Ферменти мікроорганізмів, їх роль в обміні речовин. Використання для ідентифікації та диференціації бактерій. Ферменти патогенності

Ферменти: ендо- і екзоферменти; адаптивні і конститутивні; гідролази, оксиредуктази, ізомерази, трансферази, ліази, лігази.
Ендоферменти функціонують тільки усередині клітки. Вони каналізують тільки усередині клітки. Вони каналізують реакції біосинтезу й енергетичного обміну. Екзоферменти виділяються кліткою в середовищі та каталізують реакції гідролізу складних органічних сполук на більш прості, доступні для асиміляції мікробною кліткою. До них відносяться гідролітичні ферменти, що грають винятково важливуроль у харчуванні мікроорганізмів.
У залежності від субстрату гідролітичні ферменти прийнято поділяти на дві великі групи: - гідролітичні або цукролітичні ферменти, субстратом для який є різніцукри, а продуктами їх розщеплення - кислоти, спирти, альдегіди, Н2О; - протеолітичні ферменти, що розщеплюють білки з утвореннямполіпептидів, амінокислот, аміаку, індолу, сірководню. Для вивчення активності ферментів при ідентифікації мікроорганізмів широко використовують диференційно-діагностичні середовища, до складу яких входять визначені субстрати – цукри чи білки. При дослідженні гідролітичної активності бактерій поширені моносубстратні диференційно-діагностичні середовища Гісса (строкатий ряд Гісса), лактозовмісні середовища Ендо, Левіна, Плоскірєва, дисубстратні середовища Ресселя, полісубстратні середовища Кліглера й Олькеницького. Останні можуть служити і для вивчення протеолітичних властивостей бактерій, тому що ріст мікроорганізмів супроводжується вивільненням аміаку. Протеолітичні ферменти бактерій визначаються також по виділенню індолу, сірководню, розщепленню деяких амінокислот, наприклад,фенілаланіна, лізина, цистина. Протеолітичні ферменти здатні змінювати (розріджувати) желатин, причому, різні види бактерій по різному змінюють «стовпчик» желатину в пробірці з посівом мікроорганізму. Так, при рості холерного вібріона «стовпчик» желатину приймає форму цвяха, при рості стафілокока - панчохи, при росту синьогнійної палички спостерігається пошарове розрідження середовища.Окислювально-відновні ферменти, дегідрогенази, каталазу визначають по зміні органічного барвника - акцептора водню. Здатність мікроорганізмів використовувати як джерело вуглецю цитрат оцінюють у спеціальних тестах заснованих на роботі ферментів.У практичних бактеріологічних лабораторіях широко застосовують мікро- і експрес-методи для орієнтованого вивчення біохімічних властивостей мікроорганізмів. Для цієї мети існує безліч тест-систем. Найбільше часто використовують систему індикаторних паперів (СІБ). СІби представляють ізсебе диски фільтрувального папера, просочені розчинами чи цукрів інших субстратів у сполученні з індикаторами. Такі диски опускають у пробірку з вирослої в рідкому живильному культур середовищі. По зміні кольору диска із субстратом судять про роботу ферменту. Мікро-тест системи для вивчення ідентифікації ентеробактерій представлені одноразовими пластиковими контейнерами із середовищами, що містять різні субстрати, з додаванням індикаторів. Посів чистої культури мікроорганізмів у такі тест-системи дозволяє швидко виявити здатність бактерій утилізувати цитрати, глюкозу, сахарозу, виділяти аміак, індол, розкладати сечовин, сахарозу, виділяти аміак, індол, розкладати сечовину,лізин, фенілаланін і т.д. 13. Ріст і розмноження бактерій. Механізм клітинного поділу, фази розмноження культури бактерій в стаціонарних умовах Ріст — це збільшення розмірів окремої особи.Розмноження — здатність організму до відтворення.Основним способом розмноження в бактерій є поперечний розподіл, що відбувається в різних площинах з формуванням різноманітних сполучень клітин (грона, ланцюжки, тюки і т.д.). У бактеріальних клітин розподілу передує подвоєння материнської ДНК.Кожна дочірня клітка одержує копію материнської ДНК. Процес розподілу вважається закінченим, коли цитоплазма дочірніх кліток розділена перегородкою. Клітки з перегородкою розподілу розходяться в результаті дії ферментів, що руйнують серцевину перегородки. Швидкість розмноження бактерій різна і залежить від виду мікробу, віку культури, живильного, середовища температури.При вирощуванні бактерій у рідкому живильному середовищі спостерігалося кілька фаз росту культур:1. Фаза вихідна (латентна) — мікроби адаптуються до живильному, середовищу збільшується розмір кліток. До кінця цієї фази починається розмноження бактерій.2. Фаза логарифмічного інкубаційного росту — йде інтенсивний розподіл кліток. Триває ця фаза близько 5 годин. При оптимальних умовах бактеріальна клітка може поділятися кожні 15—30 хв.3. Стаціонарна фаза — число знову з'явилися бактерій дорівнює числу відмерлих. Тривалість цієї фази виражається в годинник і коливається в залежності від виду мікроорганізмів.4. Фаза відмирання — характеризується загибеллю кліток в умовах виснаження живильного і середовища нагромадження в ній продуктів метаболізму мікроорганізмів.Якщо живильне середовище в якому культивуються мікроорганізми, буде обновлятися, то можна підтримувати фазу логарифмічного росту. При розмноженні на щільних живильних середовищах бактерії утворять на поверхні середовища й усередині її типові для кожного мікробного виду колонії. Колонії можуть бути опуклими чи плоскими, з рівними чи нерівними краями, із шорсткуватою чи гладкою поверхнею і мати різне фарбування: від білого до чорного. Усі ці особливості (культуральнівластивості) враховують при ідентифікації бактерій, а також при доборі колоній для одержання чистих культур.Ріст бактерій залежить насамперед від того, чи є в середовищі вода, поживні речовини, фізіологічне активні речовини тощо. Ріст паличкоподібних прокаріотних клітин відрізняється від кулястих. Перші ростуть переважно в напрямку довгої вісі, а другі — рівномірно в усіх напрямках. У зв'язку з цим співвідношення між поверхнею і об'ємом у паличкоподібних клітин під час їхнього росту істотно не змінюється. У кулястих — відносна величина поверхні клітини зменшується, оскільки їхня поверхня росте пропорційно квадрату радіусу, а об'єм — пропорційно кубу.Ріст бактерій завершується їхнім розмноженням, яке виявляється узбільшенні кількості особин мікробної популяції на одиницю об'єму.