7) Микроорганизмдердің көміртегі қосылыстарын өзгеріске ұшыратуы

Көміртегі фотосинтез өнімі болып табылатын жердегі органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Атмосферадағы ауа құрамындағы көмір қышқыл газының мөлшері бар болғаны 0,03% ғана.

Адам және жануарлар тыныс алғанда, жанартаулар атылғанда, көмір, мұнай жанғанда бөлінетін көмір қышқыл газы фотосинтез барысында жасыл өсімдіктердің пайдаланатын қордың орнын толтыра алмайды. Өндірістік кәсіпорындар жасыл өсімдіктерге қажетті көмір қышқыл газының 5-10%-ын бөледі. Бұл жағдайда бірнеше онжылдықтың ішінде атмосферадағы бүкіл көмір қышқыл газының протеин, май, көмірсу және басқа органикалық қосылыстарға айналуы нәтижесінде өсімдіктерге көмір қышқыл газы жетпей, олардың өлуі мүмкін еді. Бірақ, табиғатта бұндай байқалмайды.

Көмір қышқыл газы және күн сәулесінсіз өсімдіктер, ал өсімдіктерсіз адам мен жануарлардың өмір сүруі мүмкін емес екенін ескерсек, онда әртүрлі физиологиялық топтарға жататын микроорганизмдердің омыртқасыздармен және басқа да тіршілік иелерімен біріге отырып органикалық қосылыстарды ыдыратуда, сондай-ақ атмосферадағы көміртегі қорын толықтыруда атқаратын маңызды рөлін түсінуге болады.

Көмірсулардың анаэробтық жағдайда өзгеріске ұшырауы (ашу процестері).

Ашу процестері адам баласына көне заманнан белгілі болғанымен, олардың биологиялық мәні алғаш рет Л. Пастердің (1858-1860) жұмыстарымен дәлелденді. Ол органикалық субстраттағы өзгерістер микроорганизмдердің тіршілік әрекетінің нәтижесі екендігін анықтады. Қазіргі кезде спирттік ашудың қоздырғышы – ашытқылар, ал сүт қышқылды, пропион қышқылды, май қышқылды ашулардың қоздырғыштары – бактериялар мен бациллалар екендігі, сондай-ақ лимон, қымыздық, глюкон, фумар, итакон, янтар қышқылдары сияқты органикалық қышқылдардың зеңсаңырауқұлақтарының өмір сүру өнімдері болып табылатындығы белгілі.

Аэробтық жағдайда жартылай тотығу арқылы көмірсулардың түрленуі. Сірке қышқылының түзілуі. Сірке қышқылды бактериялар этил спиртін сірке қышқылына дейін тотықтырып, аз ғана мөлшерде энергия бөледі. Сірке қышқылды бактериялар туындататын процесс сырттай кәдімгі ашуға ұқсас. Бірақ, бұл аэробтық жағдайдағы нағыз тотығу, өйткені сірке қышқылы бұдан әрі қарай бактериялардың әсерінен көмір қышқыл газына және суға дейін тотығады. Ал нағыз ашу өнімдері әрі қарай ыдырауға ұшырамайды:

СН₃СН₂ОН+О₂ = СН₃СООН + Н₂О + 494,4 кДж.

8) Микроорганизмдердің азотты заттарды өзгеріске ұшыратуы

Азот барлық жан иелерінің протеиндері молекулаларының құрамына енетін маңызыды элемент. Жер бетінде газ түріндегі азоттың қоры өте зор. Алайда, өсімдіктерге де, жануарларға да мұндай азот қол жетімді емес, өйткені өсімдіктер азотты тек минералдық қоспалардан ғана ала алады, ал жануарлар үшін аталмыш элементтің көзі органикалық заттар болып табылады. Табиғатта ауадағы азотты сіңіріп, оның негізінде құрамында азоты бар әртүрлі органикалық заттарды түзуге қабілетті белгілі бір микроорганизмдердің тобы тірішілік етеді. Олардың көмегімен азотты заттардың өзгеріске ұшырауында төрт кезеңді ажыратуға болады: атмосферадағы молекула күйіндегі азотты сіңіру; протеиндердің аммониландырылуы (шіруі); нитрлендріру және денитрлендіру.

Атмосферадағы молекула күйіндегі азотты сіңіру. Азот сіңіруші бактериялар топырақтың құнарлығын арттыруда маңызды рөл атқарады. Табиғатта аталмыш бактериялардың екі тобы белгілі: еркін тіршілік ететіндер және өсімдіктермен бірге симбиотикалық қарым қатынастаа болып, олардың түйнектерінде өсіп-өнетіндер. Микроорганизмдердің бірінші тобының өкілдері ретінде Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, Pseudomonas fluorescens айтуға болады. Белсенді азот сіңірушілер қатарында табиғатта кең тараған цианобактериялар (көк-жасыл балдырлар) мен саңырауқұлақтар да бар. Azotobacter-лер жас өсіндіде Грам бойынша оң боялатын, жылжымалы, қатаң аэробты ірі таяқшалар, ал ескілерінде ортақ капсуламен қоршалған, дөңгелек пішінділері көбірек болатын микроорганизмдер.

Азот сіңірудің бірінші тұрақты өнімі – аммиак. Ол интертті азот пен сутегінің нитрогеназа ферментінің көмегімен қосылуы негізінде пайда болады. Нитрогеназа екі түрлі протеиннен тұратын ферменттік кешен. Олардың біреуінің құрамына молибден және темір, ал екіншісінде тек темір ғана болады. Азот сіңіруші жүйенің міндетті компоненті құрамында темірі бар ферродоксин. Ол электрондардың доноры, яғни тотықсыздандырғыш қызметін атқарады. Аммиак бактериялардың кетоқышқылдарымен әрекеттесіп, өсімдіктер тұтына алатын аминқышқылдарына айналады.

Протеиндердің аммониландырылуы (шіру). Табиғатта өсімдіктердің қалдықтары мен жануарлардың өлекселеріндегі азоттық қосылыстар микроорганизмдердің тірішілік әрекеттері әсерінен ыдырап, қоршаған ортаға азот бөлініп отырады.

Нитрлендіру. Азотты заттардың өзгеріске ұшырауында аммониландырудан соң орын алатын кезең.

Денитрлендіру нитрлендіруге кері құбылыс. Оның тура және жанама түрлерін ажыратады. . Біріншісі топырақта, қида, су айдындарында кең таралған бактериялардың тіршілігі арқасында жүзеге асады. Жанама денитрификация азотты қышқылдың (нитриттердің) аминды қосылыстарымен әрекеттесу кезінде таза химиялық жолмен іске асады.