Метаболизм прокариот. Анаболизм. Катаболизм

Образ жизни прокариот состоит в постоянном воспроизводстве биомассы клетки.

Совокупность процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы, называют обменом веществ или метаболизмом.

Клеточный метаболизм складывается из 2-х потоков реакций, разных направлений: катаболизма или энергетического обмена и анаболизма или конструктивного обмена. Энергетический метаболизм или катаболизм, включает совокупность реакций, протекающих с мобилизацией энергии и ее преобразованием.

Конструктивный метаболизм или анаболизм это совокупность реакций синтеза, в результате которых строится вещество клеток, связан с потреблением энергии.

Метаболические пути разделены на 3 этапа.

Начальный этап или периферический обмен, когда на молекулы субстратов воздействуют периферические ферменты.

Промежуточный этап характеризуется образованием промежуточных веществ.

Конечный этап определяется конечными продуктами. В конструктивном метаболизме вещества идут на построение клетки. Энергетический метаболизм обеспечивает клетку энергией.

Метаболизм прокариот очень разнообразен, так как микроорганизмами используются разные источники энергии, разные субстраты, разные периферические ферменты.

Для обоих типов метаболизма возможно использование сходных веществ – амфиболитов, сходных реакций – амфиболических реакций.

Ферменты прокариот. Свойства ферментов. Типы ферментов

Из клеток прокариотных организмов выделены ферменты, относящиеся согласно международной классификации ко всем известным классам: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы.

Состав ферментов определяется геномом клетки и является относительно постоянным. Помимо эндоферментов, функционирующих внутри клетки, у прокариот имеются экзоферменты, выделяемые ими в окружающую среду. Например, к экзоферментам относятся гидролазы, разрушающие крупномолекулярные соединения субстрата и играющие исключительно важную роль в питании прокариот.

По времени образованияферменты прокариотной клетки мож­но подразделить на 2 группы.

Конститутивные ферменты, синтез которых идет с постоянной скоростью независимо от веществ субстрата; в клетке они находятся в более или менее постоянной концентрации. Примером конститутивных ферментов могут служить гликолитические ферменты.

Индуцибельные ферменты, скорость синтеза которых в клетке резко возрастает в ответ на появление в среде субстрата-индуктора. К индуцибельным ферментам относится большинство гидролаз.

Активность ферментов, а соответственно и скорость катализируемых ими реакций, зависят от действия физических и хими­ческих факторов. Физические факторы (температура, давление, свет, магнитное поле, электрические импульсы и др.) оказывают на ферменты менее специфическое действие, чем химические.

Кислоты, щелочи, ионы металлов, как правило, резко изменяют активность ферментов, вступая в соединение с их активным центром или с отдельными участками на поверхности молекулы фермента.

Ключевые позиции в процессах метаболизма занимают аллостерические (ключевые) ферменты. Последние реагируют на потребности клетки в конечных продуктах метаболизма. Избыточное количество конечного продукта тотчас же ингибирует активность первого фермента в системе собственного биосинтетического пути.

Таким образом, маленькая по размерам прокариотная клетка проявляет максимальную экономичность, синтезируя только те ферменты, которые необходимы ей в данных условиях. Поэтому количество одного и того же фермента в клетке в разное время может быть минимальным – не более одной-двух молекул и максимальным – несколько процентов от массы клетки.

Для ферментов свойственны такие важнейшие свойства, как субстратная специфичность и специфичность действия.

Субстратная специфичность – это способность катализировать превращения лишь немногих сходных субстратов.

Специфичность действия – это способность катализировать лишь определенную реакцию.

Активность ферментов определяют сложные механизмы регуляции.

Определение некоторых важных ферментов лежит в основе идентификации микроорганизмов. Активность оксидоредуктаз имеет важное значение при идентификации микроорганизмов групп семейства энтеробактерий.