Enzimele bacteriene

Enzimele bacteriene

Bacteriile au un echipament enzimatic deosebit de bogat si variat, care le permite sa metabolizeze o mare diversitate de componente organice si anorganice. Desi bacteriile sunt vietuitoare de dimensiuni foarte mici, ele au totusi nevoie de un echipament enzimatic foarte bogat si variat, care sa le satisfaca cerintele impuse de diversitatea activitatilor metabolice si vitale. Se apreciaza ca pentru realizarea metabolismului plastic si energetic, fiecare bacterie are nevoie pana la circa 2000 tipuri de enzime. Marea diversitate enzimatica ofera bacteriilor posibilitatea de-a se adapta in medii naturale foarte variate, asigurand circulatia complexa a materiei prin urmatoarele procese:

-scindarea moleculelor mari din mediul inconjurator, in molecule mici , care sa poata traversa membrana citoplasmatica; 

-asigurarea energiei necesare proceselor metabolice viitoare;

-sintetizarea macromoleculelor proprii fiecarei specii bacteriene, in interiorul celulelor gazda. De ultimul aspect depinde capacitatea de a elabora anumite componente cu functii enzimatice (agresine, toxine, etc), care alaturi de unii metaboliti nocivi imprima bacteriilor proprietati patogene. Cunoasterea enzimelor in corelatie cu metabolismul bacterian, permite intelegerea unor aspecte fundamentale ale biologiei bacteriilor, din care unele se aplica in practica medicala (stabilirea diagnosticului), iar altele in industria fermentativa (alcoolica, lactica, acetica etc.), in panificatie, in prepararea branzeturilor, la fabricarea antibioticelor si multe alte aspecte. Clasificarea enzimelor permite o sistematizare, pe de o parte a proceselor pe care le catabolizeaza, iar pe de alta parte, a raporturilor cu celula bacteriana si viteza de actiune a acestora. Dupa raporturile cu celulele bacteriene se cunosc: 

-exoenzimele, care sunt elaborate in interiorul celulei bacteriene si care actioneaza asupra componentelor macromoleculare din mediul exterior, scindandu-le in produsi accesibili metabolismului energetic si plastic al bacteriilor. O parte din exoenzime joaca un rol in apararea bacteriilor fata de anumite elemente nocive din mediu. Astfel, penicilinaza ataca penicilina si in felul acesta unele bacterii sunt rezistente la acest antibiotic ;

-endoenzimele, care actioneaza endocelular, asigurand procesele de anabolism si catabolism, fiind strans legate de anumite structuri celulare. Astfel, citocromoxidazele sunt legate de membrana citoplasmatica (mezozomi), nucleazele de ADN-ul celular, iar proteazele de ribosomi. Dupa viteza de actiune si prezenta lor in celule se impart in:

-enzime constitutive, prezente constant in celule, indiferent de prezenta sau absenta in mediul ambiant a substantelor asupra carora actioneaza, de aceea atunci cand vin in contact cu acestea actioneaza imediat; 

-enzime inductibile sau adaptatative, care sunt sintetizate de catre bacterii numai dupa ce vin in contact cu substratul metabolizabil, sintetizarea acestora fiind un proces indus de prezenta factorului inductor (substante metabolizabile). Elaborarea acestor enzime reprezinta o caracteristica genetica prezenta in celula sub forma latenta. Actiunea acestor enzime este slaba si tardiva.

Bacteriile dispun de mecanisme de autoreglare prin care isi pot elibera (prin prezenta factorului inductor) sau bloca (prin actiunea metabolitului final), temporar caile genetice de sintetizare a unor enzime. Fenomenul de elaborare-blocare a sintezei enzimatice, printr-un produs finit, poarta numele de retroinhibitie sau "feed-back". Dupa reactiile pe care le determina, enzimele se impart in:

a. Hidrolaze, care actioneaza preponderent exocelular, scindand enzimatic legaturile  secundare dintre C si O sau C si N, cu fixarea unei molecule de apa, prin aditionarea OH pe unul din fragmentele moleculei simple rezultate, iar H pe celalalt, asa cum invers, la sinteza unei macromolecule organice se elibereaza o molecula de apa. In raport cu substratul pe care-l descompun, se disting:

-proteaze, care incadreaza gelatinaze, colagenaze, peptidaze, aminoacidaze, nucleaze etc.;

-carbohidraze, si anume zaharaza, maltaza, hexozidaze, poliaze;

-glucoproteinaze, cu hialuronidaza si muralizina;

-esteraze, care cuprinde lipaza, fosfataza, lecitinaza etc.

b. Desmolaze, actioneaza de obicei endocelular scindand legaturile dintre doi atomi de carbon, cu eliberare de energie. Catalizeaza oxido-reducerile  si participa la procesul de respiratie celulara, fiind reprezentate de:

-dehidrogenaze, care mijlocesc oxido-reducerile si stau la baza fermentarii glucidelor prin intermediul glucidazei; 

-carboxilaza, care descompune acizii aminati si cetonici, cu eliberare de CO₂;

-oxidaze, care lipsesc la bacteriile anaerobe (citocromul, indolfenoloxidaza) sunt acceptori de hidrogen favorizand prin aceasta oxidarile.