. Использование ферментов микробов в практической деятельности человека.
Ферменты — биологические катализаторы. Они катализируют тысячи химических реакций, из которых слагается метаболизм микроорганизма. В настоящее время известно около двух тысяч ферментов.
Ферменты представляют собой белки с i молекулярной массой от 10000 до нескольких миллионов. Название ферменту дается по веществу, на которое он действует с изменением окончания на «аза». Например, целлюлаза катализирует гидролиз целлюлозы до целлобиозы, уреаза катализирует гидролиз мочевины (urea) до аммиака и С02 и т. п. Однако чаще фермент получает название, которое указывает на природу катализируемой,йм химической реакции.
Ферменты синтезируются самой микробной клеткой и имеют сложное строение. Некоторые состоят из белка – протеина, а другие представляют собой протеиды, состоящие из белка – апофермента и структуры небелковой природы – кофермента. В этом случае апофермент соединяется с активной группой изменяемого вещества, а кофермент способствует течению реакции.
Современная классификация ферментов также строится с учетом природы катализируемых ими реакций. Согласно разработанной комиссией по ферментам Международного биохимического союза классификации, они подразделяются на шесть главных классов.
Оксидоредуктазы — это ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. Они играют большую роль в процессах биологического получения энергии. К ним относятся дегидрогеназы (НАД, НАДФ, ФАД), цитохромы (Ь, с, сь а, а), ферменты, участвующие в переносе водорода, электронов и кислорода, и др.
Трансферазы катализируют перенос отдельных радикалов, частей молекул или целых атомных группировок от одних соединений к другим. Например, ацетилтрансферазы переносят остатки уксусной кислоты — СН3СО, а также молекул жирных кислот; фосфотрансферазы, или киназы, обусловливают перенос остатков фосфорной кислоты Н2Р 0 3 2 _. Известны многие другие трансферазы (аминотрансферазы, фосфорилазы и т. д.).
Гидролазы катализируют реакции расщепления и синтеза таких сложных соединений, как белки, жиры и углеводы, с участием воды. К этому классу относятся протеолитические ферменты (или пептидгидролазы), действующие на белки или пептиды; гидролазы глюкозидов, осуществляющие каталитическое расщепление углеводов и глюкозидов (р-фруктофуранозидаза, а-глюкозидаза, а- и р-амилаза, р-галактозидаза и др.); эстеразы, катализирующие расщепление и синтез сложных эфиров (липазы, фосфатазы).
Лиазы включают в себя ферменты, катализирующие отщепление от субстратов определенных химических групп с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или радикалов к двойным связям. Так, пируватдекарбоксилаза катализирует отщепление С02 от пировиноградной кислоты.
К лиазам относится также фермент альдолаза, расщепляющий шестиуглеродную молекулу фруктозо-1,6-дифосфата на два трех-углеродных соединения. Альдолаза имеет большое значение в процессе обмена веществ.
Изомеразы осуществляют превращение органических соединений в их изомеры. При изомеризации происходит внутримолекулярное перемещение атомов, атомных группировок, различных радикалов и т. п. Изомеризации подвергаются углеводы и их производные, органические кислоты, аминокислоты и т. д. Ферменты этой группы играют большую роль в ряде процессов метаболизма. К ним относятся триозофосфатизомераза, глюкозофосфатизомера-за и др.
Лигазы катализируют синтез сложных органических соединений из простых. Например, аспарагинсинтетаза осуществляет синтез амида аспарагина из аспарагиновой кислоты и аммиака с обязательным участием аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), дающей энергию для этой реакции.
К группе лигаз относятся также карбоксилазы, катализирующие присоединение С02 к различным органическим кислотам. Например, фермент пируваткарбоксилаза катализирует синтез щаве-левоуксусной кислоты из пировиноградной и С02.
Каждый класс ферментов обозначается цифрами. Первая цифра означает класс фермента; вторая – подкласс, указывающий соединение, на который действует фермент; третья – подподкласс; четвёртая – номер фермента. Все цифры разделяются точками. Так, каталаза обозначается 1.11.1.6.
Для определения вида микроорганизма пользуются определением у него наличия или отсутствия ферментов класса гидролаз.
Ферменты нашли широкое применение в пищевой промышленности и в меньшей степени в других видах производства. Дело в том, что иммобилизованные ферменты и клетки в основном используют в получении пищевых продуктов и в меньшей степени фармацевтических препаратов. Такое ограничение вызвано весьма малой доступностью (в широких масштабах) ферментов, способных катализировать реакции технологической значимости, на пример, в органической или неорганической химии, нефтехимии, полимерной химии, фармацевтической промышленности и т. д. Напротив, традиционное использование растворимых ферментов в пищевой промышленности создало определенный фундамент для дальнейшего совершенствования методов в этой области.
