Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


‘ерменты и их роль в обмене веществ




‘ерменты - это вещества белковой природы, вырабатываемые живой клеткой. ќни €вл€ютс€ биологическими катализаторами и играют важную роль в обмене веществ микроорганизмов.

ѕо химическому строению, свойствам и механизму действи€ ферменты микробов сходны с ферментами, образующимис€ в клетках и ткан€х животных и растений. ‘ерменты микробной клетки локализуютс€ в основном в цитоплазме, некоторые содержатс€ в €дре и клеточной оболочке. ћикроорганизмы могут синтезировать самые разнообразные ферменты, относ€щиес€ к шести известным классам: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы.

’арактерным свойством ферментов €вл€етс€ специфичность действи€, т. е. каждый фермент реагирует с определенным химическим соединением или катализирует одну или несколько близких химических реакций. Ќапример, фермент лактаза расщепл€ет лактозу, мальтаза - мальтозу.

јктивность ферментов зависит от температуры среды, рЌ и других факторов. ƒл€ многих патогенных микроорганизмов оптимальное значение рЌ 7,2-7,4, а оптимальна€ температура находитс€ в пределах 37-50∞ —.

‘ерменты микроорганизмов классифицируютс€ на экзоферменты и эндоферменты. Ёкзоферменты, выдел€€сь во внешнюю среду, расщепл€ют макромолекулы питательных веществ до более простых соединений, которые могут быть усвоены микробной клеткой. “ак, к экзоферментам относ€т гидролазы, вызывающие гидролиз белков, жиров, углеводов. ¬ результате этих реакций белки расщепл€ютс€ на аминокислоты и пептоны, жиры - на жирные кислоты и глицерин, углеводы (полисахариды)- на дисахариды и моносахариды. –аспад белков вызывают ферменты протеазы, жиров - липазы, углеводов - карбогидразы. Ёндоферменты участвуют в реакци€х обмена веществ, происход€щих внутри клетки.

” микроорганизмов различают также конститутивные и индуктивные ферменты.  онститутивные ферменты посто€нно наход€тс€ в микробной клетке независимо от условий существовани€. Ёто в основном ферменты клеточного обмена: протеазы, липазы, карбогидразы и др. »ндуктивные (адаптивные) ферменты синтезируютс€ в клетке только под вли€нием соответствующего субстрата, наход€щегос€ в питательной среде, и когда микроорганизм вынужден его усваивать. Ќапример, если бактерии, не вырабатывающие в обычных услови€х фермента амилазы, расщепл€ющей крахмал, засе€ть на питательную среду, где единственным источником углерода служит крахмал, то они начинают синтезировать этот фермент. “аким образом, индуктивные ферменты позвол€ют микробной клетке приспособитьс€ к изменившимс€ услови€м существовани€.

Ќар€ду с ферментами обмена многие патогенные бактерии вырабатывают также ферменты агрессии, которые служат дл€ преодолени€ естественных защитных барьеров макроорганизма и €вл€ютс€ факторами патогенности.   таким ферментам относ€тс€ гиалуронидаза, дезоксирибонуклеаза, лецитовителлаза и др. Ќапример, гиалуронидаза расщепл€ет межклеточное вещество соединительной ткани (гиалуроновую кислоту) и тем самым способствует распространению возбудител€ в макроорганизме.

¬ыделение микроорганизмами различных ферментов определ€ет их биохимические свойства. ‘ерментный состав любого микроорганизма €вл€етс€ достаточно посто€нным признаком, а различные виды микроорганизмов довольно четко различаютс€ по набору ферментов. ѕоэтому изучение ферментативного состава имеет важное значение дл€ дифференциации и идентификации различных микроорганизмов.

