Бактериофағтарды ғендік инженерияда рекомбинантты днқ алу үшін вектор ретінде кеңінен қолданады.

66

3 Тарау. Микроорганизмдердің физиологиясы 3.1. Бактериялар физиологиясы

Бактериялар физиологиясы - бактериялардың тіршілігіи, зат алмасуын, қоректенуін жэне қоршаған ортамен қарым қатынасын зерттейді. Бактериялардың зат алмасуьш зерттеу, оларды дақылдандыруда, таза дақылдарын бөліп алып идентификаңиялауда үлкен орын ал&ды. Патогенді жэне шартты - патогенді бактериялардың физиологиясын зерделеу, олар тудыратын жүқпалы аурулардың патогенезін зерттеу, микробиологиялық диагноз қою, емдеу жэне олардың алдын алу, адам мен қоршаған орта қарым қатынастарын реттеу, сонымен қатар биотехнологиялық процестерді қолдана отырып, бактериялардан биологиялық белсенді заттарды алу үшін қажет.

3.1.1. Бактериялардың қоректенуі

Бактериалыц жасушаныц химиялыц цүрамы. Бактерия жасушасының 80-90% судан, ал қалған 10% қүрғақ заттан түрады. Жасуша ішіндегі су бос немесе байланысқан күйде болады. Ол жасушаға серпімділік қасиетін бере отырып, гидролитикалық реакцияларға қатысады. Жасушаны кептіру арқылы ішіндегі судан арылту, ондағы метаболикалық жэне кобею процестерінің тоқтауына әкеліп соқтырады. Мүздатылған күйдегі жасушаны вакуумда кептіру (лиофилизациялау) микробтардың кобеюін тоқтатып, үзақ уақыт сақталуына мүмкіндік береді. ,

Қүрғақ зат қүрамы төмендегідей:

52% - ақуыз, 17% - көмірсулар, 9% - майлар, 16% - РНҚ, 3% - ДНҚ жэне 3% - минералдық заттар.

Ақуыздар ферменттер болып табылады, сонымен қатар жасушаның қүрлым-дық бөлігі, ол цитоплазматикалық мембрана жэне оның туындылары, жасуша қабырғасы, талшықтар, споралар жэне кейбір капсулалар қүрамына кіреді. Кейбір бактериялардың ақуыздары олардың антигендері мен токсиндері болады. Бактериялар ақуздарының қүрамына адамдарда болмайтын Д-аминқышқылдары мен диаминопимелин қышқылы кездеседі.

Бактерия жасушасы құрамындағы көмірсулар моно-, ди-, олигосахаридтер мен полисахаридтер күйінде болады, сонымен қатар ақуыздар, майлар жэне басқа қосындылар қүрамына кіреді.

Майлар немесе липидтер цитоплазмалық мембрана қүрамына кіреді, грамтеріс бактериялардың жасуша қабырғасында болады, сондай-ақ, қоректік зат ретінде жинақталады, грамтеріс бактериялардың эндотоксиндерінің қүрамында болады, ЛПС қүрамында антиген түзеді.

Нуклеин цышцылдары. Бактерия жасушасында РНҚ-ның барлық түрлері кездеседі: иРНҚ, тРНҚ, рРНҚ. Пуриндік жэне пиримидиндік нуклеотидтер - нуклеин қышқылдарын түзетін қүрылыстық блоктар болып табылады. Бүдан басқа пурин жэне пиримидин қышқылдары көптеген коферменттер құрамына кіре отырып аминқышқылдарын, моносахаридтерді және органикалық қышқылдарды тасымалдауға қатысады. ДНҚ бактерия жасушасында түқым қуалау қызметін атқарады. ДНҚ молекуласы екі полинуклеотидтік тізбектерден түрады.

Минералдық заттар жасушаны өртег^ннен кейінгі күлден табылады. Төмендегідей коптеген минералдық заттар (И, 8, Са, К, М§, Ғе, Мп), сонымен қатар микроэлементтер (2п, Си, Со, Ва) кездеседі.

Қоректену түрлері және' энергия алу әдістері бойынша бактериялардың жіктелуі. Бактерия метаболизмінің негізгі мақсаты өсу, дэлірек айтқанда жасушаның барлық құрылымдарының үйлесімді үлғаюы болып табылады. Бактерия жасушасының негізі көміртегі атомынан тұратын органикалық қосылыстар (ақуыздар, көмірсулар, нуклеин қышқылдары) болғандықтан, жасуша өсу үшін үздіксіз көміртегі атомдарының түсіп тұруын қажет етеді. Сіңірілетін көміртегі алу көзіне байланысты бактерияларды төмендегі түрлерге бөледі:

67

Аутотрофтар (гректің аиіоя- өзім, тгорһе- қоректену)-өз жасушаларын құруда көміртегін ауадағы С02 - нен сіңіретіндер.

Гетеротрофтар (грекше һеіегоз- басқа)-коміртегіні органнкалық қосылыстарданпайдаланатындар. Жеңіл сіңірілетін көміртегі көздері гексозалар, көпатомды спирттер, аминқышқылдар болып табылады.

Энергия көзі ретінде күннің жарығын пайдаланатын организмдерді фототрофтар деп атайды. Ал тотығу-тотықсыздану реакцияларының нәтижесінде пайда болған энергияны пайдаланатын организмдерді хемотрофтар деп атайды.

Хемотрофтардың ішінде органикалық емес электрфндарды (Н₂, КН₂, Н28, Ғе ²⁺ жэне т.б) пайдаланатындарды литотрофтар (гректіц Іііһоз-т&с), ал органикалық қосылыстардың электрондарын пайдаланатындарды органоторфтар деп атайды.

Медициналық микробиология зерттситін бактериялар гетерохемоорганотрофтарга жатады. Бүл топтың ерекшелігі, коміртегі көзі-энергия көзі болып табылатындығында.

Әр түрлі бактерияларда гететротрофтық дэрежесі біркелкі болмайды. Өлі органикалық заттармен қоректенетін жэне басқа организмдерге тэуелсіз микроорганшлщер-сапрофиттер (гректің $аргоз- шіріген, рМоз-өсімдік) жэне қоректік заттарды макроорганизмнен алуға тэуелді гетеротрофты микроор-ганизмдер паразиттер (гректің рагазііоз- арамтамақ) деп бөлінеді.

Паразиттерді облигатгы жэне факультативті түрлерге ажыратады. Облигатты паразиттер жасушадан тыс жерде мүлдем тіршілік ете алмайды. Оларға макроорганизм жасушасының ішінде ғана көбейе алатын Кіскейзіа, Сохіеііа, Еһгіісһіа, Сһіатісііа түқымдастыгының өкілдері жатады.

Факулътативті паразиттер, сапрофиттер тэрізді иесінің жасушасынсыз қоректік орталарда іп уііго, яғни дәлірек айтқанда организмнен тыс тіршілік етіп көбейе алады.

Бактерияларды іп \Иго ж^йесінде дақылдандыру қоректік орталарда жүзеге асырылады. Жасанды қоректік орталар келесі талаптарга сай болуы тиіс:

1. Бактериялардың барлық тіршілік процестері суда өтетіндіктен кез-келген қоректік ортада жеткілікті мөлшерде су болуы қажет.

2. Гетеротрофтық бактерияларды дақылдандыру үшін ортада органикалық көміртегі көзі болуы керек. Бүл қызметті түрлі органикалық қосындылар атқарады: көмірсулар, аминқышқылдары, органикалық қышқылдар, майлар. Ең жоғарғы энергетика көзі глюкоза болып табылады, өйткені ол ыдырау барысында тікелей АТФ жэне биосинтетикалық жолдарға қажетті ингредиеннттерге бөлінеді. Бүл мақсатта ақуыз- дардыңжартылай гидролизінің өнімі, поли-, олиго-, дипептидтерден түратын пептон жиі пайдаланылады. Пепгон жэне де бактериалдық ақуыздарды қүруға вджетті аминқышқылдарын жеткізіп отырады.

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

Азот көзі ретінде пептон болуы мүмкін, сонымен қатар көптеген бактериялар азот көзі ретінде аммоний түздарын пайдалана алады.

Күкірт пен фосфорды бактериялар бейорганикалықтүздар ретінде пайдалануы мүмкін: сульфаттар жэне фосфаттар күйінде.

Ферменттердің дүрыс жүмыс жасауы үшін бактерияларға Са²⁺- М§²⁺ Мп²⁺- Ғе²⁺ иондары қажет, оларды қоректік орталарға фосфат түздары ретінде қосып отырады.

4. Көптеген микроорганизмдердің өсігі-онуінде орта рН маңызды орын алады. Ортаның рН-ын белгілі бір деңгейде үстап отыру, бактериялардың өздерінің тіршілік онімдерінің нэтижесінде пайда болған улардан өдіп қалмауы үшін қажет. Осы мақсатта қоректік ортаны фосфаттық буфер көмегімен буферлеп қояды. Зат алмасудың нәтижесінде шамадан тыс қышқыл бөлінген жағдайда қоректік ортаға кальций карбонатын қосады.

5. Ортаның белгіленген осмостық қысымы болуы керек. Бактериялардың көпшілігі изотониялық орталарда өседі, ал ортаның изотониялық болуы ИаСІ-дін 0,87%-дық концентрацияда қосу арқылы жеткізіледі. Кейбір бактериялар түз концентрациясы 1%-дан томен орталарда өсе алмайды. Бүндай бактерияларды галофилъді бактериялар деп атайды

.

68 оцулыц

Қажет болған жағдайда қоректік орталарға өеу фаторларын, кейбір бактернялардың өсуін басатын инғибиторлар, ферменттер эсерін күшейтетін субстраттар мен индикаторлар қосылады.

6. Қоркетік орталар стерильді болуы тиіс.

Консистенциясына байланысты қоректік орталар сүйық, жартылай сүйық жэне тығыз болып келеді. Орта тығыздығы агар-агар қосу арқылы жасалады.

Агар-агар - балдырлардан алынатын полисахарид. Ол 100°С температурада балқып, 45-50°С - та қатады. Жартылай сүйық орта жасау үшін 0,5%, жэне тығыз ортадар үшін 1,5-2% концентрацияда ағар қосылады. Қүрамы жэне қолданылу мақсатына қарай орталарды щрапайым, күрделі, элективті, минималды, дифференциалдық-диагностикалық жэне аралас цосарланган орталар деп бөледі.

Қүрамына қарай орталар қарапайым жэне күрделі деп бөлінеді. Қарапайым орталарға пептонды су, қоректік сорпа жэне ет-пептонды агар жатады. Осы қарапайым орталардың негізінде күрделі орталар жасалынады, мысалы қантты жэне сарысулы сорпа, қанды агар.

Ортаны қолданылу мақсатына қарай элективті, байыту, дифференциалдық-диагностикалық деп бөледі.

Элективті деп белгілі бір түрге жататын микроорганизм ғана жақсы өсетін ортаны атайды. Мысалы рН 9 болатын сілтілі орта тырысқақ вибрионын бөліп алуға пайдаланылады. Басқа бактериялар, атап айтқанда ішек таяқшасы, сілтілік жоғары болғандықтан өспейді.

Байыту орталары - бүл белгілі бір бактерияның өсуіне жоғары мүмкіндіктер жасап, басқа бактериялардың өсуін басатын орталар (1- сурет). Мысалы, натридің селениті қосылған орта Заітопеііа түқымдастығына жататын бактериялардың өсуін күшейтіп, ішек таяқшасының өсуін басып отырады.

Цифференциалдыц-диагностикалыц орталар бактериялардың ферментативтік белсенділігін зерттеуде қолданылады (2- сурет); Бүл орталардың қүрамына фермент эсер ететін субстрат қосылған жай қоректік ортажэне субстратқа фермент эсерін тигізгенде түсін өзгертетін индикатор кіреді. Бүндай ортаның мысалы ретінде Гисс ортасын келтіруге болады. Осы ортада бактерия жасушасы ферменттерінің қантты ыдыратуын зерттейді.

Аралас (цосарланган) орталар, бірлескен флораның өсуін басатын элективті орта мен микроб бөлетін ферменттің белсенділігін анықтайтын дифференциалдық-диагностикалық орталар біріктіріліп жасалады. Бүндай орталардың мысалы ретінде патогенді ішек таяқшаларын бөліп алуда қолданылатын Плоскирев ортасы мен висмут-сульфитті агарды келтіруге болады. Берілген екі орта да ішек таяқшасының өсуін басады.