3.1.2. Бактериялардың ферменттері.

Бактерия жасушаның барлық метаболиттік реакциялары негізінде 6 сыныпқа жататын ферменттер арқылы атқарылады: оксиредуктазалар, трансферазалар, гидролазалар, лигазалар, лиазалар, изомеразалар. Бактерия жасушасы түзетін ферменттер жасуша ішілік эндоферменттер немесе қоршаған ортаға бөліп шығарылатын экзоферменттер деп бөлінеді. Экзоферменттер жасуша ішіне келіп түсетін көміртегі мен энергияны сырттан тасымалдауда үлкен орын алады. Гидролазалардың көпшілігі экзоферменттер болып табылады, олар қоршаған ортаға бөлініп ірі молекулалы пептидтерді, полисахарид пен майларды жасуша ішіне енуге қабілетті мономерлер мен димерлерге дейін ыдыратады. Экзоферменттердің бірқатары мысалы гиалуронидаза, коллагеназа және басқалары агрессиялық ферменттер болып келеді. Ферменттердің кейбіреулері бактерия жасушасының периплазматикалық кеңістігінде орналасады. Олар заттарды бактерия жасушасына тасымалдауға қатысады. Бактерияның ферментативтік спектрі тұқымдастық пен туыстастықты және кейбір жағдайларда түрді көрсететін таксономиялық белгіге жатады. Сондықтан ферментативтік белсенділік спектрін анықтауды бактерияның таксономиясын белгілеуде қолданады. Экзоферменттерді диференциалдық-диагностикалық орталарда анықтауға болады, сондықтан бактерияларды идентификациялау үшін дифференциалдық-диагностикалық орталар жиынтықтарынан тұратын арнайы тест-жүйелер жасалынған.

3.1.3. Бактерия жасушасының ішіне заттарды тасымалдау механизмі.

Жасушаға қоректік заттардың келіп түсуіне ЦПМ жауапты. Қоректік заттар жасуша цитоплазмасына еніп, өзгерістерге ұшырау үшін, олар жасушаны қоршаған ортадан бөлетін шекаралық қабаттардан өтуі керек.

Бактериалық жасушаға қоректік заттарды тасымалдаудың екі түрі бар: енжар және белсенді.

Енжар тасымалдауда заттар тек қана концентрациялық градиент бойынша енеді. Бұл кезде энергия жұмсалмайды. Енжар тасымалдаудың екі түрін ажыратады: жай диффузия және жеңілдетілген диффузия. Жай диффузияда молекулалардың мөлшері мен липофилділігі негізгі орын алады, бұл кезде заттар жасушаға спецификалық емес жолмен енеді. Жеңілдетілген диффузия тасымалдаушы-ақуыз-пермеазалар қатысуымен өтеді. Бұл процестің жылдамдығы заттың сыртқы қабаттағы концентрациясына байланысты.

Белсенді тасымалдау кезінде зат жасуша ішіне тасымалдаушы-ақуыз – пермеаза көмегімен концентрация градиентіне қарсы енеді. Бұл кезде энергия шығындалады. Белсенді тасымалдаудың екі түрі бар. Белсенді тасымалдаудың бір түрінде шағын молекулалар (амин қышқылдары, кейбір қанттар) жасуша ішіне еніп, жасуша сыртына қарағанда 100-1000 есе артық болатын концентрациялық жағдай тудырады. Екінші тасымалдау түрін радикалдар транслокациясы деп атайды, бұл кезде кейбір қанттар (мысалы, глюкоза, фруктоза) жасушаға тасымалдануы кезінде фосфорилденеді, яғни химиялық өзгерістерге ұшырайды. Бұл процестерді жүзеге асыру үшін бактерия жасушасының ішінде фосфотрансферлі жүйе болады,оның құрамдық бөлігі белсенді фосфорлирленген түрдегі тасымалдаушы-ақуыз болып табылады.

3.1.4. Конструктивті метаболизм.

Бактерия жасушасының негізгі компоненттері құрлымдық ақуыздардан, аминқышқылдарынан, қант фосфаттарынан, пуриндік және пиримидиндік негіздер мен органикалық қышқылдардан полимеризация реакциясы нәтижесінде синтезделеді. Бұл құрылыстық ақуыздардың көзі энергетикалық метаболизмнің негізгі жолдарындағы аралық өнімдер болып табылады. Бактериялардың ішінде прототрофтар тобы тек қана көміртегі мен энергия көзінен барлық жасуша компоненттерін синтездеуге қабілеті бар. Егер бактерия биосинтетикалық процестерге қатысатын кез-келген ферментті синтездеу қабілетін жоғалтса, оның өсуі және көбеюі үшін жетіспейтін зат - өсу факторы қажет, бұндай бактериялар ауксотрофтар деп аталады. Өсу факторларына пуриндік және пиримидиндік негіздер, коферменттердің простетикалық топтарына кіретін витаминдер жатады.