Определение понятий «бактериемия», «септицемия», «токсемия», «моноинфекция», «смешанная инфекция», «вторичная (секундарная) инфекция», «реинфекция», «суперинфекция», «ремиссия», «микробоносительство», «сверхострое, острое, подострое и хроническое течение болезни», «типичная и атипичная (абортивная), доброкачественная и злокачественная формы болезни».
Бактериемия - наличие бактерий в крови. В норме кровь стерильна, и обнаружение бактерий в крови (обычно при помощи посева крови) всегда свидетельствует о патологии. Наличие циркулирующих в крови бактерий является серьезным осложнением инфекций (таких как пневмония и менингит), операций (особенно включающих в себя работу со слизистыми, такими как желудочно-кишечный тракт), катетеризации или попадания инородных тел в артерии или вены (включая внутривенные инфекции). Бактериемия может вызвать несколько серьезных последствий. Иммунный ответ на бактерии может вызвать сепсис (заражение крови) и септический шок, с высокой вероятностью смерти. Бактерии могут использовать кровь для распространения по организму (гематогенное распространение), вызывая вторичные очаги инфекции на значительном удалении от первичного очага инфицирования. Примером может быть эндокардит и остеомиелит. Лечение антибиотиками, противомикробными препаратами.
Септицемия - наличие в крови гноеродных микроорганизмов и их токсинов без образования гнойников в органах и тканях, удаленных от первичного очага воспаления. Данный термин также используется в более широком смысле для обозначения любого заражения крови.
Токсемия - отравление крови токсинами бактерий, размножающихся в инфекционном очаге, в результате чего у больного повышается температура тела, возникают понос и рвота. Выделяют три причины возникновения токсемии:
1. Токсемия возникает тогда, когда при работе органов в организме полноценно не выводятся естественные продукты распада.
2. Токсемия возникает тогда, когда в крови накапливаются продукты распада от жизнедеятельности микроорганизмов, населяющих тело.
3. Токсемия возникает тогда, когда животное вносит в свой организм продукты, которые являются токсичными для тканей, или в результате метаболизма которых возникают токсичные метаболиты, т.е. отравления.
Моноинфекция – инфекция, вызванная одним возбудителем. Например, лептоспироз.
Смешанная инфекция – инфекция, вызванная двумя и более видами микроорганизмов.
Вторичная инфекция - инфекция, которая развивается на фоне какой-либо первичной (основной), в результате активизации условно патогенных микробов.
Реинфекция возникает после перенесения болезни и освобождения организма животного от её возбудителя происходит повторное заболевание вследствие заражения тем же патогенным микробом.
Суперинфекция - следствие нового (повторного) заражения, наступившего на фоне уже развивавшейся болезни, вызванной тем же патогенным микробом.
Ремиссия-период течения хронической болезни человека или животного, характеризующийся ослаблением или исчезновением её признаков. Ремиссии могут возникать вследствие цикличности течения заболевания (например, малярия); спонтанно (например, при мочекаменной болезни); в результате лечения (например, хронической дизентерии). В зависимости от степени уменьшения субъективных и объективных признаков болезни различают полные и неполные ремиссии Полные ремиссии в одних случаях (например, при лимфогранулематозе) продолжаются месяцами и годами, в других — нестойкие и быстро сменяются новым обострением (рецидивом) болезни. При полных ремиссиях также сохраняются некоторые признаки заболевания (например, хромосомные нарушения при лейкозах), поэтому во многих случаях продолжают поддерживающую терапию. В других случаях многолетние полные ремиссии трудно отграничить от практического выздоровления.
Микробоносительство - более или менее продолжительное пребывание возбудителей болезни в организме здорового животного. При микробоносительстве нет патологических изменений каких-либо органов или функциональных расстройств, размножение микробов сдерживается на определённом уровне. Однако животные - микробоносители представляют опасность как потенциальные источники возбудителя инфекции. Такое истинное, или “здоровое”, микробоносительство не связано с предшествующим переболеванием, не сопровождается иммунологической перестройкой организма и выявляется лишь с помощью бактериологического (вирусологического) исследования. Микробоносителями обычно называют животных, которые, будучи клинически здоровыми, представляют опасность как источник возбудителя инфекции. В эту категорию входят животные, выделяющие патогенных микробов в инкубационном периоде болезни (чума свиней, ящур, бешенство), а также животные, оставшиеся носителями возбудителя после исчезновения симптомов перенесённой явной инфекции. В последнем случае микробоносительство называется реконвалесцентным и условно подразделяют на острое (длительностью до 3 мес.) и хроническое. К микробоносителям относят и животных, у которых инфекция протекает скрыто, бессимптомно, что часто бывает при бруцеллёзе, туберкулёзе, паратуберкулёзе, сапе и инфекционной анемии лошадей. В подобных случаях, как и при реконвалесцентном микробоносительстве, с целью диагностики проводят не только бактериологическое (вирусологическое), но и серологическое, аллергическое исследования, а при вскрытии нередко находят очаги поражения отдельных органов.