На головну

Агресивні метаболіти мікроорганізмів

  1. Антигени мікроорганізмів.
  2. Дезінфекцію (методи знищення хвороботворних мікроорганізмів);
  3. дихання мікроорганізмів
  4. Любовні і агресивні (деструктивні) міжособистісні почуття. емоційна близькість
  5. МОРФОЛОГІЯ, ВНУТРІШНЯ ОРГАНІЗАЦІЯ І ХИМИЧЕСКИЙСКЛАД МИКРООРГАНИЗМОВ
  6. Обмін речовин у мікроорганізмів

Багато біохімічні процеси, що відбуваються за участю мікроорганізмів, застосовуються в харчовій і легкій промисловості. Велика роль мікроорганізмів і в круговороті речовин в природі.

В якості своєрідної їжі для мікроорганізмів в даний час виступають різні промислові матеріали (текстиль, метал, бетон, пластмаси, гума, шкіра, паливо, лаки, фарби, папір і т.д.), в результаті «колонізації» яких сапрофіти формується своєрідна збірна група бактерій і грибів-технофілів.

Биоповреждения матеріалів і виробів пліснявими грибами відбувається за рахунок механічного руйнування розростається міцелієм, біоуражень і головним чином внаслідок впливу ферментів і органічних кислот.

Биоповреждения ж бактеріями відбувається в основному за рахунок впливу ферментів і органічних кислот.

Руйнування промислових матеріалів ферментами. Загальна характеристика ферментів.Всі різноманітні і численні біохімічні реакції, що протікають в живому організмі в зв'язку з обміном речовин, відбуваються за участю ферментів - біологічних каталізаторів, що виробляються клітинами організму.

Ферменти є каталізаторами біологічного походження, що складаються з простих (протеїни) або складних (протеїди) білків і небілкового компонента - активної групи. Так, є ферменти однокомпонентні і двокомпонентні.

До складу активної групи двокомпонентних ферментів входять вітаміни або їх похідні, різні метали (Fe, Co, Сі), азотисті основи та ін.

Активна група ферментів обумовлює їх каталітичну здатність, а білкова частина - специфічні властивості, виборчу здатність діяти на певний субстрат.

Ферменти мають дуже високу активність. Мізерно малу кількість ферменту досить, щоб залучити в реакцію значну масу реагує речовини (субстрату).

Ферменти діють надзвичайно швидко. Молекула ферменту за 1 хв може викликати перетворення десятків і сотень тисяч молекул відповідного субстрату.

Особливостями ферментів є їх Субстратна специфічність і специфічність дії - кожен фермент взаємодіє лише з одним певним речовиною і каталізує лише одне з тих перетворень, яким може піддаватися дана речовина.

Специфічність ферментів обумовлена ??структурними особливостями їх молекул і субстрату. Субстрат і фермент підходять один до одного, як ключ до замка.

Кожен мікроорганізм володіє комплексом різноманітних ферментів, своєрідністю і активністю яких визначаються його біохімічна діяльність, вибірковість щодо поживних речовин, роль в круговороті речовин в природі, в процесах біодеструкції.

Ферменти, властиві даному мікроорганізму, що входять в число компонентів його клітини, називають конститутивним. Існують індуковані (адаптивні) ферменти, які виробляються тільки при наявності в середовищі речовини (індуктора), що стимулює синтез даного ферменту. Наприклад, мікроорганізм, що не асимілюючий полімери, можна привчити до їх використання, культивуючи в середовищі з цим полімером як єдиним джерелом вуглецю. У цих умовах мікроорганізм синтезує фермент, яким раніше він не мав.

Деякі ферменти, що виділяються мікроорганізмами в зовнішнє середовище, прийнято називати Екзоферменти. Вони відіграють велику роль у підготовці їжі до її вступу в клітку. Відбувається внеклеточное «перетравлення» їжі - розщеплення складних речовин субстрату (крохмалю, білків і ін.) На більш прості складові, здатні проникати в клітку.

Цітоплазматіческіё ферменти, не вирізняються за життя клітини в навколишнє середовище, називають Ендоферменти (внутрішньоклітинними). Ці ферменти беруть участь у внутрішньоклітинних процесах обміну речовин.

Більше значення при виникненні біопошкоджень мають ферменти, що виділяються в навколишнє середовище, а не ферменти, що функціонують тільки усередині клітини.

В даний час відомо більше 200 ферментів. Відповідно до прийнятої класифікації всі ферменти ділять на шість класів: 1) оксидоредуктаз, 2) трансферази, 3) гідролази; 4) ліази; 5) ізомерази, 6) лігази.

Руйнування матеріалів під впливом ферментів відбувається в результаті різних реакцій - окислення, відновлення, декарбоксилирования, етерифікації, гідролізу та ін. Особливо активну руйнівну дію на більшість матеріалів надають оксидоредуктаз, гідролази і ліази.

оксидоредуктази - окислювально-відновні ферменти. У цей клас входять численні ферменти, що каталізують окислювально-відновні реакції процесів енергетичного обміну (дихання, бродіння) мікроорганізмів.

З оксидоредуктаз особливу роль в руйнуванні багатьох промислових матеріалів відіграють оксигенази. В першу чергу, до такого роду процесів відноситься біоруйнування гідрофобних, неполярних речовин типу вуглеводнів, а також матеріалів, утворених циклічними сполуками. До оксигенази належать ферменти, що каталізують безпосереднє приєднання кисню до окисляемому субстрату. Такі реакції є зазвичай першим етапом руйнування багатьох чужорідних речовин живою клітиною. Наприклад, бактерії роду Pseudomonas каталізують розрив індольного кільця.

Велике значення в процесах біодеструкції мають і інші ферменти класу оксидоредуктаз - дегідрогенази и олсідази. Де-гідрогенази каталізують реакції перенесення водню з одного з'єднання на інше. Терміном «оксидаза» позначаються ферменти, що беруть участь в реакціях, де акцептором водню служить безпосередньо кисень. Дегідрогенази каталізують окислення гідроксильних груп до альдегідних і далі до карбоксильних, а також утворення ненасичених сполук з граничних.

У класі оксидоредуктаз специфічним характером дії відрізняються пероксидаза і каталаза. Пероксидаза каталізує окислення перекисом водню різних органічних сполук - фенолів, амінів, гетероциклічних сполук. У міцеліаль-них грибів значною пероксидазною активністю володіють представники пологів Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Alternaria, Cladosporium та т.д.

Каталаза прискорює реакцію розкладання перекису водню на воду і молекулярний кисень і каталізує також окислення перекису різних спиртів і інших з'єднань. Активними продуцентами каталази є деякі види грибів роду Penicillium.

гідролази каталізують процеси розщеплення і синтезу складних органічних речовин за типом гидролитических реакцій за участю води.

Важливе місце в биоповреждения промислових матеріалів належить ферментам класу гідролаз, бо багато з них, будучи Екзоферменти, беруть участь в первинної підготовки поживного субстрату до розщеплення і метаболізму. Гідролази каталізують реакції розщеплення складних сполук на більш прості з одночасним приєднанням води. Особливий інтерес в плані проблеми біопошкоджень представляє підклас естераз. Вони каталізують гідролітичні розрив ефірних зв'язків в різних з'єднаннях.

У руйнуванні промислових матеріалів, що містять целюлозу (клітковину) та інші вуглеводи, а також їх похідні, активну участь беруть ферменти групи гликозидаз (Стара назва - карбоангідрази). Розщеплення клітковини каталізується комплексом ферментів - целюлазою. В її структуру входять ферменти, що гідролізують зв'язку між глюкозниє залишки в молекулі клітковини з утворенням целлобіози і глюкози.

Найбільш виражену здатність синтезувати целюліт-літичні ферменти мають мікроскопічні гриби родів Alternaria, Trichoderma, Chaetomium, Aspergillus, Penicillium, Cladosporium та ін. Різні види целлюлозоразрушающіх грибів здатні рости і продукувати целлюлазу лише в певних температурних межах, найчастіше при + (28 ... 30) ° С.

Особливий інтерес серед гидролаз представляють ферменти групи протеїназ. Їх основна дія - розщеплення білків за місцем амідних, т. Е. Пептидних зв'язків (протеолітичніферменти). Однак деякі з протеїназ мають досить широкої субстратної специфічністю, тобто малої вибірковістю. Це дає підставу припускати можливість якогось участі протеїназ мікроорганізмів в деструкції полімерних матеріалів, в першу чергу містять амідні і ефірні зв'язку: мочевіноформальдегидних полімерів, акріламідних, поліамідів (капрон, нейлон) і поліуретанів (поролон).

ліази каталізують реакції негидролитическим розщеплення органічних речовин, що супроводжуються отщеплением від субстрату тих чи інших хімічних груп: СО2, Н2О, NH3. При цьому можуть розриватися зв'язку -С-С, С-О, С-N-, а отщепляют групами є вода, вуглекислий газ, аміак і ін. Ферменти цього класу характеризуються високою специфічністю і вибірковістю по_отношенію до субстрату. Проте, загальна спрямованість іх'действія дає підставу припустити і можливість участі цих ферментів в деструкції синтетичних матеріалів.

трансферази - Ферменти переносу. Ферменти цієї групи каталізують перенесення частин молекул або атомних угруповань від одних сполук до інших. Відомо багато таких ферментів і їх розрізняють по тих групах, перенесення яких вони каталізують.

ізомерази здійснюють перетворення органічних сполук в ізомери, що пов'язано з внутрімолекулярних переміщенням радикалів, атомів, атомних угруповань.

лігази (Синтетази) каталізують реакції синтезу складних органічних сполук з простіших.

Є чітка відповідність між видом поражаемого матеріалу і ферментативними властивостями винуватців деструкції. У останніх особливо активні бувають ферменти, що розщеплюють основний тип зв'язків в даному матеріалі. Однак, в цілому, в руйнуванні матеріалів беруть участь багато ферментів. Кілька видів грибів і бактерій утворюють біоценоз на матеріалі, і біохімізму розпаду має складний характер. Так, біодеструкція полімерів, в молекулі яких є амідні і сложноефір зв'язкі (поліаміди, поліуретани, мочевіноформальдегідние смоли, поліефіри), може відбуватися в результаті поразки мікроорганізмами, що продукують активні естерази і про-теолитическими ферменти.

Руйнування промислових матеріалів органічними кислотами.Найсильнішими агресивними метаболітами мікроорганізмів є органічні кислоти. Вони викликають швидку і глибоку деструкцію промислових матеріалів як органічних, так і неорганічних, включаючи метали.

З культур цвілевих грибів вдалося виділити понад 40 різних органічних кислот. гриби роду Penicillium виділяють головним чином лимонну і глюконовую кислоти, Aspergillus - лимонну, глюконовую і щавлеву, а місоги - бурштинову, Фума-ровую і щавлеву.

Зазвичай один і той же вид гриба здатний синтезувати різноманітні родинні кислоти. Залежно від кількості синтезованих кислот все гриби можна розділити на три групи:

1) виділяють в середу відносно велику кількість органічних кислот (наприклад, Aspergillus niger);

2) продукують невеликі кількості кислот (більшість видів грибів);

3) виділяють в середу мізерно малі кількості кислот (наприклад, Alternaria tenuis).

Найчастіше пліснявими грибами в великих кількостях виділяються: лимонна, глюконовая, щавлева, молочна, фумарова, бурштинова і яблучна кислоти.

Конкретні механізми деструкції окремих промислових матеріалів органічними кислотами в більшості випадків досліджені поки недостатньо. Окремі типи полімерних матеріалів відрізняються по стійкості до дії органічних кислот. Найбільш стійкі в цьому відношенні поліетилен, поліпропілен, полістирол, фенопласти, менш стійкі полівінілхлорид, поліметілакрілат і поліамідні смоли. Присутність в пластмасах органічних наповнювачів, що є, як правило, хорошим живильним матеріалом для цвілевих грибів, сприяє активному утворенню ними органічних кислот і тим самим підсилює руйнування матеріалів.

Органічних кислот належить провідна роль в руйнуванні лакофарбових покриттів. Шкідлива дія лимонної, винної та фумарової кислот проявляється вже при досить низьких концентраціях (0,09 - 0,4%). Сильними руйнівниками лакофарбових покриттів є піровиноградна, глюконовая, оцтова, щавлева кислоти. Всі органічні кислоти викликають інтенсивну деструкцію різноманітних целлюлозосодержащих матеріалів.

На особливу увагу заслуговує корозія металів під впливом органічних кислот. У деяких випадках під їх дією метали корродируют навіть більш інтенсивно, ніж при дії неорганічних кислот. Корозія ємностей з нафтопродуктами іноді є, мабуть, результатом дії на алюмінієві сплави органічних кислот, що утворюються при розкладанні нафтопродуктів мікроорганізмами.

Кошти, виділені мікроорганізмами органічні кислоти, ферменти, пігменти і деякі інші метаболіти викликають суттєві зміни фізико-механічних, діелектричних та інших властивостей матеріалів, різко погіршують їх технологічні параметри.



Попередня   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   Наступна

Вступ | МОРФОЛОГІЯ, ВНУТРІШНЯ ОРГАНІЗАЦІЯ І ХИМИЧЕСКИЙСКЛАД МИКРООРГАНИЗМОВ | Бактерії. Загальна характеристика | цікаві факти | Мікроскопічні гриби. Загальна характеристика | цікаві факти | цікаві факти | хімічні чинники | фізичні фактори | біологічні чинники |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати