Torpaqların fermentativ fəaliyyəti. "Ferment fəaliyyəti" ifadəsi nə deməkdir?

Torpaqların fermentativ fəaliyyəti [latdan. Fermentum - maya] - torpağın tərkibində olan fermentlər hesabına ekzogen və öz üzvi və mineral birləşmələrinin çevrilmə proseslərinə katalitik təsir göstərmə qabiliyyəti. Torpaqların fermentativ fəaliyyətini xarakterizə edərkən ümumi aktivlik göstəricisini nəzərdə tuturuq. Müxtəlif torpaqların fermentativ fəaliyyəti eyni deyil və onların genetik xüsusiyyətləri və qarşılıqlı təsir göstərən ətraf mühit amillərinin kompleksi ilə bağlıdır. Torpaqların fermentativ aktivliyinin səviyyəsi 1 q torpağa düşən zaman vahidində parçalanmış substratın miqdarı ilə ifadə olunan müxtəlif fermentlərin (invertaz, proteaz, ureaza, dehidrogenaz, katalaza, fosfataz) fəaliyyəti ilə müəyyən edilir.

Torpaqların biokatalitik aktivliyi onların mikroorqanizmlərlə zənginləşmə dərəcəsindən və torpağın növündən asılıdır. Fermentlərin aktivliyi humusun tərkibində, reaksiyaların növləri, redoks potensialı və digər profil göstəriciləri ilə fərqlənən genetik üfüqlər boyu dəyişir.

Bakirə meşə torpaqlarında fermentativ reaksiyaların intensivliyi əsasən meşə zibilinin horizontları, əkin torpaqlarında isə əkin layları ilə müəyyən edilir. A və ya Ap horizontları altında yerləşən bütün bioloji cəhətdən az aktiv olan genetik horizontlar aşağı ferment aktivliyinə malikdir. Torpağın becərilməsi ilə onların fəaliyyəti bir qədər artır. Meşə torpaqları əkin sahələri üçün işləndikdən sonra formalaşan əkin horizontunun enzimatik aktivliyi meşə zibilinə nisbətən kəskin şəkildə azalır, lakin becərildikcə artır və yüksək becərilmiş torpaqlarda meşə zibilinin göstəricilərinə yaxınlaşır və ya ondan artıq olur.

Fermentlərin aktivliyi torpağın münbitliyinin vəziyyətini və kənd təsərrüfatında istifadə zamanı baş verən daxili dəyişiklikləri və əkinçilik mədəniyyətinin səviyyəsini əks etdirir. Bu dəyişikliklər həm bakirə və meşə torpaqlarının becərilməsinə cəlb edilməsi, həm də onlardan istifadənin müxtəlif üsulları ilə aşkar edilir.

Bütün Belarusiyada əkin torpaqlarında hər il 0,9 t/ha-a qədər humus itirilir. Eroziya nəticəsində tarlalardan hər il 0,57 t/ha humus bərpa olunmaz şəkildə çıxarılır. Torpağın nəmsizləşməsinin səbəbləri torpağın üzvi maddələrinin minerallaşmasının artması, torpağa üzvi gübrələrin kifayət qədər tədarükü nəticəsində yeni humus əmələ gəlməsi proseslərinin minerallaşmadan geri qalması və torpağın fermentativ aktivliyinin azalmasıdır.

Torpağın üzvi maddələrinin biokimyəvi çevrilmələri fermentlərin təsiri altında mikrobioloji fəaliyyət nəticəsində baş verir. torpaq mikroorqanizminin fermentativ fəaliyyəti

Fermentlər heyvanların, bitkilərin və mikroorqanizmlərin həyatında xüsusi rol oynayır. Torpaq fermentləri bitki, heyvan və mikrob qalıqlarının parçalanmasında, həmçinin humusun sintezində iştirak edir. Nəticədə, qida maddələri çətin həzm olunan birləşmələrdən bitkilər və mikroorqanizmlər üçün asanlıqla əldə edilə bilən formalara keçir. Fermentlər yüksək aktivlik, hərəkətin ciddi spesifikliyi və müxtəlif ətraf mühit şəraitindən böyük asılılıq ilə xarakterizə olunur. Katalitik funksiyası sayəsində bədəndə və ya onun xaricində çoxlu sayda kimyəvi reaksiyaların sürətlə baş verməsini təmin edirlər.

Digər meyarlarla birlikdə torpağın fermentativ fəaliyyəti torpağın becərilməsi dərəcəsini təyin etmək üçün etibarlı diaqnostik göstərici kimi xidmət edə bilər. Araşdırma nəticəsində 4, s. 91 mikrobioloji və fermentativ proseslərin fəaliyyəti ilə torpağın münbitliyini artıran tədbirlərin həyata keçirilməsi arasında əlaqə qurdu. Torpağın becərilməsi və gübrələnməsi mikroorqanizmlərin inkişafı üçün ekoloji şəraiti əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir.

Hal-hazırda bioloji obyektlərdə bir neçə min fərdi ferment aşkar edilmişdir və onlardan bir neçə yüz nəfər təcrid olunmuş və tədqiq edilmişdir. Məlumdur ki, canlı hüceyrədə hər biri bu və ya digər kimyəvi reaksiyanı sürətləndirən 1000-ə qədər müxtəlif ferment ola bilər.

Fermentlərin istifadəsinə maraq həm də onunla bağlıdır ki, texnoloji proseslərin təhlükəsizliyinin artırılması tələbləri daim artır. Bütün bioloji sistemlərdə mövcud olmaqla, bu sistemlərin həm məhsulu, həm də aləti olan fermentlər sintez olunur və fizioloji şəraitdə (pH, temperatur, təzyiq, qeyri-üzvi ionların olması) fəaliyyət göstərir, bundan sonra amin turşularına parçalanaraq asanlıqla xaric olurlar. Əksər ferment proseslərinin həm məhsulları, həm də tullantıları toksik deyil və asanlıqla parçalanır. Bundan əlavə, bir çox hallarda sənayedə istifadə olunan fermentlər ekoloji cəhətdən təmiz şəkildə istehsal olunur. Fermentlər qeyri-bioloji katalizatorlardan təkcə təhlükəsizliyi və bioloji parçalanma qabiliyyətinin artması ilə deyil, həm də təsirinin spesifikliyi, mülayim reaksiya şəraiti və yüksək effektivliyi ilə seçilir. Fermentlərin təsirinin səmərəliliyi və spesifikliyi yüksək məhsuldarlıqla hədəf məhsullar əldə etməyə imkan verir ki, bu da fermentlərin sənayedə istifadəsini iqtisadi cəhətdən sərfəli edir. Fermentlərin istifadəsi texnoloji proseslərdə su və enerji istehlakını azaltmağa kömək edir, atmosferə CO2 emissiyalarını azaldır və texnoloji dövrlərin əlavə məhsulları ilə ətraf mühitin çirklənməsi riskini azaldır.

Qabaqcıl kənd təsərrüfatı texnologiyasından istifadə təkcə əkin üçün deyil, həm də sualtı torpaq qatlarının mikrobioloji proseslərini əlverişli istiqamətə dəyişə bilər.

Hüceyrədənkənar fermentlərin birbaşa iştirakı ilə torpağın üzvi birləşmələri parçalanır. Beləliklə, proteolitik fermentlər zülalları amin turşularına parçalayır.

Ureaz karbamidi CO2 və NH3-ə parçalayır. Yaranan ammonyak və ammonium duzları bitkilər və mikroorqanizmlər üçün azotla qidalanma mənbəyi kimi xidmət edir.

Karbohidratların parçalanmasında invertaz və amilaza iştirak edir. Fosfat qrupunun fermentləri torpaqda üzvi fosfor birləşmələrini parçalayır və sonuncunun fosfat rejimində mühüm rol oynayır.

Torpağın ümumi fermentativ fəaliyyətini xarakterizə etmək üçün adətən torpaq mikroflorasının böyük əksəriyyətinə xas olan ən ümumi fermentlərdən - invertaz, katalaza, proteaz və s.

Respublikamızın şəraitində bir çox tədqiqatlar aparılmışdır 16, s. 115 antropogen təsir altında olan torpaqların münbitlik və enzimatik aktivlik səviyyəsindəki dəyişiklikləri öyrənmək məqsədi daşıyır, lakin təcrübə şəraitinin fərqliliyi və nəticələrin müqayisəsinin çətinliyi səbəbindən əldə edilən məlumatlar dəyişikliklərin xarakterinə hərtərəfli cavab vermir. tədqiqat metodları.

Bu baxımdan torpağın humus vəziyyətinin və onun fermentativ fəaliyyətinin spesifik torpaq-iqlim şəraitində yaxşılaşdırılması probleminin optimal həll yolunun əsaslı becərmənin resursa qənaət üsullarının işlənib hazırlanması və torpaq mühafizəsi strukturun qorunmasına, torpağın sıxılmasının qarşısının alınmasına və onların keyfiyyət vəziyyətinin yaxşılaşdırılmasına və minimum xərclə torpağın münbitliyinin bərpasına kömək edən əkin dövriyyəsi çox aktualdır.

Fermentlərin kataliz etdiyi reaksiyaların sürətini təyin edən amilləri və fermentlərin aktivləşməsi və inhibəsi ilə bağlı sualları qısaca nəzərdən keçirək.

Məlum olduğu kimi, hər hansı kimyəvi reaksiyanın sürəti zamanla azalır, lakin fermentativ reaksiyaların sürətinin zamana qarşı əyrisi (bax.

düyü. 4.17) adətən homojen kimyəvi reaksiyalar üçün xarakterik olan ümumi formaya malik deyildir. Zamanla fermentativ reaksiyaların sürətinin azalması reaksiya məhsullarının inhibitor təsiri, fermentin substratla doyma dərəcəsinin azalması (çünki reaksiya davam etdikcə substratın konsentrasiyası azalır) və qismən ola bilər. ətraf mühitin müəyyən bir temperaturda və pH-da fermentin inaktivasiyası. Bundan əlavə, əks reaksiyanın sürətinin təsirini nəzərə almaq lazımdır ki, bu da fermentativ reaksiya məhsullarının konsentrasiyası artdıqca əhəmiyyətli ola bilər. Bu halları nəzərə alaraq, toxumalarda və bioloji mayelərdə fermentativ reaksiyaların sürətini öyrənərkən ilkin reaksiya sürəti adətən fermentativ reaksiyanın sürəti xəttinə yaxınlaşdıqda (o cümlədən, substratın konsentrasiyası fermenti doyurmaq üçün kifayət qədər yüksək olduqda) müəyyən edilir. ).

Substrat və ferment konsentrasiyalarının fermentativ reaksiya sürətinə təsiri

Yuxarıdakı materialdan vacib bir nəticə çıxır ki, fermentativ reaksiyanın sürətini təyin edən ən əhəmiyyətli amillərdən biri substratın konsentrasiyasıdır. Daimi ferment konsentrasiyasında, substratın miqdarının daha da artması reaksiya sürətinə praktiki olaraq heç bir təsir göstərmədikdə, reaksiya sürəti tədricən artır, müəyyən bir maksimuma çatır (bax. Şəkil 4.12 və 4.13); bu hallarda ümumiyyətlə substratın artıq olduğu və fermentin tam doymuş olduğu qəbul edilir. Sonuncu halda sürəti məhdudlaşdıran amil fermentin konsentrasiyasıdır.

İstənilən enzimatik reaksiyanın sürəti birbaşa fermentin konsentrasiyasından asılıdır. Şəkildə. Şəkil 4.18, substratın doymuş konsentrasiyalarının mövcudluğunda reaksiya sürətləri ilə fermentin artan miqdarı arasında əlaqəni göstərir. Bu kəmiyyətlər arasında mövcud xətti əlaqə reaksiyanın sürətinin mövcud fermentin miqdarına mütənasib olduğunu göstərir.

Fermentlərin aktivləşdirilməsi və inhibisyonu

Enzimatik reaksiyanın sürəti, yəni fermentin fəaliyyəti də mühitdə aktivatorların və inhibitorların olması ilə müəyyən edilir: birincisi reaksiya sürətini artırır və bəzən onu dəyişdirir, ikincisi reaksiyanı maneə törədir. Fermentlərin fəaliyyətinə təsir edən kimyəvi birləşmələr arasında müxtəlif növlər var

Cədvəl 4.4. Metalla aktivləşdirilmiş fermentlər

Ferment	Metal	Ferment	Metal
Sitokromlar	Fe	Amilaza	Ca
katalaza	»	Lipaza	»
Peroksidaza	>>	Karbonik anhidraz	Zn
Triptofan oksidaz	»	Laktat dehidrogenaz	»
Homogentiza	»	Uricaza	»
Askorbat oksidaz	Si	Karboksipeptidaza	»
tirozinaza	»	Piruvat karboksilaza	Mg
Fenoloksidaza	»	Fosfatazlar	»
Ksantin oksidaz	Mo	Fosfoqlükokinaza	»
Nitrat reduktaza	»	Arginaza	Mn
Aldehid oksidaz	»	Fosfoqlükomaza	»
Bəzi peptidazlar	Co	Xolinesteraza	»

müxtəlif maddələr. Beləliklə, hidroklor turşusu pepsinin, safra turşularının - pankreas lipazının təsirini aktivləşdirir; bəzi toxuma fermentləri (oksidoredüktazlar, katepsinlər, arginaza), bitki proteinazı papain və başqaları sərbəst SH qrupları (qlutatyon, sistein) olan birləşmələrlə, bəziləri də C vitamini ilə əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşdirilir. Divalent ionlar xüsusilə tez-tez aktivatorlar və bəzən birvalent metallar kimi xidmət edir. Dəlillər əldə edilmişdir ki, bütün məlum fermentlərin təxminən dörddə biri tam katalitik fəaliyyət göstərmək üçün metalların mövcudluğunu tələb edir. Bir çox fermentlər metallar olmadıqda ümumiyyətlə aktiv deyillər. Beləliklə, sink çıxararkən, karbonik anhidraz praktik olaraq fermentativ fəaliyyətdən məhrumdur; Üstəlik, bu fermentin təsiri üçün sink başqa bir metal ilə əvəz edilə bilməz. Fəaliyyəti bir sıra metallar tərəfindən aktivləşdirilən fermentlər məlumdur, xüsusən enolaza Mg 2 +, Mn 2 +, K + ilə aktivləşdirilir. Cədvəldə 4.4-də bəzi fermentlərin fəaliyyətində metalların iştirakına dair nümunələr verilmişdir”.

Fermentlərin aktivləşdirici fəaliyyətində metalların roluna gəldikdə, mövcud məlumatlar göstərir ki, bəzi hallarda metal ionları (Co 2 +, Mg 2 +, Zn 2 +, Fe 2+) fermentlərin protez qruplarının funksiyalarını yerinə yetirir və ya elektron kimi xidmət edir. qəbuledicilər və donorlar və ya elektrofillər və ya nükleofillər kimi çıxış edərək reaktiv qrupları tələb olunan oriyentasiyada saxlayırlar. Digər hallarda, onlar substratın aktiv sahəyə bağlanmasına və ferment-substrat kompleksinin formalaşmasına kömək edirlər. Məsələn, Mg 2+ ionları mənfi yüklü fosfat qrupu vasitəsilə bu birləşmələrin hidrolizini kataliz edən fosfatazların aktiv mərkəzinə üzvi maddələrin monofosfor efirlərinin əlavə olunmasını təmin edir. Bəzi hallarda metal substratla birləşərək fermentin fəaliyyət göstərdiyi əsl substratı əmələ gətirir. Xüsusilə, Mg 2+ ionları əsl substratın – ATP-nin maqnezium duzunun əmələ gəlməsi hesabına kreatinfosfokinazanı aktivləşdirir. Nəhayət, ferment molekulunun aktiv mərkəzinin və bütün üçölçülü strukturunun formalaşmasında və sabitləşməsində metalların (məsələn, tüpürcək amilaza molekulunda Ca 2+ ionlarının) birbaşa iştirakının eksperimental sübutları mövcuddur. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, metallar tez-tez allosterik modulyatorlar kimi çıxış edir (effektorlar, Şəkil 4.22-yə baxın). Allosterik mərkəzlə qarşılıqlı əlaqədə olan belə bir metal (effektor) fermentin ən əlverişli məkan konfiqurasiyasının və aktiv ferment-substrat kompleksinin formalaşmasına kömək edir.

Fizioloji konsentrasiyalarda olan anionlar adətən təsirsizdir və ya fermentlərə az aktivləşdirici təsir göstərir. İstisna pe-

sin, anionlar tərəfindən aktivləşdirilən bəzi oksidoreduktazalar, həmçinin nişastanın hidrolizini kataliz edən, xlor ionlarının təsiri altında aktivliyi artan tüpürcək amilazası və halogen anionları tərəfindən aktivləşdirilən adenilat siklaza.

İnhibitorlar adətən fermentlər tərəfindən kataliz olunan reaksiyaların qismən və ya tam inhibə edilməsinə səbəb olan maddələr adlanır. Bu yaxınlarda ferment inhibitorları kimi fəaliyyət göstərən zülallar (və ya polipeptidlər) olan antienzimlər (antifermentlər) aşkar edilmişdir. Belə maddələrə, məsələn, soya tripsin inhibitoru və serum antitripsin daxildir. Onlar müvafiq fermentlərlə çətin dissosiasiya olunan komplekslər əmələ gətirirlər. Bəzən inhibitor kompleks fermentlərin bir hissəsi ola bilər, məsələn, canlı orqanizmlərdə fosforlaşma və fosforlaşma proseslərini kataliz edən protein kinazları və protein fosfatazları. Bununla belə, bu cür antifermentlərin həqiqi inhibitorlar və ya tənzimləyici alt birliklər olub-olmaması hələ aydınlaşdırılmamışdır, xüsusən də zülal kinazda tənzimləyici (R) və zülal fosfatazda inhibitor (I) alt bölmənin təyinatında fərq nədir. .

Fermentlər zülallardır, buna görə də zülalın denatürasiyasına səbəb olan hər hansı agentlər (istilik, turşular, qələvilər, ağır metal duzları) fermentin inaktivasiyasına gətirib çıxarır. Bununla belə, belə inaktivasiya nisbətən qeyri-spesifikdir. Fermentlərin təsir mexanizmi ilə əlaqəli deyil. Daha böyük bir qrup, bir fermentə və ya əlaqəli fermentlər qrupuna təsir edən xüsusi inhibitorlardan ibarətdir. Bu inhibitorların araşdırılması bir sıra səbəblərə görə vacibdir. Birincisi, inhibitorlar fermentin aktiv yerinin təbiəti, həmçinin onun funksional qrupları və ferment-substrat kompleksinin əmələ gəlməsini təmin edən kimyəvi bağlar haqqında qiymətli məlumat verə bilər. Kimyəvi reaksiya sferasından xaric, ferment molekulunda bu və ya digər qrupu xüsusi olaraq bağlayan maddələr məlumdur. Beləliklə, yodoasetat 1CH 2 -COOH, onun amid və etil efiri, paraxloromerkuribenzoat ClHg-CgH 4 -COOH və digər reagentlər bəzi SH qrup fermentləri ilə nisbətən asanlıqla kimyəvi əlaqəyə girirlər. Əgər bu cür qruplar kataliz aktı üçün vacibdirsə, onda belə inhibitorların əlavə edilməsi ferment aktivliyinin tam itirilməsinə səbəb olur:

R- S H+ICH 2 -COOH-«-HI+R- S -CH2-COOH

Bir sıra digər fermentlərin (xolinesteraza, tripsin və ximotripsin) fəaliyyəti aktiv ərazidə serinin əsas hidroksil qrupunun bloklanması səbəbindən DPP kimi bəzi fosfor üzvi birləşmələr tərəfindən güclü şəkildə inhibə edilir. İkincisi, inhibitorlar elektroforetik hərəkətlilikdə deyil, eyni inhibitora həssaslıqdakı fərqlərdə çox fərqlənən fermentlərin və izoenzimlərin çoxsaylı formalarının təbiətini öyrənmək üçün enzimologiyada geniş istifadə tapdılar.

Çoxmərhələli metabolik prosesin ayrı-ayrı mərhələlərini söndürən inhibitorların köməyi ilə kimyəvi reaksiyaların ardıcıllığını və iştirak edən fermentlərin təbiətini dəqiq müəyyən etmək olar. Beləliklə, yodoasetat, flüorid və digər inhibitorların istifadəsi ilə 11 ferment və 10 ara metaboliti əhatə edən 11 mərhələdən ibarət əzələ toxumasında qlükozanın laktik turşuya redoks çevrilməsinin qlikolitik yolu deşifrə edilmişdir.

Bir çox toksinlərin və zəhərlərin orqanizmə təsir mexanizmi fermentlərin inhibə edilməsi ilə bağlıdır. Belə ki, məlumdur ki, hidrosian turşusu ilə zəhərlənmə hallarında ölüm tənəffüs fermentlərinin (sitoxrom oksidazanın), xüsusən də beyin hüceyrələrinin tam inhibəsi nəticəsində baş verir. Bəzi insektisidlərin insan və heyvan orqanizminə toksik təsiri sinir sisteminin fəaliyyətində əsas rol oynayan ferment olan xolinesterazanın fəaliyyətinin ləngiməsi ilə əlaqədardır.

Rasional kimyaterapiya - dərmanların tibbdə məqsədyönlü istifadəsi - bu dərmanların fermentlərin biosintezinə, fermentlərin özlərinə və ya onların orqanizmdə tənzimlənməsinə təsir mexanizmi haqqında dəqiq biliyə əsaslanmalıdır. Seçici inhibitorlar bəzən müəyyən xəstəliklərin müalicəsi üçün istifadə olunur. Beləliklə, kəskin pankreatitin müalicəsi üçün tripsin, kimotripsin və kallikreinin inhibitoru - trasilol geniş istifadə olunur. Bəzi təbii və sintetik birləşmələrin (antimetabolitlər adlanan) fermentlərə selektiv inhibitor təsiri kemoterapevtik preparatların sintezinin effektiv üsullarının işlənib hazırlanması üçün əsas rolunu oynayır. Bu yol ferment sintezini və maddələr mübadiləsi sürətini tənzimləmək üçün geniş imkanlar açır.

İnhibisyon növləri. Geri dönən və geri dönməyən inhibe arasında fərq qoyulur. Əgər inhibitor molekulu fermentin funksional qruplarında daimi dəyişikliklərə və ya modifikasiyaya səbəb olarsa, bu tip inhibə geri dönməz adlanır. Lakin daha tez-tez, Michaelis-Menten tənliyi əsasında kəmiyyətcə öyrənilə bilən geri dönən inhibə baş verir. Reversible inhibisyon, öz növbəsində, substratın konsentrasiyasını artırmaqla fermentativ reaksiyanın inhibəsini aradan qaldırmağın mümkün olub-olmamasından asılı olaraq rəqabətli və qeyri-rəqabətli bölünür.

Rəqabətli inhibə, substrata bənzər bir quruluşa malik olan, lakin əsl substratın strukturundan bir qədər fərqli olan maddələrdən qaynaqlana bilər. Bu tip inhibənin klassik nümunəsi malon turşusu ilə süksinat dehidrogenazanın (SDH) inhibə edilməsidir. Bu ferment süksin turşusunu (süksinat) fumarin turşusuna dehidrogenləşdirərək oksidləşməni katalizləyir:

Əgər mühitə malonat (inhibitor) əlavə olunarsa, o zaman onun həqiqi substrat süksinatla struktur oxşarlığı nəticəsində (eyni ionlaşmış karboksil qruplarından ikisinin olması) aktiv mərkəzlə reaksiyaya girərək ferment inhibitoru əmələ gətirir. kompleks, lakin malonatdan hidrogen transferi baş vermir. Substrat (süksinat) və inhibitor (malonat) strukturlarından bəri

hələ də bir qədər fərqlidirlər, aktiv sayta bağlanmaq üçün yarışırlar! və inhibə dərəcəsi inhibitorun mütləq konsentrasiyası ilə deyil, malonat: və suksinatın konsentrasiyalarının nisbəti ilə müəyyən ediləcəkdir. Bu tip inhibə bəzən metabolik antaqonizmin inhibisyonu adlanır (şək. 4.19).Ümumi formada inhibitor və ferment arasındakı reaksiya aşağıdakı tənlik ilə təmsil oluna bilər:

Nəticədə ferment-inhibitor kompleksi (EI) adlanan kompleks ferment-substrat kompleksindən (ES) fərqli olaraq reaksiya məhsulları yaratmaq üçün parçalanmır. EI kompleksinin dissosiasiya sabiti və ya inhibitor sabiti (ATj), Michaelis-Menten nəzəriyyəsinə əsasən, əks və irəli reaksiyaların sabitlərinin nisbəti kimi müəyyən edilə bilər:

yəni inhibitor sabiti fermentin və inhibitorun konsentrasiyasının məhsulu ilə düz mütənasibdir və E1 kompleksinin konsentrasiyası ilə tərs mütənasibdir.

Rəqabətli inhibə üsulu tibbi praktikada geniş tətbiq tapmışdır. Məsələn, məlumdur ki, sulfanilamid preparatları bakteriyaların yaratdığı bəzi yoluxucu xəstəliklərin müalicəsi üçün istifadə olunur. Məlum olub ki, bu preparatlar struktur baxımından bakteriya hüceyrəsinin bakterial fermentlərin tərkib hissəsi olan fol turşusunu sintez etmək üçün istifadə etdiyi para-aminobenzoy turşusuna bənzəyir. Bu struktur oxşarlığına görə sulfanilamid para-aminobenzoy turşusunu fol turşusunu sintez edən fermentlə kompleksdən çıxararaq fermentin təsirini bloklayır ki, bu da bakteriya inkişafının qarşısını alır.

B6 vitamini və fol turşusunun bəzi analoqları, xüsusən deoksipiridoksin və aminopterin (bax. Fəsil 5) orqanizmdə bir çox biokimyəvi prosesləri inhibə edərək rəqabət qabiliyyətli, sözdə koenzim inhibitorları (və ya antivitaminlər) kimi çıxış edir.

Qeyri-rəqabətli tormozlamaya struktur olaraq substratlara bənzəməyən və çox vaxt aktiv mərkəzə deyil, ferment molekulunun başqa yerlərinə bağlanan maddələr səbəb olur. Bir çox hallarda inhibe dərəcəsi inhibitorun fermentə təsir müddəti ilə müəyyən edilir. Bu cür inhibə ilə, sabit bir kovalent bağın meydana gəlməsi ilə əlaqədar olaraq, ferment tez-tez tam inaktivasiyaya məruz qalır və sonra inhibə geri dönməz olur. Geri dönməz inhibə (inaktivasiya) nümunələri ferment molekulunda funksional qrupların və ya metal ionlarının bağlanması və söndürülməsindən ibarət olan yodoasetatın, DPP-nin, həmçinin dietil-p-nitrofenil fosfatın və hidrosiyan turşusunun fəaliyyətidir.

İnhibisyonun növü ilə bağlı sualı aydınlaşdırmaq üçün Michaelis-Menten, Lineweaver-Burk tənliklərindən və ya digərlərindən, məsələn Edie-Hofstee tənliyindən istifadə edin:

və düzxətli koordinatlarda müvafiq qrafiklər.

Şəkildə. 4.20 aydındır ki, rəqabətli bir inhibe növü ilə inhibitor dəyəri artırır K t(absis üzərində kəsilmiş seqmentlərin uzunluğundakı fərqə bərabər miqdarda), maksimum sürətə təsir etmədən. Bu o deməkdir ki, kifayət qədər yüksək substrat konsentrasiyasında [S] inhibitor EI kompleksindən substrat molekulları ilə yerdəyişir. Qeyri-rəqabətli inhibisyonla (Şəkil 4.21) inhibitor maksimum sürəti azaldır. Əgər dəyər K t azalmır, sonra tamamilə rəqabətsiz inhibədən danışırlar. Bənzər bir inhibə növü qeyri-aktiv, çətin dissosiasiya olunan EI və (və ya) EIS komplekslərinin formalaşması zamanı baş verir. Bununla belə, çox vaxt qarışıq inhibe növü (bəzən qismən rəqabətsiz tip adlanır) mövcuddur ki, burada Fmax-ın azalması eyni vaxtda artımla birləşdirilir. K t. Bu o deməkdir ki, EI kompleksi qismən aktivliyi, yəni substratın gecikmiş katalitik transformasiyaya məruz qaldığı aralıq üçlü EIS kompleksi yaratmaq qabiliyyətini saxlayır. Nadir hallarda, substrat konsentrasiyasının artması ilə ferment fəaliyyətinin inhibə dərəcəsi arta bilər; Bu inhibe növü üçün rəqabətsiz inhibisyonun olduqca qeyri-dəqiq termini təklif edilmişdir. Belə inhibisyonun mexanizmlərindən biri inhibitoru ES kompleksi ilə birləşdirərək qeyri-aktiv və ya yavaş reaksiya verən üçlü ESI kompleksi yaratmaq imkanı ilə bağlıdır.

Beləliklə, substrat konsentrasiyalarının bir funksiyası kimi fermentativ reaksiya sürətlərini qrafik olaraq təhlil edərək, fermentativ katalizin mümkün mexanizmini işıqlandıran fermentativ reaksiyaların kinetikasına dair qiymətli məlumat əldə etmək olar.

FERMENTLƏRİN FƏALİYYƏTİNİN TANIMLANMASI

Canlı orqanizmlərin unikal xüsusiyyətlərindən biri katabolik (biodeqradativ) və anabolik (biosintetik) proseslərin heyrətamiz tarazlığıdır. Eyni zamanda, orqanizmin daxili mühitinin sabitliyini təmin edən müxtəlif tənzimləmə mexanizmləri ilə tənzimlənən hüceyrələrdə yüzlərlə və minlərlə müxtəlif maddələrin sintezi, parçalanması və qarşılıqlı çevrilməsi prosesləri eyni vaxtda həyata keçirilir. Ferment fəaliyyətini tənzimləyən mexanizmlərin mühüm rol oynadığı bu tənzimləmə mexanizmlərindən bəziləri aşağıda müzakirə olunacaq.

_£Təsir kütləvi hərəkət qanunu. Fermentlə katalizləşən geri dönən kimyəvi reaksiyada, məsələn: A + B<=* С + D концентрация компонентов реакции и со­ответственно направление реакции будут регулироваться влиянием закона действия масс. Оно, в частности, может быть показано в обратимой реакции трансаминиро-вания, катализируемой ферментом аланинаминотрансферазой:

Alanya + a-Ketoglutarat +± Piruvat + Qlutamat

Bu tip tənzimləmə açıq şəkildə yalnız məhdud rol oynayır, çünki real şəraitdə reaksiya adətən bir istiqamətdə gedir, çünki yaranan məhsullar digər fermentlərin təsiri üçün substrata çevrilə bilər və reaksiya sferasından çıxarılır; bu hallarda həqiqi tarazlıq deyil, sabit (stasionar) vəziyyət qurulur.

^ Kəmiyyətdə dəyişiklik ferment. Bakteriyalar karbon və enerjinin yeganə mənbəyinin bu və ya digər karbohidrat, məsələn, qlükoza olduğu mühitdə yetişdirildikdə induksiya edilmiş ferment sintezi fenomeni yaxşı öyrənilmişdir. Mühitdə qlükozanın laktoza ilə əvəz edilməsi laktozu qlükoza və qalaktoza parçalayan qalaktozidaza fermentinin (laktoza geni tərəfindən proqramlaşdırılmış, 13-cü fəsilə baxın) induksiya və ya adaptiv (qısa müddət gecikmə mərhələsindən sonra) sintezinə gətirib çıxarır. Heyvan toxumalarında fermentlərin belə sürətli sintezi nisbətən az müşahidə olunur və sintezin induksiya mexanizmi yalnız az sayda fermentlər (tirozin transaminazaları, serin və treonin dehidratazalar, triptofan pirrolazalar və s.) üçün öyrənilmişdir. Lakin orqanizmə müəyyən zəhərlər, kanserogen maddələr, alkaloidlər və insektisidlər daxil olduqda, yad maddələri oksidləşdirən qaraciyər hüceyrələrinin endoplazmatik şəbəkəsinin fermentlərinin - hidroksilazların aktivliyində (müvafiq olaraq, kəmiyyətdə) bir neçə gündən sonra kəskin artım müşahidə olunur. maddələr bədən üçün toksik olmayan məhsullara çevrilir. Digər tərəfdən, belə hidroksilazların təsiri altında bədəndə yad maddələrin daha zəhərli birləşmələrə çevrildiyi hallar təsvir edilmişdir. Detoksifikasiyanın əksi olan bu fenomen öldürücü sintez adlanır.

"-■ Profermentlər. Mədə-bağırsaq traktının və mədəaltı vəzinin proteolitik fermentləri qeyri-aktiv formada, profermentlər (zimogenlər) şəklində sintez olunur. Bu hallarda tənzimləmə, spesifik agentlərin təsiri altında profermentlərin aktiv fermentlərə çevrilməsi ilə əlaqədardır. Beləliklə, tripsin mədəaltı vəzidə tripsinogen şəklində sintez olunur. Sonuncu, avtokataliz nəticəsində və ya digər proteinazların təsiri altında bağırsaqda aktiv tripsinə çevrilir (bax. Fəsil 11). Qeyri-aktiv pepsinogenin aktiv pepsinə çevrilməsi xlorid turşusunun iştirakı ilə məhdud proteoliz nəticəsində avtokatalitik şəkildə həyata keçirilir və həmçinin polipeptid təbiətli spesifik inhibitorun profermentdən ayrılması ilə əlaqələndirilir. Proteinazların qeyri-aktiv formada və bir sıra digər qeyri-aktiv sələf zülallarının sintezi açıq-aydın müəyyən bioloji məna daşıyır, profermentlərin əmələ gəldiyi orqan hüceyrələrinin məhv edilməsinin qarşısını alır.

Fermentin kimyəvi modifikasiyası. Bəzi zülallar üçüncü strukturun formalaşması zamanı postsintetik modifikasiyaya məruz qalırlar (1-ci fəsildə bax). Məlum oldu ki,

enerji mübadiləsinin əsas fermentləri - fosforilaza, qlikogen sintaza və s. - həm də xüsusi fermentlər - zülal kinaz və protein fosfataz tərəfindən həyata keçirilən fosforlaşma və fosforlaşma ilə idarə olunur, onların fəaliyyət səviyyəsi öz növbəsində hormonlarla tənzimlənir. Karbohidrat mübadiləsinin əsas fermentlərinin fəaliyyət səviyyəsi və müvafiq olaraq, metabolik proseslərin intensivliyi və istiqaməti bu fermentlərin fosforlanmış və fosforlaşdırılmış formalarının nisbəti ilə müəyyən edilir. Fermentlərin kimyəvi postsintetik modifikasiyası həmçinin məhdud proteoliz, metilləşmə, qlikozilləşmə və digər prosesləri əhatə edir, bununla da ferment fəaliyyətinin mikroskopik tənzimlənməsi tipini və müvafiq olaraq metabolik proseslərin fizioloji sürətini təmin edir.

Əks əlaqə prinsipinə əsasən fermentlərin fəaliyyətinin tənzimlənməsi. Bir çox ciddi biosintetik reaksiyalarda, çoxmərhələli enzimatik prosesin sürət tənzimlənməsinin əsas növü, biosintetik zəncirin son məhsulu birinci pilləni kataliz edən fermentin fəaliyyətini boğduğu zaman əks əlaqənin inhibəsidir.

Fərz edək ki, hüceyrələrdə çoxmərhələli biosintetik proses baş verir, hər bir mərhələsi öz fermenti ilə katalizlənir:

Belə bir ümumi reaksiya ardıcıllığının sürəti əsasən son məhsulun (P) konsentrasiyası ilə müəyyən edilir, onun icazə verilən səviyyədən yuxarı yığılması prosesin birinci mərhələsinə, müvafiq olaraq, fermentə güclü inhibitor təsir göstərir. Et.

İlk dəfə olaraq izolösin və CTP sintezinin öyrənilməsi zamanı E.coli-də metabolitlər tərəfindən fermentlərin fəaliyyətinə nəzarətin belə mexanizminin mövcudluğu nümayiş etdirilmişdir. Məlum olub ki, son məhsul olan izolösin treonin dehidratazanın aktivliyini selektiv şəkildə yatırır ki, bu da treoninin beş fermentativ reaksiyanı özündə birləşdirən izolösinə çevrilməsi prosesində ilk addımı kataliz edir. Eynilə, CTP, biosintetik yolun son məhsulu olaraq, birinci fermentə (aspartat karbamoiltransferaza) inhibitor təsir göstərir və bununla da öz sintezini tənzimləyir. Bu cür inhibə geribildirim inhibisyonu və ya retroinhibisyon adlanır. Onun mövcudluğu bütün canlı orqanizmlərdə sübuta yetirilib və hazırda fermentlərin fəaliyyətinin və ümumilikdə hüceyrə mübadiləsinin tənzimlənməsinin aparıcı növlərindən biri hesab olunur”.

Digər tərəfdən, eyni zamanda biosintetik və biodeqradativ funksiyaları yerinə yetirən amfibolik proseslərdə 2 tənzimləmənin mövcudluğu həm retroinhibisiya növü, həm də yüksək enerjili birləşmələr - hüceyrənin enerji vəziyyətinin göstəriciləri ilə sübut edilmişdir. Amfibolik proseslər üçün, yalnız onlara xas olan unikal tənzimləmə növü, əlavə olaraq, çoxpilləli yolda ilk metabolit sonuncu mərhələni kataliz edən fermenti aktivləşdirdikdə, bir prekursor tərəfindən aktivləşdirmədir. Beləliklə, qlikogenin xəbərçisi olan qlükoza-6-fosfatın qlikogen sintaza fermentinə aktivləşdirici təsiri sübut edilmişdir.

Son məhsul tərəfindən inhibənin və birinci məhsulun aktivləşməsinin oxşar növləri allosterik (tənzimləyici) fermentlər üçün xarakterikdir, çünki substratdan struktur cəhətdən fərqli olan effektor ferment molekulunun məkandan uzaqda yerləşən xüsusi (allosterik) mərkəzində bağlanır. aktiv mərkəz. Aktiv və qeyri-aktiv allosterik fermentlərin sadələşdirilmiş formada qarşılıqlı çevrilmələri, həmçinin substratın və effektorların bağlanması zamanı müşahidə olunan konformasiya dəyişiklikləri Şəkil 1-də təqdim olunur. 4.22. Mənfi effektorun allosterik mərkəzə bağlanması ferment molekulunun aktiv mərkəzinin konfiqurasiyasında əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb olur, nəticədə ferment öz substratına yaxınlığını itirir (qeyri-aktiv kompleksin əmələ gəlməsi).

Allosterik qarşılıqlı təsirlər ilkin reaksiya sürətinin substratın və ya effektorun konsentrasiyasından asılılığının əyrilərinin təbiətində, xüsusən də bu əyrilərin S şəklində (hiperbolik Michaelis-Menten əyrisindən sapma) özünü göstərir. Bu o deməkdir ki, bir substrat molekulunun bağlanması ikinci molekulun aktiv yerdə bağlanmasını asanlaşdırır və bununla da reaksiyanın sürətini artırır. Bundan əlavə, allosterik tənzimləyici fermentlər reaksiya sürətinin ferment konsentrasiyasından qeyri-xətti asılılığı ilə xarakterizə olunur.

Ferment fəaliyyətinin tənzimlənməsinin digər növləri. Metabolik proseslərin sürətini və hüceyrədaxili fermentlərin fəaliyyətini idarə edən bir sıra digər mexanizmlər var. Hüceyrədə mövcud olan fermentin mütləq miqdarı onun sintez və parçalanma sürəti ilə tənzimlənir. Tənzimləmə mexanizmlərinə eyni zamanda ümumi substrat üçün fermentlər arasında rəqabət, izofermentlərdən birinin fəaliyyətinin dayandırılması (fermentlərin çoxsaylı formalarında), kofaktor konsentrasiyalarının təsiri və bölmələşmə fenomeni daxil ola bilər. Bölmələşmə mexanizmi, görünür, mühüm bioloji rol oynayır, fermentləri biomembranlardan (məsələn, lizosomal fermentlər: proteinazlar, fosfatazlar, ribonukleazlar və digər hidrolitik fermentlər, onların fəaliyyət göstərdiyi sitoplazmatik maddələrdən) istifadə edərək substratlarından fəza olaraq ayırır. Bundan əlavə, bu mexanizm eyni zamanda uyğun olmayan metabolik prosesləri ayırmağa imkan verir. Sonunculara misal olaraq, əsasən sitoplazmanın həll olunan fraksiyasında baş verən yağ turşularının sintezi yolları və mitoxondriyada cəmləşmiş yağ turşularının parçalanması yolları ola bilər.

FERMENTİN FƏALİYYƏTİNİN MƏYYƏNDİRİLMƏSİ

Bioloji obyektlərdə fermentlərin kəmiyyət tərkibinin müəyyən edilməsi müəyyən çətinliklər yaradır, çünki nadir istisnalarla toxumalarda fermentlər əhəmiyyətsiz dərəcədə kiçik konsentrasiyalarda mövcuddur. Buna görə də, fermentlərin miqdarı müəyyən, razılaşdırılmış ölçmə şərtləri altında katalizləşdirilmiş reaksiyanın sürəti ilə mühakimə olunur. Optimal temperatur, mühitin pH və fermentin substratla tam doyması şəraitində katalizləşdirilmiş reaksiyanın sürəti mütənasibdir.

ferment konsentrasiyası. Enzimatik reaksiyanın sürəti ya substratın itmə sürəti, ya da reaksiya məhsulunun əmələ gəlmə sürəti ilə mühakimə olunur. Bir fermentin konsentrasiyasını ifadə etmək və onun fəaliyyətini kəmiyyətcə qiymətləndirmək üçün Beynəlxalq Biokimyəvi İttifaqın Fermentlər üzrə Komissiyası standart beynəlxalq vahidi (E və ya U) tövsiyə etmişdir: ! İstənilən fermentin fəaliyyət vahidi optimal şəraitdə dəqiqədə 1 mikromol substratın çevrilməsini kataliz edən fermentin miqdarıdır (µmol/dəq). Beynəlxalq Vahidlər Sisteminin (SI) tətbiqi ilə əlaqədar olaraq, ferment vahidi katalının (kat) yeni tərifi təklif edilmişdir; 1 katalitik aktivlik 1 s-də 1 mol (1 mol/s) sürətlə reaksiya aparmağa qadirdir. Beynəlxalq vahidin (E) katala nisbəti aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər: 1 cat = 1 mol - ilə"" = 60 mol x x min " = 60 10 6 µmol x x min " 1 = 6 10 7 E; və ya 1 E = = 1 µmol min ~" =

= (1/60) µmol s " = = (1/60) µkat = 16.67 nkat. Beləliklə, fermentin 1 E-si 16.67 nkat-a uyğundur._23

Həmçinin ferment vahidlərini 25 °C-də, optimal pH və substrat konsentrasiyasını doyma konsentrasiyasından yuxarı ölçmək tövsiyə olunur. Bu hallarda, sürət substrata münasibətdə sıfır dərəcəli reaksiyaya uyğundur və yalnız ferment konsentrasiyasından asılı olacaq.

Fermentlərlə praktiki işdə aktivliyi ifadə etmək üçün tez-tez spesifik və molyar aktivliyin törəmə anlayışlarından istifadə olunur. Fermentin spesifik fəaliyyəti adətən 1 mq zülala düşən fermentativ aktivlik vahidlərinin sayı (və ya 1 kq aktiv zülalda katatalların sayı) kimi ifadə edilir. Saniyədə bir ferment molekulu ilə çevrilən substrat molekullarının sayı adətən inqilabların sayı və ya molar aktivlik adlanır (molyar katalitik aktivlik 1 q-mol fermentə görə katalitlərlə ifadə edilir). Eritrosit katalazasının bir molekulu, məsələn, hidrogen peroksidin 1 molekulunun 44.000-dən 1-ni parçalamağa qadirdir.

fermentlərin hüceyrədaxili lokalizasiyası

Fermentlərin hüceyrənin struktur formalaşmalarında (nüvə, mitoxondriya, lizosomlar və s.) lokalizasiyası məsələsi, xüsusilə preparativ enzimologiyada, tədqiqatçıya fermenti saf formada təcrid etmək və təcrid etmək tapşırığı verildikdə son dərəcə vacibdir. Sito- və histokimyadan istifadə edərək fermentin lokalizasiyasını aşkar etmək nisbətən asandır. Bunun üçün orqanın nazik kəsikləri müvafiq substratlarla inkubasiya edilir və inkubasiyadan sonra müəyyən bir rəng yaratmaq üçün uyğun reagentlər əlavə edilərək reaksiya məhsulunun lokalizasiyası aşkar edilir.

Preparativ enzimologiyada toxuma homogenatlarının differensial sentrifuqasiyası üsulundan daha çox istifadə olunur. Bunun üçün əvvəlcə uyğun bir parçalayıcıdan istifadə edərək hüceyrə quruluşu məhv edilir və nəticədə alınan kvazihomogen (homogenləşdirilmiş) kütlə 0 - 4 °C temperaturda diferensial sentrifuqaya məruz qalır. Yüksək sürətli sentrifuqalarda homogenatların diferensial sentrifuqasiyasının təxmini diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir. 4.23 "Adətən, fermentlərin paylanması homogenatların fraksiya santrifüqalanması ilə təcrid olunmuş ardıcıl fərdi fraksiyalarda, xüsusən də aşağı sentrifuqa sürətində əldə edilən nüvə fraksiyasında, orta sentrifuqa sürətində çökən mitoxondrial fraksiyada öyrənilir. , mikrosom (və ya ribosom) fraksiyasında), təcrid etmək üçün yüksək sürətli sentrifuqasiya tələb olunur və nəhayət, sitoplazmanın həll olunan hissəsi olan qalan şəffaf supernatantda. ondan lizosomlar kimi tanınan hissəcikləri təcrid etmək mümkündür, onların ölçüsü mitoxondrilərin və mikrosomların ölçüləri arasında aralıq yer tutur. Öz növbəsində, mikrosomal fraksiya da heterojendir, çünki o, əsasən heterogen strukturun endoplazmatik retikulum elementlərindən əmələ gəlir. .

Mərkəzdənqaçma ilə fraksiyalaşdırma üsulundan istifadə etməklə qaraciyərin və böyrəklərin nüvə fraksiyasının tərkibində az miqdarda ferment olduğu, baxmayaraq ki, bəzi zülalların nüvələrdə sintez olunduğu məlumdur. Zülal sintezinin əsas yeri, indi müəyyən edildiyi kimi, sitoplazmanın ribosom hissəsidir. Həmçinin göstərilmişdir ki, qlikolitik fermentlər əsasən sitoplazmanın həll olunan hissəsində, sitoxrom oksidaz və Krebs dövrünün fermentləri isə mitoxondrial fraksiyada lokallaşdırılmışdır. Yağ turşularının oksidləşdirici fosforlaşmasını və parçalanmasını kataliz edən fermentlər də mitoxondriya ilə əlaqələndirilir. Yağ turşularının biosintezini kataliz edən fermentlər, əksinə, sitoplazmanın həll olunan hissəsində olur.

Fermentləri bioloji obyektlərdən təmiz (homogen) vəziyyətdə təcrid etmək və təcrid etmək üçün zülalların fərdi formada təcrid edilməsi üsullarının bütün arsenalından istifadə olunur, bu da yuxarıda ətraflı müzakirə edilmişdir (1-ci fəslə baxın).

FERMENTİN TƏSNİFATI VƏ NOMENKLATURASİ

Fermentlərin müasir təsnifatı və nomenklaturası Beynəlxalq Biokimyəvi İttifaqın Fermentlər Komissiyası tərəfindən hazırlanmış və 1961-ci ildə Moskvada V Beynəlxalq Biokimyəvi Konqresində təsdiq edilmişdir 2 .

Sistemli nomenklaturaya ehtiyac, ilk növbədə, müxtəlif tədqiqatçıların öz mülahizələri ilə adlar təyin etdikləri yeni kəşf edilmiş fermentlərin sayının hər il sürətlə artması ilə diktə olunurdu. Üstəlik, bəzən eyni ferment üçün iki və ya daha çox ad istifadə olunurdu ki, bu da nomenklaturada qarışıqlığa səbəb olur. Bəzi ferment adları katalizləşən reaksiya növünü ümumiyyətlə əks etdirmirdi.

1961-ci ilə qədər fermentlərin vahid təsnifatı yox idi. Çətinliklər müxtəlif tədqiqatçıların fermentlərin təsnifatı üçün müxtəlif prinsipləri əsas götürmələrində idi. Komissiya fermentlərin təsnifatı və təyin edilməsi üçün əsas ola biləcək üç prinsipi nəzərdən keçirdi. Birinci prinsip fermentin kimyəvi təbiəti, yəni flavoproteinlərə, piridoksal fosfat zülallarına, hemoproteinlərə, metalloproteinlərə və s.-ə aiddir. Lakin bu prinsip təsnifat üçün ümumi əsas ola bilməzdi, çünki yalnız az sayda fermentlər üçün mövcud protez qrupları məlum identifikasiyası və birbaşa tərifidir. İkinci prinsip fermentin fəaliyyət göstərdiyi substratın kimyəvi təbiətidir; Bu prinsipə görə, fermenti təsnif etmək çətindir, çünki müəyyən bir sinifdə olan müxtəlif birləşmələr (zülallar, karbohidratlar, lipidlər, nuklein turşuları) və saysız-hesabsız aralıq metabolik məhsullar substrat kimi xidmət edə bilər. Qəbul edilmiş təsnifat üçüncü prinsipə əsaslanır - hər hansı bir fermentin fəaliyyətinə xas olan katalizləşdirilmiş reaksiya növü; fermentlərin təsnifatı və nomenklaturasının əsası kimi bu prinsipdən istifadə etmək məntiqlidir.

Beləliklə, katalizləşdirilmiş kimyəvi reaksiyanın növü substrat(lar)ın adı ilə birləşərək fermentlərin sistematik adlandırılması üçün əsas rolunu oynayır. Bu təsnifata görə fermentlər altı əsas sinfə bölünür: 1) oksidoreduktazalar; 2) transferazlar; 3) hidrolazalar; 4) liyazlar; 5) izomerazalar; 6) ligazalar (sintetazlar).

Oksidoreduktazlar. TO Oksidoredüktazalar sinfinə bioloji oksidləşmənin əsasını təşkil edən redoks reaksiyalarını kataliz edən fermentlər daxildir. Onların sistematik adları “donor: qəbuledici oksido-reduktaza” şəklindədir, məsələn, laktat: LDH üçün NAD “1” oksidoreduktaza.

Aşağıdakı əsas oksidoreduktazalar fərqləndirilir: protonların (elektronların) birbaşa oksigenə ötürülməsini kataliz edən aerob dehidrogenazlar və ya oksidazlar, protonların (elektronların) oksigenə deyil, aralıq təbəqəyə ötürülməsini sürətləndirən anaerob dehidrogenazlar, yalnız elektronların ötürülməsini kataliz edir. Bu sinfə həmçinin hidrogen peroksidin iştirakı ilə reaksiyaları kataliz edən hem tərkibli katalaza və peroksidaza fermentləri daxildir.

Transferazlar. Transferazlar sinfinə müxtəlif atomların, atom qruplarının və radikalların molekullararası transfer reaksiyalarını kataliz edən fermentlər daxildir. Onların adı "donor: daşınan qrup - transferaz" şəklində tərtib edilmişdir.

Bir karbon qalıqlarının, asil, qlikosil, aldehid və ya keton, nukleotid qalıqları, azotlu qruplar, fosfor və sulfat turşusu qalıqlarının və s. transferini kataliz edən transferazalar var. Məsələn: metil və formiltransferazlar, asetiltransferazalar, aminotransferazlar, s.

Hidrolazalar. IN Hidrolazalar sinfinə su molekulunun iştirakı ilə üzvi maddələrin molekuldaxili bağlarının parçalanmasını kataliz edən böyük bir fermentlər qrupu daxildir. Onların adı "substrat - hidrolaza" şəklində tərtib edilmişdir. Bunlara aşağıdakılar daxildir: esterazlar - hidroliz və efirlərin sintezi reaksiyalarını kataliz edən fermentlər; qlikozid bağlarının qırılmasını sürətləndirən qlikozidazalar; amleridat bağlarını pozan fosfoanhidrid və peptidlərin hidrolizini katalizləyən fosfatazlar və peptid hidrolazlar; -peptid bağlarından başqa anhidrid bağları və s.

Lizalar. Liyazlar sinfinə C-O, C-C, C-N və digər bağların parçalanmasını kataliz edən fermentlər, həmçinin müxtəlif qrupların aradan qaldırılmasının geri dönən reaksiyaları daxildir.

substratlardan hidrolitik olmayan; bu reaksiyalar formalaşma ilə müşayiət olunur”!

ikiqat istiqraz və ya ikiqat istiqrazın yerinə qruplar əlavə etməklə. Fermentlər təyin olunur*!

termini ilə istinad edilir: "substrat-lyase". Məsələn, fumarat hidrataz (sistematik

Rus adı: L-malat hidroliza) molekulların geri çevrilən parçalanmasını katalizləyir;

alma turşusundan su fumar turşusu əmələ gətirir. Eyni qrupa"

dekarboksilazalar (karboksi-liazalar), amidin-liazalar və s. daxildir.

İzomerazalar. İzomerazlar sinfinə müxtəlif katalizatorları kataliz edən fermentlər daxildir

izomerləşmə reaksiyalarının növləri. Onların sistemli adı nəzərə alınmaqla tərtib edilir

reaksiya növü: "substrat - cis-trans izomeraza". İzomerləşmə molekuldaxili qrup transferini nəzərdə tutursa, ferment mutaza adlanır.

İzomerazalar sinfinə amin və hidroksid turşularına təsir edən rasemazlar və epimerazalar, karbohidratlar və onların törəmələri, aldozaların və ketozların qarşılıqlı çevrilməsini kataliz edən molekuldaxili oksidoreduktazalar, asil, fosforil və digər qrupları ötürən molekuldaxili transferazalar və s.

Kirpiklər (sintetazlar). Ligazalar sinfinə ATP (və ya digər nukleozid trifosfat) parçalanma enerjisindən istifadə edərək iki ilkin molekuldan üzvi maddələrin sintezini kataliz edən fermentlər daxildir. Onların sistematik adı şəklindədir: “X: Y liqaz”, burada X və Y başlanğıc maddələri bildirir. Nümunə olaraq L-glutamat: ammonyak liqazı (qlutamin sintetaza), onun iştirakı ilə qlutamin turşusu və ATP iştirakı ilə ammonyakdan sintez olunur.

FERMENTİN SİYAHISI

Fermentlərin həm təsnifatı, həm də nömrələnməsi (indeksləşdirilməsi) üçün əsas rolunu oynayan inkişaf etdirilmiş sistem əsasında Beynəlxalq Komissiya həmçinin 1961-ci ilə qədər ilkin olaraq təxminən 900 fermentdən ibarət olan fermentlərin siyahısını daxil edən Enzim Təsnifatını (EC) hazırlamışdır. Fermentlərin siyahısına (bax: Enzimlərin Nomenklaturası, 1979) artıq 2142 fərdi ferment daxildir; bu günə qədər daha çoxu müəyyən edilmişdir. Siyahıda hər bir ferment üçün nömrə (şifrə) ilə yanaşı, sistematik (rasional) adı, tövsiyə olunan (işçi) adı, fermentin kataliz etdiyi kimyəvi reaksiya, həmçinin təsirin spesifikliyi haqqında qeydlər verilir. Dörd rəqəmli koddan istifadə edərək hər bir ferment üçün nömrə təyin etmək tövsiyə olunur.

Beləliklə, hər bir fermentin kodu bir-birindən nöqtələrlə ayrılmış dörd ədəddən ibarətdir və aşağıdakı prinsipə əsasən tərtib edilir. Birinci rəqəm altı əsas ferment sinifindən birinin sayını göstərir. İkinci nömrə bu tip kimyəvi çevrilmədə iştirak edən əsas substrat növlərini xarakterizə edən alt sinif deməkdir. Məsələn, transferazalarda ikinci rəqəm ötürülən qrupun xarakterini, hidrolazalarda hidroliz olunan bağın növünü və s. göstərir. reaksiyaların bu alt qrupunda iştirak edən birləşmələrin (donor və ya qəbuledici) kimyəvi təbiətində. Alt sinifin sayı, daha doğrusu, sayı ferment kodunda üçüncü yerdədir. Məsələn, hidrolazalar üçün bu rəqəm hidroliz olunan bağın növünü, liyazlar üçün isə ayrılan qrupun növünü və s. kodun ilk üç rəqəmi fermentin növünü dəqiq müəyyənləşdirir. Nəhayət, müəyyən bir alt sinifə aid olan bütün fermentlər kodda dördüncü yerdə yerləşdirilən əlifba sırası ilə seriya nömrəsini alır.

Beləliklə, dörd ədəddən ibarət sabit bir dəst ilə xarakterizə olunan hər bir ferment, fermentlər siyahısına daxil edildiyi müvafiq kodlara malikdir. Cədvəldə nümunə olaraq. 4.5 siyahıdan iki fermenti göstərir.

Cədvəl 4.5. Fraqment	fermentlər siyahısından
	Tövsiyə		Sistemli	Xüsusi qeydlər
Şifrə	(işləyir)	Reaksiya	ad	bağlar və s
	ad			asılılıqlar
CF 1.1.1.27	laktadehid-	L-laktat + NAD+ =	L-laktat:	Başqalarını oksidləşdirir
	rogenaz	piruvat + NADH 2	NAD+ -oksid-	oksimonokarboksilik
			duktaza	turşular
CF 2.6.1.5	tirozinlər-	L-tirozin + 2-okso-	L-tirozin:	Protein piridok-
	lakin köçürmə	glutarat = 4-hidroksife-	2-oksoqlutarat	salfosfat. Feni-
		nilpiruvat + L-qlu-	amintransfer-	lalanin hərəkət edə bilər
		Tamat	arxasında	yerinə hərəkət etmək
				Rosina

Xüsusilə qeyd etmək lazımdır ki, Fermentlərin Beynəlxalq Təsnifatı tamamilə mükəmməl hesab edilə bilməz, çünki fermentlərin mahiyyətcə eyni reaksiyaları kataliz etməsinə baxmayaraq, bəzi cəhətlərdən üzvi kimyada ümumi qəbul edilən kimyəvi reaksiyaların təsnifatına uyğun gəlmir.

Fermentlərin fəaliyyəti haqqında anlayış

Gündəlik biokimyəvi praktikada fermentin miqdarı praktiki olaraq qiymətləndirilmir, ancaq onun fəaliyyəti. Fəaliyyət kəmiyyətdən daha geniş anlayışdır. Bu, ilk növbədə, reaksiyanın nəticəsini, yəni substratın itirilməsini və ya məhsulun yığılmasını nəzərdə tutur. Təbii ki, fermentin işlədiyi vaxta və ferment molekullarının sayına göz yummaq olmaz. Amma adətən ferment molekullarının sayını hesablamaq mümkün olmadığı üçün tərkibində fermenti olan bioloji materialın miqdarından (həcm və ya kütlə) istifadə edilir.

Beləliklə, ferment aktivliyini təyin edərkən eyni vaxtda üç dəyişən nəzərə alınmalıdır:

• nəticədə məhsulun və ya yoxa çıxan substratın kütləsi;
• reaksiyaya sərf olunan vaxt;
• fermentin miqdarı, əslində isə fermenti ehtiva edən bioloji materialın kütləsi və ya həcmi.

Bu amillər arasındakı əlaqələri başa düşmək üçün iki binanın tikintisi aydın və sadə bir nümunə ola bilər. Binaları reaksiya məhsuluna bərabər tutaq, işçilər fermentlərdir və komanda bioloji materialın həcminə uyğun gəlsin. Beləliklə, 3-cü sinifdən problemlər:

1. Bir binanın tikintisində 10 nəfərlik qrup, digər oxşar binada isə 5 nəfərlik komanda çalışıb. Tikinti eyni vaxtda və tam şəkildə tamamlandı. İşçi fəallığı harada daha yüksəkdir?
2. 3 mərtəbəli bir binanın tikintisində 10 nəfər, digər 12 mərtəbəli binada isə 10 nəfərlik komanda çalışıb. Tikinti eyni vaxtda və tam şəkildə tamamlandı. İşçi fəallığı harada daha yüksəkdir?
3. 5 mərtəbəli bir binanın tikintisində 10 nəfərdən ibarət komanda, digər oxşar binada isə 10 nəfərlik komanda çalışıb. Birinci binanın tikintisi 20 günə, ikincisi isə 10 günə tikilib. İşçi fəallığı harada daha yüksəkdir?

Fermentlərin aktivliyinin kəmiyyətinin müəyyən edilməsinin əsasları

1. Fermentin aktivliyi məhsulun yığılma sürəti və ya fermenti ehtiva edən materialın miqdarı baxımından substratın itirilməsi sürəti ilə ifadə edilir.

Praktikada adətən istifadə edirlər:

• maddənin kəmiyyət vahidləri - mol (və onun törəmələri mmol, µmol), qram (kq, mq),
• zaman vahidləri - dəqiqə, saat, saniyə,
• kütlə və ya həcm vahidləri - qram (kq, mq), litr (ml).

Digər törəmələr də fəal şəkildə istifadə olunur - katal (mol/s), beynəlxalq fəaliyyət vahidi (IU, Unit) µmol/dəq-ə uyğundur.

Beləliklə, ferment aktivliyi, məsələn, mmol/s×l, q/h×l, IU/l, cat/ml və s.

Məsələn, məlumdur

2. Müxtəlif laboratoriyalarda alınan nəticələrin müqayisə oluna bilməsi üçün standart şəraitin yaradılması - optimal pH və sabit temperatur, məsələn, 25 ° C və ya 37 ° C, substratın fermentlə inkubasiya müddətini müşahidə etmək.

Mikroorqanizmlərin fermentativ fəaliyyəti zəngin və müxtəlifdir. Bundan istifadə edərək, yalnız mikrobun növünü və növünü deyil, həm də onun variantlarını (sözdə biovarlar) təyin edə bilərsiniz. Əsas fermentativ xassələri və onların keyfiyyət təyinini nəzərdən keçirək.

Karbohidratların parçalanması (saxarolitik aktivlik), yəni turşu və ya turşu və qazın əmələ gəlməsi ilə şəkərləri və polihidrik spirtləri parçalamaq qabiliyyəti, tərkibində bu və ya digər karbohidrat və göstərici olan Hiss mühitində öyrənilir. Karbohidratların parçalanması zamanı yaranan turşunun təsiri altında göstərici mühitin rəngini dəyişir. Buna görə də bu mühitlər “rəngli silsilələr” adlanır. Verilmiş karbohidratı fermentləşdirməyən mikroblar mühitdə onu dəyişmədən böyüyür. Qazın mövcudluğu agar ilə mühitdə qabarcıqların əmələ gəlməsi və ya maye mühitdə "üzən"də toplanması ilə müəyyən edilir. “Float” sterilizasiyadan əvvəl mühiti olan sınaq borusuna yerləşdirilən möhürlənmiş ucu yuxarıya baxan dar şüşə borudur.

Bundan əlavə, saxarolitik aktivlik Endo, EMS və Ploskirev mediasında öyrənilir. Bu mühitlərdə olan süd şəkərini (laktoza) turşuya fermentləşdirən mikroorqanizmlər rəngli koloniyalar əmələ gətirir - turşu mühitdə mövcud olan göstəricinin rəngini dəyişir. Laktozanı fermentləşdirməyən mikrobların koloniyaları rəngsizdir.

Laktozanı fermentləşdirən mikrobların çoxalması səbəbindən süd qıvrılır.

Amilaza istehsal edən mikroorqanizmlər həll olunan nişasta olan mühitlərdə böyüdükdə, nişasta parçalanır. Onlar kulturaya bir neçə damcı Lugol məhlulu əlavə etməklə bu barədə öyrənirlər - mühitin rəngi dəyişmir. Həzm olunmamış nişasta bu məhlulla mavi rəng verir.

Proteolitik xüsusiyyətlər (yəni, zülalları, polipeptidləri və s. parçalamaq qabiliyyəti) jelatin, süd, zərdab və pepton ilə mühitlərdə öyrənilir. Jelatini fermentləşdirən mikroblar jelatin mühitində böyüdükdə mühit mayeləşir. Müxtəlif mikrobların yaratdığı mayeləşmənin təbiəti fərqlidir. Kazeini (süd zülalını) parçalayan mikroblar südün peptonlaşmasına səbəb olur - o, zərdab görünüşünü alır. Peptonlar parçalandıqda indol, hidrogen sulfid və ammonyak ayrıla bilər. Onların formalaşması göstərici kağızlardan istifadə etməklə müəyyən edilir. Süzgəc kağızı əvvəlcədən müəyyən məhlullarla hopdurulur, qurudulur, 5-6 sm uzunluğunda ensiz zolaqlara kəsilir və kultura MPB-yə səpildikdən sonra onunla sınaq borusunun divarı arasında tıxacın altına qoyulur. Termostatda inkubasiya edildikdən sonra nəticə nəzərə alınır. Ammonyak lakmus kağızının mavi rəngə çevrilməsinə səbəb olur; qurğuşun asetat və natrium bikarbonatın 20%-li məhlulunda isladılmış kağız parçasına hidrogen sulfid buraxıldıqda qurğuşun sulfat əmələ gəlir - kağız qara olur; indol oksalat turşusunun məhlulunda isladılmış kağız parçasının qızarmasına səbəb olur.

Bu mühitlərə əlavə olaraq, mikroorqanizmlərin müxtəlif qidalı substratları parçalamaq qabiliyyəti müəyyən reagentlərlə hopdurulmuş kağız disklərdən istifadə etməklə müəyyən edilir (kağız göstərici sistemləri "SIB"). Bu disklər tədqiq olunan kultura ilə sınaq borularına endirilir və 37 °C-də termostatda 3 saat inkubasiya edildikdən sonra karbohidratların, amin turşularının, zülalların və s. parçalanması disklərin rənginin dəyişməsi ilə qiymətləndirilir.

Hemolitik xüsusiyyətlər (qırmızı qan hüceyrələrini məhv etmək qabiliyyəti) qan mühitində öyrənilir. Bu zaman maye mühit şəffaf olur və sıx mühitlərdə koloniyanın ətrafında şəffaf zona yaranır. Methemoqlobin əmələ gələndə mühit yaşıl olur.

MƏDƏNİYYƏTLƏRİN QORUNMASI

Elm və ya istehsal üçün qiymətli olan təcrid olunmuş və öyrənilmiş mədəniyyətlər (ştammlar) canlı mədəniyyətlərin muzeylərində saxlanılır. adına Tibbi Bioloji Preparatların Standartlaşdırılması və Nəzarəti üzrə Dövlət Elmi-Tədqiqat İnstitutunda Ümumittifaq Muzeyi yerləşir. L. A. Taraseviç (GISK).

Saxlamanın məqsədi mikroorqanizmlərin həyat qabiliyyətini saxlamaq və onların dəyişkənliyinin qarşısını almaqdır. Bunun üçün mikrob hüceyrəsində mübadiləsini zəiflətmək və ya dayandırmaq lazımdır.

Mədəniyyətlərin uzunmüddətli saxlanmasının ən qabaqcıl üsullarından biri liofilizasiyadır - dondurulmuş vəziyyətdən vakuumda qurudulması dayandırılmış animasiya vəziyyəti yaratmağa imkan verir. Qurutma xüsusi cihazlarda aparılır. Kulturaları möhürlənmiş ampulalarda 4 °C, tercihen -30-70 °C temperaturda saxlayın.

Qurudulmuş məhsulların bərpası.

Ampulanın ucunu burnerin alovunda güclü şəkildə qızdırın və ona soyuq su ilə bir az nəmlənmiş pambıq çubuqla toxunun ki, şüşədə mikro çatlar əmələ gəlsin və oradan hava yavaş-yavaş ampulaya sızsın. Eyni zamanda, çatların qızdırılan kənarlarından keçərək, hava sterilizasiya edilir.

Möhürlənmiş ampulada vakuum olduğunu unutmayın. Böyük bir dəlikdən hava dərhal daxil olarsa, ampuladakı mədəniyyət çilənə bilər və atılır.

Havanın daxil olmasına icazə verərək, ampulün yuxarı hissəsini tez bir zamanda cımbızla qırın və çıxarın. Çuxuru yüngülcə yandırın və steril Pasteur pipeti və ya şprisi ilə ampulaya həlledici (bulyon və ya izotonik məhlul) əlavə edin. Ampulanın içindəkiləri qarışdırın və media üzərinə aşılayın. İlk əkinlərdə bərpa olunan məhsulların böyüməsi yavaşlaya bilər.

Xüsusi qurğularda maye azotda (-196 °C) məhsulu uzun müddət saxlamaq da mümkündür.

Kulturaların qısamüddətli saxlanması üsulları aşağıdakılardır: 1) mikroorqanizmin xüsusiyyətlərindən, orta və becərmə şəraitindən asılı olaraq fasilələrlə subkultivasiya (təzə mühitlərdə dövri təkrar səpmə). Subkulturalar arasında mədəniyyətlər 4 °C-də saxlanılır; 2) yağ təbəqəsi altında konservasiya. Mədəniyyət 5-6 sm hündürlüyündə bir sütunda agarda yetişdirilir, steril neft jeli ilə doldurulur (yağ təbəqəsi təxminən 2 sm) və soyuducuda şaquli şəkildə saxlanılır. Müxtəlif mikroorqanizmlərin saxlama müddəti müxtəlifdir, ona görə də kultura onun canlılığını yoxlamaq üçün sınaq borularından vaxtaşırı səpilir; 3) -20-70 °C temperaturda saxlama; 4) möhürlənmiş borularda saxlama. Lazım gələrsə, saxlanılan material təzə mühitə səpilir.

Fəsil 8. FAGİYALAR

Faglar bakteriyaların və bir sıra digər mikroorqanizmlərin viruslarıdır. Müəyyən şəraitdə onlar sahiblərinin lizisinə (həll olmasına) səbəb olurlar. Fagların hərəkəti təbiətdə baş verir və praktikada istifadə olunur.

Şəkil.42 Bakteriofaqlar

Faqın kəşfi və tədqiqi tarixi. 1898-ci ildə N.F.Qamaleya göstərdi ki, qarayara çörəyinin filtratı bu mikroorqanizmlərin təzə kulturalarının parçalanmasına səbəb olur.1915-ci ildə F.Tuort stafilokokların ağ qeyri-şəffaf koloniyalarının şəffaflaşaraq yoxa çıxdığını və bakteriya süzgəcindən keçirən agentin stafilokoklardan keçdiyini aşkar etdi. mikroorqanizmlərin təzə mədəniyyətlərini həll etmək qabiliyyətini qorumaq. Mikroorqanizmlərin parçalanması fenomeni təsvir edilmişdir, lakin onun təbiəti öyrənilməmişdir. Buna görə də bakteriofaqı kəşf etmək şərəfi kanadalı alim d'Hérellə məxsusdur.

D'Herelle (1917) dizenteriya xəstəsi olan bir xəstədən gündəlik götürdüyü və bu xəstəliyin törədicinin təzə aşılanmış kulturası ilə sınaq borularına daxil etdiyi nəcisin filtratlarını tədqiq etdi.Termostatda inkubasiya edildikdən sonra kultura böyüdü.Lakin bir gün böyümədi, amma əridi.Bu, xəstənin sağalmasının başlanğıcına təsadüf etdi.

D'Hérelle nəcis filtratlarının parçalanma qabiliyyətinin təzə bakterial kulturalara ardıcıl keçidlərlə artdığını göstərdi.Bundan alim onların bakterial filtrlərdən keçən canlı agent, yəni virus tərəfindən həll edildiyi qənaətinə gəldi.Hazırda onun nöqteyi-nəzəri alimlərin əksəriyyəti tərəfindən qəbul edilir.

D'Herelle kəşf edilən virusu bakteriofaq - bakteriya yeyən (yunan dilindən phagos - yeyən), fenomeni isə bakteriofaqiya adlandırdı.

Elektron mikroskopun kəşfi ilə faqın korpuskulyar təbiəti təsdiqləndi və onun morfologiyası öyrənildi.

D'Herellenin kəşfi bir sıra infeksion xəstəliklərin müalicəsi və qarşısının alınması üçün faqdan istifadə edən həkimlərin diqqətini cəlb etdi.Hazırda faqlardan tibbi praktikada və müxtəlif bioloji tədqiqatlarda geniş istifadə olunur.Bakterioloqlar, virusoloqlar, biokimyaçılar, genetiklər, biofiziklər, molekulyar bioloqlar. , və eksperimental onkoloqlar fagları, gen mühəndisliyi və biotexnologiya üzrə mütəxəssisləri və s. öyrənirlər. Fagın öyrənilməsi biologiyanın ən maraqlı fəsillərindən biri kimi davam edir.

FAQLARIN XASSƏLƏRİ

Faqların morfologiyası. Əksər faqlar baş və quyruqdan ibarətdir, buna görə də onları cücələr və ya sperma ilə müqayisə edirlər. Ən çox öyrənilmiş T-faqlar Escherichia coli). Onların prosesi bir qabıqla örtülmüş və tikanları və fibrilləri olan bazal lövhə ilə bitən içi boş silindrdir (çubuq). Fajların ölçüsü, başın forması və ölçüsü, prosesin uzunluğu və quruluşu müxtəlif faglar üçün fərqlidir. Məsələn, uzun prosesli, qabığı büzülməyən faqlar, qısa prosesli, prosessiz və filamentli faqlar var.

Fagların kimyəvi tərkibi. Bütün viruslar kimi, faqlar da bir növ nuklein turşusundan (DNT faqlarına daha çox rast gəlinir) və zülaldan ibarətdir. Bir spiral şəklində bükülmüş bir nuklein turşusu molekulu faqın başında yerləşir. Faj qabığı (kapsid) və əlavə zülal xarakterlidir. Prosesin sərbəst sonunda litik ferment, adətən lizozim və ya hialuronidaza var.

Fagın həssas hüceyrə ilə qarşılıqlı əlaqəsi ardıcıl mərhələlərdən keçir. Bütün sikl müxtəlif sistemlərdə faj-bakteriyaları bir neçə dəqiqədən 1-2 saata qədər götürür.Bu prosesin ardıcıllığını Escherichia coli-nin T-cüt faqından istifadə edərək təhlil edək.

Mərhələ I - faj hissəciklərinin hüceyrə səthi reseptorlarına adsorbsiyası quyruq prosesinin filamentlərindən istifadə etməklə həyata keçirilir. Bir hüceyrədə yüzlərlə faq adsorbsiya oluna bilər (hüceyrənin parçalanması üçün biri kifayətdir). Fag adsorbsiyasının spesifik olması.

Mərhələ II - fag nuklein turşusunun hüceyrələrə nüfuz etməsi (inyeksiyası) müxtəlif faglar üçün fərqli şəkildə baş verir. E. coli T-faqlarında bazal lamina tikanları hüceyrə divarı ilə təmasda olur. Çubuq hüceyrə divarını "deşir". Prosesdə yerləşən bir ferment, ən çox lizozim, sitoplazmatik membranı məhv edir. Bu halda, proses qabığı büzülür və faj nuklein turşusu çubuq kanalı vasitəsilə hüceyrəyə "yerləşir". Fagın boş protein qabığı (“kölgə”) kənarda qalır.

III mərhələ - hüceyrə daxilində faj zülalının və nuklein turşusunun çoxalması.

IV mərhələ - yetkin faq hissəciklərinin yığılması və formalaşması.

Şəkil.43 Faqın quruluşu.

1 - baş; 2 - DNT; 3 - çubuq; 4 - örtük; 5 - bazal boşqab; 6 sünbül; 7 - quyruq fibrilləri.

Şəkil.44 Faqların morfologiyası.

1- baş, proses və büzülmə qabığı olan faqlar; 2-baş və proses, kontraktillik olmadan; 3 - baş və qısa proses; 4 - quyruqsuz faqlar; 5-filamentli faqlar.

Mərhələ V-hüceyrə lizisi və ondan yetkin faq hissəciklərinin sərbəst buraxılması. Tipik olaraq, hüceyrə divarı qırılır və təzə hüceyrələri yoluxdura bilən bir neçə yüz yeni faq ətraf mühitə buraxılır. Bu lizisə daxildən lizis deyilir.

Daxili lizisdən fərqli olaraq, xaricdən lizis çox sayda faq bir anda hüceyrəyə adsorbsiya edildikdə baş verir. Hüceyrə divarında çoxlu sayda deşiklər əmələ gətirirlər, oradan hüceyrə məzmunu çıxır. Beləliklə, xaricdən lizis zamanı faq çoxalmır və onun hissəciklərinin sayı artmır.

Mikroorqanizmlərə təsirinin təbiətinə görə virulent və mülayim faqlar fərqləndirilir.

Virulent faqlar yeni hüceyrələri yoluxdura bilən çoxlu sayda faq hissəciklərinin ətraf mühitə salınması ilə yoluxmuş hüceyrənin lizisinə səbəb olur. Bu zaman mikroorqanizmlərin mədəniyyəti parçalanır. Maye mühit şəffaf olur - faqolizatın əmələ gəlməsi baş verir - çoxlu sayda faqların yerləşdiyi bir mühit. Sıx mühitdə böyüyən bakteriyalarda virulent faqın inkişafı ilə ya şəffaf davamlı liziz sahələri əmələ gəlir, ya da fərdi şəffaf birləşmələr - fag koloniyaları böyüyür. Onlara mənfi koloniyalar (lövhələr) deyilir. Fərqli fagların koloniyaları ölçü və quruluşa görə fərqlənir.

Mülayim faqlar populyasiyadakı bütün hüceyrələri lizis etmir. Faqlar onların bəziləri ilə simbioza girirlər: faqın nuklein turşusu (onun genomu) hüceyrə xromosomuna inteqrasiya olunur və faj adlanır. Tək bir xromosom əmələ gəlir. Bakteriya hüceyrəsi ölmür. Hüceyrənin genomunun bir hissəsinə çevrilmiş bir profaq, çoxalması zamanı qeyri-məhdud sayda nəsillərə, yəni yeni hüceyrələrə ötürülə bilər. Mikrob hüceyrəsinin mülayim faq (profaq) ilə simbiozu hadisəsi lizogeniya, profaqın olduğu kultura isə lizogen adlanır. Bu ad, profaqın hüceyrə xromosomunu kortəbii olaraq tərk etmək və sitoplazmaya keçərək virulent faja çevrilmək qabiliyyətini əks etdirir. Virulent faqın əmələ gəldiyi mədəniyyət hüceyrələri ölür (lizə), qalanları lizogenliyi saxlayır.

Faq və bakteriya hüceyrəsi arasında qarşılıqlı əlaqənin əsas mərhələlərinin sxemi.

1 – faj nuklein turşusunun məmura daxil edilməsi; 2-gənc, damazlıq

faglar; 3 - yetkin faqlar; 4 - fagların izolyasiyası.

Lizogen kulturalar əsas xassələrinə görə orijinaldan fərqlənmir, lakin eyniadlı faqla təkrar infeksiyaya davamlıdırlar. Lizogen kultura nüfuz edən radiasiyaya (müəyyən dozalar və rentgen şüalarına, kosmik şüalara məruz qalma), müəyyən kimyəvi maddələrə və bir sıra digər amillərə məruz qaldıqda, virulent faqın istehsalı və onun kultura hüceyrələrinin lizisi əhəmiyyətli dərəcədə artır.

Mülayim faqlar mikrobioloji istehsala zərər verə bilər. Məsələn, peyvəndlərin, antibiotiklərin və digər bioloji maddələrin istehsal edən ştammları lizogen olduğu ortaya çıxarsa, mülayim faqın virulent olması təhlükəsi var ki, bu da istehsal ştamının lizisinə səbəb olacaq.

Mülayim faqlar mikroorqanizmlərin dəyişkənliyində güclü amildir. Profaq mikrob kulturasının bəzi xassələrini dəyişdirə bilər, məsələn, skarlatina xəstəliyinin törədicisi olan difteriya çöpləri arasında müşahidə olunan toksinlər əmələ gətirə bilir və s. Bundan əlavə, virulent formaya çevrilərək hüceyrəni parçalayaraq , faj ev sahibi hüceyrənin xromosomunun bir hissəsini tuta bilər və xromosomun bu hissəsini başqa hüceyrəyə köçürə bilər, burada faj yenidən profaqa çevriləcək və hüceyrə yeni xüsusiyyətlər alacaqdır.

Təbiətdə faqların paylanması hər yerdədir. Faqlar onlara həssas olan mikroorqanizmlərin olduğu yerlərdə tapılır: suda, torpaqda, tullantı sularında, insan və heyvan sekresiyalarında və s. Məlum olan bakteriyaların demək olar ki, hamısı onlara xas faqların sahibidir.

Faqların fiziki və kimyəvi amillərə qarşı müqaviməti onların sahiblərinin vegetativ formalarından daha yüksəkdir. Faqlar 75 ° C-ə qədər istiləşməyə, uzun müddət qurumağa, pH 2.0-dan 8.5-ə qədər davam edə bilər. Onlar antibiotiklərə, timolə, xloroforma və müşayiət olunan mikrofloranı məhv edən bir sıra digər maddələrə həssas deyillər. Buna görə də bu maddələr fagların təcrid edilməsində və konservasiyasında istifadə olunur. Turşular və dezinfeksiyaedici maddələr faglar üçün zərərlidir.

FAQLARIN PRAKTİKİ TƏTBİQİ

Fagların istifadəsi onların ciddi spesifikliyinə və mikrob hüceyrələrini məhv etmək və ya onlarla simbioza girmək qabiliyyətinə əsaslanır.

Faqların qarşısının alınması və faq terapiyası - faqların köməyi ilə infeksiyaların qarşısının alınması və müalicəsi ona əsaslanır ki, faq xəstənin bədənində bir patogenlə qarşılaşdıqda onu məhv edir. Hal-hazırda faglar stafilokok və streptokok infeksiyalarının, hətta antibiotiklərə davamlı olanların, həmçinin vəba, taun və bir sıra digər infeksiyaların, məsələn, Escherichia coli və Proteus tərəfindən törədilən infeksiyaların müalicəsində və qarşısının alınmasında geniş istifadə olunur.

Faj diaqnostikasına aşağıdakılar daxildir: a) məlum (diaqnostik) faqlardan istifadə edərək təcrid olunmuş kulturaların identifikasiyası. Mədəniyyət onu parçalayan faqla uyğun gəlir. Məsələn, lizisə vəba faqı səbəb olubsa, bu, Vibrio cholerae mədəniyyətidir. Tip faqların ciddi spesifikliyi bir növ (faqevar) daxilində variantları yazmağa imkan verir. Faqların tipləşdirilməsi epidemiologiyada böyük əhəmiyyət kəsb edir, çünki o, infeksiya mənbəyini təyin etməyə və bir sıra digər məsələləri həll etməyə imkan verir; b) mikrob test mədəniyyətindən istifadə etməklə naməlum faqın identifikasiyası. Əgər faq dizenteriya törədicisinin kulturasını parçalayırsa, bu, dizenteriya faqıdır; c) fag RNTF-nin artan titrinin reaksiyasından istifadə edən sürətləndirilmiş diaqnostika üsulu patogenin təmiz mədəniyyətinin təcrid olunmasını tələb etmir. Bulyona test materialı (xəstədən və ya ətraf mühit obyektlərindən) və titri ciddi şəkildə müəyyən edilmiş indikator faq əlavə edilir.

Mülayim faqlar biologiyanın fundamental problemlərinin həllində geniş istifadə olunur. Onların köməyi ilə genetik kod öyrənilmiş, gen mühəndisliyində böyük uğurlar əldə edilmiş, onlardan şiş böyüməsinin öyrənilməsində, mikroorqanizmlərin dəyişkənliyi amili kimi və digər tədqiqatlarda istifadə olunur. Lizogen mədəniyyətlər, "sağlam"lardan fərqli olaraq, radiasiyaya həssas olduğundan, kosmik gəmilərin kosmik şüalardan qorunmasının etibarlılığını müəyyən etməyə xidmət edir: qorunma etibarsızdırsa, profaq virulent formaya çevrilir və mədəniyyəti parçalayır.

FAQ HAZIRLIQLARI

İstehsalda fag preparatları istehsal edilərkən, adətən reaktorlarda yetişdirilən mikroorqanizmlərin və faqların yaxşı öyrənilmiş ştammlarından istifadə olunur ki, bu da çox miqdarda faqolizat əldə etməyə imkan verir.

Faglar maye formada (ampulalar və flakonlar), tabletlər və süpozituarlarda istehsal olunur. Ağızdan tətbiq üçün nəzərdə tutulan faj tabletləri, fagları mədə şirəsində xlorid turşusunun təsirindən qoruyan turşuya davamlı örtüklə örtülmüşdür.

Bütün faq preparatları istehsal müəssisəsində aparılan xarici floranın olmaması, zərərsizliyi və aktivliyi (titer) üçün məcburi nəzarətə məruz qalır. adına Tibbi Bioloji Preparatların Standartlaşdırılması və Nəzarəti üzrə Dövlət Elmi-Tədqiqat İnstitutunda selektiv nəzarət həyata keçirilir. L.A. Taraseviç. Buraxılmış faq aşağıdakıları göstərən bir etiketlə təchiz edilmişdir: onu istehsal edən müəssisə, faqın adı, seriyası, nəzarət nömrəsi və son istifadə tarixi. Hər bir paketdə fagın istifadəsi və saxlanması üçün təlimatlar verilir.

Fermentlər müəyyən kimyəvi reaksiyaların katalizinə münasibətdə spesifik fəaliyyətlə xarakterizə olunan zülal xarakterli kimyəvi reaksiyalar üçün katalizatorlardır. Onlar bütün canlı torpaq orqanizmlərinin biosintezinin məhsullarıdır: ağac və ot bitkiləri, mamırlar, likenlər, yosunlar, mikroorqanizmlər, protozoa, həşəratlar, onurğasızlar və onurğalılar, təbii mühitdə müəyyən aqreqatlar - biosenozlarla təmsil olunur.

