1. Микроорганизмдердің систематикасы.

2. Микроорганизмдердің азотсыз органикалық заттарды өзгеріске ұшыратуы.

3. Топырақ микробиотасын зерттеу.

1. Микроорганизмдерді зерттейтін биологиялық ғылым – микробиология, зерттеу нысаны бойынша қарастырады: бактериялар мен актиномицеттерді (бактериология), мицелиалды саңырауқұлақтар мен ашытқыларды (микология), микробалдырларды (альгология), вирустарды (вирусология), қарапайымдарды (протозоология). Біріншіден, қолдану саласы бойынша микроорганизмдер топтары бөлінбейді (мысалы, медициналық биотехнологияда микробтардың бір тобын, тағамдық биотехнологияда келесі, ауылшаруашылық биотехнологияда – үшінші тобын және т. б. ). бір микробтық метаболитті (аминқышқылдары, органикалық қышқылдар, антибиотиктер, витаминдер) түрлі таксономиядағы микроорганизмдер түрлері (ашытқылар, бактериялар, мицелиалды саңырауқұлақтар, актиномицеттер) синтездей алады, сондай ақ бір метаболитті әртүрлі салада қоодануға болады. Екіншіден, әртүрлі салада биообъект ретінде қолданылатын микроорганизмдерге қойылатын талаптар әртүрлі, бір бірінен айырмашылықтары болады. Антибиотиктер өндірітендірге бір талап қойылады, вакцина түріне қолданылатын штамдарға қойылатын талаптардан бөлек, ал пробиотиктерге қойылатын талап екеуіне мүлдем ұқсамайды және т. б. Үшіншіден, биотехнологияның түрлі салаларында қолданылатын биообъект маңызы, ролі және қатысуы жағынан ерекшеліктері болады. микроорганизмдердің бейімделуітехнологиялық жағдайларға, өндірістің ауқымдылығына және жасанды (биореакторларда) тіршілік етуінде функцияланғанда, техникалық, өндірістік микробиологиядан «өндірістік микроорганизмдер» термині пайда болады. Төртіншіден, технологиялық міндеттерге байланысты бионысанды монодақылда (антибиотиктер, витаминдер, аминқышқылдар өндіретіндер, вакциналық штамдар) немесе ажыратуы қиын қоғамдастағы таксономиялық топтар (ағынды суларды активті лаймен тазартуда) түрінде пайдалануға болады. 1886ж неміс ғалымы Геккель микрорг жеке патшалық протистаға жіктеді. Протиста д/з – алғашқы тіршілік деген мағынаны білдіреді. Протиста клетка құрылысына қарай жоғарғы ж/е төменгі сатыдағы болып бөлінеді. Жоғарғы сатыдағы протиста жануарлар мен өсімдіктер клеткасына ұқсас өте күрделі ядродан тұратын. Сондықтан оларды эукариоттар д. а, Ал төменгі сатыдағы протисталар қарапайым, көптеген органеллалары жоқ, ядро ДНҚ-сы цитоплазмасында бос күйінде кездеседі. Сондықтан оларды нағыз ядросы жоқ прокариоттар д. а. Эукариоттарға микроскопиялық саңырауқұлақтар, балдырлар жатады. Прокариоттарға актиномециттер, бактериялар, көк жасыл балдырлар жатады. Қазіргі кезде протиста архебактерияның 3-ші патшалығы анықталған. Олар клетка құрылысы жағынан эукариоттарға да прокариоттарға да ұқсас. Архебактерияның клеткасының пішіні шар, квадрат, сәуле, цилиндр, сфера тәрізді болып келеді. Олардың эукариоттарға ұқсас жері клетка құрамында митохондрийлер бар. Ал прокариотқа ұқсас жері нағыз ядросы жоқ және клетка қабығында жалған мурин д. зат б-ды. Систематика-микроб-ң классификациясы, номенклатурасы және идентификациясымен (ажырату) зертт-н ғылым саласы. Номенклатура-атаулар жүйесі. Микроб-н туысын ж/е түр-н тұратын қос номенклатура қолд. Мыс:ішек таяқшасы-Escherichia coli. Идентификация-микроорг-ң жеке қасиеттеріне бай-ты топтарға жіктеу. Классификация-шығу-тегіне, морфологиясына ж/е физиологиялық қасиетіне бай-ты бір жүйеге қалып-у. Түр-шығу-тегі бірдей морфолиялық ж/е биологиялық қасиеті ұқсас микроорганизм-ң жиынтығы. Түр негізінен номенклатураның негізгі бірлігі болып табылады. Микробиологияда бұлардан басқа да 1-неше терминдер қолданылады. Штамм деген - әртүрлi ( топырақ, су, организм ) немесе бiр түрлi табиғи ортадан бөлiнiп алынған бiр түрге жататын микроорганизмдердiң әртүрлдi дақылдары. Клон деген – бiр клеткадан алынған дақыл немесе культура. Қазiргi кезде микрооорганизмдердi анықтау, ажырату үшiн 1984 жылы қабылданған Бергийдiң “ Бактериялар анықтамасы” пайдаланылады. Колония-бір түрдің микроорг. бір жерде шоғырланып орналасуы. Дақыл-зертхана-қ жағдайда жасанды қоректік ортада өсіріліп алынған микроорг. түрі.

2. Микроорганизмдердің азотсыз органикалық заттарды өзгеріске ұшыратуы. Өсімдіктерге аса қежетті заттың бірі — көміркышқыл газы. Ол ауаның 0, 03%-тей көлемін алады. Күн сәулесінің көмегімен жасыл өсімдіктер мүны күрделі органикалық заттарға — кемірсуларға, белокқа және майға айналдырады. Егер жер бетінде өсетін есімдіктердің барлығы бүл газды пайдаланатынын ескерсек, көмір қышқыл газының табиғаттағы мөлшері аз уақыттың ішіңде таусылып қалар еді. Бірақ мүндай жағдайды біз байқамаймыз. Өйткені көмір қышқыл газы органикалық заттардан атмосфераға кайтып оралады. Осы процесте микроорганизмдердің аткаратын рөлі үлкен. Көмір қышқыл газының атмосфераға кайтып оралатын жолының бірі — ашу процесі. Ашу дегеніміз, басқаша айтқаңда тотыгу-тотықсыздану процесі. Бүл процесс кезінде энергия кезі АҮФ түзіледі. Бұнда су-тегі атомдарының донжры Да, акцепторыда ашу процесі кдзінде пайда болған органикайық қосылыстар. Ашу кезінде субстрат соңғы өнімдерге ыдырайды. Сонда ашу өнімдері мен ашушы заттардың тотығу дәрежелері бір-біріне тең келеді. Микроорганизмдер көбінесе көмірсуларын, ал кейде басқа заттарды да (органикалық қышқылдарды, амин қышқылдарьн, пуриңдерді және пирими-диндерді) ашытады. Ал АҮФ ашу барысыңда қолданылатын субстраттық фосфорлануынан барып түзіледі.

Әдетте ашу процесін облигатты аэробтар ауасыз жерде қоздырады. Л. Пастер (1860) ашу оттегі жоқ жердегі тіршілік деген. Қазіргі түсінікте тіршілік тірі организмде жер беті атмосферасында оттегі жок кезде пайда болған. Сондықтан ашуды анаэробты жағдайда коректік заттардан тіршілікке қажетті энергияны алуды қамтамасыз ететін биологиялық тотығудың ен қарапайым көрінісі деп атауға болады.

Соңғы кезде гылымда көптеген ашудың типтері белгілі. Әрбір ашуды жеке микроорганизмдер қоздырады және оның ақырғы өшмінің әзіндік ерешелігі болады. Көптеген ашу процестерінің халық шаруашылығында зор маңызы бар.

Ашу екі сатьща жүретін процесс: бірі (глюкозаның пи-рожүзім қышқылына айналуы) глюкозаның көміртектік байланысынын ажырауы және одан сутегінің екі атомының бөлінуі. Бүл ашудың тотығу бөлігі. Ол мына сызба-нүскада көрсетілген:

С₆Н_І2О₆  - 2СН₃СОСООН + 2Н₂

Екіншісі (тотықсыздану) сутегі атомы пирожүзім қышқылын немесе одан түзілген қосылыстарды то-тықсыздандыруға жүмсалады.

Көмірсуларынан пирожүзім қышқылының түзілуі бірінен кейін бірі жүретін бірнеше реакциялардан түрады. Бүл реакциялар тыныс алу мен ашу процестері үшін ор-тақ. Микроорганизм қатысымен көмірсуларынан пиро-

жүзім қышқылының түзілуінін үш жолы белгілі. Ашу процесінін табиғаты біршама жақсы зерттеледі. Бұған көп еңбек сіңірген және біркатар жаңалықтар қоскан шетел және орыс ғалымдары Л, А. Иванов, С. П. Костычев, А. Н. Лебедев, А. Н. Бах, В. И. Палладин, В. А. Энгельгард, Нейберге, Мейергоф, Гарден және Эмбдендер болды.

Ашудың көптеген түрі (шарап, сыра, сүт тағамдарын даярлауда) адам баласына өте ертеден таныс болғанымен, онын ішкі табиғаты XIX ғасырдың екінші жартысьшда дейін белгісіз болып келді. Ашу процесіне микроорганизм-дердің актив қатысатынын алғаш Л. Пастер (1857) зертте-ген болатын. Соңғы жыддары жүргізілген көптеген жүмыстарға қарағанда, ашу процесі көбінесе микроорга-низмдердегі ферменттерге және солардың құрамына байла-нысты болатыны аныкталды. Ашудың бірнеше түрлері бар. Ашу процесі оның ең соңында түзілетін өнімдердің атымен аралады. Мәселен, қантты ашытқанда, одан ақырыңца спирт түзілсе, оны спирттік ашу деп, - ал . сүт қышқылы бөлінсе, сүт к, ышк, ылы ашу деп атайды. Кейде өзгеріске түсетін бастапқы заттың атымен де (пектин, целлюлоза т. б. ) аталады.

Бірінші жолы — Эмбден-Мейергоф-Парнас немесе фруктоза екі фосфат жолы. Оны басқаша гликолиз деп те атайды. Бүл процесс бактерияларда, анаэробты облигатты және факультативті анаэробты организмдер тіршілігінде байқалады. Екінші жолы — петозофосфат жолы. Ол көпте-ген прокариот және эукариот организмдерде кездеседі. ҮшІнші жолы — Этнер-Дудоров. Ол көбінесе аэробты бак-териялардан табылған.

3. Топырақ микробиотасын зерттеу. Адамдармен жануарлардың қалыпты жағдайдағы микрофлорасының топыраққа түскен микроорганизмдер, әдетте ұзақ тіршілік ете алмайды. Бірақ, кейбір микроорганизмдер топырақ биосинтезінің құрамына енуіне қабілетті болып келеді. Фотогенді бактиериялардың топырақтағы тіршілігіне , топырақ түрі, темп-ра ылғалдылық, атмосфералық жауын-шашындар ж/е ластану дәрежесі әсер етеді. Топырақтағы фотогенді микроорганизмдер 3 топқа бөлінеді. 1)Топырақта тұрақты тіршілік ететін фотогенді микроорганизмдер оларға микотоксиноздар, актиномециттер жатады. 2) спора түзетін фотогенді микроорганизмдер. Оларға бацилла туысының өкілдері жатады. 3) аз уақыт сақталатын адамдармен жануарларға фотогенді микроорганизмдер жатады. Оларға ішек таяқшасы тобы ж/е энтерококка туысы жатады. Топырақтың санитарлық күйін жалпы микроорганизмдермен санитарлық көрсеткішті микроорганизмдердің санымен сипатталады. Микроорганизмдердің санын анықтау. Зерттелетін территориядан стерилді 10-15см тереңдікте 200-300 гр-дай топырақ алып, стерилденген ыдысқа құйып орналастырады. Алынған үлгіні тез арада 1 гр өлшеп ерітінділер дайындайды. Осы етпептондарда құйылған петри табақшасына егіп 37С темпер-ға 1 тәулік кетіреді. Өскен колония-ң санын санап, микроорганизмдердің санын анықтайды. Колонияларды сипаттап Грам әдісімен препарат дайындайды.

14-билет

1. Микроорганизмдердің физиологиясы.

2. Сыртқы орта факторларының әсері.

3. Тура микроскоптау жолымен тағам өнімдерінің микрофлорасын зерттеу.

1. Микроорганизмдердiң физиологиясы.

(қоректенуi, дамуы, тыныс алуы –физиология)

Микробтардың тiршiлiгiн қамтамасыз ететiн негiзгi физиология :

-қоректену

-тыныс алу

-көбею

-даму

Микробтар қарапайым болғанымен олардың химиялық құрамы күрделi. Кез-келген тiрi клетка қалыпты тiршiлiк ету үшiн өте бай энергия қажет етедi. Ол энергия зат алмасу процестерiнiң нәтижесiнде құрастрылады.

Зат алмасу – метаболизм ( грек тiлiнен аударғанда метаболь -өзгеру).

Майлар – құрғақ заттың 10 % алады, көбiнесе клетка қабығының құрамында болады. Клетканың қор заты ретiнде сақталады. Ыдырағанда энергия көп бөлiнедi.

Микроорганизмдердiң қоректенуi.

Микроорганизмдер басқа тiрi организмдер сияқты қоректi қажет етедi, айырмашылығы аузы болмайды. Қоректiк затты бүкiл денесiмен сiңiредi. Сондықтан микроорганизмдердiң зат алмасу процесi өте интенсивтi жүредi. Қоректену процесi оның шапшаңдығы түрлi жағдайға байланысты, әсiресе заттар концентрациясына. Басқа факторлардан клетка құрылымына, қабығының өткiзгiштiгiне байланысты.

Қоректiк затарды қабылдау осмос құбылысына байланысты. Заттар ерiтiндiсi клетка қабығының өткiзгiштiгi белгiлi мөлшерде қысым туғызады. Оны Осмос қысымы деп атайды.

Егер ерiген заттардың концентрациясы артық болса, қысым да арта түседi. Клеткада жүретiн биохимиялық процестердiң нәтижесiнде жиналған заттар Осмос қысымының әсерiнен сыртына да бөлiнiп шығады. Ортада су көп болғанда цитоплазма iсiнiп клетка қабықшасына кiредi. Мұны Тургор процесi деп атайды.

Клетка шамадан тыс iсiнсе жарылып кетуi мүмкiн, қоректiк ортаның концентрациясы артқан сайын, мысалы:ас тұзы н/е қант қосқанда бактерия клеткалары сусызданады, цитоплазма бастапқы қалпынан кiшiрейiп, жиырылып iшiне тартылады. Оны плазмолиз деп атайды. Бұл жағдайда клеткалардың тiршiлiгi жойылады. Көптеген тағамдық заттарды сақтау үшiн тұрмыста қант пен ас тұзының пайдаланылуы осы жағдайға негiзделген. әдетте микроб клеткасы үшiн О , С, Н , N минерал заттары қажет . О мен Н негiзгi көзi – су. Ал С-ң сiңiру тәсiлiне қарай микроорганизмдер 2 топқа бөлiнедi:

1. Автотрофтар ( autos - өзi, trope – тағам) көмiртегiн ауадағы СО газынан сiңрiп, өздерiне керектi органикалық затарды түзу үшiн энергияны минерал заттардың тотыққанда (хемосинтез) н/е күн сәулесiнiң (фотсинтез) көмегiмен алады. Бұларға көк-жасыл балдырлар, күкiрт бактериялар т. б. Өйткенi олардың фотосинтезге қабiлетi бар, құрмында ерекше хлорофильге жақын пигменттер бар.

2. Гетеротрофтар (heteros -басқа, trophe- тағам )(хемеорганотрофтар деп те атайды )- көмiртегiн дайын органикалық заттардан сiңiредi. (амин қышқыл-н, витаминнен, басқа күрделi органикалық заттардан).

Гетеротрофтар өзара 2 топқа бөлiнедi :

метатрофтар н/е сапрофиттер

паротрофтар н/е паразиттер.

Метатрофтар - Өсiмдiктердiң қалдықтарынан ж/е жануарлардың өлiктерiмен қоректенедi. Бұларға топырақтардағы, судағы, түрлi органикалық заттарды ыдырататын ж/е тағамды бүлдiретiн микроорг-змдер жатады. Кейде метатрофтарды табиғи санитарлар деп атйды. Өйткенi қалдықтарды ыдыратып жер бетiн тазартады.

Паротрофтар-Тек тiрi организмдер белогында көбейедi. Бұларға адам, жануарлардың ауру қоздырғыш микробы жатады. Басқа заттардан азот микроорг-р тiршiлiгi үшiн аса маңызды қорек. Ол негiзiнен тiрi протоплазманың тiрлiгi. Азотсыз белокта белоксыз тiршiлiк жоқ. Азотты сiңiру қабiлетiне қарай 2-ге бөлiнедi:

1. Аминоафтотрофтар-белокты азоттың минералдық ж/е органикалық қосылыстарын түзедi.

2. Аминогетеротрофтар –бұлр қосылыстарда (минерал тұздарда) кездесетiн көмiртегi мен азоттан амин қышқылын түзедi. Бiрақ олардың қалыпты тiршiлiгi үшiн таза амин қыш-ы қажет.

Басқа заттардан көбiнесе бактериялар амин қышқылдарына, витаминдерге ж/е басқа да өсуге қажеттi қосымша заттарды қажет етедi. Бұл заттарды м. о өздерi синтездей алмайды, бiрақ қалыпты тiршiлiк ету үшiн қажет етедi. ондықтан бұл затарды қосымша сырттан қосу керек. Осы қажетiне байланысты оларды өсу факторы д. а. Әсiресе қажет ететiн заттар – витаминдер. Өйткенi олар клеткада катализаторлардың қызметiн атқарады.

Микроорганизмдердiң тыныс алуы.

Тiрi клеткада тотығу процессi жүргеннен оны тыныс алу деп те атайды.

Микроорганизмнiң тыныс алуымен қоректену арасында тығыз байланыс бар. Бұл екi процесс бiр кезде, жүруi мүмкiн тыныс алу түрiне қарай микробтар екiге бөлiнедi:

3. Аэробтар: оттегiн қажет ететiн микробтар.

а)облигатты аэробтар- тек оттегi бар жерде ғана тiршiлiк етедi. (мыс:туберкулез, таяқ, сiбiр жараларының микробтары)

б)микроаэрофилдер-оттегiнiң төменгi конц-да (1-2)тiршiлiк етедi алатындар.

(актино-р, бруцеллалар)

2. Анаэробтар- оттегiн мұқтаж етпейдi.

а)факультативтi анаэробтар-оттегi бар немесе жоқ жерде тiршiлiк етедi.

б)облигатты анаэробтар- тек оттегi бар жерде ғана тiршiлiк етедi. Молекула күйiндегi оттегi олар үшiн у болады.

1861 жылы Л. Пастер өзiндiк ерекшелiгi бар анаэробты микробтарды тапқан. Олар оттегi жоқ жерде органикалық органикалық қосылыстарды ыдырату жолмен энергияны қамтамасыз етедi. Бұл ашу процессi деп аталады Тыныс алу және ашу процесстерiндегi құрастырылған энергия АТФ түрiнде жинақталады, яғни АТФ химиялық энергияның клеткадағы әмбебап тасымалдаушысыс немесе «энергетикалық валютасы» немесе қоры деп есптеледi. Клетка барлық қажеттi энергияны осы АТФ-н алады. Энергетикалық жағынан тыныс алу процессi, ашу процессiне қарағанда тиiмдi. Өйткенi:

1моль глюкоза анаэроб/ ашу 0, 09*10 дж энергия бөлiнедi

1моль глюкоза аэробты/тыныс алу 1, 6*10 Дж энергия бөлiнедi.