Ферменты, гидролиз бактериальных клеток

Векторные молекулы. Трансформация. Ключевой операцией в генетической инженерии является введение в клетку и стабильное поддержание генетической информации, содержащейся в рекомбинантных молекулах ДНК. Это достигается при помощи так называемых векторных молекул, или векторов. Дело в том, что при обычном введении ДНК, например, в бактериальную клетку, она, как правило, подвергается атаке ферментов, которые гидролизуют ее на составные компоненты — нуклеотиды. В некоторых случаях ДНК выживает в клетке, однако в процессе деления клеток она не наследуется и теряется. Для того чтобы рекомбинантная ДНК стала составной частью генетического аппарата клетки, она должна либо встроиться в ее геном (интегриройаться в хромосому) и реплицироваться за ее счет, либо быть способной к автономной репликации. [c.35]

Полисахаридные цепи гликопептида стенки химически весьма устойчивы. Тем не менее их гидролиз легко протекает под действием специфического фермента — лизоцима, весьма распространенного в живых организмах. Обработка многих бактерий лизоцимом приводит к разрушению стенки и в обычных условиях к гибели бактериальной клетки (из-за способности лизировать, т. е. растворять бактериальные клетки, фермент и получил свое название). Ряд слизистых выделений животных организмов, таких, как слезы или слюна, содержит лизоцим, что обусловливает их защитный эффект против вторжения инфекции. [c.151]

Питательные вещества поступают в бактериальную клетку через всю ее поверхность. Они должны быть растворимы в воде, только при этом создаются условия для диффузии вещества в цитоплазму клетки. Часть органических веществ, которые совсем не растворяются в воде или дают коллоидные растворы, переводятся ферментами бактериальной клетки в водорастворимое состояние после их гидролиза до более простых и растворимых в воде соединений. [c.99]

В первой фазе кислого или водородного брожения сложные органические вещества осадка и ила под действием внеклеточных бактериальных ферментов сначала гидролизуются до более простых белки — до пептидов и аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, углеводы— до простых сахаров. Дальнейшие превращения этих веществ в клетках бактерий приводят к образованию конечных продуктов первой фазы, главным образом органических кислот. Более 90% образующихся кислот составляют масляная, пропионовая и уксусная. Образуются и другие относительно простые органические вещества (альдегиды, спирты) и неорганические (аммиак, сероводород, диоксид углерода, водород). [c.264]

Отдельные виды бактерий, главным образом палочковидные, способны к спорообразованию. В неблагоприятных условиях культивирования, когда исчерпаны питательные вещества в среде и накоплены в ней продукты жизнедеятельности, бактерии образуют внутри клетки круглые или овальные споры. Они образуются вследствие уплотнения протоплазмы в одном месте клетки. Спорами называются покоящиеся клетки, содержащие в отличие от вегетативных (растущих) клеток меньше воды (около 40%) и имеющие более плотную труднопроницаемую оболочку, благодаря чему они очень стойки к различным внешним воздействиям. Когда спора попадает в благоприятные для жизни условия, она начинает прорастать. Процесс прорастания состоит в том, что спора набухает, содержимое ее становится богаче водой, размер увеличивается почти в 2 раза, усиливается действие ферментов внутри споры, благодаря чему происходит гидролиз наружной оболочки, образуется отверстие, через которое выходит одетый внутренней оболочкой проросток, превращающийся в бактериальную клетку. Процесс прорастания продолжается [c.496]

Питательные вещества поступают в бактериальную клетку через всю её поверхность. Они должны быть растворимы в воде, только при этом создаются условия для диффузии вещества в цитоплазму клетки. Часть органических веществ, которые совсем не растворяются в воде или дают коллоидные растворы, переводятся ферментами бактериальной клетки в водорастворимое состояние после их гидролиза до более простых и растворимых в воде соединений. Углеводороды легко проникают в бактериальную клетку. Труднее проникают молекулы вещества, содержащего полярные группы, и чем их больше, тем труднее проникновение (в ряду этанол этиленгликоль — глицерин проникновение уменьшается). Ещё медленнее диффундируют в клетку маннит и сахара, имеющие несколько оксигрупп и карбонильную. Жирные кислоты с одной карбоксильной группой легче проникают в цитоплазму, чем соответствующие им окси- или аминокислоты. [c.272]

При получении этилового спирта из сахар-содержащих культур ОТЖИМ содержащего сахар сока ведется стандартными способами, Простые сахара из сахарного тростника можно получить механическим отжимом сока, а в случае сахарной свеклы— диффузионным методом. Крахмалистое сырье нужно механически измельчить до консистенции жидкого теста, а затем нагреть для разрушения крахмальных зерен. Далее можно применить различные варианты гидролиза, основанного на использовании разных сочет аний кислот и/или применении ферментов. Обычно для разжижения исходного продукта применяют термофильную (90 °С) бактериальную амилазу. На следующем этапе для осахаривания при 50—60 °С (т, е. гидролиза декстринов до глюкозы) используют глюкоамилазу. В пересчете на образовавшуюся глюкозу выход составляет 51% (по массе). Однако, поскольку около 5% сахара расходуется растущими клетками на энергетические нужды, а также на синтез других органических соединений (глицерола, уксусной кислоты, ацетальдегида и ряда других соединений, в основном высших спиртов), предельный выход составляет около 48% в пересчете на исходный сахар. Весовой выход продукта зависит также от природы сырья [c.62]

Однако гидролиз пептидных связей в белках может происходить и при нормальных условиях — комнатной температуре, нейтральных значениях pH. Это является результатом работы протеаз — ферментов, созданных природой для деградации других белков в мягких условиях. Поскольку в любых (даже высоко-очищенных) препаратах белков могут находиться протеазы в качестве сопутствующих примесей, при изучении механизмов инактивации необходимо учитывать и возможность протеолиза. ф Другим примером протеолитической инактивации может служить бактериальное заражение реакторов, содержащих ферменты. Случайно попавшие в реактор клетки микроорганизмов [c.121]

Информация об общем содержании белков и их аминокислотном составе не дает полного представления о питательной ценности исследуемого продукта. Анализы аминокислотного состава дают ценные сведения лишь относительно потенциальной пищевой пригодности белка, так как набор аминокислот, полученный после кислотного гидролиза, не всегда соответствует набору физиологически доступных аминокислот. Необходимо учитывать соответствие и доступность белков действию протеолитических ферментов. Последняя определяется типом белков (запасные, транспортные, структурные и т. д.) и их соотношением в клетке прочностью клеточной оболочки и ее составом происхождением белков (растительные, животные, бактериальные). [c.75]

Одна из серьезных проблем при создании лекарственных препаратов состоит в подборе условий лечения, при которых не повреждались бы здоровые ткани, но разрушались бы инфицированные клетки или бактерии. Согласно новому подходу, лекарство маскируют , т. е. так химически модифицируют, чтобы при проникновении в организм лекарство убивало вторгающиеся микроорганизмы, не затрагивая здоровых тканей. Такой подход основан на использовании обычного для многих микроорганизмов явления — транспорта пептидов. Соединение (1-19) через свою аминогруппу химически присоединяется к небольшому пептиду. Этот пептид содержит п-аминокислоты, поэтому он не гидролизуется обычными ферментами и проникает в ткани человеческого организма. Однако пептид с присоединенным к нему лекарственным препаратом проникает и в бактериальные клетки. Там он утилизируется и освобождает активный антибактериальный препарат, который убивает только чужеродные клетки. Такого рода подходы разрабатываются группой Стейнфельда. Транспорт лекарственных препаратов с помощью пептидов оказался весьма эффективным способом борьбы со многими болезнетворными организмами. [c.21]

Антибиотики, нашедшие широкое применение в медицине (пенициллины, цефалоспорины, циклосерин и нек-рые др.), блокируют отдельные стадии биосинтеза П. отсутствием П. в клетках эукариот (все организмы, за исключением бактерий и синезеленых водорослей) объясняется избирательность этнх антибиотиков по отношению к бактериальным клеткам. Бактерицидное действие фермента лизоцима обусловлено расщеплением углеводных цепей П. путем гидролиза гликозидных связей остатков Ы-ацетил-О-мурамовой к-ты. [c.468]

