106.Микроскопиялық зерттеу әдістері.Фазала-констратылы микроскопиялық зерттеу әдісі.
Жасушаның жалпы морфологиясын оқып үйрену - зерттеу әдістерінің дамуына байланысты. Жасушалық биологияның негізгі зерттеу әдісі - микроскопиялық әдіс. Казіргі кездің өзінде де жарық микроскопы зерттеу құралы ретінде өзінің маңызын жойған жок.
Фазасы қарама-қарсы микроскопия. Тірі жасушаны зерттеуге фазасы қарама-қарсы микроскопты қолданады. Боялмаған тірі биологиялық обьектілер жарықты сіңірмейді, түссіз мөлдір болады, яғни жарық толқынының амплитудасьн өзгертпейді, алайда оның фазасьн өзгертеді. Адамньң көзі фазалық өзгерістерді байқай алмайды. Фазасы қарама-қарсы әдісі осы препараттар бейнесінің айқын көрінуін камтамасыз етеді. Микроскоптың бұп түрінде конденсорге арнаулы сақина тәрізді диафрагма, объективке фазалық пластинка орнатылады. Микроскоп оптикасының мұндай конструкциясы боялмаған препарат арқылы өткен, көздің қабылдай алмайтын жарық фазасының өзгерістерін, амплигудасы әр түрлі жарық тербелісіне айналдырады. Осының нәтижесінде препараттың бейнесі көзге анық көрінеді.
Интерференциялық микроскопия. Интерференциялық микрокопиялық әдіс фазалық-контрасты микроскопия өдісіне ұксас. Боялмаған мөлдір Іірі клеткалардың анық көрінісін алуға мүмкіншілік береді. Жарық көзінен шығатын параллель жарық сәулелерінің шоғы екі бұтаққа бөлінеді - үстіңгі және астыңғы. Төменгі бұтақ препарат аркылы өтеді және оның жарық тербелісінің фазасы өзгереді, ал жоғарғы толқьн өзгермейді. Объективтің призмасьнда екі бұтақ кайтадан қосылады да өзара ингерференцияланады. Осының нэтижесінде препараттың калындығы әр түрлі бөліктерін әралуан түске бояғьш жақсы көрінетін болады
107.Табиғаттағы заттар айналымындағы микроағзалар рөлі.Құрамында көміртегі бар заттарды тасымалдау процесстері.
Табиғаттағы заттар айналымына қатысуы. Табиғаттағы күкірт айналымына физикалық, химиялық факторлармен қатар, биологиялық процестер де әсер етеді (сурет 29). Әдетте күкірт тірі ағзалар цитоплазмасында кездеседі. Өсімдік қалдықтары және жануарлар өлескелері ыдыраған кезде олардан күкірт бөлінеді. Бұл қосылыстың түзілуі құрамында күкірті бар ақуыз заттардың ыдырауына байланысты. Ақуызды осындай өзгеріске ұшырататын – шіру бактериялары. Сонымен қатар күкірттің әр түрлі қосылыстары түрлі вулкандардың атқылауы кезінде газ күйінде бөлініп, атмосфераға таралады. Топырақта түрлі биологиялық процестер әсерінен пайда болған сутегі құрамында күкірті бар амин қышқылдарын тотықсыздандырады да, көмірсутегін түзеді. Сонымен қатар көмірсутегі және күкіртті қышқылдар тұздарының сутегі ионының тотықсыздандырғыш әрекеті нәтижесінде пайда болады.
Сурет 29 – Табиғаттағы заттардың биологиялық айналымы
Мұндай тотықсыздану қабілеті, әсіресе күкірт бактерияларынан байқалады. Олардың негізгі өкілдерінің біріне Spirillum desulfuricans жатады. Ол ұсақ спираль тәрізді таяқша бактерия. Соңғы жылдары жүргізілген зерттеулер күкірт бактерияларының негізінен екі түрлі болатынын анықтады. Оның біріншісі – вибрио, екіншісі – споровибрио. Олар құрамында органикалық қышқылдар спирттер болатын ортада жақсы өніп өседі де, күкірт қышқылының тұздары – сульфаттарды оңай тотықсыздандырады. Бұл процесс ауасыз жерде өте қарқынды жүреді. Мысалы, қант ортадағы көміртегі көзі болса, тотықсыздану реакциясы былайша жүреді.
C6H12O6+6H++3SO42 6CO2+6H2O+3H2S
Осындай микробиологиялық процестің нәтижесінде топырақта енбесе суда пайда болған күкіртсутегі тірі ағзаларды уландырады. Көмірсутегінің біртіндеп жиналуы нәтижесінде мұндай орталарда тіршілік біте–бірте тоқталады. Ағзалар бірқалыпты тіршілік етуі үшін күкірсутегі күкірт қышқылына дейін тотығуы қажет. Сонда ғана күкіртсутегінің улы қасиеті жойылып, өсімдіктерге сіңімді қосылысқа айналады. Бұл процесс табиғатта үздіксіз жүріп жатады. Процестің жүруіне себепші болатын ағзалар – күкірт және тион бактериялары.
Тион бактериялары Tiobacillus туысына жатады. Оны алғаш рет теңіз түбі балшығынан Натансон 1902 және М. Бейеринг 1904 тауып жеке бөліп алған. Бұл бактериялар тиосульфатты, күкіртсутегін, сульфиттерді, тетратионаттарды және тиоционаттарды тотықтыруға қабілетті. Tiobacillus denitrificans ғана нитраттар бар жерде анаэробты жағдайда тіршілік ете алады.
Күкірттің бейорганикалық қосылыстарын тотықтыратын бактериялар пайдалы қазбалардан түрлі металдарды өндіріп алуға қолданылады. Мысалы, Тhiobacillus feroxidans бактерияларын сульфитке кедей рудалардан күкіртті толығырақ өндіріп алуға қолданылады. Жіпше күкірт бактериялары бегиоттар қатарына жатады. Оған бегиотта, тиотрикс жатады. Бегиотта бактериялары көмір қышқылдарынан көміртегін бөліп алып сіңіре алады, яғни олар хемоавтотрофтылар болып есептеледі. Ал өздеріне қажетті энергияны сульфиттерді молекула күйіндегі күкіртке дейін тотықтыруды қамтиды.
Тірі ағзалардың тіршілігі үшін темірдің аз мөлшері де жеткілікті. Табиғатта ол органикалық және органикалық емес түрінде де кездеседі. Өсімдіктер топырақтағы темірдің органикалық емес қосылыстарын тек ерітінді күйінде ғана сіңіре алады. Ал осы процесс табиғатта микроағзалар көмегімен жүреді. Құрамында темірі бар органикалық заттарды микроағзалар қолданады да темір босап шығады. Ал аэробты жағдайда ол темірдің гидрат тотығы күйінде шөгеді.
Батпақта, өзендерде темірі бар жерлерде, көлдерде тіршілік ететін микроағзалар табылды. Оларды темір бактериялары деп атайды. Бұлар жіпше (Leptothrix, Crenothrix, Galionella, Metalogenium және басқа да туыстарға жататын бактериялар).
Leptothrix map екі валентті темірді үш валентті тотықтырады, одан ол темір сулы тотығына айналады.
4FeCO3+6H2O+O2 4Fe(OH)3+CO2+29каал.
Фосфор да күірт сияқты ақуыздардың құрамына кіреді. Бірақ фосфор табиғатта көбінесе тау жыныстарының құрамында болады. Фосфор қосылыстарының айналымы аса күрделі емес. Ол негізінен екі процестен тұрады:
Органикалық фосфордың минералдық қосылысқа айналуы.
Фосфор қышқыл тұздарының ерімейтін күйден ерігіш түрге көшуі.
Органикалық фосфордың минералдануы түрлі ағзалар көмегімен жүреді. Мұнда фосфор қышқылы өзі байланысқан органикалық қосылыстан ажырайды. Бұған мына сызба нұсқа мысал болады:
Нулеопротеид нуклеин нуклеин қышқылы нулеопротеидтер H3PO4
Пайда болған фосфор қышқылы топырақтағы басқа элеметтермен қосылып өсімдіктерге сіңімсіз, ерімейтін фосфор қосылыстарына, яғни тұздарына айналады. Микроағзалар фосфорлы органикалық қосылыстарды ыдыратып, одан фосфор қышқылын бөліп шығара алады. Ол бактерия жасушасында болатын фосфатаза деп аталатын ферметтің көмегімен жүреді. Бұл бактериялар қара топырақты жерлердегі фосфорлы органикалық қосылыстарды өте жақсы ыдыратады.
Азотты заттардың микроағзалар әсерінен өзгеріске ұшырауы. Басқа элементтермен қатар азот ақуыз молекуласының негізгі құрам бөлігі болып есептеледі. Табиғаттағы азот қоры өте мол. Оның басым көпшілігі әлемде тіршілік ететін ағзалар құрамында болады. Егер осы ағзалардағы көміртегінің мөлшері 700 биллион тонна болса , ондағы азоттың мөлшері 20 – 25 биллион тоннадан аспайды. Табиғаттағы жасыл өсімдіктер жылына 20 биллион тоннадай көміртегін, 1 – 1,5 биллион тоннадай азот сіңіреді.
Азоттың сарқылмас қорының бірі – атмосфера. Ғалымдардың есебіне қарағанда, әрбір гектар жердің бетіндегі ауада 80000 тоннаға жуық молекула күйіндегі азот бар. Бұл ауыл шаруашылық дақылдарынан кем дегенде бір миллион жылдан астам уақыт ішінде мол өнім алуға мүмкіндік берген болар еді. Бірақ өсімдіктердің азотқа тапшы болатыны әрқашанда байқалады. Өйткені ауадағы азот негізінен молекулалық азоттан тұрады да, өсімдіктер оны сіңіре алмайды. Сонымен қатар топырақтағы азоттың басқада қосылыстарының біразын өсімдіктер сіңіре алмайды. Сондықтан мұндай қосылыстар өзгеріске ұшырауы, яғни ыдырауы керек. Азоттың осындай органикалық түрлерінің минералдық азотқа айналуын азот қосылыстарының аммонификациялануы деп атайды. Бұл процеске бактериялар, актиномицеттер және саңырауқұлақтар қатысады.
Азот айналымының екінші кезеңінде аммонификациялану нәтижесінде пайда болған аммиак алдымен азотты, кейінен азот қышқылына дейін тотығады. Бұл процесті нитрификация деп атайды. Нитрификация – ерекше микроағзалар топтарының қатысуымен жүретін процес. Нитрификация барысында нитраттар яғни азот қышқылының тұздары пайда болады. Олардың түзілуі топырақтың ауа режимі жақсаруына тікелей байланысты. Егер топырақтың ауа режимі жақсарса, нитраттардың жиналуы ғана күшейіп қоймай, сонымен қатар азоттық органикалық заттардың минералдануы да тездетіледі.
Азотты заттар айналымының үшінші кезеңінде топыраққа жиналған нитраттар тотықсызданады. Оны денитрификация деп атайды. Бұл негізінен топырақтағы азот қорының босқа ысырап болуымен байланысты. Сондықтан егін шаруашылығына зиянды деп есептеледі.
Табиғатта азот айналымындағы төртінші кезеңде микроағзалардың әсерінен ауадағы атмосфералық азот топырақта жиналады. Бұған түйнек бактериялары, топырақта өз бетінше тіршілік ете алатын азотобактер, клостридиум пастеурианум бактериялары қатысады. Қолайлы жағдай туғанда түйнек бактериялары бұршақ тұқымдас өсімдіктермен бірлесіп, селбесіп тіршілік ете отырып, жылына егістің әр гектарында 100 – ден 400 килограмға дейін байланысқан азот пайда болуына себепші болады. Өз бетінше тіршілік ететін азот сіңіруші бактериялар осындай мерзім ішінде 1 га жерден 20 – дан 50 килограмға дейін азот жинай алады.
Ақуыздардың аммонификациялануы (шіру). Ақуыз заттары жасуша цитоплазмасының негізін құрайды. Ол топыраққа өсімдіктердің, жануарлармен микроағзалардың өлекселерімен келіп түседі. Сөйтіп ақуызды заттар ыдырағанда одан аммиак бөлініп шығады. Бұл процесті аммонификация деп атайтыны жоғарыда айтылған.
Табиғат жағдайында аммонификация процесі көптеген микроағзалар топтарының қатысуы мен жүреді. Ыдырау барысының алғашқы кезеңінде көбінесе спора түзбейтін таяқша бактериялар қатысса, кейінірек спора түзетін – бацилла түрлері қатысады.
Азот қосылыстары мол органикалық заттар ыдырағанда алдымен олардан микроағзалар тіршілігіне қажетті энергия бөлінеді. Аммонификация аэробты да анаэробты да жағдайда жүре береді. Аэробты жағдайда бұл процеске бактериялар, актиномициттер және микроскоптық саңырауқұлақтар қатысады. Бұл кезде соңғы өнім ретінде, аммиак, көмір қышқыл газы, су, күкірт сутегі және фосфор қышқылының тұздары пайда болады. Ақуыздың ыдырауын сөз еткенде біз әдетте аэробты және анаэробты процестерді бірге қарастырамыз. өйткені қандайда болмасын белок молекуласы микробтар ферменттерінің әсерінен жай қосылыстарға ыдырайды. Сонда ол альбумоза, пептон және одан әрі ақырғы продукт – амин қышқылдарына дейін ыдырап кетеді. Ал амин қышқылдарының тотығуы нәтижесінде аммиакпен түрлі май қышқылдары түзіледі. Анаэробты жағдайда ақуыздың ыдырауы амин қышқылдарымен аяқталуы мүмкін
Фотосинтез немесе анорганикалық қосылыстар көмегімен энергия алуға бейімделген микроағзалар басым көпшілігі көміртегі көзі ретінде көмір қышқыл газын пайдаланады. Басқа ағзалар жасушаға қажетті көміртегіні негізінен органикалық заттардан қабылдайды. Органикалық заттар тек қана көміртегі емес энергияның көзі ретінде де қолданылады. Табиғи қосылыстардан мұндай заттардың құрамында полисахаридтер целюлоза және крахмал мол болады.