Лекция №1_2 сем_ФЕРМЕНТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ
.pdf
КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ
6. Лигазы (синтетазы) – катализируют реакции соединения двух молекул с образованием связей С – О, С – С, С – N, С – S (соединяют 2 части с использованием энергии АТФ, которые сопровождаются отщеплением остатков фосфорной кислоты от АТФ). Реакции ферментов этого класса, как правило, необратимы.
В клетках микроорганизмов выявлены следующие ферменты, относящиеся к лигазам:
-Ацетил-КоА-синтетаза преобразует ацетат на ацетилКоА
-Фосфоэнолпируватсинтетаза преобразует пируват на фосфоэнолпируват
ПРИМЕР ЛИГАЗ
Так, аспартат-синтетаза (ЕС 6.3.1.1, L-аспартат: аммиак-
лигаза (АМФ-образующая) при участии молекулы АТФ синтезирует аспарагин из аспарагиновой кислоты и аммиака:
РЕАКЦИИ |
ИЗОМЕРИЗАЦИИ, |
ОКИСЛЕНИЯ- |
ВОССТАНОВЛЕНИЯ, |
ПЕРЕНОСА, |
|
СОПРОВОЖДАЮЩИЕСЯ ОБРАЗОВАНИЕМ КОВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ, КАТАЛИЗИРУЮТСЯ СЛОЖНЫМИ ФЕРМЕНТАМИ, ТОГДА КАК РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА – ПРОСТЫМИ.
ФЕРМЕНТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ
Конститутивные, которые |
Индуцибельные или |
постоянно находятся в клетке |
адаптивные, |
независимо от условий её |
которые синтезируются |
существования и наличия |
только по мере надобности. |
катализируемого субстрата |
|
К конститутивным относят ферменты
клеточного обмена – липазы, карбогидразы, протеиназы, оксидазы и др.,
к адаптивным - пенициллиназа, декарбоксилаза, щелочная фосфатаза и др.
ФЕРМЕНТЫ МИКРООРГАНИЗМОВ
Экзоферменты
выделяются бактериальной клеткой в окружающую среду для внеклеточного переваривания.
Этот процесс осуществляется с помощью гидролаз, которые расщепляют макромолекулы питательных веществ до простых соединений – глюкозы, аминокислот, жирных кислот.
Эндоферменты
катализируют метаболические реакции, происходящие внутри клетки.
Патогенные бактерии обладают наряду с ферментами обмена также ферментами агрессии, являющимися факторами вирулентности (гиалуронидаза, коллагеназа, нейроминидаза и др).
ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ МЕТОДАМИ БИОТЕХНОЛОГИИ
Промышленное получение ферментов – прогрессивно развивающаяся отрасль, ввиду их широкого использования человеком. К настоящему времени установлено наличие более 3 тыс. ферментов, несколько сотен из них получены как индивидуальные вещества.
ОТРАСЛИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ФЕРМЕНТОВ
Источниками ферментов могут быть животные,
растительные организмы и микроорганизмы.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, КАК ПРОДУЦЕНТОВ ФЕРМЕНТОВ
1.Микроорганизмы в качестве продуцентов ферментов представляют особый интерес, потому что их метаболизм, а следовательно и работа ферментных систем осуществляются с очень большой интенсивностью.
2.Помимо этого большая скорость прироста биомассы микроорганизмов позволяет в течение коротких промежутков времени (иногда 24-72 часа) получать такие количества сырья для выделения ферментов, которые не могут сравниться с тем, что дают растения и животные.
3.Содержание отдельных ферментов в клетках микроорганизмов может быть весьма высоким и достигать 40-60 % от массы всех растворимых белков.
4.Многие микроорганизмы образуют ферменты, которые в большом количестве выделяются в культуральную среду. В основном это гидролазы, расщепляющие белки, крахмал, целлюлозу, жиры и другие нерастворимые в воде вещества.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, КАК ПРОДУЦЕНТОВ ФЕРМЕНТОВ
5.Выделение ферментных препаратов из клеток микроорганизмов и особенно из культуральной среды после их выращивания проще и экономичнее, чем из растительных и животных тканей.
6.Ряд ферментов обнаружено только у микроорганизмов – танназа, расщепляющая дигаллат до галловой кислоты; рацемазы многих аминокислот; кератиназы – гидролизующие серусодержащие белки-кератины, входящие в состав волоса, перьев, рогов; специфические декарбоксилазы аминокислот, образующие пенициллиназу, расщепляющую пенициллин до пенициллиновой кислоты и воды; нитрогеназы – участвующие в образовании аммиака из молекулярного азота.
МЕХАНИЗМ СЕКРЕЦИИ БАКТЕРИОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ Л1 И Л5 LYSOBACTER SP. XLL ИЗ ЦИТОЗОЛЯ БАКТЕРИИ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ: ВМ - ВНЕШНЯЯ МЕМБРАНА; ЦМ - ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА; ПГ - ПЕПТИДОГЛИКАН; MB -МЕМБРАННЫЕ ВЕЗИКУЛЫ; препроШ И препроЛ5 - ПРЕДШЕСТВЕННИКИ Л1 И Л5 ФЕРМЕНТОВ.
ПРОДУЦЕНТЫ ФЕРМЕНТОВ
Большой интерес как продуценты ферментов представляют анаэробные микроорганизмы, которые могут превращать аминокислоты, пурины, пиримидины и другие субстраты путями, отличными от тех, которые известны для аэробных микроорганизмов, животных и растений. Кроме того, ценным является способность микроорганизмов к переработке растительных отходов и другого дешевого сырья в процессе своей жизнедеятельности и образованию при этом в качестве метаболитов продукты: этанол, бутанол, ацетат, метан и др.