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. Л огарифмическая (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.

(Слайд 28) Методы культивирования микроорганизмов.

(Слайд 29) Типовая технологическая схема получения биопрепаратов.

(Слайд 30) Схема получения целевого продукта из культуральной жидкости.

(Слайд 31) Заключение

На основании выше изложенного можно заключить:

1. Культура микроорганизмов является частью биотехнологической системы, определяющей эффективность её функционирования.

2. Несмотря на относительно простую организацию (отсутствие ядра), бактериальная клетка является исключитель­но адаптивной к изменяющимся условиям внешней среды.

3. Основой адаптации бактерий является высокая координация микробного метаболизма.

4. В ходе развития популяции микроорганизмов клетки непрерывно претерпе­вают как количественные, так и качественные изменения и проходят определенные фазы роста.

5. Воздействуя на микроорганизмы различными факторами, можно получить суперпродуцент любого продукта микробного синтеза.