Ферментные системы микроорганизмов
В основе метаболических реакций, протекающих в клетке, лежит деятельность ферментов – самого крупного и высокоспециализированного класса белков. Микроорганизмы синтезируют самые разнообразные ферменты, которые относятся к шести известным классам: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лигазы, лиазы, изомеразы (табл. 13). Их значение в жизнедеятельности клетки:
· Гидролазы – гидролитический катализ белков, жиров и углеводов
· Оксидоредуктазы – участие в окислительно-восстановительных процессах
· Трансферазы – перенос определенных радикалов
· Лиазы – участие в соединении двух молекул
· Изомеразы – участие в изомеризации органических соединений
· Лигазы – участие в реакциях присоединения и отрыва групп
Таблица 13. Классы ферментов
| Класс ферментов | Тип катализируемых химических реакции | Примеры |
| Оксидоредуктазы | Окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления, осуществляют перенос водорода и электронов от донора к акцептору | Цитохромоксидаза, дегидрогеназа, пероксидаза, каталаза и др. |
| Трансферазы | Осуществляют внутри- и межмолекулярные переносы различных атомов, групп атомов и радикалов. | Аденозинтрифосфатаза, аминотрансфераза и др. |
| Гидролазы | Расщепляют внутримолекулярные связи (пептидные, эфирные, гликозидные и др.) органических веществ с присоединением воды | Фосфатаза, амидаза, эстераза, гликозидаза, ДНК-аза, РНК-аза, карбогидролаза, протеазы, аргиназа, уреаза, нейраминидаза, гиалуронидаза, лейцитиназа и др. |
| Лиазы | Разрывают связи в субстратах без присоединения воды, что приводит к отщеплению различных групп и образованию двойных связей или присоединению групп к месту двойной связи. | Декарбоксилаза, дезаминаза и др. |
| Изомеразы | Осуществляют внутримолекулярные перестройки с образованием изомеров. | Глюкозо-6-фосфатизомераза, рацемаза и др. |
| Лигазы(синтетазы) | Осуществляют синтез органических веществ из исходных молекул с использованием энергии распада фосфатных связей (распад АТФ или других макроэргических молекул). | Глютаминсинтетаза, аспарагинсинтетаза, карбоксилаза и др. |
Ферментный состав любого микроорганизма определяется его геномом и является достаточно постоянным признаком. Многие ферменты связаны со структурными компонентами микробной клетки и определяют интенсивность процессов биосинтеза, идущего в них. Так, например, в ЦПМ находятся окислительно-восстановительные ферменты, участвующие в дыхании. В клеточной стенке идет синтез ферментов, связанных с делением клетки и ее аутолизом. Основная часть ферментов локализована в цитоплазме. Ферменты продуцируются самой микробной клеткой и по месту, выполняемой им функции разделяются на экзоферменты и эндоферменты.
|
|
|
|
|
|
Экзоферменты — ферменты бактерий, выделяемые во внешнюю среду и действующие на субстрат вне клетки (протеазы, полисахаридазы, олигосахаридазы). Экзоферменты играют большую роль в обеспечении бактериальной клетки доступными для проникновения внутрь источниками углерода и энергии. Большинство гидролаз является экзоферментами, которые, выделяясь в окружающую среду, расщепляют крупные молекулы пептидов, полисахаридов, липидов до мономеров и димеров, способных проникнуть внутрь клетки. Ряд экзоферментов, например гиалуронидаза, коллагеназа и другие, являются ферментами агрессии. Некоторые ферменты локализованы в периплазматическом пространстве бактериальной клетки. Они участвуют в процессах переноса веществ в бактериальную клетку. Наличие экзоферментов можно определить при помощи дифференциально-диагностических сред, поэтому для идентификации бактерий разработаны специальные тест-системы, состоящие из набора дифференциально-диагностических сред.
|
|
|
По назначению экзоферменты следует разделить на следующие группы:
· Ферменты, обеспечивающие выполнение своих физиологических процессов, связанных с ростом и размножением микробной культуры.
· Ферменты, обеспечивающие микробной клетке защитные свойства. Например, ферменты, инактивирующие антибиотики.
· Ферменты патогенности. Эта группа ферментов продуцируется, как правило, патогенными микроорганизмами. Выделяют ферменты, обеспечивающие микробной клетке защиту от неспецифических факторов защиты макроорганизма (ферменты инвазии - нейраминидаза, гиалуронидаза, коллагеназа), а также ферменты, активизирующие работу биологически активных соединений клеток макроорганизма и приводящие ее к гибели. Это ферменты агрессии (эксфолиатины способны модифицировать гормоны или протеазы, разрушающие структуры клеток инфицированного организма и т.д.).
Эндоферменты — ферменты бактерий, действующие на субстраты внутри клетки (расщепляющие аминокислоты, моносахара и др.).
Синтез ферментов генетически детерминирован, но регуляция их синтеза идет за счет прямой и обратной связи, т. е. для одних — репрессируется, а для других — индуцируется субстратом. Ферментативный спектр является таксономическим признаком, характерным для семейства, рода и — в некоторых случаях — для видов. Поэтому определением спектра ферментативной активности пользуются при установлении таксономического положения бактерий.
|
|
|
Ферменты разделяют на конститутивные (ферменты гликолиза) – это группа ферментов, синтез которых не зависит от наличия субстрата в среде, он имеет место всегда, и эти ферменты всегда содержатся в микробных клетках в определенных концентрациях.
Ферменты, синтез которых зависит от наличия соответствующего субстрата в среде (бета-галактозидаза, бета-лактамаза), называются индуцибельными или адаптивными (ферменты, которые бактерии продуцируют в определенных условиях.В отсутствии субстрата они находятся в клетках в следовых концентрациях.
Одной из особенностей ферментов микроорганизмов является преобладание адаптивных ферментов над конститутивными, что связано как с малым объемом цитоплазмы, так и с их ролью главного механизма адаптации к меняющимся условиям внешней среды. Индуцибельные ферменты синтезируются микробной клеткой только в ответ на наличие в среде определенного субстрата.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1224; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!