- •1.1.Общая характеристика жизни.
- •1.1. Стратегия жизни. Приспособление, прогресс, энергетическое и информационное обеспечение
- •1.2. Свойства жизни.
- •1.3.Происхождение жизни
- •1.4.Происхождение эукариотической клетки
- •1.5.Возникновение многоклеточности
- •1.8.Особенности проявления биологических закономерностей у людей. Биосоциальная природа человека
- •2.Химические основы жизни.Биополимеры
- •2.1. Элементный состав биополимерев
- •2.2.Сахара и полисахариды.
- •2.2.2. Дисахариды и полисахариды
- •2.2.4. Крахмал
- •2.2.5.Пектин
- •2.2.6.Лигнин
- •2.3. Аминокислоты и белки
- •2.3.1.Белковые аминокислоты и полипептиды
- •2.3.2 Структура белков
- •2.3.3. Первичная структура
- •2.3.4. Вторичная и третичная структуры.
- •2.3.5.Четвертичная структура
- •2.5.Иерархия клеточной структуры.
- •2.4.1. Структурные элементы нуклеиновых кислот
- •2.4.2Хранение биологической информации, днк и рнк
- •3. Фермениты (энзимы) и их каталитическая активность.
- •3.1. Общие представления о ферментах как катализаторах
- •3.3.Кинетика простых ферментативных реакций с одним и двумя субстратами
- •3.4.Уравнение Михаэлиса-Ментен
- •4. Клетка – элементарная единица живого
- •4.1. Строение прокариотических и эукариотических клеток.
- •4.2.Практическое применение продуктов клеточного синтеза.
- •4.3.Поток информации в клетке
- •4.3.1. Поток биологической информации в клетке.
- •5.Метаболизм
2.2.5.Пектин
Пектины представляют собой прямолинейные цепи полигалак-туронидов и состоят из остатков D-галактуроновой кислоты, связанных между собой ос-(1^)-гликозидными связями. Большая часть карбоксильных групп пектинов этерифицирована метанолом. Молекулярная масса пектиновых веществ колеблется в пределах 20-200 Ша. Пектины различного происхождения отличаются друг от друга в основном по величине молекулярных масс и степени эте-рификации.
Микроорганизмы активно разлагают пектины различного происхождения. Интересно, что довольно часто патогенность растительной микрофлоры зависит от ее способности образовывать пек-толитические ферменты. В разложении пектиновых веществ участвует группа ферментов двух типов - эстеразы и деполимеразы. Под действием пектинэстераз расщепляются эфирные связи, что вызывает высвобождение метанола, деполимеразы-гидролазы расщепляют полигалактуроновую кислоту до ди- и тримерных олигомеров и частично мономеров (D-галактуроновая кислота).
В природных условиях вследствие декарбоксилирования полига-лактуроновая кислота превращается в пентозу-арабан. Эту кислоту в растениях называют спутником пектиновых веществ. К пектиновым веществам относится также полимер галактозы - галактан. Известен целый ряд растений образующих в больших количествах пектиновые вещества (яблоня, виноградная лоза, сливы, кизил и др.). Пектины и продукты их частичного гидролиза широко применяются в пищевой промышленности при производстве джемов, желе, варений и конфет.
2.2.6.Лигнин
Среди возобновляемых биополимеров лигнин (Л.) является единственным неуглеводным полимером. В количественном отношении среди растительных биополимеров лигнин стоит на третьем месте после целлюлозы и гемицеллюлозы. Содержание Л. V в древесных растениях достигает 15-30%. Лигнин выполняет функцию агента, связывающего целлюлозу и гемицеллюлозу, что придает древесине жесткость. Среди растительных биополимеров Л. наиболее устойчив к микробиологической деградации.
С химической точки зрения Л. - неоднородное соединение, содержит кумаровый спирт (основной компонент), синаповый и ко-нифериловый спирты. Но сложность Л. обусловлена не содержанием различных мономеров, а связями между мономерными блоками. Лигнины разного происхождения различаются по содержанию ме-токсильных групп. Например, в лиственных растениях содержание метоксильных групп достигает 20-21%, в хвойных - 16%, в злаках -14-15%.
