Целюлоза

потенціал

Целюлоза є скелетним матеріалом рослинних клітин, найпоширенішим джерелом вуглеводів з біомаси на Землі. Утворюється 40 мільярдів тонн. На додаток до деяких бактерій, лише гриби здатні його розщеплювати. За допомогою своїх ферментів ці макромолекули розщеплюються на менші сполуки та цукру зі значним енергетичним вмістом, щоб їх можна було поглинати та використовувати (також для інших організмів). Функція розкладання грибів дозволяє мертвій органічній речовині не накопичуватися, а якнайшвидше повертатися в атмосферу через дихальні процеси. Без цих процесів вуглекислий газ вичерпається через тридцять років, а нинішня форма життя на Землі зникне.


Целюлази

"Целюлаза" насправді є збірним терміном, тут перелічені всі ферменти, які певним чином беруть участь у розщепленні целюлози:
-ендоцелюлази: робляться випадкові атаки на целюлозний ланцюг, розбиваючи гігантську молекулу на ділянки різної довжини
-екзоцелюлази: розщеплення починається в кінці целюлозного ланцюга і розщеплюється на кожному другому цукрі, утворюючи целобіозні одиниці
-β-глюкозидази: отримані молекули целобіози розщеплюються на одиниці глюкози.

Ці процеси відбуваються позаклітинно поза клітинами грибка. Потім отримана глюкоза надходить у клітину за допомогою різних транспортерів і потрапляє в цикли гліколізу та пентози фосфату. Потім цукор при дихальних процесах перетворюється на вуглекислий газ і повертається в атмосферу, яка включається в отриману глюкозу під час фотосинтезу тощо.

Практичні програми

З багатьох практичних застосувань я хотів би виділити лише два, які мені лежать на душі.

Одним із вирішень проблеми може бути переробка сільськогосподарських відходів, що спалюються в інший спосіб, на біоетанол. Відходи - це відходи, оскільки їх не можна використовувати безпосередньо, значною мірою через високу стійкість лігноцелюлози.

Першим кроком у процесі є розпушення та розщеплення лігноцелюлози (наприклад, з лігніназами та геміцелюлазами), а потім гідроліз целюлози з целюлазами. Результатом цього процесу є β-D-глюкоза, тобто глюкоза, яка ферментується Saccharomyces cerevisiae (дріжджами), отримуючи 99,9% етанолу після перегонки та фільтрації. Це може бути змішане в бензин зі швидкістю 20-22% у сучасних автомобілях, що працюють на машині Отто.
Звичайно, використання біоетанолу не є остаточним рішенням, воно може максимально уповільнити виснаження запасів нафти. Також сумнівно, чи велике використання відходів рослинництва не матиме негативного впливу на родючість ґрунту та кругообіг вуглецю в біосфері загалом. Відповіді на запитання, отже, ведуть до подальших питань, справа не в тому, щоб боятися їх задавати і шукати відповіді далі.