Биосинтез және катаболизм жайлы түсінік. Микроорганизмдер клеткаларына түскен қоректік заттар ыдырау барысында түрлеше химиялық реакциялардан өтеді. Оларды жинақтап, жалпы атпен метаболизм (зат алмасу) деп атайды. Метаболизмге тіршілікке аса маңызы зор катоболизм мен биосинтез процестері жатады.
Катоболизм (энергетикалық алмасу) — көмірсулар, майлар және белоктар сияқты қоректік заттардың тотығуы есебімен эенергия бөліну процестері. Микробтарда аэробты тыныс алу мен ашу сияқты катоболизмнің негізгі формасы бар.
Катоболизм барысында түзелген энергия клеткада аденозин үш фосфат (АҮФ) түрінде фосфор байланысына айналады.
Биосинтез – сыртқы ортадағы жай қосылыстардан макромолекулалар (нуклеин қышқылы, белоктар, полисаридтер ) синтезделеді. Биосинтез процесі аэробты тыныс алу мен ашу кезінде п.б. энергияны қолданады, яғни АҮФ қосылысынан алады.
Микроорганизмдер ферменті. Клеткада жүретін күрделі процестер, яғни тыныс алу мен қоректену ферменттерінің (энизм) көмегімен іске асады. Өздерінің әсер етуіне қарағанда ферменттер күрделі органикалық катализаторлар болып есептелінеді. Катализатор – дегеніміз химиялық реакциялардың соңғы өніміне кірмейтін, бірақ бұл реакцияларды шапшандадатын заттар.
Амилаза ферментінің бір бөлігі, белгілі бір жағдайда бір тонна крахмалды қантқа айналдыра алатыны дәлелденеді. Ферменттерді алғаш рет орыс ғалымы К.С. Кирхгофор ХІХ ғасырдың бас кезінде ашқан болатын. Ферменттер клеткад түзілетін зат. Бірақ олар клеткадан тыс жерде де заттарды ыдырата алады.
Ферменттер активті бір қатар жағдайларға байланысты болады. Оларға субстрат пен ферменттер концентрациясы, температура, рН т.б. жатады. Әрбір фермент үшін өзіндік температурасы мен рН болады.
Метаболизмге қатысатын ферменттер клетка ішінде орналасады. Сондықтан оларды клетка ішілік, яғни ферменттер деп атайды. Ал кейбір ферменттер клетка ішінде тіршілігі барысында ортаға бөлініп шығады. Оларды клетка сыртындық, яғни экзоферменттер деп атайды. Әдетте бұған сыртқы ортаға микрооргнизмдер клеткасына ене алмайтын молекулалық массасы үлкен органикалық заттарды ыдырататын гидролитикалық ферменттер жатады.
Ферменттер суда, спиртте және глицерин мен түрлі тұз араласқан ортада ериді. Олар-жануарлардың, өсімдіктердің және микроорганизмдердің клеткалары синтезделіп шығатын биологиялық катализаторлар. Ферменттер молекулаларының құрлысына қарай 2 топқа бөлінеді:
1.Амин қышқылынан тұратын жай ферментер жатады, оларды аптоферментар деп атайды. Бұларға гидролиз процесін жүргізетін ферменттер кіреді (судың қатысуы мен жүретін реакциялар).
- Молекулаларының құрамына белоктан берік байланысқан басқа активті қосылыстарда кіретін екі компонентті күрделі ферменттер жатады. Екі компонентті ферменттердегі топқа Fe, Co, Cu, Mn металдарының ионы белокпен берік байланысқан, ал K, Ca, Zn, Ci сияқты басқа элементтер әлсіз байланысқан, олар өздерінің қатысуы арқылы көбнесе ферментті активтендіре түседі немесе кіші молекулалы органикалық зат (витаминдер) болуы мүмкін.
Күрделі ферменттерге тотықтырушы және химиялық топтарды тасымалдаушы ферменттер жатады. Күрделі ферменттер тек апоферменттерден, ғана емес, сонымен қатар белок емес заттардан тұрады.
Оксидоредуктазалар- бұл тотығу – тотықсыздану реакцияларын катализдейтін ферменттер. Олардың биологиялық жолмен энергия өндіруде зор маңызы бар.
Кейбір жағдайда тотығатын заттардан сутегі де бөлінеді. Сондықтан бұл ферментті дигидрогеназа деп те атайды.
Оксидаза-аэробты дегидраза. Олар тотығатын органикалық заттан сутегін бөліп алып, ауадағы оттегіне береді де, ортада су немесе сутегі асқын тотығын түзейді.
Пероксидаза-фенол, полифенол, хош иісті аминдердің сутегі асқын тотығымен тотығуын жеделдетеді. Бұлар жануарлар клеткаларында жоғары және төменгі сатыдағы өсімдіктерде, көптеген микроорганизмдерде кездеседі.
Каталаза-тотығу реакциясына тікелей қатыспағанымен аэробты тыныс алуға байланысты процестерге қатысады. Әсіресе аэробты бактерияларда көп тараған фермент. Сонымен қатар ол сутегінің асқын тотығын оттегіне және суға ажыратады. Бұл оның улы қасиетін жояды.
Трансфераза – қалдық молекулаларды, атомдар тобының немесе жекелеген радикалдардың бір қосылыстан екінші қосылысқа тасымалдануын қамтамасыз ететін ферменттер. Бұл ферменттер өсімдіктерде кең тараған углеводтар биосинтезіне қатысады. Амин қышқылдарының кето қышқылдарға ауысуында осы ферменттің маңызы зор.
Пектидаза-белоктардағы пептидтік байланыстарды үзуге гидролиздену арасында жүреді.
Амилаза-крахмалдарды, гликогенді мальтоза қалпына дейін ыдырататын. Ол көптеген зең саңырауқұлақтары мен бактерияларда кездеседі. Лактаза-сүт қанты лактазаны глюкоза мен галактозаға ажыратады. Көптеген сүт қышқылы бактерияларында кездеседі.
Целюлозаны цитаза деп те атайды. Бұл көптеген анаэробты бактерияларда кездеседі. Ол клетчатканы целобиозаға және жай қантқа глюкозаға дейін ажыратады.
Пектиназа – пектин заттарын гидролиздейді онда галактоза, арабиноза,ксилоза, сірке, галактуран қышқылдары түзіледі. Сонымен бірге бұдан пектин қышқылдары түзіледі. Ол пектиназа ферментінің әсерінен жай өнімдерге ажырайды. Бұл фермент көптеген заң саңырауқұлақтардан табылады.
Липаза-майды гидролиздеу арқылы глицерин мен май қышқылдарына ажыратады. Мұның сүтті ұйытатында қасиеті бар. Бұл фермент көптеген шіріткіш бактерияларда, өсімдіктерде, асқазан сөлінде кездеседі.
Лиаза-атомдар тобын ажыратып полипептид және қосып алу реакцияларына судың немесе фосфор қышқылының қатысынсыз катализдейді, мұнда су, аммияк, көмір қышқыл газы т.б. бөлінеді.
Жалпы микробтық ферменттердің әрекеті күшті болады. Сондықтан оларды өндірісте кеңінен қолданады.