Строительные исследования
страница - 2
ch2oh
h
oh
н ooh
ГДГ
h ho h
cooh
-oh
I
h
h
h
oh
oh
oh
глюкоза
c2h5oh -этанол
ch2oh
глюконовая кислота
АДГ
/у
ch3-c;
o
h
уксусный альдегид
Эти ферменты являются поверхностно локализованными и связаны с весьма упрощенной электроно-транспортной цепью бактерий G.oxydans [20]. Структура АДГ и ГДГ во многом похожа: они содержат пироллохинолинхинон (PQQ) в качестве кофактора [21]; оба фермента имеют один центр связывания с субстратом, который находится на субъединицах похожего строения (дегидрогеназных компонентах) с молекулярной массой 85000 и 83000 для АДГ и ГДГ соответственно [19]. Из-за отсутствия принципиальной разницы в строении активных центров механизмы функционирования обоих ферментов совпадают [22]. Однако существуют некоторые различия в структуре этих ферментов. АДГ - фермент, обладающий четвертичной структурой, состоит из 3-х субъединиц: дегидрогеназного компонента, цитохромного компонента и компонента неизвестной функции. ГДГ локализована более глубоко в ци-топлазматической мембране и представляет собой активный белок третичной структуры и по строению напоминает дегидрогеназную субъединицу АДГ. У ГДГ отсутствуют характерные для АДГ дисульфидные связи, и их место занимает гистидин. Оба фермента отличаются особенностями в строении внешних петель, что и оказывает влияние на их субстратную специфичность. На рисунке 4 представлена возможная схема функционирования микробного медиаторного биосенсора с участием мембрано-локализованных ферментов. В связи с указанным имеется возможность предположить, что адсорбция бактерий на носителе с неоднородной поверхностью приводит к значительному изменению конформации мембран бактерий. Такие конформационные изменения в первую очередь должны затрагивать ферменты, локализованные в верхнем слое плазматической мембраны или на ее поверхности, например алкогольдегидрогеназу, которая локализована в мембране не так глубоко по сравнению с глюкоздегидрогеназой.
Рис.4. Схема функционирования микробных медиаторных биосенсоров.
1 - АДГ - алкогольдегидрогеназа (ДГ- дегидрогеназная субъединица; цит С553
-цитохром; P - субъединица неизвестной функции); 2 - цитохромоксидаза; 3
-плазматическая мембрана; 4 - наружная мембрана; 5 - графитовое наполнение электрода.
Для подтверждения предположения о влиянии свойств поверхности графита на характер биохимического поведения G.oxydans провели исследование воздействия углеродных материалов с разными поверхностными характеристиками на субстратную специфичность бактерий. В ходе исследования при формировании электродов были использованы углеродный жгут (карбонизат) с небольшой удельной поверхностью и небольшим количеством кислотных центров, активированная углеродная ткань с большой удельной поверхностью и со значительным количеством основных центров, а также два образца окисленной углеродной ткани с кислотными центрами на поверхности. Характеристика используемых в исследовании материалов приведена в Таблице 1 (по данными работы [16]). Полученные результаты подтверждают, что в присутствии углерода и углеродных материалов снижается каталитическая активность клеток Gluconobacter oxydans к этанолу (рис. 5).
Углеродные материалы с положительно заряженной поверхностью оказывают меньшее влияние на изменение субстратной специфичности G.oxydans. Значительное снижение чувствительности G.oxydans к этанолу наблюдается при использовании в качестве сорбента окисленной углеродной ткани с отрицательно заряженной поверхностью. Вероятно, в данном случае имеет место эффект специфического связывания компонентов наружной мембраны микроорганизмов с химическими группами носителей.
Таблица 1. Характеристики углеродных материалов.
Углеродные модифицированные носители | Кол-во иммобили-зо-ванных клеток, мг/г | Sуд, м2/г | Обменная емкость | |
0,1 Н NaOH, мэкв/г | 0,1 Н HCl, мэкв/г | |||
Углеродный жгут (карбони-зат) | 25,3 | 11 | 0,2 | 0,0 |
Углеродная ткань (активированная) | 47,5 | 1240 | 0,2 | 0,5 |
Углеродная ткань (окисленная 1) | 28,0 | 260 | 1,8 | 0,1 |
Углеродная ткань (окисленная 2) | 30,0 | 300 | 2,4 | 0,0 |
1 | - Карбонизат | |
1 1 | 2 | - Активированная ткань |
-1 | 3 | - Окисленная ткань № 1 |
4 | - Окисленная ткань № 2 | |
5 | - Контроль, GF/A |
Рис. 5. Cпецифичность клеток G. oxydans, иммобилизованных на различных углеродных материалах. Контрольные измерения выполнены при сорбции клеток на хроматографическую бумагу.
Полученные данные позволяют предположить, что наблюдаемое изменение субстратной специфичности бактериальных клеток Gluconobacter
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3]