3Тарау.

МИКРООРГАНИЗМДЕРДІҢ ФИЗИОЛОГИЯСЫ

3.1. Бактериялар физиологиясы

Бактериялар физиологиясы - бактериялардың тiршiлiгiн, зат алмасуын, қоректенуін ж»не қоршаған ортамен қарым қатынасын зерттейді. Бактериялардың зат алмасуын зерттеу, оларды дақылдандыруда, таза дақылдарын бөлiп алып идентификациялауда үлкен орын алады. Патогендi және шартты - патогендi бактериялардың физиологиясын зерделеу, олар тудыратын жұқпалы аурулардың патогенезiн зерттеу, микробиологиялық диагноз қою, емдеу және олардың алдын алу, адам мен қоршаған орта қарым қатынастарын реттеу, сонымен қатар биотехнологиялық процестердi қолдана отырып, бактериялардан биологиялық белсендi заттарды алу үшiн қажет,

3.1.1. Бактериялардың қоректенуі

Бактериалык жасушаның химиялық құpaмы. Бактерия жасушасының. 80-90% судан, ал қалған 10% құрғақ заттан тұрады. Жасуша iшiндегi су бос немесе байпанысқан күйде болады. Ол жасушаға серпiмдiлiк қасиет бере отырып, гидролитикалық реакцияларға қатысады. Жасушаны кептiру арқылы iшiндегi судан арылту, ондағы метаболикалық және көбею процестерінің тоқтауына әкеліп соқтырады, Мұздатылған күйдегi жасушаны вакуумда кептiру (лиофилизациялау) микробтардың көбеюiн тоқтатып, -ұзақ уақыт сақталуына мүмкiндiк бередi.

Құрғақ зат құpaмы темендегідей:52% - ақуыз, 17% - көмiрсулар, 9% - майлар, 16% - РНҚ, 3% - ДНҚ және 3% - минералдық заттар. Ақуыздар ферменттер болып табылады, сонымен қатар жасушаның құрлым-дық бөлiгi, ол

цитоплазматикалық мембрана және оның туындылары, жасуша қабырғасы, талшықтар, споралар және кейбiр капсулалар құpaмынa кiредi. Кейбiр бактерияларды ақуыздары олардың антигендерi мен токсиндерi болады. Бактериялар ақуздарының құрамына адамдарда болмайтын Даминқышқылдары мен диаминопимелин қышқылы кездеседі.

Бактерия жасушасы құрамындағы көмiрсулар МОНО-, ди-, олигосахаридтер мен полисахаридтер күйiнде болады, сонымен қатар ақуыздар, майлар және басқа қосындыпар құpaмынa кiредi.

Майлар немесе липидтер цитоплазмалық мембрана құpaмынa кiредi, грамтеріс бактериялардың жасуша қабырғасында болады, сондай-ақ, қоректік зат ретiнде жинақталады, грамтеріс бактериялардың эндотоксиндерiнiң құpaмындa болады, ЛПС құpaмыңдa антиген түзедi.

Нуклеин қышқылдары. Бактерия жасушасында РНҚ-ның барлық түрлерi кездеседi: иРНҚ тPHҚ рРНҚ. Пуриндiк және пиримидиндiк нуклеотидтер - нуклеин қышқылдарын түзетiн құрылыстың блоктар болып табылады. Бұдан басқа пурин және пиримидин қышқылдары көптеген коферменттер құpaмынa кіре отырып аминқышқылдарын, моносахаридтердi және органикалық қышқылдарды тасымалдауға қатысады. ДНҚ, бактерия жасушасында тұқым қуалау қызметін атқарады. ДНҚ, молекуласы екі полинуклеотидтiк тiзбектерден тұрады.

Минералдық заттар жасушаны өртегеннен кейiнгi кулден табылады. Темендегiдей көптеген минералдық заттар (N, S, Са, К, Mg, Ре, Мп), сонымен қатар микроэлементтер (Zn, Си, Со, Ба) кездеседi.

Қоректену түрлерi және энергия алу әдістері бойынша бактериялардың жіктелуі, Бактерия метаболизмiнiң. негiзгi мақсаты өсу, дәлірек айтқанда жасушаның барлык құрылымдарыньң үйлесiмдi ұлғаюы болып табылады. Бактерия жасушасының негiзi көміртегі атомынан тұратын органикалық қосылыстар (ақуыздар, көмiрсулар, нуклеин қышқылдары) болғандықтан, жасуша өсу үшiн үздiксiз көміртегі атомдарының. түсiп тұруын қажет етедi. Сiңiрiлетiн көміртегі алу кезiне байланысты бактерияларды темендегi түрлерге бөледi:

МЕДИЦИНАЛblҚ МИКРОБИОЛОГИЯ

67

Аутотрофтар (гректің autos- езiм, trophe- қореқтену)-өз жасушаларын құруда көміртегін ауадағы СО2 - нен сіңіретіндер.

Гетеротрофтар (грекше heteros- басқа-көміртегіні органикалық қосылыстардан пайдаланатындар.

Жеңіл сіңірілетін көміртегі көздерi гексозалар, көпатомды спирттер, аминқышқылдар болып табылады.

Энергия көзі ретiнде күннің жарығын пайдаланатын организмдердi фототрофтар деп атайды. Ал тотығу-тотықсыздану реакцияларынығ нәтижесінде пайда болған энергияны пайдаланатын организмдердi хемотрофтар деп атайды,

Хемотрофтардың iшiнде органикалық емес электрондарды (Н₂, NH₂, H2S, Fe 2+ және т.б) пайдаланатындарды литотрофтар (гректің lithos-Tac), ал органикалық қосылыстардың электрондарың пайдаланатындарды органоторфтар деп атайды.

Медициналық микробиология зерттейтін бактериялар гетерохемоорганотрофтарга жатады. Бұл топтың ерекшелiгi, көміртегі көз-энергия көзi болып табылатындығында.

Әр түрлi бактерияларда гететротрофтық дәрежесі бiркелкi болмайды. әлi органикалык заттармен қоректенетін және басқа организмдерге тәуелсіз микроорганизмдер-саnрофиттер (гректің sapros- шiрiген, рhitоs-есiмдiк) және қоректік заттарды макроорганизмнен алуға тәуелді гетеротрофты микроор-ганизмдер паразиттер (гректің parasitos- арамтамақ) деп бөлiнедi.

Паразиттердi облигатты және факультативтi түрлерге ажыратады. Облигатты паразиттер жасушадан тыс жерде мүлдем тiршiлiк ете алмайды, Оларға макроорганизм жасушасының iшiнде ғана кебейе алатын Rickettsia, Coxiella, Ehrlichia, Chlamidia тұқымдастығын өкiлдерi жатады.

Факультативті паразиттер, сапрофиттер тәрізді иесінің жасушасынсыз қоректік орталарда in vitro, яғни дәлірек айтқанда организмнен тыс тiршiлiк етiп көбейе алады.

Бактерияларды in vitro жүйесiнде дақылдандыру қоректік орталарда жүзеге асырылады. Жасанды қоректік орталар келесi талаптарға сай болуы тиiс:

1. Бактериялардың барлық тiршiлiк процестерi суда өтетiндiктен кез-келген қоректік ортада жеткiлiктi мөлшерде су болуы қажет,

2. Гетеротрофтық бактерияларды дақылдандыру үшiн ортада органикалық көміртегі көзi болуы керек.

Бұл қызметі түрлi органикалық қосындылар атқарады: көмiрсулар, аминқышқылдары, органикалық қышқылдар, майлар. Ең жоғарғы энергетика көзi глюкоза болып табылады, өйткенi ол ыдырау барысында тiкелей АТФ және биосинтетикалық жолдарға қажетті ингредиеннттерге бөлiнедi. Бұл мақсатта ақуыз- дардың жартылай гидролизінің өнімі, поли-, олиго-, дипептидтерден тұратын пептон жиi пайдаланылады. Пептон және де бактериалдық ақуыздарды құруға қажетті аминқышқылдарын жеткiзiп отырады.

3. Ақуыз, нуклеотидтер, АТФ, коферменттер синтездеу үшiн бактерияға азот, күкірт, фосфат және басқа да минералдық заттар мен микроэлементтер қажет,

Азот көзi ретiнде пептон болуы мүмкін, сонымен қатар көптеген бактериялар азот көзi ретiнде аммоний тұздарын пайдалана алады.

Күкірт пен фосфорды бактериялар бейорганикалық тұздар ретiнде пайдалануы мүмкін: сульфаттар және фосфаттар күйінде.

Ферменттердің дұрыс жұмыс жасауы үшiн бактерияларға Са²+. Mg²+. Mn²+. Fe²+ иондары қажет, оларды қоректік орталарға фосфат тұзпары ретiнде қосып отырады.

4. Көптеген микроорганизмдердің өсiп-енуiнде орта рН маңызды орын алады. Ортаның pH-ын белгiлi бiр деңгейде ұстап отыру, бактериялардың өздерінің тiршiлiк өнімдерінің нәтижесінде пайда болған улардан өліп қалмауы үшiн қажет, Осы мақсатта қоректік ортаны фосфаттық буфер кемегімен буферлеп қояды. Зат алмасудың нәтижесінде шамадан тыс қышқыл бөлiнген жағдайда қорект!к ортаға кальций карбонатын қосады.

5. Ортаның белгіленген осмостық қысымы болуы керек. Бактериялардың көпшiлiгi изотониялық орталарда өседi, ал ортаның изотониялық болуы NaCI-дiң О,87%-дың концентрацияда қосу арқылы жеткiзiледi. Кейбiр бактериялар тұз концентрациясы 1 %-дан төмен орталарда өсе алмайды. Бұндай бактерияларды галофильді бактериялар деп атайды.

68

окулық

Қажет болған жағдайда қоректік орталарта өсу фаторларын, кейбiр бактерияпардың өсуін басатын ингибиторлар, ферменттер әсерін күшейтетiн субстраттар мен индикаторлар қосылады.

6. Қоркетік орталар стерильдi болуы тиiс.

Консистенциясына байланысты қоректік орталар сұйық, жартылай сұйық және тығыз болып келедi.

Орта тығыздығы агар-агар қосу арқылы жасалады.

Агар-агар - балдырлардан алынатын полисахарид. Ол 1000C температурада балқып, 45-50⁰С - та қатады. Жартылай сұйық: орта жасау үшiн 0,5%, және тығыз орталар үшiн 1,5-2% концентрацияда агар қосылады. Құрамы және қолданылу мақсатына қарай орталарды карапайым, күрделi, элективтi, минималды, дифференциалдың-диагностикалық және аралас қосарланған орталар деп беледi.

Құрамына қарай орталар қарапайым және күрделi деп бөлiнедi. Қарапайым орталарға пептонды су, қоректік сорпа және ет-пептонды агар жатады. Осы қарапайым орталардың негiзiнде күрделi орталар жасалынады, мысалы қантты және сарысулы сорпа, қанды агар.

Ортаны қолданылу мақсатына қарай элективтi, байыту, дифференциалдық-диагностикалық деп бөледi.

Элективті деп белгiлi бiр түрге жататын микроорганизм ғана жақсы өсетін ортаны атайды. Мысалы рН 9 болатын сiлтiлi орта тырысқақ вибрионын бөлiп алуға пайдаланылады. Басқа бактериялар, атап айтқанда iшек таяқшасы, сiлтiлiк жоғары болғандықтан өспейді.

Байыmу орталары - бұл белгiлi бiр бактерияның өсуіне жоғары мүмкiндiктер жасап, басқа бактериялардың өсуін басатын орталар (1- сурет). Мысалы, натридің селениті қосылған орта Salmonella тұқымдастығына жататын бактериялардың өсуін күшейтiп, iшек таяқшасының өсуін басып отырады.

Цифференциалдық-диагносmикалық орталар бактериялардың ферментативтiк белсендiлiгiн зерттеуде қолданылады (2- сурет). Бұл орталардың құpaмынa фермент әсер ететін субстрат қосылған жай қоректік орта және субстратқа фермент әсерін тигiзгенде түсін өзгертетiн индикатор кiредi. Бұндай ортаның мысалы ретiнде Гисс ортасын келтiруге болады. Осы ортада бактерия жасушасы ферменттерiнiң, қантты ыдыратуын зерттейді.

Аралас (қосарланған) орталар, бiрлескен флораның өсуін басатын элективтi орта мен микроб бөлетiн ферменттің белсендiлiгiн анықтайтын дифференциалдық-диагностикалық орталар бiрiктiрiлiп жасалады. Бұндай орталардың мысалы ретiнде патогендi iшек таяқшаларын бөліп алуда қопданылатын Плоскирев ортасы мен висмут-сульфиттi агарды келтiруге болады. Берiлген екі орта да iшек таяқшасының өсуін басады.

3.1.2. Бактериялардың ферменттерi

Бактерия жасушаның барлық метаболиттiк реакциялары негiзiнде 6 сыныпқа жататын ферменттер арқылы атқарылады: оксиредуктазалар, трансферазалар, гидролазалар, лигазалар, лиазалар, изомеразапар. Бактерия жасушасы түзетiн ферменттер жасуша iшiлiк эндоферменттер немесе қоршаған ортаға бөлiп шығарылатын экзоферменттер деп бөлiнедi. Экзоферменттер жасуша iшiне келiп түсетін көміртегі мен энергияны сырттан тасымалдауда үлкен орын алады. Гидролазалардың көпшiлiгi экзоферменттер болып табылады, олар қоршаған ортаға бөлiнiп ipi молекулалы пептидтердi, полисахарид пен майларды жасуша iшiне енуге қабілетті мономерлер мен димерлерге дейiн ыдыратады. Экзоферменттердің бірқатары мысалы гиалуронидаза, коллагеназа және басқапары агрессиялық ферменттер болып келедi. Ферменттердің кейбiреулерi бактерия жасушасының периплазматикалық кеңiстiгiнде орналасады. Олар заттарды бактерия жасушасына тасымалдауға қатысады. Бактерияның ферментативтiк спектрi тұқымдастық пен туыстастықты және кейбiр жағдайларда түрдi көрсететін таксономиялық белгiге жатады. Сондықтан ферментативтiк белсендiлiк спектрiн анықтауды бактерияның таксономиясын белгiлеуде қолданады. Экзоферменттердi диференциалдық-диагностикалық орталарда анықтауға болады, сондықтан бактерияларды идентификациялау үшiн дифференциалдық-диагностикалық орталар жиынтықтарынан тұратын арнайы тест-жүйелер жасалынған.