Микробиология

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым Министрлігі Семей қаласының Шәкәрім атындағы Мемлекеттік университеті №1 БӨЖ Тақырыбы: Микроб ферменттері, классификациясы. Микроорганизмдердің көмегімен органикалық заттардың, азот, күкірт, фосфор және темір қосылыстарының өзгеріске ұшырауы. Орындаған: Иманақышева Жадыра Тексерген: Омарбеков Е. О. Семей қаласы 2015 жыл

Микроб ферменттері,

Классификациясы.

Ферменттердің қасиеті

Микробтық жасушада өтетін барлық процестер толығымен ферменттердің белсенділігіне

тәуелді. Ферменттер суда, сондай-ақ тұз, қышқыл және сілті ерітінділерінде ериді. Олардың

молекулалық массасы үлкен және зарядталған. Ферменттер - протеиндік кешен, кристалл

пішінді, ерітіндіде тұнбаға түсе алады.

Ферменттердің 2 тобы белгілі:

1. біркомпонентті, протеиннен ғана тұрады.

2. Екі компонентті, протеин және простетикалық немесе белсенді топтан тұрады.

Протеин - апофермент

Белсенді топ - кофермент

Протеиндік және простетикалық топтар өз алдына ферментативтік белсенділік көрсете алмайды, олар қосылғанда ғана ферменттік қасиетке ие болады.

Әсер етудің телімділігі - ферменттерге тән қасиеттердің бірі. Олар белгілі бір химиялық қосылыстар немесе туыстас қосылыстар тобымен ғана әрекеттеседі. Мысалы, лактаза ферменті - сүт қантын, уреаза - мочевинаны, каталаза сутегінің асқын тотығын ғана ыдыратады.

Ферменттердің каталитикалық белсенділігі өте аз мөлшерде байқалады. Мысалы, амилазаның 1 грамы 1 тонна крахмалды ыдыратады.

Ферменттер термолабилді. Оларды қыздырған кезде белсенділігінен оңай айырылады. 50-60 С-та ферменттердің белсенділігі азайып, 80 С-та көпшілігінің белсенділігі жойылады. Бұл ферменттердің протеиндік табиғатымен түсіндіріледі. Ферменттердің әсер етуіне қолайлы температура - 30-50 С, ал жануар тектес ферменттер үшін 37-40С.

Ферменттер белгілі бір орта реакциясында ғана (рН) әсер ете алады. Олардың өз белсенділігін көрсететін орта реакциясы әр түрлі.

Ферменттер реакция соңына дейін өзгермейді, соңғы өнімдердің құрамына кірмейді. Олар улы емес.

Микроб ферменттері

Эндоферменттер Экзоферменттер

Цитоплазмамен тығыз байланысты қоректік заттардың одан әрі ыдырауын және олардың жасушаның құрамдас бөлігіне түрленуін қамтамасыз етеді.

Қоршаған ортаға бөлініп, қоректік заттарды қарапайым қосылыстарға дайын түрлендіреді. Олар кейін микроптық жасушаның қабықшасы арқылы өтіп, жасушада пластикалық материал ретінде пайдаланылады.

Ферменттердің жіктелуі

Ферменттер 6 класқа бөлінеді:

1. Оксидоредуктазалар

2. Трансферазалар

3. Гидролазалар

4. Лиазалар

5. Изомеразалар

6. Лигазалар немесе синтетазалар

1. Оксидоредуктазалар

Оксидоредуктазалар - тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін ферменттер. Олар әртүрлі заттардың тотығу және тотықсыздану процестерін тездетеді, микробтардың тыныс алуында үлкен рөл атқарады. Бұл топқа 180 астам ферменттер кіреді. Каталаза фаэробтық микробтардың жасушасында болады және молекуласының құрамында үшвалентті темір бар, электрон жоғалта алатын геминді ферменттер тобына жатады. Каталаза асқын сутегімен әрекеттесіп, оны тотықсыздандырады, нәтижесінде су және молекулалық оттегі түзіледі. Пероксидаза кейбір микробтардың құрамында болады және әртүрлі органикалық қосылыстардың тотығуын жеделдетеді

2. Трансферазалар

Трансферазалар - тасымалдау ферменттері. Бұл класс 170-тен астам ферменттерді біріктіреді. Олар түрлі молекулалар арасында және олардың ішіндегі (метилдік, карбоксилдік және басқа да топтар; азот, фосфор, күкірт, альдегид немесе кетонды қалдықтар және т. б. ) жеке топтарды, радикалдарды, атомдарды тасымалдайды.

Аминотрансферазалар бір аминқышқылдарының топтарын келесілеріне көшіреді. Фосфаттрансферазалар АТФ-тағы фосфаттық қалдықты глюкозаға және фруктозаға тасымалдайды.

3. Гидролазалар

Гидролазалар - гидролиз реакцияларын, басқаша айтқанда күрделі заттардың су молекуласын қосып алып, қарапайым заттарға ыдырау процесін жеделдетеді. Гидролазалар 180-нен астам ферменттерді біріктіреді және бұл топқа: органикалық қышқылдар мен спирттерден түзілген күрделі эфирлерді ыдырататын - эстеразалар; спирттер мен фосфор қышқылынан түзілетін күрделі эфирлерді ыдыратушы - фосфатазалар, көміртегіндегі глюкозидтік байланысты және олардың туындыларын ыдыратушы - глюкозидазалар; протеиндегі пептидтік байланыстың гидролизденуін тездетуші - пептидазалар; амидтердің, аминқышқылдарының және басқа да қосылыстардың гидролизін жеделдетуші - амидазалар кіреді.

4. Лиазалар

Лиазалар - субстраттан топтарды гидролиттік емес жолмен бөліп алушы (көміртегі мен оттегінің, азоттың, күкірттің, галоидтардың арасындағы реакциялар) ферменттер. Бұл класқа 90-нан астам ферменттер кіреді, олардың ішіндегі кң маңыздылары карбоксилаза, альдегид-лиаза (альдолаза) және т. б.

5. Изомеразалар

Изомеразалар - сутегінің, фосфордың және қос байланыстардың молекулалар ішінде ауысуларын жеделдетіп, зат алмасуда маңызды рөл атқарады. Бұл топқа фосфогексоизомераза, триозофосфатизомераза және т. б. жатады.

6. Лигазалар

Лигазалар немесе синтетазалар - пирофосфорлық байланыстардың ыдырауы (АТФ-ға немесе энергияға бай басқа пирофосфаттар) нәтижесінде қарапайым заттардан күрделі қосылыстардың синтезделуін жеделдетеді. Лигазалар протеин, нуклеин қышқылдары, май қышқылдары және басқа да қосылыстардың синтезінде үлкен маңызға ие. Бұл класқа 40-тан астам ферменттер кіреді, соның ішінде аспарагинсинтетаза, глютаминсинтетаза және басқалары бар.

Бактерия және саңырауқұлақтардың ферментативтік белсенділігін өндірісте сірке, сүт, қымыздық, лимон қышқылдарын, сүт өнімдерін (сыр, ацидофилин, қымыз) дайындауда, шарап жасауда, сыра қайнатуда пайдаланады. Ыдыратудың соңғы өнімдеріне (қышқыл, сілті, көмірқышқыл газы, сутегінің түзілуі) қарап микробтардың қандай топқа жататындығын анықтауға болады. Олардың біреулері көмірсуларды қышқыл және газ түзу ферменттесе, келесілері протеиндерді индол, аммиак, сутегін түзе ыдыратады. Микроорганизмдердің ферментативтик процестерін білу қоздырғыштың түрін анықтауда, демек дұрыс диагноз қойып, аурды дер кезінде тануға мүмкіндік береді.

Микроорганизмдердің

Көміртегі қосылыстарын

өзгеріске ұшыратуы.

Микроорганизмдердің көміртегі қосылыстарын өзгеріске ұшыратуы.

Көміртегі фотосинтез өнімі болып табылатын жердегі органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Атмосферадағы ауа құрамындағы көмірқышқыл газының мөлшері бар болғаны 0, 03% ғана. Адам және жануарлар тыныс алғанда, жанартаулар атылғанда, көмір, мұнай жанғанда бөлінетін көмірқышқыл газы фотосинтез барысында жасыл өсімдіктердің пайдаланатын қордың орнын толтыра алмайды. Біздің планетамыздағы көміртегінің сақталуы мен оның табиғатта айналуында микроорганизмдердің атқаратын рөлі өте зор. Өйткені, олар органикалық заттарды минералдау барысында өсімдіктердің фотосинтез кезінде пайдаланатын мөлшеріне сай келетіндей көмірқышқыл газын түзеді.

Көмірсулардың анаэробтық жағдайда өзгеріске ұшырауы (ашу процестері)

Ашу процестері адам баласына көне заманнан белгілі болғанымен, олардың биологиялық мәні алғаш рет Л. Пастердің (1858-1860) жұмыстарымен дәлелденді. Ол органикалық субстраттағы өзгерістер микроорганизмдердің тіршілік әрекетінің нәтижесі екендігін анықтады. Көмірсулардың ашуының немесе тотығуының алғашқы сатыларында пирожүзім қышқылы түзіліп, ол микро- организмдердің ерекшеліктеріне және жағдайға байланысты әртүрлі қосылыстарға айналады. Анаэробтық жағдайда пирожүзім қышқылынан спирт, сүт және май қышқылдары және басқа да өнімдер пайда болады. Аэробтық жағдайда олар сірке, лимон немесе басқа органикалық қышқылдарға дейін тотығады, ал толық тотыққанда көмірқышқыл газы мен су түзіледі.

Сүт қышқылды ашу

Сүт қышқылды бактериялар сүтте, сүт өнімдерінде, адам мен жануарлардың ішегінде, өсімдіктерде көп кездеседі.

Соңғы өнімдеріне қарай оларды 2 топқа бөледі:

1. Гомоферменттіктер - сүт қышқылын түзетіндер.

2. Гетероферменттілер - сүт қышқылынан басқа ұшқыр қышқылдарды, этиль спиртін, көмірқышқыл газын, сутегін және басқа да өнімдерді түзетіндер.

Гомоферменттік сүт қышқылды ашу

Сүт қышқылды ашудың қоздырғыштарына дөңгелек пішінді және таяқша тәріздес микроорганизмдер жатады.

Дөңгелек пішінді түрлері. Сүт қышқылды стрептококкалар. Сүт қышқылды ашуды тудыратын микробтардың өкілі - Streptococus lactis.

Сүт қышқылы стрептококкалар барлық сүт өнімдерінің құрамында кездеседі және сүттің ашуында үлкен рөл атқарады. Пішіні сопақша, олар қысыңқы келген шеттерімен жанасады. Стрептококка Грам тәсілімен боялады, спора және капсула түзбейді. Өсуіне қолайлы температура - 30-35 С. 10-12 сағаттан кейін сүтті ұйытады. Сүт қышқылы стрептококкалар антимикробтық қасиеті бар полипептидтік антибиотиктерді - низиндерді түзеді.

Сүт қышқылды таяқша тәріздес түрлерге болгар таяқшасы ( Lactobacterium bulgaricum), ацидофилдік таяқша ( Lactobacterium casei), ірімшік, айран және қымыз құрамындағы таяқшалар жатады. Болгар таяқшасы - болгар айранының құрамына кіреді, сүт қышқылын түзеді және шіру микрофлорасының антогонисі болып табылады. Шіру микрофлорасын азайту үшін оны организм үнемі қабылдап отыру қажет. Ацилофилдік таяқша - ауылшаруашылық жануарларының төлдерінің асқазан-ішек жолдарының тұрақты мекендеушісі. Ол болгар таяқшасына қарағанда қышқылды көбірек түзеді, сондықтан аммонификаторлардың тіршілік ету әрекеті нәтижесінде пайда болатын улы өнімдерді бейтараптандырып, ағзаға қолайлы әсер етеді.

Гетероферменттік сүт қышқылды ашу

Гетероферменттік сүт қышқылды ашу стрептококкаларына сүт қышқылынан басқа ұшқыр қышқылдарды, ароматтық (хош иісті) заттарды, көмірқышқыл газын түзетін микроб түрлері жатады.

Спирттік ашу

Спирттік ашу сыра қайнату, шарап жасау, нан пісіру, спирттік ішімдіктер ондіруде қолданылады. Спирттік ашу қоздырғыштары Soccharomyces туыстасына жататын ашытқылар. Өндірісте мәдени ашытқылар пайдаланылады, олар жинақталынатын ашытқы массасының құрылымына қарай тозаң тәріздес және мақта тәріздес болып Тозаң тәріздес ашытқы спирт өндіруде, ал мақта тәріздес ашытқы шарап және сыра жасауда пайдаланылады.

Май қышқылды ашу

Май қышқылды ашу - анаэробтық жағдайда өтетін күрделі биохимиялық процесс. Май қышқылды ашу нәтижесінде май қышқылы, көмірқышқыл газы, сутегі түзіліп, энергия бөлінеді. Май қышқылды бациллалар анаэробтық жағдайда дамиды. Май қышқылды ашудың негізгі өкілдері: Clostridium pasteurianum - С. Н. Виноградский атмосферадағы азотты бекітуші ретінде сипаттаған; Clostridium felsineum - құрамында пектиназа ферменті бар, пектиндік заттарды ыдырата алады; Clostridium butyricum - көмірсуларды ашытып, бутил спиртін түзеді.

Микроорганизмдердің

азотты заттарды

өзгеріске ұшыратуы.

Азот барлық жан иелерінің протеиндері молекулаларының құрамына енетін маңызды элемент. Жер бетінде газ түріндегі азоттың қоры өте зор. Алайда, өсімдіктерге де, жануарларға да мұндай азот қол жетімді емес. Табиғатта ауадағы азотты сіңіріп, оның негізінде құрамында азоты бар әртүрлі органикалық заттарды түзуге қабілетті белгілі бір микроорганизмдердің тобы тіршілік етеді. Олардың көмегімен азотты заттардың өзгеріске ұшырауында 4 кезеңге ажыратуға болады:

1. атмосферадағы молекула күйіндегі азотты сіңіру; 2. протеиндердің аммониландырылуы (шіруі) ; 3. нитрлену; 4. денитрлену.

1. Атмосферадағы молекула күйіндегі азотты сіңіру

Азот сіңіруші бактериялар топырақтың құнарлығын арттыруда маңызды рөл атқарады. Табиғатта аталмыш бактериялардың 2 тобы белгілі:

1. Еркін тіршілік ететіндер

2. Өсімдіктермен бірге симбиотикалық қарым-қатынаста болып, олардың түйнектерінде өсіп-өнетіндер

Еркін тіршілік ететіндерге: Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, Pseudomonas fluorescens.

Azotobacter -лер жас өсіндіде Грам бойынша оң боялатын, жылжымалы, қатаң аэробты ірі таяқшалар, ал ескілерінде ортақ капсуламен қоршалған, дөңгелек пішінділері көбірек болатын микроорганизмдер. Олардың көмегімен бір жыл ішінде көлемі 1 гектар жерге 50 кг дейін азот сіңіріледі.

Pseudomonas fluorescens - грам-теріс, жылжымалы, аэробты таяқша.

Clostridium pasteurianum - грам-оң, жылжымалы, полиморфты спора түзетін анаэробтар. Бұл клостридиялардың күріш алқыбын азотпен байытуда маңызы зор.

Түйнек микроорганизмдері тобына Rhizobium тұқымына жататын бактериялар енеді. Әрбір бұршақ тұқымдас өсімдіктің өзіне тән түйнек бактериялары болады. Түйнек микроорганизмдері бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырларына енген соң түйнектер түзіп, ауадағы азотты сіңіре бастайды.