Микроорганизмдердің физиологиясы туралы мәлімет

Физиология микроағзалардың (микроорганизмдердің) өмірлік қызметін: тамақтану, тыныс алу, өсу және көбею зерттейді. Физиологиялық функциялардың негізінде үздіксіз зат алмасу (метаболизм) жатыр.

Зат алмасуының мәні екі қарама-қарсы және сонымен бірге өзара байланысты үрдістерді құрайды: ассимиляция (анаболизм) және диссимиляция (катаболизм).

Ассимиляция процесінде қоректік заттарды меңгеру және оларды жасушалық құрылымдарды синтездеу үшін пайдалану жүреді. Диссимиляция процесінде қоректік заттар ыдырайды және тотығады, бұл ретте микробтық жасушаның өміріне қажетті энергия бөлінеді. Қоректік заттардың ыдырауы нәтижесінде күрделі органикалық қосылыстар қарапайым, төмен молекулалы болып бөлінеді. Олардың бір бөлігі жасушадан шығарылады, ал басқалары қайтадан биосинтетикалық реакциялар үшін жасушамен пайдаланылады және ассимиляция процестеріне қосылады. Қоректік заттардың синтезі мен ыдырауының барлық процестері ферменттердің қатысуымен жасалады.

Микроорганизмдердің ерекшелігі-қарқынды зат алмасу. Бір тәулік ішінде қолайлы жағдайда бір микробтық жасуша оның массасынан 30-40 есе артық қоректік заттардың мөлшерін өңдей алады.

Бактериялардың химиялық құрамы
Зат алмасу процестерін түсіну үшін микроорганизмдердің химиялық құрамын білу қажет. Микроорганизмдер барлық тірі организмдердің жасушалары сияқты химиялық заттардан тұрады.

Күрделі органикалық заттарды: ақуыздарды, көмірсулар мен липидтерді құру үшін қолданылатын органогендер (көміртегі, сутегі, оттегі, азот) маңызды элементтер болып табылады. Микроорганизмдер де күлді немесе минералды элементтерден тұрады. Олардың басым бөлігі органикалық заттармен байланысты, қалғандары тұз түрінде торда бар.

Сандық тұрғыдан жасушаның ең маңызды компоненті 75-85% — ды құрайтын су болып табылады; органикалық (ақуыздар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, липидтер) және минералды қосылыстардан тұратын құрғақ заттың үлесіне 15-25% келеді.

Су. Клетканың тіршілігіндегі судың маңызы зор. Барлық заттар су торына түседі, онымен алмасу өнімдері жойылады. Микробты жасушадағы су дербес қосылыс ретінде еркін күйде болады, бірақ оның көп бөлігі жасушаның әртүрлі химиялық компоненттерімен (ақуыз, көмірсулар, липидтермен) байланысты және жасушалық құрылымдардың құрамына кіреді.

Еркін су жасушада өтетін химиялық реакцияларға қатысады, әртүрлі химиялық қосылыстардың еріткіші болып табылады, сондай-ақ коллоидтар үшін дисперсиялық орта болып табылады. Жасушадағы бос су мөлшері сыртқы ортаның жағдайына, жасушаның физиологиялық жағдайына, жасына байланысты өзгеруі мүмкін. Мысалы, бактериялардың даулы түрлерінде вегетативтік жасушаларға қарағанда Судан едәуір аз. Судың ең көп мөлшері капсулалы бактерияларда байқалады.

Ақуыздар (құрғақ заттың 50-80%) микроорганизмдердің маңызды биологиялық қасиеттерін анықтайды. Бұл қарапайым ақуыздар — протеиндер және күрделі протеиндер. Жасушаның тіршілігінде нуклеопротеидтер — ақуыздың нуклеинді қышқылдармен (ДНК және РНК) қосындысы зор маңызға ие. Нуклеопротеидтерден басқа микробты жасушада липопротеидтер, гликопротеидтер, хромопротеидтер аз мөлшерде болады.

Ақуыздар цитоплазмада, нуклеоидта таралған, олар жасушалық қабырға құрылымының құрамына кіреді. Ақуызға ферменттер, көптеген токсиндер (микроорганизмдердің удары) жатады.

Микроорганизмдердің түрлік ерекшелігі ақуыз заттардың сандық және сапалық құрамына байланысты.

Микробты жасушадағы нуклеин қышқылдары жануар тектес жасушалар сияқты функцияларды орындайды. ДНҚ ядрода (нуклеоидта) бар және микроорганизмдердің генетикалық қасиеттерін тудырады. РНК жасушалық ақуыздардың биосинтезіне қатысады, ядрода және цитоплазмада болады. Нуклеин қышқылдарының жалпы саны микроб клеткасының құрғақ затының 10-нан 30% — ға дейін ауытқиды және оның түрі мен жасына байланысты.

