2020-06-29
114
Все реакции обмена веществ в клетке осуществляются с помощью ферментов — биологических катализаторов, которые клетка сама же и синтезирует по мере надобности. Ферменты, состоящие только из белковой молекулы (однокомпонентные), называются протеинами. Ферменты, состоящие из белковой молекулы и небелкового компонента (простетической группы), называются протеидами. Ферменты, которые всегда есть в клетках данного вида микроорганизмов, называются конститутивными. Ферменты, которые синтезируются только при наличии в среде нового субстрата, называются индуцируемыми, или адаптивными. В живой клетке все процессы происходят упорядочение и строго согласованно. Ферменты в клетке локализованы в мезосомах, цитоплазматической мембране, на всех других мембранах. Некоторые ферменты выделяются микроорганизмами в среду. Такие ферменты называют экзоферментами. Они осуществляют подготовку веществ для поступления в клетку: расщепляют крахмал, (белки и другие вещества на более простые, способные пройти через поры клеточной стенки.
|
|
|
Ферменты, которые не выделяются при жизни в среду, называются эндоферментами. Эндоферменты участвуют во внутриклеточных процессах обмена веществ. После гибели микробной клетки ее ферменты остаются какое-то время в активном состоянии и могут привести клетку к автолизу (от гр. autos — сам, lysis — растворение) — саморастворению, или самоперевариванию, клетки под влиянием внутриклеточных ферментов. При разрушении клеток ферменты поступают в среду, в которой развивались микроорганизмы. При хранении пищевых продуктов с большим числом клеток микроорганизмов в условиях, исключающих развитие этих микроорганизмов, возможно снижение качества продуктов за счет ферментов автолизированных микробных клеток.
Ферменты: классификация ферментов (оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы.)
Классификация ферментов. К настоящему времени выделено и изучено около 1000 ферментов в чистом виде. Все они подразделены по правилам номенклатуры ферментов на шесть классов:
1-й класс — оксидоредуктазы, или окислительно-восстановительные ферменты, которые переносят водород или электроны и катализируют биологическое окисление, осуществляя гидрогенизацию и дегидрогенизацию;
2-й класс — трансферазы, которые переносят группы атомов с помощью специфических переносчиков, действующих как коферменты. Они играют активную роль в биохимических превращениях и могут переносить метальные, карбоксильные, аминосульфогруппы, формильные (С,) или фосфорильные группы;
|
|
|
3-й класс — гидролазы, которые катализируют гидролитическое расщепление и в зависимости от типа разрываемой связи называются: мальтаза (расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы)сахараза (расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу); лактаза (расщепляет молочный сахар на галактозу и глюкозу); амилаза (расщепляет крахмал); целлюлаза (расщепляет целлюлозу, или клетчатку, с образованием дисахарида целлобиозы, которая в дальнейшем расщепляется на две молекулы глюкозы; образуется грибами и некоторыми бактериями);пектолитические ферменты (комплекс ферментов, гидролизующих пектиновые вещества).
Пектиновые вещества в виде нерастворимого протопектина находятся в растениях в качестве межклеточного вещества и входят в состав клеточных стенок. При участии пектолитических ферментов (протопектиназы, пектинэстеразы, полигалактуроназы) протопектин и растворимый пектин гидролизуются с образованием метилового спирта, галактуроновых кислот, пентоз и гексоз. Пектолитические ферменты синтезируют многие плесневые грибы и некоторые бактерии.
Развитие этих микроорганизмов в растительном пищевом сырье (плодах и овощах) приводит к мацерации (размягчению) тканей сырья; пептидазы, или протеолитические ферменты (катализируют гидролиз белков, пептидов, расщепляя пептидные связи; обладают специфичностью, разрывая пептидные связи между определенными аминокислотами);
- дезаминазы и амидазы (катализируют гидролитическое расщепление аминокислот и амидов с отщеплением азота в виде аммиака);
- эстеразы (катализируют реакции расщепления и синтеза сложных эфиров; широко распространены у микроорганизмов; к ним относятся липазы, которые гидролизуют жир, и фосфатазы, расщепляющие эфироподобные фосфорсодержащие органические соединения с освобождением фосфорной кислоты);
4-й класс — лиазы (отщепляют группы,СО2, Н^О, NH3 и др. от молекулы субстрата негидролитически). К этому классу относятся:
- альдолаза — фермент, который участвует в начальной стадии превращения сахара в процессе дыхания и брожения;
- декарбоксилазы (катализируют декарбоксилирование, или отщепление, СО2, органических кислот, аминокислот; в последнем случае образуются амины). Микроорганизмы, особенно гнилостные бактерии, богаты декарбоксилазами аминокислот;
5-й класс — изомеразы, которые катализируют превращения изомеров, включая рацемизацию, цис-транс-изомеризацию, перемещение двойных связей, обмен групп у асимметричного атома углерода, перемещение фосфатной группы к другому атому углерода;
6-й класс — лигазы (катализируют реакции синтеза сложных органических соединений из более простых; реакции идут с затратой энергии, получаемой из АТФ). К лигазам относятся глутаминсинтетаза и аспарагинсинтетаза. Лигазы играют большую роль в углеводном и азотном обмене микроорганизмов.
