Введение
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ 13
1.1. Строение и свойства целлюлозы как главного компонента растительной биомассы 14
1.2. Другие полисахариды растений и лигнин 19
1.2.1. Гемицеллюлозы 19
1.2.2. Пектины и Р-глюканы 27
1.2.3. Лигнин 30
ГЛАВА 2. ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И ФЕРМЕНТЫ 33
2.1. Распространение и классификация р-1,4-глюканаз (целлюлаз и ксилоглюканаз) 33
2.2. Особенности молекулярного строения и механизм действия целлюлаз 38
2.2.1. Бифункциональная организация молекул грибных целлюлаз 38
2.2.2. Механизм действия целлюлазного комплекса 53
2.3. Микроскопические грибы как продуценты целлюлолитических ферментов...58
2.4. Свойства грибных целлюлаз 65
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛАЗ 73
3.1. Осахаривание лигноцеллюлозного сырья 74
3.1.1. Источники целлюлозосодержащего сырья и его предобработка 74
3.1.2. Аппаратурное оформление процессов ферментативного гидролиза целлюлозы 80
3.2. Ферментная обработка текстильных материалов. 83
3.3. Применение целлюлаз и сопутствующих им ферментов в сельском хозяйстве и пищевой промышленности 88
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 92
ГЛАВА 4. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 92
4.1. Использованные ферменты 92
4.2. Субстраты и реактивы 94
4.3. Методы определения Сахаров и концентрации белка 96
4.4. Методы определения активности ферментов 97
4.5. Использование окрашенной целлюлозы для исследования ингибирования целлюлаз продуктами реакции 99
4.6. Методы выделения и очистки ферментов 99
4.7. Определение адсорбционных характеристик ферментов 101
4.8. Исследование термостабильности ферментов 101
4.9. Исследование трансгликозилирования ЦБГ1 102
4.10. Масс-спектрометрический анализ пептидов и белков 102
4.11. Анализ молекулярно-массового распределения продуктов ферментативного гидролиза высокомолекулярных субстратов 103
4.12. Исследование кинетики ферментативного гидролиза целлюлозы в ячейках с перемешиванием и в реакторах различного типа 104
4.13. Численные методы решения дифференциальных уравнений и определения кинетических параметров 105
4.14. Методы иммобилизации Р-глюкозидазы и использование иммобилизованного фермента 107
4.15. Оценка способности целлюлаз к биодепигментации джинсовой ткани 109
4.16. Определение индекса ресорбции индиго 112
4.17. Исследование взаимодействия индиго с аминокислотами и белками 114
4.18. Оценка способности ферментов к биоотварке («биоскорингу») суровой хлопчатобумажной ткани 115
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 117
ГЛАВА 5. ЦЕЛЛЮЛАЗНЫЙ КОМПЛЕКС ГРИБА CHRYSOSPORIUM LUCKNOWENSE 117
5.1. Общая характеристика ферментного комплекса С. lucknowense 118
5.2. Субстратная специфичность, классификация и свойства эндоглюканаз и целлобиогидролаз 127
5.3. Целлобиогидролазы 1а и lb (Се17А и Се17В) из 7-й семьи гликозид-гидролаз 135
5.3.1. ЦБГ 1а (Се17А): аминокислотная последовательность, молекулярные характеристики, кинетика действия и свойства разных форм фермента 135
5.3.2. ЦБГ lb (Се17В): пептидный «фингерпринт» фермента и гомология с другими целлюлазами 154
5.4. Целлобиогидролазы Па и ПЬ (СеІбА и Се16В) из 6-й семьи
гликозид-гидролаз 157
5.4.1. Аминокислотная последовательность и особенности молекулярного строения ЦБГ Па (СеІбА) 157
5.4.2. Пептидный (масс-спектрометрический) анализ ЦБГ lib (СеІбВ) и гомология с другими целлюлазами 162
5.5. Низкомолекулярные эндоглюканазы ЭГIII (Се112А) и ЭГ V (Се145А): аминокислотные последовательности, гомология и моделирование трехмерных структур 165
5.6. Масс-спектрометрический и пептидный анализ высокомолекулярных эндоглюканаз (Се15А, Се16С, Се17С) 172
5.7. Специфичные ксилоглюканазы С. lucknowense, Т. reesei и A. japonicus как представители нового класса гликозид-гидролаз 177
5.7.1. Пептидный (масс-спектрометрический) анализ ксилоглюканаз 179
5.7.2. Субстратная специфичность и основные свойства ксилоглюканаз 187
5.7.3. Тип действия ксилоглюканаз на полимерные субстраты 189
5.7.4. Кинетика гидролиза ксилоглюкана и состав конечных продуктов 193
ГЛАВА 6. ИНГИБИРОВАНИЕ ПРОДУКТАМИ РЕАКЦИИ И ТРАНС-ГЛИКОЗИЛИРОВАНИЕ ПРИ КАТАЛИЗЕ ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИМИ ФЕРМЕНТАМИ 200
6.1. Теоретический анализ ингибирования целлюлаз продуктами реакции:
оценка влияния различных факторов 200
6.2. Использование окрашенной целлюлозы для изучения ингибирования целлюлаз продуктами гидролиза 215
6.3. Реакции трансгликозилирования, катализируемые целлобиогидролазой I
из Т. longibrachiatum 221
ГЛАВА 7. ПРИМЕНЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛАЗ ДЛЯ ОСАХАРИВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 227
7.1. Сравнение осахаривающей способности различных препаратов целлюлаз...228
7.2. Математическое моделирование ферментативного гидролиза лигноцеллюлозы и оценка влияния различных факторов на кинетику процесса 242
7.3. Ферментативный гидролиз целлюлозы в реакторе с интенсивным массообменом на базе плоского двухстороннего электромагнитного индуктора 252
7.4. Ферментативный гидролиз целлюлозы в реакторах
с виброперемешиванием 266
7.5. Применение иммобилизованной Р-глюкозидазы для обработки
гидролизатов целлюлозы с высоким содержанием целлобиозы 275
ГЛАВА 8. ПРИМЕНЕНИЕ «ТОПОЛИТИЧЕСКИХ» ФЕРМЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 289
8.1. Сравнение осахаривающей и тополитической активности различных ферментных препаратов и очищенных индивидуальных целлюлаз 290
8.2. Адсорбционная способность ферментов как основной фактор, влияющий
на ресорбцию индиго в процессе биодепигментации джинсовой ткани 300
8.3. Особенности молекулярного строения целлюлаз, определяющие эффективность их действия при ферментативной депигментации джинсовой ткани 307
8.4. Эффективные ферментные препараты на основе ЭГ HI P. verruculosum
и ЭГ V С. lucknowense для депигментации джинсовых изделий 322
8.4.1. Штаммы и ферментные препараты на основе ЭГ III P. verruculosum....322
8.4.2. Белковая инженерия ЭГ III P. verruculosum 329
8.4.3. Штаммы и ферментные препараты на основе ЭГ V С. lucknowense 334
8.5. Биоотварка («биоскоринг») суровой хлопчатобумажной ткани с
использованием препаратов целлюлаз 338
ВЫВОДЫ 355
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 358