Чтобы обеспечить образование непрерывной цепи ДНК из многих таких фрагментов, в действие вступает особая система репарации ДНК, удаляющая РНК-затравку и заменяющая ее на ДНК. У бактерий РНК-затравка удаляется нуклеотид за нуклеотидом благодаря 5 -> З -экзонуклеазной активности ДНК-полимеразы. При этом каждый отщепленный рибонуклеотидный мономер замещается соответствующим дезоксирибонуклеотидом (в качестве затравки используется З -конец синтезированного на старой цепи фрагмента). Завершает весь процесс фермент ДНК-лигаза, катализирующий образование фосфодиэфирной связи между группой З -ОН нового фрагмента ДНК и 5 -фосфатной группой предыдущего фрагмента. Образование этой связи требует затраты энергии, к-рая поставляется в ходе сопряженного гидролиза пирофосфатной связи кофермента-никотинамидадениндинуклеотида (в бактериальных клетках) или АТФ (в животных клетках и у бактериофагов). [c.253]

L-аспарагиназа, бактериальный гидролизующий фермент, оказалась эффективным лекарственным препаратом при лейкемии при инъици-ровании в кровь она снижает поступление в опухолевые клетки экзогенного аспарагина, необходимого для их быстрого роста [47]. Однако под действием этого фермента поражаются также ткани с низкой активностью аспарагинсинтетазы, что ограничивает клиническое использование аспарагиназы. [c.106]

Ф-ции Т.к. в бактериальной клетке связаны с ионным обменом и регуляцией работы автолитич. ферментов (катализируют гидролиз сложного биополимера, составляющего каркас клеточной стенки), к-рые активны при росте и делении клеток. Мутантные клетки бактерий, лишенные Т.к., оказываются нежизнеспособными. К вторичньпи ф-циям Т. к. относят их антигенные св-ва и связывание фагов. Стрептококковые, стафилококковые и др. бактериальные инфекции человека и животных сопровождаются выходом Т.к. в органюм, что приводит к развитию постинфекц. осложнений в виде эндокардитов, нефритов, артритов и др. [c.510]

Пирофосфатазы, имеющиеся во всех клетках, катализируют гидролиз неорганического пирофосфата с образованием двух молекул Pi (дополнение 3-А). Очень активная пирофосфатаза Е. соИ имеет число оборотов выше 2-10 с при 37 °С. Для того чтобы быстро гидролизовать пирофосфат, образующийся в результате бактериального метаболизма, достаточно 1000 молекул фермента на одну клетку [56]. [c.120]

Регуляция обмена лактозы у Е. соИ. Клетки Е. oli можно вырапщвать на простой среде, содержащей в качестве единственного источника углерода лактозу. Необходимым этапом обмена лактозы (а следовательно, и необходимым условием выживания бактерий) является гидролиз лактозы до моносахаридов глюкозы и галактозы, катализируемый ферментом Р-га-лактозидазой. Когда Е. соИ выращивают на среде с лактозой, в каждой бактериальной клетке присутствует несколько тысяч молекул этого фермента (см. задачу 1), способных осуществлять гидролиз. Однако если единственным источником углерода в среде служит глюкоза или, например, глицерол, то в клетках обнаруживается не более 5-10 молекул Р-галактозидазы. [c.401]

Процесс гидролиза жиров, в котором также активно участвуют ферменты, вырабатываемые растительными, животными и бактериальными клетками, обычно сопровождается выделением свободных жирных кислот. Окисление жиров является следствием физико-химических факторов я приводит к их осалива- [c.81]

Избыточный активный ил отбирают из вторичных отстойников при влажности примерно 99% с содержанием в 1 жидкости около 160 г биомассы. В илоуплотнителях влажность снижается примерно до 98%. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата (до 40%). Живые организмы — это одиночные бактериальные клетки, скопления бактерий, образующих зооглеи, простейшие, черви и грибы. Встречаются также личинки насекомых, рачки и другие мелкие животные. Твердый субстрат— это отмершая часть биомассы. Состав биомассы и количество различных микроорганизмов в ней зависят от состава примесей в очищаемых стоках. Однако во всех случаях в биомассе активного ила содержатся ферменты — протеазы, карбогидра-зы и эстеразы, а также гидролизующие белки, углеводороды и жиры. При соответствующей обработке и уплотнении избыточного активного ила из него можно получить концентрат для подкормки сельскохозяйственных животных. Создание технологии получения высококачественного концентрата также является решением проблемы утилизации избыточного активного ила, количество которого составляет около 1 % объема очищаемой воды. [c.132]

Под действием 3-лактамов на бактериальные клетки происходит выделение тейхоевых кислот в среду, в результате чего активируются ферменты (фермент), гидролизующие пептидогликан. В итоге это приводит к тому, что клеточная мембрана остается без механической опоры и наступает лизис клетки. В клетках животных и человека указанный полимер отсутствует, и там нет названных выще ферментов. Поэтому пенициллины и цефалоспорины не оказывают действия на животные организмы основная точка их приложения — биосинтез клеточных стенок бактерий. р-Лактамные антибиотики обладают способностью резко снижать устойчивость клеточных мембран к действию лизоцима. [c.423]

Ion, детерминирующим синтез полипептида с молекулярной массой 94 кДа, тетрамер которого и составляет фермент. Данная протеаза локализуется в цитоплазме, и ее действие направлено на гидролиз дефектных и чужеродных белков в бактериальной клетке. Эффективная деградация белков протеазой La до низкомолекулярных пептидов сопровождается гидролизом этим же ферментом АТР. Интересно, что для разрыва пептидной связи гидролиз АТР не требуется. Считают, что энергия, пол Д1аемая при гидролизе АТР, необходима для транслокации фермента вдоль белка-субстрата и быстрой и полной его деградации без выделения в окружающее пространство продуктов частичного гидролиза белка, которые могут быть токсичны для клетки. [c.153]

Для ряда транспортных систем непосредственным источником энергии служит не гидролиз АТР, а градиент концентрации ионов. Так, активный транспорт глюкозы и аминокислот в ряде животных клеток сопряжен с одновременным входом Ма такой процесс называется котранспортом. Одновременный вход Ка и глюкозы обеспечивается специфическим симпортом. (Ка + К )-насос создает тот фадиент концентрации ионов Ка, который необходим для сопряженного входа Ма и глюкозы. У бактерий, как правило, непосредственным источником энергии для симпортов и антипортов служит градиент концентрации Н, а не Ма. Например, активный транспорт лактозы, осуществляемый пермеазой для лактозы, сопряжен с входом протона в бактериальную клетку. Этот транспортный процесс протекает за счет протонодвижущей силы, генерируемой переносом электронов по дыхательной цепи. Бактериям свойствен и иной тип транспорта, а именно так называемая транслокация фупп в этом случае происходит модификация растворенного вещества в процессе переноса. Так, фосфотрансферазная система, переносящая сахара, фосфорилирует их (например, глюкозу в глюкозо-6-фосфат) по мере поступления в клетку. Донором фосфорильной Фуппы в этом процессе служит фосфоенолпируват. Фосфорилирование опосредовано тремя разными ферментами и небольшим белком (НРг) - переносчиком фосфорильной Фуппы. [c.324]

Быстрое раскручивание цепей родительской ДНК в процессе репликации (4500 об/мин) порождает еще одну проблему, которая состоит в том, что при отсутствии специального шарнирного устройства вся хромосома, расположенная впереди репликативной вилки, должна вращаться с такой же скоростью. Предполагают, что избежать этого помогает клетке шарнир в ДНК (возможно, прямо перед репликативной вилкой), благодаря которому вращаться с большой скоростью приходится только короткому участку ДНК. Это может быть достигнуто за счет кратковременного разрыва одной из цепей ДНК, который очень быстро и точно восстанавливается после одного или нескольких оборотов. Кратковременные разрывы и воссоединения осуществляются ферментами, известными под названием топоизомераз. У прокариот топоизомераза называется ДНК-гиразой (от англ. gyration - вращение). Этот фермент не только позволяет ДНК вращаться, но и активно закручивает ее в направлении, благоприятствующем расплетанию цепей матрицы в районе репликативной вилки. Таким образом, гираза помогает хеликазе раскручивать ДНК для ее репликации. Закручивание ДНК с помощью гиразы и сопряженный с этим процессом гидролиз АТР до ADP и Pi, обусловливают сверхспиральное состояние хромосомы. Благодаря гиразе все кольцевые ДНК бактериальных клеток поддерживаются в сверхспиральной форме (рис. 28-14). [c.907]

Исследования новых типов соединений должны ооновываться на предположении, что пестициды будут более дорогостоящими и общество должно будет платить за повышенный спрос па них. Потребуется учесть ошибки прошлого в форму-тировке соединений и избегать следую-пщх свойств сильной липофильности, ускоряющей проникновение в клетку, поскольку она способствует передаче токсина по пищевым цепям хищных животных сильной адсорбции на глине и в пей или на органическом веществе, где пестицид не подвергается бактериальному или химическому разложению, и устойчивости к разложению микроорганизмами в почве и оде. Хотя такое разложение можно усилить, приучая почвенные микро-организ1мы более агрессивно атаковать новые группы веществ, новые соединения должны быть легко доступными для р-окисления, гидролиза и окисления под действием ферментов. [c.138]

Нуклеазы — это большая группа ферментов, катализирующих реакцию гидролиза молекул нуклеиновых кислот. В результате действия нук-леаз молекула ДНК или РНК распадается на фрагменты или отдельные нуклеотиды. Исходная функция нуклеаз в клетке — деградация ненужных в данный момент жизнедеятельности молекул (например, деградация мРНК после трансляции) и защита от чужеродных молекул нуклеиновых кислот (расщепление фаговой ДНК бактериальными нуклеазами при заражении бактерии фагом). [c.25]

Одним из ферментов Е. соИ, отнесенных к классу адаптивных, была Р-галактозидаза. Этот фермент, как отмечалось в гл. III, катализирует реакцию гидролиза своего естественного субстрата лактозы (фиг. 235), а также других р-галактозидов. Было установлено, что клетки Е. соН содержат активность В-галактозидазы только в случае, если они растут на среде, содержащей лактозу в качестве источника углерода и энергии на среде, содержащей вместо лактозы какой-нибудь другой естественный сахар, клетки Е. соН не синтезируют этого фермента. В 1946 г. Жак Моно начал исследование адаптивного образования Р-галактозидазы у Е. oli. Эти работы в течение последующих 15 лет позволили объяснить регуляцию активности бактериальных генов. В начале своей работы Моно и его [c.477]

G-белки не только усиливают сигнал, но и служат важным звеном, где может регулироваться весь процесс активации. В принципе эффективность взаимодействия между рецепторами и ферментом может быть изменена ковалентной модификацией G-белка или изменением его концентрации в плазматической мембране. Наиболее впечатляющая иллюстрация этого - действие бактериального токсина, ответственного за симптомы холеры. Холерный токсин представляет собой фермент, катализирующий перенос ADP-рибозы с внутриклеточного NAD на а-субъедини-цу Gs-белка. Последняя при этом теряет способность гидролизовать связанный с нею GTP. Аденилатциклаза, активированная такой видоизмененной а-субъединицей Gs-белка, может оставаться в активном состоянии неопределенно долго. В результате длительное повышение уровня сАМР в клетках кишечного эпителия вызывает массированный выход воды и натрия из этих клеток в просвет кишечника, что и приводит к тяжелом поносу - характерному симптому холеры. [c.359]

Бактериальный токсин, ответственный за симптомы холеры, подавляет этот нормальный выключающий механизм. Холерный токсин-это фермент, катализирующий перенос ADP-рибозы с внутриклеточного HAD на G-белок, который при этом так изменяется, что не может больше гидролизовать связанный с ним GTP. Если теперь молекула аденилатциклазы будет активирована гормон-рецепторным комплексом и молекулой такого модицифиро-ванного G-белка, то она останется необратимо активированной. В результате в клетках кишечного эпителия длительно повьппается уровень сАМР, что ве- [c.266]

Es heri hia oli относится к тем микроорганизмам, которые не обладают физиологической компетентностью к поглощению экзогенных молекул ДНК. Поэтому для введения ДНК внутрь данной грамотрицательной бактерии необходимо создать условия, позволяющие преодолеть барьер клеточной стенки. Первые успехи на этом пути были достигнуты в 1960-е гг. при анализе инфекционности фаговых ДНК в системе сферопластов Е. соН. Сферопласты обычно получают путем обработки бактериальных клеток в изотоническом растворе лизоцимом, являющимся бактерицидным ферментом, который содержится в слезной жидкости, носовой слизи, яичном белке, клетках бактерий и т. д. Лизоцим, эффективно гидролизующий пептидогликан грамположительных клеток, в тех же условиях не деградирует пептидогликановый слой грамотрицательных бактерий, поскольку не может проникнуть через внешнюю мембрану клетки. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология