Цианобактерия спирулинаның биотехнологиядағы маңыздылығы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 33 бет
Таңдаулыға:

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Биология факультеті
Микробиология кафедрасы

БІТІРУ ЖҰМЫСЫ

Цианобактерия Spіrulіna platensіs-тің өсуі мен өнімділігіне
қоректік ортадағы натрии нитраттың әсері

Орындаған:

Ғылыми жетекшісі:
б.ғ.к.
Д.К. Кирбаева

Кафедра менгерушісі,
б.ғ.д., профессор А.А.
Жұбанова

Норма бақылаушы: М. Ж.
Ыбраймова

Алматы, 2009ж
РЕФЕРАТ

Бітіру жұмысы 35 бет, 7 сурет, 1 кесте, 51 әдебиеттен тұрады.

Кілтті сөздер: Цианобактерия, спирулина, Заррука қоректік ортасы,
биологиялық белсенді заттар (ББЗ), модификацияланған қоректік орталар,
фототрофты микроорганизмдер, биомасса, жалпы белок.

Зерттеу нысаны: әл-Фараби атындағы ҚазҰУ микробиология кафедрасының
микробалдырлар коллекциясынан алынған Spirulina platensis ZBK-1 штаммы
пайдаланылды. Ал спирулинаның өсімі мен өнімділігін зерттеу үшін қоректік
ортаға азот көздері ретінде натрий нитратының әртүрлі концентрациялары
алынды.
Бітіру жұмыстың негізгі мақсаты: Цианобактерия Spirulina platensis
штамының өсуі мен өнімділігіне қоректік ортадағы натрий нитратының әртүрлі
концентрацияларының әсерін анықтау.

Бітіру жұмысымда - Заррука қоректік ортасындағы натрий нитратының
әртүрлі концентрациялары алынып, цианобактерия Spirulina platensis
клеткаларының өсу динамикасы мен өнімділігі қарастырылады.

Зерттеу жұмысы микробиология кафедрасында өткізілді.

МАЗМҰНЫ

КIРIСПЕ 4
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ 5
1.1 Цианобактерия спирулинаның биотехнологиядағы маңыздылығы 5
1.2 Спирулинаның морфологиялық, физиологиялық және биохимиялық
ерекшелігі 9
1.3 Цианобактерия Spіrulіna platensіs штамының өсуіне қоректік
ортаның маңызы 16
2 МАТЕРИАЛДАР МЕН ЗЕРТТЕУ ӘДIСТЕРI. 19
2.1 Спирулина штамын өсіру жолдары 19
2.2 Спирулинаның биомассасын анықтау әдістері 20
2.3 Спирулинаның белок құрамын анықтау әдістері 21
2.4 Спирулинаның пигменттер құрамын анықтау әдістері 21
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ТАЛҚЫЛАУЛАР 23
3.1 Spіrulіna platensіs ZBK-1 штамының өсу динамикасы мен
өнімділігіне қоректік ортадағы натрий нитратының әртүрлі
концентрацияларының әсері 23
3.2 Spіrulіna platensіs ZBK-1 штаммының пигменттер құрамына
натрий нитратының әртүрлі концентрацияларының әсері 25
3.3. Spіrulіna platensіs ZBK-1 штаммының құрғақ биомассасындағы
белок мөлшеріне натрий нитратының әртүрлі 28
концентрацияларының әсері
ҚОРЫТЫНДЫ 30
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТIЗIМI 31

КІРІСПЕ

Қазіргі кезде зерттеушілер биотехнологияның дамуына байланысты табиғи
күн сәулесін пайдаланып, бейорганикалық заттардан күрделі органикалық
заттарды түзетін құндылығы жоғары тағамдық және жемдік өнімдерді алуға
қолайлы фототрофты микроорганизмдер биотехнологиясына көп көңіл бөлуде 1.

Фототрофты микроорганизмдердің үлкен бір тобына кіретін цианобактерия
Spirulina биомассасы - 50-70% жуық белок, 4-6% май, 10-12% көмірсу және β-
каротин мен витаминдердің В тобының үлкен жиынтығы бар тірі организмдер
үшін аса қажетті биологиялық белсенді заттардан (ББЗ) тұрады 2.
Қазіргі кезде бірклеткалы микробалдырлардың белсенді өсуіне жарықтың,
температураның, көмірқышқылының және суспензияны араластырудың әсері жан-
жақты зерттелгенмен, қоректік ортаның оптималды құрамын табу жұмыстары әлі
күнге дейін өзекті. Себебі, микробалдырларды өсіруде қоректік ортадағы
биогенді элементтердің құрамы, оның өнімділігі мен химиялық құрамын
анықтаушы факторлардың бірі болып саналады. Ал қолайлы қоректік орта
құрамын жасау арқылы фототрофты микроорганизмдердің өнімділігін арттыруға
болады.
Дамыған шет елдер мен ТМД елдері спирулина биомассасынан жасалаған ББЗ-
ды және препараттарды көптеп өндіруде. Бірақ біздің елімізде спирулинаны
жаппай өсіру және практикада қолдану жұмыстары әлі толық жолға қойылмаған.
Микробалдырларды жан-жақты пайдалану үшін, біріншіден өнімділігі мен
биосинтез бағытының шешімі болып табылатын минеральды ортаны оптимизациялау
жолын дамытуда. Сондықтан, спирулинаның өсу ортасындағы биогенді
элементтердің қарым-қатынасын өзгертіп, яғни Spіrulіna platensіs-тің
қоректік ортасындағы азот құрамды тұздардың маңыздылығы мен ондағы жиналған
биомассаның биохимиялық көрсеткіштерін зерттеу маңызды көрсеткіштер болып
табылады.

ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

1.1. Цианобактерия – спирулинаның биотехнологиядағы маңыздылығы.
Соңғы жылдары дамыған елдердің ғылыми лабораторияларында цианобактерия
- Spirulina platensis-тің биотехнологиядағы келешегіне көп көңіл бөлуде.
Спирулина биотехнологияда өте маңызды цианобактерия. Әлемнің дамыған
АҚШ, Жапония, Қытай, Ресей және т.б. көптеген елдерінде жалпылай өсіріп,
тәулігіне мыңдаған тонна биомасса өндіріп, оның биомассасын әртүрлі
салаларда пайдаланады. Цианобактерия Spirulina platensis-тің ауыл
шаруашылығында, тамақ өнеркәсібінде және медицинада маңызы зор. Қазіргі
кездегі қолданбалы альгологияның дамуы, өндірісті микробалдырларды
пайдалануды, оның ішінде спирулина-көк жасыл балдырларын қолдануға
негізделген. Соңғы кездері бұлардың көп мөлшерлі әртүрлі компоненттерді
синтездеуге тез арада қызықтырушыларды көбейтті.
Спирулинаның клетка құрамының 60-70% белок, биологиялық белсенді
заттардан құралатыны және тірі организмге зиянды улы заттар
шығармайтындығы, бұл цианобактерияны халық шаруашылығында қолдануға өте
маңызды екенін көрсетеді 3. Микроорганизмдер биотехнологиясы әрқашанда
арзан қоректік ортада, мол өнімді, сапалы биомасса шығарып алуды талап
етеді. Сондықтан күн сәулесін пайдаланып минералды тұздардың аз ғана
концентрациялы ерітіндісінде өсетін фотоавтотрофты микроорганизмдерден
арзан белок, витаминді, медицинамен ауыл шаруашылығына пайдалы заттарды
шығарып алуға бағытталған фотобиотехнологияны дамытудың маңызы зор.
Қазіргі кезде фотобиотехнологияға ең көп қолданылатын организмдер
микробалдырлар. Балдырлар Қытай, Корея, Жапония, Филиппин, Ирландия және
басқа елдердің күнделікті пайдалатын тағамдары болып есептеледі. Тек
Жапонияның өзінде балдырлардан 300-ден астам тағам түрін дайындайды. Ал,
Оңтүстік Америкада спирулинадан вермишель жасауға, шоколадтың ішіне салуға
және дәрі-дәрмектер жасайтын кәсіби өндіріс орындары бар 6.
Соңғы жылдары фототрофты микроорганизмдерді жалпылай өсіруде үлкен
табыстарға қол жетті. Оларды қолданудың төрт бағыты анықталды.
1. Фототрофты микроорганизмдерді жемдік және тағамдық бағалы
органикалық заттарды (белок, май, витамин) алу мен қатар биологиялық
активті қоспаларды алу.
2. Ластанған қалдық суларды тазалауға қолдану.
3. Азот тұтқыш немесе азот фиксациялаушы микробалдырларды топырақтың
құнарлығын арттырға қолданады.
4. Бір клеткалы балдырларды тұйық экологиялық циклдің негіздерінің бірі
ретінде ғарышқа ұшуда пайдаланады.
Өткен 1970-1990 жылға дейін әлемнің көптеген елдерінде хлорелланы
белоктық және активті қоспаларды дайындауға пайдаланып келген. Ал, қазіргі
кезде цианобактерия спирулинаны биологиялық активті қоспаларды шығаруға
пайдаланады. Гарвард университетінің ғалымдарының бақылаулары бойынша
спирулинаны немесе микробалдырлардың препараттары әртүрлі жағдайларға
пайдалануға болатындығы анықталған. Дүние жүзілік Денсаулық сақтау ұйымының
мәліметі бойынша спирулина кем дегенде 70%-ға жуық ауру түрлеріне қорғаныш
күш бола алатындығын айтады. Ал спирулинаны ББҚ ретінде пайдалануға болатын
негізгі ерекшеліктеріне тоқталатын болсақ:
- Спирулина биомассасының құрамындағы құрғақ салмағындағы белоктың
мөлшері 60-70%-ға дейін жетеді. Биомассасының улы әсері мен организмге
аллергиялық әсері жоқ.
- Спирулина биомассасын басқа микробалдырлармен салыстырғанда
жануарлар мен адамзат организміне өте сіңімді де, организмге қажетті
биологиялық белсенді заттарды көп синтездейді.
- Спирулина клеткаларын күн сәулесі астында, ашық қондырғыларда жаппай
өсіру кезінде қоректік орта құрамында патогенді микроорганизмдер
кездеспейді.
- Спирулинаны жаппай өсіруде қарапайым органикалық субстраттарды
пайдаланып, өнімділігін арттыруға болады.
- Спирулина жіпшелі клеткалар болғандықтан, биомасса беруі мол,
сондықтан қарапайым сүзу арқылы оның биомассасын қоректік ортадан оңай
ажыратуға болады.
Цианобактерия-спирулина көптеген зерттеулерден кейін, тек қоректік көзі
болып табылмай және фармацептік қасиеті зор екенін көрсетті. Ол иммундық
жүйені активтендіреді, сондай-ақ вирусты жою қабілеті зор 8.
Дүние жүзінде аса көп тараған аурулардың бірі жүрек, қан тамырларының
ауруы. Бұндай аурумен Жапонияда басқа елдермен салыстырғанда он есе сирек,
оның себебі теңіз балдырын жиі пайдалануға байланысты дейді. Бұл теңіз
балдырларының құрамындағы жиналатын тұздырдың холестеринді ерітетін
бетаситостерин затының болуына байланысты екенін ғалымдар дәлелдеді.
Бетаситостеринді кейінгі кезде таза күйінде бөліп алуда. Болашақта
альготерапияның адамды және малдарды емдеуге үлкен жетістіктерге жететіні
сөзсіз.
Көптеген зертеулерден кейін, Россияда және шет елдерінде Бүкіл Одақтық
Денсаулық Сақтау орталығы спирулинаның адамға керекті қасиетілігін
дәлелдеді.
Спирулинаны медицина салаларында мынадай жағдайда пайдаланылады: темір
жетіспегенде және қатерлі қан аздыққа, қан ісігін тасымалдауға қарсы емдеу
және алдын-алу, диабетиктерге инсулин деңгейін төмендету және т.б. Ал
атеросклероз және онымен байланысты короносклероз, стенокардия, жүрек
ауруларын, бас, ми буындарының склерозын, инфарктан кейін-инсултті, гипо-
және гипертониктердің артериальды қысымын реттеуде де Сондай ақ,
гиповитаминоз, дисбактериоз, терінің құрғауынан, гиперкаротоздың өсуін
(мысалы, өкшедегі жарықтар), аяқ-қол буындардың ауруын, тұз жиналуын,
миозит, жас организмнің өсіуінен дем беру және т.б. маңызы зор екені
дәлелденді 9.
Бұл микробалдырлар көбінесе табиғаттың экожүйелерінде жиі кездеседі,
бірақ жабайы спирулинаны қолдануға болмайды. Сондықтан қатаң бақылау
жағдайда өсіру керек. Табиғи жағдайда өсетін спирулинаны бұрын Мексикада
кездестіруге болатын, кейін жасанды өсіру молайған соң, бұл жағдайда
падалану тоқталды. Микробалдырларды өндіруде Жапония алдағы мемлекеттердің
бірі. Олар Тайландта, Тайванда, Калифорнияда, өздерінің базаларын орнатты.
Кейін спирулинаны өндіру жағынан Қытай, Индия сияқты елдер қосылды, қазіргі
кезде бұл елдер микробалдырларды өсіруде ең ірі өндірушілердің бірі болып
келеді. Спирулинаны өндіру көлемі жағынан 1999 жылы 3500 тоннаға жетті.
Оның ішінде Қытайда 1500 тонна, АҚШ-та (Калифорния мен Гавайада) 1200
тонна, Индияда 500 тонна өндіріліп алынды.
Микробалдырларды өндіруде, қазіргі таңда ең негізгі өндіргіш фирмалар
қатарына жататындар: Dainippon Ink Chemicals Inc. DIC-бұл Жапондық жан-
жақты Халықаралық қарқындағы химиялық компания. Олар цианобактерия-
спирулинаны ең áiðiíøi болып өндіре бастаған компания. Қазіргі таңдағы
биотехнологияны қолдана отырып, 1977 жылдан бастап бұл компания
микробалдырларды меңгеру және бақылау процестерін құрды.
DIC компаниясы спирулинаны көптеп өндіру үшін, әртүрлі елдерде үш
компания құрды. Өндіру компанияларының бірі, соның ішінде ең жетекшісі
Earthrise Farms фирмасы. Ал 1981 жылы Калифорния мен Жапония арасында
кәсіпорындар мен сеіктестік ұйымдастырылып, Earthrise Farms фирмасы 1982
жылдан бастап өндірісті бастады, олардың өнімдерінің сыртында былай
көрсетілген: 100% спирулина ұнтағы-пестицид, гербицид және бояғыш заттардың
қатысынсыз өсіріп, өндірілген. Өзіне тән иісиі және дәмдес көк-жасыл ұсақ
ұнтақ 10.
Табиғи спирулинаны өсіруде Оңтүстік Қытайдағы – Ченгхай көлі жылына
1000 тоннаға жуық спирулина өндіреді. Олардың Yunnan Spirin Co – ғылыми
зерттеулер үстіндегі дүние жүзілік рыноктағы ең жетекші кәсіпорындардың
бірі болып саналады.
Спирулина адам организміне зиянсыз, биологиялық активті заттар мен
белоктың көзі. Әлемнің дамыған АҚШ, Жапония, Франция, Бельгия, Қытай, Индия
сияқты елдерінде тәулігіне мыңдаған тонна биомасса өндіріп,
ауылшаруашылығы, азық-түлік өндірісі және медицина салаларында кеңінен
қолданылуда. Францияда қалалық қалдық суларда микробалдырлар көмегімен
тазартатын 2600-ге дейін биологиялық тоғандар салынып, оларға хлорелла,
спирулина сияқты микробалдырларды өсіріп, биомассаларын ауылшаруашылығында
қолданады. Ал, Бельгияда атом электростанциясының қалдық суларына
спирулинаның өсіру нәтижесінде тәулігіне 1 гектардан 2-тоннадан астам
спирулинаның биомассасын алып, оны ауылшаруашылығына пайдаланатын көрінеді
11.
Қазіргі кезде микробалдырлар биотехнологиясының дамуына байланысты,
әсіресе Spirulina platensis - өкілдерін коммерцияда қолданылуының
перспективтілігіне және көптеген оларды жаппай өсірілуіне үлкен мән
берілуде. Цианобактерия - спирулина өте бағалы, оңай сіңірілетін белоктың
бағалы көзі болып табылады, сонымен қатар оның құрамында ауыстырылмайтын
аминқышқылдар құрамдары көп болып келеді 12.
Биотехнологияда және адам тіршілігін қамтамасыз ету үшін, биологиялық
жүйенің регенерациялық түйіні ретінде соңғы кездері Spirulina platensis-ке
көп көңіл бөлінуде. Тіршілікті қамтамасыз ететін биологиялық регенерация
жүйесінің компоненті ретінде интенсивті дақыл цианобактерия адамды
оттегімен, тағам өнімімен және олардың бөлініп шығуын дамыту керек 13.
Дамыған елдердің ғылыми институттары спирулинадан жасалған
препараттарды иммундық жүйеге биостимулдеушілік және жалпы нығайтушылық
қабілетіне ие және қан құрамындағы жаңа клеткаларды генерациялау
мүмкіншілігімен құнды деп көрсетсе, АҚШ-ғы ісік ауруының ғылыми институты
цианобактериялардың құрамындағы сульфолипидтердің вирусқа қарсы әсерінің
бар екенін жария етті. Ал спирулинаның липополиқанттарының белсенділігінің
нәтижесінде тышқандардың иммунды жүйелері, клеткадағы нуклеазалары мен ДНҚ-
ның репарациялық жүйесінің ферменттік белсенділігі жоғарлап, полиқанттар, β-
глюкандар және макрофаг өнімі мен сүйек миындағы клеткалардың көбеюі
күшейген. Сондай-ақ, ісік ауруына қарсы тиімді деп танылған хлорин е6
препараттың орнына спирулина биомассасын пайдалану маңыздыдылық көрсеткен.
Мұндағы хлорофилл а пигментінен алынған хлорин е6 кейде фитохлорин деп
аталады.
Анемиямен ауыратын жүкті әйелдерге жүргізілген клиникалық зерттеулерде
спирулинаны қабылдаудан соң, олардың эритроциттер мен гемоглобин мөлшері,
жалпы белок пен сарысу бездері жоғарлағанын дәлелденсе, организмдегі
химиялық заттармен уланған және радиациялық сәулеге ұшыраған қан
құрамындағы ақ түйіршік клеткаларын (гемоглобин құрамын) стимулдеп, тез
арада қалыпты ретке келтіруге спирулина құрамындағы фикоцианин пигментінің
маңыздылығы жайында көп айтылады.

1.2. Спирулинаның морфологиялық, физиологиялық және биохимиялық
ерекшелігі
Микроскоп арқылы зерттеулерден цианобактерия Spіrullіna-ның
морфологиялық құрылысына қарай цилиндр пішінді көп клеткалардан тұратын
ұзын, қысқа жіпшелерден тұратынын көруге болады. Трихомалары бір қабатты
немесе қыртысты. Дақылдың өсу және температура жағдайына қарай бірдей
түрлерінің ішінде де денесінің спираль түзуі әртүрлі болуы мүмкін. Сұйық
ортаға қарағанда қатты ортада дұрыс спираль түзеді.
Ірі формалы түрлерінің клеткаларында көлденең қалқалары анық көрінеді,
ал өте ұсақ түрлерінде белгілі бір реактивтердің көмегімен байқауға болады.
Тихомаларының ені 2,0-ден 20 мкм жететін түрлері белгіленсе, клеткаларының
ұзындығы трихомаға қарағанда екі есе аз немесе екі есе көп болуы мүмкін. Ал
клеткалардың септаларға бөліну, бөлінбеуі классификациялық жіктеулерде
анықтау кезінде басты мән берілетін белгілерінің бірі.
Спирулина – гормогониялылар (Hormogoniophyceae) класына жатады. Бұл
класқа табиғатта көп тараған, көп клеткалы, жіптесінді және қауымды
балдырлар кіреді. Гормогониялы балдырларға тән негізгі құрам бөлігі болып,
трихома деп аталатын жіптесінді бөлшектер есептеледі. Трихомалардың
құрылысына қарай гомоцитті және гетероцитті болып бөлінеді. Гомоциттілердің
клеткалары атқаратын қызметіне және формасына қарай дифференцияланбаған.
Трихоманың кiлегейлі қапшығы жоқ қозғалғыш бөлігін гормогония деп атайды.
Бұл кластың Oscillatoriales – қатары тарамдалған жіптесінді көп
клеткалы балдырлар. Трихомалары бір қатарлы, тармақталмаған, есейген
уақытта гомоцитті симметриялы, тек кейде соңғы клеткалары өздерінің
пішіндері арқылы айырылады. Гетероцисталары және акинеттері болмайды.
Цианобактерияларда қозғалғыш талшық кезеңі және жынысты көбею болмайды.
Көбеюі вегетативтік жолмен өтеді. Бұл қатарға Spirulina, Nostoc, Anabena
түрлері жатады.
Микроскоп арқылы зерттеулерден цианобактерия Spіrullіna-ның
морфологиялық құрылысына қарай цилиндр пішінді көп клеткалардан тұратын
ұзын, қысқа жіпшелерден тұратынын көруге болады. Трихомалары бір қабатты
немесе қыртысты. Дақылдың өсу және температура жағдайына қарай бірдей
түрлерінің ішінде де денесінің спираль түзуі әртүрлі болуы мүмкін. Сұйық
ортаға қарағанда қатты ортада дұрыс спираль түзеді (1 сурет).
Ірі формалы түрлерінің клеткаларында көлденең қалқалары анық көрінеді,
ал өте ұсақ түрлерінде белгілі бір реактивтердің көмегімен байқауға болады.
Тихомаларының ені 2,0-ден 20 мкм жететін түрлері белгіленсе, клеткаларының
ұзындығы трихомаға қарағанда екі есе аз немесе екі есе көп болуы мүмкін. Ал
клеткалардың септаларға бөліну, бөлінбеуі классификациялық жіктеулерде
анықтау кезінде басты мән берілетін белгілерінің бірі 14.
Микроскоп арқылы зерттеулерден цианобактерия Spіrullіna-ның
морфологиялық құрылысына қарай цилиндр пішінді көп клеткалардан тұратын
ұзын, қысқа жіпшелерден тұратынын көруге болады. Трихомалары бір қабатты
немесе қыртысты. Дақылдың өсу және температура жағдайына қарай бірдей
түрлерінің ішінде де денесінің спираль түзуі әртүрлі болуы мүмкін.
Цианобактерия Spirulina platensis-тің морфологиялық көрінісін 1-ші суреттен
көруге болады.

Сурет 1 - Цианобактерия Spirulina platensis-тің морфологиялық көрінісі

Прокариоттарға тән клеткасы органоидтарға бөлінбеген, олардың қызметін
протоплазма атқарады. Белгілі типке жататын хромосома және нағыз
хлоропаластары жоқ, алайда цианобактерия спирулина түрлерінің фотосинтездік
жүйесі жақсы жетілген. Сондай-ақ, басқа организмдер сияқты клетканың
ортаңғы бөлігінде жіңішке және майда фибрилл түрінде (диаметрі 2-3 нм)
генетикалық ақпаратты тасымалдаушы дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ)
орналасқан. Рибосомалары тұрақты бөлшектерден, тұну мөлшері 70S,
тығыздалған 10-15 нм.
Цитоплазмадағы газды вакуоль түзілуі дақылдардың өсуі мен даму сатысына
қарай әртүрлі. Жәй көзге көрінбейтін газды авкуоль, судағы клеткаларды
белгілі деңгейде ұстап тұруын қамтамасыз етеді. Мысалы, Spіrulіna
gomontiana, Sp. major, Sp. laxissima, Sp. laxa түрлері ірі газдық
вакуольдермен ерекшеленсе, олардың саны мен түзу қабілеті спирулинаның
түрлік құрамына, жасына және өсу жағдайына байланысты болады. Акинеттері
табылмаған.
Пигментация, сонымен қатар талшықты кезеңнің толығымен болмауы бойынша
көк-жасыл балдырларды қызыл балдырларға ұқсас етеді. Сонымен қатар
қарапайым ядроларынан, митохондриялардан, хроматофорлардан айырылған көк-
жасыл балдырлардың клетка құрылысының ерекшеліктері оларды дробянкалар
(Schizophyta) бөлімімен (Procaryata) тобымен біріктіруге мүмкіндік береді.
Көк-жасыл балдырлардың клеткаларын оптикалық микроскоппен қарағанкезде
қабықшамен қоршалған цитоплазма, әдетте клетка шырыны жоқ, вакуольінен
айырылып перифериалық бөліктері (хроматоплазма) боялыпр және ортасы түссіз
екендігін көруге болады. Хроматоплазма мен центроплазма аралығында шекарасы
жоқ. Центроплазмада ДНҚ орналасқандықтан, ядро қабықшасы және ядрошықтар
болмағанымен оны қарапайым клетка ядросы деп қарастыруға мүмкіндік береді.
Цитоплазмада, сонымен қатар, қосымша заттар (гликоген,волютин,
цианофицин дәндері және газбен толтырылған қуыстар), газдық вакуольдер
немесе псевдовакуольдер жиі түрде кездеседі. Кейбір түрлерде
псевдовакуольдервегетативтік тіршілігі кезінде, басқаларында- даму кезеңнің
белгілі бір уақытында кездеседі. Көптеген көк-жасыл балдырлардың клетка
қабығының сыртында әдетте бірнеше клеткалардан тұратын немесе шырышы жұқа,
сұйық қабат түрінде болатын, капсула немесе қапшық түзетін қалың және тығыз
келетін шырышты қабаттар кездеседі. Шырыш клетканы құрғап кетуден сақтап,
сырғанап қозғалу процесіне қатысады.Шырыштың жұқа құрылымы-фибрилярлы.
Фибриллалар аморфты матриксте спираль түрінде жіпшені қоршап тұрады немесе
жіпшенің беткі қабатына перпендикулярлы немесе шырышта ретсіз орналасады.
Перифериялық цитоплазмада - хроматоплазмада көбінесе клетканың барлық
бөліктеріне ене алатын тилакоидтар орналасқан. Тилакоидтар басқа
хлорофилден тұратын өсімдіктерде сияқты цитоплазмадан мембранамен
шектелмеген, яғни қабықпен қапталған нағыз хлоропластары жоқ. Перифериялық
түрде орналасқан тилакоидтар әдетте көлденең клетка қабырғасына паралелль
түрде орналасқан, бірақ кейбір жағдайларда олар көлденең қабырғаға
перпендикулярлы орналасады. Жиі түрде ғана клетка бойымен тармақталады.
Көк-жасыл балдырлардың тилакоидтары эукариот балдырлар сияқты топтар
түзбейді, тек ерекше жағдайларда тилакоидтар жеке түрде орналасқан қызыл
балдырларда ғана кездеседі. Көк-жасыл балдырлардың қосымша пигменттері
(фикоцианин, аллофикоцианин және фикоэритрин) түйіршік-фикобилисом түрінде
тилакоидтардың беткі қабатында орналасады.
Әдетте тилакоидтарда бос келетін клетка орталығы қалған цитоплазмадан
ядролық қабықшамен шектелмеген нуклеоплазма орын алады. Нуклеоплазмада ДНҚ
фибриллалары орналасқан. Көк-жасыл балдырлардың ядролық материалдарына,
бактериялар және фагтар үшін ядролық субстанциясы ДНҚ-гистондарының
фибриллалары түрінде болатын эукариотты организмдерді ерекше ететін
гистондардың болмауы тән. Тилакоидтар мен нуклеоплазма орын алмаған,
цитоплазмада рибосомалар және қор заттары орналасады: гликоген, волютин
(метахроматин), цианофицин түйіршіктері.
Бүкіл клетка бойымен таралған немесе көлденең қалқаларда (септаларда)
орналасқан газдық вакуольдер тығыз қапталған балауыз тәрізді, қуысты
мембраналар суббірлігімен қапталған-газдық везикулалардан (газдық
көпіршіктерден) тұрады. Прокариоттарға тән клеткасы органоидтарға
бөлінбеген, олардың қызметін протоплазма атқарады. Белгілі типке жататын
хромосома және нағыз хлоропаластары жоқ, алайда цианобактерия спирулина
түрлерінің фотосинтездік жүйесі жақсы жетілген. Сондай-ақ, басқа
организмдер сияқты клетканың ортаңғы бөлігінде жіңішке және майда фибрилл
түрінде (диаметрі 2-3 нм) генетикалық ақпаратты тасымалдаушы
дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) орналасқан. Рибосомалары тұрақты
бөлшектерден, тұну мөлшері 70S, тығыздалған 10-15 нм.
Цитоплазмадағы газды вакуоль түзілуі дақылдардың өсуі мен даму сатысына
қарай әртүрлі. Жәй көзге көрінбейтін газды авкуоль, судағы клеткаларды
белгілі деңгейде ұстап тұруын қамтамасыз етеді. Мысалы, Spіrulіna
gomontiana, Sp. major, Sp. laxissima, Sp. laxa түрлері ірі газдық
вакуольдермен ерекшеленсе, олардың саны мен түзу қабілеті спирулинаның
түрлік құрамына, жасына және өсу жағдайына байланысты болады. Акинеттері
табылмаған.
Спирулина түрлерінің негізгі көбею жолдары болып есептеленетін
вегетативті көбею кезінде дене клеткалары бөліну арқылы жүреді. Яғни ең
қарапайым көбею түрі. Есейген трихомдары ажырап гормогониялары арқылы (2
және 4 клеткаға) бірнешеге бөлініп, жаңа трихомдар түзеді. Клеткалық
бөлінер алдында ДНҚ-ның саны екі еселенеді, алайда клетка бөлінуіне
байланысты екі еселенген ДНҚ саны тең бөлінеді. Кейбір жіпшелі көк-жасыл
балдырлардың жіпшелерінің клеткаларының барлығы бірдей-бұл гомоцитті
талломдар: басқаларының жіпшелері вегетативті клеткалар және
гетероцисталардан тұрады, сонымен қатар спораларда бақыланады (акинеттер)
бұл гетероцитті формалар. Гетероцисталар және споралар вегетативті
клеткалардың дифференциациясы жолымен түзілген маманданған клеткалар.
Оптикалық микроскопен бақылағанда көрінетін гетероцисталардың ең нақты
белгісі, олардың өте қатты қалыңданған клеткалары болып саналады.
Клетка қабырғасынан тікелей сыртқа қарай гетероциста мен вегетативті
клеткалар арасындағы қатынас микроплазмодесмалардан тұратын септамен
қиысатын саңылаулы каналы-“саңылауы” бар вегатативті клетка арасындағы,
әсіресе терең тартпада қалың болып келетін пластинкалық қабат орналасады.
Пластинкалы (қатпарлы) қабаттан ең сыртқы фибрилярлы қабатқа шекарасыз
өтетін гомогенді қабат орын алады. Клетка қабығынан сыртына қарай түзілетін
қалың орамның болуына байланысты гетероцисталар жұқа қабырғалы вегетативті
клеткаларды бұзатын механикалық әсерлерге төзімді болады.
Оптикалық микроскопта оңай бақыланатын жетілген гетероцистаның басқа
белгісі (қалың қабықшалардан басқа),-вегетативті клеткаларға тән түйіршікті
заттардың болуына байланысты гомогенді клеткалар құрамы. Волютин немесе
цианофицин дәндері дамыған гетероцисталарда болмайды. Жетілген
гетероцисталарды электронды микроскопта ажыратуға болатын түйіршікті
құрылымдар рибосомаларды ғана ажыратуға болады.
Гетероцисталардың дифференциациясы мембраналық жүйенің қайта
қалыптасуымен жүреді; тилакоидтар бұзылып, және жаңа тығыз оралған
мембраналар қалыптасады. Мембраналық жүйенің қайта қалыптасуы сонымен қатар
пигменттік құрамының өзгеруі жүреді: гетероцисталарда хлорофилл және
каротиноидтарды анықтауға болады, алайда фикоцианин, аллофикоцианин және
фикоэритрин (фотосинтез кезінде оттегі бөліп шығу реакцияларына қатысатын
пигменттер) мүлдем болмайды 15.
Вегетативті клеткаларда ДНҚ фибриллалары әдетте нуклеоплазмада
жинақталады, ал гетероцисталарда бүкіл цитоплазма бойымен таралған.
Гетероцисталардың қызметі жайлы бірқатар әртүрлі болжамдар бар.
Гетероцисталық түрлерде жаңа талломдар түзілетін жіпшелерді жеке аймақтарға
(гормогони) ыдырауы әдетте гетероцисталарда жүргендіктен, оларға
вегетативті көбеюде қызмет атқарады деп санаған. Гетероцисталардың
құрамының бөлімінің жағдайларын кейбір кезде олардың көбею қызметін
атқаратын клеткамен байланыстырған. Соңғы мәліметтерге сай гетероцисталарда
аэробты жағдайларда атмосфералы азоттың фиксация процесі жүреді.
Вегетативті клеткалардың дифференциациясы жолымен түзілген басқа да
маманланған клеткалар болып споралар-акинеталар саналаады. Әдетте бұл
вегетативті клеткаларға қарағанда ірірек, қалың қабырғалы болыа келіп,
саңылау каналдары арқылы көрші вегетативті клеткалармен байланысын
сақтайтын гетероцисталарға қарағанда споралық жамылғы спораны толығымен
қоршап тұрады. Споралар құрғақшылыққа төзімділік көрсетеді және қабықтың
бұзылуы арқылы босайтын жаңа түрге айналады. Көк-жасыл балдырларда жыныстық
процесс байқалмайды.
Бір клеткалы және колониялық формалардың көбеюі клетканың ортасынан тең
бөлінумен қатар жүреді, кейбіреулерінде-ұсақ клеткалардың көмегімен-
гонидийлер, немесе аналық клетканың ішінде түзілетін-эндоспоралар немесе
аналық клеткалардың ұшынан бөлінген-экзоспоралар арқылы жүреді. Көк-жасыл
балдырлардың көпшілігі жіпшелердің жеке аймақтарға бөлінген кезде п.б.
гормогониялар көмегімен көбейеді. Шырыштың бөлшінуімен байланысты
қозғалыстың бірқатар периодынан кейін,горморгониялар жаңа жіпшелерге
өседі.Көптеген (гетероциттік) көк-жасыл балдырлар споралар (акинеттер)
түзеді.
Жіпшелі көк-жасыл балдырлардың протопластары көрші клеткалармен
плазмадесмалар арқылы байланысқан. Гормогониялар арқылы көбейеді.
Организмде эссенциялық микроэлементтердiң жетiспеудiң жоғарғы қатарына
әйелдер жатады, әсiресе олар жүктi кезiнде және мектепке дейiнгi немесе
мектеп кезiндегi балаларда қауiп қатерi нығайған 16; 17.
Аталып өткен жағдайдың халық санағында профилактика және емдеу тағам
құрамында қосымша ретiнде эссенциялық микроэлементтердiң – биологиялық
активтi қоспаны (БАҚ) көптеп қолдану қажет екенiдiгiн көрсетедi.
Қазiргi кезде көптеген қолданып жүрген БАҚ және витаминдi-минераральдық
қоспалар, сондай-ақ арнайы профилактикалық тағам мен емдiк тағамдардағы
эссенциялық микроэлементтер – минеральдық тұз түрiнде өндiрiледi. Мұндай
форманы қабылдауды оптимальды деп қарауға болмайды, әсiресе мынадай екi
түрлi жағдайда:
1) неорганикалық тұздардың эссенциялық микроэлементтердiң (әсiресе
темiр, мыс, қалайы, хром және марганецтiң) биоарзаншылығы;
2) кездейсоқ дозасының көптiгiнен токсикалық әсерiнiң (бiрiншiден ол
селен, йод, марганец, хромға тән) маңызды қауiптiлiгi 18-20.
Спирулинаның клетка қабырғасында қатты целлюлозасы жоқ
мукополиқанттардан тұратындықтан, белоктың организмде оңай сіңімділігін (85-
95%-ға дейін) қамтамасыз етеді. Ал клеткаларында синтезделетін табиғи
витаминдер мен микроэлементтер күрделі молекулалы қосылыстар құрамына тез
және оңай кіре алады. Оны спирулинаның жұқа клетка қабығы негіздейді 21;
22.
Организмнің тіршілігіне аса қажетті спирулинаның белок құрамында
көптеген амин қышқылдар тобы жиналатын болса, оның ішіндегі метионин мен
цистин және триптофанның мөлшері басқа жеміс жидектер мен дән-дақылдар
құрамынан көп. Ал белок құрамындағы лизин аз мөлшерде жиналғанмен, алайда,
басқа көптеген өсімдіктердің өнімінен жоғары басымдылық танытқан 23; 24.

Цианобактериялардың клетка құрамынан жалпы саны 30 шақты пигменттер
табылған болса, спирулина клеткаларының түс бояуы осы пигменттердің
синтезіне қатысатын бірнеше хлорофилл а, каротиноидтар, фикоцианин,
фикоэротрин болуымен ерекшеленеді 25. Олардың ішінде, спирулина
клеткаларында тек қана хлорофилл а құралған болса, ал каротиноидтар
құрамының едәуір бөлігі каротиннің үлесіне тисе, спирулина биомассасының 10-
15% фикобилипротеиндер құрайды.
Соңғы жылдары иммунды жүйені көтеруде белсенділігі зор өсімдік және
микробалдырлар пигменттерін медицинада жаңа диагностикалық препараттарды
алуға кең қолданылады. Жарық фотосинтез арқылы клетка метаболизміне әсер
ететін болса, цианобактериялардың хлорофилдері мен фикоцианиндері ең
негізгі жарықты жинаушы және энергияны фотожүйелік орталық реакцияларға
жеткізуші қызметін атқарады 26; 27. Сондай-ақ, төменгі молекулалы
көмірсулардың, әсіресе, қанттың (глюкоза) фотосинтездеуші клеткалардың
метаболизмінде атқаратын ролі зор 28-30.
Тағам өндірісінде және косметикалық заттарды өндіру орындарында табиғи
бояғыш шикізат ретінде көк фикоцианин пигменті мен хлорофилл гемоглобиннің
негізін құраушы деп санайды. Организмдегі сөл жолдарының активтілігін
жоғарлату мен иммундық жүйені нығайтуда немесе қатерлі ісіктің дамуын тежеу
үшін фикоцианиннің маңызы зор 31-33.
Антиоксиданттық және антиканцерогенді әсері зор спирулина құрамында
жасыл хлорофилл а пигменті мен каротиноидтардың түрлік құрамының (β-
каротин, ксантофилл, криптоксантин, эхиненон, лютеин, зеаксантин) мөлшері
өте жоғары. Әсіресе, сәбізге қарағанда 10 есе көп, жоғары мөлшердегі β-
каротиннің болуы спирулинаның құндылығын жоғарлатады.
Спирулина мен ана сүтінен табылған гамма линолеин қышқылы (ГЛҚ) – ми
клеткаларының негізгі азықтық құрамына кіреді. ГЛҚ артритті алдын ала емдеу
үшін аса қажет болса, оның жетіспеуінен көптеген ауру түрлеріне шалдығу
қауіпі жоғарылайды. Сондай-ақ, спирулинаның биологиялық қасиеттерінің бір
ерекшелігі, көптеген витаминдердің бай құрамдылығында. Оның құрамында В1,
В2, В5, В6, В9, В12, А, С, Е витаминдер тобы табылған болса, В12 витамині
сиыр бауыры мен бірқатар теңіз өнімдеріне қарағанда басымдылық танытқан.
Көк-өністер мен жеміс жидектерге, дәнді-дақылдарға қарағанда спирулина
құрамында өте көп мөлшерде жиналған шикізат түрі тиамин (В1 витамині) және
рибофлавин (В2 витаминдері) үлесіне тиеді. Ал макро- және
микроэлементтердің көптеген (Se, P, Co, Fe, Zn, Mn, Br, S, K, Ca, Mg, Cu,
F, Mo) тізбегінің спирулинаның құрамынан табылуы, оны жасанды емес "ең
жақсы" табиғи өнім деп атауға лайықтылығын көрсетеді 34; 35.

1.3 Цианобактерия Spіrulіna platensіs штамының өсуіне қоректік ортаның
маңызы
Қазіргі кезде бірклеткалы микробалдырлардың белсенді өсуіне жарықтың,
температураның, көмірқышқылының және суспензияны араластырудың әсері жан-
жақты зерттелгенмен, қоректік ортаның оптималды құрамын табу жұмыстары әлі
күнге дейін өзекті. Себебі, микробалдырларды өсіруде қоректік ортадағы
биогенді элементтердің құрамы, оның өнімділігі мен химиялық құрамын
анықтаушы факторлардың бірі болып саналады. Ал қолайлы қоректік орта
құрамын жасау арқылы фототрофты микроорганизмдердің өнімділігін арттыруға
болады.
Микробалдырларды өсіруде табиғи құс саңғырығын, тезек-көңді, нәсіпті
және т.б тыңайтқыштарды қолданып жақсы нәтижелер алған деректер өте көп.
Сондай-ақ, өсіру жағдайына байланысты микробалдырды экстенсивті өсіруге
қарағанда, интенсивті өсіруде азот құрамын көп сіңіреді деген мәліметтер
бар. Микробалдырлар ең бірінші азотты аммоний түрінде пайдаланады, одан соң
нитрат түрінде сіңіретіні көрсетілген 36.
Цианобактерия Spirulina platensis-ті нысана ретінде алып, оның өсу
ортасын модификациалау жұмыстарының көпшілігі биотехнологияның екі бағытына
негізделген. Мысалы, микробалдырды өсіруде экономикалық тиімді әдістерді
қолдану және оларды тамақ өндірісінде, медицинада, техникалық мақсаттарда
пайдаланудың тиімділігін көрсету 37. Бірақта, спирулинаны қарқынды өсіру
жағдайындағы көптеген экология-физиологиялық өсу мен қоректену аспектілері
мен оның ішіндегі әртүрлі мезгілдік өсудегі азоттық метаболизм
ерекшеліктері әлі күнге дейін айқын көрініс тапқан жоқ.
Спирулинаны өсіру үшін (зертханалық және өндіріс жағдайда) Заррука
ортасы ең қолайлы орта болып саналады. Бұл қоректік ортаның құрамында
минералдық тұздардың көптігінен спирулинаны өсіруде көп шығынды қажет
етеді. Сондықтан спирулинаны гидрокарбонатпен байытылған табиғи тұзды суда
өсіреді, бұл өнімнің құнын біршама төмендетеді 38.
Өндірістік жағдайда микробалдырлардың биомассасын арттыру үшін қоректік
ортаға жұмсалатын құнының төмендігі мен тиімділігін қарастыру аса қажет.
Спирулинаның өсу қасиеттерін сипаттайтын стандартты ортасындағы барлық
тұздардың концентрациясын бір уақытта пропорциональды қысқартуға шек
қойылады. Осыған байланысты көптеген зерттеушілер Заррука қоректік ортасын
модификациялау жолымен концентрациясын немесе ондағы кейбір компоненттерді
ауыстыру мақсатында жұмыстар жүргізілген 39; 40.
Қоректік ортадағы көміртек тұзының түрі дақылдың өнімділігіне әсер
ететін факторлардың бірі болып саналады. Цианобактерия Spіrulіna platensis-
ті өсіруде ең оптималды деп танылған Заррука ортасындағы барлық тұздардың
мөлшерін қосқанда көміртегі көзі болып табылатын гидрокарбонат құрамы 76%
құрайды. Сондықтан, спирулинаны көптеп өсіруде бұл гидрокарбонатпен
байытылған ортаның құны табиғи тұзды суаттарға қарағанда қымбатқа түседі.
Стандартты Заррука ортасындағы минералдық тұздардың концентрацияларын
бірден барлығын қысқартуға болмайды, мұндай жағдай спирулинаның өсуіне кері
әсер беруі мүмкін. Ал бұл кезде спирулинаның физиологиялық қасиеттеріне
стандартты Зарруканың екі есе сұйылтылған ортасы тиімділік көрсеткен
нәтижелер бар 41; 42.
Қазіргі кезде бірклеткалы микробалдырлардың белсенді өсуіне жарықтың,
температураның, көмірқышқылының ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.