Көмірсулар (құрғақ заттың 12-18%) микробтық тормен энергия көзі және көміртек ретінде пайдаланылады. Олардың ішінде жасушаның көптеген құрылымдық компоненттері (жасушалық қабық, капсула және басқалар) бар. Көмірсулар сондай-ақ грамм оң бактерияларға тән тейхой қышқылының құрамына кіреді.

Микроағзалар жасушаларында қарапайым (моно — және дисахаридтер) және жоғары молекулалық (полисахаридтер) көмірсулар бар. Бірқатар бактериялардың қосылыстары болуы мүмкін, химиялық құрамы бойынша гликоген мен крахмалға ұқсас, олар жасушадағы қосалқы қоректік заттардың рөлін атқарады. Көмірсулар құрамы әр түрлі микроорганизмдерде әртүрлі және олардың жасына және даму жағдайларына байланысты.

Липидтер (0,2-40% құрғақ зат) цитоплазмалық мембрананың және жасушалық қабырғаның қажетті компоненттері болып табылады, олар энергетикалық алмасуға қатысады. Кейбір микробты жасушаларда липидтер қосалқы заттардың рөлін атқарады.

Липидтер негізінен бейтарап майлардан, май қышқылдарынан, фосфолипидтерден тұрады. Олардың жалпы саны микроорганизмдердің жасы мен түріне байланысты. Мысалы, туберкулез микобактерияларында липидтердің саны 40% — ға жетеді, бұл осы бактериялардың сыртқы орта факторларының әсеріне төзімділігін арттырады.

Микроорганизмдердің жасушаларында липидтер көмірсулар мен ақуыздармен байланысты болуы мүмкін, ол микроорганизмдердің уытты қасиеттерін анықтайтын күрделі кешенді құрайды.

Минералды заттар-фосфор, натрий, калий, магний, күкірт, темір, хлор және басқалары — орташа есеппен құрғақ заттың 2-14% құрайды.

Фосфор нуклеин қышқылдарының, фосфолипидтердің, көптеген ферменттердің, сондай-ақ АТФ (аденозинтрифосфор қышқылы) құрамына кіреді, ол жасушадағы энергия аккумуляторы болып табылады. Натрий тордағы осмотикалық қысымды ұстап тұруға қатысады. Темір тыныс алу ферменттерінде бар. Магний магний рибонуклеатының құрамына кіреді, ол грамоң бактериялардың бетінде орналасқан.

Микроорганизмдерді дамыту үшін жасушадағы микроэлементтер өте аз мөлшерде қажет. Оларға кобальт, марганец, мыс, хром, мырыш, молибден және т.б. жатады. Микроэлементтер кейбір ферменттердің синтезіне қатысады және оларды белсендіреді. Микробтық клеткадағы жекелеген химиялық элементтердің арақатынасы микроағзаның түріне, қоректік ортаның құрамына, алмасу сипатына және сыртқы ортада өмір сүру жағдайларына байланысты ауытқуы мүмкін.

Бактерияларды тамақтандыру
Барлық микроорганизмдерге тамақтану, тыныс алу, көбею процестерін жүзеге асыру үшін қоректік заттар қажет.

Қоректік заттар мен энергия көздері ретінде микроорганизмдер әртүрлі органикалық және органикалық емес қосылыстарды пайдаланады, қалыпты өмір сүру үшін оларға микроэлементтер мен өсу факторлары қажет.

Микроағзалардың қоректену процесі бірқатар ерекшеліктерге ие: біріншіден, қоректік заттардың түсуі жасушаның барлық беті арқылы жүреді; екіншіден, микробтық жасушаның метаболикалық реакциялардың жылдамдығына ие; үшіншіден, микроорганизмдер өмір сүру ортасының өзгермелі жағдайларына тез бейімделуге қабілетті. Микроорганизмдердің өмір сүру жағдайларының әртүрлілігі қоректендірудің әртүрлі түрлерін тудырады.

Қоректену түрлері көміртегі мен азоттың сіңу сипаты бойынша анықталады. Сутегі мен оттегінің басқа органогендерінің көзі болып табылады. Су микроорганизмдерге және қоректік заттарды еріту үшін қажет, өйткені олар жасушаға тек ерітілген түрде ғана кіре алады.

Көміртекті игеру бойынша микроорганизмдер екі түрге бөлінеді: автотрофтар және гетеротрофтар.

