Гетеротрофты микроорганизмдердің ерекшеліктері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Биология және биотехнология факультеті
Биотехнология кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

ҚАЗАҚСТАННЫҢ ӘРТҮРЛІ ТОПЫРАҚТАРЫНДАҒЫ ГЕТЕРОТРОФТЫ МИКРООРГАНИЗМДЕРДІ ЗЕРТТЕУ

Орындаған 4-курс студенті ___________ Муханова М.Е

Ғылыми жетекші
б.ғ.к., доцент ___________ Бержанова Р.Ж

Норма бақылаушы
б.ғ.д., доцент ___________ Садвакасова А.Ж

Кафедра меңгерушісі
б.ғ.д., профессор ___________ Заядан Б.К

Алматы, 2012
Мазмұны

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3

1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
0.1 Гетеротрофты микроорганизмдердің ерекшеліктері ... ... ... ... ...4
1.2 Гетеротрофты микроорганизмдердің табиғатағы рөлі ... ... ... ... 7
1.3 Топырақ - микроорганизмдердің мекен ету ортасы ретінде ... 10

ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..17

Кіріспе

Микроорганизмдер табиғатта, соның ішінде топырақта көп таралған және олар топырақтың негізгі құрам бөлігі болып саналады. Топырақ микроорганизмдердің тіршілік ету ортасы болып саналуының басты себебі оның кең масштабтағы гетерогенділігінде. Жалпы биосферадағы химиялық элементтердің миграциясы микроорганизмдердің тіршілік әрекетіне тікелей байланысты. Олар тау жыныстарының және минералдардың пайда болуына қатынасып, ерекше геохимиялық қызметтерді атқарады. Микроорганизмдер қоректену типіне байланысты: автотрофты және гетеротрофты деген үлкен екі типке бөлінеді. Гетеротрофтардың табиғатта алатын орыны мен атқаратын қызметі зор. Олар өсімдіктер мен жануарлардың шірінділерімен қоректене отырып табиғатты тазалайды. Сонымен қоса биосферада жүретін зат айналымдарына қатысады.

1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

1.1 Гетеротрофты микроорганизмдердің ерекшеліктері

Барлық микроорганизмдерде метаболизм процесстерi жүзеге асу үшiн қоректік заттар қажет. Қоректендiргiш заттар ретiнде және энергия көзі ретінде микроорганизмдер әр түрлi органикалық және органикалық емес қосылыстарды қолданады. Микроорганизмдерде қоректік заттарды қабылдайтын арнаулы орган болмайды.
Сондықтан олар қоректік заттарды барлық денесі арқылы қабылдайды да, олар клеткадағы керексіз заттарды сыртқа бәліп те үлгереді. Бұл екі процестің екеуі де ете тез жүреді [1]. Қоректік заттарды қабылдау осмос құбылысына байланысты. Өйткені бактериялар клеткасының қабығы жартылай өткізгіш келеді де белгілі қоректік заттарды қажетті мөлшерде ғана еткізіп тұрады. Микробтар клеткасында болатын заттар ерітіндісі оған белгілі мөлшерде кысым туғызады. Оны осмос қысымы деп атайды. Оның шамасы клеткадағы еріген заттың концентрациясына тығыз байланысты. Егер еріген заттың концентрациясы неғұрлым артық болса, қысым да соғұрлым арта түседі. Клеткада жүретін биохимиялық процестердің нәтижесінде жиналған заттар осмос қысымының әсерінен клеткадан сыртқа бөлініп шығып отырады. Ортада су көп болғанда цитоплазма ісініп, клетка кабығын кереді. Мұны тургор құбылысы деп атайды. Клетка шамадан тыс ісінсе, жарылып кетуіде ықтимал [2].
Қоректік ортаның концентрациясы артқан сайын, мәселен, ас тұзы немесе қант қосылғанда бактерия клеткалары сусызданады. Цитоплазма бастапқы қалындағыдан анағұрлым кішірейеді де жиырылып клетканың ішіне қарай тартылады, оны плазмолиз деп атайды. Мұнда бактерия клеткасының тіршілігі жойылады. Көптеген тағамдық заттарды сақтау үшін тұрмыста қант пен ас тұзынын, концентрлі ерітінділерін пайдалану осындай ерекшелігіне негізделген [3;4;6].
Төрт органоген қоректену үшін негізгі элементтер болып саналады - оттегі, сутегі, азот, көміртегі. Оттегі мен сутегінің негізгі көзі-су. Органикалық заттар клеткаға тек еріген күйде түсуіне байланысты су маңызды роль атқарады. Азот пен көміртегі көзі ретінде әр түрлі химиялық қосылыстарды (органикалық және органикалық емес) пайдаланады. Бактериялардыі кейбір түрлері қарапайым азотты ауадан, ал көміртегін көмірқышқылынан сіңіре алады [5]. Көміртегінің сіңірілу тәсілдеріне қарай микроорганизмдер үлкен екі топқа бөлінеді (1-сурет).

Сурет 1- Микроорганизмдердің қоректенуі бойынша топқа бөлінуі
Автотрофтар (гр. autos - өзім, tropha - тамақтану) қарапайым органикалық қосылыстарды қолдана отырып күрделі органикалық қосылыстарды өздігінен ситездей алатындар. Олар үшін көміртегі мен азот көзі ретінде көмірқышқылы мен көміртегінің өзге де органикалық емес қосылыстары, ауаның молекулярлы азоты, аммоний тұздары жатады. Осындай қарапайым заттарды қолдана отырып олар белок, май, көмірсулар, витаминдер мен ферменттерді синтездейді [6]. Автотрофтардың (прототрофтар) ішінде хемосинтездеуші, яғни фотосинтетикалық пигменттері жоқ, энергияны химиялық реакция нәтижесінде алатындар, және фотосинтездеуші, хлорофилтәріздес пигменттері бар, энергияны күн сәулесінен алатындары бар. Автотрофты микроорганизмдерге С. Н. Виноградский ашқан нитрификациялаушы бактериялар, темір бактериялары, күкірт бактериялары жатады.
Бұлардың кейбір тобына-мәселен, күкірт бактерияларына-жасыл есімдіктердегідей фотосинтез құбылысы тән [9].
Гетеротрофтар (гр heteros - өзге, tropha - тамақтану) көміртегін дайын органикалық қосылыстардан алатын микроорганизмдер жатады. 1933 ж. изотоптық әдіс көмегімен американдық ғалымдар гетеротрофтар СО2 газын сіңіре отырып көміртегін қорыта алатынын дәлелдеген. Көміртегінің көзі ретінде гетеротрофты микроорганизмдер көбінесе дайын органикалық заттарды көмірсулар, спирттерді және түрлі органикалық қышқылдарды (сүт, сірке, лимон, пропион т. б. қышқылдарды), балауыз, клечатка және т.б пайдаланады. Бұларға шіріту бактериялары, әр түрлі ашу процесін қоздырушылар және ауру туғызушы микробтар жатады. Сонымен қатар олар зат алмасу процесінде түзілетін көмір қышқылын да пайдалана алады, сәйтіп, бұл микроорганизмдердің табиғаттағы өлі қалдықтарды ыдыратудағы ролі үлкен.
Гетеретрофты микроорганизмдер ішінде автотрофтар сияқты хемосинтездеуші, энергияны химиялық реакция нәтижесінде алатын және фотосинтездеушілер, энергияны күн көзінен алатындар бар. Хемосинтездеуші гетератрофтар қолданатын субстратқа байланысты екі үлкен топқа бөлінеді: метатрофтар (хемолитотрофтар) және паратрофтар (хемоорганотрофтар). Метатрофтар немесе сапрофиттер өсімдіктердің калдықтарымен және жануарлардың өлекселерімен қоректенеді. Бұларға топырақтағы және судағы әр түрлі органикалық заттарды ыдырататын және тағамдық заттарды бүлдіретін микроорганизмдер жатады. Сонымен бірге көптеген бактериялар мен ашытқы саңырауқұлақтар, зең саңырауқұлақтары да сапрофиттер болып есептеледі. Ал паратрофтылар немесе паразиттер (гр. patogenes - ауру тудыратын) тек тірі организмдер белогында ғана көбейе алады. Бұған адам мен жануарлардың ауру қоздырушы микроорганизмдері жатады. Олардың ішінде факультативті, шартты патогенді, облигатты паразиттер бар. Облигатты паразиттерге хламидиялар, риккетсиялар, вирустар жатады.
Гетеротрофтар азот көзі ретінде дайын аминқышқылдарын пайдаланады. Қоректенудің мұндай типін аминогетеротрофты деп атайды.
Көптеген микроорганизмдер азотты күрделі қосылыстардан әрқилы дәрежеде сіңіреді. Азот -- микроорганизмдер тіршілігі үшін аса маңызды қоректік зат. Ол негізінен тірі протоплазманың тірегі [10]. Азотсыз белок та, ал белоксыз тіршілік те болуы мүмкін емес. Азотты сіңіру қабілетіне қарай микроорганизмдер үлкен екі топқа бөлінеді:
1) Аминоавтотрофты микроорганизмдер. Олар белокты азоттың минералдық және органикалық қосылыстарынан түзеді.
2) Аминогетеротрофты микроорганизмдер. Бұлардың көпшілігі жай қосылыстарда (минерал тұздарда) кездесетін көміртегі мен азоттан кейбір амин кышқылдарын түзеді. Бірақ олардың калыпты тіршілігі үшін таза күйіндегі амин кышкылдары да қажет.
Бірінші топқа азот қышқыл аммиак тұздарындағы азотты және молекула күйіндегі атмосфера азотын сіңіретін микробтар жатады да екінші топқа тірі организмнің белогынан азотты сіңіретін иемесе амин қышқылдарының қосылыстарынан азот алатын түрлер жатады.
Белок заттарын ыдырататын микробтарға көбінесе спора түзуші -- пішен таяқшасы, бациллус және тағы басқалары жатады. Мұнда белок алдымен микробтар ферменттері әсерінен пептонға, одан кейін түрлі амин қышқылдарына ажырайды. Соңында басқа микроорганизмдердің қатысуымен амин қышқылдары аммиакқа, органикалық қышқылдарға, спирттерге және түрлі көмірсутектеріне дейін бөлінеді. Егер амин қышқылдарының құрамында күкірт болса, онда ыдырау барысында ұнамсыз иісті күкіртті сутектері пайда болады [21].

0.2 Гетеротрофты микроорганизмдердің табиғаттағы рөл

Жалпы биосферадағы химиялық элементтердің миграциясы микроорганизмдердің тіршілік әрекетіне тікелей байланысты. Олар тау жыныстарының және минералдардың пайда болуына қатынасып, ерекше геохимиялық қызметтерді атқарады:
1) Энергетикалық- бұл фотосинтез барысында энергия қорының жиналып, қоректік тізбек арқылы берілуімен байланысты. Тірі ағзалар күн энергиясын (аккумуляция) өз денесінен өткізіп оны басқа энергия түрлеріне айналдыра алады ( химиялық, жылу)
2) Газдық функциясы - тіршілік ортасының белгілі химиялық газдық құрамын тұрақты ұстау немесе оны өзгерте алу.
3) Тотығу- тотықсыздану қызметі, барлық тірі организмдер үшін оттек өте қажет. Осы оттектің болуы нәтижесінде тотығу және тотықсыздану процестері үнемі жүріп отырады.
4) Концентрациялық - бұл ағзалардың өз денесінде шашыранды химиялық
элементтерді ортамен салыстырғанда бірнеше есе жоғары жинақтай алуы. (мысалы: теңіз балдырларында йодтың көп болуы және т.б.)
5) Деструкторлық - бұл ағзалардың тіршілік әрекеті нәтижесіндегі өнімдерінің және өлгеннен кейін өздерінің жойылуы ( оны жүргізетін деструкторлар, редуценттер) [12].
6) Транспорттық қызметі - бұл ағзалардың активті тіршілігі барысында зат пен энергияның ауысуы ( құстардың және балықтардың миграциясы, т.б.)
7) Орта қалыптастыру қызметі: Бұл функция интегралдық функция болып табылады (өзге функциялардың бірлесе отырып әсер ету нәтижесі). Ортаның физикалық-химиялық параметрлерінің өзгерістерге ұшырауы, түптеп келгенде осы функциямен байланысты.
8) Ыдырату қызметі: бұл функция орта қалыптастыру функциясына қарама-қарсы. Бұл функция организмдердің трофтық (қоректену) және транспорттық (тасымалдаушылық) әрекеттері арқылы көрініс береді.
Зат айналымы- заттектердің атмосферада, гидросфера мен литосферада, соның ішінде ғаламшар биосферасына енетін қабаттарда болып жататын процестерге үнемі қайталап, үздіксіз қатынасуы [16].
Гетеротрофты микроорганизмдер көміртегі айналымында маңызыды роль атқарады [4]. Атмосфералық ауа құрамында шамамен 0,03% С02 бар. Көміртегінің циклдық айналымы бір - біріне ұқсамайтын екі процесс арқылы: оттекті фотосинтез және тыныс алу. Оттекті фотосинтез кезінде аэробты цианобактериялар және жасыл өсімдіктер көміртегінің тотыққан формасын (СО2) тотықсызданған күйге айналдырады. Ал сутегінің тотықсызданған формасын (Н20) 02 дейін тотықтырады.
Жер бетіндегі барлық тіршілік микроорганизмдерге тәуелді. Күрделі органикалық азоттық қосылыстар өте көп молшерде қоршаған ортаға, әсірессе топыраққа түседі. Осыдан басқа айналамыздағы ортаға өте жоғары мөлшерде белоктың ыдырау өнімдері, адамдар мен жануарлар нәжістері арқылы мочевина және несепнәр қышқылы бөлінеді. Бұл күрделі азотоқосылыстар әр түрлі микроорганизмдер көмегімен аммоний және азотқышқылды тұздарға дейін ыдырап толық миниерализацияланып, өсімдіктің тамыр жүйесі арқылы жоғарғы өсімдіктер бойына тарап, қайтадан өсімдік белоктарына айналады. Кейбір топырақ микроорганизмдері ауаның азотын сіңіруге қабілетті. Азотты қосылыстардың үздіксіз синтезі мен бөлінуі табиғаттағы азот айнамыла байланысты. Азот айналымының микробиологиялық процесстері топырақтың өнімділігін арттырады және топырақты сауықтырады. Сонымен қоса санитарлы гигиеналық жай күйін арттырады [18].
Табиғаттағы азот қоры өте мол. Оның басым көпшілігі әлемде тіршілік ететін организмдер құрамында болады. Егер осы организмдердегі көміртегінің мөлшері 700 биллион тонна болса, ондағы азоттың мөлшері 20 -- 25 биллион тоннадан аспайды. Табиғаттағы жасыл өсімдіктер жылына 20 бил-лион тоннадай көміртегін, 1 -- 1,5 биллион тоннадай азот сіңіреді.
Топырақтың әр түрлі типтерінің бір гектардай жырту кабатын-да тіршілік ететін бактерия, саңырауқұлақ, балдыр, насеком және басқа да жәндіктердің кұрамында шамамен 6-дан 18-тоннаға дейін байланыоқан түрдегі азот болады.
Азоттың сарқылмас қорының бірі -- атмосфера [19]. Ғалымдардъщ есебіне қарағанда, әрбір гектар жер бетіндегі ауада 80 000 тоннаға жуық молекула күйіндегі азот бар. Бұл ауыл шаруашылық дақылдарынан кем дегенде бір миллион жылдан астам уақыт ішінде мол әнім алуға мүмкіндік берген болар еді. Бірақ өсімдіктердін азотқа тапшы болатыны әрқашан да байқалады. Өйткені ауадағы азот негізінен молекулалық азоттан түрады да, өсімдіктер оны сіңі-ре алмайды. Сонымен қатар топырақтағы азоттың басқа да қосы-лыстарының біразын өсімдіктер сіңіре алмайды. Сондықтан мүндай қосылыстар өзгеріске үшырауы, яғни ыдырауы керек. Азоттьщ осындай органикалыц түрлерінің минералдьщ азотқа айналуын азот қосылыстарының аммонификациялануы деп атайды. Бүл процеске бактериялар, актиномицеттер және саңырауқүлақтар қаты-сады.
Азот айналымының екінші кезеңінде аммонификациялану нәтижесінде пайда болған аммиак алдымен азотты, кейіннен азот қышқылына дейін тотығады. Бүл процесті нитрификация деп атайды [4]. Нитрификация -- ерекше микроорганизмдер топтарының қаты-суымен жүретін процесс. Нитрификация барысында нитраттар, яғнк азот қышқылының түздары пайда болады. Олардың түзілуг топырақтың ауа режимінің жақсаруына тікелей байланысты. Егер топырақтың ауа режимі жаксарса, нитраттардың жиналуы ғана күшейіп қоймай, сонымен қатар азоттық органикалық заттардың минералдануы да тездетіледі.
Азотты заттар айналымының үшінші кезеңінде топыраққа жиналған нитраттар тотықсызданадьі. Оны денитрификация деп атайды. Бұл негізінен топыраіқтағы азот қорының босқа ысырап олуымен байланысты. Сондықтан егін шаруашылығына зиянды деп есептеледі.
Табиғатта азот айналымындағы төртінші кезеңде микроорганизмдердің әсерінен ауадағы атмосфералық азот топырақта жиналады. Бұған түйнек баіктериялары, топырақта өз бетінше тіршілік ете алатын азотобактер, клостридиум паеурианум бактериялары қатысады. Қолайлы жағдай туғанда туйнек бактериялары бұршақ тұқымдас өсімдіктермен бірлесіп, селбесіп тіршілік ете отырьга, жылына егістің әр гектарында ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.