Ферменты микроорганизмов

Все разнообразные и многочисленные биохимические процессы в клетке микроорганизмов, связанные с метаболизмом, ростом и размножением, совершаются при участии ферментов (энзимов), которые являются биологическими катализаторами.

Ферменты синтезируются самой микробной клеткой, имеют сложное строение и обладают высокой степенью активности. Они могут быть представлены только белком с высокой молекулярной массой (трипсин, пепсин и др.) или иметь более сложное строение. В последнем случае ферменты состоят из белка (апофермент), связанного с кофактором, который играет роль активатора. Кофактор (кофермент) может быть низкомолекулярным неорганическим (металл) или органическим веществом. Например, кальций входит в состав амилазы, протеазы, медь — в состав цитохромоксидазы, никель содержится в уреазе.

Часто коферменты содержат витамины. Кофактор может быть связан с белком-апоферментом непрочно и временно, но эти связи могут быть прочными, постоянными, и тогда небелковая часть фермента называется простетической группой. Так, биотин является простетической группой ферментов, участвующих в реакции карбоксилирования, витамин В1 (тиамин) — простетической группой декарбоксилаз, витамин B6 (пиридоксин) — коферментом трансаминаз и т. д.

Классификация ферментов основана на типах реакций, которые они катализируют.

У микроорганизмов различают экзоферменты, которые выделяются во внешнюю среду и играют большую роль в подготовке питательных веществ и их поступлении в клетку, повреждают ткани своих хозяев, выполняют защитную функцию, участвуют в процессах круговорота веществ в природе. Например, гидролизы обеспечивают гидролиз полисахаридов, белков, липидов. Ферменты агрессии (гиалуронидаза, гемолизин, лейкоцидин и др.) способствуют распространению патогенных микробов в микроорганизме и разрушают его клеточные структуры. Фермент пенициллиназа инактивирует антибиотик пенициллин, защищая бактерии от гибели.

Классификация ферментом микробов

Эндоферменты прочно связаны с микробной клеткой, катализируют внутриклеточные процессы обмена веществ.

Большая часть ферментов связана с определенными структурами бактериальной клетки. Так, в цитоплазматической мембране локализованы оксидоредуктазы, которые обеспечивают доставку питательных веществ. Ферменты, связанные с делением, находятся в мезосомах и клеточной стенке в месте образования перегородки.

Ферменты, которые синтезируются клеткой постоянно, независимо от наличия субстрата в среде называются конститутивными. Индуцибельные (адаптивные) ферменты образуются только в присутствии соответствующего субстрата в среде. Например, в геноме кишечной палочки закодирована способность расщеплять лактозу, однако фермент синтезируется только тогда, когда этот сахар присутствует в среде. У бактерий индуцибельные ферменты являются преобладающими, так как именно они играют основную роль в процессах адаптации к меняющимся условиям внешней среды.

Для выполнения своих функций ферменты должны обладать высокой специфичностью и высокой степенью сродства к субстрату. Под специфичностью ферментов понимают способность взаимодействовать только с одним или несколькими субстратами, близкими по химической структуре.

В связи с такой высокой специфичностью и способностью активировать реакцию только одного типа определение ферментов является ценным диагностическим приемом при идентификации видов микроорганизмов. С этой целью их культивируют на дифференциально-диагностических средах, содержащих различные субстраты для ферментов. О ферментативном разложении веществ в питательных средах судят по изменению цвета индикатора, добавляемого к среде, газообразованию и др.. Изучение ферментов патогенных бактерий в известной степени способствует познанию патогенеза инфекционного заболевания.

Микробные ферменты широко используются в медицине и ряде отраслей народного хозяйства: виноделии, пивоварении, хлебопечении и др., получении кислот (уксусной, лимонной, щавелевой и др.). Медицинское применение нашла смесь ферментов стрептококка (стрептокиназы и стрептодорназы) для рассасывания тромбов, фибринозных и гнойных экссудатов.

- Читать далее "Метаболизм прокариотических микроорганизмов"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 16.05.2019

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.