ѕрактическое использование микробных ферментов. »здавна человек использовал ферментативную активность дрожжей в пивоварении и виноделии. ѕрименение ферментов в пищевой промышленности позвол€ет значительно интенсифицировать технологический процесс, повысить выход и улучшить качество готовой продукции. ‘ерменты, выделенные из определенных видов микроскопических грибов, используютс€ в процессе изготовлени€ пшеничного теста, что позвол€ет увеличить объем, пористость выпеченного хлеба, улучшить его свежесть, аромат, вкус. ‘ерментные препараты некоторых микроорганизмов примен€ют дл€ ускорени€ процессов выделени€ соков из плодов и €год.

— целью получени€ высококачественных кормов дл€ сельскохоз€йственных животных процессы микробного синтеза используютс€ при силосовании зеленых трав; благодар€ ферментативной активности дрожжей, размножающихс€ на отходах нефти (парафинах), получают белково-витаминные концентраты, которые €вл€ютс€ ценным питательным веществом - их добавл€ют к грубым кормам дл€ животных.

‘ерменты позвол€ют некоторым микроорганизмам усваивать метан, и эти виды бактерий используют дл€ борьбы с метаном в шахтах. »звестно, что ферменты бактерий (в частности, сенной палочки) широко примен€ютс€ в качестве биодобавок к стиральному порошку "ќка" и стиральной пасте "Ѕио". Ёти препараты удал€ют белковые загр€знени€, так как ферменты расщепл€ют белки до водорастворимых веществ, легко смываемых при стирке.

¬ медицинской промышленности с помощью ферментов микроорганизмов получают витамины, гормоны, алкалоиды.

ƒыхание бактерий

ƒыхание (или биологическое окисление) микроорганизмов представл€ет собой совокупность биохимических процессов, в результате которых освобождаетс€ энерги€, необходима€ дл€ жизнеде€тельности микробных клеток.

¬се физиологические процессы, такие как движение, рост и размножение, образование спор и капсул, выработка токсинов, могут осуществл€тьс€ при посто€нном притоке энергии. ћикроорганизмы добывают энергию за счет окислени€ различных химических соединений: углеводов (чаще глюкозы), спиртов, органических кислот, жиров и т. д. —ущность окислени€ состоит в том, что окисл€емое вещество отдает электроны, а восстанавливаемое получает их.

ѕо типу дыхани€ все микроорганизмы раздел€ютс€ на облигатные (строгие) аэробы, облигатные анаэробы и факультативные (необ€зательные) анаэробы.

ќблигатные аэробы (микобактерии туберкулеза и др.) живут и развиваютс€ при свободном доступе кислорода, т. е. реакции окислени€ осуществл€ютс€ у них при участии молекул€рного кислорода с высвобождением большого количества энергии. ѕримером может служить окисление глюкозы в аэробных услови€х:

6Ќ12ќ6 + 6ќ2 → 6—ќ2 + 6Ќ2ќ + 2882,6 кƒ (688,5 ккал)

—уществуют и микроаэрофилы, которые нуждаютс€ в малых количествах кислорода (некоторые лептоспиры, бруцеллы).

ќблигатные анаэробы (клостридии столбн€ка, ботулизма и др.) способны жить и размножатьс€ только в отсутствие свободного кислорода воздуха. ƒыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии. “ак, при анаэробном разложении 1 моль глюкозы энергии выдел€етс€ значительно меньше, чем при аэробном дыхании:

6Ќ12ќ6 → 2—2Ќ5ќЌ + 2—ќ2 + 130,6 кƒ (31,2 ккал)

Ќаличие свободного кислорода дл€ облигатных анаэробов €вл€етс€ губительным. Ёто св€зано с тем, что в присутствии кислорода конечным продуктом окислени€ органических соединений оказываетс€ перекись водорода. ј поскольку анаэробы не обладают способностью продуцировать фермент каталазу, расщепл€ющую перекись водорода, то она накапливаетс€ и оказывает токсическое действие на бактерии.

‘акультативные анаэробы могут размножатьс€ как при наличии молекул€рного кислорода, так и при отсутствии его.   ним относ€т большинство патогенных и сапрофитных бактерий.

ѕроцессы разложени€ органических веществ в бескислородных услови€х, сопровождающиес€ выделением энергии, называют также брожением. ¬ зависимости от участи€ определенных микроорганизмов и конечных продуктов расщеплени€ углеводов различают несколько типов брожени€: спиртовое, осуществл€емое дрожжами; молочно-кислое, вызываемое молочно-кислыми бактери€ми; масл€но-кислое, обусловленное масл€но-кислыми бактери€ми и др.

¬ыделение тепла при дыхании микроорганизмов можно наблюдать при выращивании культур в сосудах, защищенных от потери тепла, - температура питательной среды будет постепенно повышатьс€. — выделением избыточного тепла при дыхании некоторых микроорганизмов св€заны процессы самовозгорани€ торфа, навоза, влажного сена и хлопка.

Ѕиохимические механизмы дыхани€ более подробно изложены в учебниках биологической химии.

ѕигменты микроорганизмов

Ќекоторые микроорганизмы (бактерии, грибы) в процессе обмена веществ образуют крас€щие вещества - пигменты. ѕо химическому составу и свойствам пигменты неоднородны. ќни подраздел€ютс€ на растворимые в воде (синий пигмент - пиоцианин, выдел€емый синегнойной палочкой); растворимые в спирте и нерастворимые в воде (красный пигмент - продигиозан, выдел€емый чудесной палочкой); нерастворимые ни в воде, ни в спирте (черные и бурые пигменты дрожжей и плесеней).

Ќерастворимые в воде пигменты (липохромы) обычно окрашивают колонии бактерий (например, желтый, золотистый, палевый пигменты стафилококков), а растворимые - окрашивают питательную среду (синегнойна€ палочка).

ќбразование пигментов у микробных клеток происходит на свету при достаточном доступе кислорода и определенном составе питательной среды.

ѕигментообразование в р€де случаев €вл€етс€ стойким признаком микроорганизмов, что позвол€ет использовать его в качестве теста дл€ идентификации некоторых бактерий (например, стафилококки, синегнойна€ палочка).

ѕигментообразование у микроорганизмов имеет определенное физиологическое значение. ѕигменты защищают микробную клетку от природной ультрафиолетовой радиации, принимают участие в процессах дыхани€, некоторые обладают антибиотическим действием (продигиозан).

ќсобый интерес представл€ет истори€ чудесной палочки Serratia marcescens, котора€ образует на хлебе, картофеле и других продуктах, содержащих крахмал, красные колонии, похожие на капли свежей крови. ƒревнеримский историк  винт  урций –уф в своей книге "»стори€ јлександра ћакедонского" описал одну из его побед при покорении ћалой јзии, св€занную с этим удивительным микробом. ¬ 332 г. до н. э. при осаде города “ироса в армии јлександра ћакедонского произошло непри€тное событие - в хлебе по€вились большие красные п€тна, напоминающие п€тна крови, и солдат охватил страх. ќни посчитали это плохим предзнаменованием. ќднако хитрый придворный мудрец јлександра истолковал это "знамение" так: " ровавые п€тна действительно знак богов, но поскольку они наход€тс€ внутри запеченного хлеба, то это означает гибель войск, наход€щихс€ внутри осажденных стен города. Ѕоги указывают на свою благосклонность войскам јлександра и дают пон€ть, что его победа обеспечена". “олкование мудреца так подн€ло дух армии, что солдаты с воодушевлением атаковали стены города и в скором времени захватили его.

ѕо€вление подобных красных п€тен на продуктах во времена религиозных предрассудков и мракобеси€ средневековь€ широко использовалось церковниками дл€ пропаганды "кары божьей" за неверие и служило основанием дл€ жестокой расправы с вольнодумцами.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-22; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 4549 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

“ак просто быть добрым - нужно только представить себ€ на месте другого человека прежде, чем начать его судить. © ћарлен ƒитрих
==> читать все изречени€...

2117 - | 1879 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.013 с.