1билет

1. Микробиология және вирусология пәніне кіріспе.

2. Микроорганизмдер физиологиясы.

3. Микробиологиялық лабораторияда жұмыс істеу ережесі.

1. Микробиология грек тілінен аударғанда микрос-кішкентай, био – тіршілік, логос – ғылым д. м. б. Ол жай көзбен көрінбейтін, өте ұсақ организмдер жайлы ғылым. Микробтар әлеміне бір клеткалы жасыл балдыр-р, қарапайымдылар, микроскопиялық саңырауқұлақ-р, актиномицеттер, бактерия-р, ашытқылар, микоплазма, вирустар жатады. Микробиология – микроорганизмдерің биологиялық қасиеттерін, генетикасын, экологиясын, олардың табиғатта, адам, жануарлар мен өсімдіктер тіршілігіне әсер ететін рөлін зерттейтін ілім. Микроорганизмдер биотехнологиясының дамуы микробиология, генетика, биохимиядағы фундаменталды зерттеулермен қатар жаңа приборлар мен аппараттар дайындау, қазіргі заманға сай технологиялық линияларды құрастыру, биообъектілермен жұмыс жасағанда инженерлік-конструкциялық шешімдерді жетілдіруіне көңіл аударылады. Биообъектілерден, шикізат, технологиялық жағдай және құрал-жабдықтардан құралған биотехнологиялық жүйе өндірісте нақты өнім алу үшін тағайындалады. Ашыту, биосинтез және биотрансформация процестері нәтижесінде өнім алынады. Биотехнологиялық жүйеде нақты орынды микроорганизмдер алады, ал технологиялық үрдістің аппараттық жабдықталуы, субстратты таңдауы микробтың биологиялық қасиеттер ерекшеліктеріне, олардың ферментациялануына байланысты. Биообъект ретінде микроорганизмдерді айрықша қолдануы келесі критерийлерге сүйенеді: микроорганизмдерің жылдам көбеюі, биосинтездің көптеген метаболизм жолдарының болуы, жоғары ферменттік қасиетке ие болғандықтан түрлі органикалық заттарды, ксенобиотиктерді ыдырату қабілеттіліктері және керісінше, аэробты және анаэробты жағдайда бейорганикалық заттардан органикалық қосылыстар түзу, микроорганизмдердің барлық жерде кездесуі, экстремалды жағдайларға олардың жылдам бейімделуі, гендік-инженерлік манипуляциялар үшін жоғары организмдермен салыстырғанда микробтық клетканың ауқымды технологиялық қол жетерлігі. Сондықтан да биотехнологияда қолданылатын микроорганизмдер түрлері мен штаммдар саны күнделікті өседі, кеңейеді және пайдалы қабілетін зерттеу спектрі өседі. Бұл метаболизмді реттеу механизмдерін әбден білу және оларды меңгере білу, шеберлікпен бейімделген биоөндіріске жаңа инженерлік технологиялар мен приборларды кіргізу болып табылады.

2. 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).

Метаболизм организмдердiң зат және энергия алмасуының биохимиялық процесiнiң бiрлестiгi, яғни ассимиляция (заттардың организмге түсiп сiңiрiлуi) және диссимиляция процесiнiң жиынтығы. Бұл процестер клетканың сыртында экзоферменттердiң әсерiнен жүредi. Жәй қосылыстардан клетка денесi құрылады. Бұны анаболизм –құрылыстық алмасу деп атайды.

Метаболизм процесiнiң өтуi үшiн энергия қажет. Бұл энергия клеткада органикалық заттар тотыққанда түзiледi. Организмге түскен заттар түрлi өзгерiстерге ұшырайды. Оны катаболизм (энергетикалық алмасу ) д. а. , яғни энергия құрастыру жолы. Органикалық заттардың тотығуы –тыныс алу болып табылады. Анаболизм мен катаболизм және клеткадағы қоректену , тыныс алу байланысты, яғни бiр екзде жүруi мүмкiн.

Микроб клетканың химиялық құрамы.

Химиялық құрамы өсiмдiктер мен жануарларға ұқсас. Оның 70-85 % судан, 15-25 % құрғақ судан құрылады, көмiртегi мөлшерi 45-55 % , оттегi -30 %, сутегi –6-8 %, Р, К, Mg, Fe- 3-10 %.

Су- аса қажеттi зат. Түрлi химиялық, биологиялық процестер суда жүредi. Жалпы клеткаға түсетiн заттар мен зат алмасу әсерiнен тықа шығарылатын қалдықтар су көмегiмен жүредi. Судың бiр бөлiгi бос күйде, ал қалған бөлiгi байланысқан күйде кездеседi. Байланысқан су цитоплазмада берiк қосылыс түрiнде кездеседi, ал бос су органикалық және минералды қосылыстарды ерiтедi.

C, N , O, H –құрғақ заттаың 90-97 85 % -алады. Құрғақ заттың басым көпшiлiгiн белок құрайды. Оның мөлшерi тұрақты болмайды. Микробтардың жасына, қоректiк ортаның құрамына байланысты . Мысалы:ашытқыда 40-60 %, саңырауқұлақтарда 15-40 % болады.

Клеткада жәй белоктар –протейндер, күрделi –нуклепротеидтер болады.

Көмiрсулар – мөлшерi 12-28 % , көпшiлiгi жәй қантқа айналатын полисахаридтерден тұрады. Соның iшiнде гликоген, декстрин, глюкоза, глюкоурон қышқылы кездеседi.

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 :

Мет 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.

Микроорганизмдер басқа организмдер сияқты қалыпты тiршiлiк ету үшiн үнемi энергияны керек етедi. Микробтар энергияны органикалық немесе минералдық заттарды химиялық жолмен ыдыратуда алады. 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:

1. 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.

Анаэробтар табиғатта кең тараған, топырақтың терең қабатында тiршiлiк етедi. Клетка қоректену кезiнде эндотермиялық реакция басым болады. Өйткенi энергия босап, сыртқа шығады.

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.