Микробалдырлардың аралас өскен дақылдарының құрғақ биомассасын алу және олардың өнімділігін зерттеу
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 8
1 Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1 Микробалдырлардың биохимиялық ерекшеліктері
8
1.2 Мкробалдырларды ауылшаруашылығында қолдану 12
1.3 Хлорелла жайлы жалпы сипаттама
19
1.4 Хлорелланың биологиялық белсенді заттары 23
2 Зерттеу материалдары мен әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 27
2.1 Зерттеу материалы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 27
2.2 Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
2.2.1 Микробалдырларды зeртхaнaлық жaғдaйдa өсіру әдістeрі 28
2.2.2 Микробалдырлардың құрғaқ биомaссaсын aлу әдістeрі 29
2.2.3 Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы белоктарды aнықтaу әдісі 31
2.2.4 Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы пигмeнттeрді aнықтaу әдісі 34
3 Зерттеу нәтижелері және оларды талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 36
3.1 Микробалдырлар биомассасындағы ақуыз мөлшері 36
3.2 Микробалдырлар биомассасындағы пигменттер мөлшері 41
42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
Қосымша
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 8
1 Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1 Микробалдырлардың биохимиялық ерекшеліктері
8
1.2 Мкробалдырларды ауылшаруашылығында қолдану 12
1.3 Хлорелла жайлы жалпы сипаттама
19
1.4 Хлорелланың биологиялық белсенді заттары 23
2 Зерттеу материалдары мен әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 27
2.1 Зерттеу материалы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 27
2.2 Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
2.2.1 Микробалдырларды зeртхaнaлық жaғдaйдa өсіру әдістeрі 28
2.2.2 Микробалдырлардың құрғaқ биомaссaсын aлу әдістeрі 29
2.2.3 Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы белоктарды aнықтaу әдісі 31
2.2.4 Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы пигмeнттeрді aнықтaу әдісі 34
3 Зерттеу нәтижелері және оларды талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 36
3.1 Микробалдырлар биомассасындағы ақуыз мөлшері 36
3.2 Микробалдырлар биомассасындағы пигменттер мөлшері 41
42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 46
Қосымша
Практикалық маңыздылығы. Алынған нәтижелер арқылы хлорелланың аралас өскен дақылдарын өсіріп, биологиялық белсенді заттарын бөліп алып, одан биологиялық белсенді қоспалар жасауға қолдану. Ғылыми мәселенің қазіргі таңдағы бағалануы. Хлорелланы аралас өсіріп биомассасы мен энергетикалық құндылығын көбейтіп арттыруға болады.
Микробалдырлар қауымдастығы су экожүйесінде біріншілік органикалық заттарды түзеді.Микробалдырлардың структурасына және өнімділігіне абиотикалық факторлардан басқа, биологиялық факторлар (микробалдырлар арасындағы қорек үшін бәсекелестік, метобалиттік әсерлесу) әсер етеді. [2].
Микробалдырлар қауымдастығы су экожүйесінде біріншілік органикалық заттарды түзеді.Микробалдырлардың структурасына және өнімділігіне абиотикалық факторлардан басқа, биологиялық факторлар (микробалдырлар арасындағы қорек үшін бәсекелестік, метобалиттік әсерлесу) әсер етеді. [2].
1. Белевич Т.А., Запара Е.В., Ильяш Л.В. Взаимодействие между планктонными водорослями при раз-
ных источниках азота // Успехи современной биологии. – 2009. – Т. 129, № 4. – С. 379 - 385.
2. Ладыгина Л.В. Мироводоросли как кормовые объекты личинок мидий и устриц : автореф. дисс. …
канд. биол. наук. – Севастополь, 2007. – 24 с.
3. Ладыгина Л.В. Микроводоросль Rhodomonas salina – перспективный кормовой объект в аквакуль-
туре моллюсков // Экология моря. – 2010. – Вып. 81. – С. 50 - 53.
4. Лях А.М., Брянцева Ю.В. Компьютерная программа для расчета основных параметров фитопланк-
тона // Экология моря. – 2001. – Вып. 58 – С. 36 - 37.
5. Панин. М.С. Химическая экология. – Семипалатинск: Наука, 2002. – С. 479 - 492.
6. Паутова Л.А., Микаэлян А.С., Силкин В.А. Структура планктонных фитоценов шельфовых вод се-
веро-восточной части Черного моря в период массового развития Еmiliania huxleyi в 2002 - 2005 гг.
// Океанология. – 2007. – 47, № 3. – С. 408 - 417.
7. Сеничкина Л.Г. Объемные характеристики овальных и конических форм клеток микроводорослей // Гидробиол. журн. – 1995. – Т. 31, № 2. – С. 103 - 106.
8.Минюк Г. С. Одноклеточные водоросли как возобновляемый биологический ресурс / Г. С. Минюк, И. В. Дробецкая, И. Н. Чубчикова и др. // Морской экологический журнал. – 2008. – Т. 7, № 2. – С. 5–23.
9. Карауш Г.А., Гапочка Л.Д. Изменение физиологической активности развивающихся культур некоторых микроводорослей. Докл. АН СССР, 1970, т.195, № I, с. 234-237.
ных источниках азота // Успехи современной биологии. – 2009. – Т. 129, № 4. – С. 379 - 385.
2. Ладыгина Л.В. Мироводоросли как кормовые объекты личинок мидий и устриц : автореф. дисс. …
канд. биол. наук. – Севастополь, 2007. – 24 с.
3. Ладыгина Л.В. Микроводоросль Rhodomonas salina – перспективный кормовой объект в аквакуль-
туре моллюсков // Экология моря. – 2010. – Вып. 81. – С. 50 - 53.
4. Лях А.М., Брянцева Ю.В. Компьютерная программа для расчета основных параметров фитопланк-
тона // Экология моря. – 2001. – Вып. 58 – С. 36 - 37.
5. Панин. М.С. Химическая экология. – Семипалатинск: Наука, 2002. – С. 479 - 492.
6. Паутова Л.А., Микаэлян А.С., Силкин В.А. Структура планктонных фитоценов шельфовых вод се-
веро-восточной части Черного моря в период массового развития Еmiliania huxleyi в 2002 - 2005 гг.
// Океанология. – 2007. – 47, № 3. – С. 408 - 417.
7. Сеничкина Л.Г. Объемные характеристики овальных и конических форм клеток микроводорослей // Гидробиол. журн. – 1995. – Т. 31, № 2. – С. 103 - 106.
8.Минюк Г. С. Одноклеточные водоросли как возобновляемый биологический ресурс / Г. С. Минюк, И. В. Дробецкая, И. Н. Чубчикова и др. // Морской экологический журнал. – 2008. – Т. 7, № 2. – С. 5–23.
9. Карауш Г.А., Гапочка Л.Д. Изменение физиологической активности развивающихся культур некоторых микроводорослей. Докл. АН СССР, 1970, т.195, № I, с. 234-237.
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл - Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Оспанова Б.Қ
Микробалдырлардың аралас өскен дақылдарының құрғақ биомассасын алу және олардың өнімділігін зерттеу
Диплом жұмысы
5В070100 - "Биотехнология" мамандығы
Алматы 2015
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл - Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Биотехнология кафедрасы
"Қорғауға жіберілді"
Биотехнология кафедрасының меңгерушісі Кистаубаева А.С
Диплом жұмысы
Тақырыбы: "Микробалдырлардың аралас өскен дақылдарының құрғақ биомассасын алу және олардың өнімділігін зерттеу"
5В070100 - "Биотехнология" мамандығы
Орындаған Оспанова Б.Қ
Ғылыми жетекшісі
б.ғ.к,.аға оқытушы Кирбаева.Д.К
Нормабақылаушы Бектилеуова Н.К
Алматы 2015
РЕФЕРАТ
Диплом жұмысы 50 беттен, 2 суреттен, 3 кестеден, 63 әдебиет көздерінен тұрады.
Түйін сөздер: Микробалдырлар, хлорелла, ББЗ, биомaссa, бeлок, хлорофилл, кaротиноид.
Зерттеу жұмысының мақсаты: Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының өсіру жәнe оның биомaссa құрaмындaғы жaлпы бeлокты жәнe пигмeнттeрді aнықтaу.
Жұмыстың міндеттері:
1. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының өсу көрсеткіштерін зерттеу.
2. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы жалпы белок мөлшерін зерттеу
3. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы пигменттерін зерттеу
Зерттеу әдістері: Микробиологиялық, алгологиялық және биохимиялық әдістер.
Алынған нәтижелер: Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының қауымдастығын Ch. vulgaris Z-1 + Sc. obliguus құрып бірге өсіргенде белок хлороилл а және в каротиноидтар және β-каротин мөлшері көбейген. Микробалдырлар қауымдастығындағы хлорофилл "а" және хлорофилл"в" - ның құрғақ биомассадағы мөлшері келесідей болды: хлорофилл "а" 3,4 мгг, хлорофилл "в" 2,2 мгг.Ал ақуыздардың мөлшері 50,5%.
4,0 мгг каротиноидтар, 2,5 мгг β-каротиндар. Бұл монокультурадағы Sc. obliguus (каротиноидтар -1,3 мгг и β-каротин -0,9 мгг) штамы мен Ch. vulgaris Z-1 каротиноидтар -2,04 мгг и β-каротин -1,5 мгг) штамдарының мөлшерінен біршама көп.
Практикалық қолдануы: Микробалдыр бірлесіп өскен хлорелла штамдарының биомассасын ауылшаруашылығында жемдік қоспа ретінде қолдану.Ауылшаруашылығында жемдік қоспа ретінде өолдану арқылы малдың өсімін көбейтуге болады және де сүтті, етті бағытта өсіріліп отқан малдың өнімділігін көбейтуге болады. Микробалдырларды жем - шөптік қоспа ретінде беру экономикалық жағынан тиімді. [1].
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из 50 страниц, 3 таблицы, 11 рисунков, 63 литературных источников.
Ключевые слова: микроводоросли, хлорелла, культура, БАД, штамм, суспензия концентрированная суспензия, сухая биомасса, каротиноиды, хлорелла.
Цель работы: Получение сухой биомассы смешанных культур микроводорослей и изучение их продуктивности.
Задачи работы:
1. Изучение динамики роста в моно и смешанных штамов микроводорослей
2. Определение белка в биомассе моно и смешанных штамов микроводорослей
3. Определение белка в биомассе моно и смешанных штамов микроводорослей
Методы исследование: микробиологические, альгологические и биохимический
Результаты исследования:
1. Полученные результаты свидетельствовали о том, что динамика роста микроводорослей в смешанных культурах большой, посравнению с моно культурами.
2. Масса белка в биомассе смешанных культурах состовляет 50 %, а в моно культурах результат не большой .
3. Масса пептидов в биомассе смешанных культурах состовляет 20 %, а в моно культурах результат не большой .
4. .
Практическое применение. Корм - самая затратная статья в животноводстве. От 50 до 80% всех расходов приходится на корма. Но и при таких затратах нет гарантии в том, что корм сбалансирован по питательным веществам, макро - и микроэлементам, витаминам. О полноценности кормов не приходится говорить. Поэтому качество корма, его полноценность - это основная проблема современного животноводства. Нерентабельность и неконкурентоспособность не только отдельных отраслей, но и в целом всего животноводства, прежде всего, связана с ценовой политикой на корма. В связи с этим использование биологически активных кормовых добавок для сельскохозяйственных животных на основе микроводорослей является актуальным.
ABSTRACT
Thesis consists of 50 pages, 3 tables, 11 figures, 81 of literary sources.
Key words: Microalgae, chlorella, culture, BAD, strain, concentrated suspension suspension, dry biomass.
The purpose of the work. Receivining of dry biomass of mixed cuitures of microalgae and the stady of their productivity
Objectives of the work:
1. To study the effects of various forms of biologically active food supplements on the basis of the microalgae chlorella cells of E. coli.
2. To study the effects of various forms of biologically active food supplements on the basis of the microalgae chlorella cells Lactobacillus acidophilus.
3. To study the effects of various forms of biologically active food supplements on the basis of the microalgae chlorella cells Bifidobacterium bifidum
Study methods: microbiological and algological.
Results of the study:
1. The results showed that adding microalga suspension culture medium caused growth inhibition of Escherichia coli by suspension micro-algae inhibits the growth of Escherichia coli cells by 95% and 70% gel, concentrated dry biomass at 45%.
2. Suspension of microalgae in comparison with concentrated slurries and dry biomass of microalgae is the best breeding ground at which lactic acid bacteria flourish.
3. The introduction of various forms of biologically active food supplements on the basis of micro-algae as a suspension and a concentrated suspension and dry biomass of chlorella stimulates the growth of bifidobacteria.
Practical application. Food is the most expensive article in animal husbandry. From 50 to 80% of all expenditure is on food. But at a cost, there is no guarantee that the feed is balanced in nutrients, macro-and microelements, vitamins. The usefulness of feed did not need to speak. Therefore, the quality of the food, its usefulness is a major problem of modern animal husbandry. Profitability and competitiveness not only of individual industries, but also in the whole animal production, first of all, relates to the pricing policy for feed. In connection with the use of biologically active additives for farm animals on the basis of microalgae is relevant.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8
1
Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
8
1.1
Микробалдырлардың биохимиялық ерекшеліктері
8
1.2
Мкробалдырларды ауылшаруашылығында қолдану
12
1.3
Хлорелла жайлы жалпы сипаттама
19
1.4
Хлорелланың биологиялық белсенді заттары
23
2
Зерттеу материалдары мен әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
27
2.1
Зерттеу материалы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
27
2.2
Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
28
2.2.1
Микробалдырларды зeртхaнaлық жaғдaйдa өсіру әдістeрі
28
2.2.2
Микробалдырлардың құрғaқ биомaссaсын aлу әдістeрі
29
2.2.3
Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы белоктарды aнықтaу әдісі
31
2.2.4
Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы пигмeнттeрді aнықтaу әдісі
34
3
Зерттеу нәтижелері және оларды талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
36
3.1
Микробалдырлар биомассасындағы ақуыз мөлшері
36
3.2
Микробалдырлар биомассасындағы пигменттер мөлшері
41
42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..
46
Қосымша
БЕЛГІЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
ББҚ
Биологиялық белсенді қоспалар
ББЗ Биологиялық белсенді заттар
ФЭК Фотоэлектрокалориметр
КІРІСПЕ
.
Ғылыми жаңалығы.
Практикалық маңыздылығы. Алынған нәтижелер арқылы хлорелланың аралас өскен дақылдарын өсіріп, биологиялық белсенді заттарын бөліп алып, одан биологиялық белсенді қоспалар жасауға қолдану. Ғылыми мәселенің қазіргі таңдағы бағалануы. Хлорелланы аралас өсіріп биомассасы мен энергетикалық құндылығын көбейтіп арттыруға болады.
Микробалдырлар қауымдастығы су экожүйесінде біріншілік органикалық заттарды түзеді.Микробалдырлардың структурасына және өнімділігіне абиотикалық факторлардан басқа, биологиялық факторлар (микробалдырлар арасындағы қорек үшін бәсекелестік, метобалиттік әсерлесу) әсер етеді. [2].
Монокультураларда микробалдырлардың өсуі арнайы бір заңға бағынады, бұл заң микробалдырларды аралас концорциумын құрғанда бұзылады. Микробалдырлардың аралас қауымдастығын құрғанда балдырлар бір бірімен бірлесіп өсуі де , немесе кей жағдайларда бірлестік құруы мүмкін юолмайтында жағдайлар кездеседі. Микробалдырлардың бірлесіп өсіуі физиологиялық ерекшеліктеріне байланысты. [3]. Физиологиялық ерекшеліктеріне байланысты бірлестік құрып немесе бәсекелестік көрсетуі мүмкін. Сондықтанда тәжірибеде микробалдырлардың аралас өскен қауымдастығын құрғанда олардың бірлесіп өсуін жобалау қыйынға түседі. Сонымен қатар жасанды жағдайда микробалдырларды аралас өсіргенде бұрын соңды түзілмеген органиалық қосылыстар интенсивті түзілуі мүмкін. [4]. Тәжірибелік мақсатта микробалдыр түрін таңдап алып олардың аралас екі немесе үш түрінен тұртын микробалдыр қауымдастығын құрып оларды өсіру, және олрдан көп мөлшерде биомасса, ББЗ алу,олардың биохимиялық көрсеткіштерін арттырып оларды ауылшаруашылығында пайдалану көзделген.
Зерттеу жұмысының мақсаты. Моно және аралас өскен штмдарының биомaссa құрaмындaғы жaлпы бeлокты жәнe пигмeнттeрді aнықтaу.
Зерттеу жұмысының міндеттері:
1. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының өсу көрсеткіштерін зерттеу.
2. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы жалпы белок мөлшерін зерттеу
3. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы пигменттерін зерттеу
Зерттеу объектісі рeтіндe әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ Ұлттық унивeрситeтінің микробиология кaфeдрaсындa фототрофтық микрооргaнизмдeр коллeкциясының циaнобaктeрия Chlorella vulgaris Z-, Chlorella pyrenoidosa С-2 штaмы пaйдaлaнылды.
Теориялық және әдістемелік негізі. Микробалдырларды зертханада өсіру, өсу динамикасын анықтау әдісі, биомасса алу әдісі, биомассаның құрамындағы пигменттерді (хлорофилл а, b каротиноидтар) анықтау әдісі.
Практикалық базасы. Дипломдық жұмыс биотeхнология кaфeдрaсындa фотобиотехнология зертханасында өткiзілді.
1 Әдебиетке шолу
1.1 Микробалдыр - жалпы сипаттама
Протококты балдырлар
Протококты балдырлар көк-жасыл балдырларға жатады. Олар бір клеткалы, колониялды және ценобиальды. Протококты балдырлардың соның ішінде хлорелла мен сценедесмустың жүйеленуі жасалған.
[5].Минюк Г. С систематикалық жүйеленуінде хлорелланың 4 түрі көрсетіледі: Chlorella ellipsoidea Gerneck, Chl.vulgaris Beyer, Chl.pyrenoidosa Chick, Chl.terricolla Hollerb.
Хлорелланың бір клеткалы формалары табиғатта кең кездескен.Жоғарыда көрсетілген хлорелла түрлерінен басқа түрлері Орта Азияда анықталған.
Сценедесмустың түрлері сан алуан. Олардығң келесі түрлері мен формалары табылып зерттелген: Scenedesmus incrassatulus, Sc. alternans Deduss, Sc. obliguus, Sc. f. tetradesmoides Deduss., Sc. acuminatus Chood., Sc. acuminatus var. biseriatus Reinh., Sc. acuminatus Bernardii. Dedus., Sc. acuminatus f. tetradesmoides Korshik., Sc. acuminatus f. tortuosus Skuja., Sc. acuminatus f. var. elongatus Smith., Sc. producto- capitatus Schmu
Scenedesmus орталық азияда 45 түрі кезеседі. Орталық азияның сулары мен топырақтарында ерекше көп кездесетін түрлеры Sc. guadrikauta, Sc. bijugautus, Sc. obliguus кездеседі. [6].Микро балдырлардын коп деген турлерын быз озымыздын қоршаган ортадан бөліп алдық. Олардын ішінде вольвокс, протокок тәріздылер және жгутикті балдырлар. Мысалга айтатын болсақ Chiorella pyrenoidosa бұл термофилді микробалдыр. Ташкенттің мақталы егістік топырақтарынан бөлініп алынған. Оптимальды термиялық режимі + 30-380С.Органикалық минералды қоспаларда жақсы өседы. Клеткаларының диаметры 6-12.2 мк. [7]. Хроматофорлары перинойдтары бар тостақ тәріздес пішінді.Фотосинтездің кең көлемді жарық түсу аймағына йе. Chiorella pyrenoidosa Бұлардың клеткаларын өсіргенде басқа штамдардың клеткасынан жылдам суспендияға тұнады. Қайтадан аралыстырғанда суспендиядағы клеткалар суспендия бетіне шығады. Бұл штам әр түрлі ауруларга төзімді. Chiorella pyrenoidosa культураларының лизиске ұшырауы жиі болмайтын құбылыс. Е.И. Милоградова және басқада ғалымдар хлорелланың суспендиядағы өскен культураларын күн астына қойса, нәтижесінде суспендияның беткі қабатында құрғақ қабыршықтар пайда болады. [8].
Протококты балдырлардың биохимиялық ерекшеліктеры.Протококты балдырлар хлорелла және сценедесмус ақуыздар, көмірсулар, майлар және басқада құнарлы заттардың бай көзі болып табылады. Хлорелланың құрғақ биомассасында 40-55 % ақуыз,35% көмірсу,5-10% май жәнеде 10% минералды заттар болады. Трианин мен лизиннің мөлшері бойынша хлорелла тауық жұмыртқасынан кем түспейді.Цистин мен метианин жеткілікті мөлшерде болмайды. Ақуыз бойынша тағамдық және жемдік азықтар арасында алдынгы орындарда. [9].Хлорелланың ақуыздары өзының сапасы бойынша құрғақ сүттің ақуыздары мен бірдей. Құрамындағы витаминдері бойнша микробалдырлар хлорелла мен сценедесмус барлық тағамдық құндалақтары бар өсімдіктерден алда тұрады.100г хлорелла адамдағы бір тәуліктік С витаминінен басқа витаминдердің орнын баса алады.
Сценедесмустың құрамында картизон синтездейтін хондристерол табылған.
Балдырлардың бағалы қасиеттерінің бірі олардың биохимиялық құрамының лабильділігі.
Қоректік орта құрамындағы қоректік заттардың өзгеруі арқылы,газдық қоректенудің,температураның және жарықтың өзгеруі арқылы олардың биохимиялық қасиеттері өзгерреді.Егерде осыған орай хлореллаға тәжірибе жүргізгенде келесідей биомасса құрамы алынған:3-4% зола,8,7-88,2% ақуыз, 34,7-37,5% көмірсулар, 4,5-85,6% май. [10].
Қоректік орта құрамындағы азотты өзгерту арқылы ақуыз бен көмірсу,майлы тепе теңдікті ұстап тұруға болады.
Егерде минералды немесе органикалық қоректік ортада өсірсе хлореллалардың көмірсуы көлемі көбейген, соның ішінде крахмалдар көбейген.
Хлорококты балдырлар витаминдердің мол көзі болып табылады.Хлорелла мен сценедесмусты жем-шөпке қосып жануарларды қоректендіргенде олардың сүт, жұмыртқа беруі артқанын көптеген зерттеушілермен дәлелденген. Ғалымдардың зерттеуі бойынша 3000мкг микробалдырларда каротин болатын анықтаған, пиридоксиннің көлемі 9 дан 29мкгг.
Микробалдырлардың биохимиялық ерекшелітері қоректік орта құрамына байланысты. Микробалдырларды автотрофты өіргенде минералды қоректік орталарда өсіреді, ал минералды немесе гетеротрофты өсіргенде органикалық қоректік ортаны қолданады.
Протококты балдырларды гетеротрофты өсіргенде оларды қараңғы жағдайда өсіреді.Ол кезде глюкоза,сірке қышқылын немесе этил спиртін қолданады.Кейбір жағдайда еттік немесе ашытқылық экстрат және казеин гидролизатын қолданады.
Органикалық қоректік ортада майдың, крахмалдың және көмірсудың басқада түрлерін жиі қосады, ал минералды қоректік ортада олардың көлемі азаяды, ал ақуыздың мөлшері көбейеді. Гетеротрофты жағдайда культивирленген хлорелланың биомассасында ақуыз мөлшері 45-65% болады. Хлорелла- бір клеткалы көк -жасыл балдыр, Chlorophyta бөліміне жатады. Көлемі 2 ден 10 мкм ге дейін, жгутиктері болмайды. Хролелла 1890 жылы дат ғалымы М.У Бейжерников пен зерттеліп ашылып және классификаланды. Олар бір клеткалы көк- жасыл балдырларға жатады. [11] Хлорелла атауы грек тілінен аударғанда "chloros", мағнасы сары-жасыл, ал латыннан аударғанда "ella"- қосымшасы "кішкене " деген мағна береді. Оның тіршілік ету ортасы сулы жерлерде өмір сүреді, микроскопиялық балдыр клеткасында хлорофил көп мөлшерде болады сол себепті көмір қышқыл газын жұтып, фотосинтез процесіне қатысып, ауаны оттегіне толтырады. Микроскопилық балдыр хлорелла жер шарындағы ұзақ өмір сүрген балдыр болып саналады, ол екі милиард жыл бұрын тіршілік еткен бұл қасиетң хлорелланың клетка структурасына байланысты. Хлорелла клеткасының қабырғасының беріктігі өте мықты. Ол үш бөліктен тұрады сондықтанда клетка ядросы сыртқы қолайсыз жағдайлардан сақталған. Клетка қабығының ортанғы қабаты өте қалын. Ол целюлозадан тұрады, ал сыртқы қабаты полимерлі каротинойдытан тұрады, ол токсикалық элементтерді абссорбиттеп және оларды организмнен бөліп шығарады. Мысалы бір микробиологилық зерттеу нәтижесінде ашытқы культураларында тіршілікке қауіпті токсикалық элементтердің аздаган мөлшері енгізілді, одан кейін хлорелла қосылды. Хлорелланың әсерінен ашытқы клеткалары тіршілігін жойған жоқ себебі бұл микроскопилық балдыр улы заттардың әсерін жоятын жоғарғы дәрежеге йе. [12].
Микроскопиялық балдыр хлорелла құрамында жоғары мөлшердегі ақуыз, дәрумендер, микроэлементтер, сонымен қатар тірі ағзалар ферменттерді түзе алмайтын пигменттер болады, олар жақсы зат алмасуға қажет. Ерекше пигмент - хлорофил,гемоглобин молекуласымен ұқсастығы бойынша оны "жасыл алтын" деп атайды.
Хлорелланың хролопластында хлорофил а және хлорофилл болады. Хлорелланың фотоинтезіне су, диоксид көмірқышқылы, жарық керек,көбеюіне минералдар қажет. Өте кеңтаралған түрі Chlorella vulgaris олар көбінесе суда, тоғандарда, шалшық суларда, бөгеттерде кездеседі. Chlorella infusionum түрі лабороторияда, үй жағдайында судың бетіне өсіп кетеді. Хлорелланың құрылысы мен дамуы келесілерден тұрады: вегатативті денесі шар тәрізді дөңгелек қалың қабықшалы клеткадан тұрады. Кейбір ғалымдар оны целюлозадан тұрады десе кейбірі құрамында цеюлоза жоқ дегенге келіседі. Бұндай екі ойлы шешімге бөлінуінің себебі кейбір жағдайда хлорелла клеткасы целюлозаға тән күлгін түті хлороцинкиодқа боялмайды. Хлорелланың шар тәрізді вегатативті клеткасының көлемі әр түрлі 1,5 мкм ден 12 мкм ге дейін барады. Әр осындай клеткада гомогенді протоплазма және кіші көлемде ядро болады, ядросы гемотоксилин мен боялады, таспа және дөңгелек пластинка тәрізде хроматофоры болады. Геца-Энц (Geza-Entz) клеткасын сипаттағанда тағы бір ерекшелігін суреттеп кетті ол қысқартылған вакуольі ол хломидоманадоның вакуольіне ұқсас бірақ бұл зерттеулер көп жерлерде қолдау көрмеді. Бейерник хлорелланы зерттеп қоректенуіндегі ерекшелікті айтып кетті азотқа бай ортаны көміруды қажет етеді. Ол көмірулы - пептонды қорек ететін ағза.
Хлорелланың көбеюі қайталанып бөлінуден тұрады. Бірінші хромотофор мен пиренойдтың қайталанып бөлінуі арқылы,содан кейін клетканың қалған бөлігі 2 ден 16 дейінгі аналық бастапқы қбықшамен қапталған бірдей бөліктерге бөлінеді.Бұл қабықша жойылғаннан кейін бөлінген клеткалар көлемі бойынша тез үлкейіп , қалыпты клетка көлеміне ие болады. Біраз уақыт өткен соң осы цикл қайтадан қайталанады.Басқа Pleurococcaceae тәрізді хлореллаларда көбеюдің қозғалмалы элементтері болмайды. Хлореллаларда қалыпты көбею циклінен ауытқулар болып тұрады.Мысалы аналық клеткадан жас клетканың бөлінуімен ерекшелінеді.Олар аналық қабықшадан мүлде бөлінбеуі мүмкін ,уақыт өте келе Gloecystis және Palmella шоғырына айналады. [13].
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жануарларымен селбесуі
Хлорелланың көптеген түрлері ерте кезден бастап жануарлармен селбесіп тіршілік етті. Ертеде хлорелланы олардың бір мүшесі ретінде қате түсінік қалыптасты.Кейіннен ғалымдар олардың экзогенді дене ретінде таныды,шар тәрізді жасыл денелер жеке клетка екенін анықтады,олар өздігінен көбейіп ,қоректенеді.Оларды ғалымдар Zoochlorella деп аталатын балдырлардың ерекше түрне жатқызды. еркін тіршілік ететін хлорелламен зоохлореллалардың құрылысы даму циклі бірдей тек тіршілік циклі әр түрлі.Кейіннен ғалым Бейерник оларды Chlorellaтуымтарына біріктірді.Себебі зоохлорелла тек жануарлармен селбесіп тіршілік етеді,егерде оны еркін тіршілік етуге жіберсе оар тіршілік ете алад ы хлореллалар тәрізді тіршілік ете алады. Хлореллалардың жануарлармен селбесуі жануар ағзасында паразиттік тіршілік етпейді не оған пайда алып келмейді Германияда бұндай тіршілікті Raumparasitism деп айтады. Көптеген рет хлорелланың көптеген түрлері жануарлар ағзасында тіршілік етпей қортылып кетуі де мүмкін. Хлореллалар қарапайым төмен атыдағы жануарларда жақы тіршілік етеді.Қарапайымдарда 3 түрлі клеткалық протоплазмалық қабаты болады : сыртқы альвеолярлы плазма, басқа екі қабатқа қорғаныштық қызмет атқарады, келесі ортаңғы кортикальды плазма қоректің қортылуына қатыспайды және ішкі эндоплазма қоректі қорыту қызметін атқарады. Егер хлорелла эндоплазмаға түссе қорек болып қорытылып кетеді.Кортикальды плазма қабатына түссе онда жануармен селбесіп тіршілік етеді себебеі плпзманың бұл қабаты қоректің қорытылуына қатыспайды. Көк-жасыл балдырлар прокариоттық фототрофтар.Осы атауға қарамай олар фототрофты прокариоттық фотоцинтездеуші бактериялардан біршама ерекшелінеді. [14].
Цианобактериялар экзогенді органикалық қосылыстарды игере алмайды. Көк-жасыл балдырлардың келесі ерекшелігі тилакойдта орналасқан екі фотожүйесі болуында олар көп жағдайда плазмолемамен байланыспайды. Оттегінің бөлінуі судың фотолизына байланысты,күн энергиясы арқылы жүреді. Көк-жасыл балдырлардың прокариоттардан тағы бір ерекшелігі бір клеткадағы оксигенді фотоцинтезбен және анаэробты азотфиксацияның жүруі. Цианобактериялардың жгутиктері немесе жіпшелерінің болмауы да ерекшеліктеріне жатады.Көк-жасыл балдырлардың прокариоттарданда, эукариоттардан да ерекшелінетін жері олардың күн жарығында тыныс ала алмауы және тыныс алуы,фотосинтетикалық электрондардың тасмалдануы бір мембраналарда тилокоидтарда әр түрлі мезгілде жүруінде,сол арқылы бір мезгілде пластидтармен митохондрияның қызметін қатар атқарады.
Көк жасыл балдырлар бөліміне прохлорофиттік балдырларды қосқанда 1000 нан 2000-ға жуық түрлері кездеседі.Олар сулы жне судан тыс жерлерде тіршілік етеді.Бұл балдырлар өз атауын көк жасыл түсіне байланысты иеленді. Бірақ олардың басқа да түстері кездеседі -темір,алтын,сарғыш-жасыл, қызыл, қара.Түстерінің әртүрлілігі олардың тіршілік ортасына , фотоцинтетикалық пигменттерге хлорофил а,хлорофил b,каротинойд және фикобилинге байланысты. Көк-жасыл балдырлар субстратқа бекінуіде немесе бекінбеуіде мүмкін,қозғалма немесе қозғалыста тіршілік етеді.бірақ жоғарыда айтылғандай оладың жіпшелері мен кірпікшелері болмайды.
Морфологиялық қатынаста көк жасыл балдырлар бір клеткалы, колониялды және көп клеткалы деп көрсетіледі.
Бірклеткалы формалары- дербес ағза ретінде жүйе құрайтын бір клеткалар. Бірклеткалар колониялар түзуі мүмкін,оларды байланыстыратын клаткалардан бөлінетін шрыштар.Бір клеткалы және колониялды формалары коккоидтық ағзалық топқа жатады, оларға қозғалыссыз, клетка қабығымен қапталған тіршілік тән. [15].
Көп клеткалы формасы жіп тәрізді ағзалық құрылым құрайды. Бұл циандардың морфологиялық бірлігі трихом немесе жіп тәрізді симопластар. Көпклеткалы балдырлардың күрделі түрлерінде жіпшелерінде трихомның бірнешеуі болады. Көк-жасыл балдырлардың формасы әртүрлі болады. Трихомға байланысты клеткалар бірдей диференцильденген болуы мүмкін. Ондай трихомдарды гомоциттік трихомдар деп атайды. Гетероциттік трихомдар функциясы,пішіні әртүрлі клеткалардан тұрады. Гетероциттік трихомдар дың сыртқы көрінісі гомоциттік трихомдарға ұқсас болса оны вегатативті деп атайды. Гетероцитті форманың құрамына гетероцистар кіреді атмосферадағы азоттың ассимиляциялануына қатысады. Морфологиялық дамыған клеткаларда төбелік клетка шоғыры болады. Бұл клеткалардың бөлінуі арқылы күрделенген дифференцилды гетероциттік таломдар түзіледі. Циандардың вегатативті клеткаларының пішіні әртүрлі болады. Жиі шартәрізді (бөлінгеннен кейін жарты шар) және элипстәрізді клеткалар кездеседі, сирек созылыңқы, сопақ, алмұрт тәрізді түрлері кездеседі. Олардың пішіні 0,2 ден 10мкм -ге дейін ауысып отырады.
Көк жасыл балдырлардың вегатативті түрінде протопласт ерекше қабықпен қапталған протопласт болады,сонымен қатар клетка қабырғасы, капсуллалар (немесе қабығы), шырышты оралмалар.
Көк - жасыл балдырлардың клетка құрылысы
Көк -жасыл балдырлардың клеткалық қабырғалары дегеніміз - клеткаға пішін беретін, қатты құрылым және механикалық қорғаныш береді.Бұл структура 35 тен 50 нм ге дейін ауытқып тұрады. Клеткалық қабырғалар клеткалық жіпшелермен бөлінген түрін септалар деп атайды.Клетка қабығында субсмикроскопиялық поралар болады .Олар шырыштың бөлінуіне қатысады. [16] Гетероцисталардың вегатативтармен жанасқан жерінде поралық каналдар болады .Олар тығындалып тұрады,қызметі клеткаларда бір уақытта болып жатқан фотоцинтезбен азот фиксациясы процестері үшін қажет. Көк жасыл балдырлардың клетка қабығының құрылысы грам теріс бактериялардың клетка қабығына ұқсас. Ол әртүрлі қаббатты структураны көрсетеді, ол өзін периплазматикалық матрикстік кеңістік,гетерополимер-муреин пептидогликаны;қосымша мембрананы көрсетеді.
Периплазматикалық кеңістік- клетканы қоршаған мембрананың ортасында орналасқан.
Бұл кеңістік тикстропты электронды матрикспен толтырылған, олар неорганикалық қосылыстар олигосахоридтер,транспорттық белоктар және гидролитикалық ферменттерден тұрады. Матрикстің ішінде электронды тығыз қабат локализацияланған. Клетканың 20 дан 50% дейінгі салмағын алып жатады. Негізінен бұл қабат полисахаридтік каркас тан тұратын үлкен муреиннен тұрады. Бұл каркас N - ацетоглюкозамин және N- ацетилмурамин олар β -1,4-гликозидтік байланыспен байланысқан қалдықтардан тұрады.
Муреин- қапшық тәрізді клетканы қоршап жатады,оның мықтылығын арттырады. Структуралық қаттылық және созылмалылық береді,ол өзкезегінде көк жасыл балдырлардың қолайсыз жағдайларда тіршілігін сақтап қалуға көмектеседі.Бұл қаббаттың мықтылығын келесіден көруге болады:егерде клетканың қабырғасынан муремндік қабатты бөліп алса,формасын сақтап қалады. Муреиндік қабаттың зақымдануы оның қаттылығын кемітпейді. Муреиндік қабат цитоплазматикалық және сыртқы қабатпен байланыспағандықтан перипалазматикалық кеңістікте бос жатады.
Сыртқы қосымша мембрана (8-10нм қалыңдықта) қалыпты мембранаға ұқсас. Оның құрамына поликөмірсулар, липидтік көмірсулар,ақуыздар, липопротеиндер, липидтер кіреді. Көптеген зерттеушілер клетқа қабығының қосымша қабаты деп атайды. Сыртқы қосымша мембранадан басқа көк-жасыл балдырларда ақуыздық глобулалардан тұратын "S-қабаты" болады.
Капсулалар немесе қаптар олар клетка қабатына кіреді,олар шырышты болады. Бұл қабаттар қатпарлы немесе қатпарлы емес болады. Көбінесе гомогендіктен қарағанда ,фибриллярыл құрылысты болады. Цианеялардың клеткаларынан бөлінген шырышты бөлінділер колониялдық қабатты түзуге қатысады. Колониялды шырыштың ішкі бөлігі екі контурлы болады оны перидерма деп атайды.
Көк-жасыл балдырлардан бөлінетін шырышты заттар
Көк-жасыл балдырлардың шырышының химиялық құрамы терең зерттелмеген. Олар күрделі көмірсудан тұрады деген болжам бар. Тіршілік етуіне байланысты, тіршілік ұзақтығына байланысты шырыштың түсі мен түзілісі өзгеруі мүмкін. Жалпылай алғанда шырыштың атқаратын қызметі көп ол клетканы кеуіп кетуден сақтайды,сонымен қатар субстратқа бекінуін және жылжып қозғалуын қамтамасыз етеді. Барлық клеткалық қабықтар (клетка қабығы,шырышты қабаты) цианобактериялардың өндіруші протопласты болып табылады. Олар цитоплазмалық мембранамен қоршалған клетканың ішіне еніп тұратын көптеген қабатттар түзетін плазмолемалар яғни цитоплазмадан тұрады. [17].
Цитоплазматикалық мембрана
Көк -жасыл балдырлардың цитоплазмалық мембранасы прокариоттар мен эукариоттардың плазмалемаларынан ерекшеленбейді. Дегенмене бұл түзіліс көк - жасыл балдырларға тән өзіндік қасиеттерге ие. Ол каротинойдтардың көп мқлшерде болуы ол балдырларды сарғыш түске бояйды. Мысалы кейбір Synechocystis sp түрлерінде каротиноидтер тилакоидтарға қарағанда көбірек. Плазмалемада осы пигменттің көп болуы себебінен фотопродуктивті функцияны атұара алады. Оның тыныс алуға да қатысы бары болжануда. Цитоплазма - көк-жасыл балдырларда қоймалжың консистенцияда болады. Микроскоппен бақылацу барысында ДНҚ байқалған оларды нуклеоплазма деп атайды. Клеткада оылардың көптеген түрі кездеседі. Нуклеоплазманы ядроның немесе ядрошықтың қалдығы ретінде айтуға болады себебі көк-жасыл балдырларда ядрошық немесе ядро болмайды. Көк-жасыл балдырлардың нуклеоиды моногеномды бактерия нуклеоидына қарағанда ерекше полигеномды. Микроскоп арқылы қарғанда нуклеоплазмада ДНҚ адан басқа белоктарды да байқауға болады. Бірақ бұл түзілістерді эухромасома деп атамайды оларды хроматинді элементтер деп атайды. Балдырларда ДНҚ хроматиндерінен басқа сақиналы ДНҚ лы плазмидалар кездеседі. Көптеген көк-жасыл балдырларда диск тәрізді тилакоидтық жүйелер дамыған. Негізінен олар цитоплазманың перифириялық бөлігінде немесе бір бірінен алшақ клетканың баолық бөлігінде шашыраңқы орналасуы мүмкін. Олар топталып немесе жеке жеке болады. Тилакоидтар кейде плазмалемамен байланысады. Балдырлардың бір ерекшелігі олардың тилакоидтары эукариоттардағыдай қатпарлы гранулалар түзбейді. Сонымен қатар тилакоидтар адгезиялық фактор түзбейді,оның орнына эукариоттық балдырларда және жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде белоктық перифириялық хлорофил атқарады. Gioeobacter violaceus деп аталатын көк -жасыл балдырлардың түрі анықталған оларда фототоксикалқ апараты мүлде тилакоид болмайды. Бұл балдырлардың фотосинтетикалық апаратының компоненттері цитоплазмалық мембранада болуы мүмкін деп болжанады. Бұндай жағдайда фикобилисома плазмолеманың ішкі жағында болады.Прохлорофиттік балдырларда фикобилисомалар қалыптаспайды,сондықтанда тилакоидтар жұпталып, кейде 20 данадан жүруі мүмкін. [18]
Көк-жасыл балдырлардың тилакоидтарының мембраналары фотосинтетикалық апаратта орналасқан. Цианейлердің фотосинтетикалық аппарат екі фото жүйеден тұрады. Олар нағыз оксигенді фототроф ретінде фотоқфшқылды хлорофилл а ны қалпына келтіруі үшін электрон доноры ретінде Н2О ны қолданады.
Көк-жасыл балдырларда хлорофилл а негізгі фотосинтетикалық пигмент ретінде, қосымшалары каротиноид және фикобилин, олар энергияны хлорофилл аз жұтатын аймақта(450-570нм) көмекші жарық жинаушы пигменттер болып саналады. Прохлорофильдік балдырларда хлорофил а дан басқа хлорофил b болады, бірақ фикобилин болмайды. Көк-жасыл балдырлардың каротиноидтарына өсімдік әлемінде кең таралған β-каротин және зеаксантин жатады. Сонымен қатар көк-жасыл балдырлар ерекше гликозирленген каротиноидтар - миксоксантофилл және окциллаксантин, сонымен қатар кетокаротиноидтар - кантаксантин және эхиненон синтездейді.
Каротиноидтарт көк-жасыл балдырларда бициклитикалық симмертиялы байланыстар. Көк жасыл балдырлардағы фикибилиндерге фикоцианобилин,фикоэритобилин,фикоу робилин жатады. Олар белоктармен ковалентті байлансып фикобилипротеин түзіп жарық жинаушы фикобилисом құрайды.
Көк-жасыл балдырларда жарық жинаушы фикопротеиннің тоғыз әртүрлі типке жататын,құрамы бойынша әртүрлі ,және хромофорлық топтары да өзгеше түрлері бар:фикоцианин, фикоэритрин,алофиокцианин,фикоэритр оцианин. Әртүрлі түсті (фикоэритрин-қызыл, фикоцианин-көк) фикобилиндік пигменттердің арқасында көк-жасыл балдырлар жарықтық энергияны жасыл және сары спектрлі аймақтарда жұтып оны хлорофилге шығынсыз жеткізіп тұрады.
Сонымен қатар көк-жасыл балдырлар пигменттік құрамын өзгерту арқылы пигменттік адаптацияға ие,ол өз түсін күннің жарығына қарай өзгерте алады. Кейбір көк-жасыл балдырларда қосымша пигмент сцитомин болады,ол 212-300нм -лік аймақта ультрофиолетті жұта алады. Осы қасиетінің арқасында көк-жасыл балдырлар бактериялар және архебактериялардан қарағанда жоғарға ультрофиолеттік сәулелендіруден тіршілігін сақтап қалады. [19]
Жалпылай алғанда тилакоидтар , олардың орналасуы,фотосинтетикалық пигменттердің концентрацияы және пигменттік-ақуыздық комплектің түзілуі көк-жасыл балдырлардың тіршілік ету ұзақтығына ,функционалдық жағдайына жне тіршілік ету жағдайына байланысты. Цианобактериялардың цитоплазмасында рибосомалар,газдық вакуольдер және қор заттары болады. Прокариоттық көк-жасыл балдырлардың рибосомасы эукариоттардікі сияқты 10-15 нм рибонуклеопротеидті бөліктерден тұрады. 70S рибосомаға жатады және седминтация константасы эукариоттық өсімдіктердің пластидтеріндегі рибосомаға ұқсас.
Газдық вакуольдер немесе псевдовакуольдер клеткада шашыраңқы қапталып орналасады.Қаптамалар ақуыздық мембранаме қапталған ол газдың өтуі үшін қажет. Ол газ клеткадан бөлініп кете де өз формасын сақтап қалады. Қиғаштап кескен кезде газдық көпіршіктер көп бөлшекті болып көрінеді,оның диагоналы 50-112 нм ,ал ұзындығы бірнеше есе ұзын. Сыртқы ортадағы қысым өзгерген кезде газды көпіршіктер бірігіп балдырлардың жүзуін өзгертеді.Кейбір түрлерінде газдық вакуольдер бүкіл тіршілігінде болса,кейде белгілі бір сатыларында ғана болады. Газдық вакуольдердің клеткада болуы пигменттердің күн жарығын жұтылуының төмендеуіне және клетканың кейбір компонентерінің бұзылысына алып келуі мүмкін деп болжанады. Газдық вакуольдың негізгі қызметі клетканы қалыпты жағдайда ұстап тұрады,сол себепті тығыздығы төмендейді. Негізінен көк-жасыл балдырлардың клеткаларнда қалпыты вакуольдер (клеткалық шырынмен) болмайды,кейбір түрлерінде олардың тіршілік етуінен жне физиологиясына тәуелсіз вакуолизация байқалады,оны керитомией деп атайды. Кейбір көк-жасыл балдырларда мысалы Rivulariaceae түрінде вакуолизация клетканың тіршілігін жоюына алып келеді. Сонымен қатар вакуолизация клетканың патологиясының көрнісі болуы мүмкін. Көк-жасыл балдырлардың қор заттары гликоген тәрізді углеводтар цианофицин және полифосфат гранулалар.Кейбір цианейлерде поли - β- гидроксибутираттың жинақталуы байқалады. [19]
Көк-жасыл балдырларда гликоген тәрізді полисахарид ассимиляция өнімі болып табылады. Ол клеткаларда көлемі 30 дан 300нм ге дейінгі көлемі әртүрлі гранулалар түзеді.азот тәріздес цианофицин қор заттары көк-жасыл балдырлардың ерекшелігі. Бұл полимер көк-жасыл балдырлардан басқа ешбір ағзада байқалмаған. Цианофицин бірдей көлемді аргинин мен аспарагин қышқылынан құралған полипептидтен тұрады. Оның молекулалық грануласының көлемі 25-100кДа. Клеткаларда ол структуралық немесе цианофициндік атауға ие гранулалар( диаметрі 1мкм немесе одан үлкен) түзеді. Цианофицин қоректік ортада азот жетіспесе оның орнын толықтырады,сонымен қатар көк-жасыл балдырларда олардың клеткасы қараңғы анаэробты жағдайда болған кезінде АТФ синтезінде энергия көзі ретінде қызмет атқарады. Көк -жасыл балдырларда цитоплазмасында полиэдрикалық карбоксиома болады. Оларда Калвин циклінде қышқылдың ассимиляциясна қатысатын рибулозобисфосфаткарбоксилаза ферменті болады. Вегатаивті клеткаларда дифференцировка нәтижесінде гетероцистар мен акинеттер қалыптасады. Гетероцисталардың қалыптасуы ДНҚ ның цитоплазмада таралуына, оның қайта құрылуына алып келед,ал тилокоидтер ыдырап қайтадан құрылады,қапталған мембраналар құрылады. Клеткада гранулалық қосылыстар жойылады. Цитоплазма гомогенді болады. Гетероцистаның микроскоп астында жақсы көрінетін бөлігі клетка қабығы. Оның құрамына гликопротеидтің ішкі жағы және поликөмірсудың сыртқы жағы кіреді. Қалың бөлігі гетероциста мен вегатативті клетканың ортасында тұрады. Осындай көп қатпарлы қабатпен қапталған гетероциста салмақты механикалық әсерден және сырттан келетін ауадан қорғайды ол өз кезегінде нитрогеназа феррментінің қызметін тежейді. [20]
Жоғарыда айтылып кеткендей маманданған гетероциста клеталары атмосфералық азоттың қалпына келтіреді ол тек прокариоттарға тән. Клетка азотты фиксациялау үшін вегатативті клетка гетероцистаға дифференциялану кезінде күрделі гендік -инженериялық процесс қажет.
Көк-жасыл балдырларда молекулярлы азотты фиксациялау бактериялардағы секілді тек транкрипция жүзінде ғана жүрмейді,одан басқа азоттың фикцирленген концентрациясының нитрогеназдық белсенділігінің метобалиттық бақылауына байланысты. Нитрогеназаның белсенділігі оттегімен шектеледі,сондықтан гетероцисталарда фотосинтетикалық кислород бөлінбейді,оның сырттан түсуінен поликөмірсулы және гликолипидті қатпарлы клетка қабығы мен тығындар арқылы қорғалған. Атмосфералық азоттың фиксациялануы гетероцистіксіз көк-жасыл балдырларда вегатативтік формаларда азатофиксация және фотосинтез әр уақытта болған жағдайда жүреді. Көк-жасыл балдырлардағы С және N2 авторофының болуы оларды жер бітіндегі абсалютты бірінші органикалық заттардың продуценті деп атайды. Гетероцисталарда әдетте фикобилипротеин,фикобилисома болмайды. Фотосинтез бұл кклеткаларда молекулярлы азоттың бөлінуінсіз жүреді. Сонымен қтар ассимиляцияға қатысатын СО2 ферменттерге дефектісі бар. Жеке вегатативті клеткалардың гетероцистаға айналуы амонидың жеткілікті болуынан байланысты.
Көк жасыл балдырлардың көбеюі.
Бір клеткалы және колониалды көк жасыл балдырлардың көбеюі клетканың бірдей немесе әртүрлі бөліктерге бөлінунен тұрады. Клетканың шеттік қабырғасының бөлінуі цитоплазмалық мембранадан және клетканың қабырғасының ішкі бөліктері арқылы құралған сақинлы қатпар түзеді. Перифериядан орталыққа қарай өскенде бұл қатпарлар созылады. Бұлар кедергілік септалар түзеді. Клеткалық бөліну кезінде ДНҚ ның саны 2 еселініп және бірдей мөлшерде 2 клеткага бөлінеді.Клетканың бөлінуі бір, екі және үш кеңістіктерде болуы мүмкін. Колониалды түрлерінде бұл клетканың әр түрлі типтерінің пайда болуына және көп қатарлы трихомалардын түзілуіне алып келеді. Кейбір түрлері кішкене көлемді гонидий клеткалары арқылы, немесе аналық клетканың ішінде түзілетін эндоспора арқылы, немесе аналық клетканың төбесінен бөлінетін және экзоспора (беоцитами ) деп аталатын клеткалар арқылы көбейеді. Кейбір жағдайда клетканың көп бөлшектерге бөліну арқылы көбеюі мүмкін, бірақ барлық жағдайда митоз бен миоз болмайды. Клеткалардың бірінен соң бірінің бөлінуі спералық клеткалардың беоциттардың түзңлуіне алып келеді, олар аналық клетканың қабығын жару арқылы босанылыды. Бір клеткадан 4-тен 1000 беоциттар пайда болуы мүмкін. Көптеген көк жасыл балдырлардың жіпшелі түрлері гормогониалар арқылы көбейеді. [22].Олар жіпшенің бөлінуі арқылы пайда болады. Пайда болған гормогониялар шырыш бөліп қозғалғаннан кейңн оларда жаңа жіпшелер өседі. Морфологиялық жетілген көп клеткалы жетілген түрлерінде белсенді бөліну аймақтары болады. Оларды (меристемиялық зоналар) деп атайды. Кейбіреулерінде сыртқы көрнісі эукариоттық балдырлардікіне ұқсас маманданған төбелік клеткалары болады. Көп деген жіпшелі көк жасыл балдырлар споралар түзеді.Олар жағымсыз жағдайларда аман қалуына және көбеюіне көмектеседі. Сондықтанда көк жасыл балдырлардың көбеюін вегототиптівті және жыныссыз деп қарауға болады. Әдеттегі жыныстық процес болмайды, бірақта парасексуалды процестер анықталған сол себепті әртүрлң клеткалардың геномдарының сирек қосылыстары болады.
1.3 Цианобактериялардағы биологиялық белсенді затттар.
Көк-жасыл балдырлар тіршілік ету барысында өоршаған ортаға химиялық құрамы әртүрлі биологиялық белсенді заттар бөледі.Көк -жасыл балдырлардың экзогенді метобалиттерінің ішінде азот айналымына қатысатын азот жақсы зерттелген.Цианобактериялар амони қышқылдарын бөлетіні анықталған олар:лейцин,тирозин, ифенилаланин,валин,метионин,тирозин ,пролин,аланин,глутомин және аспарагин қышқылы,треонин,серин,глицин,аргини н,гистидин,лизин,цитин сонымен қатар пептидтер және полипептидтар.Құрамында азоттық заттар бар қосылыстардан басқа цианобактериялар органикалық қышқылдар бөледі:щавелді,янтарлы,алма,лимон,қ ұмырсқа,сірке,пеларгон,май қышқылдарын бөледі.Кейбір цианобактерияларда көмірсулық заттар бөлініп және идентификацияланған олар көбінесе глюкозадан тұратын поликөмірсулар фруктоза,арабиноза,ксилоза,рибоза,р амноза және глюкурон қышқылы.Цианобактерияларда экологиялық маңызды ұшпалы заттар,олар жоғары биологиялық маңызға ие.Олардығ ішінде идентификацияланғандароы алифатикалық терпендер,терпендік спирттер,эфир,альдегидтер,ұшпалы қышқылдар және фенолдар. [23].
Цианобактериялар сулардағы және биоценоздардағы витаминдердің көзі болып табылады. Олар В тобына жататын витаминдерді және ауксин тәрізді заттарды синтездейді. Көптеген цианобактериялар токсиндар,сонымен қатар антибиотикалық заттар түзеді.
В тобына жататын витаминдер.Цианобактериялар басқа микрооргонизмдер тәрізді витаминдерді бөліп олармен басқа ағзаларды қамтамасыз ете алады.Тиами никотин қышқылын өсімдіктерге енгізгенде олардың фотоцинтездік белсенділіг артып құрамындағы қант көбейеді.Фотосинтездік заттарды күшейту арқылы бұл витаминдер жасыл өсімдіктердің көмірқышқыл газын жақсы игеруіне әсер етеді. Цианобактериялар суларда әртүрлі органикалық заттар бөледі,ол удағы ағзалардың тіршілігіне жақсы ісер етеді.
Тиамин- пируватдекарбоксилаза ферментінің белсенді тобына жатады.Ғалымдардың айтуы бойынша цианобактериялар бұл витаминнің бірнеше түрін синтездейді.В витаминінің кейбір түрлерінің бөлінуіне экологиялық факторларда әсер етеді. әр түрлі ьопырақтан бөлініп алынған Nostoc muscorum штамының витаминдерінде айрмашылық болған.Зерттеулер жүргізілгенде тиамин тіршілік ортасында емес микроағзаларда және цианобактерияларда болған.N.punctiforme түріне жататын цианобактерияларда ең көп тиамин анықталған 48-7,6 мкгг құрғақ клетка массасы. [24].
Микробалдырлар тиаминді жинақтаудағы белсенді ағзалар құрғақ клетканығң 13,13 мкгг массасын алады.
Рибофлавин - клеткадағы флавиндік ферменттердің құрамында оксилитикалық қайта құру процестеріне қатысады.Цианобактериялардағы рибофлавинді синтездей алуы көптеген жерлерде көрсетілген.Зерттелген цианобактериялар рибофлавинді клеткада жән клеткадан тыс жинақтап синтездейтіні көрсетілген.Микробалдырларға тәжірибе жасап 15 тәулік өсіргенде олардың клеткасындағы рибофлавиннің құрғақ массасы 69,6 дан 431,7 мкгг болған.Тәжірибе жүргізу барысында Anabaena hassalii және Microcestis pulverea рибофлавинді жақсы синтездеген.
Цианкобалламин - В12 витамині барлық синтезделетін витаминдердің 65-70% -тін құрады,қалғаны псевдовитаминдер.
Цианкобалламин витаминінің-синтезделуі цианобактериялардың микрофлорасына емес, тіршілік етуіне байланысты. Цианкобалламин В12тобына жататын витаминдерді бөліп алу үшін цианобактерияларды көптеп өсіре бастады. В12 витамины тиамин тәрізді культуралық сұйықтықта табылмаған.В тобына жататын витаминдерді Phormidium bijugatum 35 және Nostoc sp. 5 синтездейді.
Биотин- ферменттердің простетикалық тобының құрамына кіреді. Олар декорбоксилаза және карбоксилаза сонымен қатар амони қышқылдарының дезаминденуіне, қанықпаған май қышқылдарының синтездеуін қамтамасыз етеді. Биотинді цианобактериялардың барлық түрлері синтездеген олардың массасы 0,92 ден 16,43 мкг -ге дейін болады. Цианобактерияның Microcystis aeruginosa түрінде басқаларында қарағанда көп биотин табылған (9мкг). Зерттеу жүргізілгенде цианобактериялардың он екі түрінің бесеуі сыртқы культуралды сұйықтыққа бөлген.
Пиридоксин аминофераз, декорбоксилаза жне басқа ферменттер тобында ауыздар алмасуына қатысады.Микробалдырлар пиридоксинді 1,99 дан 15,53 мкгг құрғақ клетка массаын алып жатады.Anabaena туысына жататын балдырларда пиридоксиннің түзуінің біршама айырмашылықтары бар.Мысалы A.hassalii клеткаларында пиридоксиннің максималды мөлшері анықталған 12,36 мкг, келесі бір түрінде A.variabilis клеталарында 12,5 тен минималды 1,99 анықталған.Пиридокинді қоректік ортаға тек Anabaena.hassalii,Nostoc sp бөлген. Сalothriх туысының клеткаларында суспензияға қарағанда пиридоксин аз мөлшерде анықталған. Phormidium және Microcystis туыстары қоректік ортаға пиридоксинді мүлде бөлмейді.
Серіктік бактериялар белсенді түрде пиридоксинді түзіп оны ортаға бөліп отырған. [25].
Никотин қышқылы. Никотин қышқылының амид тобы оксилитикалық қалпына келуге және басқа да алмасу процестеріне қатысатын кодегидраз молекуласына кіреді. Никотин қышқылын цианобактериялардың брлық дерлік тобы синтездеген. Оның клеткада болуы және культуралық сұйықтықтағы массасы В тобына жататын витаминдердің мссасынан көбірек болған. Microcystis pulvera туысы клеткасында 73,5мкг, 201,1 мкг қоректік ортааға никотин қышқылын жинаған. Түзілген витаминнің көптеген бөлігін цианобактериялар тіршілік ортасына бөлген.
Пантотен қышқылы- кофермент А түрінде ацетилирлеу реакциясын катализдейтін ферменттер жүйесіне кіреді. Пантотен қышқылының цианобактерияларда клетканың 22-55,5мкгг құрғақ массасын алып жатыр. Бұл витаминді белсенді Nostoc sp 5 түзген.Calothrix braunii 16 туысы клеткасындағы түзілген пантотен қышқылынан 12 есе көп мөлшерде культуралдық сұйықтыққа бөлген. Ғалымдар витаминдердің бөлінуіне қатысатын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
әл - Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Оспанова Б.Қ
Микробалдырлардың аралас өскен дақылдарының құрғақ биомассасын алу және олардың өнімділігін зерттеу
Диплом жұмысы
5В070100 - "Биотехнология" мамандығы
Алматы 2015
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл - Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Биотехнология кафедрасы
"Қорғауға жіберілді"
Биотехнология кафедрасының меңгерушісі Кистаубаева А.С
Диплом жұмысы
Тақырыбы: "Микробалдырлардың аралас өскен дақылдарының құрғақ биомассасын алу және олардың өнімділігін зерттеу"
5В070100 - "Биотехнология" мамандығы
Орындаған Оспанова Б.Қ
Ғылыми жетекшісі
б.ғ.к,.аға оқытушы Кирбаева.Д.К
Нормабақылаушы Бектилеуова Н.К
Алматы 2015
РЕФЕРАТ
Диплом жұмысы 50 беттен, 2 суреттен, 3 кестеден, 63 әдебиет көздерінен тұрады.
Түйін сөздер: Микробалдырлар, хлорелла, ББЗ, биомaссa, бeлок, хлорофилл, кaротиноид.
Зерттеу жұмысының мақсаты: Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының өсіру жәнe оның биомaссa құрaмындaғы жaлпы бeлокты жәнe пигмeнттeрді aнықтaу.
Жұмыстың міндеттері:
1. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының өсу көрсеткіштерін зерттеу.
2. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы жалпы белок мөлшерін зерттеу
3. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы пигменттерін зерттеу
Зерттеу әдістері: Микробиологиялық, алгологиялық және биохимиялық әдістер.
Алынған нәтижелер: Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының қауымдастығын Ch. vulgaris Z-1 + Sc. obliguus құрып бірге өсіргенде белок хлороилл а және в каротиноидтар және β-каротин мөлшері көбейген. Микробалдырлар қауымдастығындағы хлорофилл "а" және хлорофилл"в" - ның құрғақ биомассадағы мөлшері келесідей болды: хлорофилл "а" 3,4 мгг, хлорофилл "в" 2,2 мгг.Ал ақуыздардың мөлшері 50,5%.
4,0 мгг каротиноидтар, 2,5 мгг β-каротиндар. Бұл монокультурадағы Sc. obliguus (каротиноидтар -1,3 мгг и β-каротин -0,9 мгг) штамы мен Ch. vulgaris Z-1 каротиноидтар -2,04 мгг и β-каротин -1,5 мгг) штамдарының мөлшерінен біршама көп.
Практикалық қолдануы: Микробалдыр бірлесіп өскен хлорелла штамдарының биомассасын ауылшаруашылығында жемдік қоспа ретінде қолдану.Ауылшаруашылығында жемдік қоспа ретінде өолдану арқылы малдың өсімін көбейтуге болады және де сүтті, етті бағытта өсіріліп отқан малдың өнімділігін көбейтуге болады. Микробалдырларды жем - шөптік қоспа ретінде беру экономикалық жағынан тиімді. [1].
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из 50 страниц, 3 таблицы, 11 рисунков, 63 литературных источников.
Ключевые слова: микроводоросли, хлорелла, культура, БАД, штамм, суспензия концентрированная суспензия, сухая биомасса, каротиноиды, хлорелла.
Цель работы: Получение сухой биомассы смешанных культур микроводорослей и изучение их продуктивности.
Задачи работы:
1. Изучение динамики роста в моно и смешанных штамов микроводорослей
2. Определение белка в биомассе моно и смешанных штамов микроводорослей
3. Определение белка в биомассе моно и смешанных штамов микроводорослей
Методы исследование: микробиологические, альгологические и биохимический
Результаты исследования:
1. Полученные результаты свидетельствовали о том, что динамика роста микроводорослей в смешанных культурах большой, посравнению с моно культурами.
2. Масса белка в биомассе смешанных культурах состовляет 50 %, а в моно культурах результат не большой .
3. Масса пептидов в биомассе смешанных культурах состовляет 20 %, а в моно культурах результат не большой .
4. .
Практическое применение. Корм - самая затратная статья в животноводстве. От 50 до 80% всех расходов приходится на корма. Но и при таких затратах нет гарантии в том, что корм сбалансирован по питательным веществам, макро - и микроэлементам, витаминам. О полноценности кормов не приходится говорить. Поэтому качество корма, его полноценность - это основная проблема современного животноводства. Нерентабельность и неконкурентоспособность не только отдельных отраслей, но и в целом всего животноводства, прежде всего, связана с ценовой политикой на корма. В связи с этим использование биологически активных кормовых добавок для сельскохозяйственных животных на основе микроводорослей является актуальным.
ABSTRACT
Thesis consists of 50 pages, 3 tables, 11 figures, 81 of literary sources.
Key words: Microalgae, chlorella, culture, BAD, strain, concentrated suspension suspension, dry biomass.
The purpose of the work. Receivining of dry biomass of mixed cuitures of microalgae and the stady of their productivity
Objectives of the work:
1. To study the effects of various forms of biologically active food supplements on the basis of the microalgae chlorella cells of E. coli.
2. To study the effects of various forms of biologically active food supplements on the basis of the microalgae chlorella cells Lactobacillus acidophilus.
3. To study the effects of various forms of biologically active food supplements on the basis of the microalgae chlorella cells Bifidobacterium bifidum
Study methods: microbiological and algological.
Results of the study:
1. The results showed that adding microalga suspension culture medium caused growth inhibition of Escherichia coli by suspension micro-algae inhibits the growth of Escherichia coli cells by 95% and 70% gel, concentrated dry biomass at 45%.
2. Suspension of microalgae in comparison with concentrated slurries and dry biomass of microalgae is the best breeding ground at which lactic acid bacteria flourish.
3. The introduction of various forms of biologically active food supplements on the basis of micro-algae as a suspension and a concentrated suspension and dry biomass of chlorella stimulates the growth of bifidobacteria.
Practical application. Food is the most expensive article in animal husbandry. From 50 to 80% of all expenditure is on food. But at a cost, there is no guarantee that the feed is balanced in nutrients, macro-and microelements, vitamins. The usefulness of feed did not need to speak. Therefore, the quality of the food, its usefulness is a major problem of modern animal husbandry. Profitability and competitiveness not only of individual industries, but also in the whole animal production, first of all, relates to the pricing policy for feed. In connection with the use of biologically active additives for farm animals on the basis of microalgae is relevant.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8
1
Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
8
1.1
Микробалдырлардың биохимиялық ерекшеліктері
8
1.2
Мкробалдырларды ауылшаруашылығында қолдану
12
1.3
Хлорелла жайлы жалпы сипаттама
19
1.4
Хлорелланың биологиялық белсенді заттары
23
2
Зерттеу материалдары мен әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
27
2.1
Зерттеу материалы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
27
2.2
Зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
28
2.2.1
Микробалдырларды зeртхaнaлық жaғдaйдa өсіру әдістeрі
28
2.2.2
Микробалдырлардың құрғaқ биомaссaсын aлу әдістeрі
29
2.2.3
Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы белоктарды aнықтaу әдісі
31
2.2.4
Микробалдырларды биомaссa құрaмындaғы пигмeнттeрді aнықтaу әдісі
34
3
Зерттеу нәтижелері және оларды талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
36
3.1
Микробалдырлар биомассасындағы ақуыз мөлшері
36
3.2
Микробалдырлар биомассасындағы пигменттер мөлшері
41
42
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..
46
Қосымша
БЕЛГІЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
ББҚ
Биологиялық белсенді қоспалар
ББЗ Биологиялық белсенді заттар
ФЭК Фотоэлектрокалориметр
КІРІСПЕ
.
Ғылыми жаңалығы.
Практикалық маңыздылығы. Алынған нәтижелер арқылы хлорелланың аралас өскен дақылдарын өсіріп, биологиялық белсенді заттарын бөліп алып, одан биологиялық белсенді қоспалар жасауға қолдану. Ғылыми мәселенің қазіргі таңдағы бағалануы. Хлорелланы аралас өсіріп биомассасы мен энергетикалық құндылығын көбейтіп арттыруға болады.
Микробалдырлар қауымдастығы су экожүйесінде біріншілік органикалық заттарды түзеді.Микробалдырлардың структурасына және өнімділігіне абиотикалық факторлардан басқа, биологиялық факторлар (микробалдырлар арасындағы қорек үшін бәсекелестік, метобалиттік әсерлесу) әсер етеді. [2].
Монокультураларда микробалдырлардың өсуі арнайы бір заңға бағынады, бұл заң микробалдырларды аралас концорциумын құрғанда бұзылады. Микробалдырлардың аралас қауымдастығын құрғанда балдырлар бір бірімен бірлесіп өсуі де , немесе кей жағдайларда бірлестік құруы мүмкін юолмайтында жағдайлар кездеседі. Микробалдырлардың бірлесіп өсіуі физиологиялық ерекшеліктеріне байланысты. [3]. Физиологиялық ерекшеліктеріне байланысты бірлестік құрып немесе бәсекелестік көрсетуі мүмкін. Сондықтанда тәжірибеде микробалдырлардың аралас өскен қауымдастығын құрғанда олардың бірлесіп өсуін жобалау қыйынға түседі. Сонымен қатар жасанды жағдайда микробалдырларды аралас өсіргенде бұрын соңды түзілмеген органиалық қосылыстар интенсивті түзілуі мүмкін. [4]. Тәжірибелік мақсатта микробалдыр түрін таңдап алып олардың аралас екі немесе үш түрінен тұртын микробалдыр қауымдастығын құрып оларды өсіру, және олрдан көп мөлшерде биомасса, ББЗ алу,олардың биохимиялық көрсеткіштерін арттырып оларды ауылшаруашылығында пайдалану көзделген.
Зерттеу жұмысының мақсаты. Моно және аралас өскен штмдарының биомaссa құрaмындaғы жaлпы бeлокты жәнe пигмeнттeрді aнықтaу.
Зерттеу жұмысының міндеттері:
1. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының өсу көрсеткіштерін зерттеу.
2. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы жалпы белок мөлшерін зерттеу
3. Моно- және аралас өскен микробалдырлар штамдарының биомассасындағы пигменттерін зерттеу
Зерттеу объектісі рeтіндe әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ Ұлттық унивeрситeтінің микробиология кaфeдрaсындa фототрофтық микрооргaнизмдeр коллeкциясының циaнобaктeрия Chlorella vulgaris Z-, Chlorella pyrenoidosa С-2 штaмы пaйдaлaнылды.
Теориялық және әдістемелік негізі. Микробалдырларды зертханада өсіру, өсу динамикасын анықтау әдісі, биомасса алу әдісі, биомассаның құрамындағы пигменттерді (хлорофилл а, b каротиноидтар) анықтау әдісі.
Практикалық базасы. Дипломдық жұмыс биотeхнология кaфeдрaсындa фотобиотехнология зертханасында өткiзілді.
1 Әдебиетке шолу
1.1 Микробалдыр - жалпы сипаттама
Протококты балдырлар
Протококты балдырлар көк-жасыл балдырларға жатады. Олар бір клеткалы, колониялды және ценобиальды. Протококты балдырлардың соның ішінде хлорелла мен сценедесмустың жүйеленуі жасалған.
[5].Минюк Г. С систематикалық жүйеленуінде хлорелланың 4 түрі көрсетіледі: Chlorella ellipsoidea Gerneck, Chl.vulgaris Beyer, Chl.pyrenoidosa Chick, Chl.terricolla Hollerb.
Хлорелланың бір клеткалы формалары табиғатта кең кездескен.Жоғарыда көрсетілген хлорелла түрлерінен басқа түрлері Орта Азияда анықталған.
Сценедесмустың түрлері сан алуан. Олардығң келесі түрлері мен формалары табылып зерттелген: Scenedesmus incrassatulus, Sc. alternans Deduss, Sc. obliguus, Sc. f. tetradesmoides Deduss., Sc. acuminatus Chood., Sc. acuminatus var. biseriatus Reinh., Sc. acuminatus Bernardii. Dedus., Sc. acuminatus f. tetradesmoides Korshik., Sc. acuminatus f. tortuosus Skuja., Sc. acuminatus f. var. elongatus Smith., Sc. producto- capitatus Schmu
Scenedesmus орталық азияда 45 түрі кезеседі. Орталық азияның сулары мен топырақтарында ерекше көп кездесетін түрлеры Sc. guadrikauta, Sc. bijugautus, Sc. obliguus кездеседі. [6].Микро балдырлардын коп деген турлерын быз озымыздын қоршаган ортадан бөліп алдық. Олардын ішінде вольвокс, протокок тәріздылер және жгутикті балдырлар. Мысалга айтатын болсақ Chiorella pyrenoidosa бұл термофилді микробалдыр. Ташкенттің мақталы егістік топырақтарынан бөлініп алынған. Оптимальды термиялық режимі + 30-380С.Органикалық минералды қоспаларда жақсы өседы. Клеткаларының диаметры 6-12.2 мк. [7]. Хроматофорлары перинойдтары бар тостақ тәріздес пішінді.Фотосинтездің кең көлемді жарық түсу аймағына йе. Chiorella pyrenoidosa Бұлардың клеткаларын өсіргенде басқа штамдардың клеткасынан жылдам суспендияға тұнады. Қайтадан аралыстырғанда суспендиядағы клеткалар суспендия бетіне шығады. Бұл штам әр түрлі ауруларга төзімді. Chiorella pyrenoidosa культураларының лизиске ұшырауы жиі болмайтын құбылыс. Е.И. Милоградова және басқада ғалымдар хлорелланың суспендиядағы өскен культураларын күн астына қойса, нәтижесінде суспендияның беткі қабатында құрғақ қабыршықтар пайда болады. [8].
Протококты балдырлардың биохимиялық ерекшеліктеры.Протококты балдырлар хлорелла және сценедесмус ақуыздар, көмірсулар, майлар және басқада құнарлы заттардың бай көзі болып табылады. Хлорелланың құрғақ биомассасында 40-55 % ақуыз,35% көмірсу,5-10% май жәнеде 10% минералды заттар болады. Трианин мен лизиннің мөлшері бойынша хлорелла тауық жұмыртқасынан кем түспейді.Цистин мен метианин жеткілікті мөлшерде болмайды. Ақуыз бойынша тағамдық және жемдік азықтар арасында алдынгы орындарда. [9].Хлорелланың ақуыздары өзының сапасы бойынша құрғақ сүттің ақуыздары мен бірдей. Құрамындағы витаминдері бойнша микробалдырлар хлорелла мен сценедесмус барлық тағамдық құндалақтары бар өсімдіктерден алда тұрады.100г хлорелла адамдағы бір тәуліктік С витаминінен басқа витаминдердің орнын баса алады.
Сценедесмустың құрамында картизон синтездейтін хондристерол табылған.
Балдырлардың бағалы қасиеттерінің бірі олардың биохимиялық құрамының лабильділігі.
Қоректік орта құрамындағы қоректік заттардың өзгеруі арқылы,газдық қоректенудің,температураның және жарықтың өзгеруі арқылы олардың биохимиялық қасиеттері өзгерреді.Егерде осыған орай хлореллаға тәжірибе жүргізгенде келесідей биомасса құрамы алынған:3-4% зола,8,7-88,2% ақуыз, 34,7-37,5% көмірсулар, 4,5-85,6% май. [10].
Қоректік орта құрамындағы азотты өзгерту арқылы ақуыз бен көмірсу,майлы тепе теңдікті ұстап тұруға болады.
Егерде минералды немесе органикалық қоректік ортада өсірсе хлореллалардың көмірсуы көлемі көбейген, соның ішінде крахмалдар көбейген.
Хлорококты балдырлар витаминдердің мол көзі болып табылады.Хлорелла мен сценедесмусты жем-шөпке қосып жануарларды қоректендіргенде олардың сүт, жұмыртқа беруі артқанын көптеген зерттеушілермен дәлелденген. Ғалымдардың зерттеуі бойынша 3000мкг микробалдырларда каротин болатын анықтаған, пиридоксиннің көлемі 9 дан 29мкгг.
Микробалдырлардың биохимиялық ерекшелітері қоректік орта құрамына байланысты. Микробалдырларды автотрофты өіргенде минералды қоректік орталарда өсіреді, ал минералды немесе гетеротрофты өсіргенде органикалық қоректік ортаны қолданады.
Протококты балдырларды гетеротрофты өсіргенде оларды қараңғы жағдайда өсіреді.Ол кезде глюкоза,сірке қышқылын немесе этил спиртін қолданады.Кейбір жағдайда еттік немесе ашытқылық экстрат және казеин гидролизатын қолданады.
Органикалық қоректік ортада майдың, крахмалдың және көмірсудың басқада түрлерін жиі қосады, ал минералды қоректік ортада олардың көлемі азаяды, ал ақуыздың мөлшері көбейеді. Гетеротрофты жағдайда культивирленген хлорелланың биомассасында ақуыз мөлшері 45-65% болады. Хлорелла- бір клеткалы көк -жасыл балдыр, Chlorophyta бөліміне жатады. Көлемі 2 ден 10 мкм ге дейін, жгутиктері болмайды. Хролелла 1890 жылы дат ғалымы М.У Бейжерников пен зерттеліп ашылып және классификаланды. Олар бір клеткалы көк- жасыл балдырларға жатады. [11] Хлорелла атауы грек тілінен аударғанда "chloros", мағнасы сары-жасыл, ал латыннан аударғанда "ella"- қосымшасы "кішкене " деген мағна береді. Оның тіршілік ету ортасы сулы жерлерде өмір сүреді, микроскопиялық балдыр клеткасында хлорофил көп мөлшерде болады сол себепті көмір қышқыл газын жұтып, фотосинтез процесіне қатысып, ауаны оттегіне толтырады. Микроскопилық балдыр хлорелла жер шарындағы ұзақ өмір сүрген балдыр болып саналады, ол екі милиард жыл бұрын тіршілік еткен бұл қасиетң хлорелланың клетка структурасына байланысты. Хлорелла клеткасының қабырғасының беріктігі өте мықты. Ол үш бөліктен тұрады сондықтанда клетка ядросы сыртқы қолайсыз жағдайлардан сақталған. Клетка қабығының ортанғы қабаты өте қалын. Ол целюлозадан тұрады, ал сыртқы қабаты полимерлі каротинойдытан тұрады, ол токсикалық элементтерді абссорбиттеп және оларды организмнен бөліп шығарады. Мысалы бір микробиологилық зерттеу нәтижесінде ашытқы культураларында тіршілікке қауіпті токсикалық элементтердің аздаган мөлшері енгізілді, одан кейін хлорелла қосылды. Хлорелланың әсерінен ашытқы клеткалары тіршілігін жойған жоқ себебі бұл микроскопилық балдыр улы заттардың әсерін жоятын жоғарғы дәрежеге йе. [12].
Микроскопиялық балдыр хлорелла құрамында жоғары мөлшердегі ақуыз, дәрумендер, микроэлементтер, сонымен қатар тірі ағзалар ферменттерді түзе алмайтын пигменттер болады, олар жақсы зат алмасуға қажет. Ерекше пигмент - хлорофил,гемоглобин молекуласымен ұқсастығы бойынша оны "жасыл алтын" деп атайды.
Хлорелланың хролопластында хлорофил а және хлорофилл болады. Хлорелланың фотоинтезіне су, диоксид көмірқышқылы, жарық керек,көбеюіне минералдар қажет. Өте кеңтаралған түрі Chlorella vulgaris олар көбінесе суда, тоғандарда, шалшық суларда, бөгеттерде кездеседі. Chlorella infusionum түрі лабороторияда, үй жағдайында судың бетіне өсіп кетеді. Хлорелланың құрылысы мен дамуы келесілерден тұрады: вегатативті денесі шар тәрізді дөңгелек қалың қабықшалы клеткадан тұрады. Кейбір ғалымдар оны целюлозадан тұрады десе кейбірі құрамында цеюлоза жоқ дегенге келіседі. Бұндай екі ойлы шешімге бөлінуінің себебі кейбір жағдайда хлорелла клеткасы целюлозаға тән күлгін түті хлороцинкиодқа боялмайды. Хлорелланың шар тәрізді вегатативті клеткасының көлемі әр түрлі 1,5 мкм ден 12 мкм ге дейін барады. Әр осындай клеткада гомогенді протоплазма және кіші көлемде ядро болады, ядросы гемотоксилин мен боялады, таспа және дөңгелек пластинка тәрізде хроматофоры болады. Геца-Энц (Geza-Entz) клеткасын сипаттағанда тағы бір ерекшелігін суреттеп кетті ол қысқартылған вакуольі ол хломидоманадоның вакуольіне ұқсас бірақ бұл зерттеулер көп жерлерде қолдау көрмеді. Бейерник хлорелланы зерттеп қоректенуіндегі ерекшелікті айтып кетті азотқа бай ортаны көміруды қажет етеді. Ол көмірулы - пептонды қорек ететін ағза.
Хлорелланың көбеюі қайталанып бөлінуден тұрады. Бірінші хромотофор мен пиренойдтың қайталанып бөлінуі арқылы,содан кейін клетканың қалған бөлігі 2 ден 16 дейінгі аналық бастапқы қбықшамен қапталған бірдей бөліктерге бөлінеді.Бұл қабықша жойылғаннан кейін бөлінген клеткалар көлемі бойынша тез үлкейіп , қалыпты клетка көлеміне ие болады. Біраз уақыт өткен соң осы цикл қайтадан қайталанады.Басқа Pleurococcaceae тәрізді хлореллаларда көбеюдің қозғалмалы элементтері болмайды. Хлореллаларда қалыпты көбею циклінен ауытқулар болып тұрады.Мысалы аналық клеткадан жас клетканың бөлінуімен ерекшелінеді.Олар аналық қабықшадан мүлде бөлінбеуі мүмкін ,уақыт өте келе Gloecystis және Palmella шоғырына айналады. [13].
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Жануарларымен селбесуі
Хлорелланың көптеген түрлері ерте кезден бастап жануарлармен селбесіп тіршілік етті. Ертеде хлорелланы олардың бір мүшесі ретінде қате түсінік қалыптасты.Кейіннен ғалымдар олардың экзогенді дене ретінде таныды,шар тәрізді жасыл денелер жеке клетка екенін анықтады,олар өздігінен көбейіп ,қоректенеді.Оларды ғалымдар Zoochlorella деп аталатын балдырлардың ерекше түрне жатқызды. еркін тіршілік ететін хлорелламен зоохлореллалардың құрылысы даму циклі бірдей тек тіршілік циклі әр түрлі.Кейіннен ғалым Бейерник оларды Chlorellaтуымтарына біріктірді.Себебі зоохлорелла тек жануарлармен селбесіп тіршілік етеді,егерде оны еркін тіршілік етуге жіберсе оар тіршілік ете алад ы хлореллалар тәрізді тіршілік ете алады. Хлореллалардың жануарлармен селбесуі жануар ағзасында паразиттік тіршілік етпейді не оған пайда алып келмейді Германияда бұндай тіршілікті Raumparasitism деп айтады. Көптеген рет хлорелланың көптеген түрлері жануарлар ағзасында тіршілік етпей қортылып кетуі де мүмкін. Хлореллалар қарапайым төмен атыдағы жануарларда жақы тіршілік етеді.Қарапайымдарда 3 түрлі клеткалық протоплазмалық қабаты болады : сыртқы альвеолярлы плазма, басқа екі қабатқа қорғаныштық қызмет атқарады, келесі ортаңғы кортикальды плазма қоректің қортылуына қатыспайды және ішкі эндоплазма қоректі қорыту қызметін атқарады. Егер хлорелла эндоплазмаға түссе қорек болып қорытылып кетеді.Кортикальды плазма қабатына түссе онда жануармен селбесіп тіршілік етеді себебеі плпзманың бұл қабаты қоректің қорытылуына қатыспайды. Көк-жасыл балдырлар прокариоттық фототрофтар.Осы атауға қарамай олар фототрофты прокариоттық фотоцинтездеуші бактериялардан біршама ерекшелінеді. [14].
Цианобактериялар экзогенді органикалық қосылыстарды игере алмайды. Көк-жасыл балдырлардың келесі ерекшелігі тилакойдта орналасқан екі фотожүйесі болуында олар көп жағдайда плазмолемамен байланыспайды. Оттегінің бөлінуі судың фотолизына байланысты,күн энергиясы арқылы жүреді. Көк-жасыл балдырлардың прокариоттардан тағы бір ерекшелігі бір клеткадағы оксигенді фотоцинтезбен және анаэробты азотфиксацияның жүруі. Цианобактериялардың жгутиктері немесе жіпшелерінің болмауы да ерекшеліктеріне жатады.Көк-жасыл балдырлардың прокариоттарданда, эукариоттардан да ерекшелінетін жері олардың күн жарығында тыныс ала алмауы және тыныс алуы,фотосинтетикалық электрондардың тасмалдануы бір мембраналарда тилокоидтарда әр түрлі мезгілде жүруінде,сол арқылы бір мезгілде пластидтармен митохондрияның қызметін қатар атқарады.
Көк жасыл балдырлар бөліміне прохлорофиттік балдырларды қосқанда 1000 нан 2000-ға жуық түрлері кездеседі.Олар сулы жне судан тыс жерлерде тіршілік етеді.Бұл балдырлар өз атауын көк жасыл түсіне байланысты иеленді. Бірақ олардың басқа да түстері кездеседі -темір,алтын,сарғыш-жасыл, қызыл, қара.Түстерінің әртүрлілігі олардың тіршілік ортасына , фотоцинтетикалық пигменттерге хлорофил а,хлорофил b,каротинойд және фикобилинге байланысты. Көк-жасыл балдырлар субстратқа бекінуіде немесе бекінбеуіде мүмкін,қозғалма немесе қозғалыста тіршілік етеді.бірақ жоғарыда айтылғандай оладың жіпшелері мен кірпікшелері болмайды.
Морфологиялық қатынаста көк жасыл балдырлар бір клеткалы, колониялды және көп клеткалы деп көрсетіледі.
Бірклеткалы формалары- дербес ағза ретінде жүйе құрайтын бір клеткалар. Бірклеткалар колониялар түзуі мүмкін,оларды байланыстыратын клаткалардан бөлінетін шрыштар.Бір клеткалы және колониялды формалары коккоидтық ағзалық топқа жатады, оларға қозғалыссыз, клетка қабығымен қапталған тіршілік тән. [15].
Көп клеткалы формасы жіп тәрізді ағзалық құрылым құрайды. Бұл циандардың морфологиялық бірлігі трихом немесе жіп тәрізді симопластар. Көпклеткалы балдырлардың күрделі түрлерінде жіпшелерінде трихомның бірнешеуі болады. Көк-жасыл балдырлардың формасы әртүрлі болады. Трихомға байланысты клеткалар бірдей диференцильденген болуы мүмкін. Ондай трихомдарды гомоциттік трихомдар деп атайды. Гетероциттік трихомдар функциясы,пішіні әртүрлі клеткалардан тұрады. Гетероциттік трихомдар дың сыртқы көрінісі гомоциттік трихомдарға ұқсас болса оны вегатативті деп атайды. Гетероцитті форманың құрамына гетероцистар кіреді атмосферадағы азоттың ассимиляциялануына қатысады. Морфологиялық дамыған клеткаларда төбелік клетка шоғыры болады. Бұл клеткалардың бөлінуі арқылы күрделенген дифференцилды гетероциттік таломдар түзіледі. Циандардың вегатативті клеткаларының пішіні әртүрлі болады. Жиі шартәрізді (бөлінгеннен кейін жарты шар) және элипстәрізді клеткалар кездеседі, сирек созылыңқы, сопақ, алмұрт тәрізді түрлері кездеседі. Олардың пішіні 0,2 ден 10мкм -ге дейін ауысып отырады.
Көк жасыл балдырлардың вегатативті түрінде протопласт ерекше қабықпен қапталған протопласт болады,сонымен қатар клетка қабырғасы, капсуллалар (немесе қабығы), шырышты оралмалар.
Көк - жасыл балдырлардың клетка құрылысы
Көк -жасыл балдырлардың клеткалық қабырғалары дегеніміз - клеткаға пішін беретін, қатты құрылым және механикалық қорғаныш береді.Бұл структура 35 тен 50 нм ге дейін ауытқып тұрады. Клеткалық қабырғалар клеткалық жіпшелермен бөлінген түрін септалар деп атайды.Клетка қабығында субсмикроскопиялық поралар болады .Олар шырыштың бөлінуіне қатысады. [16] Гетероцисталардың вегатативтармен жанасқан жерінде поралық каналдар болады .Олар тығындалып тұрады,қызметі клеткаларда бір уақытта болып жатқан фотоцинтезбен азот фиксациясы процестері үшін қажет. Көк жасыл балдырлардың клетка қабығының құрылысы грам теріс бактериялардың клетка қабығына ұқсас. Ол әртүрлі қаббатты структураны көрсетеді, ол өзін периплазматикалық матрикстік кеңістік,гетерополимер-муреин пептидогликаны;қосымша мембрананы көрсетеді.
Периплазматикалық кеңістік- клетканы қоршаған мембрананың ортасында орналасқан.
Бұл кеңістік тикстропты электронды матрикспен толтырылған, олар неорганикалық қосылыстар олигосахоридтер,транспорттық белоктар және гидролитикалық ферменттерден тұрады. Матрикстің ішінде электронды тығыз қабат локализацияланған. Клетканың 20 дан 50% дейінгі салмағын алып жатады. Негізінен бұл қабат полисахаридтік каркас тан тұратын үлкен муреиннен тұрады. Бұл каркас N - ацетоглюкозамин және N- ацетилмурамин олар β -1,4-гликозидтік байланыспен байланысқан қалдықтардан тұрады.
Муреин- қапшық тәрізді клетканы қоршап жатады,оның мықтылығын арттырады. Структуралық қаттылық және созылмалылық береді,ол өзкезегінде көк жасыл балдырлардың қолайсыз жағдайларда тіршілігін сақтап қалуға көмектеседі.Бұл қаббаттың мықтылығын келесіден көруге болады:егерде клетканың қабырғасынан муремндік қабатты бөліп алса,формасын сақтап қалады. Муреиндік қабаттың зақымдануы оның қаттылығын кемітпейді. Муреиндік қабат цитоплазматикалық және сыртқы қабатпен байланыспағандықтан перипалазматикалық кеңістікте бос жатады.
Сыртқы қосымша мембрана (8-10нм қалыңдықта) қалыпты мембранаға ұқсас. Оның құрамына поликөмірсулар, липидтік көмірсулар,ақуыздар, липопротеиндер, липидтер кіреді. Көптеген зерттеушілер клетқа қабығының қосымша қабаты деп атайды. Сыртқы қосымша мембранадан басқа көк-жасыл балдырларда ақуыздық глобулалардан тұратын "S-қабаты" болады.
Капсулалар немесе қаптар олар клетка қабатына кіреді,олар шырышты болады. Бұл қабаттар қатпарлы немесе қатпарлы емес болады. Көбінесе гомогендіктен қарағанда ,фибриллярыл құрылысты болады. Цианеялардың клеткаларынан бөлінген шырышты бөлінділер колониялдық қабатты түзуге қатысады. Колониялды шырыштың ішкі бөлігі екі контурлы болады оны перидерма деп атайды.
Көк-жасыл балдырлардан бөлінетін шырышты заттар
Көк-жасыл балдырлардың шырышының химиялық құрамы терең зерттелмеген. Олар күрделі көмірсудан тұрады деген болжам бар. Тіршілік етуіне байланысты, тіршілік ұзақтығына байланысты шырыштың түсі мен түзілісі өзгеруі мүмкін. Жалпылай алғанда шырыштың атқаратын қызметі көп ол клетканы кеуіп кетуден сақтайды,сонымен қатар субстратқа бекінуін және жылжып қозғалуын қамтамасыз етеді. Барлық клеткалық қабықтар (клетка қабығы,шырышты қабаты) цианобактериялардың өндіруші протопласты болып табылады. Олар цитоплазмалық мембранамен қоршалған клетканың ішіне еніп тұратын көптеген қабатттар түзетін плазмолемалар яғни цитоплазмадан тұрады. [17].
Цитоплазматикалық мембрана
Көк -жасыл балдырлардың цитоплазмалық мембранасы прокариоттар мен эукариоттардың плазмалемаларынан ерекшеленбейді. Дегенмене бұл түзіліс көк - жасыл балдырларға тән өзіндік қасиеттерге ие. Ол каротинойдтардың көп мқлшерде болуы ол балдырларды сарғыш түске бояйды. Мысалы кейбір Synechocystis sp түрлерінде каротиноидтер тилакоидтарға қарағанда көбірек. Плазмалемада осы пигменттің көп болуы себебінен фотопродуктивті функцияны атұара алады. Оның тыныс алуға да қатысы бары болжануда. Цитоплазма - көк-жасыл балдырларда қоймалжың консистенцияда болады. Микроскоппен бақылацу барысында ДНҚ байқалған оларды нуклеоплазма деп атайды. Клеткада оылардың көптеген түрі кездеседі. Нуклеоплазманы ядроның немесе ядрошықтың қалдығы ретінде айтуға болады себебі көк-жасыл балдырларда ядрошық немесе ядро болмайды. Көк-жасыл балдырлардың нуклеоиды моногеномды бактерия нуклеоидына қарағанда ерекше полигеномды. Микроскоп арқылы қарғанда нуклеоплазмада ДНҚ адан басқа белоктарды да байқауға болады. Бірақ бұл түзілістерді эухромасома деп атамайды оларды хроматинді элементтер деп атайды. Балдырларда ДНҚ хроматиндерінен басқа сақиналы ДНҚ лы плазмидалар кездеседі. Көптеген көк-жасыл балдырларда диск тәрізді тилакоидтық жүйелер дамыған. Негізінен олар цитоплазманың перифириялық бөлігінде немесе бір бірінен алшақ клетканың баолық бөлігінде шашыраңқы орналасуы мүмкін. Олар топталып немесе жеке жеке болады. Тилакоидтар кейде плазмалемамен байланысады. Балдырлардың бір ерекшелігі олардың тилакоидтары эукариоттардағыдай қатпарлы гранулалар түзбейді. Сонымен қатар тилакоидтар адгезиялық фактор түзбейді,оның орнына эукариоттық балдырларда және жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде белоктық перифириялық хлорофил атқарады. Gioeobacter violaceus деп аталатын көк -жасыл балдырлардың түрі анықталған оларда фототоксикалқ апараты мүлде тилакоид болмайды. Бұл балдырлардың фотосинтетикалық апаратының компоненттері цитоплазмалық мембранада болуы мүмкін деп болжанады. Бұндай жағдайда фикобилисома плазмолеманың ішкі жағында болады.Прохлорофиттік балдырларда фикобилисомалар қалыптаспайды,сондықтанда тилакоидтар жұпталып, кейде 20 данадан жүруі мүмкін. [18]
Көк-жасыл балдырлардың тилакоидтарының мембраналары фотосинтетикалық апаратта орналасқан. Цианейлердің фотосинтетикалық аппарат екі фото жүйеден тұрады. Олар нағыз оксигенді фототроф ретінде фотоқфшқылды хлорофилл а ны қалпына келтіруі үшін электрон доноры ретінде Н2О ны қолданады.
Көк-жасыл балдырларда хлорофилл а негізгі фотосинтетикалық пигмент ретінде, қосымшалары каротиноид және фикобилин, олар энергияны хлорофилл аз жұтатын аймақта(450-570нм) көмекші жарық жинаушы пигменттер болып саналады. Прохлорофильдік балдырларда хлорофил а дан басқа хлорофил b болады, бірақ фикобилин болмайды. Көк-жасыл балдырлардың каротиноидтарына өсімдік әлемінде кең таралған β-каротин және зеаксантин жатады. Сонымен қатар көк-жасыл балдырлар ерекше гликозирленген каротиноидтар - миксоксантофилл және окциллаксантин, сонымен қатар кетокаротиноидтар - кантаксантин және эхиненон синтездейді.
Каротиноидтарт көк-жасыл балдырларда бициклитикалық симмертиялы байланыстар. Көк жасыл балдырлардағы фикибилиндерге фикоцианобилин,фикоэритобилин,фикоу робилин жатады. Олар белоктармен ковалентті байлансып фикобилипротеин түзіп жарық жинаушы фикобилисом құрайды.
Көк-жасыл балдырларда жарық жинаушы фикопротеиннің тоғыз әртүрлі типке жататын,құрамы бойынша әртүрлі ,және хромофорлық топтары да өзгеше түрлері бар:фикоцианин, фикоэритрин,алофиокцианин,фикоэритр оцианин. Әртүрлі түсті (фикоэритрин-қызыл, фикоцианин-көк) фикобилиндік пигменттердің арқасында көк-жасыл балдырлар жарықтық энергияны жасыл және сары спектрлі аймақтарда жұтып оны хлорофилге шығынсыз жеткізіп тұрады.
Сонымен қатар көк-жасыл балдырлар пигменттік құрамын өзгерту арқылы пигменттік адаптацияға ие,ол өз түсін күннің жарығына қарай өзгерте алады. Кейбір көк-жасыл балдырларда қосымша пигмент сцитомин болады,ол 212-300нм -лік аймақта ультрофиолетті жұта алады. Осы қасиетінің арқасында көк-жасыл балдырлар бактериялар және архебактериялардан қарағанда жоғарға ультрофиолеттік сәулелендіруден тіршілігін сақтап қалады. [19]
Жалпылай алғанда тилакоидтар , олардың орналасуы,фотосинтетикалық пигменттердің концентрацияы және пигменттік-ақуыздық комплектің түзілуі көк-жасыл балдырлардың тіршілік ету ұзақтығына ,функционалдық жағдайына жне тіршілік ету жағдайына байланысты. Цианобактериялардың цитоплазмасында рибосомалар,газдық вакуольдер және қор заттары болады. Прокариоттық көк-жасыл балдырлардың рибосомасы эукариоттардікі сияқты 10-15 нм рибонуклеопротеидті бөліктерден тұрады. 70S рибосомаға жатады және седминтация константасы эукариоттық өсімдіктердің пластидтеріндегі рибосомаға ұқсас.
Газдық вакуольдер немесе псевдовакуольдер клеткада шашыраңқы қапталып орналасады.Қаптамалар ақуыздық мембранаме қапталған ол газдың өтуі үшін қажет. Ол газ клеткадан бөлініп кете де өз формасын сақтап қалады. Қиғаштап кескен кезде газдық көпіршіктер көп бөлшекті болып көрінеді,оның диагоналы 50-112 нм ,ал ұзындығы бірнеше есе ұзын. Сыртқы ортадағы қысым өзгерген кезде газды көпіршіктер бірігіп балдырлардың жүзуін өзгертеді.Кейбір түрлерінде газдық вакуольдер бүкіл тіршілігінде болса,кейде белгілі бір сатыларында ғана болады. Газдық вакуольдердің клеткада болуы пигменттердің күн жарығын жұтылуының төмендеуіне және клетканың кейбір компонентерінің бұзылысына алып келуі мүмкін деп болжанады. Газдық вакуольдың негізгі қызметі клетканы қалыпты жағдайда ұстап тұрады,сол себепті тығыздығы төмендейді. Негізінен көк-жасыл балдырлардың клеткаларнда қалпыты вакуольдер (клеткалық шырынмен) болмайды,кейбір түрлерінде олардың тіршілік етуінен жне физиологиясына тәуелсіз вакуолизация байқалады,оны керитомией деп атайды. Кейбір көк-жасыл балдырларда мысалы Rivulariaceae түрінде вакуолизация клетканың тіршілігін жоюына алып келеді. Сонымен қатар вакуолизация клетканың патологиясының көрнісі болуы мүмкін. Көк-жасыл балдырлардың қор заттары гликоген тәрізді углеводтар цианофицин және полифосфат гранулалар.Кейбір цианейлерде поли - β- гидроксибутираттың жинақталуы байқалады. [19]
Көк-жасыл балдырларда гликоген тәрізді полисахарид ассимиляция өнімі болып табылады. Ол клеткаларда көлемі 30 дан 300нм ге дейінгі көлемі әртүрлі гранулалар түзеді.азот тәріздес цианофицин қор заттары көк-жасыл балдырлардың ерекшелігі. Бұл полимер көк-жасыл балдырлардан басқа ешбір ағзада байқалмаған. Цианофицин бірдей көлемді аргинин мен аспарагин қышқылынан құралған полипептидтен тұрады. Оның молекулалық грануласының көлемі 25-100кДа. Клеткаларда ол структуралық немесе цианофициндік атауға ие гранулалар( диаметрі 1мкм немесе одан үлкен) түзеді. Цианофицин қоректік ортада азот жетіспесе оның орнын толықтырады,сонымен қатар көк-жасыл балдырларда олардың клеткасы қараңғы анаэробты жағдайда болған кезінде АТФ синтезінде энергия көзі ретінде қызмет атқарады. Көк -жасыл балдырларда цитоплазмасында полиэдрикалық карбоксиома болады. Оларда Калвин циклінде қышқылдың ассимиляциясна қатысатын рибулозобисфосфаткарбоксилаза ферменті болады. Вегатаивті клеткаларда дифференцировка нәтижесінде гетероцистар мен акинеттер қалыптасады. Гетероцисталардың қалыптасуы ДНҚ ның цитоплазмада таралуына, оның қайта құрылуына алып келед,ал тилокоидтер ыдырап қайтадан құрылады,қапталған мембраналар құрылады. Клеткада гранулалық қосылыстар жойылады. Цитоплазма гомогенді болады. Гетероцистаның микроскоп астында жақсы көрінетін бөлігі клетка қабығы. Оның құрамына гликопротеидтің ішкі жағы және поликөмірсудың сыртқы жағы кіреді. Қалың бөлігі гетероциста мен вегатативті клетканың ортасында тұрады. Осындай көп қатпарлы қабатпен қапталған гетероциста салмақты механикалық әсерден және сырттан келетін ауадан қорғайды ол өз кезегінде нитрогеназа феррментінің қызметін тежейді. [20]
Жоғарыда айтылып кеткендей маманданған гетероциста клеталары атмосфералық азоттың қалпына келтіреді ол тек прокариоттарға тән. Клетка азотты фиксациялау үшін вегатативті клетка гетероцистаға дифференциялану кезінде күрделі гендік -инженериялық процесс қажет.
Көк-жасыл балдырларда молекулярлы азотты фиксациялау бактериялардағы секілді тек транкрипция жүзінде ғана жүрмейді,одан басқа азоттың фикцирленген концентрациясының нитрогеназдық белсенділігінің метобалиттық бақылауына байланысты. Нитрогеназаның белсенділігі оттегімен шектеледі,сондықтан гетероцисталарда фотосинтетикалық кислород бөлінбейді,оның сырттан түсуінен поликөмірсулы және гликолипидті қатпарлы клетка қабығы мен тығындар арқылы қорғалған. Атмосфералық азоттың фиксациялануы гетероцистіксіз көк-жасыл балдырларда вегатативтік формаларда азатофиксация және фотосинтез әр уақытта болған жағдайда жүреді. Көк-жасыл балдырлардағы С және N2 авторофының болуы оларды жер бітіндегі абсалютты бірінші органикалық заттардың продуценті деп атайды. Гетероцисталарда әдетте фикобилипротеин,фикобилисома болмайды. