ферменты

Ядовитое существо

Слайм

 Начну с того, что слайм отличается от других аморфных существ тем, что оно (слайм) не многоклеточное. То есть веном это аморфное существо, но не слайм (вы его видели?! он вообще выглядит как гриб)

 Идём дальше. 

Амёба. . .пожалуй именно она больше похожа на слизь. . .и что интересно, некоторые нарисованные слаймы имеют ядро ​​(где хранится ДНК и т.д.) Но лично мне это кажется неправильным. Дело в том, что если живую клетку чем-то проткнуть или порезать, то она погибнет (содержимое выйдет наружи). Но со слаймами такого не пройсходит.

Далее следуют субъективные раздумия на эту тему: 

Слайм – это неклеточная форма жизни, которую условно можно разделить на две составляющие:

 1) гель или очень вязкая бесцветная жидкость (например, масло) 

2) "биомасса" (имеется в виду ферменты, микротрубочки, ДНК и тд) Предположим, что мембраны у слайма как таковой не нету (точнее, это не отдельный орган), вместо нее есть микротрубочки, которые могут сжиматься. Таким образом, внутри слайма они выполняют функцию мышц, но при контакте с воздухом они рефлекторно сжимаются и наслаиваются, что позволяет удерживать вязкую часть слайма от протекания. 

Что касается внутренней части - то я могу только предположить, что внутри слайма есть куча микротрубочков к которым крепится прозрачные микроскопические ядра (место хранения ДНК) в то время как за пределами ядер находятся активируемые неактивные ферменты, только в той части слайна куда попала еда. 

Однако я замечу, что эти ферменты как и кислота не должна расщипывать самого слайма, возможно причина в том, что вокруг комочка пищи появляется очень тонкая и незаметная мембрана в нутри которой и закачиваются активированные ферменты.

 Что касается цвета слайма: За это могут отвечать синтезированные им в конкрутном месте белки или углеводы. Допустимо поступил сигнал где-то в скопление микротрубочков, на которых крепились рибосомы, отвечающие за создание белков (в зависимости от поданного сигнал начинается считывание того или иного участка ДНК и РНК).

Таким образом, мы получаем существо, которое может изменять форму и плотность благодаря микротрубочкам и цвет благодаря белкам (или углеводам).

 Но это всего лишь вымысел моей фантазии о том что слайм имеет научное обоснование, что правда рассуждать над этой темой было интересно, сама идея неклеточной формы жизни довольно интересна (если слайм это действительно неклеточная форма жизни)

Вот как в реалии выглядит поражение паразитами грибка Ophiocordyceps cucumispora (офиокордицепс охватывающий). Это и есть The Last of Us  ИРЛ на жуке. 

Задача грибка как можно дольше прокормиться жуком и попутно искать его сородичей для распространения спор и развития микоризы (единого организма с трупами жуков и корнями растений на многокилометровой площади).

Управление происходит через "встроенные драйверы" - присоединяется напрямую к жидкостным каналам нервных центров и вкачивает туда фермент тирозинфорсфатазы, превышающий естественные концентрации в 100 раз (синтезом занимается сам гриб-кордицепсс). Получив ферментный "удар" в нужную часть нервных центров жук двигается в нужном грибку направлении.

Затирание солода. Дополнение - температурные паузы.

Здарова, реакторчане!

После предыдущего выпуска попалась на глаза одна статья про ферменты, работающие при затирании солода и их температурные паузы, в том числе, в статье содержится много полезных нюансов. Поэтому решил поделиться с вами, так что сегодня в текстовом радио "Сам себе пивовар" рубрика "из-за бугра".

Ссылка на статью: http://byo.com/stories/item/1497-the-science-of-step-mashing

Далее вольный перевод:

Введение

Пошаговое затирание - это процесс последовательного повышения температуры затора для прохождения температурных пауз. Повсеместность использования высокомодифицированного солода отменила необходимость температурных пошагового затирания в большинстве случаев. Итак, зачем же нам знать больше о процессе и науке пошагового затирания? Всё просто. Зная точно, что вы делаете, процесс затирания будет лучше контролироваться, а результат при варке особенного пива, лучше.

Пошаговое затирание позволяет пивоварам детально управлять приготовлением сусла, получать в итоге сухое или сладкое пиво, бархатистое или пустоватое на вкус. Можно заметить, что эффективность варок увеличивается при использовании дополнительных пауз. Понимание химии и биохимии процесса помогает зерновым пивоварам самим составлять нужное расписание температурных пауз.

Модификация солода

Соложение играет ключевую роль в пивоварении. Цель затирания – это всего лишь продолжения процесса соложения, всё что происходит в солодовне должно влиять на ваш выбор способа затирания.

Основная цель соложения – начало проращивания ячменя, позже подсушивание, для прекращения прорастания. Для пивоваров это очень важный процесс, во время которого образуются основные ферменты, кроме того, он запускает 2 важных изменения в зерне. Первое – расщепляются глюканы в клеточных оболочках, второе – также расщепляются и белки, что насыщает сусло аминокислотами, необходимыми для роста дрожжей, понижая вероятность появления белковой мути в пиве, повышая его биологическую устойчивость. Степень расщепления глюканов и белков называют модификацией. В наши дни большая часть солода является полностью модифицированной. Глюканы и белки расщепляются до такой степени, что пивоварам нужно просто запустить процесс преобразования крахмала в сахара, и качественное сусло готово. Слабомодифицированный солод позволяет пивовару в большем объёме контролировать процесс приготовления сусла.

Модификация зерна размягчает эндосперм, в то же время несоложеный ячмень очень твёрдый. Многие производители имеют в своём ассортименте слабомодифицированный солод, что отражается в названии, например «Less Modified Pilsner Malt» от Briess. Имея дело с таким солодом следуют использовать отварочный или пошаговый метод затирания. Это же можно сказать и о солоде неизвестного качества.

Таблица 1

Ферменты

Ферменты – это белки, которые работают катализатором химических реакций. Существуют так же и ферменты, основанные на РНК, но в затирании они не играют первых ролей.

Белки – это длинные, неразветвлённые цепи аминокислот, насчитывающие от 50 до 8000 звеньев. Некоторые участки белка могут формироваться аминокислотами в виде спирали, другие же в виде листа. Вся последовательность спиралей и листов формирует 3-х мерные фигуры. Форма белков по большей части поддерживается силами Ван-дер-Ваальса, которые очень слабы и рвутся при изменениях температуры или pH.

Форма ферментов определяет их функцию. Ферменты специфичны субстратам. Так якорная площадка конкретного фермента подойдёт только к своёму субстратному центру. В нашем случае фермент амилаза прикрепляется к определённому элементу молекулы крахмала и ускоряет реакцию расщепления на 2 молекулы сахара.

При пошаговом затирании ферменты, расщепляющие крахмал и белки, работают по принципу гидролиза, что дословно переводится как «разламывая водой». Так фермент амилаза подсоединяется двум будущим молекулам сахара. Как только молекула воды попадает в зону непосредственной близости к связи между молекулами будущих сахаров, фермент ускоряет реакцию между водородом (H+) молекулы воды и основанием (OH-) сахара. Фактически, связь между молекулами сахара заменяется на молекулу воды, которая расщепляется, разрывая молекулу крахмала. Как только связь разорвалась, фермент освобождается, так как субстратный центр нужного типа перестаёт существовать. Далее фермент опять попадает на другой субстратный центр и продолжает своё действие.

Если разрушается любая из связей, стабилизирующая форму фермента, он не может подцепиться к субстратному центру, так как его якорная площадка изменяется. Когда структура фермента меняется под действием температуры, происходит его денатурация. После денатурации большинство ферментов, участвующий в затирании, не может возвратиться в предыдущее состояние. Т.е. денатурация полностью деактивирует фермент.

В пивоваренной литературе можно найти оптимальный температурный диапазон для различных ферментов. (Для справки см. Таблицу 2.) Для продвинутых пивоваров важно понимать значение этих данных. Ферменты – это простые «механизмы», которые действуют отдельно друг от друга, а их действие зависит от их формы. В заторе, при столкновении фермента с субстратным центром крахмала или сложного сахара, химическая реакция расщепления молекул. При нагреве затора, скорость протекания реакции с катализатором увеличивается, так как молекулы белка (фермента) начинают двигаться быстрее и успевают сталкиваться с большим количеством субстратных центров за единицу времени. В заторе все ферменты активны, начиная с температуры замерзания и заканчивая температурой денатурации. В литературе даётся обычно оптимальная температура работы ферментов, однако, это не означает, что при иной температуре фермент бездействует. Просто эта работа идёт более медленно. Верхняя точка работы ферментов определяется температурой денатурации. Нагрев затора выше температуры денатурации не означает мгновенную остановку работы ферментов. Так например, бета-амилаза денатурируется за 40-60 минут при температуре 65 градусов. Альфа-амилаза же будет работать ещё 2 часа при поднятии температуры до 67 градусов. Имейте в виду, что повышая температуру затора, вы не мгновенно включаете-выключаете ферменты, вся эта система очень инертна.

Таблица 2

Итак, существует 4 фактора, которые определяют скорость ферментирования - концентрация фермента, плотность, температура и pH затора. Собственно пивовар может манипулировать всеми 4-мя факторами при проведении пошагового затирания.

Кислотная пауза

Кислотную паузу можно использовать следом за замачиванием при любом способе затирания. Во время кислотной паузы понижается pH затора до нужных нам значений, также разрушаются глюканы, которые превращают затор в клейстер. Типичный диапазон температур 35-45 °C, при которых фермент фитаза разрушает молекулы фитина, освобождая фитиновую кислоту, которая и понижает pH затора.

Фитаза очень восприимчива к теплу, поэтому большая её часть разрушается при нагреве во время соложения. По этой же причине фитаза присутствует только в солодах, прошедших лёгкую обжарку. Более того, по-настоящему она себя раскрывает при использовании мягкой воды с небольшим pH-буфером и слабомодифицированного солода. Как правило, для изменения pH затора, просто добавляют кислоту при добавлении вода на одну из пауз. Есть и другая причина по которой пивовары часто игнорируют эту паузу, нужен по крайней мере час, чтобы в pH затора прошли заметные изменения.

Вторая роль этой температурной паузы заключается в расщеплении глюканов. Бета-глюканы - углеводы, находящиеся в зерне вместе с крахмалом. Бета-глюканаза – фермент, расщепляющий эти углеводы. Есть целый ряд сходных ферментов, действующих при температурах до 60 °C, но самый важный из них, 1,4 бета-глюканаза, наиболее активен при 45 °C. Больше всего бета-глюканов во ржи, пшенице, овсе и слабомодифицированых солодах. Известно, что бета-глюканы ответственны за помутнение в пиве.

Бета-глюканы не должны проявлять себя в полностью модифицированных солодах, однако при проблемах с фильтрацией или помутнением пива, следует выдержать 15-ти минутную кислотную паузу.

Белковая пауза

Традиционно температурный диапазон 44–59 °C называется белковой паузой. В наши дни многие учёные от пивоварения не считают что расщепление белков должно идти во время затирания, оставляя на откуп этот процесс солодовникам. Однако нам стоит рассмотреть действие ферментов в этой температурной паузе.

В этом температурном диапазоне работает 2 фермента – протеиназа и пептидаза, известные как протеолитические, ферменты из класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках.

Протеиназа работает с белками из длинных цепей аминокислот, расщепляя их до средней длинны. Пепдидаза способствует отщеплению концевых аминокислот от молекул белков. Оптимальная температура действия этих ферментов разная, поэтому мы можем предпочесть действие одного фермента другому.

Пивоварам не нужны белки из длинных цепей аминокислот в сусле. Большая концентрация таких белков ведёт к помутнению и нестабильности пива. В то же время, нам интересны белки из средних цепей аминокислот – они добавляют стойкость пене и тело пиву. Оптимальная температура для пептидазы 45-53 °C, для протеиназы - 55–58 °C. Пауза в 15-30 минут в температурном диапазоне, оптимальном для протеиназы, уменьшает помутнение и не сказывается отрицательно на пенообразовании или теле пива.

Осахаривание

Единственная температурная пауза, без которой нельзя обойтись - пауза осахаривания. При использовании полностью модифицированного солода часто ей и ограничиваются.

Преобразование крахмала проводится 2-мя ферментами, которые нападают на молекулы крахмала в разной манере. Эти ферменты называют диастатическими. Обычно паузу осахаривания проводят при 61–71°C. Иногда используют более узкий диапазон 66–70°C. Помните, что действие ферментов не прекращается полностью вне своего температурного диапазона.
Бета-амилаза откусывает концы молекул крахмала, получая на выходу мальтозу. Так как молекулы крахмала могут быть очень длинными, то процесс может занять до 2-х часов. Долгая пауза в начале температурного диапазона делает ваше пиво более сухим.

Другой фермент, альфа-амилаза, действует в более высоком температурном диапазоне 68–72 °C, хотя действие её наблюдается и при более низких температурах. Альфа-амилаза разрывает молекулы крахмала в случайных местах цепи. Этот фермент довольно громоздок и не может действовать в местах разветвления цепей, в результате чего получаются несбраживаемые сахара – декстрины. Эти сахара придают пиву тело и сладость. Короткая 20-ти минутная пауза в довольно густом заторе (2 литра воды на 1 кг солода) даст очень плотное, полнотелое пиво.

Это особенно верно для сортов пива, которые варят из солода с низкой диастатической активностью, таких как пейл.

Автор: 
Dave Green

P.S. Фотографии с логотипом OPEN SOURCE честно украдены отсюда - http://www.opensourcebeer.ru/ В целом, очень интересный проект.

P.P.S. Держитесь, котаны! Один день остался и вечер пятницы порадует нас прекрасным пивом!)

Пекарские дрожжи научили производить псилоцибин

Датские ученые внедрили пекарским дрожжам (Saccharomyces cerevisiae) гены ферментов, которые обеспечивают синтез псилоцибина, сообщается в Metabolic Engineering. Гены оказались функциональными в новом организме и помогли произвести нужный алкалоид. При этом модифицированным дрожжам не потребовалось добавлять в питательную среду промежуточные продукты его синтеза, такие как 4-гидроксииндол.

Псилоцибин — алкалоид грибов рода Psilocybe и некоторых других. Поскольку он обладает галлюциногенным эффектом, во многих странах его запрещено употреблять. Однако в последние годы у псилоцибина обнаружили сильные антидепрессивные свойства. Также он снизил тревожность у больных раком и не вызвал серьезных побочных эффектов. В настоящий момент в серии клинических испытаний оценивают его способность снижать тягу к алкоголю.

Если вещество окажется эффективным и безопасным, его статус могут пересмотреть и начать с его помощью лечить описанные состояния. Тогда понадобится получать его в достаточно больших количествах. Извлекать псилоцибин из Psilocybe весьма затратно: его масса составляет 0,2–1 процента от общей сухой массы гриба. Поэтому имеет смысл «научить» другие организмы производить это вещество в больших количествах. Лучше выбирать такие, которые уже используются в биотехнологии.

Для этого модельным организмам нужно уметь синтезировать ферменты, которые обеспечивают синтез псилоцибина из предшественников. Это многоступенчатый процесс — для каждой реакции необходим свой фермент, а он или его ген могут не работать вне клеток грибов. Проблема такого рода возникла, когда псилоцибин «учили» делать кишечную палочку (Escherichia coli). Тогда оказалось, что грибной катализатор одной из важнейших реакций в цепочке — присоединения гидроксильной группы к четвертому атому углерода индольного кольца — не функционирует. Поэтому в питательную среду бактериям приходилось добавлять готовый 4-гидроксииндол.

Сотрудники Датского технического университета во главе с Ириной Бородиной (Irina Borodina) внедрили гены ферментов, необходимых для синтеза псилоцибина из глюкозы, в более близкий Psilocybe организм — пекарские дрожжи. Это тоже гриб. Все нужные гены за единственным исключением были получены от Psilocybe cubensis. В их числе был ген фермента, катализирующего гидроксилирование индольного кольца.

Дрожжи смогли синтезировать все необходимые ферменты и, следовательно, псилоцибин. В отличие от E. coli, в питательную среду дрожжам не нужно было добавлять необычные вещества: сырьем для производства алкалоида служила глюкоза. Максимальный выход псилоцибина составил 627 миллиграммов на литр культуры дрожжей. Также грибы производили продукт распада псилоцибина — псилоцин — в концентрации до 580 миллиграмов на литр. Помимо этого оказалось, что модифицированные дрожжи производят и другие триптамины, в частности, беоцистин, норбеоцистин и эругинасцин. При этом, что достаточно важно, в культуре дрожжей не накапливался этанол.

Это не первый случай, когда псилоцибин синтезируется другими грибами, которые в норме не способны это делать. Ранее исследователи из Йенского университета (Германия) добились экспрессии генов, которые обеспечивают образование соответствующего алкалоида у аспергилла гнездового (Aspergillus nidulans). Хотя этот гриб широко распространен, методики культивации дрожжей лучше проработаны, так что добывать этот алкалоид из S. cerevisiae должно быть выгоднее.

Работа интересна еще и тем, что это пример эксплуатации «конструктора ферментов» в синтетической биологии. Если подобрать нужную комбинацию биологических катализаторов и внедрить их в клетки какого-нибудь модельного организма, можно в теории получать не только уже известные вещества, но и такие, которые не встречаются в природе. Учитывая, как много существует производных индола и насколько разнообразные функции они выполняют, сборка систем для их синтеза будет полезна не только в психофармакологии, но и для производства лекарств другого профиля, а также для агрономии, парфюмерии и многих других отраслей.

Пекарские дрожжи — классический объект биотехнологии. Число веществ, которые научились синтезировать с их помощью, огромно. Среди них — морфин, различные каннабиноиды, носкапин (алкалоид, помогающий при кашле и, вероятно раке), гераниол и линалоол (придают пиву характерный вкус и запах).

В Индонезии пятиметровый питон проглотил женщину. Это пятый подобный случай в стране за последние годы

45-летняя жительница деревни Калемпанг Фарида ушла из дома утром 6 июня и не вернулась. На следующий день ее муж обнаружил вещи своей жены в лесу неподалеку, после чего несколько жителей деревни решили обследовать местность.

Вскоре местные жители заметили питона с аномально большим брюхом. Вспоров его, они обнаружили внутри тело Фариды, пишет CBS. У Фариды остались четверо детей.

Сетчатые питоны, которые преимущественно питаются обезьянами, свиньями и другими млекопитающими, обитают в Индонезии и других частях Юго-Восточной Азии. Обычно они не нападают на людей. При этом, отмечает CBS, случай с Фаридой стал как минимум пятым подобным инцидентом в Индонезии с 2017 года.

Так, в прошлом году жители района Тинанггеа обнаружили внутри восьмиметрового питона тело местного фермера. Еще один фермер был убит питоном в 2017 году. В 2022 году питон проглотил женщину в Западном Сулавеси. В 2018 году такой же случай зафиксировали на юго-востоке региона.