Тақырып4.Микроорганизмдер генетикасы. Эукариотардың митоз процесі

Микробтар әлемінін дамуы табиғаттағы жалпы биологиялық заңдылыққа бағынады. Ч.Дарвин эволюцияның шешуші факторлары ретінде өзгергіштікті, бейімделушілікті (адаптация), тұқым қуалаушылықты және тіршілікте жеңіп шығуды атап көрсеткен болатын. Қандай организмді алсақ та ол өзінің ата-тегіне бір ұқсастығы болады. Арнаулы структуралық және атқаратын қызметі жағынан белгілі бір қасиеттің біршама тұрақты күйде сақталып, ұрпақтан-ұрпаққа беріліп отыруын тұқым қуалаушылық деп атаймыз. Бірақ әрбір жеке организмнің осымен бірге ата-анасынан өзіндік ерекшеліктері де болады. Бұл құбылысты өзгергіштік деп атайды.

Организмді қоршап тұрған ортаның өзі де құбылмалы болғандықтан, осындай жағдайда тіршілік ететін микроорганизмдердің физиологиялық және биохимиялық қасиеттері де өзгеріске ұшырап отырады. Егер бұл орта біршама тұрақты болса, пайда болған қасиет те микроорганизмдерде бекіп, біраз уақыт сақталады. Мұның өзі микроорганизмдердің жаңа ортаға бейімделуінде зор маңызы бар жағдай.

Л.Пастер тіршілік ортасын өзгерте отырып, организмдегі пайдалы қасиеттерді ұзақ уақытқа жоғалтпай, сақтап қалуға болады деп көрсеткен.Табиғатта өзгергіштік пен тұқым қуалаушылық процестері үнемі жүріп жатады. Осындай жағдайда көптеген микроорганизмдер табылып, зерттелінді. Практикада олардан ферменттерді, антибиотиктерді және басқа да түрлі заттарды алу жүзеге асырылды. Әрине табиғатта кездесетін микроорганизмдер өнімділігі жағынан біздің талабымызға сай болмай шығуы да ықтимал. Сондықтан ғалымдар микроорганизмдердің пайдалы қасиеттерін одан әрі жетілдіріп, алынатын өнімнің сапасын және санын арттыруға бағытталған зерттеулер жүргізуде. Қазіргі кезде түрлі әдістерді қолдана отырып, алдын ала жасалған жоспар бойынша белгілі бір пайдалы қасиеті бар микроорганизмдерді сұрыптап алуға жол ашылды. Бұны селекция - сұрыптау әдістерін қолдана отырып жүзеге асыруға болады.

Қазіргі кезде микроорганизмдер клеткасының құрылысы біршама жақсы зерттелді. Оның тұқым қуалаушылық қасиеті клеткадағы дезоксирибонуклеин қышқылына (ДНҚ) байланысты екені анықталды. ДНК-ны тұқым қуалаушылықтың материалдық негізі деп атайды. Ол тұқым қуалаушылықты бағыттайтын және бақылайтын фактор. Демек, ол тіршілік кілті десек те қателеспейміз.

Ал ДНҚ молекулалары белгілі бір жағдайлар әсерінен өзгеріске ұшырауы мүмкін. Сонда микроорганизмнің тұқым қуалаушылық қасиеті де өзгереді. Мұны генетикада мутация деп атайды.

