Ингибирование активности ферментов

Ферменты, у которых легко регулируется активность, относятся к регуляторным. Они, как правило, построены из нескольких субъединиц, чаще всего из четы­рех. Кроме каталитических центров, распознающих и связывающих субстраты, у регуляторных ферментов есть и другие стереоспецифические центры. Это места свя­зывания эффекторов, изменяющих сродство фермента к субстрату. У ферментов имеются особые участки - для связывания отрицательных эффекторов (ингибиторов). Происходит ингибирование или снижение активности ферментов. При связывании положительных эффекторов (активаторов) поисходит активация активности ферментов.

Регуляторные ферменты, как правило, имеются в каждом пути биосинтеза и в некоторых путях катаболизма. В большинстве случаев они находятся в начале цепи биосинтеза и занимают, таким образом, ключевую позицию.

Аллостерические эффекторы представляют собой низкомолекулярные соеди­нения - это либо конечные продукты биосинтеза, либо вещества, концентрация ко­торых может отражать состояние клеточного метаболизм, например АТФ, АДФ, АМФ, ацетил.

Вопрос 3. Закономерности роста и развития микроорганизмов

В ходе развития популяции микроорганизмов клетки непрерывно претерпе­вают как количественные, так и качественные изменения: рост, изменение химиче­ского состава, морфологии и физиологического состояния, размножения, спорообразование (если микроорганизм образует споры) и гибель.

Наблюдать за ростом и размножением микроорганизмов можно различными способами: прямым подсчетом числа клеток, высевом на твердые питательные сре­ды, изменением сухой массы клеток или содержания какого-либо компонента клеток (азота, ДНК, белка и др.), по оптической плотности суспензии, по скорости потреб­ления кислорода и т.д.

Выбор метода контроля роста зависит:

- от вида используемой культуры микроорганизмов;

- от состава питательной среды;

- от наличия технических средств и других факторов.

Говоря о закономерностях роста микроорганизмов и, в частности, бактерий, следует иметь в виду, что бактерии размножаются путем бинарного деления, причем образующиеся дочерние клетки идентичны, и каждая из них повторяет цикл разви­тия материнской. В процессе этого цикла общая масса клетки и содержание основ­ных ее компонентов возрастают, затем формируется разделяющая мембрана, и, нако­нец, образуются две новые клетки.

Таким образом, при неизмененных внешних ус­ловиях физиологическое состояние культуры бактерий остается постоянным, так как все клетки идентичны. Понятие «возраст клетки», в данном случае, имеет смысл лишь в пределах одного жизненного цикла, т.е. от образования клетки до её деления.

(Слайд 26) Типичная кривая роста периодической культуры микроорганизмов:

1. Первая фаза - лаг-фаза (индуцибельный период), фаза отсутствия роста - характеризуется отсутствием роста клеток. В этот период посевная культура приспосабливается к изменившимся внешним условиям и вырабатывает ферменты, необходимые для роста на данной питательной среде. В лаг-фазе в клетках культуры происходят значительные качественные изменения: возрастает количество нуклеиновых кислот, в первую очередь РНК, активизируются одни ферменты и синтезируются другие.

Продолжительность лаг-фазы зависит от следующих факторов:

- от состава питательной среды - если питательная среда по составу мало от­личается от среды, на которой росла посевная культура, лаг-фаза может практически отсутствовать;

- от качества посевного материала и количества в нем жизнеспособных клеток, их возраста, способа хранения;

- от посевной дозы.

2. Фаза ускорения роста.

3. Логарифмическая (лог-фаза) или экспоненциальная фаза роста. Клетки в этот период начинают размножаться с постоянной, максимально воз­можной в данных условиях удельной скоростью.

Продолжительность этой фазы за­висит:

- от запаса питательных веществ в среде;

- от условий аэрации;

- от перемешивания и других факторов.

4. Затем скорость размножения снижается и культура переходит в фазу замедления роста.

5. Дальнейшее потребление субстратов и выделение метабо­литов, приводят к торможению роста клеток и перехода культуры в четвертую, стационарную фазу. Рост во время станционарной фазы происходит, но число и масса клеток не возрастают, так как одновременно происходит размножение и гибель клеток (50:50).

6. Наконец, в шестой фазе роста культуры - фазе отмирания - процессы гибели клеток становятся преобладающими и число живых клеток резко снижается.

Для описания процессов роста микроорганизмов используют такие характери­стики, как общая и удельная скорости роста биомассы (или числа клеток).

Другой важной характеристикой роста культуры является время генерации, за которое биомасса культуры удваивается. Время генерации для разных культур мик­роорганизмов сильно различается. Наиболее быстрорастущие бактерии при благо­приятных условиях генерации имеют период генерации - 20-25 мин.

(Слайд 27) При промышленном производстве график выглядит так.