15.Ферменти мікроорганізмів, їх роль в обміні речовин. Використання для ідентифікації та диференціації бактерій. Ферменти патогенності

Відповідно до каталізуючих реакцій усі ферменти розділяють на шість

класів:

• Оксидоредуктази - каталізують реакції окислювання-відновлення.

• Трансферази - каталізують реакції переносу різних груп від донора до

акцептора.

• Гідролази - каталізують розриті зв'язків у субстратах із приєднанням

води.

• Ліази - каталізують реакції розриву зв'язків у субстраті без приєднання

води чи окислювання.

• Ізомерази - каталізують перетворення в межах однієї молекули

(внутрімолекулярні перебудови).

• Лігази (синтетази) - каталізують приєднання двох молекул з використанням

енергії фосфатних зв'язків.

Ферменти енергетичного обміну і транспорту

живильних речовин локалізовані в цитоплазматичній мембрані і її

похідних. Ферменти бактерій підрозділяються на екзо- і ендоферменти.

Ендоферменти функціонують тільки усередині клітки. Вони каталізують

реакції біосинтезу й енергетичного обміну.

Екзоферменти виділяються кліткою в середовищі та каталізують реакції

гідролізу складних органічних сполук на більш прості, доступні для

асиміляції мікробною кліткою. До них відносяться гідролітичні ферменти, що грають винятково важливу роль у харчуванні мікроорганізмів.

У залежності від умов утворення ферментів їх розділяють на конститутивні

і індуцибельні.

Конститутивними називають ферменти, синтезовані кліткою поза залежністю

від субстрату, на якому розвиваються бактерії. Наприклад, ферменти

гліколізу.

Індуцибельні ферменти синтезуються тільки у відповідь на присутність у

середовищі необхідного для клітки субстрату-індуктора. Він взаємодіє з

репресором, інактивує його, у результаті чого включається генетичний

апарат клітки і починається синтез відповідного ферменту.

Гіалуронідаза стрептококів, наприклад, розщеплює гіалуроновую кислоту в

мембранах кліток сполучних тканин макроорганізму, що сприяє поширенню

збудників і їхніх токсинів в організмі, обумовлюючи високу інвазивність

цих бактерій.

Плазмокоагулаза є головним чинником патогенності стафілококів, тому що

бере участь у перетворенні протромбіну в тромбін, що викликає утворення

фібриногену, у результаті чого кожна бактерія покривається плівкою, що

охороняє її від фагоцитозу.

16. Ріст і розмноження бактерій. Механізм клітинного поділу, фази розмноження культури бактерій в стаціонарних умовах.

Ріст бактерій означає збільшення їх маси в результаті синтезу клітинного матеріалу.

Розмноження бактерій — властивість їх самовідтворюватись, збільшуючи кількість особин на одиницю об'єму.

Бактерії розмножуються простим поперечним поділом (вегетативне розмноження), який відбувається в різних площинах з формуванням різних поєднань клітин (грона, ланцюжки, парні з'єднання, тюки та ін.), брунькуванням, а також внаслідок розщеплення сегментованих ниток, утворення клітин, подібних до спор, продукування найдрібніших рухливих конідій.

У процесі поділу бактерій відбувається реплікація (подвоєння) ДНК, при цьому розриваються водневі зв’язки і синтезуються дві нитки ДНК. Надалі однониткові ДНК в дочірніх клітинах з’єднуються водневими зв'язками і знову утворюються двонитковї ДНК, які здійснюють генетичну інформацію. Реплікація ДНК має напівконсервативний характер, оскільки при її поділі зберігається атомна ідентичність кожної нитки; у новосинтезованих молекулах ДНК одна нитка стара, тоді як друга — нова, комплементарна.

Швидкість реплікації ДНК залежить від температури та складу живильного середовища. Якщо при температурі 37 °С ДНК E. coli реплікується у звичайному середовищі за 40 хв, то у збагаченому живильному середовищі клітини можуть подвоїтись за 20 хв.

Поперечний поділ бактерій не зводиться до пронесу розділення однієї материнської клітини на дві рівноцінні дочірні клітини. Після певної кількості генерацій клітини старіють і гинуть.

Розрізняють три типи поділу клітин бактерій; 1) випереджаючий поділ, що призводить до утворення багатоклітинних паличок і коків; 2) синхронний, при якому розділення і поділ нуклеоїду супроводиться утворенням одноклітинних організмів; 3) з випереджаючим поділом нуклеоїду, що зумовлює утворення багатонуклеоїдних бактерій.

Розрізняють культури періодичні, неперервні і синхронні. Періодичні культури характеризуються вираженою циклічністю розвитку

Виділяють вісім основних фаз розмноження бактерій.

Вихідна стаціонарна фаза — це час від моменту висівання бактерій до початку їх росту. У цій фазі кількість живих бактерій може навіть зменшуватись. Тривалість її 1—2 год.

Фаза затримки розмноження характеризується підвищенням швидкості збільшення розміру бактерій (швидкості росту) і слабким розмноженням. Фази І і II звичайно об’єднують в одну лаг-фазу.

Експоненціальна (логарифмічна) фаза характеризується тим, що логарифм кількості клітин збільшується лінійно залежно від часу, клітини поділяються з максимальною сталою швидкістю. У цій фазі бактерії мають найбільшу біохімічну і біологічну активність, мінімальну резистентність до факторів зовнішнього середовища, Тривалість цієї фази 5—6 год.

Фаза негативного прискорення, під час якої швидкість розмноження бактерій перестає бути максимальною, кількість особин, що поділяються, зменшується; триває близько 2 год.

Стаціонарна фаза максимуму, коли кількість нових бактерій майже дорівнює кількості відмерлих; тривалість її 2 год.

Фаза прискорення загибелі, протягом якої настає порушення рівноваги між стаціонарною фазою і швидкістю загибелі бактерій; триває 3 год.

Фаза логарифмічної загибелі, коли особини відмирають із сталою швидкістю; триває близько 5 год.

Фаза зменшення швидкості відмирання — особини, що залишаються живими, переходять у стан спокою; тривалість цієї фази також близько 5 год.

Вміст ДНК і рибосом у бактерій впливає на швидкість розмноження і залежить від умов культивування. Неперервні культури характеризуються тим, що вони весь час залишаються в одному й тому самому стані, наприклад у стадії експоненціального росту. Це є наслідком неперервного поновлення середовища (метод проточного культивування). У синхронній культурі більша частина клітин популяції поділяється одночасно.