували антитіла до очищеного ферменту. Тепер дослідники, використовуючи цей клон кДНК, намагаються синтезувати натуральний каучук мікробіологічними методами. Робота в цьому напрямі триває, і у перспективі буде створено нову технологію біосинтезу каучуку.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

ХімТехДопомога © 2015 Сайт присвячений хімічній промисловості, починаючи від важкого машинобудування і закінчуючи поліграфією та друком. Детальні огляди можливостей промислових досягнень. На сайті згадуються такі теми як: протикорозійний захист, методи другу видавничої продукції, технології виробництва термопластів, додрукарська підготовка видання та багато іншого.