Аминқышқылдарының биосинтезі. Бактериялардың көпшілігі ақуызды құрайтын 20 аминқышқылдарының барлығын да синтездейтін қабілетке ие. Бактерия жасушасының ақуыздары ферменттік қызмет атқарады және қосалқы құрылымдар: ЦПМ мен оның туындылары, жасуша қабырғасы, талшықтар, сонымен қатар кейбір бактериялардың капсулалары мен спораларының құрамына кіреді.

Аминқышқылдарының көміртектік қаңқалары зат алмасудың аралық өнімдерінен құралады.Бастапқы заты ретінде фруктозодифосфат (ФДФ), пентозофосфат (ПФ) және үшкарбонды қышқылдар циклы жолдарының өкілдері: пируват, кетоглутар қышқылы, оксалоацетат, фумарат, эритрозо-4-фосфат, рибозо-4-фосфат пайдаланылады. Аминотоптар тікелей аминдеу немесе қайта амминдеу нәтижесінде енгізіледі. Бейорганикалық азотты органикалық түріне өткізу барлық уақытта аммиак арқылы жүргізіледі. Нитраттар, нитриттер мен молекулалық азот алдын-ала аммиак қалпына келтірілгеннен кейін ғана органикалық қосылыстардың құрамына енгізіледі.

Тікелей амминдеу нәтижесінде тек қана L-аланин, L-аспартат, L-глутамат, L-глутамин құралады. Қалған аминқышқылдары өз аминтоптарын «біріншілік» аминқышқылдарының біреуін қайта аминдеу арқылы алады. Көпшілік жағдайда аминотоп түзілудің соңғы кезеңінде қайта аминдеу жолымен енгізіледі.

Нуклеотидтер биосинтезі. Нуклеин қышқылдары пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтерден түзіледі. Сонымен қатар, пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтер көптеген коферменттер құрамына еніп, полимеризациялау реакцияларының белсенділігін арттыруға және аминқышқылдарын, қанттарды, липидтерді тасымалдауға қатысады.

Нуклеотидтердің пентоздық бөлімінің бастапқы қосындылары, ПФ-жолдарында құрылатын рибоза-5-фосфат болып келеді.

Пиримидиндердің көміртектік қаңқасы үшкарбондар циклінде құралатын аспартаттан құрастырылады.

Азот атомдары, пуриндік аминтоптары және аминді пиримидиндер аспартат пен глутаминнен туындайды.

Майлар биосинтезі. Майлар немесе липидтер ЦПМ-ның және грамтеріс бактериялар жасуша қабырғасының маңызды компоненті бола отырып, қоректік зат ретінде де қызмет етеді. Бактериялық майларда негізінен ұзын тізбекті (С14-С18) қаныққан май қышқылдары мен бір қосарланған байланысы бар қанықпаған май қышқылдары кездесесді. Күрделі липидтер фосфатидилинозит, фосфатидилглецирин және фосфатидилэтаноламин түрінде кездесесді.

Көмірсулар биосинтезі. Бактерия жасушасындағы көмірсулар моно-, ди- және полисахаридтер күйінде кездеседі. Полисахаридтер кейбір капсулалар құрамына кіреді, крахмал мен гликоген қоректік зат қоры болып табылады.

Глюказаның түзілуі пируваттан кері реакция нәтижесінде және глюкозаның ыдырау жолдары есебінен атқарылады. Бір бағытта ғана жүретін реакцияларды айналып өту үшін глиоксилаттық цикл сияқты жанама жолдар болады.

Прокариоттарда зат алмасуының реттелуі. Жасушада жүретін реакциялардың барлығы ферменттермен катализденетін болғандықтан, зат алмасудың реттелуі ферменттік реакциялардың қарқынын реттеу арқылы жүзеге асырылады. Ферменттік реакциялардың жылдамдығын негізгі екі жолмен реттеуге болады: ферменттердің санын және олардың белсенділігін өзгерту арқылы.

Конститутивті ферменттермен байланысты биосинтетикалық жолдар бірінші ферменттің белсенділігін тежеумен(ингибирлеумен) реттеледі. Индуцибельді ферменттермен байланыстырылатын биосинтетикалық жолдар, олардың синтезін ақырғы өніммен басып тастау (репрессиялау) арқылы реттеледі.

Индуцибельді ферменттермен байланысты катаболикалық жолдар ферменттер синтезінің индукциясы мен катаболикалық репрессия арқылы реттеледі, ал констутивті ферменттермен өткізілетіні – олардың белсенділігіне аллостерикалық әсер ету арқылы реттеледі. Бұл жағдайда АТФ кері эффектор болса, АДФ – оң эффектор болады.