العوامل المحددة لنشاط الانزيم ماذا تعني عبارة "نشاط الإنزيم"؟

مفهوم نشاط الانزيم

في الممارسة البيوكيميائية اليومية، لا يتم تقييم كمية الإنزيم عمليا، ولكن نشاطه فقط. النشاط هو مفهوم أوسع من الكمية. إنه يعني، أولاً وقبل كل شيء، نتيجة التفاعل، أي فقدان الركيزة أو تراكم المنتج. وبطبيعة الحال، لا يمكن للمرء أن يتجاهل الوقت الذي عمل فيه الإنزيم وعدد جزيئات الإنزيم. ولكن بما أنه من المستحيل عادةً حساب عدد جزيئات الإنزيم، يتم استخدام كمية المادة البيولوجية التي تحتوي على الإنزيم (الحجم أو الكتلة).

وبالتالي، عند تحديد نشاط الإنزيم، يجب أن تؤخذ في الاعتبار ثلاثة متغيرات في وقت واحد:

• كتلة المنتج الناتج أو الركيزة المختفية؛
• الوقت المستغرق في رد الفعل؛
• كمية الإنزيم، ولكن في الواقع كتلة أو حجم المادة البيولوجية التي تحتوي على الإنزيم.

لفهم العلاقات بين هذه العوامل، يمكن أن يكون المثال الواضح والبسيط هو تشييد مبنيين. دعونا نساوي المباني بمنتج التفاعل، والعمال عبارة عن إنزيمات، وندع الفريق يتوافق مع حجم المادة البيولوجية. لذلك، مشاكل من الصف الثالث:

1. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد، وعمل فريق من 5 أشخاص على بناء مبنى آخر مماثل. تم الانتهاء من البناء في وقت واحد وبالكامل. أين يكون نشاط العمال أعلى؟
2. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد من 3 طوابق، وعمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى آخر من 12 طابقا. تم الانتهاء من البناء في وقت واحد وبالكامل. أين يكون نشاط العمال أعلى؟
3. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد من 5 طوابق، وعمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى آخر مماثل. استغرق بناء المبنى الأول 20 يومًا، وتم بناء المبنى الثاني في 10 أيام. أين يكون نشاط العمال أعلى؟

أساسيات القياس الكمي لنشاط الإنزيم

1. يتم التعبير عن نشاط الإنزيم بمعدل تراكم المنتج أو معدل فقدان الركيزة من حيث كمية المادة التي تحتوي على الإنزيم.

في الممارسة العملية يستخدمون عادة:

• وحدات كمية المادة - المول (ومشتقاته مليمول، ميكرومول)، غرام (كجم، ملغ)،
• وحدات الوقت - دقيقة، ساعة، ثانية،
• وحدات الكتلة أو الحجم - جرام (كجم، ملغ)، لتر (مل).

يتم أيضًا استخدام مشتقات أخرى بشكل نشط - الكاتال (mol/s)، ووحدة النشاط الدولية (IU، Unit) تتوافق مع μmol/min.

وبالتالي، يمكن التعبير عن نشاط الإنزيم، على سبيل المثال، بـ mmol/s×l، g/h×l، IU/l، cat/ml، إلخ.

على سبيل المثال، من المعروف

2. إنشاء ظروف قياسية بحيث يمكن مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها في مختبرات مختلفة - الرقم الهيدروجيني الأمثل ودرجة الحرارة الثابتة، على سبيل المثال، 25 درجة مئوية أو 37 درجة مئوية، مع مراقبة وقت حضانة الركيزة مع الإنزيم.

قبل مناقشة خصائص الإنزيمات واعتماد الإنزيمات على أي عوامل، من الضروري تحديد المفهوم نشاط الانزيم.

في الممارسة البيوكيميائية اليومية تقريبًا لا يتم تقدير الكميةالإنزيم، ولكن نشاطه فقط. النشاط هو مفهوم أوسع من الكمية. يعني قبل كل شيء نتيجة رد الفعل، يسمى فقدان الركيزةأو تراكممنتج.وبطبيعة الحال، لا يمكن تجاهل هذا وقتالذي عمل الانزيم و عدد الجزيئاتإنزيم. ولكن نظرًا لأنه من المستحيل عادةً حساب عدد جزيئات الإنزيم التي يستخدمونها كميةمادة بيولوجية تحتوي على إنزيم (حجم أو كتلة).

وبالتالي، عند تحديد نشاط الإنزيم، يجب أن تؤخذ في الاعتبار ثلاثة عوامل في وقت واحد: المتغيرات:

• وزنالمنتج الناتج أو الركيزة المختفية،
• وقت، قضى على رد الفعل،
• كمية الانزيمولكن في الواقع كتلة أو حجم المادة البيولوجية التي تحتوي على الإنزيم.

لفهم العلاقات بين هذه العوامل بطريقة واضحة وبسيطة مثاليمكن أن تخدم بناء مبنيين. مبنىيساوي منتج التفاعل، عمال- هذه إنزيمات الفرقةدعها تتوافق مع حجم المادة البيولوجية. لذلك، مشاكل من الصف الثالث:

1. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد، وعمل فريق من 5 أشخاص على بناء مبنى آخر مماثل. تم الانتهاء من البناء في وقت واحد وبالكامل. أين يكون نشاط العمال أعلى؟

2. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد من 3 طوابق، وعمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى آخر من 12 طابقا. تم الانتهاء من البناء في وقت واحد وبالكامل. أين يكون نشاط العمال أعلى؟

3. عمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى واحد من 5 طوابق، وعمل فريق من 10 أشخاص على بناء مبنى آخر مماثل. استغرق بناء المبنى الأول 20 يومًا، وتم بناء المبنى الثاني في 10 أيام. أين يكون نشاط العمال أعلى؟

أساسيات القياس الكمي لنشاط الإنزيم

1. نشاط الانزيمأعرب عن سرعةتراكم المنتج أو معدل فقدان الركيزة من حيث كمية من الموادتحتوي على انزيم.

في الممارسة العملية يستخدمون عادة:

• وحدات كمية المادة - المول (ومشتقاته مليمول، ميكرومول)، غرام (كجم، ملغ)،
• وحدات الزمن – دقيقة، ساعة، ثانية،
• وحدات الكتلة أو الحجم - جرام (كجم، ملغ)، لتر (مل).

يتم أيضًا استخدام مشتقات أخرى بشكل نشط - الكاتال (mol/s)، ووحدة النشاط الدولية (IU، Unit) تتوافق مع μmol/min.

وبالتالي، يمكن التعبير عن نشاط الإنزيم، على سبيل المثال، بـ mmol/s×l، g/h×l، IU/l، cat/ml، إلخ.

على سبيل المثال، من المعروف

• ما هو 1 ز البيبسينيكسر 50 كجم من بياض البيض في ساعة واحدة - وبالتالي سيكون نشاطه 50 كجم/ساعة لكل 1 جرام من الإنزيم،
• إذا كان 1.6 مل من اللعاب يكسر 175 كجم من النشا في الساعة - نشاط الأميليز اللعابيسيكون 109.4 كجم من النشا في الساعة لكل 1 مل من اللعاب أو 1.82 كجم/دقيقة×جم أو 30.3 جم من النشا/ث×مل.

2. الخلق الشروط القياسيةبحيث يمكنك مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها في مختبرات مختلفة - الرقم الهيدروجيني الأمثل ودرجة الحرارة الثابتة، على سبيل المثال، 25 درجة مئوية أو 37 درجة مئوية، مع مراقبة وقت حضانة الركيزة مع الإنزيم.

أجريت دراسات لتحديد النشاط الأنزيمي لـ MCD على أساس البكتيريا المختلفة على أربع مراحل. للدراسة، تم اختيار عينات MKD على أساس الزراعات الأحادية MKD-V (بيفيدوباكتر بيفيدوم لونغم)،مكد-S ( العقدية تيرموفيلوس) ، MKD-P (بروبيونوباكتريوم أسيد-بروبيونيكوم)،مكد-L (الملبنة الحمضة).

الغرض من البحث هو تحديد قدرة الكائنات الحية الدقيقة بروبيوتيك التي تشكل جزءًا من MCD على تصنيع الإنزيمات.

في المرحلة الأولىوفقًا لـ GOST 20264.4-89 "مستحضرات الإنزيم. طريقة تحديد نشاط التحلل النقوي" في جميع عينات MCD، تم تحديد النشاط التحللي الكلي باستخدام طريقة أيسون. تعتمد طريقة أنسون على التحلل المائي للنشا بواسطة مركب إنزيم-تحلل النشويات إلى ديكسترينات ذات أوزان جزيئية مختلفة.

في المرحلة الثانيةوفقًا لـ GOST 20264.2-88 "مستحضرات الإنزيم. طرق تحديد النشاط التحليلي للبروتين "تم تحديد النشاط التحليلي الكلي (PA) في العينات المدروسة. تعتمد الطريقة على التحلل المائي لبروتين كازينات الصوديوم بواسطة مركب إنزيمي عند درجة حموضة 7.2. لتحديد السلطة الفلسطينية من الأنزيم البروتيني محايد 0-10 U / مل، تم اختبار التخفيفات الدنيا. تم تحديد الأنزيم البروتيني الحمضي عند الرقم الهيدروجيني 5.5، حيث يحدث التحلل المائي للبروتين.

في المرحلة الثالثةوفقًا لـ TU9291-008-13684916-05، تم تحديد إجمالي نشاط التحلل الخلوي (CA) في جميع عينات MCD المقدمة. تعتمد طريقة تحديد السليولاز على تحديد السكريات المختزلة نتيجة التحلل المائي للسيلوليز على الورق الكروماتوغرافي تحت تأثير الإنزيم. يوصى بهذه الطريقة من قبل اللجنة الدولية للتكنولوجيا الحيوية IUPAC كاختبار رئيسي لنشاط السليوليز. تعتبر وحدة كفاءة السليولاز هي كمية الإنزيم الذي، عند تأثيره على ورق كروماتوغرافي عند 50 درجة مئوية ودرجة حموضة 4.8، ينتج 1 ملمول من السكريات المختزلة في الدقيقة. عادة، يتم التعبير عن النشاط بوحدات لكل ملليلتر.

الأخير المرحلة الرابعةتم تحديد نشاط الليباز (LA). تعتمد طريقة تحديد الليباز باستخدام طريقة سكيرمان على معايرة الأحماض الدهنية القلوية المتكونة تحت تأثير الليباز باستخدام زيت الزيتون كركيزة. عند تحديد الليباز، تم استخدام خليط تفاعل يتكون من 6.5 مل من 1/15 مولار من محلول سترات الفوسفات، 2.5 مل من مستحلب زيت الزيتون في محلول 1٪ من كحول البولي فينيل بنسبة 2: 3 و 1 مل من سائل الاستنبات ترشيح .

أظهرت دراسات MCDs المستندة إلى الكائنات الحية الدقيقة بروبيوتيك المختلفة أن جميع MCDs التي تمت دراستها تحتوي على مجموعة واحدة أو أكثر من الإنزيمات (الجدول 8). وهكذا أظهر MCD-B وجود جميع مجموعات الإنزيمات المدروسة. يحتوي MKD-R على ثلاث مجموعات من الإنزيمات: المحللة للبروتين، والمتحللة للبروتين، والمتحللة للسيلولوليتيك. يحتوي MKD-L أيضًا على ثلاث مجموعات من الإنزيمات: المحللة للبروتين، والمتحللة للسيلوليت، والمتحللة للدهون، ويتم التعبير عن المجموعة التحللية بشكل ضعيف. يحتوي MKD-S على مجموعتين من الإنزيمات: المحللة للبروتين والمتحللة للسيلوليت، ويتم التعبير عن نشاط التحلل النشواني والمحلل للدهون بشكل ضعيف.

الجدول 8

النشاط الأنزيمي لـ MKD، وحدات/مل

تحليل البيانات التي تم الحصول عليها نتيجة لدراسة النشاط الأنزيمي لـ MKD، يمكن ملاحظة أن جميع MKD المدروسة لديها درجة عالية من نشاط السليولاز - من 64.46 (MKD-R) إلى 72.4 وحدة / مل (MKD-L).

MKD-S وMKD-B لهما نفس نشاط السليوليز - 66.7 وحدة/مل.

تحتوي جميع MCDs التي درسناها على بروتياز حمضي، حيث يحدث التحلل المائي للبروتين عند درجة الحموضة -5.5. تم العثور على أعلى نشاط الأنزيم البروتيني في MKD-R - 7.5 وحدة / مل، وأدنى نشاط - في MKD-L (1.0 وحدة / مل). MKD-B لديه قيمة نشاط الأنزيم البروتيني 2.0، MKD-S - 2.5 وحدة / مل.

تم تحديد نشاط الليباز في MKD-L - 1.4 وفي MKD-B - 12.6 وحدة / مل. لم يتم اكتشاف إنزيم الليباز في MKD-S وMKD-R.

تم العثور على نشاط التحلل النقوي في MKD-B - 11.2 وفي MKD-R - 9.4 وحدة / مل.

في التين. يعرض 1 ^ 1 بيانيًا قيم النشاط الأنزيمي لـ MKD.

أرز. 1.

أرز. 2.

أرز. 3.

أرز. 4.

تتوافق نتائج دراسة النشاط الأنزيمي لـ MCD بناءً على البكتيريا المختلفة مع بيانات الأدبيات التي تفيد بأن بكتيريا البروبيونت لها نشاط إنزيمي. كشفت دراساتنا عن الخصائص الأنزيمية الرائدة للبكتيريا bifidobacteria في تكوين MCD مقارنة بالكائنات الحية الدقيقة الأخرى المدروسة. تشكل سلالات مختلفة من البكتيريا المشقوقة، وفقًا لبعض البيانات، ما يصل إلى 90٪ من النباتات الطبيعية في أمعاء الدواجن. توجد بكتيريا Bifidobacteria في جميع أجزاء الأمعاء.

وتشارك مجموعات الإنزيمات التي تقوم بتصنيعها في جميع العمليات الأنزيمية أثناء تحويل العناصر الغذائية في الجهاز الهضمي. وفقًا لـ A.I. Khavkin (2003)، تلعب البكتيريا المشقوقة دورًا نشطًا في عمليات الهضم الأنزيمي للأعلاف، وتعزيز التحلل المائي للبروتينات، وتخمير الكربوهيدرات، وتصبن الدهون، وإذابة الألياف. أظهرت جميع البكتيريا التي درسناها في MKD درجة معينة من الأنزيمية نشاط. تشير البيانات التي تم الحصول عليها إلى خصوصية مستوى وطيف مجموعات الإنزيمات المنتجة، اعتمادًا على انتماء الكائنات الحية الدقيقة إلى أنواع معينة وظروف معيشية معينة. وينبغي أن تؤخذ هذه البيانات، إلى جانب الخصائص الأخرى، في الاعتبار عند وضع توصيات مختلفة لاستخدام أنواع معينة من إضافات الأعلاف البروبيوتيك.

الإنزيمات هي نوع خاص من البروتينات التي تلعب بطبيعتها دور المحفزات لمختلف العمليات الكيميائية.

يتم سماع هذا المصطلح باستمرار، ولكن لا يفهم الجميع ما هو الإنزيم أو الإنزيم، وما هي الوظائف التي تؤديها هذه المادة، وكذلك كيف تختلف الإنزيمات عن الإنزيمات وما إذا كانت تختلف على الإطلاق. سنكتشف كل هذا الآن.

وبدون هذه المواد، لن يتمكن الإنسان ولا الحيوان من هضم الطعام. ولأول مرة، لجأت البشرية إلى استخدام الإنزيمات في الحياة اليومية منذ أكثر من 5 آلاف عام، عندما تعلم أسلافنا تخزين الحليب في “أوعية” من بطون الحيوانات. في ظل هذه الظروف، تحت تأثير المنفحة، تحول الحليب إلى الجبن. وهذا مجرد مثال واحد لكيفية عمل الإنزيم كمحفز يعمل على تسريع العمليات البيولوجية. اليوم، لا غنى عن الإنزيمات في الصناعة، فهي مهمة لإنتاج السكر والسمن والزبادي والبيرة والجلود والمنسوجات والكحول وحتى الخرسانة. تحتوي المنظفات ومساحيق الغسيل أيضًا على هذه المواد المفيدة، فهي تساعد على إزالة البقع عند درجات حرارة منخفضة.

تاريخ الاكتشاف

الإنزيم المترجم من اليونانية يعني "الخميرة". وتدين البشرية باكتشاف هذه المادة للهولندي جان بابتيست فان هيلمونت الذي عاش في القرن السادس عشر. في وقت من الأوقات، أصبح مهتمًا جدًا بالتخمر الكحولي وخلال بحثه وجد مادة غير معروفة تعمل على تسريع هذه العملية. أطلق عليه الهولندي اسم "fermentum"، وهو ما يعني "التخمير". بعد ذلك، بعد ما يقرب من ثلاثة قرون، توصل الفرنسي لويس باستور، الذي كان يراقب أيضًا عمليات التخمير، إلى استنتاج مفاده أن الإنزيمات ليست أكثر من مجرد مواد للخلية الحية. وبعد مرور بعض الوقت، استخرج الألماني إدوارد بوخنر إنزيمًا من الخميرة وقرر أن هذه المادة ليست كائنًا حيًا. كما أطلق عليها اسمه - "زيمازا". وبعد سنوات قليلة، اقترح ألماني آخر، هو ويلي كوهني، تقسيم جميع محفزات البروتين إلى مجموعتين: الإنزيمات والإنزيمات. علاوة على ذلك، اقترح تسمية المصطلح الثاني "العجين المخمر"، الذي تمتد أفعاله إلى ما هو أبعد من الكائنات الحية. وفقط عام 1897 وضع حدًا لجميع الخلافات العلمية: تقرر استخدام كلا المصطلحين (الإنزيم والإنزيم) كمرادفين مطلقين.

البناء: سلسلة من آلاف الأحماض الأمينية

جميع الإنزيمات عبارة عن بروتينات، ولكن ليست كل البروتينات إنزيمات. مثل البروتينات الأخرى، تتكون الإنزيمات من. والأمر المثير للاهتمام هو أن تخليق كل إنزيم يتطلب من مائة إلى مليون حمض أميني، مربوطة مثل اللؤلؤ في خيط. لكن هذا الخيط ليس مستقيمًا أبدًا - فهو عادةً ما يكون منحنيًا مئات المرات. وهذا يخلق بنية ثلاثية الأبعاد فريدة لكل إنزيم. وفي الوقت نفسه، يعد جزيء الإنزيم تكوينًا كبيرًا نسبيًا، ولا يشارك سوى جزء صغير من بنيته، ما يسمى بالمركز النشط، في التفاعلات الكيميائية الحيوية.

يرتبط كل حمض أميني بآخر عن طريق نوع معين من الروابط الكيميائية، ولكل إنزيم تسلسل فريد خاص به من الأحماض الأمينية. لإنشاء معظمها، يتم استخدام ما يقرب من 20 نوعا من المواد الأمينية. حتى التغييرات الطفيفة في تسلسل الأحماض الأمينية يمكن أن تغير بشكل كبير مظهر و"مواهب" الإنزيم.

الخصائص البيوكيميائية

على الرغم من أن عددًا كبيرًا من التفاعلات تحدث في الطبيعة بمشاركة الإنزيمات، إلا أنه يمكن تجميعها جميعًا في 6 فئات. وبناء على ذلك فإن كل تفاعل من هذه التفاعلات الستة يحدث تحت تأثير نوع معين من الإنزيمات.

التفاعلات التي تنطوي على الإنزيمات:

1. الأكسدة والاختزال.

تسمى الإنزيمات المشاركة في هذه التفاعلات بالأكسدة. على سبيل المثال، يمكننا أن نتذكر كيف تقوم نازعات هيدروجين الكحول بتحويل الكحولات الأولية إلى ألدهيد.

1. رد فعل نقل المجموعة.

تسمى الإنزيمات التي تمكن هذه التفاعلات من الحدوث بالتحويلات. لديهم القدرة على نقل المجموعات الوظيفية من جزيء إلى آخر. يحدث هذا، على سبيل المثال، عندما تقوم ناقلات أمين الألانين بنقل مجموعات ألفا أمينية بين ألانين والأسبارتات. تقوم الإنزيمات الناقلة أيضًا بنقل مجموعات الفوسفات بين ATP والمركبات الأخرى، وإنشاء السكريات الثنائية من بقايا الجلوكوز.

1. التحلل المائي.

الهيدروليزات المشاركة في التفاعل قادرة على كسر الروابط المفردة عن طريق إضافة عناصر مائية.

1. إنشاء أو إزالة رابطة مزدوجة.

يحدث هذا النوع من التفاعل بشكل غير مائي بمشاركة اللياز.

1. إيزومرة المجموعات الوظيفية.

في العديد من التفاعلات الكيميائية، يتغير موضع المجموعة الوظيفية داخل الجزيء، لكن الجزيء نفسه يتكون من نفس عدد وأنواع الذرات التي كانت عليه قبل بدء التفاعل. وبعبارة أخرى، فإن الركيزة ومنتج التفاعل هما أيزومرات. هذا النوع من التحول ممكن تحت تأثير إنزيمات الأيزوميراز.

1. تكوين رابطة واحدة مع إزالة عنصر الماء.

تقوم Hydrolases بتكسير الرابطة عن طريق إضافة عناصر مائية إلى الجزيء. تقوم الليازات بإجراء التفاعل العكسي، حيث تقوم بإزالة الجزء المائي من المجموعات الوظيفية. بهذه الطريقة، يتم إنشاء اتصال بسيط.

كيف يعملون في الجسم

تعمل الإنزيمات على تسريع جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلايا تقريبًا. فهي حيوية للإنسان، حيث تسهل عملية الهضم وتسرع عملية التمثيل الغذائي.

تساعد بعض هذه المواد على تحطيم الجزيئات الكبيرة جدًا إلى "قطع" أصغر يمكن للجسم هضمها. والبعض الآخر، على العكس من ذلك، يربط الجزيئات الصغيرة. لكن الإنزيمات، من الناحية العلمية، انتقائية للغاية. وهذا يعني أن كل مادة من هذه المواد قادرة على تسريع تفاعل معين فقط. تسمى الجزيئات التي "تعمل" الإنزيمات معها بالركائز. تقوم الركائز بدورها بإنشاء رابطة مع جزء من الإنزيم يسمى الموقع النشط.

هناك مبدأان يفسران خصوصية التفاعل بين الإنزيمات والركائز. في ما يسمى بنموذج "قفل المفتاح"، يحتل المركز النشط للإنزيم موقعًا محددًا بدقة في الركيزة. وفقًا لنموذج آخر، يقوم كل من المشاركين في التفاعل، الموقع النشط والركيزة، بتغيير أشكالهم للدمج.

بغض النظر عن مبدأ التفاعل، فإن النتيجة هي نفسها دائمًا - التفاعل تحت تأثير الإنزيم يتم بشكل أسرع عدة مرات. ونتيجة لهذا التفاعل، "تولد" جزيئات جديدة، والتي يتم بعد ذلك فصلها عن الإنزيم. وتستمر المادة المحفزة في أداء عملها ولكن بمشاركة جزيئات أخرى.

فرط ونقص النشاط

هناك أوقات تؤدي فيها الإنزيمات وظائفها بكثافة خاطئة. النشاط المفرط يسبب الإفراط في تكوين منتج التفاعل ونقص الركيزة. والنتيجة هي تدهور الصحة والمرض الخطير. يمكن أن يكون سبب فرط نشاط الإنزيم إما اضطرابًا وراثيًا أو زيادة في الفيتامينات أو الفيتامينات المستخدمة في التفاعل.

يمكن أن يؤدي نقص نشاط الإنزيم إلى الوفاة، على سبيل المثال، عندما لا تقوم الإنزيمات بإزالة السموم من الجسم أو عندما يحدث نقص في ATP. يمكن أن يكون سبب هذه الحالة أيضًا جينات متحورة أو، على العكس من ذلك، نقص الفيتامين ونقص العناصر الغذائية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي انخفاض درجة حرارة الجسم بالمثل إلى إبطاء عمل الإنزيمات.

محفز وأكثر

اليوم يمكنك أن تسمع كثيرًا عن فوائد الإنزيمات. ولكن ما هي هذه المواد التي يعتمد عليها أداء جسمنا؟

الإنزيمات هي جزيئات بيولوجية لا يتم تحديد دورة حياتها بالولادة والموت. إنهم ببساطة يعملون في الجسم حتى يذوبوا. وكقاعدة عامة، يحدث هذا تحت تأثير الإنزيمات الأخرى.

أثناء التفاعل الكيميائي الحيوي، لا تصبح جزءًا من المنتج النهائي. عند اكتمال التفاعل، يترك الإنزيم الركيزة. وبعد ذلك، تصبح المادة جاهزة لبدء العمل مرة أخرى، ولكن على جزيء مختلف. ويستمر هذا طالما يحتاج الجسم.

ما يميز الإنزيمات هو أن كل واحد منها يؤدي وظيفة واحدة فقط. يحدث التفاعل البيولوجي فقط عندما يجد الإنزيم الركيزة الصحيحة له. يمكن مقارنة هذا التفاعل بمبدأ تشغيل المفتاح والقفل - فالعناصر المحددة بشكل صحيح فقط هي التي يمكنها "العمل معًا". ميزة أخرى: أنها يمكن أن تعمل في درجات حرارة منخفضة ودرجة حموضة معتدلة، وكعوامل محفزة فهي أكثر استقرارا من أي مواد كيميائية أخرى.

تعمل الإنزيمات كمحفزات لتسريع عمليات التمثيل الغذائي والتفاعلات الأخرى.

عادة، تتكون هذه العمليات من خطوات محددة، تتطلب كل منها عمل إنزيم معين. وبدون ذلك، لن تتمكن دورة التحويل أو التسريع من إكمالها.

ربما تكون أشهر وظائف الإنزيمات هي وظيفة المحفز. وهذا يعني أن الإنزيمات تجمع بين الكواشف الكيميائية بطريقة تقلل من تكاليف الطاقة اللازمة لتكوين المنتج بسرعة أكبر. وبدون هذه المواد، فإن التفاعلات الكيميائية ستسير بشكل أبطأ مئات المرات. لكن قدرات الإنزيمات لا تنتهي عند هذا الحد. تحتوي جميع الكائنات الحية على الطاقة التي تحتاجها لمواصلة الحياة. أدينوسين ثلاثي الفوسفات، أو ATP، هو نوع من البطاريات المشحونة التي تزود الخلايا بالطاقة. لكن عمل ATP مستحيل بدون الإنزيمات. والإنزيم الرئيسي الذي ينتج ATP هو سينسيز. مقابل كل جزيء من الجلوكوز يتم تحويله إلى طاقة، ينتج السينسيز حوالي 32-34 جزيء من ATP.

بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الإنزيمات (الليباز، الأميليز، البروتياز) بنشاط في الطب. على وجه الخصوص، فهي بمثابة أحد مكونات المستحضرات الأنزيمية مثل Festal، Mezim، Panzinorm، Pancreatin، المستخدمة لعلاج عسر الهضم. لكن بعض الإنزيمات يمكن أن تؤثر أيضًا على الدورة الدموية (إذابة جلطات الدم) وتسريع شفاء الجروح القيحية. وحتى في العلاج المضاد للسرطان فإنهم يلجأون أيضًا إلى مساعدة الإنزيمات.

العوامل المحددة لنشاط الانزيم

وبما أن الإنزيم قادر على تسريع التفاعلات عدة مرات، فإن نشاطه يتحدد من خلال ما يسمى برقم الدوران. يشير هذا المصطلح إلى عدد جزيئات الركيزة (المادة المتفاعلة) التي يمكن لجزيء واحد من الإنزيم تحويلها خلال دقيقة واحدة. ومع ذلك، هناك عدد من العوامل التي تحدد سرعة التفاعل:

1. تركيز الركيزة.

زيادة تركيز الركيزة يؤدي إلى تسريع التفاعل. كلما زاد عدد جزيئات المادة الفعالة، كلما حدث التفاعل بشكل أسرع، نظرًا لوجود مراكز أكثر نشاطًا. ومع ذلك، فإن التسريع ممكن فقط حتى يتم استخدام جميع جزيئات الإنزيم. بعد ذلك، حتى زيادة تركيز الركيزة لن يؤدي إلى تسريع التفاعل.

1. درجة حرارة.

عادةً ما تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى تسريع التفاعلات. تنطبق هذه القاعدة على معظم التفاعلات الأنزيمية، طالما أن درجة الحرارة لا تزيد عن 40 درجة مئوية. بعد هذه العلامة، يبدأ معدل التفاعل، على العكس من ذلك، في الانخفاض بشكل حاد. إذا انخفضت درجة الحرارة إلى ما دون المستوى الحرج، فإن معدل التفاعلات الأنزيمية سيرتفع مرة أخرى. إذا استمرت درجة الحرارة في الارتفاع، تتفكك الروابط التساهمية ويفقد النشاط التحفيزي للإنزيم إلى الأبد.

1. حموضة.

يتأثر معدل التفاعلات الأنزيمية أيضًا بدرجة الحموضة. كل إنزيم لديه مستوى الحموضة الأمثل الخاص به والذي يحدث عنده التفاعل بشكل أكثر ملاءمة. يؤثر تغيير مستوى الرقم الهيدروجيني على نشاط الإنزيم، وبالتالي على سرعة التفاعل. إذا كانت التغييرات كبيرة جدًا، تفقد الركيزة قدرتها على الارتباط بالنواة النشطة ولا يعد الإنزيم قادرًا على تحفيز التفاعل. ومع استعادة مستوى الرقم الهيدروجيني المطلوب، يتم أيضًا استعادة نشاط الإنزيم.

يمكن تقسيم الإنزيمات الموجودة في جسم الإنسان إلى مجموعتين:

• الأيض؛
• هضمي.

"العمل" الأيضي على تحييد المواد السامة، كما يساهم في إنتاج الطاقة والبروتينات. وبطبيعة الحال، فإنها تسرع العمليات البيوكيميائية في الجسم.

ما هي مسؤولية الأجهزة الهضمية واضح من الاسم. ولكن هنا أيضًا يلعب مبدأ الانتقائية دورًا: يؤثر نوع معين من الإنزيم على نوع واحد فقط من الطعام. لذلك، لتحسين عملية الهضم، يمكنك اللجوء إلى خدعة صغيرة. إذا كان الجسم لا يهضم شيئًا من الطعام جيدًا، فمن الضروري استكمال النظام الغذائي بمنتج يحتوي على إنزيم يمكنه تحطيم الأطعمة التي يصعب هضمها.

الإنزيمات الغذائية هي محفزات تعمل على تحطيم الطعام إلى حالة يكون فيها الجسم قادرًا على امتصاص المواد المفيدة منها. الإنزيمات الهاضمة تأتي في عدة أنواع. في جسم الإنسان، توجد أنواع مختلفة من الإنزيمات في أجزاء مختلفة من الجهاز الهضمي.

تجويف الفم

في هذه المرحلة، يتعرض الطعام لألفا الأميليز. يقوم بتكسير الكربوهيدرات والنشويات والجلوكوز الموجودة في البطاطس والفواكه والخضروات وغيرها من الأطعمة.

معدة

هنا يقوم البيبسين بتكسير البروتينات إلى الببتيدات، ويقوم الجيلاتيناز بتكسير الجيلاتين والكولاجين الموجود في اللحوم.

البنكرياس

في هذه المرحلة "يعملون":

• التربسين – المسؤول عن انهيار البروتينات.
• ألفا كيموتربسين - يساعد على هضم البروتينات.
• الإيلاستاز - تحطيم بعض أنواع البروتينات.
• Nucleases - يساعد على تحطيم الأحماض النووية.
• Steapsin - يعزز امتصاص الأطعمة الدهنية.
• الأميليز – المسؤول عن امتصاص النشويات.
• الليباز - يكسر الدهون (الدهون) الموجودة في منتجات الألبان والمكسرات والزيوت واللحوم.

الأمعاء الدقيقة

إنهم "يستحضرون" جزيئات الطعام:

• الببتيداز - تحطيم مركبات الببتيد إلى مستوى الأحماض الأمينية.
• السكراز – يساعد على هضم السكريات والنشويات المعقدة؛
• المالتيز - يكسر السكريات الثنائية إلى سكريات أحادية (سكر الشعير)؛
• اللاكتاز - يكسر اللاكتوز (الجلوكوز الموجود في منتجات الألبان)؛
• الليباز - يعزز امتصاص الدهون الثلاثية والأحماض الدهنية.
• إيربسين - يؤثر على البروتينات.
• إيزومالتوز – "يعمل" مع المالتوز والإيزومالتوز.

القولون

هنا يتم تنفيذ وظائف الإنزيمات عن طريق:

• الإشريكية القولونية – المسؤولة عن هضم اللاكتوز.
• العصيات اللبنية - تؤثر على اللاكتوز وبعض الكربوهيدرات الأخرى.

بالإضافة إلى الإنزيمات المذكورة أعلاه، هناك أيضًا:

• دياستيز – يهضم النشا النباتي.
• الإنفرتيز - يكسر السكروز (سكر المائدة)؛
• الجلوكواميلاز - يحول النشا إلى جلوكوز.
• ألفا جالاكتوزيداز - يعزز هضم الفول والبذور ومنتجات الصويا والخضروات الجذرية والورقية.
• البروميلين - إنزيم يتم الحصول عليه منه، يعزز تحلل أنواع مختلفة من البروتينات، وهو فعال عند مستويات مختلفة من الحموضة البيئية، وله خصائص مضادة للالتهابات؛
• الباباين هو إنزيم معزول من البابايا الخام الذي يعزز تحلل البروتينات الصغيرة والكبيرة وهو فعال في مجموعة واسعة من الركائز والحموضة.
• السليوليز - يكسر السليلوز والألياف النباتية (غير الموجودة في جسم الإنسان)؛
• إندوبروتياز – يكسر روابط الببتيد.
• مستخلص الصفراء الثور – إنزيم من أصل حيواني، يحفز حركية الأمعاء.
والمعادن الأخرى.
• زيلاناز - يكسر الجلوكوز من الحبوب.

المحفزات في المنتجات

تعتبر الإنزيمات ضرورية للصحة لأنها تساعد الجسم على تحطيم المكونات الغذائية إلى حالة قابلة للاستخدام للعناصر الغذائية. تنتج الأمعاء والبنكرياس مجموعة واسعة من الإنزيمات. ولكن إلى جانب هذا، فإن العديد من المواد المفيدة التي تعزز عملية الهضم موجودة أيضًا في بعض الأطعمة.

تعتبر الأطعمة المخمرة مصدرًا مثاليًا تقريبًا للبكتيريا المفيدة اللازمة لعملية الهضم السليمة. وبينما "تعمل" البروبيوتيك الصيدلانية فقط في الجزء العلوي من الجهاز الهضمي وغالبًا لا تصل إلى الأمعاء، فإن تأثير المنتجات الأنزيمية محسوس في جميع أنحاء الجهاز الهضمي.

على سبيل المثال، يحتوي المشمش على خليط من الإنزيمات المفيدة، بما في ذلك الإنفرتيز، المسؤول عن تحلل الجلوكوز ويعزز الإطلاق السريع للطاقة.

يمكن أن يكون الأفوكادو بمثابة مصدر طبيعي للليباز (يعزز هضم الدهون بشكل أسرع). ويتم إنتاج هذه المادة في الجسم عن طريق البنكرياس. ولكن من أجل تسهيل حياة هذا العضو، يمكنك علاج نفسك، على سبيل المثال، سلطة مع الأفوكادو - لذيذة ومفيدة.

بالإضافة إلى كونه ربما المصدر الأكثر شهرة للبوتاسيوم، فإن الموز يزود الجسم أيضًا بالأميلاز والمالتاز. الأميليز موجود أيضًا في الخبز والبطاطس والحبوب. يساعد مالتيز على تكسير المالتوز، وهو ما يسمى بسكر الشعير الموجود بكثرة في شراب البيرة والذرة.

فاكهة غريبة أخرى، الأناناس يحتوي على مجموعة كاملة من الإنزيمات، بما في ذلك البروميلين. ووفقًا لبعض الدراسات، فإن له أيضًا خصائص مضادة للسرطان ومضادة للالتهابات.

المتطرفون والصناعة

الكائنات المتطرفة هي مواد قادرة على الحفاظ على الوظائف الحيوية في الظروف القاسية.

تم العثور على الكائنات الحية، وكذلك الإنزيمات التي تسمح لها بالعمل، في السخانات حيث تكون درجة الحرارة قريبة من نقطة الغليان، وفي أعماق الجليد، وكذلك في ظروف الملوحة الشديدة (وادي الموت في الولايات المتحدة الأمريكية). بالإضافة إلى ذلك، اكتشف العلماء إنزيمات لا يعد مستوى الرقم الهيدروجيني لها، كما اتضح، مطلبًا أساسيًا للتشغيل الفعال. يدرس الباحثون الإنزيمات المتطرفة باهتمام خاص كمواد يمكن استخدامها على نطاق واسع في الصناعة. على الرغم من أن الإنزيمات اليوم قد وجدت بالفعل استخدامها في الصناعة كمواد صديقة بيولوجيًا وبيئيًا. تستخدم الإنزيمات في صناعة المواد الغذائية ومستحضرات التجميل وإنتاج المواد الكيميائية المنزلية.

علاوة على ذلك، فإن "خدمات" الإنزيمات في مثل هذه الحالات تكون أرخص من نظائرها الاصطناعية. بالإضافة إلى ذلك، فإن المواد الطبيعية قابلة للتحلل، مما يجعل استخدامها صديقًا للبيئة. في الطبيعة، هناك كائنات دقيقة يمكنها تحطيم الإنزيمات إلى أحماض أمينية فردية، والتي تصبح بعد ذلك مكونات لسلسلة بيولوجية جديدة. ولكن هذه، كما يقولون، قصة مختلفة تماما.

الإنزيمات هي محفزات بيولوجية، وهي مواد بروتينية عالية الجزيئات تنتجها الخلية الحية. فهي محددة بدقة وتلعب دورا حيويا في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة. وترتبط خصوصيتها بالمراكز النشطة التي تتكون من مجموعة من الأحماض الأمينية، أي أن كل إنزيم يتفاعل مع مركب كيميائي معين أو يحفز واحدا أو أكثر من التفاعلات الكيميائية المرتبطة. على سبيل المثال: يقوم إنزيم اللاكتيز بتكسير اللاكتوز، والمالتاز بتكسير المالتوز، وما إلى ذلك.

الإنزيمات الخارجية - التي يتم إطلاقها في النظام الخارجي - الإنزيمات الداخلية - تقوم جزئيًا بتكسير الجزيئات الكبيرة من العناصر الغذائية في التفاعلات الأيضية إلى مركبات أبسط يمكن استيعابها بواسطة الخلية الميكروبية (الإنزيمات الخارجية للتحلل المائي تسبب التحلل المائي للدهون والبروتينات والكربوهيدرات).

إن التركيب الإنزيمي للكائنات الحية الدقيقة ثابت، ومن الواضح أن أنواع الميكروبات المختلفة تختلف في مجموعة الإنزيمات. ولذلك، فإن دراسة التركيب الأنزيمي مهم لتحديد الكائنات الحية الدقيقة المختلفة.

الاستخدام العملي للخصائص الأنزيمية للميكروبات: عمليات التخمير، والفطر في التخمير وصناعة النبيذ، ومعالجة الجلود، للتليين؛ تعليب. تحضير الإضافات البيولوجية لمساحيق الغسيل لإزالة الملوثات البروتينية، حيث تعمل على تفكيك البروتينات إلى بروتينات قابلة للذوبان في الماء.

يتم الحصول على الفيتامينات والهرمونات والقلويات باستخدام الإنزيمات.

المواد التي تحدث داخل الخلية.

شاهد المزيد:

فيتلعب الإنزيمات دورًا مهمًا في النشاط الحيوي للبكتيريا، لأنها مشارك إلزامي في التفاعلات الكيميائية الحيوية المختلفة التي تكمن وراء وظائف التغذية والتنفس والتكاثر.

يسمح استقرار الأنظمة الأنزيمية البكتيرية باستخدام خواصها الكيميائية الحيوية مع الخصائص المورفولوجية والثقافية لتحديد أنواع الكائنات الحية الدقيقة.

للكشف عن الإنزيمات، يتم استخدام مزارع الكائنات الحية الدقيقة النقية فقط، والتي يتم تلقيحها في وسائط تشخيصية تفاضلية خاصة. تعتبر الإنزيمات المحللة للسكر والمحللة للبروتين والأكسدة ذات أهمية أساسية عند دراسة النشاط الكيميائي الحيوي للبكتيريا.

الانزيمات المحللة للسكر من الميكروبات.يتم تحديد نشاط تحلل السكر في الكائنات الحية الدقيقة عن طريق التحلل الأنزيمي للكحولات متعددة الهيدرات والكربوهيدرات عند تلقيحها في وسائط التشخيص التفريقي. الأنواع المختلفة من الميكروبات، في ظل الظروف المثالية، لها مواقف مختلفة تجاه نفس السكريات، حيث تقوم بتفكيك بعضها وتبقى محايدة تجاه البعض الآخر. تُستخدم خاصية الميكروبات هذه في الممارسة البكتريولوجية للتمييز بين الأنواع والأنواع المختلفة من البكتيريا.

في الوسائط المغذية الصلبة والسائلة وشبه السائلة التي تحتوي على مؤشرات مختلفة (في أغلب الأحيان مؤشر أندريه)، يتم تقسيم السكريات إلى ألدهيدات وأحماض عن طريق عمل الإنزيمات المحللة للسكر في البكتيريا. المنتجات النهائية لتفككها هي ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين. يؤدي تراكم الأحماض إلى تقليل الرقم الهيدروجيني للوسط المغذي، مما يؤدي إلى تغير في لون المؤشر والوسط نفسه. إذا لم تفرز البكتيريا إنزيمًا لكربوهيدرات معينة، فلن يتغير لون المؤشر والوسط المغذي. لذلك، تسمى مجموعة الوسائط المغذية ذات المؤشرات سلسلة متنوعة أو ملونة.

للكشف عن الإنزيمات المحللة للسكر، غالبًا ما يتم تلقيح المزرعة البكتيرية قيد الدراسة في الوسائط الملونة ("سلسلة متنوعة") من Hiss (التوصية 15) مع الكربوهيدرات ومؤشر Andrede (التوصية 16) أو مؤشر BP (خليط من اللون الأزرق المائي مع حمض الروليك). عادةً ما يحتوي "Motley Row" الخاص بـ Hiss على خمسة أنابيب اختبار؛ مع الجلوكوز واللاكتوز والمانيتول والمالتوز والسكروز. في بعض الحالات، لإجراء دراسة أكثر تعمقًا للخصائص البيوكيميائية للكائنات الحية الدقيقة، يتم استكمال "السلسلة المتنوعة" الخاصة بـ Hiss بالدولسيت والسوربيتول والزيلوز والأرابينوز. يجب أن تكون السكريات المستخدمة للكشف عن الإنزيمات المحللة للسكر نقية كيميائيا.

يمكن أن تكون وسائط الهسهسة سائلة أو شبه سائلة (مع إضافة 0.5% أجار أجار). يتم إنزال أنبوب التخمير (الطفو)، وهو عبارة عن أنبوب زجاجي مغلق من أحد طرفيه، في أنابيب اختبار تحتوي على وسائط مغذية سائلة. أثناء التعقيم، يتم ملء العوامة بالكامل بالوسط المغذي. عندما تتشكل منتجات غازية في الوسط، فإنها تزيح السائل من العوامة لتشكل جرسًا هوائيًا. في الوسط شبه السائل، يتم تحديد تكوين الغاز من خلال وجود فقاعات في سمك الوسط.

الانزيمات المحللة للبروتين من الميكروبات. تنتج بعض الكائنات الحية الدقيقة وتطلق في البيئة الخارجية إنزيمات بروتينية تحفز تحلل البروتينات. نتيجة لانهيار جزيء البروتين، يتم تشكيل منتجات الانهيار المتوسطة الجزيئية العالية - الببتونات والأحماض الأمينية والببتيدات.

لتحديد الإنزيمات المحللة للبروتين، يتم تلقيح مزرعة الكائنات الحية الدقيقة قيد الدراسة في وسط غذائي يحتوي على بروتين معين. في أغلب الأحيان، يتم استخدام الجيلاتين لهذا الغرض، وفي كثير من الأحيان أقل - مصل اللبن المتخثر، بياض البيض المتخثر، الحليب أو قطع اللحم المسلوق.

لتحديد نشاط التحلل البروتيني للكائنات الحية الدقيقة على الجيلاتين، يتم تحضير جيلاتين ببتون اللحم (التوصية 17) وسكبه في أنابيب اختبار في عمود من 5-6 مل. بعد أن يتصلب الوسط المغذي، يتم البذر عن طريق الحقن، ويتم غمر الحلقة في عمق الوسط المغذي إلى أسفل أنبوب الاختبار.

يتم تحضين الميكروبات التي يمكن أن تنمو في درجات حرارة منخفضة عند درجة حرارة 20 درجة مئوية إلى 22 درجة مئوية. يتم تحضين باقي المحاصيل عند درجة حرارة 37 درجة مئوية. عند درجة حرارة 37 درجة مئوية، يذوب الجيلاتين، لذلك بعد الحضانة، توضع أنابيب الاختبار المنزوعة في الثلاجة أو الماء البارد لتصلب الوسط. وبعد أن يتصلب الوسط، يبدأون في رؤية نتائج نمو الكائنات الحية الدقيقة. عندما يتم إطلاق إنزيم جيلاتيناز الإنزيم المحلل للبروتين، يتم تكسير البروتينات وتسييل الوسط المغذي، مع نمط مميز لأنواع معينة من الكائنات الحية الدقيقة (الشكل 37). على سبيل المثال، تعمل عصية الجمرة الخبيثة على تسييل الجيلاتين إلى الجيلاتين على شكل قمع، والمكورات العنقودية - على شكل تخزين، والزائفة الزنجارية - في طبقات، وما إلى ذلك.

النشاط الأنزيمي للكائنات الحية الدقيقة

أشكال مختلفة من تسييل الجيلاتين بواسطة الكائنات الحية الدقيقة

تحديد نشاط التحلل البروتيني للميكروبات على أجار حليب إيكمان.يتم تحضير أجار حليب إيكمان بإضافة 3 مل من الحليب الخالي من الدسم إلى 10 مل من أجار المغذي المنصهر المعقم والخلط. يُسكب أجار حليب إيكمان (التوصية 18) في أطباق بيتري، وبعد تبريده، يتم تلقيحه بالكائنات الحية الدقيقة قيد الدراسة باستخدام حلقة أو ملعقة للحصول على مستعمرات معزولة. بعد 24-48 ساعة من الحضانة في منظم الحرارة، تقوم الثقافات المنتجة للإنزيمات المحللة للبروتين بتحلل بروتين الحليب - الكازين، مما يؤدي إلى تكوين مناطق شفافة واضحة حول المستعمرات على خلفية وسط مغذي عكر.

تاريخ النشر:2015-11-01; إقرأ : 1165 | انتهاك حقوق الطبع والنشر للصفحة

Studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.001 ثانية)…

المحاضرة رقم 3. التركيب الكيميائي والخواص البيوكيميائية والإنزيمات للبكتيريا.

الخلية هي وحدة عالمية للمادة الحية. لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية في التركيب الكيميائي للخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة.

يمكن تقسيم العناصر الكيميائية التي تشكل المادة الحية إلى ثلاث مجموعات رئيسية.

1.بيولوجيةالعناصر الكيميائية (C، O، N، H). أنها تمثل 95% من البقايا الجافة، بما في ذلك. 50% - C، 20% - O، 15% - N، 10% - H).

2.المغذيات الكبيرة- P، S، Cl، K، Mg، Ca، Na. يمثلون حوالي 5٪.

3.العناصر الدقيقة- Fe، Cu، I، Co، Mo، وما إلى ذلك. وهي تمثل أجزاء من النسبة المئوية، ولكنها مهمة في عمليات التمثيل الغذائي.

العناصر الكيميائية جزء من مواد مختلفة - الماء والبروتينات والدهون والدهون المحايدة والكربوهيدرات والأحماض النووية. يتم التحكم في تركيب المركبات عن طريق الجينات. يمكن للخلية البكتيرية أن تتلقى العديد من المواد من الخارج - من البيئة أو الكائن الحي المضيف.

ماءتشكل من 70 إلى 90% من الكتلة الحيوية. محتوى الماء أكبر في البكتيريا المحفظة، وأقل في الجراثيم.

السناجبوجدت في جميع العناصر الهيكلية للخلية. يمكن أن تكون البروتينات أبسط (بروتينات) أو معقدة (بروتينات)، في شكل نقي أو مع الدهون والسكريات. هناك بروتينات هيكلية (تشكل الهيكل) وبروتينات وظيفية (تنظيمية)، وتشمل الأخيرة الإنزيمات.

يحتوي على البروتيناتيتضمن كلا من الأحماض الأمينية الشائعة في حقيقيات النوى والأحماض الأمينية الأصلية - ديامينوبيميلك، د- ألانين، د- جلوتانين،يدخل في تركيب الببتيدوغليكان وكبسولات بعض أنواع البكتيريا. فقط في الجدل حمض ديبيكولينيك، والذي يرتبط بمقاومة الجراثيم العالية. الأسواط مصنوعة من البروتين سوط، تمتلك انقباض وخصائص مستضدية واضحة. تحتوي الشعيرات (الزغابات) على بروتين خاص - بيلين.

كبسولات ممثلي جنس العصوية، العامل المسبب للطاعون، والمستضدات السطحية لعدد من البكتيريا، بما في ذلك المكورات العنقودية والمكورات العقدية، لها طبيعة الببتيد. بروتين أ- بروتين محدد من المكورات العنقودية الذهبية - وهو العامل الذي يحدد عددا من خصائص هذا العامل الممرض. بروتين م- بروتين محدد من العقديات الانحلالية من المجموعة المصلية A، والذي يسمح بالتمايز بين السيروفارات (حوالي 100)، وهو ذو أهمية وبائية.

يحتوي الغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام على عدد من البروتينات منها 3-4 رئيسي(رئيسي) وأكثر من 10 ثانويين يقومون بوظائف مختلفة. من بين البروتينات الرئيسية - بورينس، وتشكيل مسام منتشرة يمكن من خلالها للجزيئات الصغيرة المحبة للماء أن تخترق الخلية.

يتم تضمين البروتينات في الببتيدوغليكان- بوليمر حيوي يشكل أساس جدار الخلية البكتيرية. وهو يتألف من العمود الفقري (جزيئات متناوبة من اثنين من السكريات الأمينية) ومجموعتين من سلاسل الببتيد - الجانبية والعرضية. إن وجود نوعين من الروابط - الجليكوسيدية (بين السكريات الأمينية) والببتيد، التي تربط وحدات الببتيدوغليكان الفرعية، يمنح هذا البوليمر المتغاير بنيته الشبكة الجزيئية. الببتيدوغليكان هو المركب الأكثر ثباتًا ويشكل جزيءًا ضخمًا يشبه الكيس، والذي يحدد الشكل الدائم للبكتيريا وعددًا من خصائصها..

1. يحتوي الببتيدوغليكان على محددات مستضدية خاصة بالجنس والأنواع.

2. إنه يطلق المسارات الكلاسيكية والبديلة لتفعيل النظام المكمل.

3. الببتيدوغليكان يمنع نشاط البلعمة وهجرة البلاعم.

4. إنه قادر على بدء تطور فرط الحساسية المتأخر (DTH).

5. الببتيدوغليكان له تأثير مضاد للأورام.

6. له تأثير بيروجيني، أي. يسبب الحمى.

من مركبات البروتينات ذات المكونات غير البروتينية، أهمها البروتينات الدهنية والبروتينات السكرية والبروتينات النووية.

سر الحياة المذهل - يحدث تخليق البروتين في الجسم الريبوسومات. هناك نوعان رئيسيان من الريبوسومات - 70S (ثابت الترسيب S، وحدة سفيدبرج) و80S. تم العثور على الريبوسومات من النوع الأول فقط في بدائيات النوى. لا تؤثر المضادات الحيوية على تخليق البروتين في الريبوسومات من النوع 80S، الشائع في حقيقيات النوى.

الدهون(بشكل رئيسي الفسفوليبيدات) توجد في الغشاء السيتوبلازمي (طبقة ثنائية الدهون)، وكذلك في الغشاء الخارجي للبكتيريا سالبة الجرام. هناك كائنات دقيقة تحتوي على كمية كبيرة من الدهون (تصل إلى 40٪ مادة جافة) - المتفطرات. الدهون تحتوي على مختلف حمض دهني، محددة جدًا لمجموعات مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة. إن تصميمها له قيمة تشخيصية في بعض الحالات، على سبيل المثال، في اللاهوائيات والمتفطرات.

تحتوي المتفطرة السلية على عدد من الأحماض الدهنية المقاومة للأحماض في دهونها - فثيونيك، فطريإلخ. يحدد المحتوى العالي للدهون وتكوينها العديد من خصائص المتفطرة السلية:

مقاومة الأحماض والقلويات والكحوليات.

من الصعب الطلاء بالأصباغ (يتم استخدام طرق تلطيخ خاصة، في أغلب الأحيان وفقًا لـ Ziehl-Neelsen)؛

مقاومة العامل الممرض للإشعاع الشمسي والمطهرات.

- التسبب في المرض.

أحماض التيكويكوجدت في جدران خلايا البكتيريا إيجابية الجرام.

وهي عبارة عن بوليمرات خطية قابلة للذوبان في الماء تحتوي على بقايا الجلسرين أو الريبول المرتبطة بروابط فوسفوديستر. ترتبط المستضدات السطحية الرئيسية لعدد من البكتيريا إيجابية الجرام بأحماض تيكويك.

الكربوهيدراتوجدت في كثير من الأحيان في النموذج السكريات، والتي يمكن أن تكون خارجية وداخلية. من بين السكريات الخارجية الخلوية، تتميز السكريات الإطارية (جزء من الكبسولات) والسكريات الخارجية الحقيقية (الخروج إلى البيئة الخارجية). من بين السكريات البكتيرية، يجد الكثيرون استخدامًا طبيًا. ديكسترانس- السكريات ذات الوزن الجزيئي الكبير، تشبه المخاط في المظهر. محلول 6٪ - بوليجلوسين بديل الدم. جل ديكستران سيفاديكسيستخدم في كروماتوغرافيا العمود كمنخل جزيئي. السكريات الداخلية الخلوية هي العناصر الغذائية الاحتياطية للخلية (النشا، الجليكوجين، وما إلى ذلك).

عديد السكاريد الدهني (LPS)- أحد المكونات الرئيسية لجدار الخلية للبكتيريا سالبة الجرام، وهو عبارة عن مزيج من الدهون والسكريات. يتكون LPS من مجمع:

1.الدهون أ.

2. نفس الشيء بالنسبة لجميع البكتيريا سالبة الجرام جوهر السكاريد.

3. سلسلة السكاريد الطرفية ( سلسلة جانبية خاصة بـ O).

المرادفات: LPS - الذيفان الداخلي، O - المستضد.

يؤدي LPS وظيفتين رئيسيتين: فهو يحدد خصوصية المستضد وهو أحد العوامل الرئيسية المسببة للأمراض. وهو سموم داخلية تتجلى خصائصه السامة بشكل رئيسي من خلال تدمير الخلايا البكتيرية. يتم تحديد سميته بواسطة الدهون A. يؤدي LPS إلى تخليق أكثر من 20 مادة نشطة بيولوجيًا تحدد التسبب في تسمم الدم الداخلي ولها تأثير بيروجيني.

احماض نووية- الحمض النووي والحمض النووي الريبي. الأحماض الريبونيةتم العثور على (RNA) بشكل رئيسي في الريبوسومات (r-RNA - 80-85٪)، t (النقل) - RNA - 10٪، m (قالب) - RNA - 1-2٪، بشكل رئيسي في شكل مفرد تقطعت بهم السبل. يمكن أن يوجد الحمض النووي (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين) في الجهاز النووي (الحمض النووي الصبغي) أو في السيتوبلازم في التكوينات المتخصصة - البلازميدات - الحمض النووي البلازميد (خارج الصبغي). الكائنات الحية الدقيقة تختلف في بنية الأحماض النووية والمحتوى القواعد النيتروجينية. تتكون الشفرة الوراثية من أربعة أحرف (قواعد) فقط - A (الأدينين)، T (ثيمين)، G (جوانين)، C (السيتوزين). في أغلب الأحيان، لتوصيف الكائنات الحية الدقيقة، يتم استخدام نسبة G / C كطابع تصنيفي، والذي يختلف بشكل كبير في مجموعات مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة.

الكائنات الحية الدقيقة توليف مختلفة الانزيمات- محفزات بروتينية محددة. وجدت في البكتيريا إنزيمات من 6 فئات رئيسية.

1. الأكسدة - تحفيز تفاعلات الأكسدة والاختزال.

2. الترانسفيراز - ينفذ تفاعلات نقل مجموعات الذرات.

3. الهيدروليزات - تقوم بالانقسام المائي للمركبات المختلفة.

4.Lyases - تحفيز تفاعلات إزالة مجموعة كيميائية من الركيزة بطريقة غير متحللة مع تكوين رابطة مزدوجة أو إضافة مجموعة كيميائية إلى روابط مزدوجة.

5. الأربطة أو الإنزيمات الاصطناعية - توفر اتصال جزيئين، إلى جانب انقسام رابطة البيروفوسفات في جزيء ATP أو ثلاثي الفوسفات المماثل.

6.Isomerases - تحديد الترتيب المكاني لمجموعات العناصر.

ووفقاً لآليات المكافحة الوراثية في البكتيريا، يتم التمييز بين ثلاث مجموعات من الإنزيمات:

— التأسيسية، والذي يحدث تركيبه باستمرار؛

- محفز، والتي يتم تصنيعها عن طريق وجود الركيزة؛

- قمعي، والتي يتم قمع تخليقها عن طريق زيادة منتج التفاعل.

وتنقسم الانزيمات البكتيرية الى الانزيمات الخارجية والانزيمية. يتم إطلاق الإنزيمات الخارجية في البيئة الخارجية وتقوم بعمليات تحلل المركبات العضوية ذات الوزن الجزيئي العالي. تحدد القدرة على تكوين الإنزيمات الخارجية إلى حد كبير الغزوالبكتيريا - القدرة على اختراق الأنسجة المخاطية والضامة وحواجز الأنسجة الأخرى.

أمثلة: هيالورونيدازينهار حمض الهيالورونيك، وهو جزء من المادة بين الخلايا، مما يزيد من نفاذية الأنسجة (كلوستريديا، العقديات، المكورات العنقودية والعديد من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى)؛ النورامينيدازيسهل التغلب على طبقة المخاط، واختراق الخلايا وانتشارها في الفضاء بين الخلايا (ضمة الكوليرا، عصية الخناق، فيروس الأنفلونزا وغيرها الكثير). وتشمل هذه المجموعة أيضًا إنزيمات تحلل المضادات الحيوية.

في علم البكتيريا، للتمايز بين الكائنات الحية الدقيقة عن طريق الخواص الكيميائية الحيوية، غالبًا ما تكون المنتجات النهائية ونتائج عمل الإنزيمات ذات أهمية أساسية. وبناء على ذلك، هناك التصنيف الميكروبيولوجي (العامل) للإنزيمات.

1.السكريات.

2. بروتين.

3.التحلل الذاتي.

4. تخفيض الأكسدة.

5. الإنزيمات المسببة للأمراض (الفوعة).

يتم تحديد تكوين الإنزيم للخلية بواسطة الجينوم وهي سمة ثابتة إلى حد ما. تتيح معرفة الخواص البيوكيميائية للكائنات الحية الدقيقة التعرف عليها من خلال مجموعة من الإنزيمات. المنتجات الرئيسية لتخمر الكربوهيدرات والبروتينات هي الأحماض والغازات والإندول وكبريتيد الهيدروجين، على الرغم من أن الطيف الحقيقي لمختلف الكائنات الحية الدقيقة أكثر اتساعًا.

إنزيمات الفوعة الرئيسية هي هيالورونيداز، بلازماكوغولاز، ليسيثيناز، نورامينيداز، دناز. تحديد الإنزيمات المسببة للأمراض مهم في تحديد عدد من الكائنات الحية الدقيقة وتحديد دورها في علم الأمراض.

يتم استخدام عدد من الإنزيمات الميكروبية على نطاق واسع في الطب وعلم الأحياء لإنتاج مواد مختلفة (ذاتية التحلل، محللة للبروتين) وفي الهندسة الوراثية (إنزيمات التقييد، والأربطة).

السابق12345678910111213141516التالي

شاهد المزيد:

الانزيمات البكتيرية. نشاط الانزيم

الإنزيمات البكتيرية الإنزيمات عبارة عن محفزات بيولوجية محددة للغاية، وبدونها تكون الحياة والتكاثر مستحيلة. يشير العدد الكبير من التفاعلات التي تحدث خلال حياة الخلية البكتيرية إلى وجود عدد كبير من الإنزيمات في البكتيريا. الإنزيمات هي مواد بروتينية ذات وزن جزيئي مرتفع. بعضها بروتينات، والبعض الآخر بروتينات معقدة. وهي مبنية من جزأين بروتينيين وجزء غير بروتيني يسمى المجموعة الاصطناعية. قد تحتوي على فيتامينات. النيوكليوتيدات وذرات الحديد وما إلى ذلك. يمكن أن تكون العلاقة بين الجزء البروتيني من الإنزيم والمجموعة الاصطناعية قوية أو هشة. إذا كان هناك رابطة ضعيفة في المحاليل، يحدث تفكك الإنزيم ويمكن إطلاق مجموعة صناعية حرة.
تسمى مجموعات الإنزيمات المتجانسة التي يتم فصلها بسهولة بالإنزيمات المساعدة. تنقسم الإنزيمات عادة إلى المجموعات الرئيسية التالية:

1. الأكسدة. جميع الإنزيمات التي تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال.
2. التحويلات. تحفيز نقل مجموعات معينة (على سبيل المثال، المجموعات الأمينية، وبقايا الفوسفات، وما إلى ذلك).
3.

طرق دراسة النشاط الأنزيمي للبكتيريا.

Hydrolases التي تحلل GT أو المركبات الأخرى عن طريق التحلل المائي. تشتمل هذه الفئة أيضًا على الفوسفاتيز و deampnase - الإنزيمات التي تزيل مجموعات الفوسفات أو الأمونيوم من المركبات العضوية المختلفة بشكل مائي، على التوالي.
4. الليازات، الإنزيمات التي تشق مجموعات معينة من الركائز بطريقة غير متحللة (على سبيل المثال، CO2، HgO، SH2، إلخ).
5. الأيزوميرات التي تحفز إعادة الترتيب داخل الجزيئات في الركيزة.
6. Ligases (synthetases) - فئة من الإنزيمات التي تحفز إضافة جزيئين لبعضهما البعض مع الكسر المتزامن لرابطة pprophosphate في ثلاثي الفوسفات (على سبيل المثال، تكوين روابط CO أو C-N أو C-S).

تتمتع النباتات الرمامية بأعلى نشاط إنزيمي. وبدرجة أقل يتم التعبير عن هذه الخاصية في البكتيريا المسببة للأمراض. تعد دراسة إنزيمات البكتيريا المسببة للأمراض أمرًا في غاية الأهمية، لأنه بناءً على تحديد النشاط الأنزيمي للميكروبات، من الممكن التمييز بين الأنواع المختلفة وتحديد طبيعة عامل ممرض معين. جنبا إلى جنب مع هذا، يحدد النشاط الأنزيمي للميكروبات التسبب والصورة السريرية للأمراض المعدية.
يتم تمييز الإنزيمات إلى إنزيمات خارجية وإنزيمات داخلية. يتم إطلاق الإنزيمات الخارجية بواسطة الخلية في البيئة الخارجية وتقوم بعمليات تحطيم المركبات العضوية عالية الجزيئية إلى مركبات أبسط متاحة لاستيعابها.
وتنقسم الانزيمات البكتيرية إلى التأسيسية والمحفزة. تتضمن المجموعة الأولى تلك الإنزيمات التي يتم تصنيعها بواسطة الخلية البكتيرية، بغض النظر عن الوسط الذي تنمو فيه البكتيريا. يتم إنتاج الإنزيمات المحفزة بواسطة هذه البكتيريا فقط استجابة لعمل محفز محدد موجود في الوسط.

تعتمد جميع التفاعلات الأيضية في الخلية البكتيرية على نشاط الإنزيمات التي تنتمي إلى 6 فئات: إنزيمات اختزال الأوكسي، ترانسفيراز، هيدرولاز، ليجازيز، لياز، إيزوميراز. يمكن توطين الإنزيمات التي تنتجها الخلية البكتيرية داخل الخلية - الإنزيمات الداخلية، وإطلاقها في البيئة - الإنزيمات الخارجية. تلعب الإنزيمات الخارجية دورًا رئيسيًا في تزويد الخلية البكتيرية بمصادر الكربون والطاقة المتاحة للاختراق. معظم الهيدروليزات عبارة عن إنزيمات خارجية تعمل، عند إطلاقها في البيئة، على تحطيم جزيئات كبيرة من الببتيدات والسكريات والدهون إلى مونومرات وثنائيات يمكن أن تخترق داخل الخلية. هناك عدد من الإنزيمات الخارجية، مثل الهيالورونيداز والكولاجيناز وغيرها، وهي إنزيمات عدوانية. يتم توطين بعض الإنزيمات في الفضاء المحيطي للخلية البكتيرية. يشاركون في عمليات نقل المواد إلى الخلية البكتيرية. الطيف الأنزيمي هو خاصية تصنيفية مميزة للعائلة والجنس وفي بعض الحالات للأنواع. ولذلك، يتم استخدام تحديد طيف النشاط الأنزيمي لتحديد الوضع التصنيفي للبكتيريا. يمكن تحديد وجود الإنزيمات الخارجية باستخدام وسائط التشخيص التفريقي؛ لذلك، تم تطوير أنظمة اختبار خاصة تتكون من مجموعة من وسائط التشخيص التفريقي لتحديد البكتيريا.

التعرف على البكتيريا عن طريق النشاط الأنزيمي

في أغلب الأحيان، يتم تحديد إنزيمات فئة الهيدرولاز والأكسدة باستخدام طرق ووسائط خاصة.

لتحديد نشاط التحلل البروتيني، يتم تلقيح الكائنات الحية الدقيقة في عمود الجيلاتين عن طريق الحقن. وبعد 3-5 أيام يتم فحص الثمار وملاحظة طبيعة تميع الجيلاتين. عندما يتحلل البروتين بواسطة بعض البكتيريا، يمكن إطلاق منتجات معينة - الإندول، كبريتيد الهيدروجين، الأمونيا. لتحديدها، يتم استخدام أوراق مؤشر خاصة، والتي يتم وضعها بين الرقبة وسدادة القطن في أنبوب اختبار مع MPB و/أو ماء الببتون الملقّح بالكائنات الحية الدقيقة التي تتم دراستها. الإندول (منتج من تحلل التربتوفان) يحول شريطًا من الورق منقوعًا في محلول مشبع من حمض الأكساليك إلى اللون الوردي. يتحول الورق المشرب بمحلول خلات الرصاص إلى اللون الأسود في وجود كبريتيد الهيدروجين. لتحديد الأمونيا، يتم استخدام ورق عباد الشمس الأحمر.

بالنسبة للعديد من الكائنات الحية الدقيقة، فإن الخاصية التصنيفية هي القدرة على تحلل بعض الكربوهيدرات لتكوين أحماض ومنتجات غازية. للكشف عن ذلك، يتم استخدام وسائط Hiss التي تحتوي على الكربوهيدرات المختلفة (الجلوكوز والسكروز والمالتوز واللاكتوز، وما إلى ذلك). للكشف عن الأحماض، تتم إضافة كاشف Andrede إلى الوسط، والذي يغير لونه من الأصفر الشاحب إلى الأحمر في نطاق الرقم الهيدروجيني 7.2-6.5، وبالتالي فإن مجموعة وسائط Hiss مع نمو الكائنات الحية الدقيقة تسمى "الصف المتنوع".

للكشف عن تكوين الغاز، يتم إنزال العوامات في وسط سائل أو في وسط شبه سائل يستخدم أجار بنسبة 0.5٪.

من أجل تحديد خاصية تكوين الحمض المكثف للتخمر المختلط، يتم استخدام مؤشر الميثيل الأحمر، وهو أصفر عند درجة حموضة 4.5 وما فوق، وأحمر عند قيم درجة حموضة أقل.

يتم تحديد التحلل المائي لليوريا عن طريق إطلاق الأمونيا (ورق عباد الشمس) وقلونة الوسط.

عند التعرف على العديد من الكائنات الحية الدقيقة، يتم استخدام تفاعل Voges-Proskauer مع الأسيتوين، وهو مركب وسيط في تكوين البيوتانيديول من حمض البيروفيك. يشير التفاعل الإيجابي إلى وجود تخمر البيوتانيديول.

يمكن الكشف عن الكاتلاز بواسطة فقاعات الأكسجين التي تبدأ في الإطلاق فورًا بعد خلط الخلايا الميكروبية بمحلول بيروكسيد الهيدروجين بنسبة 1٪.

لتحديد أوكسيديز السيتوكروم، يتم استخدام الكواشف التالية:

1) محلول كحول 1% من ss-naphthol-1؛

2) محلول مائي 1% من ثنائي هيدروكلوريد N-ثنائي ميثيل-ب-فينيلينديامين.

يتم الحكم على وجود أوكسيديز السيتوكروم من خلال اللون الأزرق الذي يظهر بعد 2-5 دقائق.

لتحديد النتريت يتم استخدام كاشف جريس: ظهور اللون الأحمر يدل على وجود النتريت.

الخصائص الأنزيمية للبكتيريا

لتحديد الخواص المحللة للسكريات للكربوهيدرات، عادةً ما يتم استخدام اللاكتوز والجلوكوز والمالتوز والسكروز والمانيتول. يتم تحديد نتيجة التفاعل باستخدام مؤشرات مختلفة تضاف إلى الوسط المغذي، مما يعطي تفاعلات اللون. لذلك، تسمى طريقة البذر على وسائط التشخيص التفاضلي البذر على صف متنوع. في بعض الأحيان، في ما يسمى بالصف الطويل المتنوع، تتم إضافة أرابينوز، الزيلوز، الجالاكتوز، الإينولين، النشا، وما إلى ذلك.

عندما تتحلل الكربوهيدرات، تتشكل الأحماض العضوية (اللاكتيك، الخليك، الفورميك) والغاز (CO2 وH2). تسبب الأحماض تغيراً في الرقم الهيدروجيني للوسط مما يؤدي إلى تغير لونه نتيجة تفاعل المؤشر. يقوم الغاز الناتج بإزاحة السائل الموجود في الجزء العلوي من العوامة (عند استخدام سلسلة متنوعة من السوائل) أو يتسبب في تمزق الأجار (عند استخدام السكريات شبه السائلة).

وسائل الإعلام لتحديد خصائص السكاروليتيك

وسائل الإعلام همسةيتكون من ماء ببتون، 1% كربوهيدرات ومؤشر أندريدي (حمض الفوكسين، يتغير لونه بالقلويات). يتم إنزال العوامة في الوسط المملوء بالوسط أثناء التعقيم. عندما يتم تخمير السكر بواسطة البكتيريا، يتغير لون الوسط إلى اللون الأحمر ويتراكم الغاز في العوامة.

سكريات شبه سائلةيتكون من 0.7% أجار ببتون اللحم و1% سكر ومؤشر الرقم الهيدروجيني (صبغة الماء الزرقاء وحمض الروليك). ويتم البذر عن طريق الحقن. أثناء تخمير السكر، يصبح لون الوسط أزرق، وإذا حدث تكوين غاز أثناء البذر، تظهر فقاعات الغاز، ويتمزق الآجار نفسه. في الممارسة المخبرية، يتم أيضًا استخدام وسائل التشخيص التفريقي الأخرى التي تحتوي على السكريات على نطاق واسع.

خصائص التحلل البروتينييتم تحديد البكتيريا (انهيار البروتين) عن طريق الكشف المنتجات النهائية لتخمير البروتين(الإندول، كبريتيد الهيدروجين، الأمونيا) والقدرة على تسييل الجيلاتين (مرق ببتون اللحم مع 10-15٪ جيلاتين).

تسييل الجيلاتينالميكروبات التي تفرز انزيم مثل كولاجيناز.وتأتي عملية التميع من الأعلى، وتعطي أنواع مختلفة من الميكروبات شكلاً مميزاً لها، ولذلك تستخدم هذه الخاصية أيضاً لغرض التعرف على البكتيريا.

يتم تحديد تخمر البروتين بواسطة منتجات التحلل النهائية عن طريق التلقيح في مرق ببتون اللحم أو ماء الببتون.

وهكذا، بعد الانتهاء من أعمال عزل ثقافة نقية، لدينا بيانات عن الخصائص المورفولوجية والصبغية والثقافية والكيميائية الحيوية للثقافات البكتيرية المعزولة. وهذا يعطي سببًا للشروع في تحديد الأنواع - وهي المهمة الرئيسية للمرحلة الأخيرة من البحث البكتريولوجي. ولهذا الغرض، يتم استخدام محدد بيرجي. هذا منشور مرجعي، كتالوج للبكتيريا. وفيه يتم تجميع جميع الكائنات الحية الدقيقة وفقًا لخصائصها البيولوجية الأساسية. ومن خلال مقارنة خصائص المحاصيل المختارة مع تلك الواردة في المحدد، فإنهم يحددون انتمائهم إلى مجموعة وعائلة وجنس وأخيرا إلى الأنواع.

بناءً على الشكل، ونوع التنفس، والخصائص الصبغية، والقدرة على تكوين الجراثيم، تم العثور على مجموعة تصنيفية للثقافة المحددة. بناءً على الخصائص المورفولوجية والصبغية الكاملة ونوع التنفس والتبويض والخصائص الثقافية وبعض الخصائص البيوكيميائية، يتم العثور على عائلة؛ بناءً على السمات المنهجية (وجود الكبسولات، الأسواط، وما إلى ذلك)، والخصائص الثقافية والكيميائية الحيوية، يتم تحديد الجنس. والداخلية يتم تحديد كل جنس من خلال خصائصه البيوكيميائية والمستضدية.

العمل المستقل للطالب

خلال الدرس العملي

أسئلة التحكم

1. تغذية البكتيريا: ذاتية التغذية وغيرية التغذية.

2. تصنيف الوسائط المغذية.

3. شروط زراعة الميكروبات.

4. متطلبات الوسائط الغذائية.

5. التركيب الكيميائي للميكروبات.

6. مفهوم الثقافة النقية والمستعمرات.

7. طرق عزل الزراعات النقية للميكروبات الهوائية.

8. مراحل عزل مزرعة نقية من البكتيريا الهوائية.

9. الخصائص الثقافية للبكتيريا.

10. الأكسدة البيولوجية في البكتيريا الهوائية واللاهوائية.

11. طرق زراعة اللاهوائيات.

12. طرق عزل الزراعات النقية للكائنات اللاهوائية.

13. أهمية الإنزيمات في التعرف على البكتيريا.

الموضوع: "تأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية الدقيقة. عمل العوامل الفيزيائية والكيميائية. تعقيم وتطهير"

هدف:

– التعرف على طرق تعقيم زجاجيات المختبرات و

الوسائط المغذية

مهام:

– القدرة على اختيار طريقة التعقيم المناسبة بشكل صحيح

كائنات مختلفة (البيئة، والأطباق، والأدوات، وما إلى ذلك)؛

– إتقان المجموعات الرئيسية للمطهرات والآلية

وتأثيراتها على البكتيريا.

وفي البيئة الخارجية تتأثر الميكروبات بعوامل فيزيائية وكيميائية وبيولوجية تعمل على تثبيط نشاطها الحيوي أو تحفيزه.

ل العوامل الفيزيائيةوتشمل: درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والتجفيف، والطاقة الإشعاعية، والموجات فوق الصوتية، والضغط العالي.

درجة حرارة. يتكيف النشاط الفسيولوجي لأي كائن حي دقيق مع درجة حرارة معينة مثلى. بالنسبة لدرجة الحرارة، تنقسم جميع الكائنات الحية الدقيقة إلى محبو الذهان(من 0 إلى +10 درجة مئوية)، mesophiles(من +20 درجة مئوية إلى +40 درجة مئوية) و محب للحرارة(+50 درجة مئوية – +70 درجة مئوية). معظم الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض هي mesophiles.

معظم الكائنات الحية الدقيقة مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة (الاستثناءات هي المكورات البنية والمكورات السحائية).

النشاط الأنزيمي للبكتيريا

درجة الحرارة المرتفعة (+50 درجة مئوية - +60 درجة مئوية) لها تأثير ضار على الأشكال النباتية للبكتيريا. يمكن للجراثيم أن تتحمل الغليان لمدة تصل إلى ساعتين. التأثير المدمر لارتفاع درجة الحرارة هو أساس طرق التعقيم.

التدابير الأساسية لمكافحة الوباء

في المختبر

تعقيم

التعقيم هو إزالة أو تدمير جميع الكائنات الحية الدقيقة (أشكالها النباتية والبوغية) الموجودة داخل أو على سطح الأشياء.

يتم التعقيم بطرق مختلفة: الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية.

تنعكس المتطلبات الأساسية لعملية التعقيم في معيار الصناعة 42-21-2-82 "تعقيم وتطهير الأجهزة الطبية. الأساليب والوسائل والأنظمة".

الطرق الفيزيائية

الطريقة الأكثر شيوعًا للتعقيم هي التعرض لدرجة حرارة عالية. عند درجات حرارة تقترب من 100 درجة مئوية، تموت معظم البكتيريا والفيروسات المسببة للأمراض. تموت جراثيم التربة المحبة للحرارة عند غليها لمدة 8.5 ساعة. الكائنات الحية الدقيقة المحاصرة في الطبقات العميقة من الأرض، أو المغطاة بالدم المتخثر، محمية من درجات الحرارة المرتفعة وتحتفظ بقدرتها على البقاء.

عند التعقيم بالطرق الفيزيائية، يتم استخدام درجات الحرارة المرتفعة والضغط والأشعة فوق البنفسجية وما إلى ذلك.

أبسط أنواع التعقيم وأكثرها موثوقية — التكليس. يستخدم لتعقيم الأسطح للأشياء غير القابلة للاشتعال والمقاومة للحرارة قبل استخدامها مباشرة.

هناك طريقة أخرى بسيطة ويمكن الوصول إليها بسهولة للتعقيم الغليان. يتم تنفيذ هذه العملية في جهاز معقم - صندوق معدني مستطيل بمقبضين وغطاء محكم. يوجد بالداخل شبكة معدنية قابلة للإزالة بمقابض على الجوانب، توضع عليها الأداة المراد تعقيمها. العيب الرئيسي لهذه الطريقة هو أنها لا تدمر الجراثيم، ولكن الأشكال النباتية فقط.

عند التعقيم بالبخار، من الضروري استيفاء شروط معينة تضمن فعاليته والحفاظ على تعقيم المنتجات لفترة معينة. بادئ ذي بدء، يجب أن يتم تعقيم الأدوات والملابس الجراحية والضمادات في العبوات. ويستخدم لهذا الغرض ما يلي: صناديق (صناديق) التعقيم، التغليف الناعم المزدوج المصنوع من الكاليكو، البرشمان، الورق المقاوم للرطوبة (ورق الكرافت)، البولي إيثيلين عالي الكثافة.

الشرط الإلزامي للتغليف هو الضيق. تعتمد فترة الحفاظ على التعقيم على نوع العبوة وهي ثلاثة أيام للمنتجات المعقمة في صناديق بدون مرشحات، في عبوات ناعمة مزدوجة مصنوعة من أكياس ورق الكاليكو المقاومة للماء. في صناديق التعقيم ذات المرشحات، يتم الحفاظ على تعقيم المنتجات طوال العام.

التعقيم بالحرارة الجافة

تتم عملية التعقيم بالحرارة الجافة في فرن حراري جاف (في فرن باستور، وما إلى ذلك) - خزانة معدنية ذات جدران مزدوجة. يحتوي جسم الخزانة على غرفة عمل، والتي تحتوي على أرفف لوضع العناصر المراد معالجتها، وعناصر تسخين تعمل على تسخين الهواء بشكل موحد في غرفة العمل.

أوضاع التعقيم:

درجة الحرارة 150 درجة مئوية - 2 ساعة؛

درجة الحرارة 160 درجة مئوية - 170 درجة مئوية - 45 دقيقة - 1 ساعة؛

درجة الحرارة 180 درجة مئوية - 30 دقيقة؛

درجة الحرارة 200 درجة مئوية – 10-15 دقيقة.

يجب أن نتذكر أنه عند درجة حرارة 160 درجة مئوية، يتحول لون الورق والصوف القطني إلى اللون الأصفر عند درجة حرارة أعلى - فهم يحترقون (يتفحمون). بداية التعقيم هي اللحظة التي تصل فيها درجة الحرارة في الفرن إلى القيمة المطلوبة. بعد الانتهاء من التعقيم، يتم إيقاف تشغيل الفرن، ويبرد الجهاز إلى درجة حرارة 50 درجة مئوية، وبعد ذلك يتم إخراج العناصر المعقمة منه.

يمكن تعقيم المنتجات الموجودة في جهاز تعقيم الهواء بدون تغليف، ولكن فقط إذا تم استخدامها مباشرة بعد التعقيم. يمكن استخدام ورق الأكياس المصنوع وفقًا لـ GOST 2228-81 كتغليف، ويمكن تخزين المنتجات فيه لمدة 3 أيام على الأقل.

يتم تمثيل وضع تعقيم الهواء بقيمتين لدرجة الحرارة - 160 درجة مئوية لمدة 2.5 ساعة، أو 180 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.

التعقيم بالبخار المتدفق

يتم إجراء هذا النوع من التعقيم في جهاز كوخ أو في الأوتوكلاف مع غطاء مفتوح وصمام المخرج مفتوح. جهاز كوخ عبارة عن أسطوانة معدنية مجوفة ذات قاع مزدوج. لا يتم تحميل المادة المراد تعقيمها بإحكام في حجرة الجهاز لضمان أقصى قدر من الاتصال بالبخار. يحدث التسخين الأولي للمياه في الجهاز خلال 10-15 دقيقة.

يستخدم البخار المتدفق لتعقيم المواد التي تتحلل أو تتدهور عند درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية - الوسائط المغذية مع الكربوهيدرات والفيتامينات والمحاليل الكربوهيدراتية وما إلى ذلك.

يتم التعقيم بالبخار المتدفق بطريقة جزئية - عند درجة حرارة لا تزيد عن 100 درجة مئوية لمدة 20-30 دقيقة لمدة 3 أيام. في هذه الحالة، تموت الأشكال الخضرية للبكتيريا، وتبقى الجراثيم قابلة للحياة وتنبت خلال 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة. ويضمن التسخين اللاحق موت هذه الخلايا النباتية الخارجة من الجراثيم بين مراحل التعقيم.

Tyndalization– طريقة التعقيم التجزيئي، حيث يتم تسخين المادة المعقمة عند درجة حرارة 56-58 درجة مئوية لمدة ساعة لمدة 5-6 أيام متتالية.

بسترة– تسخين المادة لمرة واحدة إلى 50-65 درجة مئوية (لمدة 15-30 دقيقة)، 70-80 درجة مئوية (لمدة 5-10 دقائق). يستخدم لتدمير أشكال الميكروبات غير البوغية الموجودة في المنتجات الغذائية (الحليب والعصائر والنبيذ والبيرة).

السابق1234567891011121314التالي