50. Табиғаттағы көміртегі мен оттегі айналымының сызба нұсқасын көрсетіңіз және қысқыша түсінік беріңіз

Көміртек айналымы – табиғатта көміртектің үздіксіз айналу құбылысы. Тірі организмдердегі көміртектің құрамы (құрғақ затқа шаққанда): су өсімдіктері мен жануарларда 34,5 – 40%, құрғақтағы өсімдіктер мен жануарларда 45,4 – 46,5%, бактерияларда 54% болады. Организмдердің өмір сүру процесі кезінде, негізінен, тыныс алу арқылы органик. қосылыстар ыдырап, сыртқы ортаға көмір қышқыл газы бөлінеді

Бұл айналым аэробты және анаэробты жағдайда жүреді. Аэробты жағдайда өсімдіктермен оксигенді фототүзуші бактериялар CO2-ні сіңіріп, органикалық қосылыстарайналдырады.

Пайда болған органикалық заттарды жануарлар мен аэробты гетеротрофтар энергия ретінде пайдаланып, ақырында CO2 тыныс алудың соңғы өнімі ретінде атмосфераға қайта оралады. Анаэробты жағдайда көміртегі айналымына аноксигенді фототүзуші бактериялар мен анаэробты тыныс алу және ашу үдерісі арқылы энергияны алатын бактериялар қатысады. Органикалық заттар жануарлар мен аэробты микроорганизмдердің энергетикалық метоболизіміне қатысып, одан соңғы өнім ретінде бөлініп шығатын СО2 атмасфераға қайта оралады. Анаэробты жағдайда СО2 аноксигендіфотосинтезді жүзеге асыратын бактериялар (гелиобактериялар, қоңыр, жасыл бактериялар) арқылы органикалық заттарға айналады. Органикалық заттар анаэробты микроорганизмдер қолданып, анаэробты тыныс алу мен ашу үрдістерінде түзілген СО2 айналымға қайта оралады.

Оттектің айналымы көміртегі айналымымен тығыз байланысты. Оттек тіршілік үшін өте маңызды. Атмосфераның оттектің мөлшері тұрақты деңгейде сақтауы өсімдіктерге байланысты. Олар оттекті фотосинтез барысында судың тотықсызданған оттегін молекулалы оттекке (О2) дейін тотықтырады.

51. Микроорганизмдерге сыртқы ортаның факторларының әсері. Ортаның қышқылдығына байланысты қандай топтарға бөлуге болады? 1. Микроорганизмдердің өніп-өсуі, тіршілігі сыртқы орта жағдайларына тікелей байланысты. Орта жағдайы неғұрлым қолайлы болса, соғұрлым ол белсенді тіршілік етеді. Табиғатта микроорганизмдерге әсер ететің жағдайларды негізінен үш топқа бөлуне болады:

1. Физикалық.

2. Химиялық

3. Биологиялық факторлар.

Физикалық фактордың әсері.

Физикалық факторлардың ішінде температураның микроорганизмдер үшін маңызы зор. Бірақ микроорганизмдер өсімдіктер мен жануарларға қарағанда температураның құбылуына төзімді келеді. әр түрлі микроорганизмдер топтары үшін температураның үш нүктессі бар: оптималь - ең тіршілікке қолайлы температура;

Минималь – бұл тіршілікке қажетті температураның ең төменгі шегі; макисаль - микроорганизмдер тіршілік ететін температураның жоғарғы шегі. Бұдан жоғарыласа, тіршілік ете алмайды. Жалпы микроорганизмдердің температураға қатысын зерттегенде оларды үш топқа бөлуге болады:

1. Психрофилдер.

2. Мезофилдер.

3. Термофилдер.

Психрофилдер. (гректің психрос –сусыз деген сөзіненшыққан). Салқын сүйгіш бактериялар. Бұларға кейбір топырақ және теңіз бактериялары, сонымен бірге балық және су өсімдіктеріне ауру қоздырғыш микроорганизмдер жатады. Көптеген психрофилдер мезофилдер үшін қолайлы температураларда өсе береді. Бұл топтағы микроорганизмдердің кейбір өкілдері төменгі температурада өсуге бейімделген. 25оС және одан да жоғары температура тіршілігн жояды. Бұларды облигат психрофилдер деп атайды. Психрофилдер 5оС немесе одан да төмен температурада өсуге бейімделген.

Мезофилдер (гректің мезос – орташа, аралық деген сөзінен шыққан). Микроорганизмдердің басым көпшілігі осы топқа жатады. Олардың ішінде ауру қоздырғыштары да бар. Адам мен жылы қанды жануарларда солардың дене температурасы деңгейінде жақсы өніп-өседі.

Термофилдер (гректің термо-жылы деген сөзінен шыққан). Жоғарғы температурада тіршілік етуге бейімделген, жылу сүйгіш микроорганизмдер. Олар үшін ең төменгі температура 45-65CоС. Облигатты термофилдер 37оС және одан да төменірек температурада өсуге қабілеті бар. Термофиль микроорганизмдердің жоғары температурада тіршілік етуі олардың клетка мембранасында болатын липидтердің құрамының ерекшеліктеріне және белоктары мен ферменнерінің температураға өте шыдамдылығына байланысты.

Ылғалдың әсері. Ылғалдылық микроорган-дің дамуын сипаттайтын маңызды фактор болып табылады. Тіршілік процесі жүру үшін барлық ағзаға су қажет. Су бір жағынан орта балып табылады, екінші тірі клеткаларда жүретін тікелей қатысатын биохимиялық реакцияларға қатысады. Суда еріген қоректік заттарды микробтар клеткасы сорып алып, қоректенеді. Мұнда суда еріген заттардың концентрациясыныңзор маңызы бар. Егер бұлзаттардың концентрациясы суда аз болса, онда оны гипотоникалық ерітінді деп атайды. Ал ол заттар концентрациясы оптималды болса, микроорганизмдер тіршілігі үшін жақсы жағдай жасалады. Заттар концентрациясы молайған сайын сыртқы ортадағы осмостық қысым арта бастайды. Ондай ерітіндіні гипертоникалық ерітінді деп атайды. Осмостық қысым жоғары ерітінділер микроб клеткасындағы ылғалды тартып алады да, клетка тіршілігін жоя бастайды. Мұндай құбылысты плазмолиз деп атайды. Кейбір микроорганизмдерге ортаның жоғарғы осмостық қысымы олардың тіршілік етуіне зиян келтірмейді. Олардың осмофильді, яғни жоғары қысымды “сүзгіштер” деп атайды. Бірқатар микроорганизмдер ас тұзының жоғары концентрациясында тіршілік етуге бейімделген. Оларды галофильдер, яғни тұздың жоғары концентрациясын “сүйгіштер” деп атайды. Оларды 2топқа бөледі: Әлсіз галафилдер- ортада тұздардың кшамасы1-10% жақсы өседі. 20% тұз концентрациясына төзімсіз болып келеді. Экстримальды галафилдер-олар ортада тұздардың шамасы 12-15% жақсы өседі. 32% болғанда да өсуге қабілетті болып келеді. . Экстримальды галафилдердің клетка қабықшасында муран қышқылы болмайды және натрий иондарының жоғарғы концентрациясы тұрақты болып келеді. Олардың цитоплазмалық мембранасында эфирмен байлансықан липидтер болады. рН орта реакцияларының әсері. Ортаның реакциясы сутек иондарының концентрациясымен сипатталады. Орта реакциясын рН сутек көрсеткішімен анықтайды. Ортаның рН дегеніміз- сутек иондарының концентрациясы. Мысалы таза судың сутек иондарының концентрациясы 10-7. рН 7-ге тең. 7-ден төмен. Микроорганизмдерді рН әсеріне байланысты 3топқа бөледі. 1. Акцидофилді-ортаның рН 4-тен төмен болғанда тіршілік ететін микроорганизмдер. Оларға бациллустардың кейбір түрлері теооксидіне жатады. 2. Нейтрофилді бактериялар- олар ортаның рН 4-тен 9 мәнінде тіршілк етеді. Бұларға көтеген микроорганизмдер жатады. 3. Алкалофилді бактериялар- олар ортаның рН-ы 9-дан жоғары мәніндң тіршілік ететін микроор-р. Оларға бациллустар, стрептакокктар. Сутек иондары микроорган.тікелей немесе жанама әсер етеді. Тікелей әсер еткен кезде микроорганизм клеткаларының өзіне әсер етеді. Жанама әсер еткенде ортаның компаненттеріне әсер етеді, нәтижесінде клеткаға ортаның түсі өзгереді. Химиялық қосылыстардың әсері.Химиялық қосылыстардың микроорган.олардың табиғатына концентрациясына байланысты болады. Химиялық заттар микроорган.өсуі мен кқбеюіне әсер етеді. Әсер ету сипатына қарай химиялық заттарды бірнеше топтарға ажыратады.

Беттік белсенді заттар – микроорганизмдердің сыртқы қабығын бұзып, цитоплазмалық мембрананың жұмыс қызметін бұзады. Бұларға детергенттер, сабындар, майлы қышқылдар жатады. Акрилдер – ( дибензопирин типтес заттар ) нуклейн қышқылдарына әсер етіп, клетканың бөліну қабілеттілігін білдіреді. Бояулар – бактериядардың өсуін тоқтатуы немесе өлтіріп жіберуі мүмкін. Оларға бриллиантты жасыл, этакридин лактат, флавакридин т.б. жатады.

Фенол мен оның туындылары – бактериялардың қабығын бұзып, белоктарды зақымдап, ферменттердің жұмысына нұқсан келтіреді.

52.Аэробты және анаэробты тыныс алу процесі, жүру процесі? Тыныс алу процесі кезінде органикалық немесе бейорганикалық заттар тотығады. Электрон, протондар пайда болады. Егер электрон доноры ретінде оттегі болса, бұл процес – аэробты тыныс алу деп аталады, егер электрон доноры емес басқа органикалық заттар болса, бұл анаэробты процес деп аталады. Тыныс алу процесінде түзілетін электрондар мен протондар электрон тасымалдану жолына түседі де ол тізбекте АТФ бөлініп шығады. Тыныс алу процесінің ерекшелігі субстратта болған энергия толығымен пайда болады. Себебі тыныс алу процесінде бірақ энергия пайда болады.

C2Н12О6 + 6СО2 6СО2 +6Н2О +6 Н2О

Тыны салу процесінде көптеген реакциялар жүзеге асады. Сәйкесінеш энергия бөлініп шығады.Сонымен бірге тыныс алу процесі реакциясы жүрген кезде әртүрлі заттар пйда болады. Ол заттар клеткадағы биосинтез процесіне қатысады. Сондықтан тыныс алу процесі клеткадағы зат алмасуға пайда келетін процес. Гликолиз процесінің соңғы өнімі пирожүзім қышқылы көмірқышқыл мен суға дейін ыдырайды. Ағылшын биохимигі Кребстың ұйғаруы бойынша тыныс алу процесі 2-3 карбонды қышқылдар пайда болатын процес. Сондықтан бұл процесті 2 не 3 карбонды қышқылдар немесе нәтижесінде көмірсулар, майлар, белоктардың тотығуы жүретін Кребс циклі деп аталады. Анаэробты тыныс алу процесі кейбір бактерияларда электрон тасымалдану тізбегі ерекше болады. Анаэробты жағдайда сутегі мен электронның акцепторы ретінде оттегінің орнына басқа қосылыстар пайдаланылады. Тыныс алу түріне байланысты микроорганизмдерді үлкен екі топқа бөледі: аэробты және анаэробты микроорганизмдер. Аэробты микроорганизмдер ортада оттегі болғанда ғана тіршілік ете алады. Ал анаэробтар оттегіне мұқтаж емес.Анаэроб микробтар облигат және факультатив деп екіге бөлінеді. Облигат анаэробтар тек оттегі жоқ жерде ғана тіршілік етеді. Молекула күйіндегі оттегі олар үшін – у (газды гангрена, сіреспе қоздырғыштары). Ал факультативті анаэробтар молекула күйіндегі оттегінің бар не жоғына қарамай тіршілік ете береді (стрептококк, дифтерия таяқшасы ж.т.б). Анаэроб ауа енуі қиын терең қабаттарда тіршілік етуге бейімделген. Кей бактериялар оттегінің өте төмен парциалды қысымында тіршілік ете алады, оларды микроаэрофилдер деп атайды (бруцеллез қоздырғышы). Ал басқалары оттегі мол жерде жақсы тіршілік етеді – аэрофилдер (туберкулез, дифтерия, тырысқақ қоздырғыштары). 6. Микроорганизмдерді дақылдандыру үшін арнайы анаэробты жағдайды жасау әдістері. 1. Физикалық – арнайы оттегісіз қоспа қосылған ауаны ығыстыру (көбіне- N,- 85%, СО2 10%, Н2 - 5%). 2. Химиялық - оттегіні химиялық жұтушылар қолданады. 3.Биологиялық - қатал аэробтар мен анаэробтарды бірге дақылдандыру (аэробтар оттегіні жұтып, aнаэробтардың өсуіне қолайлы жағдай жасайды). 4.Аралас – бірнеше түрлі әдістер қолданады.қатал анаэробтарға оптимальді жағдай жасау өте қиын іс.Сол сияқты дақылдандыруда оттегісіз жағдайды тұрақты қамтамасыз ету мүмкін емес, сол себепті ерітілген оттегі құрамынсыз арнайы орталар, оларды алу, жеткізу, анаэробтық жағдайда материалды егу аса қажет. Энергетикалық процесстерде оттегін пайдаланатын микроорганизмдерде көміртектің өзгеруі анаэробтарға тән реакциямен басталады. Бірақ анаэробты тыныс алудың бір жолымен түзілген пиро жүзім қышқылы сутегінің соңғы акцепторы ретінде аэробты микроорганизмдермен қолданылмайды, ол аз ғана мөлшердегі энергия бөлу арқылы ары қарай тотығады. Көптеген аэробты микроорганизмдерде пирожүзім қышқылы үш ферменті бар ферменттік жиынтықтың әсеріне ұшырайды. Ол ферменттердің біреуі пирожүзім қышқылының декарбоксилденуін, екіншісі НАД+-қа сутегінің тасымалдануымен оның дегидрленуін катализдейді, ал үшіншісі ацетилді топты акцептірлеп, ацетил-КоА-ны босатады. Осылайша пирожүзім қышқылының ацетил – КоА–ға дейін қышқылды декарбоксилденуі жүреді. Бактериялардың ферменттері. Ферменттер өздеріне сәйкес метаболиттерді (субстраттарды) танып, олармен өзара байланысады да химиялық реакцияларды жылдамдатады. Ферменттердің табиғаты ақуыз, метаболизмнің анаболизм (түзілу) және катаболизм (ыдырау) процестеріне қатысады. Көптеген ферментгер микробты жасушаның қүрылымдарымен өзара байланысты. Мысалы цитоплазмалық мембранада жасушаның тыныс алуы мен бөлінуіне қатысатын тотығу-тотықсыздану ферментгері; жасушаның қоректенуін қамтамасыз ететін ферменттер және т.б. бар.