Мутация латынша mutatio - өзгеріс деген сөз. Бұрын ұр-плқтап-урпаққа берілетін өзгерістердің барлығы дерлік мутация болады деген пікір басым болды. Қазір мутацияға хромосомдар структурасында және олардың химиялық құрамында болатын молекула дәрежесіндегі өзгерістерді жатқызады. Ол морфологиялық және биохимиялық қасиеттердің өзгеруінен зат алмасудың тиісті бөлімінің қайтадан құралуына әкеліп соқтырады. Бұл қасиеттердің өзгерісі әр түрлі жағдайлардан: сәуле энергиясынан (рентген, ультракулгін сәулелер), түрлі химиялық заттар әсерінен (иприт, мышьяк, креозит, хром т.б.) және басқа да факторлардың, яғни генетика тілімен айтқанда мутагендердің әсерінен болуы ықтимал. Мәселен, ультракулгін сәулемен әсер ету арқылы пенициллиум саңырауқұлағының жаңа тобы алынды. Олар бастапқы топқа қарағанда пенициллинді мың есе көп түзді. Сол сияқты рентген және басқа да күшті сәулелермен әсер етіп, практикада мукор, ашытқы саңырауқұлақтарының, азотобактердің тұқым қуалаушылық қасиетіне берілетін, бұл қасиеттер біржолата бекіген жаңа топтары алынды. Рентген сәулесінің микроорганизмдерде жаңа қасиет туғызатынын І925 жылы Г.А.Надсон мен П.С.Филиппов ашқан болатын. Жалпы бақылауға көнетін химиялық немесе физикалық агенттердің көмегімен жүзеге асырылатын мутацияларды индукциялық мутация деп атайды.

Генетиканың микробиология саласындағы жетістіктері антибиотиктерді және басқа да биопрепараттарды даярлауда көп көмегін тигізді.Қазір микробиологтар алдында бактериялар физиологиясын жете зерттеп білу, соның арқасында олардың қасиеттерін өзгертуді меңгеру міндеті тұр.

Негізгі әдебиеттер: [1-8] Қосымша әдебиеттер: [9-30]

Тақырып 5. Микроорганизмдер және сыртқы орта жағдайлары.

Микроорганизмдердің қарқындап көбеюі орта жағдайларына тығыз байланысты және өскен ортасы қолайлы болғанда олар тез көбейеді. Микроорганизмдердің осы қасиеттері негізінде оларға әр түрлі жағдаймен әсер етіп, белгілі бір қасиеттерін дамытуға, қажетсіз қасиетін жоюға мүмкіндік болады. Микроорганизмдерге әсер ететін жағдайлар (факторлар) үш топқа жіктеледі, олар: физикалық, химиялық және биологиялық факторлар.

Микроорганизмдерге ылғалдың әсері. Микроорганизмдер клеткаларының 85%-тейі судан тұрады. Сондықтан олардың тіршілік әрекеті ылғалды жерде ғана жүреді. Көптеген қоректік заттарды микробтар клеткасы тек ерітінді күйінде ғана сіңіре алады. Ылғал әсіресе, микроорганизмдер клеткасы бөлінгенде және көбейгенде қажет. Кейбір микроорганизмдер ылғалдың тапшылығына қарамастан тіршілік ете береді. Ал микроорга-низмдердің хайсыбір топтары құрғақ жерде бірнеше жылдар бойы тіршілік қабілетін жоймайды. Бактериялар және төменгі сатыдағы саңырауқұлақтар спораларының тіршілігі үзақ уақыт бойы сақталады. Бірақ қүрғақ жерде өніп-өсе, кебейе алмайды.

Қүрғатылған микроорганизмдер активті түрде әрекет етпегенімен, тіршілігін үзақ сақтай алады. Спора түзбейтін таяқша бактерияларды кептіргенде барлығы дерлік қырылып қалмайды. Мәселен, сірке қышқылы және иитрлендіруші бактериялар құрғақшылыққа аса сезімтал, олар тез қырылып кетеді. Ал туберкулез және сүзек таякшасы құрғақ күйінде бірнеше жұмадан бірпеше айға дейін тірі сақталады. Сүт қышқылы бактериялары құрғақ, тірі күйінде бірнеше ай және жыл сақталады. Олардың осы қасиетін түрлі сүт тағамдарын даярлауда құргақ ашытқьшы әзірлеуде қолданады. Құрғатқан ашытқы саңырауқұлақтар да жақсы сақталады. Түрлі ауыл шаруашылық өнімдерін сақтағанда алдымен оларды кептіреді. Бірақ олардағы ылғал мөлшері бөлме ауасындағы ылғал шамасымен тығыз байланысты. Сондықтан түрлі бөлмелер мен қоймалар ауасынын ылғалдығы белгілі бір ережелерге сай болып, ол қатаң сақталуы тиіс.

Микроорганизмдерге температураның әсері. Орта температурасы - микроорганизмдерге әсер ететін негізгі факторлардың бірі. Өсімдіктер мен жануарлардан микроорганизмдердің айырмашылығы - микроорганизмдер температураның өзгеруіне төзімді келеді.

Микроорганизмдерге химиялық факторлардың әсері.

Түрлі химиялық заттар әр түрлі микроорганизмдерге түрліше әсер етеді. Мәселен, ішінде шіріту бактериялары бар суға алдын ала пептон заты бар шыны капилляр түтікті малса, бірнеше секундтан кейін осы араға бактериялардың барлығы жиналады. Мұндай құбылысты оң хемотаксис деп атайды. Бұдан басқа теріс хемотаксис болуы мүмкін.

Негізгі әдебиеттер: [1-8]

Қосымша әдебиеттер: [9-30]

Тақырып 6. Вирустар, құрылысы, морфологиясы

Вирустардың шығу тегі жайында бірнеше пікірлер бар. Дегенмен вирустар эволюциясы өсімдіктермен, жануарлар әлемі және адам эволюциясына тығыз байланысты.

Ұзақ жылдар бойы вирустар шамасы көзбен бағдарланды. Ғалымдар келе-келе вирустарды мөлшері бұрыннан белгілі саңылаулары бар сүзгіден өткізіп, бақылап жүрді. Әрине бұл өте қиын да, ауыр жұмыс еді. Бұдан кейін центрифугалау әдісі қолданылды. Ішінде вирусы бар қоректік затты центрифугада белгілі бір шапшаңдықпен айналдырса, олар пробирканың түбіне шөгеді. Мұнда центрифуганың айналу шапшаңдығы мен соған бай-ланысты вирустардың тұну уақытын біле отырып, арнаулы формуламен олардың мөлшерін біршама дәл анықтауға болады. Бұл әдіспен тек мөлшерін ғана емес, вирус бөлшектерінің салмағын да өлшеуге болатын-ды. Сөйтіп, орташа мөлшердегі вирус бөлшегі әдеттегі бактериядан 1500 есе женіл екені анықталды.

Вирустар әлемінде де "алыптары" мен ұсақтары болатыны анықталды. Ең үлкен вирустар, яғни шешек, құтыру, трахома вирустары 200-400 миллимикроңдай, ал ең ұсақтары - полиомиелитті, энцефалитті қоздырушылар бірнеше олдаған мың миллимикрондай ғана болады. Мәселен, полиомиелит вирусының бөлшегімен салыстырғанда кәдімгі ашытқы саңырауқұлақтар 1000 еседей асып түседі. Сонда тігін машинасының инесінің ұшына 100 мыңдай вирус бөлшегін орналастыруға болады екен. Егер де вирустар бір жерге жиналса, онда әдемі кристалдар түзетінін байқайсыз. Бұндай кристалдарды тек пробиркадан ғана емес, зақымданған клеткалардан да айқын байқауға болады.

Ал вирустарды химиялық жолмен зерттегенде онда негізінен белок және аз мөлшерде нуклеин қышқылы болатыны анықталды. Сондықтан мұндай тіршіліктің материалдық негізіне тоқталып өткен қолайлы деп есептейміз.

Нуклеин қышқылдары вирус бөлшектерінің маңызды бөлігі. Сондыктан нуклеин қышқылдарын екіге бөледі: дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) және рибонуклеин қышқылы (РНҚ). Бұлардың барлығы дерлік нук-леотидтер деп аталатьш "кірпіштерден" түрады. Адам, жануарлар, өсімдіктер және бактериялар клеткаларында РНҚ және ДНҚ міңдетті түрде кездеседі, ал вирустарда бұның тек біреуі ғана болады. Сондықтан олар құрамында РНҚ және ДНҚ-ы бар вирустар деп ажыратылады. Мәселен, шешек вирусы, аденовирустар, бактериофатарда ДНҚ, ал тұмау және полиомиелит вирустарывда тек РНҚ болады.

Соңғы жылдары белок молекуласындағы ең болмаса бір амин қышқылын өзгертсе, оның қасиеті де өзгеретіні дәлелдеңді.

Белок молекуласындағы амин қышқылдарының бірізділігін зерттеу қазір техниканың көмегімен шешілуде. Жуықта ғалымдар темекі теңбілі вирусындағы белок құрылымын зерттеп шешті. Оның жеке тізбегінің өзінде 158 амин қышқылдары, ал вирустың барлық тізбегінде 2130 амин қышқылдары болатыны анықталды.

Қүрамы күрделі вирустарда белок пен нуклеин қьгшқылдарынан басқа, көмірсулары, май тәрізді заттар, әсіресе маңызды нәрсе — ферменттер кездеседі.

Вирус бөлшегінің жеке компоненттері өте күрделі қызмет атқарады. Мысалы, белок қабықша вирусты қолайсыз жағдайдан сақтайды, нуклеин қышқылы оның түқым қуалаушылық және зақымдаушылық қасиетін анықтайды, ал ферменттер басқа организм клеткасын ерітіп, вирустың оған енуін оңайлатады,

Негізгі әдебиеттер: [1-8]

Қосымша әдебиеттер: : [9-30]

Тақырып 7. Патоген микроорганизмдер.

Вирустар жөніңдегі ілім — вирусология гылымы XIX ғасырдың аяғында көрнекті орыс галымы Д. И. Ивановскийдің темекі теңбілі ауруын зерттеп, ол аурудың микробтардан да ұсақ тірі дүние әсерінен болатындығы жөніңде пікір айтып, еңбектер жазумен байланысты жарық керді. Д. И. Ивановекий бұл аурудың әдеттегі бактериялардан сүзетін сүзгілер саңылауларынан өтіп кететінін және ол сүзінді сұйықты темекіге жұқтырса, олар қайтадан ауратынын анықтады.

Ауырған темекінің жапырақтары теңбілденіп, сарғая түседі екен. Міне содан оның осы ауруға шалдықканын байқауға болады. Ол зақымдалған темекі жапырағына арнаулы тексеруі жасағанда сүзіңдіде кристалдардың барлығын анықтады. Осыдан қьгрық жыл өткен соң америка ғалымы У. Стенли (1935) бұл кристалдарды зерттегенде, оның темекі теңбілі вирустарының шоғырланған жиынтығьнан тұратынын анықтап, баяндап берді. Бұл үшін оган осы вируспен зақымдалған темекі теңбілі байқалған өсімдіктің бір тоннадайының шырынын сығып алуға тура келді.

XIX ғасырдың аяғы XX ғасырдың басында осы саладағы ғылымда өте көптеген деректер жинала бастады. Ақыр аяғында, Д. И. Ивановский ашқан тірі дүниесі - вирустар екендігіне енді ешбір күмән болмады. Ф. Леффлер мен П. Фрош (1898-1899 ж). Д.И.Ивановскийдің сүзу әдісін қолдана отырып, аусылдың да вирустар әсерінен болатынын дәлелдеп берді. 1911 жылы П. Раус тауық саркомасы (арам ісік) вирустық ауру екенін анықтаса, Туорт пен Д. Эррель (1915-1917 ж.) микробтар әлеміндегі бактериялардың өздері де вирустардың ерекше тобы - бактериофагтармен зақымдалатынын дәлелдеді. Бактериофаг тірі бактериялар клеткасына еніп, оны іштей жеп құртады.

Көрнекті орыс ғалымы Д.И.Ивановский негізін қалаған вирусология ғылымы соңғы жылдары шетелдерде де, біздің елімізде де ете зор қаркынмен дамыды. Осының арқасында адам, жануарлар, өсімдіктер және микробтардың көптеген вирустық аурулары табылып зерттеледі.

Негізгі әдебиеттер: [1-8]

Қосымша әдебиеттер: : [9-30]

Тақырып 8. Қолданбалы микробиология

Басқа элементтермен қатар азот белок молекуласының негізгі құрылым бөлігі болып есептеледі. Табиғатта азот қоры өте мол. Оның басым көпшілігі әдемде тіршілік ететін организмдер құрамында болады. Егер осы организмдердегі көміртегінің мөлшері 700 биллион тонна болса, ондағы азоттың мөлшері – 20-25 млн тоннадан аспайды. Табиғаттағы жасыл өсімдіктер жылына 20 тоннадай көміртегін, 1-1,5 биллион тоннадай азот сіңіреді.

Топырақтың әр түрлі типтерінің 1 га жырту қабатында тіршілік ететін бактерия, саңырауқұлақ, балдыр, насеком және басқа да жәндіктердің құрамында азот шамамен 6-дан 18 тоннаға дейін байланысқан түрде болады.

Азоттың сарқылмас қорының бірі –атмосфера. Ғалымдардың есебіне қарағанда әрбір гектер жердің бетіндегі ауада 80 мың тоннаға жуық молекула күйіндегі азот бар. Бұл ауыл шаруашылық дақылдарынан кем дегенде 1 млн жылдан астам уақыт мол өнім алуға мүмкіндік берген болар еді. Бірақ, өсімдіктердің азотқа тапшы болатындығы үнемі байқалады. Өйткені, ауадағы азот молекулалы азоттан тұрады да, өсімдіктер оны сіңіре алмайды. Сонымен қатар, топырақтағы азоттың басқа да қосылыстарының біразы өсімдіктердің сіңіруіне жарамсыз. Сондықтан мұндай қосылыстар өзгеріске ұшырауы, яғни ыдырауы керек. Азоттың осындай органикалық түрлерінің минералдық азотқа айналуын азот қосылыстарының аммониландырылуы деп атайды.

Күрделі белок заттары минералды жай қосылысқа ыдырата отырып, микроорганизмдер өз денесіне қажетті заттарды қамтиды да, көбейеді. Әрине, ыдыратқан затқа қарағанда микробтар салмағы едәуір аз болады. Мұның өзі микробтардың ұсақтығына қарамастан, табиғатта атқаратын қызметінің зор екендігін аңғартады. Бұл процесске бактериялар актиномицеттер және саңырауқұлақтар қатысады.

Азот айналымының екінші кезеңінде аммонилану нәтижесінде пайда болған аммияк алдымен азотты, кейіннен азот қышқылына дейін тотығады. Бұл процесті нитрлендіру деп атайды. Нитрлендіру ерекше микроорганизмдер топтарының қатысуымен жүретін процесс. Нитрлендіру барысында нитраттар, яғни азот қышқылының тұздары пайда болады. Олардың түзілуі топырақтың ауа режимінің жақсаруына тікелей байланысты. Неғұрлым топырақтың ауа режимі жақсарса, соғұрлым нитраттардың жиналуы ғана күшейіп қоймай, азотты органикалық заттардың минералдануы да тездейді.

Азотты заттар айналымының үшінші кезеңінде топыраққа жиналған нитраттар тотықсызданады. Оны денитрлендіру деп атайды. Бұл негізінен топырақтағы азот қорының босқа ысырап болуымен байланысты. Сондықтан ол егін шаруашылығына зиянды деп есептелінеді.

Негізгі әдебиеттер: [1-8]

Қосымша әдебиеттер: : [9-30]