Классификация ферментов. Роль ферментов в жизнедеятельности микроорганизмов

1. Классификация ферментов. Роль ферментов в жизнедеятельности микроорганизмов.

В настоящее время известно более 4000 ферментов. Их разделяют на шесть  классов в зависимости от типа катализируемой реакции. Классы разделяются  на подклассы, на под-подклассы и, наконец, на отдельные ферменты. Каждый фермент имеет шифр, состоящий из четырех чисел.

Первый класс ферментов  называется оксидоредуктазы. К нему относятся ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции.

Окислительно-восстановительные процессы в клетке могут осуществляться тремя  путями: переносом иона водорода, присоединением кислорода и переносом электронов.

Наиболее распространенными оксидоредуктазами являются дегидрогеназы, осуществляющие перенос водорода. В состав дегидрогеназ могут входить в качестве кофермента НАД+ (никотинамид аденин дину клеотид) или НАДФ+ (никотинамидаденинди-нуклеотидфосфат), а также ФАД (флавинадениндинуклеотид) или ФМН (флавинмононуклеотид). В состав НАД+ и НАДФ+ входит витамин РР, а в состав ФАД и ФМН — витамин В2. Эти коферменты представляют собой сложные соединения — производные нуклеотидов.

Дегидрогеназы играют важную роль в таких процессах, как фотосинтез, брожение и дыхание. Дегидрогеназы катализируют ряд реакций цикла Кребса. Алкогольдегидрогеназа и лактатдегидрогеназа участвуют, соответственно, в спиртовом и молочнокислом брожении.

Биологическое окисление, связанное  с переносом водорода и осуществляемое при участии дегидрогеназ, сопровождается высвобождением энергии, которая запасается в клетках в виде АТФ.

Оксидоредуктазы, для которых акцептором водорода служит только кислород воздуха, называют оксидазами.

Среди оксидоредуктаз важное значение имеют еще два фер-мента — каталаза и пероксидаза. Оба эти фермента разрушают ядовитую для живой клетки перекись водорода.

Оксидоредуктазы, катализирующие реакции присоединения к окисляемому субстрату кислорода воздуха, называются оксигеназами. К ним относится, например, фермент липоксигеназа, который катализирует окисление кислородом воздуха ненасыщенных высокомолекулярных жирных кислот.

Второй класс ферментов  называется трансферазы. Это ферменты, которые катализируют реакции переноса каких-либо химических групп с одного вещества на другое. Существует несколько подклассов трансфераз, например:

1) гликозилтрансферазы — ферменты, которые переносят остатки моносахаридов, например, глюкозы, с одного вещества на другое;

2) аминотрансферазы — ферменты, катализирующие реакции переноса аминогрупп, например, в реакциях переаминирования между аминокислотами и кетокислотами.

Третий класс ферментов  называется гидролазы. Сюда относят ферменты, катализирующие реакции гидролиза сложных органических веществ. При гидролизе вода присоединяется по месту разрыва химической связи. Наиболее важные подклассы гидролаз — это эстеразы, гликозидазы и пептидгидролазы.

Эстеразы — это ферменты, осуществляющие гидролиз по сложноэфирной связи; в результате образуются спирт и органическая кислота. Среди эстераз наибольшее значение имеет фермент липаза, которая катализирует гидролиз жиров.

Гликозидазы — это ферменты, гидролизующие ди-, три — и полисахариды по гликозидным связям. К наиболее значимым гликозидазам можно отнести: р-фруктофуранозидазу, которая осуществляет гидролиз сахарозы; а-глюкозидазу, которая гидролизует мальтозу; а-амилазу и р-амилазу, гидролизующие крахмал.

Пептидгидролазы (протеазы) — это ферменты, которые гидролизуют пептиды и белки, расщепляя в них пептидные связи. Они разделяются на две группы: пептидазы и протеиназы. Пептидазы осуществляют гидролиз концевых пептидных связей в белках и пептидах. Протеиназы гидролизуют полипептиды, расщепляя в них глубинные пептидные связи.

Таким образом, гидролиз белка осуществляется при совместном действии протеиназ и пептидаз. Промежуточными продуктами гидролиза являются различные пептиды, а конечными — свободные аминокислоты.

Среди протеиназ важное место занимают трипсин, пепсин и папаин.

Трипсин вырабатывается поджелудочной  железой. Оптимум активности фермента находится в щелочной среде (рН 8-9). Трипсин осуществляет гидролиз, в основном, тех пептидных связей в молекулах белка, которые образованы за счет карбоксильных групп аминокислот лизина или аргинина.

Пепсин вырабатывается стенками желудка. Оптимум его активности лежит  в сильнокислой среде (рН 1,2-1,5). Пепсин может гидролизовать в белках пептидные связи, образованные аминными группами аминокислот тирозина и фенилаланина.

Папаин — фермент растительного  происхождения, он не обладает высокой  специфичностью действия. Особенностью папаина является то, что он активируется соединениями, содержащими сульфгидрильную  группу, например, цистеином или  восстановленной формой глутатиона. Отличительной чертой папаина является способность сохранять свою

Ферментативную активность в широком  интервале температур и рН среды.

Пептидазы подразделяются на три подподкласса: аминопептидазы, карбоксипептидазы и дипептидазы.

Аминопептидазы гидролизуют пептидную связь, расположенную рядом с а-аминогруппой.

Карбоксипептидазы гидролизуют ту пептидную связь, которая находится рядом с а-карбоксильной группой.

Дипептидазы осуществляют гидролиз дипептидов; при этом образуются свободные аминокислоты.

Четвертый класс ферментов  называется лиазы. Это ферменты, катализирующие реакции негидролитического расщепления. В результате их действия образуются двойные связи. Лиазы катализируют также присоединение химических групп к двойным связям. Примером фермента класса лиаз может служить пируватдекарбоксилаза, которая катализирует реакцию отщепления С02 от пировиноградной кислоты.

Пятый класс ферментов  — изомеразы. Это ферменты, которые катализируют изомеризацию различных органических соединений. Например, фермент глюкозофосфатизомераза катализирует взаимное превращение глюкозо — 6-фосфата и фруктозо-6-фосфата:

Глюкозо-6-фосфат ч фруктозо-6-фосфат.

Шестой класс ферментов  — лигазы (сннтетазы). Это ферменты, катализирующие соединение друг с другом двух молекул, сопряженное с гидролизом высокоэнергетической связи в молекуле АТФ. К шестому классу ферментов относится глутаминсинтетаза, которая катализирует следующую реакцию.

Ферменты — высокоспецифичные  белковые катализаторы.

Ферменты присутствуют во всех живых  клетках и способствуют превращению  одних веществ (субстратов) в другие (продукты). Ферменты выступают в  роли катализаторов практически  во всех биохимических реакциях, протекающих  в живых организмах — ими катализируется около 4000 биореакций[2].

 Ферменты играют важнейшую  роль во всех процессах жизнедеятельности,  направляя и регулируя обмен  веществ организма.  
Подобно всем катализаторам, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакцию, понижая энергию активации процесса. Химическое равновесие при этом не смещается ни в прямую, ни в обратную сторону. Отличительной особенностью ферментов по сравнению с небелковыми катализаторами является их высокая специфичность — константа связывания некоторых субстратов с белком может достигать 10-10 моль/л и менее.  
Ферменты широко используются в народном хозяйстве — пищевой, текстильной промышленности, в фармакологии.

2. Характеристика кишечно-тифозной группы бактерий. Заболевания, вызываемые данной группой бактерий, меры их предупреждения.

    В 1885 г. Эшерих открыл микроорганизм, который получил название Escherichia coli (кишечная палочка). Этот микроорганизм является постоянным обитателем толстого отдела кишечника человека и животных. Кроме Е. coli в группу кишечных бактерий входят эпифитные и фитопатогенные виды, а также виды, экология (происхождение) которых пока не установлена.

К бактериям группы кишечных палочек относят роды Escherichia (типичный представитель Е. coli), Citrobacter (типичный представитель Citr. coli citrovorum), Entero-bacter (типичный представитель Ent. aerogenes), которые объединены в одно семейство Enterobacteriaceae благодаря общности морфологических и культуральных свойств. Они характеризуются различными ферментативными свойствами и антигенной структурой.

Морфология. Бактерии группы кишечных палочек— это короткие (длина 1—3 мкм, ширина 0,5— 0,8 мкм) полиморфные подвижные и «еподвижные грамотрицателъные палочки, не образующие спор (рис. 1).

Культуральные свойства. Бактерии хорошо растут на простых питательных средах: мясопептонном бульоне (МПБ), мясопептонном агаре (МПА); На МПБ дают обильный рост при значительном помутнении среды; осадок небольшой, сероватого цвета, легко-разбивающийся;” Образуют пристеночное кольцо, пленка на поверхности бульона обычно отсутствует. На МПА колонии прозрачные с серовато-голубым отливом, легко сливающиеся между собой. На среде Эндо’ образуют плоские красные колонии средней величины. Красные колонии могут быть с темным металлическим блеском (Е. coli) или без блеска (Ent. aerogenes). Для лактозоотрицательных вариантов кишечной палочки (Bact. paracoli) характерны бесцветные колоний.

Ферментативные  свойства. Большинство бактерий группы кишечных палочек не разжижают желатина, свертывают молоко, расщепляют пептоны с образованием аминов, аммиака, сероводорода, обладают высокой ферментативной активностью в отношении лактозы, глюкозы и других сахаров, а также спиртов.

Устойчивость. Бактерии группы кишечных палочек обезвреживаются обычными методами пастеризации (63—75°С). При 60°С кишечная палочка погибает через 15 мин. 1%-ный раствор фенола вызывает гибель микроба через 5—15 мин, сулема в разведении 1 : 1000 – через 2-мин.

Санитарно-показательное  значение отдельных родов бактерий группы кишечных палочек. Бактерии рода Escherichia являются постоянными обитателями кишечника человека и животных, и обнаружение их в воде, почве, на пищевых продуктах свидетельствует о свежем фекальном загрязнении этих объектов. Это имеет большое санитарное и эпидемиологическое значение.

Бактерии родов Citrobacter и Enterobacter чаще обнаруживают в почве, на растениях, реже в кишечнике. Считают, что бактерии этих родов представляют собой результат изменения эшерихйй после пребывания их во внешней среде. Следовательно, Citrobacter и Enterobacter являются показателями более давнего фекального загрязнения и поэтому они имеют меньшее санитарно-показательное значение по сравнению с бактериями рода Escherichia.

Брюшной тиф, острое инфекционное заболевание человека, характеризующееся лихорадочной реакцией, интоксикацией, поражением сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной систем (образование язв в стенке кишечника)

3.Личная  гигиена работников продовольственного  магазина. Цель и значение медицинских  осмотров,предохранительных прививок, медицинских анализов.Значение медицинской книжки. Сан одежда и правила пользования ею.

Соблюдение работниками  пищевых предприятий правил личной гигиены имеет большое эпидемиологическое значение. Невыполнение их может привести к заражению пищевых продуктов патогенными микробами из кишечника, с кожи, из полости рта, зева, носоглотки и вызвать вспышки инфекционных заболеваний: брюшного тифа, паратифа, дизентерии, холеры, туберкулеза, кожно-венерических заболеваний, а также токсикоинфекций — сальмонеллезов, стафилококковых интоксикаций и др.  
 
Лица, поступающие на работу в пищевые предприятия, подвергаются обязательному медицинскому осмотру, исследованию на носительство возбудителей кишечных инфекций, опасных микроорганизмов, глистоносительство, туберкулез. Официанты, повара, буфетчицы, директора проходят осмотр дерматовенерологом с проведением лабораторных исследований на гонококки и крови на реакцию Вассермана. 
 
В дальнейшем все работающие на этих предприятиях подвергаются ежеквартальному медицинскому осмотру и флюорографии один раз в год, исследованию на глисто- и бактерионосительство по эпидемиологическим показаниям. 
 
Все работники, подлежащие медицинскому освидетельствованию, должны быть обеспечены личными медицинскими книжками, в которые заносятся результаты проводимых обследований. Эти книжки хранятся на предприятии и выдаются на руки работникам при направлении на обследование. 
 
Большое значение для нормализации торговли имеет гигиеническое обучение работников. Оно должно проводиться перед поступлением на работу и один раз в 2 года. Проведение занятий организуется СЭС и домами санитарного просвещения. Большое внимание при этом уделяется вопросам соблюдения правил личной гигиены работающими, чистоте кожи тела, рук, полости рта, одежды, обуви. 
 
Соблюдение работниками предприятий общественного питания правил личной гигиены крайне важно не только для сохранения их здоровья, но и для предупреждения загрязнения готовых блюд. 
 
Руки лиц, соприкасающихся с готовыми пищевыми продуктами, требуют особого ухода: коротко подстриженные ногти, очистка ногтевого ложа (производственный маникюр), тщательное мытье перед работой и в процессе ее по мере загрязнения с применением дезинфицирующего мыла «Гигиена» и др., особенно после посещения санузла. Облучение лампой БУВ. Запрещается носить на руках украшения, кольца, перстни. Особенно внимательно следует относиться к наличию на руках воспалительных процессов с нагноениями. Чистота кожи достигается ежедневным принятием перед работой гигиенического душа на предприятии. Представляют опасность нагноительные процессы на коже тела. Ежедневно перед работой санитарным уполномоченным производится осмотр рук на наличие гнойничковых заболеваний с регистрацией результатов в специальном журнале. 
 
Уход за полостью рта, санация зубов, зева, носоглотки для работников пищевых предприятий обязательны. В соответствии с санитарными правилами лица, соприкасающиеся с готовыми пищевыми продуктами, при наличии на коже гнойничковых заболеваний, нагноившихся порезов, болеющие ангиной, от работы временно отстраняются. 
 
Лица, занятые на производстве и обработке пищевых продуктов, должны перед началом работы принять душ и надеть санитарную одежду (косынка, колпак, комбинезон, куртка, брюки, халат) и обувь. Личную одежду на время работы хранят в индивидуальных шкафах. Индивидуальные шкафы периодически необходимо мыть горячей водой с моющими средствами. Санитарная одежда должна храниться отдельно от личной в специальных шкафах. 
 
Перед посещением туалета санитарную одежду необходимо снимать. Стирка санитарной одежды должна производиться только специальными прачечными.