Микроорганизмдердің қоректенуі. Микроорганизмдерде қоректік заттарды қабылдайтын арнаулы орган болмайды

Микроорганизмдердің қоректенуі. Микроорганизмдерде қоректік заттарды қабылдайтын арнаулы орган болмайды.

 

Сондықтан олар қоректік заттарды барлық денесі арқылы қабылдайды да, олар клеткадағы керексіз заттарды сыртқа бәліп те үлгереді. Бұл екі процестің екеуі де ете тез жүреді. Қоректік заттарды қабылдау осмос құбылысына байланысты. Өйткені бактериялар клеткасының қабығы жартылай өткізгіш келеді де белгілі қоректік заттарды қажетті мөлшерде ғана еткізіп түрады. Микробтар клеткасында болатын заттар ерітіндісі оған белгілімөлшерде кысым туғызады. Оны осмос қысымы деп атайды. Оның шамасы клеткадағы еріген заттың концентрациясына тығыз бай-ланысты. Егер еріген заттың концентрациясы веғұрлым артық бол-са, қысым да соғұрлым арта түседі.

Клеткада жүретін биохимиялық процестердің нәтижесінде жи-налған заттар осмос қысымының әсерінен клеткадан сыртқа бөлініп шығып отырады. Ортада су көп болғанда цитоплазма ісініп, клетка кабығын кереді. Мұны тургор щубылысы деп атайды. Клетка шама-даи тыс ісінсе, жарылып кетуі де ықтимал.

Қоректік ортаның концентрациясы артқан сайын, мәселен, ас түзы немесе қант қосылғанда бактерия клеткалары сусызданады. Цитоплазма бастапқы ‘қаллындағыдан анағұрлым кішірейеді де жиырылып клетканың ішіне қарай тартылады, оны плазмолиз деп атайды. Мұнда бактерия клеткасының тіршілігі жойылады. Көптеген тағамдық заттарды са,қтау үшін түрмыста қант пен ас тұзынын, концентрлі ерітінділерін пайдалану осындай ерекшелігіне негізделген.

Әдетте микробтар клеткасы үшін оттегі, сутегі, көміртегі, азот, минерал заттары т. б. қажет. Оттегі мен сутегінің негізгі көзі —су, ал көміртегінің сіңірілу тәсілдеріне қарай микроорганизмдер үлкен екі топқа бөлінеді.

1) Автотрофты организмдер көміртегін ауадағы көмір қышқыл газынан сіңіреді. Сол ортадағы түрлі минерал заттардың тотығуынан бөлінетін энергия автотрофты организмдердің кеміртегін сіңіруіне көмектеседі. Сондықтан бүл қүбылысты фотосинтезге керісіше, хемосинтез деп атайды. Автотрофты микроорганизмдергеС. Н. Виноградский ашқан нитрификациялаушы бактериялар,темір бактериялары, күкірт бактериялары жатады.

Бұлардың кейбір тобына — мәселен, күкірт бактериялары-на — жасыл есімдіктердегідей фотосинтез қүбылысы тән.

2) Гетеретрофты организмдерге — көміртегін дайын органикйлық қосылыстардан алатын микроорганизмдер жатады. Бұларға шіріту бактериялары, әр түрлі ашу процесін қоздырушылар жэне ауру туғызушы микробтар жатады. Сонымен қатар олар зат алмасу процесінде түзілетін көмір қышіқылын да пайдалана алады, сәйтіп, бұл микроорганизмдердің табиғаттағы елі қалдықтарды ыдыратудағы ролі үлкен.

Гетеретрофты микроорганизмдер метатрофты және паратрофты болып екіге бөлінеді.

Метатрофтар немесе сапрофиттер есімдіктердің калдықтарымен және жануарлардың өлекселерімен қоректенеді. Бұларға топырақтағы жәие судағы әр түрлі органикальщ заттарды ыдырататын және тағамдық заттарды бүлдіретін микроорганизмдер жатады. Сонымен бірге көптеген бактериялар мен ашытқы саңырауқүлақ-тар, зең саңырауқұлактары да сапрофиттер болып есептеледі. Ал паратрофтылар тек тірі организмдер белогында ғана көбейе алады. Бұған адам мен жануарлардың ауру қоздырушы микроорганизмдері жатады.

Көміртегінің көзі ретінде микроорганизмдер көбінесе углеводтарды; спирттерді және түрлі органикалық қышқылдарды (сүт, прогшон т. б. қышқылдарды) пайдалана алады.

Микроорганизмдердің барлығы дерлік минералдық заттар мен витаминдерді қажет етеді. Олар минералдық заттарды көп мөлшер-де пайдаланбайды. Бұған 10 миллиард бактериялар клеткасыида 1 мг минералдық заттың болатыны анық мысал бола алады. Бірақ минералдық заттар болмаса олар қалыпты тіршілік ете алхмайды. Минералдык заттардың біразын (фосфор, күкірт, калий, магний және темір) микроорганизмдер минералдық түздардан алады да, қалған кажетті мөлшерін органикалық заттар ыдырағанда алады.

Әр түрлі микроорганизмдердің витаминді талап етуі де түрліше. Ол қоректік ортаның қүрамына және витаминдерді микроорганизмдердің сіңіру қабілетіне тікелей байланысты. Микроорганизмдердің кейбір түрі өздерінің тіршілік еткен ортасында тіршілік әрекетінің нәтижесінде едәуір мөлшерде В2, Ві2 және Д витаминдерін өздері түзе алады. Мүндай микробтарды қазіргі кезде қажетті мөлшерде өндірістік жолмен витамин алуға пайдаланады.

Көптеген микроорганизмдер азотты күрделі қосылыстардан әрқилы дәрежеде сіңіреді. Азот — микроорганизмдер тіршілігі үшін аса маңызды қоректік зат. Ол негізінен тірі протоплазманың тірегі. Азотсыз белок та, ал белоксыз тіршілік те болуы мүмкін емес. Азотты сіңіру қабілетіне қарай микроорганиэмдер үлкен екі топқа бөлінеді:

1) Аминоавтотрофты микроорганизмдер. Олар белокты азоттың минералдық және органикалық қосылыстарынан түзеді.

2) Аминогетеротрофты микроорганизмдер. Бұлардың кепшілігі жай қосылыстарда (минерал түздарда) кездесетін көміртегі мен азоттан кейбір амин кышқылдарын түзеді. Бірақ олардың калыпты тіршілігі үшін таза күйіндегі амин кышкылдары да қажет.

Бірінші топқа азот қышқыл аммиак түздарындағы азотты және молекула күйіндегі атмосфера азотын сіңіретін микробтар жатады да екінші топқа тірі организмнің белогынан азотты сіңіретін иемесе амин қышқылдарының қосылыстарынан азот алатын түрлер жа-тады.

Белок заттарын ыдырататын микробтарға көбінесе спора түзу-ші — пішен таяқшасы, бациллус микойдес және тағы басқалары жатады. Мүнда белок алдымен микробтар ферменттері әсерінен пептонға, одан кейін түрлі амин қышқылдарына ажырайды. Соңынд.а басқа микроорганизмдердің қатысуымен амин қышқылдары аммиакқа, органикалық қышқылдарға, спирттерге және түрлі көмірсутектеріне дейін бәлінеді. Егер амин қышқылдарының құрамында күкірт болса, онда ыдырау барысында ұнамсыз иісті күкіртті сутектері пайда болады.

Өсуге қажетті қосымша қоректік заттар. Микроорганизмдердін, басым көпшілігі белокты заттарды, май тектес заттарды (липидтер), нуклеин қышқылдарын, витаминдерді, углеводтарды және басқа да көптеген қосылыстарды ездері синтездей алады. Бірақ та кейбір гетеротрофтардың клетка қүрамына енетін қажетті заттарды түзетін қабілеті жоқ, сондықтан оларды есіру үшін қоректік ортаға осы заттарды қолдан қосу қажет. Көбінесе бактериялар амин қышқылдарына, витаминдерге және басқа да өсуге қажетті қосымша заттарға мұқтаж болады. Оларға, кебінесе Ві — тиамин, В2—ри-бофлавин, пантотен қышқылы, холин, РР — никотин қышқылы, В6 — пиридоксин, Н — биотин, инозит, фоли қышқылы, пара-аминобензой қышқылы, Ві2 — кобаламин, К — витаминдері ка-жет. Витаминдер клеткада катализаторлық қызмет атқаратындықтан, олардың қажетті мелшері де, жартусыз, яғни олардың 1 мл қоректік ортаға қажетті мөлшері 0,2-ден 20 микрограмдай болады. Микроорганизмдерді зерттеу және практикада қолдану үшін оларды жасанды қоректік ортада өсіре білу қажет. Бүл мақсатта өндірісте немесе лабораторияда қоректік орталар даярланады. Осындай арнайы даярланған орталар көмегімен микроорганизмдердің жеке түрлерін өсіріп алып зерттеуге мүмкіндік туады. Әдетте қоректік орталардың қүрамы өсірілетін микроорганизмнің табиғатына сай болуы тиіс. Микробиологияда өте кен тараған қоректік орталардың бірі — ет сорпасынан жасалған орта. Бірақ кейбір микроорганизмдер (сүт қышқылы бактериялары) бул ортада нашар көбейеді. Сондықтан оларға арнап сүттен, овощ және же-містен жасалған бірнеше коректік орталар даярлайды. Микроор-ганизмдерді өсіру үшін қолайлы қолдан құрастырылған жасанды қоректік орталарды да пайдаланады. Мұндай орта сүйық және тығыз болуы да мүмкін. Сүйық ортаға етпептонды сорпа жатады. Ал тығыз орталарды алу үшіи сүйық ортаға тез арада қататын теңіз балдырларынан алынған агар-агар деген затты қосады.

 

Микроорганизмдердің тыныс алуы. Әр түрлі организмдер өздерінің тіршілігі және клеткада күрделі органикалық қосылыстардың түзілуі үшін үнемі энергияны керек етеді.

 

Жасыл өсімдіктер энергияны хлорофильдер көмегімен күн сәулесінен алады. Ал микроорганизмдердің басым көпшілігінде мүндай қасиет болмағандықтан энергияны органикалық немесе минералдық заттарды химиялық жолмен ыдырату барысында алады. Міне бұл энергия микробтар тіршілігінің негізгі көзі болып есептеледі. Тотығу яроцесі әрбір тірі клеткада жүретіндіктен бүл процесті тыныс алу деп атайды. Микроорганизмдердің тыныс алуы мен коректенуі арасында тығыз байланыс болғандықтан оларды жеке қарауға болмайды. Өйткені бактерия клеткасына қоректік заттар енген кезде біраз мелшерде энергия пайдаланылады. Ал тыныс алу кезінде энергияның сыртқа бөлініп шығатыны да бел-гілі. Бүл екі процесс бір мезгілде жүруі мүмкін. Мәселен, қоректік орта ретінде қант алынса, гетеретрофты микроорганизмдер оны өз денесінің белогын қүрауда көміртегінің көзі ретінде пайдаланады және энергияны да осыдан алады. Тіршілік барысында бактерия клеткаларынан біраз мөлшерде жылу бөлінеді. Оның бірсыпырасын клетка пайдаланса, бірсыпырасы сыртқы ортаға бөлініп шығып, температураның жоғарылауына себеп болады. Қанттың ыдырауы мына реакция бойынша жүреді:

 

қанткөмірэнергия қышқыл газы

 

Сөйтіп реакция барысында көмір қышқыл газы мен су пайда болады.

 

Тыныс алудың оеындай түрі кейбір шіріту бактериялары мекзең саңырауқұлақтарында кездеседі.

 

Қейде органикалык заттардың ыдырауы оттегінің қатынасынсыз да жүре беруі мүмкін. Мұнда аралық заттар ретінде түрлі кышқылдар пайда болады, оны басқаша ашу процесі деп атайды. Кейбір бактериялар энергияны органикалык заттарды ауадағы оттегінсіз ыдырату арқылы алатындығын 1861 жылы Л. Пастер анықтады.

 

Оттегіне қатысы жөнінен микроорганизмдер екі топқа бөлінеді: Бірінші — аэробты микроорганизмдер, яғни тіршілігі үшін ауадағы оттегін пайдаланатындар. Екінші — анаэробты микроорганизмдер, яғии тіршілігі ауадағы оттегінің қатынасынсыз жүретіндер. Бүған: май қышқылы бактериялары, ботулинус таяқшасы мысал бола алады.

 

Микроорганизмдердің тыныс алуын мейлінше жақсы түсіну үшін тыныс алудың окушыларға жете таныс түрі — органикалық қосылыстардың ауадағы оттегінің әсерінен тотығуынан, яғни аэробты жолмен тыныс алуды баяндаудан бастайык.

 

Бактериялардың тыныс алуы көпшілік жағдайда жоғары саты-дағы организмдердің аэробты тыныс алуына тым ұқсас келеді. Ол екі сатыдан түрады. Бірінші сатының өзі бірнеше реакциялардан қүралады. Бұнда органикалық зат көмір қышқыл газына дейін тотығады, !босап шығатын сутегі атомы акцепторға қарай ауысады. Дәл осы саты Қребс циклі немеое үш көміртекті қышқылдар циклі деп аталатын реакциялар тізбегінен түрады.

 

Екінші сатыда босаған сутегі атомы оттегімен тотығып АТФ (аденозин үш фосфор қышқылын) түзіледі. Осы екі саты ортадағы органикалық заттардың көмір қышқыл газы мен суға дейін тотығуына және биологиялық жағынан аса бағалы энергияның түзілуіке әкеліп соктырады.

 

Кребс циклі кезінде жүретін реакциялармен қысқаша түрде танысып етелік. Қанттың бастапқы кезде ыдырауы ашу процесіндегіше жүреді. Бірақ бүнда түзілетін пирожүзім қышқылыиың езгерісі басқашалау болады. Карбон тобы ажырағанда ол сірке альдегидіне (немесе сірке қышқылына) айналады және тотығу ферменттерінің бірі — А коферментімен қосылады да, А-ацетил коферментін түзеді (КоА—Н). Қос көміртекті цикл құрамында кеміртегінің төрт атомы бар сірке қымыздық қышічылымен реакцияға түсіп, элты атомды көміртегі бар — лимон кышқылына айналады. Ал бұның езі акони-татгидратаза ферментінің әсерінен бір молекула суын жоғалтып цис-аконит қышқылына айналады. Енді осы фермент қайта әсер еткенде цис-аконит қышқылына бір молекула су косылады да изолимон қышқылы түзіледі.

 

Активті тобында НАДФ бар изоцитратдегидрогеназа ферментінің әсерінен изолимон қышқылынан сутегінің екі атомы бөлініп шығады да, нәтижесінде қымыздық-янтарь қышқылы түзіледі. Бұған декарбоксилаза әсер еткенде көмір қышқыл газы (СО2) бө-лінеді. Түзілген кетоглютар кышқылында көміртегі бесеу болады. Осы акетоглютар кышкылы а-кетоглютаратдегидрогеназа, липоацетилтрансфераза және құрамында НАД активті тобы бар липоатдегидрогеназа ферменттерінің әсерінен көмір қышқыл газы мен сутегінің екі а.томын жоғалтып янтарь кышқылына айналады. Бұ-дан ооң ФАД активті тобы бар сукцинатдегидрогеназа ферментіиің көмегімен янтарь қышқылы фумар қышқылына дейін тотығады, содан соң фумаратгидратаза ферментінің әсерінен фумар қышқылы алма қышқылына және НАД актив тобы бар малатдегидрогеназа ферментінің әсерінен алма қышқылы сірке қымыздық қышқылына айналады. Бұндай әз ара түр өзғерістерғе түсу кезінде сутегінің екі атомы бәлініп шығады. Баяндалған реакциялар барысында бірқа-тар жерден су молекуласы жалғасып, отыратыңы байқалады. Сір-кеқымыздық кышқылы А-кофермент пен әрекеттесіп цикл қайтадан басталады. Әрине Кребс циклі барысында энергия да белініп шығады, бірақ ол аденозин үш фосфор қышқылы молекуласына (АТФ) шоғырланады. Сондықтан Кребс циклі кезінде тек тыныс алу ғана емес биосинтез, яғни жаңа заттардың түзілуі де байкала-тындықтан оның микроорганизмдер тіршілігінде зор маңызы бар.

 

Бүлардан басқа табиғатта оттегі бар жоғын талғамай тіршілік ете беретін микроорганизмдер де кездеседі. Оларды факулътативті анаэробты микроорганизмдер деп атайды.

 

Бүл микроорганизмдерде тыныс алу және ашыту процесін жүргізу үшін қажетті ферменттер жиыны кездеседі. Егерде оларда ауа болғанның өзінде оттегін активтейтін фермент болмаса, және де аэробты жағдай олардың тіршілігін тежемесе, өздеріне қажетті энергияны ашу процесінен қамтуы тиіс.

 

Кейбір факультативті — анаэробты микроорганизмдер тотығу процесіне тек бос күйіндегі оттегі ғана емес тотыққан қосылыстардағы, мәоелен, азот, күкірт қышқылдарының түздарындағы байланыскан оттегін де қолдаыа алады. Бұндай процесті кейде анаэробты тыиыс алу деп те атайды.

 

Органикалық заттар анаэробты жолмен ыдырағанда бөлінетін энергия мәлшері ете аз болады. Бүған қанттан органикалық қышқылдың пайда болуы мысал бола алады.

 

СбН12Об = 2СН3СНОН.СООН + 18 кал.

 

Қант сүт қышқылы энергия

 

Ашытқы саңырауқүлақтардың көмегімен қанттаи спирттің түзілуі де осы анаэробты тыныс алуға жатады.

 

СбН12Об = 2С2Н5ОН+2СО2-һ27 кал.

 

қантспиртэнергия

 

Анаэробты жағдайда түзілген енімдер құрамында біраз мөлшерде энергия сақталып қалады және ол өнім одан әрі ыдырағанда энергия толық босап шығып, АТФ түрінде клеткада жиналады.Айта кететін жағдай микроорганизмдердің аэробты және ана-эробты жолмен тыныс алуы барысында клеткада кездесетін көптеген ферменттер метаболизм, яғни зат алмасу процесіне актив қатысады.