double arrow

Конструктивті метаболизм


Бактерия жасушасының негізгі компоненттері құрлымдық ақуыздардан, аминқышқылдарынан, қант фосфаттарынан, пуриндік және пиримидиндік негіздер мен органикалық қышқылдардан полимеризация реакциясы нәтижесінде синтезделеді. Бұл құрылыстық ақуыздардың көзі энергетикалық метаболизмнің негізгі жолдарындағы аралық өнімдер болып табылады. Бактериялардың ішінде прототрофтар тобы тек қана көміртегі мен энергия көзінен барлық жасуша компоненттерін синтездеуге қабілеті бар. Егер бактерия биосинтетикалық процестерге қатысатын кез-келген ферментті синтездеу қабілетін жоғалтса, оның өсуі және көбеюі үшін жетіспейтін зат - өсу факторы қажет, бұндай бактерияларауксотрофтар деп аталады. Өсу факторларына пуриндік және пиримидиндік негіздер, коферменттердің простетикалық топтарына кіретін витаминдер жатады.

Аминқышқылдарының биосинтезі. Бактериялардың көпшілігі ақуызды құрайтын 20 аминқышқылдарының барлығын да синтездейтін қабілетке ие. Бактерия жасушасының ақуыздары ферменттік қызмет атқарады және қосалқы құрылымдар: ЦПМ мен оның туындылары, жасуша қабырғасы, талшықтар, сонымен қатар кейбір бактериялардың капсулалары мен спораларының құрамына кіреді.

Аминқышқылдарының көміртектік қаңқалары зат алмасудың аралық өнімдерінен құралады.Бастапқы заты ретінде фруктозодифосфат (ФДФ), пентозофосфат (ПФ) және үшкарбонды қышқылдар циклы жолдарының өкілдері: пируват, кетоглутар қышқылы, оксалоацетат, фумарат, эритрозо-4-фосфат, рибозо-4-фосфат пайдаланылады. Аминотоптар тікелей аминдеу немесе қайта амминдеу нәтижесінде енгізіледі. Бейорганикалық азотты органикалық түріне өткізу барлық уақытта аммиак арқылы жүргізіледі. Нитраттар, нитриттер мен молекулалық азот алдын-ала аммиак қалпына келтірілгеннен кейін ғана органикалық қосылыстардың құрамына енгізіледі.

Тікелей амминдеу нәтижесінде тек қана L-аланин, L-аспартат, L-глутамат, L-глутамин құралады. Қалған аминқышқылдары өз аминтоптарын «біріншілік» аминқышқылдарының біреуін қайта аминдеу арқылы алады. Көпшілік жағдайда аминотоп түзілудің соңғы кезеңінде қайта аминдеу жолымен енгізіледі.

Нуклеотидтер биосинтезі.Нуклеин қышқылдары пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтерден түзіледі. Сонымен қатар, пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтер көптеген коферменттер құрамына еніп, полимеризациялау реакцияларының белсенділігін арттыруға және аминқышқылдарын, қанттарды, липидтерді тасымалдауға қатысады.




Нуклеотидтердің пентоздық бөлімінің бастапқы қосындылары, ПФ-жолдарында құрылатын рибоза-5-фосфат болып келеді.

Пиримидиндердің көміртектік қаңқасы үшкарбондар циклінде құралатын аспартаттан құрастырылады.

Азот атомдары, пуриндік аминтоптары және аминді пиримидиндер аспартат пен глутаминнен туындайды.

Майлар биосинтезі. Майлар немесе липидтер ЦПМ-ның және грамтеріс бактериялар жасуша қабырғасының маңызды компоненті бола отырып, қоректік зат ретінде де қызмет етеді. Бактериялық майларда негізінен ұзын тізбекті (С14-С18) қаныққан май қышқылдары мен бір қосарланған байланысы бар қанықпаған май қышқылдары кездесесді. Күрделі липидтер фосфатидилинозит, фосфатидилглецирин және фосфатидилэтаноламин түрінде кездесесді.

Көмірсулар биосинтезі. Бактерия жасушасындағы көмірсулар моно-, ди- және полисахаридтер күйінде кездеседі. Полисахаридтер кейбір капсулалар құрамына кіреді, крахмал мен гликоген қоректік зат қоры болып табылады.

Глюказаның түзілуі пируваттан кері реакция нәтижесінде және глюкозаның ыдырау жолдары есебінен атқарылады. Бір бағытта ғана жүретін реакцияларды айналып өту үшін глиоксилаттық цикл сияқты жанама жолдар болады.



Прокариоттарда зат алмасуының реттелуі. Жасушада жүретін реакциялардың барлығы ферменттермен катализденетін болғандықтан, зат алмасудың реттелуі ферменттік реакциялардың қарқынын реттеу арқылы жүзеге асырылады. Ферменттік реакциялардың жылдамдығын негізгі екі жолмен реттеуге болады: ферменттердің санын және олардың белсенділігін өзгерту арқылы.

Конститутивті ферменттермен байланысты биосинтетикалық жолдар бірінші ферменттің белсенділігін тежеумен(ингибирлеумен) реттеледі. Индуцибельді ферменттермен байланыстырылатын биосинтетикалық жолдар, олардың синтезін ақырғы өніммен басып тастау (репрессиялау) арқылы реттеледі.

Индуцибельді ферменттермен байланысты катаболикалық жолдар ферменттер синтезінің индукциясы мен катаболикалық репрессия арқылы реттеледі, ал констутивті ферменттермен өткізілетіні – олардың белсенділігіне аллостерикалық әсер ету арқылы реттеледі. Бұл жағдайда АТФ кері эффектор болса, АДФ – оң эффектор болады.

3.1.5. Энергетикалық метаболизм.

Бактерия жасушасындағы энергия АТФ түрінде кездеседі. Хемоорганотрофты бактерияларда энергияны АТФ түрінде алу реакциялары, фосфорилдеу реакциясымен байланысты тотығу-тотықсыздану реакциялары болып табылады. Осы реакцияларда тотыққан көміртегі жасушадан СО2 күйінде бөлінеді. Энергияны алу әдістеріне байланысты метаболизмнің бірнеше түрлері болады: тотығу немесе тыныс алу, ашыту немесеферменттік және аралас.

Энергия және көміртегі көзі ретінде глюкоза немесе басқа гексоздарды пайдаланғанда тотығудың бастапқы этаптары тотығатынтүрінде де,ашыту түрінде де ортақ болып келеді. Бұған глюкозаны пируватқа айналдыру жатады.

Тотығу метаболизмі.

Тотығу метаболизміне қабілетті бактериялар энергияны тыныс алу жолымен алады.

Тыныс алу – тотығу кезінде фосфорилденіп орайласқан тотығу–тотықсыздану реакцияларынан энергия алу, бұл кезде электрондардың донорлары органикалық (органотрофтарда) және бейорганикалық (литотрофтарда) қосылыстар, ал акцепторлары – тек қана бейорганикалық қосылыстар бола алады.

Тотығу метаболизмі бар бактерияларда электрондар немесе сутегі –Н+ акцепторы молекулалық оттегі болып табылады. Бұл жағдайда пируват С2 дейін толық тотығады. Биосинтетикалық процестер және сутек атомдары үшкарбондар циклы негізін салушыны жеткізіп беруші қызметін атқарады, ал оның барлығын молекулалық оттегіге күрделі мультиферментті жүйесі бар – тыныстық тізбек айналдырады. Бактериялардың тыныстық тізбегі ЦПМ-да және жасуша ішілік мембраналық құрлымдарда орналасады.

Тыныс алу тізбегіндегі АТФ-тың құрылуы хемоосмостық процеспен байланысты. ЦПМ-дағы тасымалдаушылардың ерекше бағытталуы сутегінің ішкі мембранадан сыртқы беткейіне беріліп, соның нәтижесінде мембраналық потенциалда байқалатын сутегі атомдарының градиенттері құрылады. Мембраналық потенциалдың энергиясы АТФазамен мембранаға шоғырланған АТФ-тың синтезделуіне жұмсалады.

Прокариоттар көміртегіден басқа да органикалық қосылыстарды, атап айтқанда ақуыздарды, СО2 және Н2О-ға дейін толық тотықтырып энергия көзі ретінде пайдалана алады.

Аминқышқылдары мен ақуыздар да энергетикалық ресурстар ретінде іске асырылуы мүмкін. Оларды пайдалану бірінші кезекте дайындық сипаттағы тиісті ферменттік өзгерістермен байланысты. Алдымен ақуыздар жасуша сыртында протеолиттік ферменттермен пептидтерге дейін ыдыратылады, оларды жасуша жұтып алып, жасушаішілік пептидазалар аминқышқылдарына дейін ыдыратады.

Аммонификациялау процесі «шіру» процесі ретінде де белгілі, бұл кезде жағымсыз спецификалық иісі бар, біріншілік аминдер құрайтын заттар жинақталады.

Шіріктік бактериялар ақуыздың СО2, NH3, H2S-ке дейін минерализациялануын жүзеге асырады. Шіріктік бактерияларға Proteus, Pseudomonas, Bacillus cereus жатады.

Ашыту (ферменттік) метаболизмі.

Ферментация немесе ашыту – субстраттан бөлініп алынған сутегіні органикалық қосылыстарға тасымалдау кезінде энергия алу процесі.

Ашыту процесіне оттегі қатыспайды. Тотыққан органикалық қосылыстар ортаға бөлініп жинақталады. Көмірсулар, аминқышқылдары (ароматталғаннан басқа), пуриндер, пиримидиндер, көпатомды спирттер ферменттенеді. Ароматикалық көмірсулар, стероидтар, каротиноидтар, майлы қышқылдар аши алмайды. Бұл заттар тек қана оттегі бар ортада ғана ыдырап тотыға алады, ал анаэробты жағдайда бұлар тұрақты. Қышқылдар, газдар, спирттер ашыту өнімдері болып табылады.

Спирттік ашыту. Негізінен ашытқы саңырауқұлақтарда кездеседі. Соңғы өнімі – этанол мен СО2. Глюкозаның ашытылуы ФДФ-жолмен анаэробты жағдайда өтеді. Оттегі түсе бастаған жағдайда ашыту процесі әлсіреп, тыныға бастайды. Спирттік ашытуды оттегімен басуды Пастер эффектісі деп атайды.

Спирттік ашыту тамақ өндірісінде (нан жабуда, шарап жасауда) қолданылады.

Сүтқышқылды ашыту. Сүтқышқылды ашытудың екі түрін ажыратады: гомоферменттік және гетероферменттік.

Гомоферменттік түрінде глюкозаны ыдырату ФДФ-жолмен жасалынады. Гомоферменттік сүтқышқылды ыдырату S. pyogenes, E.faecalis, S. salivarius кейбір Lactobacillus-тің (l. dulgaricus, L.lactis) қатысуымен өтеді.

Гетероферменттік сүтқышқылды ашыту ФДФ-жолдарының альдолаза және триозофосфатизомераза ферменттері жоқ бактерияларда болады. Глюкозаның ыдырауы ПФ-жолымен өтіп фосфоглицеринді альдегид түзіледі, содан кейін ол ФДФ-жолдары бойынша пируватқа айналып, соңынан лактатқа тотықсызданады. Ашытудың бұл түрінің қосымша өнімдері этанол мен сірке қышқылы болады. Гетероферментті сүтқышқылды ашыту Lactobacillus және Bifidobacterium тұқымдастығының өкілдерінде кездеседі.

Сүт қышқылды бактериаларды сүт өндірістерінде түрлі ашыған өнімдерді алуға және де антибиотиктер дайындауға кеңінен пайдаланады.

Құмырсқақышқылды (аралас) ашыту. Enterobacteriaceae және Vibriоnaceae туыстастарының өкілдерінде кездеседі. Глюкоза ФДФ-жолдарымен, ал глюконат КДФГ-жолдарымен ыдырайды.

Анаэробты жағдайда бөлінетін ашыту өнімдеріне байланысты процестің екі түрін ажыратады:

1. Бір жағдайда пируват ыдырау нәтижесінде ацетилкофермент және құмырсқа қышқылы бөлініп, ал ол өз кезегінде көміртегінің қосқышқылы мен молекулалық сутегіне ыдырауы мүмкін. Тізбекті реакцияның арқасында түзілетін ашытудың басқа өнімдері этанол, янтар және сүтқышқылы болып табылады. Көп мөлшерде қышқыл түзілгенін күшті қышқылды ортада түсін өзгертетін индикатор метил-рот көмегімен анықтауға болады.

2. Ашытудың басқа түрінде бірқатар қышқылдар түзіледі, бірақ ең басты өнімдер ацетоин және 2,3-бутандиол болып табылады. Ацетоин пируваттың екі молекуласынан құрылып, соңынан екі есе декарбоксилденеді. Тотыққан кезде ацетоиннан 2,3-бутандиол түзіледі. Осы заттар ά-нафтолмен сілтілі ортада әрекеттескен кезде бурыл түс береді, бұл құбылысты бактерияларды идентификациялауда қолданылатын Фогес-Проскауер реакциясын қою арқылы анықтайды.

Майқышқылды ашыту. Май қышқылы, бутанол, ацетон, изопропанол, және бірқатар органикалық қышқылдар, атап айтқанда сірке, капрон, валериан, пальмитин қышқылдары қант ыдыратқыш қатаң анаэробтардың көміртегіні ашыту өнімдері болып табылады. Осы қышқылдар спектрі анаэробтарды идентификациялауда сұйықгазды хромотография көмегімен экспресс-әдіс ретінде қолданылады.

Ақуыздардың ферменттелуі. Егер ашыту зат алмасуы бар бактериялар үшін энергия көзі ақуыздар болса, бұндай бактерияларды пептолитикалық деп атайды. Клостридиялардың кей түрлері пептолитикалық болып табылады, ол: C. histolyticum, C. botulinum. Пептолитикалық бактериялар ақуыздарды гидролиздеп, аминқышқылдарды ашытады.Көптеген аминқышқылдар басқалармен қосылып ашиды, бұл кезде кейбіреулері донор орнында болса, ал басқалары – сутегі акцепторлары болады. Донор-аминқышқылы кетоқышқылға дезаминделіп тотықтық декарбоксилдену нәтижесінде май қышқылына айналады.

Анаэробтық тыныс алу. Кейбір бактериялар сутегінің ақырғы акцепторы ретінде нитратты пайдалану қабілетіне ие. Нитратты тотықсыздандыру екі жолмен өтеді:

1. Аммонификация кезінде нитрат аммиакқа айналады;

2. Денитрификация кезінде нитраттың тотықсыздануы молекулалық азот немесе азоттың ашытқысына дейін жүреді.Бұл процесс нитратредуктаза ферментімен байланысты.

Cульфаттық тыныс алу. Анаэробты тыныс алуда сульфатты сутегінің соңғы акцепторы ретінде қолдануға тек қана екі топқа жататын бактериялар қабілетті: Desulfovibrio, Desulfotomaculum. Бұл бактериялар қатаң анаэробтар болып табылады, олар донор ретінде молекулалық сутегіні қолданады, сол себептен оларды хемолитотрофтарға жатқызады. Бұл бактериялар табиғатта күкіртті сутегіні түзуде жетекші орын алады.

3.1.6. Бактериялардың оттегіге қатынасы.

Табиғатта кеңінен тараған оттегі бос және байланысқан күйде кездеседі. Ол жасушада, сутегі мен органикалық қосылыстармен байланысқан күйде кездеседі. Ол атмосферада бос молекулярлы күйде кездесіп, жалпы көлемнің 21% үлесін құрайды.

Оттегіге деген қатысы бойынша және энергия алу барысында оттегіні қолдануларына байланысты микроорганизмдер 3 топқа бөлінеді: облигатты (нағыз) аэробтар, облигатты анаэробтар, факультативті анаэробтар.

Облигатты аэробтар. Өсуі және көбеюі тек қана оттегі болған жағдайда өтеді. Оттегі оттегілік тыныс алу жолымен энергия алу үшін қолданылады.

Энергияны оксидативтік зат алмасу кезінде алады, цитохромоксидаза катализдейтін реакцияларда оттегіні терминальды акцептор ретінде пайдаланады.

Облигатты аэробтарды ауа атмосферасындағы парциалды қысымда өсетін қатаң аэробтар және төмен парциальды қысымда өсетін микроаэрофилдер деп бөледі.

Бұл микроаэрофилдердің күшті тотықтырғыштармен жанасқанда белсенділігі жойылатын кейбір ферменттерінің (мысалы гидрогеназа ферменті) болуымен байланысты төмен парциалдық қысымда ғана олардың ферменттік белсенділіктері артады.

Облигатты анаэробтар.Энергияны алу үшін оттегіні қолданбайды. Зат алмасу оларда –ашыту арқылы жүреді. Екі түрінде ғана сульфатты тыныс алу бар, олар хемолитотрофтарға жататын Desulfovibrio, Desulfotomaculum. Облигатты анаэробтар екі топқа бөлінеді: қатаң анаэробтар және аэротолеранттылар.

Қатаң анаэробтарға молекулалық оттегі улы болады, ол микроорганизмдерді өлтіреді немесе өсуін тежейді.

Қатаң анаэробтар энергияны майқышқылды ашыту жолымен алады. Қатаң анаэробтарға мысалы кейбір клостридиялар (C. botulinum, C tetani), бактероидтар жатады.

Аэротолерантты микроорганизмдер энергия алуда оттегіні қолданбайды, бірақ оттегі бар ортада тіршілік ете алады. Бұл топқа гетероферменттік сүтқышқылды ашыту жолымен энергия алатын сүтқышқылды бактериялар жатады.

Факультативті анаэробтар. Оттегі бар әрі оттегі жоқ ортада да өсіп-өнуге қабілетті. Оларда зат алмасудың аралас түрі бар. Энергияны алу процесі оттегімен тыныстану кезінде оттегіні пайдалану арқылы, ал оттегі жоқ жерде ашытуға көшу арқылы энергия алуға қабілетті. Бактериялардың бұл тобына анаэробты нитратты тыныс алу тән.

Микроорганизмдердің оттегіге түрлі физиологиялық қатынасы оттегі атмосферасында тіршілік етуге мүмкіндік беретін ферменттік жүйелерінің болуымен байланысты. Оттегі атмосферасында өтетін тотығу процестері кезінде, флавопротеидтер тотыққанда түрлі улы заттар: сутектің асқын тотығы және оттегінің ашып кеткен радикалы, қосақталмаған электроны бар қосындылар түзілетіндігін атап өткен жөн. Бұл қосындылар қанықпаған май қышқылдарының және ақуыздардың SH- тобының асқынтотықтануын қоздырады.

Оттегінің улы әсерін бейтараптау үшін, ондай атмосферада тіршілік ете алатын микроорганизмдердің қорғаныс механизмдері болады. Бұндай бактерияларда сутектің асқын тотығы каталаза ферментімен су және молекулалық оттегіге ыдыратылады.

Қатаң анаэробтарда каталаза да, пероксидаза да болмайды. Бірақ көптеген қатаң анаэробтарда супероксиддисмутаза ферменті кездеседі. Осы ферменттің көмегімен олар оттегіге төзімді болады. Кейбір қатаң анаэробтар (Bacteroides, Fusobacterium) молекулалық оттегінің аз мөлшеріне де төзімсіз болады, ал Clostridium тұқымдастығының кейбір өкілдері оттегі атмосферасында тіршілік ете алады. Қатаң анаэробтарды дақылдандыру үшін атмосфералық оттегіні толық шығарып тастауға мүмкіндік беретін жағдайлар жасалынады: арнайы құралдарды қолдану, анаэростаттар мен анаэробты бокстар, қоректік орталарға оттегіні редукциялайтын заттар қосу, мысалы натридің тиогликолятын, немесе оттегіні сіңірушілерді пайдалану.

3.1.7. Бактериялардың өсуі мен көбею тәсілдері

Бактерияның өсуі деп, жасушаның барлық компоненттерінің бір мезгілде келісімді түрде ұлғаюын айтады.Жасушаның өсуі шексіз емес. Ең үлкен өсу деңгейіне жеткен кезде жасуша бөлінеді. Бактериялардың көпшілігі көлденеңінен екіге бөлінеді (4а, 4б- суреттер). Грамша оң боялатын бактериялардың көпшілігінде бөліну көлденең қалқаның шетінен ортасына қарай синтезделуі арқылы жүреді. Грамша теріс боялатын бактериялардың жасушаларының көпшілігінде көбею ортасынан тартылып, екіге бөліну арқылы жүреді.

Бактерия жасушасының бөлінуі, бактерияларда жартылай консервативті механизммен өтетін хромосоманың репликациялану циклі біткеннен соң біраз уақыттан кейін басталады. Бұл кезде хромосоманың ДНҚ-ның әр жіпшесі туынды ДНҚ үшін матрица ретінде пайдаланылады. Бактериалық хромосоманың репликация процесіне 20-дан астам ферменттер қатысады. Нативті бактериалдық ДНҚ екі спиралді болғандықтан, репликация алдында матрицалық ДНҚ-ның аналық тізбегі бөлінуі керек. Бұл процеске энергияны сіңіретін реакция кезінде қосарланған спиралді ажырататын хеликаза ферменті, қайта бұрамалануды болдырмайтын топоизомераза (гираза) ферменті қатысады. SSB-белогы біршынжырлы ДНҚ-мен байланысып, спиралдардың қайта қосарлануына жол бермейді. Соның нәтижесінде репликативтік айырша түзіледі, ДНҚ-ның жаңа тізбектерінің түзілуі ДНҚ-полимераза ферментімен жүзеге асырылады. ДНК-полимераза ДНҚ-ның жаңа тізбектерін жасауға (инициациялауға) қабілетті емес.

Бактериялардың ДНҚ репликациясы барлық ДНҚ екі еселенгенше жүреді. Репликация тек қана бір таңдаулы аймақта ғана басталады, ол аймақты origin (origin- ағыл. бастамасы) деп атайды, бұл жерде нуклеотидтер белгілі бір ретпен орналасады. Origin-де бір немесе екі репликативті айыршалар түзіле алады.

Қоректік ортаға бактерияларды енгізген кезде олар қажетті компоненттерінің бірі азайғанша өседі, сонан соң бактериялардың өсуі мен көбеюі тоқтайды. Егер осы уақыт аралығында ортаға қажетті қоректік заттарды енгізіп, ал зат алмасудың соңғы өнімдерін тазартып отырмаса, статикалық бактериялық дақыл алынады. Статикалық (периодикалық) дақыл өзін генетикалық өсуі шектелген, көп жасушалы организм секілді сезінеді. Егер көбею уақытына байланысты жасалынатын жасушалар санының тәуелділігін анықтау үшін, абсцисса өсіне уақытты салып, ал ордината өсіне жасушалар санын салып график құратын болса, өсу қисығы деп аталатын қисық сызық алынады.

Сұйық ортадағы бактериялардың өсу қисығы (10 - сурет). Осы қисық бойынша бірін-бірі белгілі бір дәйектілікпен алмастырып отыратын бірнеше фазаларды ажыратуға болады:

1. Бастапқы – лаг-фаза (ағыл. lag – қалып қою). Инокуляция (бактерияларды себу) мен көбею аралығындағы уақытты қамтиды. Бұл фаза ұзақтығы орташа 2-5 сағатқа созылады, қоректік ортаның құрамы мен себетін дақылдың жасына байланысты. Лаг-фаза кезінде бактерияларда дақылдандырудың жаңа жағдайларына бейімделу (адаптациялану) жүріп, индуцибельдік ферменттердің синтезделуі басталады.

2. Экспоненциалдық (логарифмдік) фаза. Жасушалардың тұрақты түрде максималдық жылдамдықпен бөлінуімен сипатталады. Бұл жылдамдық бактерия мен қоректік орта түріне байланысты болады. Бактериялардың арту уақыты генерациялану уақыты деп аталады, бұл уақыт бактерия түріне байланысты әртүрлі болады: Pseudomonas түріне жататын бактерияларда бұл уақыт14мин, ал Mycobacterium түріне жататын бактерияларда 24 сағатқа тең. Экспоненциалдық фазада жасушалар көлемі мен құрамындағы ақуыздар саны бір қалыпта болады. Бактериялық дақыл бұл фазада стандартты жасушалардан тұрады.

3. Стационарлық фаза. Жасушалар саны көбеюді тоқтатқан кезде болады. Өсу жылдамдығы қоректік заттардың концентрациясына тәуелді болғандықтан, соңғылардың қоректік ортада азаюына байланысты өсу жылдамдығы да төмендейді. Өсу жылдамдығының азаюы бактерия жасушаларының тығыздануына, парциалдық қысымның төмендеуіне, зат алмасудың токсикалық өнімдерінің көбеюіне де байланысты болады. Стационарлық фазаның узақтығы бірнеше сағатқа созылады, ол бактерия түріне және оларды дақылдандыру ерекшеліктеріне байланысты болады.

4. Өлім фазасы. Зат алмасудың қышқыл өнімдерінің салдарынан немесе өзіндік ферменттердің аутолизінің нәтижесінде болады. Бұл фазаның ұзақтығы ондаған сағаттан бірнеше аптаға дейін созылуы мүмкін.

5. Бактериалық популяция өсуінің логарифмдік фазасында болуы үздіксіз дақылда байқалады, бұған қоректік заттарды біртіндеп өлшемді түрде енгізіп отыру, бактериялық суспензияның тығыздығын бақылау және метаболиттерден тазартып отыру арқылы қол жеткізіледі. Үздіксіз бактериалық дақылдар биотехнологиялық процестерде қолданылады.

Дақылдандыру кезіндегі бактериалық салмақтың (бактериялар саны) жинақталуы көптеген факторларға (қоректік орталардың сапасы, себінді мөлшері, өсіру температурасы, рН, өсуді белсендіретін қоспалар және т.б.) тәуелді болады.

Сұйық қоректік орталарда бактериялардың өсуі мен көбеюі ортаның диффуздық лайлануымен, тұнба немес беткейлік үлбір түзумен байқалады. Сұйық ортада өсірген кезде көзге көрінетін белгілердің болмауы Leptospira бактериясының ерекшелігі болып табылады.

Тығыз қоректік орталарда бактерия жасушаларының шоғырлануын – колониялар деп атайды, оларды бір түрге жататын жасушаның ұрпақтары деп санау қабылданған. Колониялар бір – бірінен пішіні, көлемі, беткейі, мөлдірлігі, консистенциясы мен түсі арқылы ажыратылады. Беті тегіс жылтыр колонияларды S – пішінді (smooth – ағыл. тегіс) колониялар деп атайды. Беті күңгірт, бұдырланған колонияларды R – пішінді (rung – ағыл. бұдыр) колониялар деп атайды.

Колониялардың түсі бактериялардың пигмент түзуімен байланысты.

Пигменттер түсі, химиялық құрамы және ерігіштігімен ажыратылады. Бактериялар өндіретін пигменттер ішінде:

· каротиноидтар – қызыл, сары және ашық қызыл түсті майда еритін пигменттер. Олар Mycobacterium, Micrococcus туыстастығына жататын бактерияларда кездеседі;

· пирролдылар – Serratia marcescens- те кездесетін спиртте еритін пигмент продигиозин жатады;

· фенозинділер – бұл топқа Pseudomonas aeruginose-де кездесетін суда еритін пигмент пиоцианинжатады, ол қоректік ортаға бөлініп, оны бояйды;

· меланиндер – қара және қоңыр түсті ерімейтін пигменттер, Porphyromonas туыстастығына жататын бактерияларда кездеседі.

Пигменттер бактерияларды УФ-сәулелерден сақтандырады, улы оттегі радикалдарын залалсыздандырады, антибиотиктерден қорғайтын қабілеттерге ие болады, фототрофты бактериялар фотосинтез реакцияларына қатысады.

Колониялардың түрі, түсі, пішіні мен басқа да ерекшеліктері, сонымен қатар тығыз орталарда өсу сипаты бактерияның дақылдық қасиеті аталып, оларды идентификациялаған кезде ескеріледі.

Procaryotae патшалығына жататын бактериялар бинарлық көбеюден басқа да көбею тәсілдеріне ие.

Актиномицеттер гифтарын фрагменттеу арқылы көбейеді. Streptomycetaceae туыстастығына жататын бактериялар спораланып көбейеді.

Микоплазмалар көбею ерекшеліктеріне байланысты полиморфты болып келеді. Егер көбею ДНҚ синтезімен бірлесіп жүретін болса, көлденең бөлінуден басқа олар бүршіктеніп көбейе алады. Бұл жағдайда негізгі морфологиялық репродукцияланатын бірлік, домалақ немесе сопақша пішінді болып келген, фрагментация немесе бүршіктену арқылы көбейетін элементарлық денешіктер болып табылады.

Хламидиялар бинарлық жолмен көбейе алмайды. Олар екі түрдің тіршілік етуін қамтамасыз ететін даму циклінен өтеді: бинарлық бөлінуге қабілетсіз жасушасыртылық инфекциялық кіші көлемді элементарлық денешіктер, және бинарлық бөлінуге қабілетті жасушаішілік метаболиттік белсенді ірі көлемді ретикулярлық денешіктер. Ретикулярлық денешіктің бинарлық бөлінуінің нәтижесінде туынды - элементарлық денешіктер түзіліп, жасушадан бөлініп шығады.

Спирохеталардың кейбір түрлері, мысалы Treponema pallidum қолайсыз жағдайда циста түзе алады, олар дәндерге ыдырап бактерия жасушаларының жаңа ұрпағын береді.

Бактериялардың дақылдандырылмайтын түрлері.Бактериялардың спора түзбейтін кейбір түрлері қоршаған ортаның көбеюге жайсыз жағдайларында дақылдандырылмайтын күйде өткізуге қабілетті. Бұл күйде бактерия жасушалары метаболикалық қабілеттерін белсенді түрде сақтап, бірақ сұйық және тығыз орталарда өсіру үшін жасушалар үздіксіз бөліне алмайды. Тіршілік ету жағдайлары ауысқан кезде, атап айтқанда адам немесе жануар организміне түскенде, жасушаларға көбею қабілеті оралып, патогенділік қасиетін сақтайды. Дақылдандырылмайтын (дамылдау) күйіне өту патогендік бактерияларға эпидемияаралық және эпизоотияаралық кезеңдерде сақталынуын қамтамасыз етеді. Дақылдандарылмайтын күйге өткен кезде бактериялар жасушаларының мөлшері кішірейіп, сфера тәріздес пішінденіп, ЦПМ-ның тұтқырлығын өзгертеді. Оларда электрондарды тасымалдау тыныс алу тізбегі бойынша өтіп, аздаған метаболиттік белсенділік сақталынады. Дақылдандырылмайтын күйге өту үшін температура, тұздар концентрациясы, жарық, оттегінің парциалдық қысымы, қоректік заттардың құрамы, сондай-ақ бактериялармен биоценоздағы балдырлардың метаболиттері әсерін тигізеді. Дақылдандырылмайтын күйдегі бактерияны анықтау үшін ПТР (полимераздық тізбектік реакция) немесе тотыққан не тотықпаған түрде түсін өзгертетін, бояғыш заттарды қолдану қажет. Дамылдау кезіндегі жасушаға көбею және өсу қабілетін табиғи факторлар қайтаруы мүмкін: қарапайымдылар, топырақ пен су қоймаларының мекендеушілері, өсімдіктердің тамыр талшықтары бөлетін фитогормондар.

3.1.8. Бактерияларды дақылдандыру шарттары.

Бактерияларды дақылдандыру үшін бірқатар шарттарды сақтау қажет.

1. Құнды қоректік ортаның болуы. Кез-келген қоректік орта құрамының күрделілігі мен пайдалану мақсатына қарамастан негізі судан, энергия мен көмірсутегінің органикалық көзінен, тұрақты рН пен осмостық қысымға ие болуы қажет.

2. Дақылдандыру температурасы. Көбею жылдамдығына температура әсерін тигізеді. Температураға бактериялар әрқалай жауап береді:

- мезофилдер 20-400С температуралық аралықта көбейеді. Адамдарда ауру тудыратын бактериялардың көпшілігі мезофилдерге жатады;

-термофилдер 40-600С температуралық диапазонда өседі. Термофилдерге актиномицеттер, кейбір споратүзуші бактериялар жатады;

- психрофилдер 0-200С температуралық аралықта көбейеді.

3. Дақылдандыру атмосферасы. Қатаң аэробтар өсіп көбею үшін оттегі қажет. Аэробтар Петри табақшасындағы агардың бетінде немесе сұйық ортаның жұқа беткі қабатында жақсы өседі. Қатаң аэробтардың сұйық ортаның терең деңгейлерінде өсуін қамтамасыз ету үшін оттегі бүкіл қоректік ортаға диффузды түрде таралуы қажет. Бұған қоректік ортаны үздіксіз араластырып немесе сілкіп отыру, атап айтқанда аэрациялау, арқылы қол жеткізіледі. Аэрациялау арнайы аппаратттармен – сілкілегішпен іске асырылады.

Факультативті анаэробтарды дақылдандыру үшін жоғарыда аталып кеткен әдістерді қолданады, себебі оттегі бар жерде оларға энергетикалық қамтамасыз етуде оксидативті метаболизм ферментациядан тиімді болады. Микроаэрофилдер оттегінің парциалдық қысымы төмен жағдайда көбейеді. Бұған ауадағы СО2-нің парциалдық қысымы 0,03%-ға қарағанда дақылдандыру атмосферасындағы СО2 парциалдық қысымын 1-5% концентрациясына көтеру арқылы қол жеткізіледі. Бұл үшін арнайы СО2-инкубаторлар қолданылады, немесе себінділерді жанып тұрған шырағдан қойылған эксикаторларға орналастырады.

Облигатты анаэробтар өсу және көбею үшін ауадағы оттегінің ортаға түспеуін талап етеді. Бұған келесі шаралар арқылы қол жеткізіледі:

- қоректік орталарға оттегіні редуциялайтын заттар қосу арқылы: тиогликоль қышқылын, аскорбин қышқылын, цистеин, сульфидтер;

- сұйық қоректік орталарды қайната отырып оттегіден құтылып, сонан-соң орта құйылған ыдысты резинка тығынмен жауып қою арқылы;

- сілтілі пирогаллол және тағы да басқа оттегіні сіңірушілерді пайдаланып, герметикалық жабылатын ыдыстарға - «газпактарға» салып қою арқылы. Бұл әдіс (Gaspack) аэротолерантты бактерияларды дақылдандыруда қолданылады;

- ауадағы оттегіні механикалық жомен ығыстырып, орнына ыдысты инертті газбен толтыру арқылы (бұл мақсатта анаэростаттар мен анаэробты бокстар қолданылады).

Хемо – және автотрофты бактерияларды дақылдандыру үшін СО2-мен қанықтырылған атмосфера жасалынады.

4. Дақылдандыру уақыты генерациялау уақытына байланысты. Бакатериялардың көпшілігі көрнекті өсу беру үшін 18-48 сағат аралығында дақылданады. Көкжөтел қоздырғышын дақылдандыру үшін 5 тәулік керек, ал M. tuberculosis-ті дақылдандыру үшін 3-4 апта қажет.

5. Жарықтандыру. Фототрофты бактерияларды өсіру үшін жарық қажет. Шартты-патогенді бактериялардың кей түрлері жарықтандыруға байланысты пигмент түзеді, оны идентификациялау кезінде пайдаланады.

Абсолюттік жасуша ішілік паразиттерді дақылдандыру (оған Rickettcia, Ehrlichia, Coxiella, Chlamidia тұқымдастығының бактериялары жатады) жасушалар дақылдарында немесе жануарлар мен буынаяқтылардың организмінде, сонымен қатар тауық эмбриондарында (эрлихиялардан басқа) өсіру арқылы іске асырылады. Тауық эмбриондарын гетеротрофтық деңгейі жоғары бактерияларды дақылдандыруда да қолданады, мысалы: Borrelia мен Legionella тұқымдастығының бактериялары.

Өндірістік жағдайларда бактериялар мен саңырауқұлақтардың биомассасын (антибиотиктер, вакциналар мен диагностикалық препараттар жасау мақсатында қолдануға алу үшін) дақылдандыру сыйымдылығы әртүрлі арнайы аппараттарда (ферментерлерде) микробтардың өсу және көбеюінің ең тиімді параметрлерін қатаң түрде сақтау арқылы іске асырылады.

3.2. Саңырауқұлақтар мен қарапайымдылар физиологиясының ерекшеліктері

Саңырауқұлақтар қоректенуі бойынша – гетеротрофтар, оттегіге қатынасы бойынша – аэробтар мен факультативті анаэробтар болып келеді. Температураның кең аралықтарында өседі (оптимальды температура 25-30әС), жыныстық және жыныссыз жолмен көбейеді. Сол себептен саңырауқұлақтар қоршаған ортада, әсіресе топырақта кеңінен таралған. Саңырауқұлақтар көк-жасыл балдырлармен бірге қына түрінде симбиоз құрайды. Бұл симбиозда саңырауқұлақтар су мен ондағы еритін заттарды сіңіреді, ал көк-жасыл балдырлар саңырауқұлақтарға органикалық қосылыстарды жеткізіп отырады. Қарым-қатынастың басқа түрі – микориза – жоғарғы сатылы өсімдіктердің тамырлары мен саңырауқұлақтардың симбиозы.

Саңырауқұлақтарды бірнеше тәулік бойы сусло-агарда немесе сұйық суслода, Сабуро, Чапек және т.б. орталарда дақылдандырады. Бұл мақсатта зертханалық жануарларды пайдалануға болады.

Кейбір саңырауқұлақтарға диморфизм тән, атап айтқанда өсу жағдайларына байланысты жіпшелі және ашытқылы пішін түзуге қабілетті. Ашытқы тәрізді пішіндері жиі in vivo яғни адамға жұққан кезде түзіледі.

Қарапайымдыларда қозғалу (талшықтар, кірпікшелер, жалған аяқтар), қоректену (ас қорыту вакуольдері) және шығару (жиырылғыш вакуольдер) мүшелері бар. Қоректену түрі бойынша олар гетеротрофтар немесе аутотрофтар болуы мүмкін. Жыныссыз және жыныстық жолмен көбейеді. Қарапайымдылардың кейбір түрлерінде жыныстық және жыныссыз көбею алмасып отыратын күрделі өмір циклі болады, олар циста түзеді.

Қарапайымдылардың көпшілігі (дизентерия амебасы, балантидиялар) нативті ақуыз бен аминқышқылдары бар қоректік орталарда өсе алады. Оларды дақылдандыру үшін жасушалар (тіндер) дақылын, тауық эмбриондары мен зертханалық жануарлады да қолданады.

Заказать ✍️ написание учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Сейчас читают про:
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7