Александр Прядко

Классификация ферментов.

Дыхание бактерий.

Дыхание бактерий (биоокисление) – это совокупность биохимических процессов, в результате которых выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов.

По типу дыхания группы бактерий (в зависимости от акцептора протонов и электронов):

1. Облигатные аэробы развиваются при наличии 20% кислорода с освобождением энергии. Это микобактерии ТБС, чудесная палочка.

2. Облигатные анаэробы, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным, например, клостридии столбняка.

Брожение - это процесс разложения органических веществ в бескислородных условиях с выделением энергии. Бывает спиртовое и молочно-кислое.

3. Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии кислорода, так и без него. Это сапрофиты и патогенные: возбудители тифа и дизентерии.

· Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, и его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиномицеты, бруцеллы, лептоспиры).

· Некоторые микробы нуждаются в повышенном содержании углекислого газа (капнофилы).

Основные методы создания анаэробных условий для культивирования микроорганизмов.

1.Физический - откачивание воздуха, введение специальной газовой безкислородной смеси (чаще- N₂- 85%, CO₂- 10%, H₂- 5%).

2.Химический - применяют химические поглотители кислорода.

3.Биологический - совместное культивирование строгих аэробов и анаэробов (аэробы поглощают кислород и создают условия для размножения анаэробов).

4.Смешанный - используют несколько разных подходов.

5. Ферменты – это биологические катализаторы, высокомолекулярные вещества (ВМС) белковой природы, вырабатываемые живой клеткой с характерной специфичностью действия (лактаза расщепляет лактозу).

По строению выделяют:

1) простые ферменты (белки);

2) сложные; состоят из белковой (активного центра) и небелковой частей; необходимы для активизации ферментов.

Различают также:

1) конститутивные ферменты находятся в микробной клетке постоянно (синтезируются постоянно независимо от наличия субстрата);

2) индуцибельные адаптивные индуктивные ферменты появляются в клетке только под влиянием соответствующего субстрата в питательной среде (синтезируются только в присутствии субстрата).

Набор ферментов в клетке строго индивидуален для вида. Способность микроорганизма утилизировать субстраты за счет своего набора ферментов определяет его биохимические свойства.

По месту действия выделяют:

1) экзоферменты выделяются во внешнюю среду и расщепляют макромолекулы питательных веществ до более простых соединений, усваиваемых микробной клеткой (например, гидролазы действуют вне клетки; принимают участие в процессе распада крупных молекул, которые не могут проникнуть внутрь бактериальной клетки). Характерны для грамположительных бактерий;

2) эндоферменты катализируют метаболические реакции, происходящие внутри клетки (действуют в самой клетке, обеспечивают синтез и распад различных веществ).

В зависимости от катализируемых химических реакций все ферменты делят на шесть классов:

1) оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции между двумя субстратами);

2) трансферазы (осуществляют межмолекулярный перенос химических групп);

3) гидролазы (осуществляют гидролитическое расщепление внутримолекулярных связей);

4) лиазы (присоединяют химические группы по двум связям, а также осуществляют обратные реакции);

5) изомеразы (осуществляют процессы изомеризации, обеспечивают внутреннюю конверсию с образованием различных изомеров);

6) лигазы, или синтетазы (соединяют две молекулы, вследствие чего происходит расщепление пирофосфатных связей в молекуле АТФ).

Практическое использование: дрожжи в пивоварении и хлебопечении, биодобавки к стиральному порошку (сенная палочка).

6. Рост – это увеличение размеров отдельной особи и упорядоченное воспроизведение всех структур.

Размножение - способность к самовоспроизведению с увеличением числа клеток в популяции.

Основной способ размножения у бактерий - поперечное деление (бинарное – пополам), реже почкование (tbs). При благоприятных условиях деления через каждые 15-30 минут.

Размножение бактерий определяется временем генерации. Это период, в течение которого осуществляется деление клетки. Продолжительность генерации зависит от вида бактерий, возраста, состава питательной среды, температуры и др.

После посева на жидкую питательную среду бактерии проходят стадии:

1. Начальная стационарная фаза; то количество бактерий, которое попало в питательную среду и в ней находится.

2. Исходная латентная скрытая лаг – фаза покоя. Длится 3–4 ч., происходит адаптация бактерий к питательной среде, начинается активный рост клеток.

3. Лог – фаза, логарифмический рост.

4. Стационарная (максимальная концентрация бактерий).

5. Отмирание.

Факторы роста – это особые вещества, играющие роль катализаторов в биохимических процессах. Ауксотрофы – нуждаются в них, прототрофы – способны синтезировать сами.

7. Пигментообразование – это образование красящих веществ в процессе метаболизма у некоторых бактерий и грибов, чаще на свету.

По химическому составу и свойствам пигменты бывают:

1) растворимые в воде: синий – пиоцианин у синегнойной пал-ки;

2) растворимые в спирте: красный – продигиозан у чуд. пал-ки;

3) нерастворимые ни в воде, ни в спирте: чёрные и бурые меланины у дрожжей, жёлтые липохромы у стафилококка.

Пигменты обеспечивают:

• защиту от УФ радиации,
• участвуют в реакциях синтеза,
• обладают антибиотическим действием.

Свечение фотогенных бактерий (люминесцентность) возникает в результате окислений с выделением энергии у фотогенных аэробов, чаще в морской воде (галофиты).

Ароматообразование – это способность выделять летучие вещества, вырабатываются сложные жиры с ароматными (фруктов, вина, молока) или неприятными запахами (сероводород).