Студенттердің өзін - өзі пысықтау сұрақтары: 1. Температураға байланысты микроағзаларды қалай жіктеуге болады?
2. Ортаның қышқылдығы микроағзалар тіршілігінде қандай рөл атқарады?
3. Қатаң анаэробтар үшін оттегінің токсинді әсер етуін қалай түсіндіресіз?
4. Қысым. Барофилді және баротолерантты микроағзаларға сипаттама беріңіз.
6 –Дәріс. Микроағзалардың зат алмасуы. Микроағзалар ферменттері. Микроағзалардың қоректенуі. Микроағзалардың тыныс алу
Қаралатын сұрақтар:
1. Ферменттердің классификациясы және әсер ету маңызы, химиялық табиғаты.
2. Автотрофты және гетеротрофты қоректену сипаттамасы.
3. Тыныс алу – микроб клеткасының тіршілік барысында энергия алу үдерісі.
Ферменттер - бұл жасушаның тіршілігі үшін қажетті химиялық реакцияларды тездететін ақуыздар. Кейбіреулері қарапайым ферменттер – жай ақуыздар - протеиндер, басқалары - күрделі ақуыздар- протеидтер. Ақуыздан басқа (апофермент) – органикалық табиғаттың (кофермент) ақуызсыз бөлігін алады, немесе темір, мыс, молибден, мырыш, кобальт металл иондарымен сипатталатын активаторлар.
Ферменттерді: эндоферменттер – жасуша ішіндегі метаболизмге қатысатын ферменттер, экзоферменттер – жасушадан тыс, сыртқы ортаға бөлінетін ферменттер деп бөледі.
Жасушаға қоректік заттарды тасымалдайтын бірнеше механизм бар. Олардың ішінде ең қарапайымы - белсенді емес диффузия. Бұл үдерістің қозғаушы күші заттар концентрациясының градиенттері болып саналады, олардың концентрацияларының ерекшелігі цитоплазмалық мембрананың (ЦПМ) екі жағында болуы - жасушадан тыс және жасуша ішінде. Судың, кейбір газдардың (О2, Н2), кейбір иондар концентрациясының молекулалары жасушаның ішіне қарағанда сыртында жоғары болады, сондықтан олар ЦПМ арқылы белсенді емес диффузия жолымен жасушаның ішіне ауысады.
Су – белсенді емес диффузия арқылы жасушаға енетін негізгі зат болады. Жасушаға енген су цитоплазманы және ЦПМ–ны жасуша қабығына қарай қысып, жасуша қабығына түсетін және судың жасушаға әрі қарай енуіне кедергі жасайтын тургор деп аталатын ішкі қысымды пайда етеді. Тургор жағдайында барлық тірі ағзалардың, соның ішінде микроағзалардың жасушалары белсенді тіршілік әрекетін байқатады. Сондықтан судың микроағзалар тіршілігінде маңызы өте зор. Белсенді емес диффузия кезінде жасушаның энергиясы шығындалмайды. Бұл үдерістің жылдамдығы жоғары емес. Қоректік орта заттарының басым бөлігі жасуша ішіне ЦПМ–да орналасқан, сондай – ақ, ішкі және сыртқы қабаттардың арасында айналып жүретін арнайы тасымалдаушы - ақуыздардың қатысуымен жүреді. Жасушаның зат алмасу өнімдерін сыртқа шығаруға да осы ақуыздар қатысады. Тасымалдаушылар қандай да бір субстратқа арналған болып келеді, яғни, олардың әрқайсысы тек нақты бір затты тасымалдайды. Тасымалдаушы заттармен ЦПМ–ның сыртында қарым – қатынасқа түседі және бұл жиынтық ЦПМ арқылы жылжып ЦПМ–ның ішкі жағына өтеді, сонан соң жиынтық ыдырап, заттар цитоплазмаға беріледі.
Сонымен, ЦПМ–да орналасқан сәйкес тасымалдаушысы бар заттар ғана қоректік ортадан жасушаға ене алады және мұнда ЦПМ–ның таңдап өткізгіштігі байқалады. Тасымалдаушылардың көмегімен қоректік ортаның еріген заттарының тасымалы жеңілдетілген диффузия және белсенді тасымалдау жолымен жүзеге асырылады.
Жеңілдетілген диффузия – белсенді емес диффузия секілді концентрациялар градиенті бойынша өтеді, ол энергияны шығындамайды, бірақ үлкен жылдамдықпен жүреді. Заттардың белсенді тасымалы концентрациялар градиентіне қарсы жүреді, яғни, төмен концентрациядан жоғары концентрацияға ауысады, осы үдерістің жүруіне энергия жұмсалады. Жасуша ішіне енген заттардың тасымалдаушыдан босауына да энергия шығындалады. Белсенді тасымалдау кезінде заттардың жасушаға түсу жылдамдығы қоректік ортаның төмен концентрацияның өзінде максимум шегіне жетеді, мұнда жасушаға түскен заттардың концентрациясы қоректік ортаның концентрациясынан анағұрлым жоғары болады. Прокариоттар мен эукариоттар тасымалдау механизмі бойынша ажыратылады - прокариоттарда қоректік заттардың тандалып түсуі белсенді тасымалдау жолымен жүзеге асырылады, ал эукариоттарда – жеңілдетілген диффузия арқылы жүреді. Микроағзалар жасушасынан зат алмасудың өнімдері шығарылуы жеңілдетілген диффузия жолымен жүзеге асырылады.
Конструктивті метаболизмде негізгі рөл көміртегіге байланысты, себебі тірі ағзаларды құрайтын барлық қосылыстар - көміртегі қосылыстары болады. Прокариоттар кез – келген көміртегі қосылыстарына әсер етуге қабілетті, яғни оларды өздерінің метаболизмінде қолдана алады.
Көміртегі көздеріне байланысты барлық прокариоттар екіге бөлінеді: автотрофтылар – бұған жасушаның барлық компоненттерінде көмірқышқыл газын синтездеуге қабілетті ағзалар жатқызылады, ал гетеротрофтыларға конструктивті метаболизм үшін көміртегі көзін органикалық қосылыстардан алатын ағзалар жатады.
Гетеротрофты қоректену деңгейі көбінесе облигатты жасуша ішілік паразиттерге жататын, яғни, басқа тірі жасуша ішінде өмір сүретін прокариоттарға тән болып келеді. Паразиттік тіршілік ету осы прокариоттардың кейбір метаболиттік жолдарының редукциялануына әкеліп соқтырды, сондықтан бұлар қожайынның жасуша метаболизмін қажет етеді.
Азот – жасушаның түзілуіне қатысатын негізгі элементтердің бірі болып келеді. Жасушадағы құрғақ заттарды есептегенде оның мөлшері 10% жуық болады.Табиғи азот тотыққан, тотықсызданған және молекулалық пішінде кездеседі. Прокариоттардың көп бөлігі азотты тотықсызданған түрінде сіңіреді: ол аммоний тұзы, мочевина, органикалық қосылыстар (аминқышқылдары және пептидтер).