Ферменты микроорганизмов их роль в обмене веществ. Анаболизм. Метаболизм

                      ГБОУ СПО АО «Архангельский аграрный техникум»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    Доклад

                                   По дисциплине: Микробиология

                                  Тема: « Ферменты микроорганизмов их роль в обмене                         веществ. Анаболизм. Метаболизм»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                            Выполнил студент

                                                                            Группы II МТ

                                                                            Точилова Светлана Владимировна

 

                                          

                                                    Архангельск 2012               

                  

  Содержание:

1.Ферменты микроорганизмов

2.Роль в обмене веществ

3.Анаболизм (питание)

4.Катаболизм (дыхание)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)Ферменты

 Ферменты — биологические катализаторы. Они катализируют тысячи химических реакций, из которых слагается метаболизм микроорганизма. В настоящее время известно около двух тысяч ферментов. 
Ферменты представляют собой белки с i молекулярной массой от 10000 до нескольких миллионов. Название ферменту дается по веществу, на которое он действует с изменением окончания на «аза». Например, целлюлаза катализирует гидролиз целлюлозы до целлобиозы, уреаза катализирует гидролиз мочевины (urea) до аммиака и С02 и т. п. Однако чаще фермент получает название, которое указывает на природу катализируемой,йм химической реакции. 
 
Ферменты синтезируются самой микробной клеткой и имеют сложное строение. Некоторые состоят из белка – протеина, а другие представляют собой протеиды, состоящие из белка – апофермента и структуры небелковой природы – кофермента. В этом случае апофермент соединяется с активной группой изменяемого вещества, а кофермент способствует течению реакции. 
 
Современная классификация ферментов также строится с учетом природы катализируемых ими реакций. Согласно разработанной комиссией по ферментам Международного биохимического союза классификации, они подразделяются на шесть главных классов. 
Оксидоредуктазы — это ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. Они играют большую роль в процессах биологического получения энергии. К ним относятся дегидрогеназы (НАД, НАДФ, ФАД), цитохромы (Ь, с, сь а, а), ферменты, участвующие в переносе водорода, электронов и кислорода, и др. 
Трансферазы катализируют перенос отдельных радикалов, частей молекул или целых атомных группировок от одних соединений к другим. Например, ацетилтрансферазы переносят остатки уксусной кислоты — СН3СО, а также молекул жирных кислот; фосфотрансферазы, или киназы, обусловливают перенос остатков фосфорной кислоты Н2Р 0 3 2 _. Известны многие другие трансферазы (аминотрансферазы, фосфорилазы и т. д.). 
Гидролазы катализируют реакции расщепления и синтеза таких сложных соединений, как белки, жиры и углеводы, с участием воды. К этому классу относятся протеолитические ферменты (или пептидгидролазы), действующие на белки или пептиды; гидролазы глюкозидов, осуществляющие каталитическое расщепление углеводов и глюкозидов (р-фруктофуранозидаза, а-глюкозидаза, а- и р-амилаза, р-галактозидаза и др.); эстеразы, катализирующие расщепление и синтез сложных эфиров   (липазы, фосфатазы). 
Лиазы включают в себя ферменты, катализирующие отщепление от субстратов определенных химических групп с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или радикалов к двойным связям. Так, пируватдекарбоксилаза катализирует отщепление С02 от пировиноградной кислоты. 
К лиазам относится также фермент альдолаза, расщепляющий шестиуглеродную молекулу фруктозо-1,6-дифосфата на два трех-углеродных соединения. Альдолаза имеет большое значение в процессе обмена веществ. 
Изомеразы осуществляют превращение органических соединений в их изомеры. При изомеризации происходит внутримолекулярное перемещение атомов, атомных группировок, различных радикалов и т. п. Изомеризации подвергаются углеводы и их производные, органические кислоты, аминокислоты и т. д. Ферменты этой группы играют большую роль в ряде процессов метаболизма. К ним относятся триозофосфатизомераза, глюкозофосфатизомера-за и др. 
Лигазы катализируют синтез сложных органических соединений из простых. Например, аспарагинсинтетаза осуществляет синтез амида аспарагина из аспарагиновой кислоты и аммиака с обязательным участием аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), дающей энергию для этой реакции. 
К группе лигаз относятся также карбоксилазы, катализирующие присоединение С02 к различным органическим кислотам. Например, фермент пируваткарбоксилаза катализирует синтез щаве-левоуксусной кислоты из пировиноградной и С02. 
 
Каждый класс ферментов обозначается цифрами. Первая цифра означает класс фермента; вторая – подкласс, указывающий соединение, на который действует фермент; третья – подподкласс; четвёртая – номер фермента. Все цифры разделяются точками. Так, каталаза обозначается 1.11.1.6. 
 
Для определения вида микроорганизма пользуются определением у него наличия или отсутствия ферментов класса гидролаз.     

 

 

2) Роль обмена веществ 
 
Важную роль в обмене веществ микроорганизмов играют ферменты. 
Различают:

эндоферменты – локализуются в цитоплазме клеток;

экзоферменты – выделяются в окружающую среду.

Ферменты агрессии разрушают ткань и клетки, обусловливая широкое распространение микробов и их токсинов в инфицированной ткани.  

 Сущность обмена веществ составляют два противоположных и вместе с тем взаимозависимых процесса: ассимиляция (анаболизм) и диссимиляция (катаболизм). В процессе ассимиляции происходит усвоение питательных веществ и использование их для синтеза клеточных структур. При процессах диссимиляции питательные вещества, разлагаются и окисляются.  При этом выделяется энергия, необходимая для жизни микробной клетки. В результате распада питательных веществ, происходит расщепление сложных органических соединений на более простые, низкомолекулярные. Часть из них выводится из клетки, а другие снова используются клеткой для синтетических реакций и включаются в процессы ассимиляции. Все процессы синтеза и распада питательных веществ совершаются с участием ферментов. Микроорганизмы содержат ферменты, благодаря которым осуществляют функции обмена веществ. Микроорганизмы содержат ферменты, благодаря которым осуществляют функции обмена веществ.

 

Основным регулятором  поступления веществ в бактериальную  клетку является цитоплазматическая мембрана. Существует четыре основных механизма  поступления веществ: -пассивная диффузия- по градиенту концентрации, энергонезатратная, не имеющая субстратной специфичности;

- облегченная диффузия- по градиенту концентрации, субстратспецифичная, энергонезатратная, осуществляется при участии специализированных белков пермеаз;

- активный транспорт- против градиента концентрации, субстратспецифичен (специальные связывающие белки в комплексе с пермеазами), энергозатратный (за счет АТФ), вещества поступают в клетку в химически неизмененном виде;

- транслокация (перенос групп)- против градиента концентрации, с помощью фосфотрансферазной системы, энергозатратна, вещества (преимущественно сахара) поступают в клетку в форфорилированном виде.

Основные химические элементы- органогены, необходимые для синтеза органичеких соединений- углерод, азот, водород, кислород.

В зависимости от источника  потребляемого углерода микробы подразделяют на аутотрофы (используют CO2) и гетеротрофы (используют готовые органические соединения). В зависимости от источника энергиимикроорганизмы делят на фототрофы (энергию получают за счет фотосинтеза- например, цианобактерии) ихемотрофы (энергия добывается за счет химических, окислительно- восстановительных реакций). Если при этом донорами электронов являются неорганические соединения, то это литотрофы, если органические-органотрофы. Если бактериальная клетка в состоянии синтезировать все необходимые для жизнедеятельности вещества, то это прототрофы. Если бактерии  нуждаются в дополнительных веществах (факторах роста), то это ауксотрофы. Основными факторами роста для труднокультивируемых бактерий являются пуриновые и пиримидиновые основания , витамины, некоторые (обычно незаменимые) аминокислоты, кровяные факторы (гемин) и др.

 

3)Анаболизм

Анаболизм (питание; ассимиляция; конструктивный или строительный обмен; обмен веществ) сводится к усвоению, т.е. использованию  микробами питательных веществ, поступивших из внешней среды, для  биосинтеза компонентов собственного тела. Это достигается чаще восстановительными эндотермическими реакциями, для течения  которых требуется энергия.

4)Метаболизм

Катаболизм (дыхание, диссимиляция, биологическое  окисление) характеризуется расщеплением (окислением) сложных органических веществ до более простых продуктов  с освобождением заключенных  в них энергии. Эта энергия  используется микроорганизмами для  синтеза веществ данной клетки

 

 

 

Литература:

1) http://www.coolreferat.com/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%BE%D0%B2_%D0%B8_%D0%B8%D1%85_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F

 

2) http://collegemicrob.narod.ru/microbilogy/bacteriol_tema_3.html

3) http://mikrobio.ho.ua/contents-2-1.html#began

4) http://gendocs.ru/v13452/%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8_-_%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F_%D0%B8_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F?page=4