Khim_sostav_mikrobnoy_kletki

1.

Химический состав клеток
микроорганизмов

2. План:

1. Обмен веществ: понятие, типы процессов.
2. Химический состав клетки микроорганизмов.
3. Ферменты микроорганизмов
общие сведения о ферментах
свойства ферментов
строение ферментов
классификация ферментов

3. Словарь

Физиология
микроорганизмов
(от греч. φύσις - природа и λόγος знание) – наука, изучающая жизненные
функции организма, а именно рост,
развитие, питание, способы получения
энергии для осуществления этих
процессов.

4. Словарь

Метаболи́ зм (от греч. μεταβολή,
«превращение, изменение») (обмен
веществ)
–
полный
процесс
превращения химических веществ в
организме, обеспечивающих его рост,
развитие, деятельность и жизнь в
целом.

5.

Обмен веществ
Конструктивный обмен
(ассимиляция,
анаболизм)
Энергетический обмен
(диссимиляция,
катаболизм)
АНАБОЛИЗМ
КАТАБОЛИЗМ
(от греч. anabole — подъем)
– совокупность реакций
расщепления
сложных
органических веществ до
более простых, сопровождающихся
выделением
энергии
(от греч. katabole —
разрушение) – совокупность реакции синтеза
сложных
органических
молекулизболеепростых
снакоплениемэнергии

6.

7.

Признаки
для сравнения
Задача
процесса
Химические
соединения
Энергия
АТФ
Анаболизм
Катаболизм

8.

Признаки
для сравнения
Анаболизм
Катаболизм
Задача
процесса
Обеспечение
клетки
строительным
мате- Обеспечение
риалом и энергоно- клетки энергией
сителями
Химические
соединения
Из простых синтезиру- Сложные распадаются более сложные
ются до простых
Энергия
Затрачивается
Освобождается
АТФ
Расходуется
Образуется,
накапливается

9.

Фридрих Энгельс
«Жизнь есть способ
существования белковых
тел,
существенным
моментом
которого
является
постоянный
обмен
веществ
с
окружающей их внешней
природой, причем с
прекращением
этого
обмена
веществ
прекращается и жизнь,
что
приводит
к
разложению белка»

10. Химический элемент (от лат. elementum - «часть чего-то») – определённый вид атома

Известно 111 химических элементов, 80 из них
входятвсостав клетки
Наиболее распространенные
химические элементы:
Кислород (О2)
Углерод (С)
Азот (N2)
Водород (Н2)

11.

12.

Химический состав
Вода
Сухое вещество
(15-25%)
(75-85%)
СВОБОДНАЯ
СВЯЗАННАЯ
участвует в химических реакциях,
служит растворителем для различных соединений,
образующихся в
клетке в процессе
обменавеществ
входит в состав
коллоидов клетки
(белки,
полисахариды и др.) и с
трудом высвобождаетсяизних
МИНЕРАЛЬНЫЕ
ВЕЩЕСТВА
(зольные)
фосфор, калий, сера,
магний, кальций
ОРГАНИЧЕСКИЕ
ВЕЩЕСТВА
белки (52%)
полисахариды (17%)
нуклеиновые кислоты
РНК (16%), ДНК (3%)
липиды (9%)

13. Таблица 1.2. Химический состав некоторых микроорганизмов

Содержание в клетках микроорганизмов, %
Микроорганизмы
в том числе
вода
сухое
вещество
азот
углерод
зола
73,3
26,7
8,3
–
8,1 - 8,6
80
20,0
–
–
10,9
75 - 90,6
25 - 9,4
10,5
–
9,3 - 13,8
83,1 - 88,8
16,9 - 11,9
9,1
51,6
9,5
Плесень
до 85
30 - 15
5,2
47,9
6 - 6,9
Дрожжи
63 - 83
32 - 17
12,4
49,8
2,7 - 8,8
Escherichia coli
(кишечная палочка)
Proteus vulgaris
(возбудитель пищевых
инфекций)
Serratia marcescens
(«чудесная палочка»)
Mycobacterium
tuberculosis (палочка Коха)

14.

Умирал старый араб. Все его богатство состояло из 17 прекрасных белых
верблюдов. Он собрал своих сыновей и объявил им свою последнюю волю:
«Мой старший сын, опора семьи, должен получить после моей смерти половину
верблюдов. Среднему сыну я завещаю треть всех верблюдов. Но и мой младший,
любимый сын должен получить свою долю — одну девятую часть стада».
Сказав это, старый араб умер. Похоронив отца, три брата стали делить
верблюдов. Но исполнить волю отца они не смогли: невозможно было разделить 17
верблюдов ни пополам, ни на три части, ни на девять частей. Но тут через пустыню
проходил дервиш. Бедный, как все ученые, он вел с собой черного облезлого
верблюда, нагруженного книгами. Братья обратились к нему за помощью. И дервиш
сказал: «Выполнить волю вашего отца очень просто. Я дарю вам моего верблюда,
а вы попробуйте разделить наследство». У братьев оказалось 18 верблюдов, и все
разрешилось. Старший сын получил половину верблюдов – 9, средний – треть стада
– 6 и младший сын получил свою долю двух верблюдов. Но 9, 6 и 2 дают 17, и после
дележа оказался лишний верблюд — старый облезлый верблюд ученого. И дервиш
сказал: «Отдайте мне назад моего верблюда за то, что я помог разделить вам
наследство, а то мне придется самому тащить книги через пустыню».
Вот этот черный верблюд и подобен ферменту. Он сделал возможным такой
процесс, который без него был бы немыслим, а сам остался без изменений. Это
действительно основное свойство ферментов, да и вообще всякого катализатора.
Ферменты – это прежде всего катализаторы.

15. Что такое ферменты?

Энзимы (от лат. fermentum
– «брожение, закваска») –
это белки, увеличивающие
скорость
протекания
химических реакций в
клетках , т.е. являются катализаторами.
Энзимология - наука о
ферментах.
Русский физиолог И.П. Павлов назвал
ферменты «Возбудители жизни»

16. История изучения

Русский химик Константин
Сигизмундович (1764–1833)
родился в немецком герцогстве Мекленбург-Шверин.
Работал директором Главной
аптеки Петербурга.
В 1811 году открыл гидролиз
крахмала при нагревании в
присутствии кислот, что
положило начало изучению
каталитических процессов.
Известно более 1000 ферментов
К.С. Кирхгоф

17. История изучения

Впервые фермент был открыт в
1814 году в вытяжке из
проросших зерен ячменя, в
результате чего было выделено
активное вещество, осуществляющее превращениекрахмала в
сахар и получившее название
диастазы (солодовая амилаза).
На основании этих исследований
был создан первый промышленный
процесс
получения
патоки иглюкозы изкрахмала.
Ячмень обыкновенный
Hordeum vulgare

18. Название ферментов происходит от корня слова, обозначающего вещество, на которое действует фермент, с добавлением окончания

«АЗА»
Вещество
Фермент
сахароза
сахараза

19. Свойства ферментов

1. термолабильность ферментов - влияние температуры на
ферментативный процесс подчиняется правилу ВантГоффа: при увеличении температуры на 10°С скорость
ферментативной реакции возрастает в 2 - 4 раза (оптимальная температура 40-50°С);
2. зависимость их действия от значения рН среды - для
одних ферментов наилучшей является кислая среда (амилаза рН 4,8) , для других - нейтральная или слабощелочная
(мальтаза рН 7,2);
3. специфичность - способность влиять только на
определенные вещества (например, амилаза вызывает
расщепление только крахмала, лактаза - молочного сахара,
целлюлаза - целлюлозы и т. д.);
4. обладают высокой активностью - молекула каталазы
разрушает в минуту 5 млн. молекул пероксида водорода, а
1г амилазы при благоприятных условиях превращает в
сахар 1т крахмала.

20. Строение ферментов

Энзимы
Протеины
Протеиды
(простой белок)
(сложный белок)
Белковый
компонент
Белковый
компонент
Небелковая
часть (кофермент)
витамины (В1, В2, РР)
металлы (Fe, Cu, Mg)
липиды, углеводы

21. Принцип действия ферментов

По образному выражению Эмиля Фишера
(1890 г.), фермент и субстрат подходят друг к
другу, как «ключ к замку»
Субстрат - вещество на которое действует фермент

22.

Ферменты
Индуцируемые
(адаптивные)
Ферменты, которые
вырабатываются
клеткой
только при изменившихся условиях жизни (происходит синтез фермента, который раньше
не вырабатывался)
Конститутивные
Ферменты, присущие данному микроорганизму
и
входящие в число
компонентов его
клетки

23.

Энзимы
Экзоферменты
Эндоферменты
Ферменты, которые выделяются
клеткой во внешнюю среду
Ферменты, которые прочно связаныс внутренними
структурами клетки и действуют
внутри неё
Микроорганизмам присуще явление «автолиз»
(отгреч.аutos-сам,lysis-растворение)

24.

Номенклатура ферментов
В 1961 г. Международная
комиссия
по
ферментам,
созданная в 1956 г., предложила новую схему номенклатуры и классификации
ферментов, которая была
принята
Международным
биохимическим союзом.
Номенклатура (лат. nomenclaturа перечень, список)

25.

Оксиредуктазы
Лиазы
Трансферазы
Изомеразы
Гидролазы
Лигазы

26.

Классы
ферментов
Оксиредуктазы
Трансферазы
Гидролазы
Лиазы
Изомеразы
Лигазы
Катализируемая
реакция
Примеры

27. Таблица 1.3. Классификация ферментов (классы)

Классы
ферментов
Катализируемая
реакция
Примеры
перенос атомов водорода или электронов
Оксиредуктазы от одного вещества к другому (энергетическийобмен)
Дегидрогеназа,
оксидаза
Трансферазы
перенос атомных группировок от одних
соединенийнадругие
Гексокиназа,
аминаза
Гидролазы
реакции гидролиза – расщепление
Липаза, амилаза,
сложныхсоединенийсобязательнымучас- пектиназа, протеаза,
тиемводы
целлюлаза
Лиазы
негидролитическое (без участия воды) отщепление от субстрата определенной
группы
Декарбоксилаза,
альдолаза
Изомеразы
внутримолекулярнаяперестройка(превращения органических соединений в их
изомеры)
Мутаза
Лигазы
синтез сложных органических соединений
изболеепростых(конструктивныйобмен)
Синтетаза

28. Вопросы для закрепления

1. Что изучает физиология микроорганизмов?
2. Какие два процесса лежат в основе метаболизма?
3. Какие элементы входят в состав микробной
клетки?
4. Из чего состоят простые и сложные белки?
5. Каково происхождение слова «фермент»?
6. Кем впервые были открыты ферменты?
7. Какими свойствами обладают ферменты?
8. Что такое экзоферменты и эндоферменты?
9. На сколько классов принято делить ферменты?
10. Что произойдет с микробной клеткой при
снижении действия ферментов?

29. Домашнее задание

1. Выучить тему «Химический
состав клеток микроорганизмов. Ферменты, их роль в
обменевеществ».
2. Подготовить сообщение по
теме «Использование ферментов в пищевой промышленности».

30.

Урок
окончен!