Canlı orqanizmlərdə fermentlərin biosintezi maddələr mübadiləsi növünün irsi ötürülməsindən və onun uyğunlaşma dəyişkənliyindən məsul olan genetik amillər hesabına həyata keçirilir. Fermentlər, genlərin hərəkətinin həyata keçirildiyi iş aparatıdır. Onlar orqanizmlərdə minlərlə kimyəvi reaksiyanı katalizləyir və nəticədə hüceyrə mübadiləsini təşkil edir. Onların sayəsində bədəndə kimyəvi reaksiyalar yüksək sürətlə baş verir.

Hal-hazırda 900-dən çox ferment məlumdur. Onlar altı əsas sinfə bölünürlər.

1. Redoks reaksiyalarını kataliz edən oksireduktazalar.

2. Müxtəlif kimyəvi qrupların və qalıqların molekullararası transfer reaksiyalarını kataliz edən transferazalar.

3. Molekuldaxili bağların hidrolitik parçalanması reaksiyalarını kataliz edən hidrolazalar.

4. Qoşa bağlarda qrupların əlavə olunması reaksiyalarını və belə qrupların abstraksiyasının əks reaksiyalarını kataliz edən liazalar.

5. İzomerləşmə reaksiyalarını kataliz edən izomerazalar.

6. ATP (adenozin trifosfor turşusu) hesabına bağların əmələ gəlməsi ilə kimyəvi reaksiyaları kataliz edən liqazlar.

Canlı orqanizmlər öldükdə və çürüdükdə onların fermentlərinin bir hissəsi məhv olur, bəziləri isə torpağa daxil olaraq öz aktivliyini saxlayır və torpaq əmələ gəlmə proseslərində və torpaqların keyfiyyət xarakteristikasının - münbitliyin formalaşmasında iştirak edərək bir çox torpaq kimyəvi reaksiyalarını kataliz edir. . Müəyyən biosenozlar altında olan müxtəlif növ torpaqlarda biokatalitik reaksiyaların aktivliyi ilə fərqlənən öz ferment kompleksləri əmələ gəlmişdir.

V.F.Kupreviç və T.A.Şerbakova (1966) qeyd edirlər ki, torpaq fermentativ komplekslərinin mühüm xüsusiyyəti fermentlərin mövcud qruplarının təsirinin nizamlılığıdır ki, bu da müxtəlif qrupları təmsil edən bir sıra fermentlərin eyni vaxtda fəaliyyət göstərməsinin təmin edilməsində özünü göstərir. ; torpaqda artıq olan birləşmələrin əmələ gəlməsi və yığılması istisna edilir; artıq yığılmış mobil sadə birləşmələr (məsələn, NH 3) müvəqqəti olaraq bu və ya digər şəkildə bağlanır və daha çox və ya daha az mürəkkəb birləşmələrin əmələ gəlməsi ilə nəticələnən dövrlərə göndərilir. Enzimatik komplekslər balanslaşdırılmış özünü tənzimləyən sistemlərdir. Bunda əsas rolu torpaq fermentlərini daim dolduran mikroorqanizmlər və bitkilər oynayır, çünki onların çoxu qısamüddətlidir. Fermentlərin sayı dolayı yolla onların zamanla aktivliyi ilə mühakimə olunur, bu, reaksiya verən maddələrin (substrat, ferment) kimyəvi təbiətindən və qarşılıqlı təsir şəraitindən (komponentlərin konsentrasiyası, pH, temperatur, mühitin tərkibi, təsir aktivatorlar, inhibitorlar və s.).

Bu fəsildə hidrolazalar sinfindən olan fermentlərin - invertaz, ureaza, fosfataza, proteaz və oksireduktaza sinfindən - katalaza, peroksidaza və polifenoloksidazanın aktivliyində böyük əhəmiyyət kəsb edən fermentlərin torpaqda bəzi kimyəvi proseslərində iştirakı müzakirə olunur. azot və fosfor tərkibli üzvi maddələrin, karbohidrat maddələrinin çevrilməsi və humusun əmələ gəlməsi proseslərində. Bu fermentlərin aktivliyi torpağın münbitliyinin mühüm göstəricisidir. Bundan əlavə, müxtəlif dərəcəli becərilmə dərəcələrinə malik olan meşə və əkin torpaqlarında bu fermentlərin fəaliyyəti sod-podzolik, boz meşə və çəmən-karbonatlı torpaqlar nümunəsi ilə səciyyələndiriləcəkdir.

TORPAQ FERMANTLARININ XARAKTERİSTİKASI

İnvertaz - saxarozanın ekvimolyar miqdarda qlükoza və fruktoza hidrolitik parçalanması reaksiyalarını kataliz edir, həmçinin mikroorqanizmlərin həyatı üçün enerji məhsulu olan fruktoza molekullarının əmələ gəlməsi ilə digər karbohidratlara təsir göstərir, fruktoza transferaza reaksiyalarını katalizləyir. Bir çox müəlliflərin tədqiqatları göstərmişdir ki, invertaz aktivliyi digər fermentlərə nisbətən torpaqların münbitlik səviyyəsini və bioloji aktivliyini daha yaxşı əks etdirir.

Ureaz karbamidin ammonyak və karbon qazına hidrolitik parçalanmasını katalizləyir. Karbamidin aqronomik praktikada istifadəsi ilə əlaqədar nəzərə almaq lazımdır ki, ureaz aktivliyi daha münbit torpaqlarda daha yüksək olur. Bütün torpaqlarda ən böyük bioloji aktivlik dövründə - iyul-avqust aylarında artır.

Fosfataza (qələvi və turşu) - ortofosfat əmələ gəlməsi ilə bir sıra fosfor üzvi birləşmələrinin hidrolizini kataliz edir. Fosfatazanın aktivliyi bitkilərin mobil fosforla tədarükü ilə tərs bağlıdır, ona görə də torpaqlara fosfor gübrələrinin verilməsinə ehtiyac müəyyən edilərkən əlavə göstərici kimi istifadə oluna bilər. Ən yüksək fosfataz aktivliyi bitkilərin rizosferində olur.

Proteazlar, iştirakı ilə zülalların polipeptidlərə və amin turşularına parçalandığı, sonra ammonyak, karbon qazı və suya hidrolizə məruz qaldıqları fermentlər qrupudur. Bu baxımdan, proteazlar torpağın həyatında böyük əhəmiyyət kəsb edir, çünki onlar üzvi komponentlərin tərkibindəki dəyişikliklər və bitkilər tərəfindən mənimsənilən azot formalarının dinamikası ilə əlaqələndirilir.

Katalaz - aktivləşdirici təsiri nəticəsində canlı orqanizmlər üçün zəhərli olan hidrogen peroksid suya və sərbəst oksigenə parçalanır. Bitki örtüyü mineral torpaqların katalaza aktivliyinə böyük təsir göstərir. Bir qayda olaraq, güclü, dərin nüfuz edən kök sistemi olan bitkilərin altındakı torpaqlar yüksək katalaza aktivliyi ilə xarakterizə olunur. Katalaz fəaliyyətinin özəlliyi ondan ibarətdir ki, o, profildən aşağıya doğru az dəyişir və torpağın rütubəti ilə tərs, temperaturla birbaşa əlaqəyə malikdir.

Polifenoloksidaza və peroksidaza - onlar torpaqlarda humusun əmələ gəlməsi proseslərində mühüm rol oynayırlar. Polifenol oksidaz, sərbəst atmosfer oksigeninin iştirakı ilə polifenolların kinonlara oksidləşməsini katalizləyir. Peroksidaza hidrogen peroksid və ya üzvi peroksidlərin iştirakı ilə polifenolların oksidləşməsini katalizləyir. Bu vəziyyətdə onun rolu peroksidləri aktivləşdirməkdir, çünki onlar fenollara zəif oksidləşdirici təsir göstərirlər. Sonra, amin turşuları və peptidlərlə quinonların kondensasiyası baş verə bilər ki, humik turşunun əsas molekulu əmələ gələ bilər ki, bu da sonradan təkrar kondensasiyalar səbəbindən daha mürəkkəbləşə bilər (Kononova, 1963).

Qeyd edilmişdir ki, (Çunderova, 1970) polifenoloksidazanın (S) aktivliyinin peroksidazanın (D) aktivliyinə faizlə ifadə olunan nisbəti () torpaqlarda humusun toplanması ilə əlaqədardır, ona görə də bu dəyər humusun toplanmasının şərti əmsalı (K) adlanır. Udmurtiyanın əkinə yararlı, zəif becərilən torpaqlarında may-sentyabr ayları ərzində belə idi: çəmən-podzolik torpaqda - 24%, boz meşədə podzollaşmış torpaqda - 26% və sod-karbonat torpaqda - 29%.

TORPAQLARDA ENZİMTİV PROSESLƏR

Torpaqların biokatalitik aktivliyi onların mikroorqanizmlərlə zənginləşmə dərəcəsinə əhəmiyyətli dərəcədə uyğundur (Cədvəl 11), torpağın növündən asılıdır və genetik üfüqlər boyu dəyişir ki, bu da humusun tərkibindəki dəyişikliklərin, reaksiyanın, Qırmızı- Profil boyunca öküz potensialı və digər göstəricilər.

Bakirə meşə torpaqlarında fermentativ reaksiyaların intensivliyi əsasən meşə zibilinin horizontları, əkin torpaqlarında isə əkin layları ilə müəyyən edilir. Həm bəzi torpaqlarda, həm də digər torpaqlarda A və ya A p horizontları altında yerləşən bütün bioloji aktivliyi az olan genetik horizontlar aşağı ferment aktivliyinə malikdir, bu da torpağın becərilməsi ilə bir qədər müsbət istiqamətdə dəyişir. Meşə torpaqları əkin sahələri üçün işləndikdən sonra əmələ gələn əkin horizontunun enzimatik aktivliyi meşə zibilinə nisbətən kəskin şəkildə azalır, lakin becərildikcə artır və yüksək becərilən növlərdə bu göstəricilərə yaxınlaşır və ya ondan artıq olur. meşə zibil.

11. Orta Uralda torpaqların biogen tərkibinin və fermentativ aktivliyinin müqayisəsi (Pukhidskaya, Kovrigo, 1974)

Bölmə nömrəsi, torpağın adı	Horizont, nümunə götürmə dərinliyi, sm		Mikroorqanizmlərin ümumi sayı, 1 g abs üçün min. quru torpaqlar (1962-ci il üçün orta hesabla, 1964-1965)	Ferment aktivliyi göstəriciləri (1969-1971-ci illər üçün orta)
				İnvertaz, gündə 1 g torpağa mq qlükoza	Fosfataza, 1 saatda 100 q torpağa mq fenolftalein	Ureaz, mq NH, 1 gündə 1 g torpağa	Katalaza, 1 dəqiqə ərzində 1 q torpağa ml 0 2	Polifenol oksidaz		Peroksidaza
								100 q torpağa mq purpuroqallin
3. Soddy-orta podzolik, orta gilli (meşə altında)
					Müəyyən deyil
1. Soddy-orta-podzolik, orta-gilli, zəif becərilir
10. Boz meşə podzollaşdırılmış ağır gilli zəif becərilir
2. Soddy-karbonat, azca yuyulmuş, yüngül gilli, az becərilmiş

Torpaqlarda biokatalitik reaksiyaların aktivliyi dəyişir. Yaz və payızda ən aşağı, adətən iyul-avqust aylarında ən yüksək həddə çatır ki, bu da torpaqlarda bioloji proseslərin ümumi gedişatının dinamikasına uyğundur. Lakin torpağın növündən və onun coğrafi mövqeyindən asılı olaraq fermentativ proseslərin dinamikası çox müxtəlifdir.

Test sualları və tapşırıqlar

1. Hansı birləşmələrə fermentlər deyilir? Onların istehsalı və canlı orqanizmlər üçün əhəmiyyəti nədir? 2. Torpaq fermentlərinin mənbələrini adlandırın. Ayrı-ayrı fermentlər torpağın kimyəvi proseslərində hansı rol oynayır? 3. Torpaqların ferment kompleksi və onun fəaliyyəti haqqında anlayışı verin. 4. Bakirə və əkinə yararlı torpaqlarda fermentativ proseslərin gedişatının ümumi təsvirini verin.