6. Общая характеристика микробных ферментов: эндо- и экзоферменты; конститутивные и индуцибельные.
По локализации микробные ферменты разделяют на экзоферменты и эндоферменты.
Эндоферменты катализируют реакции метаболизма внутри клетки. К эндо ферментам относятся оксидазы, трансферазы, ферменты участвующие в процессе дыхания, различные ферменты, участвующие в репликации нуклеиновых кислот, процессы биосинтеза белка.
Экзоферменты выделяются клеткой в окружающую среду и участвуют в различных процессах:
– во внеклеточном расщеплении высокомолекулярных соединений (гидролазы – амилаза, целлюлаза, протеиназы, липазы;бета-галактозидаза эшерихии коли, которая расщепляет лактозу или ферменты, относящиеся к факторам патогенности различных патогенных микробов, так же сюда относятся ферменты декстрана);
– являются факторами патогенности микроорганизмов – способствуют развитию инфекционного процесса, например ферменты плазмокоагулаза, ДНКаза, гиалуронидаза;
– определяют устойчивость бактерий к некоторым антибиотикам. Так, фермент β-лактамаза катализирует реакции расщепления β-лактамных антибиотиков пенициллинов.
По степени необходимости для клетки микробные ферменты подразделяются на конститутивные и индуцибельные.
Конститутивные ферменты синтезируются клеткой постоянно (например, ферменты гликолиза, дыхательной цепи, ферменты, участвующие в биосинтезе белка).
Индуцибельные ферменты синтезируются только при наличии субстрата в среде, например β-галактозидаза (участвует в катаболизме лактозы), β-лактамаза синтез бактерий для расщепления антибиотиков пенициллинового ряда, амилаза-если в среде есть крахмал
7. Применение микробных ферментов.
8. Способы получения энергии микроорганизмами
1. Субстратное фосфорилирование —данный биохимический процесс является основой процесса брожения, происходит в условиях отсутствия кислорода
Субстратное фосфорилирование происходит у хемоорганогетеротрофных микроорганизмов при расщеплении углеводов (глюкозы и фруктозы), при этом образуются трехуглеродные соединения триозофосфаты, которые содержат макроэргические связи ( от этих соединений фосфорный остаток переносится на АДФ с образованием АТФ)
2. Окислительное фосфорилирование — данный процесс является основой дыхания аэробного и анаэробного у бактерий, синтез АТФ осуществляется в процессе транспорта электронов и соответствующих им протонов в электронно—транспортной или дыхательной цепи. Компоненты этой цепи находятся в цитоплазматической мембране у прокариот и во внутренней мембране митохондрий у эукариот. Главная функция электрон -транспортной цепи – перекачивание протонов.
3. Фотосинтез — способ образования АТФ(главным образом у фотолитоавтотрофов), при котором источником энергии являются кванты света, данный процесс осуществляют фототрофные бактерии, у которых имеются фотосинтетические системы, а в составе их фотосинтетический систем присутствует цепь переноса электронов, где и происходит образование АТФ
9. Дыхание микроорганизмов: основные этапы процесса аэробного дыхания.
Дыхание — это окислительно-восстановительный процесс, результатом которого является образования АТФ, в который роль доноров протонов и электронов выполняют в основном органические вещества ( редко неорганические, характерно для литотрофов)
Акцепторы — неорганические соединения, при аэробном дыхании это кислород, а при анаэробном это кислородсодержащие анионы(нитраты, сульфаты, карбонаты)
Этапы аэробного дыхания:
1.Окисление органического субстрата до CО2 и передача протонов акцептору
— Расщепление источника углерода (глюкозы) путём субстратного фосфорилирования (гликолиза) с образованием пирувата
— Преобразование органических веществ в цикле трикарбоновых кислот
В результате происходит отщепление электронов и протонов, они взаимодействует с переносчиком ферментов и поступает в дыхательную цепь
В результате гликолиза у нас образуется 2 молекулы АТФ и образуется пировиноградная кислота, которая затем декарбоксилируется, присоединяется к КоА с образованием двухуглеродного соединения – СН3СО~SКоА. Ацетил-КоА поступает в ЦТК. В процессе превращения органических кислот в ЦТК образуются протоны (8 Н+), которые поступают далее в дыхательную цепь, а также СО2 и две молекулы АТФ.
2. Окислительное фосфорилирование — перенос отданных субстратами протонов и электронов на акцептор – кислород. В результате образуется Н2О и АТФ.
У бактерий молекулами переносчиками электронов и протонов дыхательной цепи являются флавопротеины-белки с ферментативной активностью и в качестве простетической группы они содержат фадфлавинадениндинуклеотид(ФАД), следующий компонент- убихиноны (коэнзим ку) и цитохромы. Конечный акцептор — кислород
При транспорте электронов и протонов в дыхательной цепи на О2 аккумулируется энергия в форме АТФ. Полное окисление одной молекулы глюкозы дает 38 молекул АТФ
Данные процессы у бактерий осуществляются в мезосомах или в цпм, где имеются ферменты электрон-транспортной цепи. У эукариот процесс синтеза АТФ происходит в митохондриях