Ферменты

Ферменты — это вещества белковой природы, выраба­тываемые живой клеткой. Они являются биологическими катализаторами и играют важную роль в обмене веществ микроорганизмов.

Ферменты микробной клетки локализуются в основном в цитоплазме, некоторые содержатся в ядре и клеточной оболочке. Микроорганизмы могут синтезировать самые разнообразные ферменты, относящиеся к шести изве­стным классам: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы лиазы, изомеразы, лигазы.

Характерным свойством ферментов является специфичность действ и я, т. е. каждый фермент реагирует с определенным химическим соединением или катализиру­ет одну или несколько близких химических реакций. Например, фермент лактаза расщепляет лактозу, мальтаза — мальтозу.

Активность ферментов зависит от температуры среды, рН и других факторов. Для многих патогенных микроорганизмов оптимальное значение рН 7,2—-7,4, а оптимальная температура находится в пределах 37—50 °С.

Ферменты микроорганизмов классифицируются на экзоферменты и эндоферменты. Экзоферменты, выделя­ясь во внешнюю среду, расщепляют макромолекулы питательных веществ до более простых соединений, кото­рые могут быть усвоены микробной клеткой. Так, к экзоферментам относят гидролазы, вызывающие гидролиз белков, жиров, углеводов. В результате этих реакций белки расщепляются на аминокислоты и пептоны, жи­ры — на жирные кислоты и глицерин, углеводы (полисаха­риды)— на дисахариды и моносахариды. Распад белков вызывают ферменты протеазы, жиров — липазы, углево­дов — карбогидразы. Эндоферменты участвуют в ре­акциях обмена веществ, происходящих внутри клетки.

У микроорганизмов различают также конститутивные и индуктивные ферменты. Конститутивные фермен­ты постоянно находятся в микробной клетке независимо от условий существования. Это, в основном, ферменты клеточного обмена: протеазы, липазы, карбогидразы и др. Индуктивные (адаптивные) ферменты синтезируются в клетке под влиянием соответствующего субстрата, находящегося в питательной среде, и когда микроорганизм вынужден его усваивать. Таким образом, индуктивные ферменты позволяют микробной клетке приспособиться к изменившимся условиям существования.

Наряду с ферментами обмена многие патогенные бактерии вырабатывают также ферменты агрессии, которые служат для преодоления естественных защитных барьеров макроорганизма и являются факторами патогенности. К таким ферментам относятся гиалуронидаза, дезоксирибонуклеаза, лецитовителаза и др. Например, гиалуронидаза расщепляет меж­клеточное вещество соединительной ткани (гиалуроновую кислоту) и тем самым способствует распространению возбудителя в макроорганизме.

Выделение микроорганизмами различных ферментов определяет их биохимические свойства. Ферментный со­став любого микроорганизма является достаточно посто­янным признаком, а различные виды микроорганизмов довольно четко различаются по набору ферментов. Поэто­му изучение ферментативного состава имеет важное зна­чение для дифференциации и идентификации различных микроорганизмов.

Практическое использование микробных ферментов. Из­давна человек использовал ферментативную активность дрожжей в пивоварении и виноделии. Применение фермен­тов в пищевой промышленности позволяет значительно интенсифицировать технологический процесс, повысить выход и улучшить качество готовой продукции. Фермен­ты, выделенные из определенных видов микроскопиче­ских грибов, используются в процессе изготовления пше­ничного теста, что позволяет увеличить объем, пори­стость выпеченного хлеба, улучшить его свежесть, аро­мат, вкус. Ферментные препараты некоторых микроорга­низмов применяют для ускорения процессов выделения соков из плодов и ягод.

С целью получения высококачественных кормов для сельскохозяйственных животных процессы микробного синтеза используются при силосовании зеленых трав; благодаря ферментативной активности дрожжей, размножающихся на отходах нефти (парафинах), получают белково-витаминные концентраты, которые являются ценным питательным веществом — их добавляют к грубым кормам для животных.

Функциональная активность и скорость ферментативных реакций зависят от условий, в которых находится данный микроорганизм и прежде всего от температуры среды и ее рН.

В медицинской промышленности с помощью фермен­тов микроорганизмов получают витамины, гормоны, алка­лоиды.