Как было отмечено, по сравнению с другими растительными биополимерами, Л. отличается высокой устойчивостью к микробной деградации. Единственными организмами, способными к разложению Л., являются высшие базидиальные грибы. Эти мак-ромицеты разделяются на две экологические и физиологические группы. Представители одной группы вызывают бурую гниль древесины, так как разлагают преимущественно целлюлозные и гемицеллюлозные компоненты и не способны деградировать Л. Представители другой группы - базидиомицеты белой гнили являются уникальными организмами, потому что только они способны разлагать все биополимеры растений, включая Л. Выявлены культуры базидиомицетов (например, Pleurotus ostreatus), осуществляющие преимущественную деградацию Л.
В процессах промышленной переработки древесины (производство бумаги, ферментативный или кислотный гидролиз, производство микрокристаллической целлюлозы и др.) Л. является нежелательным компонентом, и его, как правило, удаляют. Этот процесс называют делигнификацией. На сегодня существует до десяти промышленных технологий делигнификации. С этой целью древесную массу обрабатывают различными химическими и физическими агентами (кислоты, щелочи, органические растворители, давление, пар, механическая обработка - дробление и др.).
2.2.7.ФРУКТАНЫ, МАННАНЫ, ИНУЛИН
Эти биополимеры характеризуются высокой пищевой ценностью. Фруктаны (леваны) - полимеры, состоящие из фруктозы, фруктаны составляют 14-15% сухой массы травянистых растений и являются важным компонентом корма для животных. Почвенные бактерии разрушают фруктаны, однако наиболее высокой способностью разложения этих биополимеров характеризуются аспергил-лы. Способность гидролитически расщеплять фруктаны имеют микроорганизмы и других групп. Существует большая группа бактерий, способная образовывать полимеры - аналоги фруктанов согласно следующей реакции: (п)сахароза —> (п)фруктаны + (п)глюкоза.
Маннаны - полимеры, состоящие из маннозы. Они в большом количестве содержатся в хвойных растениях (10-11% на сухой вес). Интересно, что дрожжи в стационарной фазе роста иногда выделяют растворимый полимер, аналогичный маннанам.
Инулин - полимер, состоящий из остатков D-фруктозы, по пищевой ценности не уступает крахмалу, легко разлагается вместе с пищей. Он содержится в земляной груше (топинамбур). Бактерии и грибы синтезируют фермент, активно гидролизующий инулин.
2.2.8.АГАР
Агар состоит из двух компонентов - агарозы и агаропектина. Агароза - полисахарид, состоящий из последовательно соединенных молекул D-галактозы и 3,6-ангидрогалактозы.
Агаропектин имеет более сложный состав. Кроме вышеупомянутых соединений, в него входят уроновая кислота и сульфат. В большом количестве агар содержится в красных водорослях, которые являются источником для его получения в промышленном масштабе. Агар разлагается бактериями только определенных групп (Cytophaga, Flavobacterium, Bacillus, Pseudomonas).
2.2.9.ХИТИН
Хитин - линейный полимер N-ацетил-глюкозамина. Особая стойкость хитина как биополимера к разным физическим и химическим воздействиям может быть объяснена существованием дополнительных водородных связей, которые образуют N-аце-тильные группы. Хитин широко распространен в растительном и животном мире как структурный полимер. В большом количестве хитин встречается в почве, он - основной компонент клеточной стенки многих микроскопических грибов. Планктонные ракообразные ежегодно образуют десятки миллионов тонн хитина.
Выявлены почвенные и водные бактерии разных таксономических групп, которые гидролизуют хитин, а продукты гидролиза используют в качестве источника углерода и азота. Из микроскопических грибов наиболее активные ферменты, гидролизующие хитин, выделены из многих представителей рода Aspergillus. Активно гидролизуют хитин актиномицеты (стрептомицеты) внеклеточными ферментами - хитиназой и хитобиазой. При длительном (исчерпывающем) действии этих ферментов хитин гидролизуется на мономеры N-ацетилглюкозамина, димеры и тримеры.