Автотрофы (грек тіл. autos-өзі, trophe — қоректену) қарапайым Бейорганикалық қосылыстардан күрделі органикалық заттарды синтездеуге қабілетті. Олар көміртегі көзі ретінде көмірқышқыл және көміртектің басқа органикалық емес қосылыстарын пайдалана алады. Автотрофтар көптеген топырақ бактериялары (нитрификациялаушы, серобактериялар және т.б.) болып табылады.

Гетеротрофы (грек тіл. heteros-басқа, trophe — тамақтану) өзінің өсуі мен дамуы үшін дайын органикалық қосылыстарды қажет етеді. Олар көмірсулар (көбінесе глюкоза), көпатомды спирттер, органикалық қышқылдар, амин қышқылдары және басқа да органикалық заттардан көміртекті сіңіре алады.

Гетеротрофтар микроағзалардың кең тобын білдіреді, олардың арасында сапрофиттер мен паразиттер бар.

Сапрофиттер (грекше. sapros-шірік, phyton-өсімдік) өлі организмдерден дайын органикалық қосылыстар алады. Олар өлі органикалық қалдықтарды ыдыратуда маңызды рөл атқарады, мысалы, шірік бактериялары және т. б.

Паразиттер (грек. өсімдіктер, жануарлар немесе адам тірі жасушаларының органикалық заттар есебінен өмір сүреді және көбеюде. Мұндай микроорганизмдерге риккетсиялар, вирустар және кейбір қарапайым (11-тарауды қараңыз) жатады.

Азотты сіңіру қабілеті бойынша микроорганизмдер екі топқа бөлінеді: аминоавтотрофтар және аминогетеротрофтар. Жасушаның ақуызын синтездеу үшін аминоавтотрофтар ауаның молекулалық азотын (түйнек бактериялары, азотобактер) пайдаланады немесе оны аммоний тұздарынан сіңіреді. Аминогетеротрофтар органикалық қосындылардан — амин қышқылдарынан, күрделі ақуыздардан азот алады. Оларға барлық патогенді микроорганизмдер мен сапрофиттердің көпшілігі жатады.

Энергия көздері бойынша микроорганизмдер арасында биосинтетикалық реакциялар үшін күн сәулесінің энергиясын (пурпурды серобактериялар) және бейорганикалық заттардың (нитрификациялаушы бактериялар және т.б.) және органикалық қосылыстардың (бактериялардың көпшілігі, соның ішінде адам үшін патогенді түрлер) тотығуы есебінен энергия алатын хемотрофтар ажыратылады.

Алайда микробтардың қоректену түрлері арасындағы шектерді жүргізуге болмайды, өйткені гетеротрофты қоректену түрінен автотрофты қоректену түріне және керісінше көшуі мүмкін микроорганизмдердің түрлері бар.

Қазіргі уақытта тамақтану түрлерін сипаттау үшін жаңа терминология енгізілді: гетеротрофтар органотрофтар, автотрофтар — литотрофтар (грекше. litos-тас), себебі мұндай микроорганизмдер таза минералды ортада өсе алады.

Өсу факторлары. Микроорганизмдер өзінің өсуі мен көбеюі үшін өздері синтездей алмайтын және оларды дайын түрде алуға тиіс ерекше заттарды қажет етеді. Бұл заттар өсу факторлары деп аталады және олар шағын мөлшерде микробтық жасушаларға қажет. Оларға әртүрлі витаминдер, кейбір амин қышқылдары (ақуыз синтезіне қажетті), пуриндік және пиримидинді негіздер (нуклеин қышқылдарын құруға баратын) және т.б. жатады.

Микроорганизмдердің қоректік заттар мен өсу факторларына қажеттілігін білу, атап айтқанда, оларды өсіру үшін қолданылатын қоректік орталарды құру үшін өте маңызды.

Қоректік заттарды тасымалдау. Қоректік заттар микробтық жасушалардың цитоплазмасына тек шағын молекулалар түрінде және ерітілген түрде ғана енуі мүмкін.

Күрделі органикалық заттар (белоктар, полисахаридтер және т.б.) микробтық жасушадан бөлінетін ферменттердің әсеріне алдын ала ұшырайды және одан кейін пайдалану үшін қол жетімді болады. Қоректік заттарды клеткаға тасымалдау және одан метаболизм өнімдерінің шығуы негізінен цитоплазмалық мембрана арқылы жүзеге асырылады.

Қоректік заттар жасушаға бірнеше жолмен өтеді:

1. Пассивті диффузия, яғни заттардың мембрананың қалыңдығы арқылы орын ауыстыруы, нәтижесінде заттардың концентрациясы және қабықтың екі жағы бойынша осмотикалық қысым түзіледі. Бұл жолмен қоректік заттар кіруі мүмкін, егер ортада концентрация жасушадағы заттардың концентрациясынан едәуір асып кетсе.

2. Жеңілдетілген диффузия-қоректік заттардың жасушаға пермеаза деп аталатын ерекше молекулалармен белсенді тасымалдау арқылы енуі. Бұл цитоплазмалық мембранада орналасқан және спецификацияға ие ферментті табиғат заттары. Әрбір пермеаза цитоплазмалық мембрананың сыртқы жағында тиісті қоректік затты адсорбциялайды, онымен уақытша байланысқа түседі және оның ішкі жағында тасымалданатын затты цитоплазмаға бере отырып, мембрана арқылы кешенді түрде диффундиялайды. Бұл процесс энергияны пайдаланбай жасалады, себебі заттардың қозғалысы жоғары концентрациядан төменге дейін жүреді.

3. Қоректік заттардың белсенді тасымалдануы пермеаз көмегімен жүзеге асырылады, бірақ бұл процесс энергия шығындарын талап етеді. Бұл жағдайда қоректік зат, егер оның жасушадағы концентрациясы ортадағы концентрациядан едәуір асып кетсе, жасушаға енуі мүмкін.

4. Кейбір жағдайларда тасымалданатын зат химиялық модификацияға ұшырауы мүмкін және заттарды тасымалдаудың мұндай тәсілі радикалдар тасымалының немесе химиялық топтардың транлокациясының атауын алды. Тасымалданатын затты беру тетігі бойынша бұл процесс белсенді көлікпен ұқсас.

Микробтық жасушадан заттардың шығуы пассивті диффузия түрінде немесе пермеазаның қатысуымен жеңілдетілген диффузия процесінде жүзеге асырылады.

Ферменттер және олардың зат алмасудағы рөлі
Ферменттер-бұл тірі жасушамен өндірілетін ақуыз табиғатының заттары. Олар биологиялық катализаторлар болып табылады және микроорганизмдердің зат алмасуында маңызды рөл атқарады.

Химиялық құрылымы, қасиеттері және әсер ету механизмі бойынша микробтар ферменттері жануарлар мен өсімдіктердің жасушалары мен тіндерінде пайда болатын ферменттерге ұқсас. Микробтық жасушаның ферменттері негізінен цитоплазмада орналасады, кейбіреулері ядрода және жасушалық қабықта болады. Микроорганизмдер алты белгілі классқа жататын әртүрлі ферменттерді синтездеуі мүмкін: оксиредуктаза, трансфераза, гидролаза, ЛиАЗ, изомераза, лигазы.

Ферменттердің сипатты қасиеті әсер ету ерекшелігі болып табылады, яғни әрбір фермент белгілі бір химиялық қосылыспен әрекет етеді немесе бір немесе бірнеше жақын химиялық реакцияларды катализдейді. Мысалы, лактаза ферменті лактозаны, мальтаза — мальтозаны ыдыратады.

Ферменттердің белсенділігі ортаның температурасына, рН және басқа факторларға байланысты. Көптеген патогенді микроорганизмдер үшін рН 7,2-7,4 оңтайлы мәні, ал оңтайлы температура 37-50° С шамасында болады.

Микроорганизмдердің ферменттері экзоферменттерге және эндоферменттерге жіктеледі. Экзоферменттер сыртқы ортаға бөлініп, микробтық жасушамен сіңірілуі мүмкін қарапайым қосылыстарға дейін қоректік заттардың макромолекулдарын ыдыратады. Мысалы, экзоферменттерге ақуыздар, майлар, көмірсулар гидролизін тудыратын гидролаздар жатады. Осы реакциялардың нәтижесінде белоктар аминқышқылдары мен пептондарға, майларға — майлы қышқылдар мен глицериндерге, көмірсуларға (полисахаридтер)- дисахаридтер мен моносахаридтерге бөлінеді. Ақуыздардың ыдырауы протеаза ферменттері, майлар — липаза, көмірсулар — карбогидразалар. Эндоферменттер жасушаның ішінде болатын зат алмасу реакцияларына қатысады.

Микроорганизмдерде конститутивті және индуктивті ферменттер бар. Конститутивті ферменттер өмір сүру жағдайына қарамастан микробты жасушада үнемі болады. Бұл негізінен жасушалық алмасудың ферменттері: протеаздар, липаздар, карбогидразалар және т.б. индуктивті (бейімделген) ферменттер жасушада қоректік ортадағы тиісті субстраттың ықпалымен және микроорганизм оны сіңіруге мәжбүр болғанда ғана синтезделінеді. Мысалы, егер крахмалды ыдырататын амилаза ферментінің әдеттегі жағдайларында өндірілмейтін бактериялар крахмалдың жалғыз көзі болып табылатын қоректік ортаға себілсе, онда олар осы ферментті синтездей бастайды. Осылайша, индуктивті ферменттер микробтық жасушаға өмір сүрудің өзгерген жағдайларына бейімделуге мүмкіндік береді.

Алмасу ферменттерімен қатар көптеген патогенді бактериялар макроорганизмнің табиғи қорғаныс кедергілерін жеңу үшін қызмет ететін және патогенді факторлар болып табылатын агрессия ферменттерін де шығарады. Мұндай ферменттерге гиалуронидаза, дезоксирибонуклеаза, лецитовителлаза және т.б. жатады.

Микроорганизмдердің әртүрлі ферменттердің бөлінуі олардың биохимиялық қасиеттерін анықтайды. Кез келген микроағзаның ферменттік құрамы тұрақты белгі болып табылады, ал микроағзалардың түрлі түрлері ферменттер жиынтығы бойынша айқын ерекшеленеді. Сондықтан ферментативті құрамды зерттеу әр түрлі микроорганизмдерді саралау және сәйкестендіру үшін маңызды.

Микробтық ферменттерді практикалық қолдану. Адам бұрын сыра қайнату және шарап жасау ашытқысының ферментативті белсенділігін пайдаланды. Тамақ өнеркәсібінде ферменттерді қолдану технологиялық процесті айтарлықтай қарқындатуға, дайын өнімнің шығуын арттыруға және сапасын жақсартуға мүмкіндік береді. Микроскопиялық саңырауқұлақтардың белгілі бір түрлерінен бөлінген ферменттер пісірілген нанның көлемін, кеуектілігін арттыруға, оның балғындығын, хош иісін, дәмін жақсартуға мүмкіндік беретін бидай қамырын дайындау процесінде пайдаланылады. Кейбір микроорганизмдердің ферменттік препараттары жемістер мен жидектерден шырындар бөлу процестерін жеделдету үшін қолданылады.

Ауыл шаруашылығы жануарлары үшін жоғары сапалы жем алу мақсатында Микробтық синтез процестері жасыл шөптерді сүрлемде қолданылады; мұнай қалдықтарында (парафиндерде) көбейетін ашытқылардың ферментативтік белсенділігінің арқасында бағалы қоректік заттар болып табылатын ақуыз-витаминдік концентраттар алынады — оларды малдарға арналған ірі жемдерге қосады.

Ферменттер кейбір микроорганизмдерге метанды сіңіруге мүмкіндік береді және бактериялардың бұл түрлері шахталарда метанмен күресу үшін қолданылады. Бактериялар ферменттері (атап айтқанда, шөп таяқшалары) «Ока» кір жуғыш ұнтағына және «Био»кір жуғыш пастасына биодобавок ретінде кеңінен қолданылатыны белгілі. Бұл препараттар ақуыз ластануын жояды, өйткені ферменттер ақуыздарды жуу кезінде оңай шайылатын суда еритін заттарға дейін ыдыратады.

Медициналық өнеркәсіпте микроорганизмдер ферменттерінің көмегімен витаминдер, гормондар, алкалоидтар алады.

Бактериялардың тыныс алуы
Микроорганизмдердің тыныс алуы (немесе биологиялық тотығу) биохимиялық процестердің жиынтығы болып табылады, нәтижесінде микробтық жасушалардың тіршілік әрекеті үшін қажетті энергия босатылады.

Қозғалыс, өсу және көбею, дау мен капсулалардың түзілуі, токсиндерді өндіру сияқты барлық физиологиялық үдерістер энергияның тұрақты ағыны кезінде жүзеге асырылуы мүмкін. Микроорганизмдер түрлі химиялық қосылыстардың тотығуы есебінен энергияны алады: көмірсулар (глюкоза), спирттер, органикалық қышқылдар, майлар және т.б. тотығудың мәні тотықтандырылатын зат электрондарды таратады, ал қалпына келтірілетін зат оларды алады.

Тыныс алу түрі бойынша барлық микроорганизмдер облигациялық (қатаң) аэробтарға, облигациялық анаэробтарға және факультативтік (міндетті емес) анаэробтарға бөлінеді.

Облигатты аэробтар (туберкулездің микобактериялары және т.б.) оттегінің еркін қол жетімділігі кезінде өмір сүреді және дамиды, яғни Тотығу реакциялары оларда энергияның көп мөлшерін босата отырып, молекулалық оттегінің қатысуымен жүзеге асырылады. Мысалы, аэробты жағдайларда глюкозаның тотығуы болуы мүмкін:

С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 2882,6 кД (688,5 ккал)
Оттегінің аз мөлшерін қажет ететін микроаэрофилдер де бар (кейбір лептоспиралар, бруцеллалар).

Облигациялық анаэробтар (сіреспе клостридиялары, ботулизм және т. б.) тек еркін ауа оттегінің болмауында ғана өмір сүруге және көбейтуге қабілетті. Анаэробтардың тыныс алуы аз мөлшерде энергияның пайда болуымен субстратты ферменттеу жолымен жүреді. Сонымен, 1 моль глюкозаның анаэробты ыдырауы кезінде аэробтық тыныс алуға қарағанда айтарлықтай аз энергия бөлінеді:

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2 + 130,6 кД (31,2 ккал)
Облигациялық анаэробтар үшін еркін оттегінің болуы губкалы болып табылады. Бұл оттегінің қатысуымен органикалық қосылыстар тотығуының соңғы өнімі сутегі тотығы болып табылады. Анаэробтар сутегі тотығын ыдырататын каталаз ферментін үрлеу қабілеті жоқ болғандықтан, ол жинақталады және бактерияларға уытты әсер етеді.

Факультативтік анаэробтар молекулалық оттегі болған кезде де, ол болмаған кезде де көбеюі мүмкін. Оларға көптеген патогенді және сапрофитті бактериялар жатады.

Оттексіз жағдайларда Органикалық заттардың ыдырау процестері, энергия бөлінуімен қатар ашыту деп аталады. Белгілі бір микроорганизмдер мен көмірсулар ыдырауының соңғы өнімдерінің қатысуына байланысты ашытудың бірнеше түрін ажыратады: ашытқымен жүзеге асырылатын спирт; сүт-қышқыл бактериялардан туындайтын сүт-қышқыл; май-қышқыл бактериялардан туындаған май-қышқыл және т. б.

Микроорганизмдердің тыныс алуы кезінде жылудың бөлінуін жылудан қорғалған ыдыстарда дақылдарды өсіру кезінде байқауға болады, — қоректік ортаның температурасы біртіндеп көтеріледі. Кейбір микроорганизмдердің тыныс алуы кезінде артық жылудың бөлінуімен шымтезек, қи, ылғалды Шөп және мақтаның өздігінен жану процестері байланысты.

Тыныс алудың биохимиялық механизмдері биологиялық химия оқулықтарында егжей-тегжейлі баяндалған.

Микроорганизмдердің пигменттері
Кейбір микроорганизмдер (бактериялар, саңырауқұлақтар) зат алмасу процесінде бояғыш заттар — пигменттер құрайды. Химиялық құрамы мен қасиеттері бойынша пигменттер біркелкі емес. Олар суда еритін (көк пигментті — көк таяқшамен бөлінетін пиоцианин); спиртте еритін және суда ерімейтін (қызыл пигментті — керемет таяқшамен бөлінетін проигиозан); суда да, спиртте де ерімейтін (ашытқы мен зеңдердің қара және қоңыр пигменттері) болып бөлінеді.

Суда ерімейтін пигменттер (липохромдар) әдетте бактериялардың колонияларын (мысалы, сары, алтын, стафилококктардың сал пигменттері) бояйды, ал еритін — қоректік ортаны (көк таяқша) бояйды.

Микробтық жасушаларда пигменттердің пайда болуы оттегінің жеткілікті қол жетімділігі және қоректік ортаның белгілі бір құрамы кезінде жарықта болады.

Пигмент түзілуі бірқатар жағдайларда микроорганизмдердің тұрақты белгісі болып табылады, бұл оны кейбір бактерияларды (мысалы, стафилокококки, синегалық таяқша) анықтау үшін тест ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Микроорганизмдердің пигмент түзілуі белгілі бір физиологиялық мәнге ие. Пигменттер микробты жасушаны табиғи ультракүлгін радиациядан қорғайды, тыныс алу процесіне қатысады, кейбіреулері антибиотиктік әсерге ие (продигиозан).

Жаңа қан тамшысына ұқсас Қызыл колониялар, құрамында крахмал бар нан, картоп және басқа да өнімдерде пайда болатын Serratia marcescens ғажайып таяқшасының тарихы ерекше қызығушылық тудырады. Ежелгі Рим тарихшысы Квинт Курций Руф өзінің «Македонский Александрдың тарихы» атты кітабында Кіші Азияны бағындыру кезіндегі жеңістерінің бірін сипаттады. Б. з. б. 332-да Александр Македонский армиясында Тирос қаласын қоршауда жағымсыз оқиға болды — ханда қан дақтарын еске түсіретін үлкен қызыл дақтар пайда болды және солдаттар қорқынышты қамтыды. Олар мұны жаман деп санады. Дегенмен, Александрдың қулықсыз данышпаны бұл «белгі» деп түсіндірді: «қанды дақтар шын мәнінде Құдай белгісі, бірақ олар пісірілген нанның ішінде болғандықтан, бұл қаланың қоршалған қабырғаларының ішіндегі әскерлердің қаза болуын білдіреді. Құдайлар Александрдың әскерлеріне адалдығын көрсетеді және оның жеңісі қамтамасыз етілгендігін түсінеді». Даналықтың түсіндірмесі солдаттар қала қабырғаларына шабуыл жасап, жақын арада оны басып алды деп әскердің рухын көтерді.

Діни жоралғылар мен ортағасырлық мракобесия кезінде азық-түліктерде осындай қызыл дақтардың пайда болуы шіркеу қызметкерлері «Құдайдың кары» уағыздау үшін кеңінен пайдаланды және еркінқұмарлармен қатыгез жазалау үшін негіз болды.

Жарқырайтын және хош иістендіретін микроорганизмдер
Микроорганизмдер (бактериялар, саңырауқұлақтар) арасында жарылу (люминесцировать) қабілеті бар. Бактериялардың майдалануы энергия бөлінуімен бірге болатын тотығу үдерістерінің қарқынды нәтижесінде пайда болады. Теңіз суының, балықтардың қабыршығының, ұсақ шаян тәрізділердің, шіріген ағаштың денелерінің майдалануы оларға жарқырайтын бактериялардың немесе фотобактериялардың болуымен түсіндіріледі.

Барлық жарқыраған бактериялар аэробтарға жатады. Олардың көп бөлігі теңіз суында өмір сүреді, өйткені олар тұздың жоғары концентрациясы кезінде (галофильді микробтар) жақсы көбейеді. Мүмкін светиться өрмекші, құмырсқалар, термиты тұратын симбиозе с фотобактериями. Жарылатын бактериялар қараңғыда жақсы көрінетін жасыл немесе көкшіл жарық шығарады. Түнде саңырауқұлақтар жарқырайды, мысалы, күзгі опенки.

Олар балық және ет субстраттарында жақсы өседі,бұл ет, балық майдалауын тудырады.

XX ғасырдың басында жарылған бактерияларды практикалық мақсаттарда пайдалануға тырысты, оларды оқ-дәрілі жерқоймаларда «қауіпсіз шамдарға» қолдануға ұсынды.

Хош иісті заттарды өндіруге қабілетті микроорганизмдер анықталды, мысалы сірке-этил, сірке-амил эфирі. Кейбір микробтардың иістері шараптардың, сүттің, майдың, кілегейдің, ірімшіктің және т.б. хош иісті қасиеттерін анықтайды.

Тіршілік ету процесінде кейбір микроорганизмдер жағымсыз иісі бар (индол, скатол, күкіртсутек) заттарды құрайды, бұл Органикалық заттардың ыдырауына байланысты.

Бактериялардың өсуі мен көбеюі
Микроорганизмдердің тіршілік әрекетінің маңызды көріністерінің бірі олардың өсуі мен көбеюі болып табылады.

Өсу жеке дарақтың мөлшерін ұлғайту және барлық жасушалық компоненттер мен құрылымдарды ретке келтіру ретінде айқындалады.

Көбею деп микроорганизмдердің өзін-өзі шығару қабілетін түсінеді, соның нәтижесінде популяциядағы дарақтардың саны артады. Бактериялардың көбеюінің негізгі тәсілі көлденең бөлу. Белгілі бір жасқа жеткен бактериялық жасушаларды бөлу алдында ДНҚ молекулалары екі есе артады. Әрбір еншілес тор ана ДНҚ көшірмесін алады. Еншілес жасушалардың цитоплазмасы қалқамен бөлінген кезде бөлу процесі аяқталды деп саналады (сурет. 9).

Сур. 9. E. coli бөлінетін жасушаның ультра жіңішке кесу

Қалқаның пайда болуына цитоплазмалық мембрана және жасушалық қабырға қатысады. Егер қалқа бөлінетін жасушаның ортасында қалыптасса, онда бірдей мөлшердегі еншілес жасушалар (изоморфты бөлу) пайда болады. Кейде қалқа ұштарының біріне жақын қалыптасады, содан кейін еншілес жасушалар біркелкі емес (гетероморфты бөлу).

Бактериялардың (коккалардың) бөлінуі әртүрлі жазықтықтарда жасушалардың алуан түрлі үйлесімдерінің пайда болуымен жүзеге асырылады: стрептокококтардың тізбектері, Қос қосылыстар (диплококтар), кокк тетрадалары, тюктер (сарцина), найзағайлар (стафилококтар). Таяқша тәрізді және тігілген пішіндер көлденең және тек бір жазықтықта бөлінеді.

Кейбір бактериялардың көбеюі көлемі бойынша бастапқы жасушадан аз бүйрек (туберкулез микобактериялары, түйнек бактериялары) түзілуі арқылы жүзеге асырылады.

Бактериялардың көбею жылдамдығы үлкен, бұл олардың алмасу қарқындылығына байланысты. Бактериялардың көпшілігінде әрбір жасуша 15-30 минут ішінде бөлінеді. Бактериялардың түрлері бар, олар баяу, тәулігіне 1 рет, мысалы, туберкулез микобактериялары.

Бактериялардың әрбір түрі үшін көбею жылдамдығы әртүрлі болуы мүмкін және дақылдың жасына, қоректік ортаға, температураға, рН мәніне және басқа да көптеген факторларға байланысты болады.

Сұйық қоректік ортада бактериялардың көбеюі бірқатар ерекшеліктерге ие және бірнеше тізбекті фазада жүреді (күріш. 10).

Сур. 10. Бактериялардың көбею фазалары. аb-бастапқы стационарлық; bd-логарифмдік өсу фазасы; de-стационарлық фаза; eg-өлу сатысы
Сур. 10. Бактериялардың көбею фазалары. аb-бастапқы стационарлық; bd-логарифмдік өсу фазасы; de-стационарлық фаза; eg-өлу сатысы

1 — Фаза-бастапқы стационарлық (латентті): микробтық жасушалар қоректік ортаға бейімделеді, бұл ретте алмасу процестерінің қарқындылығы артады, жасушалардың көлемі артады. Бактериялар тек бірінші фазаның соңына қарай көбейтіледі.

2 — логарифмдік өсу фазасы: бактериялар күшті көбеюде, соның салдарынан жасушалар саны геометриялық прогрессияда өседі. Бұл фазада бактериялар биохимиялық және биологиялық белсенділікке ие.

3-фаза-стационарлық: бактериялық жасушалардың ортадағы шоғырлануы тұрақты болып қалады. Бұл жаңадан пайда болған бактериялардың саны өлі жасушалардың санына тең. Бұл фазаның ұзақтығы әр түрлі бактерияларда әр түрлі.

4 — фаза-өлі: бактериялардың өміршең жасушалары азая түседі және біртіндеп олар өледі. Жасушалардың өлу себептері қоректік ортаның сарқылуы, онда алмасудың зиянды өнімдерінің жиналуы болуы мүмкін. Бұл кезеңде бактериялардың морфологиялық, биохимиялық және басқа қасиеттері өзгеруі мүмкін. Бактериялардың әртүрлі түрлерінде жуу фазасы бірдей емес. Мәдениеттің толық жойылуы бірнеше күннен, аптадан немесе айдан кейін болуы мүмкін.

Сұйық қоректік орталарда көбейген бактериялар санының ұлғаюын 18-24 сағаттан кейін байқауға болады. Бұл ретте ортаның өзгеру сипаты бактериялық дақылдың түрі мен жасына, сондай-ақ қоректік ортаның құрамына байланысты.

Тығыз қоректік орталарда көбею кезінде бактериялар орта бетінде және оның ішінде колонияның әрбір микробтық түріне тән. Әрбір колония-бактерияның белгілі бір түрінің бір жасушасынан пайда болған микроорганизмдердің популяциясы. Бактериялардың колониялары мөлшері, пішіні, құрылымы, консистенциясы және түсі бойынша ерекшеленеді. Кейбір бактериялардың колонияларының сыртқы түрі соншалықты тән, бұл микроорганизмдерді сәйкестендіру үшін дифференциалды белгі болуы мүмкін. Мысалы, сібір жарасы қоздырғышының колониялары локонмен немесе львамен салыстыруға болады (күріш. 47).

Спирохеттер мен риккетсиялар да көлденең бөлінеді. Вирустардың көбею процесі (репродукция) («вирустарды»қараңыз).

Бақылау сұрақтары
1. Микробтық жасушаның химиялық құрамы қандай?

2. Микроорганизмдерде тамақтанудың қандай түрлері бар?

3. Микробты жасушаға қоректік заттарды тасымалдау қалай жүзеге асырылады?

4. Тыныс алу түрі бойынша микроорганизмдер қалай ажыратылады?

5. Бактерияларды көбейтудің қандай жолдары бар?

Басқа да ұқсас мәліметтер

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *