МЕДИЦИНАЛЫҚ МИКРОБИОЛОГИЯ

69

3.1.3. Бактерия жасушасының iшiне заттарды тасымалдау механизмi

Жасушаға қоректік заттардың келiп түсуіне цпм жауапты. Қоректік заттар жасуша цитоплазмасына енiп, өзгерiстерге ұшырау үшiн, олар жасушаны қоршаған ортадан бөлетiн шекаралық қабаттардан өтyi керек.

Бактериалық жасушаға қоректік заттарды тасымалдаудың екі түрі бар: енжар және белсендi. Енжар тасымалдауда заттар тек қана концентрациялық градиент бойынша енедi. Бұл кезде энергия жұмсалмайды. Енжар тасымалдаудың екі түрін: ажыратады: жай диффузия және жеңілдетілген диффузия. Жай диффузияда молекулалардың мөлшерi мен липофилдiлiгi негiзгi орын алады, бұл кезде заттар жасушаға спецификалық емес жолмен енедi. Жеңілдетілген диффузия тасымалдаушы-ақуыз-пермеазалар қатысуымен өтедi. Бұл процестің жылдамдығы заттың сыртқы қабаттағы концентрациясына байланысты.

Белсендi тасымалдау кезiнде зат жасуша iшiне тасымалдаушы-ақуыз - пермеаза көмегімен концентрация градиентiне қарсы енедi. Бұл кезде энергия шығындалады. Белсендi тасымалдаудың екі түрі бар. Белсендi тасымалдаудың бiр түрiнде шағын молекулалар (амин қышқылдары, кейбiр қанттар) жасуша iшiне енiп, жасуша сыртына қарағанда 1 00-1 000 есе артық болатын концентрациялық жағдай тудырады. Екiншi тасымалдау түрін радикалдар транслокациясы деп атайды, бұл кезде кейбiр қанттар (мысалы, глюкоза, фруктоза) жасушаға тасымалдануы кезiнде фосфорилденедi, яғни химиялық өзгерiстерге ұшырайды. Бұл процестердi жүзеге асыру үшiн бактерия жасушасының iшiнде фосфотрансферлi жүйе болады.оның құрамдық бөлiгi белсендi фосфорлирленген түрдегiтасымалдаушы-ақуыз болып табылады.

3.1.4. Конструктивтi метаболизм

Бактерия жасушасының негiзгi компоненттерi құрлымдық ақуыздардан, аминқышқылдарынан, қант фосфаттарынан, пуриндiк және пиримидиндiк негiздер мен органикалық қышқылдардан полимеризация реакциясы нәтижесінде синтезделедi. Бұл құрылыстық ақуыздардың көзi энергетикалық метаболизмнің негiзгi жолдарындағы аралық өнiмдер болып табылады. Бактериялардың iшiнде прототрофтар тобы тек қана көміртегі мен энергия көзiнен барлық жасуша компоненттерiн синтездеуге қабілеті бар. Егер бактерия биосинтетикалық процестерге қатысатын кез-келген ферменттi синтездеу қабілетін жоғалтса, оның өcyi және кебеюi үшiн жетicпейтiн зат - өсу факторы қажет, бұндай бактериялар ауксотрофтар деп аталады. Өсу факторларына пуриндiк және пиримидиндiк негiздер, коферменттердің простетикалық топтарына кіретін витаминдер жатады.

Аминқышқылдарының биосинтезі. Бактериялардың көпшiлiгi ақуызды құрайтын 20 аминқышқыл- дарының барлығын да синтездейтiн қабілетке ие. Бактерия жасушасының ақуыздары ферменттiк қызмет атқарады және қосалқы құрылымдар: ЦПМ мен оның туындылары, жасуша қабырғасы, талшықтар, сонымен қатар кейбiр бактериялардың капсулалары мен спораларының құрамына кiредi.

Аминқышқылдарының көмiртектiк қанқалары зат алмасудың аралық өнiмдерiнен құралады. Бастапқы заты ретiнде фруктозодифосфат (ФДФ), пентозофосфат (ПФ) және үшкарбонды қышқылдар циклы жолдарының өкiлдерi: пируват, кетоглутар қышқылы, оксалоацетат, фумарат, эритрозо-4-фосфат, рибозо- 4-фосфат пайдаланылады, Аминотоптар тiкелей аминдеу немесе қайта амминдеу нәтижесінде енгiзiледi. Бейорганикалық азотты органикалық түріне өткiзу барлық уақьтта аммиак арқылы жүргiзiледi. Нитраттар, нитриттер мен молекулалық азот алдын-ала аммиак қалпына келтiрiлгеннен кейiн ғана органикалық қосылыс-тардың құрамына енгізіледі.

Тiкелей амминдеу нәтижесіңде тек қана L-аланин, L-аспартат, L-глутамат, L-глутамин құралады.

Қалған аминқышқылдары өз аминтоптарын «бiрiншiлiк» аминқышқылдарының бiреуiн қайта аминдеу арқылы алады. Көпшiлiк жағдайда аминотоп түзiлудiң сонғы кезеніңде қайта аминдеу жолымен енгiзiледi.

Нуклеотидтер биосинтезі. Нуклеин қышқылдары пуриндiк және пиримидиндiк нуклеотидтерден түзiледi. Сонымен қатар, пуриндiк және пиримидиндiк нуклеотидтер көптеген коферменттер құрамына енiп, полимеризациялау реакцияларының белсендiлiгiн арттыруға және аминқышқылдарын, қанттарды, липидтердi тасымалдауға қатысады.

70

окулқ

Нуклеотидтердің пентоздық бөлiмiнiң, бастапқы қосындылары, ПФ-жолдарында құрылатын рибоза- 5-фосфат болып келедi.

Пиримидиндердің көміртектік қанқасы үшкарбондар циклiнде құралатын аспартаттан құрастырылады.

Азот атомдары, пуриндiк аминтоптары және аминдi пиримидиндер аспартат пен глутаминнен туындайды.

Майлар биосинтезі. Майлар немесе липидтер ЦПМ-ның және грамтеріс бактериялар жасуша қабырғасының маңызды компонентi бола отырып, қоректік зат ретiнде де қызмет етедi. Бактериялық майларда негiзiнен ұзын тiзбектi (C14-C18) қаныққан май қышқылдары мен бiр қосарланған байланысы бар қанықпаған май қышқылдары кездесесдi. Күрделi липидтер фосфатидилинозит, фосфатидип-глецирин және фосфатидилэтаноламин түрінде кездесесдi.

Көмірсулар биосинтезі. Бактерия жасушасындағы көмiрсулар моно-, ди- және полисахаридтер күйiнде кездеседi. Полисахаридтер кейбiр капсулалар құpaмынa кiредi, крахмал мен гликоген қоректік зат қоры болып табылады.

Глюказаның түзiлуi пируваттан кері реакция нәтижесінде және глюкозаның ыдырау жолдары есебiнен атқарылады. Бiр бағытта ғана жүретiн реакцияларды айналып өту үшiн глиоксилаттық цикл сияқты жанама жолдар болады.

Прокариоттарда зат алмасуының реттелуi. Жасушада жүретiн реакциялардың барлығы ферменттермен катализденетiн болғандықтан, зат алмасудың реттелуi ферменттiк реакциялардың қарқынын реттеу арқылы жүзеге асырылады. Ферменттiк реакциялардың жылдамдығын негiзгi екі жолмен реттеуге болады: ферменттердің санын және олардың белсенділігін өзгерту арқылы.

Конститутивтi ферменттермен байланысты биосинтетикалық жолдар бiрiншi ферментің белсен- дiлiгiн тежеумен (ингибирлеумен) реттеледi. Индуцибельдi ферменттермен байланыстырылатын биосинтетикалық жолдар, олардың синтезiн ақырғы өніммен басып тастау (репрессиялау) арқылы реттеледi.

Индуцибельдi ферменттермен байланысты катаболикалық жолдар ферменттер синтезінің индук- циясы мен катаболикалық репрессия арқылы реттеледi, ал констутивтi ферменттермен өткiзiлетiнi - олардың белсендiлiгiне аллостерикалық әсер ету арқылы реттеледi. Бұл жағдайда АТФ кері эффектор болса, АДФ - оң эффектор болады.

3.1.5. Энергетикалық метаболизм

Бактерия жасушасындағы энергия АТФ түрiнде кездеседi. Хемоор-ганотрофты бактерияларда энергияны АТФ түрiнде алу реакциялары, фосфорилдеу реакциясымен байланысты тотығу-тотықсыздану реакциялары болып табылады. Осы реакцияларда тотыққан көміртегі жасушадан СО2 күйiнде бөлiнедi. Энергияны алу әдістеріне байланысты метаболизмнің бiрнеше түрлерi болады: тотығу немесе тыныс алу, ашыту немесе ферменттік және аралас.

Энергия және көміртегі көзi ретiнде глюкоза немесе басқа гексоздарды пайдаланғанда тотығудың бастапқы этаптары тотығатын түрiнде де, ашыту түрiнде де ортақ болып келедi. Бұған глюкозаны пируватқа айналдыру жатады.

Тотығу метаболизмі.

Тотығу метаболизмiне қабілетін бактериялар энергияны тыныс алу жолымен алады.

Тыныс алу - тотығу кезiнде фосфорилденiп орнласқан 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 сутек -Н+ акцепторы молекулалық оттегi болып табылады. Бұл жағдайда пируват С2 дейiн толық тотығады. Биосинтетикалық процестер және сутек атомдары үшкарбондар циклы негiзiн салушыны жеткiзiп берушi қызметін атқарады, ал оның барлығын молекулалық оттегiге күрделi мультиферменттi жүйесi бар - тыныстық тiзбек айналдырады. Бактериялардың тыныстық тiзбегi ЦПМ-да және жасуша iшiлiк мембраналық құрлымдарда орналасады.

МЕДИЦИНАЛЫҚ МИКРОБИОЛОГИЯ

71

Тыныс алу тiзбегiндегi АТФ-тың құрылуы хемоосмостық процеспен байланысты. ЦПМ-дағы тасымалдаушылардың ерекше бағытталуы сутектің iшкi мембранадан сыртқы беткейiне берiлiп, соның нәтижесінде мембраналық потенциалда байқалатын сутек атомдарының градиенттерi құрылады. Мембраналық потенциалдың энергиясы АТФазамен мембранаға шоғырланған АТФ-тың синтезделуiне жұмсалады.

Прокариоттар көмiртегiден басқа да органикалық қосылыстарды, атап айтқанда ақуыздарды, СО2 және Н20-ға дейiн толық тотықтырып энергия көзi ретiнде пайдалана алады.

Аминқышқылдары мен ақуыздар да энергетикалық ресурстар ретiнде іске асырылуы мүмкін, Оларды пайдалану бiрiншi кезекте дайындық сипаттағы тиiстi ферменттiк өзгерiстермен байланысты. Алдымен ақуыздар жасуша сыртында протеолиттiк ферменттермен пептидтерге дейiн ыдыратылады, оларды жасуша жұтып алып, жасушаiшiлiк пептидазалар аминқышқылдарына дейiн ыдыратады.

Аммонификациялау процесi «құру» процесi ретiнде де белгiлi, бұл кезде жағымсыз спецификалық иiсi бар, бiрiншiлiк аминдер құрайтын заттар жинақталады.

Шіріктік бактериялар ақуыздың СО2, NH3, H2S-кe дейiн минерализациялануын жүзеге асырады. шiрiктiк бактерияларға Proteus, Pseudomonas, Bacillus cereus жатады.

Ашыту (ферменттiк) метаболизмі.

Ферментация немесе ашыту - субстраттан бөлiнiп алынған сутек органикалық қосылыстарға тасымалдау кезiнде энергия алу процесi.

Ашыту процесiне оттек қатыспайды. Тотыққан органикалық қосылыстар ортаға бөлiнiп жинақталады. Көмiрсулар, аминқышқылдары (ароматталғаннан басқа), пуриндер, пиримидиндер, көпатомды спирттер ферменттенедi. Ароматикалық көмiрсулар, стероидтар, каротиноидтар, майлы қышқылдар аши алмайды. Бұл заттар тек қана оттегi бар ортада ғана ыдырап тотыға алады, ал анаэробты жағдайда бұлар тұрақты. Қышқылдар, газдар, спирттер ашыту өнiмдерi болып табылады.

Спирттiк ашыту. Негiзiнен ашытқы саңырауқұлақтарда кездеседi. Соңғы өнімі - этанол мен СО2.

Глюкозаның ашытылуы ФДФ-жолмен анаэробты жағдайда өтедi. Оттегi түсе бастаған жағдайда ашыту процесi әлсіреп, тыныға бастайды. Спирттiк ашытуды оттегiмен басуды Пастер эффектісі деп атайды.

Спирттiк ашыту тамақ өндiрісiнде (нан жабуда, шарап жасауда) қолданылады.

Сүтқышқылды ашыту. Сүтқышқылды ашытудың екі тypiн ажыратады: гомоферменттік және гетероферменттік, Гомоферменттік түрiнде глюкозаны ыдырату ФДФ-жолмен жасалынады. Гомоферменттiк сүтқышқылды ыдырату S. pyogenes, Ejaecalis, S. salivarius кейбiр Lactobacillus-тің (1. dulgaricus, L.lactis) қатысуымен өтеді.

Гетероферменттік сүтқышқылды ашыту ФДФ-жолдарының альдолаза және триозофосфатизомераза ферменттері жоқ бактерияларда болады. Глюкозаның ыдырауы ПФ-жолымен өтiп фосфоглицериндi альдегид түзiледi, содан кейiн ол ФДФ-жолдары бойынша пируватқа айналып, соңынан лактатқа тотықсызданады. Ашытудың бұл түрiнiң. қосымша өнiмдерi этанол мен сірке қышқылы болады. Гетероферменттi сүтқышқылды ашыту Lactobacillus және Bifidobacteriuт тұқымдастығының өкiлдерiнде кездеседі.

Сүт қышқылды бактериаларды сүт өндiрiстерiнде түрлi ашыған өнiмдердi алуға және де антибиотиктер дайындауға кеңінен пайдаланады.

Құмырсқа қышқылды (аралас) ашыту. Enterobacteriaceae және Vibrionaceae туыстастарының өкiлдерiнде кездеседi. Глюкоза ФДФ-жолдарымен, ал глюконат КДФГ-жолдарымен ыдырайды.

Анаэробты жағдайда бөлiнетiн ашыту өнiмдерiне байланысты процестің екі түрін ажыратады:

1. Бiр жағдайда пируват ыдырау нәтижесінде ацетилкофермент және құмырсқа қышқылы бөлiнiп, ал ол өз кезегiнде көміртегінің қосқышқылы мен молекулалық сутегіне ыдырауы мүмкін. Тiзбектi реакцияның арқасында түзiлетiн ашытудың басқа өнiмдерi этанол, янтар және сүтқышқылы болып табылады. Көп мөлшерде қышқыл түзiлгенiн күштi қышқылды ортада түсін өзгертетiн индикатор метил- рот көмегімен анықтауға болады.

72

оқулық

2. Ашытудың басқа түрiнде бірқатар қышқылдар түзiледi, бірақ ең басты өнiмдер ацетоин және 2,З-бутандиол болып табылады. Ацетоин пируваттың екі молекуласынан құрылып, соңынан екі есе декарбоксилденедi. Тотыққан кезде ацетоиннан 2,З-бутандиол түзiледi. Осы заттар Ь-нафтолмен сiлтiлi ортада әрекет-тескен кезде бурыл түс бередi, 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 өнiмдерi болып табылады. Осы қышқылдар спектрі анаэробтарды идентификациялауда сұйық газды хромотография көмегімен экспресс-әдіс ретiнде қолданылады.

Ақуыздардың ферменттелуi. Егер ашыту зат алмасуы бар бактериялар үшiн энергия көзi ақуыздар болса, бұндай бактерияларды пептолитикалық деп атайды. Клостридиялардың кей түрлерi пептолитикалық болып табылады, Осы С. histоlуtiсиm, С. bоtиlinит. Пептолитикалық бактериялар ақуыздарды гидролиздеп, аминқышқылдарды ашытады. Көптеген аминқышқылдар басқалармен қосылып ашиды, бұл кезде кейбiреулерi донор орнында болса, ал басқалары - сутек акцепторлары болады. Донор-аминқышқылы кетоқышқылға дезаминделiп тотықтық декарбоксилдену нәтижесінде май қышқылына айналады.

Анаэробтық тыныс алу. Кейбiр бактериялар сутектің ақырғы акцепторы ретiнде нитратты пайдалану қабілетіне ие. Нитратты тотықсыздандыру екі жолмен өтедi:

1. Аммонификация кезiнде нитрат аммиакка айналады;

2. Денитрификация кезiнде нитраттың тотықсыздануы молекулалық азот немесе азоттың ашытқысына дейiн жүредi. Бұл процесс нитратредуктаза ферментiмен байланысты,

Сульфаттық тыныс алу. Анаэробты тыныс алуда сульфатты сутектің сонғы акцепторы ретiнде қолдануға тек қана екі топқа жататын бактериялар қабiлеттi: DеsиlfоviЬriо, Dеsиlfоtотасиlит. Бұл бактериялар қатан анаэробтар болып табылады, олар донор ретiнде молекулалық сутегіні қолданады, сол себептен оларды хемолитотрофтаға жатқызады. Бұл бактериялар табиғатта күкiрттi сүтегін: түзуде жетекшi орын алады.

3.1.6. Бактериялардың оттегіге қатынасы

Табиғатта кеңінен тараған оттегi бос және байланысқан күйде кездеседi. Ал жасушада, cyтeгi мен органикалық қосылыстармен байланысқан күйде кездеседi. Ал атмосферада бос молекулярлы күйде кездесiп, жалпы көлемін 21 % үлесiн құрайды.

Оттегiге деген қатысы бойынша және энергия алу барысында оттегiнi қолдануларына байланысты микроорганизмдер 3 топқа бөлiнедi: облигатты (нағыз) аэробтар, облигатты анаэробтар, факультативтi анаэробтар.

Облигатты аэробтар. өcyi және көбеюi тек қана оттегi болған жағдайда өтедi. Оттегi оттегiлiк тыныс алу жолымен энергия алу үшiн қолданылады.

Энергияны оксидативтiк зат алмасу кезiнде алады, цитохромоксидаза катализдейтiн реакцияларда оттегiнi терминальды акцептор ретiнде пайдаланады.

Облигатты аэробтарды ауа атмосферасындағы парциалды қысымда өсетін қатан аэробтар және төмен парциальды қысымда өсетін микроаэрофилдер деп бөледi.

Бұл микроаэрофилдердің күштi тотықтырғыштармен жанасқанда белсендiлiгi жойылатын кейбiр ферменттерінің (мысалы гидрогеназа ферментi) болуымен байланысты төмен парциалдық қысымда ғана олардың ферменттiк белсендiлiктерi артады.

Облигатты анаэробтар.Энергияны алу үшiн оттегiнi қолданбайды. Зат алмасу оларда -ашыту арқылы жүредi. Екі түрiнде ғана сульфатты тыныс алу бар, олар хемолитотрофтарға жататын DеsиlfоviЬriо, Dеsиlfоtотасиlит. Облигатты анаэробтар екі топқа бөлiнедi: қатаң анаэробтар және аэротолеранттылар.

Қатан анаэробтарға молекулалық оттегi улы болады, ол микроор-ганизмдері өлтiредi немесе өсуін

тежейді.

МЕДИЦИНАЛblҚ МИКРОБИОЛОГИЯ

73

Қатаң анаэробтар энергияны майқышқылды ашыту жолымен алады. Қатаң анаэробтарға мысалы кейбiр клостридиялар (с. botulinum, С tetani), бактероидтар жатады.

Аэротолерантты микроорганизмдер энергия алуда оттегiнi қолданбайды, бірак оттегi бар ортада тiршiлiк ете алады. Бұл топқа гетероферменттiк сүтқышқылды ашыту жолымен энергия алатын сүтқышқылды бактериялар жатады.

Факультативті анаэробтар. Оттегi бар әpi оттегi жоқ ортада да өсiп-өнуге қабілеті. Оларда зат алмасудың аралас тypi бар. Энергияны алу процесi оттегiмен тыныстану кезiнде оттегiнi пайдалану арқылы, ал оттегi жоқ жерде ашыуға көшу арқылы энергия алуға қабілеті, Бактериялардың бұл тобына анаэробты нитратты тыныс алу тән.

Микроорганизмдердің оттегiге түрлi физиологиялық қатынасы оттегi атмосферасында тiршiлiк етуге мүмкiндiк беретiн ферменттiк жүйелернің болуымен байланысты. Оттегi атмосферасында өтетін тотығу процестерi кезiнде, флавопротеидтер тотыққанда түрлi улы заттар: сутектің асқын тотығы және оттектің ашып кеткен радикалы, қосақталмаған электроны бар қосындылар түзiлетiндiгiн атап өткен жөн. Бұл қосындыпар қанықпаған май қышқылдарының және ақуыздардың SH- тобының асқынтотықтануын қоздырады.

Оттегінің улы әсерін бейтараптау үшiн, ондай атмосферада тiршiлiк ете алатын микроорганизмдердің қорғаныс механизмдерi болады. Бұндай бактерияларда сутектің асқын тотығы каталаза ферментiмен су және молекулалық оттегiге ыдыратылады.

Қатан анаэробтарда катализада, пероксидаза да болмайды, Бірақ көптеген қатан анаэробтарда супероксиддисмутаза ферментi кездеседi. Осы ферментің көмегімен олар оттегiге төзiмдi болады. Кейбiр қатаң анаэробтар (Bacteroides, Fusobacterium) молекулалық оттегінің аз мөлшерiне де төзiмсiз болады, ал Clostridium тұқымдастығына кейбiр өкiлдерi оттегi атмосферасында тiршiлiк ете алады. Қатаң анаэробтарды дақылдандыру үшiн атмосфералық оттегiнi толық шығарып тастауға мүмкiндiк беретiн жағдайлар жасалынады: арнайы құралдарды қолдану, анаэростаттар мен анаэробты бокстар, қоректік орталарға оттегiнi редукциялайтын заттар қосу, мысалы натридің тиогликолятын, немесе оттегiнi сiңiрушiлердi пайдалану.

3.1.7. Бактериялардың өсуі мен көбею тәсілдері

Бактерияның өcyi деп, жасушаның барлық компоненттерінің бiр мезгiлде келiсiмдi түрде ұлғаюын айтады. Жасушаның өcyi шексiз емес. Ең үлкен өсу деңгейіне жеткен кезде жасуша бөлiнедi. Бактериялардың көпшiлiгi көлденеңінен екіге бөлiнедi (4а, 4б- суреттер). Грамша ОҢ боялатын бактериялардың көпшiлiгiнде бөлiну көлденең қалқаның шетiнен ортасына қарай синтезделуi арқылы жүредi. Грамша теріс боялатын бактериялардың жасушаларының көпшiлiгiнде көбею ортасынан тартылып, екіге бөлiну арқылы жүредi.

Бактерия жасушасының бөлiнуi, бактерияларда жартылай консервативтi механизммен өтетін хромосоманың репликациялану циклi бiткеннен соң бiраз уақыттан кейiн басталады. Бұл кезде хромосоманың ДНҚ-ның әр жiпшесi туынды днқ үшiн матрица ретiнде пайдаланылады, Бактериалық хромосоманың репликация процесiне 20-дан астам ферменттер қатысады. Нативтi бактериалдық ДНҚ екі спиралдi болғандықтан, репликация алдында матрицалық ДНҚ-ның аналық тiзбегi бөлiнуi керек. Бұл процеске энергияны сіңіретін реакция кезiнде қосарланған спиралдi ажырататын хеликаза ферментi, қайта бұрамалануды болдырмайтын топоизомераза (гираза) ферментi қатысады. SSВ-белогы бiршынжырлы ДНҚ-мен байланысып, спиралдардың қайта қосарлануына жол бермейді, Соның нәтижесінде репликативтiк айырша түзiледi, ДНҚ-ның жаңа тізбектерінің түзiлуi ДНҚ-nолuмераза ферментiмен жүзеге асырылады. ДНҚ-полимераза ДНҚ-ның жаңа тiзбектерiн жасауға (инициациялауға) қабілетті емес.

Бактериялардың ДНҚ репликациясы барлық ДНҚ екі еселенгенше жүредi. Репликация тек қана бiр таңдаулы аймақта ғана басталады, ол аймақты origin (origin- ағыл. бастамасы) деп атайды, бұл жерде нуклеотидтер белгiлi бiр ретпен орналасады. Оrigin-де бiр немесе екі репликативтi айыршалар түзiле алады.

Қоректік ортаға бактерияларды енгiзген кезде олар қажетті компоненттерін бiрi азайғанша өседi, сонан соң бактериялардың өcyi мен көбеюi тоқтайды. Егер осы уақыт аралығында ортаға қажетті қоректік заттарды енгiзiп, ал зат алмасудың соңғы өнiмдерiн тазартып отырмаса, статикалық бактериялық дақыл алынады. Статикалық (периодикалық) дақыл өзiн генетикалық өcyi шектелген, көп жасушалы организм секiлдi сезiнедi. Егер көбею уақытына байланысты жасалынатын жасушалар санының тәуелділігін анықтау үшiн, 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 (l О - сурет). Осы қисық бойынша бiрiн-бiрi белгiлi бiр дәйектілікпен алмастырып отыратын бiрнеше фазаларды ажыратуға болады:

1. Бастапқы - лаг-фаза (ағыл. 1ag - қалып қою). Инокуляция (бактерияларды себу) мен көбею аралығындағы уақытты қамтиды. Бұл фаза ұзaқтығы орташа 2-5 сағатқа созылады, қоректік ортаның құpaмы мен себетiн дақылдың жасына байланысты. Лаг-фаза кезiнде бактерияларда дақылдандырудың жаңа жағдайларына бейiмделу (адаптациялану) жүрiп, индуцибельдiк ферменттердің синтезделуi басталады.

2. Экспоненциалдық (логарифмдiк) фаза. Жасушалардың тұpaқты түрде максималдық жылдамдықпен бөлiнуiмен сипатталады. Бұл жылдамдық бактерия мен қоректік орта түріне байланысты болады. Бактериялардың арту уақыты генерациялану уақыты деп аталады, бұл уақыт бактерия түріне байланысты әртүрлі болады: Рsеиdоmоnаs түріне жататын бактерияларда бұл уақыт 14мин, ал МусоЬасtеriиm түріне жататын бактерияларда 24 сағатқа тең. Экспотенциалдық фазада жасушалар көлемi мен құрамындағы ақуыздар саны бiр қалыпта болады. Бактериялық дақыл бұл фазада стандартты жасушалардан тұрады.

3. Стационарлық фаза. Жасушалар саны көбеюдi 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 төмендеуiне, зат алмасудың токсикалық өнімдерінің көбеюiне де байланысты болады. Стационарлық фазаның ұзақтығы бiрнеше сағатқа созылады, ол бактерия түріне және оларды дақылдандыру ерекшелiктерiне байланысты болады.

4. Өлiм фазасы. Зат алмасудың қышқыл өнімдерінің салдарынан немесе өзiндiк ферменттер аутолизінің нәтижесінде болады. Бұл фазаның ұзақтығы ондаған сағаттан бiрнеше аптаға дейiн созылуы мүмкін.

5. Бактериалық ПОПУЛЯЦИЯ өсуінің логарифмдік фазасында болуы үздiксiз дақылда байқалады, бұған қоректік заттарды бiртiндеп өлшемдi түрде енгiзiп отыру, бактериялық суспензияның тығыздығын бақылау және метаболиттерден тазартып отыру арқылы қол жеткiзiледi. Үздiксiз бактериалық дақылдар биотехнологиялық процестерде қолданылады.

Дақылдандыру кезiндегi бактериалық салмақтың (бактериялар саны) жинақталуы көптеген факторларға (қоректік орталардың сапасы, себiндi мөлшерi, өcipy температурасы, рН, өсудi белсендiретiн қоспалар және т.б.) тәуелді болады.

Сұйық қоректік орталарда бактериялардың өcyi мен көбеюi ортаның диффуздық лайлануымен, тұңба немесе беткейлiк үлбiр түзумен байқалады. Сұйық ортада өсірген кезде көзге көрінетін белгілердің болмауы Leptospira бактериясының ерекшелiгi болып табылады.

Тығыз қоректік орталарда бактерия жасушаларының шоғырлануын - колониялар деп атайды, оларды бiр түрге жататын жасушаның ұрпақтары деп санау қабылданған. Колониялар бiр- бiрiнен пiшiнi, көлемi, беткейi, мөлдiрлiгi, консистенциясы мен түсі арқылы ажыратылады. Бетi тегіс жылтыр колонияларды S - пiшiндi (smooth - ағыл. тегіс) колониялар деп атайды, Бетi күнгірт; бұдырланған колонияларды R -пiшiндi (rung - ағыл. бұдыр) колониялар деп атайды.

Колониялардың тyсi бактериялардың пигмент түзуiмен байланысты.

Пигменттер түсі, химиялық құpaмы және ерiгiштiгiмен ажыратылады. Бактериялар өндiретiн пигменттер пішінде:

74

ОҚУЛЫҚ

МЕДИЦИНАЛЫҚ МИКРОБИОЛОГИЯ

75

каротиноидтар - қызыл, сары және ашық қызыл түсі майда еритiн пигменттер. Олар Mycobacterium, Micrococcus туыстастығына жататын бактерияларда кездеседi;

пирролдылар - Serratia тarcescens- те кездесетiн спиртте еритiн пигмент продигиозин жатады; фенозиндiлер - бұл топқа Pseudoтonas аеruginоsе-де кездесетiн суда еритiн пигмент пиоцианин жатады, ол қоректік ортаға бөлiнiп, оны бояйды; меланиндер - қара және қоңыр түсі ерiмейтiн пигменттер, Porphyroтonas туыстастығына жататын бактерияларда кездеседi.

Пигменттер бактерияларды Уф-сәулелерден сақтандырады, улы оттегi радикалдарың залалсыз- дандырады, антибиотиктерден қорғайтын қабілеттерге ие болады, фототрофты бактериялар фотосинтез реакцияларына қатысады.

Колониялардың түрі, түсі, пiшiнi мен басқа да ерекшелiктерi, сонымен қатар тығыз орталарда өсу сипаты бактерияның дақылдық қасиет аталып, оларды идентификациялаған кезде ескерiледi.

Procaryotae патшалығына жататын бактериялар бинарлық көбеюден басқа да көбею тәсілдеріне ие. Актиномицеттер гифтарын фрагменттеу арқылы көбейеді. Streptomycetaceae туыстастығына жататын бактериялар спораланып көбейеді,

Микоплазмалар көбею ерекшелiктерiне байланысты полиморфты болып келедi. Егер көбею ДНҚ синтезiмен бiрлесiп жүретiн болса, көлденең бөлiнуден басқа олар бүршiктенiп көбейе алады. Бұл жағдайда негiзгi морфологиялық репродукцияланатын бiрлiк, домалақ немесе сопақша пiшiндi болып келген, фрагментация немесе бүршiктену арқылы көбейетiн элементарлық денешiктер болып табылады.

Хламидиялар бинарлық жолмен көбейе алмайды, Олар екі түрдің тiршiлiк етуін қамтамасыз ететін даму цикліиен өтедi: бинарлық бөлінуге қабілетсіз жасушасыртылық инфекциялық кiшi көлемдi элементарлық денешіктер, және бинарлық бөлуге қабілеті жасушаiшiлiк метаболиттiк белсендi ipi көлемдi ретикулярлық денешіктер, Ретикупярлық денешіктің бинарлық бөлiнуiнiң нәтижесінде туынды- элементарлық денешiктер түзiлiп, жасушадан бөлiнiп шығады,

Спирохеталардың кейбiр түрлерi, мысалы Treponema pallidum қолайсыз жағдайда циста түзе алады, олар дәндерге ыдырап бактерия жасушаларының жаңа ұрпағын бередi.

Бактериялардың дақылдандырылмайтын түрлерi. Бактериялардың спора түзбейтiн кейбiр түрлерi қоршаған ортаның көбеюге жайсыз жағдайларында дақылдандырылмайтын күйде өткiзуге қабілетін. Бұл күйде бактерия жасушалары метаболикалық қабілеттерін белсендi түрде сақтап, бірақ сұйық және тығыз орталарда өcipy үшiн жасушалар үздiксiз бөлiне алмайды. Тiршiлiк ету жағдайлары ауысқан кезде, атап айтқанда адам немесе жануар организмiне түскенде, жасушаларға көбею қабілетін оралып, патогендiлiк қасиетін сақтайды, Дақылдандырылмайтын (дақылдау) күйiне өту патогендiк бактерияларға эпидемияаралық және эпизоотияаралық кезеңдерде сақталынуын қамтамасыз етедi. Дақылдандарылмайтын күйге өткен кезде бактериялар жасушаларының мөлшерi кiшiрейiп, сфера тәріздес пiшiнденiп, ЦПМ-ның тұтқырлығын өзгертедi. Оларда электрондарды тасымалдау тыныс алу тiзбегi бойынша өтiп, аздаған метаболиттiк белсендiлiк сақталынады, Дақылдандырылмайтын күйге өту үшiн температура, трдар концентрациясы, жарық, оттегінің парциалдық қысымы, қоректік заттардың құpaмы, сондай-ақ бактериялармен биоценоздағы балдырлардың метаболиттерi әсерін тигiзедi. Дақылдандырылмайтын

. күйдегi бактерияны анықтау үшiн ПТР (полимераздық тiзбектiк реакция) немесе тотыққан не тотықпаған түрде түciн өзгертетiн, бояғыш заттарды қолдану қажет. Дақылдау кезiндегi жасушаға көбею және өсу қабілетін табиғи факторлар қайтаруы мүмкін: қарапайымдылар, топырақ пен су қоймаларының мекендеушiлерi, өсiмдiктердiң тамыр талшықтары бөлетiн фитогормондар.

3.1.8. Бактерияларды дақылдандыру шарттары

Бактерияларды дақылдандыру үшiн бірқатар шарттарды сақтау қажет.

1. Құнды қоректік ортаның болуы. Кез-келген қоректік орта құрамының күрделiлiгi мен пайдалану мақсатына қарамастан негiзi судан, энергия мен көмірсутегінің органикалық көзiнен, тұpaқты рН пен осмостық қысымға ие болуы қажет.

76

оқулық

2. Дақылдандыру температурасы. Көбею жылдамдығына температура әсерін тигiзедi. Температураға бактериялар әрқалай жауап бередi:

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

-термофилдер 40-60⁰С температуралық диапазонда өседi. Термофилдерге актиномицеттер, кейбiр спора түзушi бактериялар жатады;

- психрофилдер 0-20⁰С температуралық аралықта көбейеді,

3. Дақылдандыру атмосферасы. Қатаң аэробтар өсiп көбею үшiн оттегi қажет, Аэробтар Петри табақшасындағы агардың бетiнде немесе сұйық ортаның жұқа беткi қабатында жақсы өседi. Қатаң аэробтардың сұйық ортаның терең деңгейлерінде өсуін қамтамасыз ету үшiн оттегi бүкiл қоректік ортаға диффузды түрде таралуы қажет, Бұған қоректік ортаны үздiксiз араластырып немесе сiлкiп отыру, атап айтқанда аэрациялау, арқылы қол жеткiзiледi. Аэрациялау арнайы аппараттармен - сiлкiлегiшпен іске асырылады.

Факультативті анаэробтарды дақылдандыру үшiн жоғарыда аталып кеткен әдістерді қолданады, себебi оттегi бар жерде оларға энергетикалық қамтамасыз етуде оксидативтi метаболизм ферментациядан тиiмдi болады. Микроаэрофилдер оттегінің парциалдық қысымы төмен жағдайда көбейеді. Бұған ауадағы C02-нің: парциалдық қысымы O,03%-ғa қарағанда дақылдандыру атмосферасындағы СО2 парциалдық қысымын 1 -5% концентрациясына көтеру арқылы қол жеткiзiледi. Б-ұл үшiн арнайы СО2-инкубаторлар қолданылады, немесе себiндiлердi жанып тұрған шырақтан қойылған эксикаторларға орналастырады.

Облигатты анаэробтар өсу және көбею үшiн ауадағы оттегінің ортаға түспеуiн талап етедi. Бұған келесi шаралар арқылы қол жеткiзiледi:

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

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

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

- ауадағы оттегiнi механикалық жолмен ығыстырып, орнына ыдысты инерттi газбен толтыру арқылы (бұл мақсатта анаэростаттар мен анаэробты бокстар қолданылады).

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

4.Дақылдандыру уақыты генерациялау уақытына байланысты. Бактериялардың көпшiлiгi көрнектi өсу беру үшiн 18-48 сағат аралығында дақылданады. Көкжетел қоздырғышын дақылдандыру үшiн 5 тәулік керек, ал М. tuberculosis-тi дақылдандыру үшiн 3-4 апта қажет,

5. Жарықтандыру. Фототрофты бактерияларды өcipy үшiн жарық қажет, Шартты-патогендi бактериялардың кей түрлерi жарықтандыруға байланысты пигмент түзедi, оны идентификациялау кезiнде пайдаланады.

Абсолюттiк жасуша iшiлiк паразиттердi дақылдандыру (оған Rickettcia, Ehrlichia, Coxiella, Chlamidia тұқымдастынғынын бактериялары жатады) жасушалар дақылдарында немесе жануарлар мен буынаяқтылардың организмiнде, сонымен қатар тауық эмбриондарында (эрлихиялардан басқа) өcipy арқылы іске асырылады. Тауық эмбриондарын гетеротрофтық денгейі жоғары бактерияларды дақыл- дандыруда да қолданады, мысалы: Borrelia мен Legionella тұқымдастьiғының бактериялары.

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

МЕДИЦИНАЛЫҚ МИКРОБИОЛОГИЯ

3.2. Саңырауқұлақтар мен қарапайымдылар физиологиясының ерекшеліктері

77

Саңырауқұлақтар қоректенуі бойынша - гетеротрофтар, oттeгiгe қатынасы бойынша - аэробтар мен факультативтi анаэробтар болып келедi. Температураның кең аралықтарында өседi (оптимальды температура 25-30⁰С), жыныстық және жыныссыз жолмен көбейеді. Сол себептен саңырауқұлақтар қоршаған ортада, әсіресе топырақта кеңінен таралған, Саңырауқұлақтар көк-жасыл балдырлармен бiрге қына түрiнде симбиоз құрайды. Бұл симбиозда саңырауқұлақтар су мен ондағы еритiн заттарды сiңiредi, ал көк-жасыл балдырлар саңырауқұлақтарға органикалық қосылыстарды жеткiзiп отырады. Қарым- қатынастың басқа түрі - микориза – жоғарғы сатылы өсімдіктердің тамырлары мен саңырауқұлақтардың симбиозы.

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

Кейбiр саңырауқұлақтарға диморфизм тән, атап айтқанда өсу жағдайларына байланысты жiпшелi және ашытқылы пiшiн түзуге қабілетті. Ашытқы тәрізді пiшiндерi жиi in vivo яғни адамға жұққан кезде түзіледі,

Қарапайымдыларда қозғалу (талшықтар, кiрпiкшелер, жалған аяқтар), қоректену (ас қорыту вакуольдерi) және шығару (жиырылғыш вакуольдер ) мүшелерi бар. Қоректену түрі бойынша олар гетеротрофтар немесе аутотрофтар болуы мүмкін. Жыныссыз және жыныстық жолмен көбейеді. Қарапайымдылардың кейбiр түрлерiнде жыныстық және жыныссыз көбею алмасып отыратын күрделi өмір циклi болады, олар циста түзедi.

Қарапайымдылардың көпшiлiгi (дизентерия амебасы, балантидиялар) нативтi ақуыз бен аминқышқылдары бар қоректік орталарда өсе алады. Оларды дақылдандыру үшiн жасушалар (тiндер) дақылын, тауық эмбриондары мен зертханалық жануарлады да қолданады.

78

оқулық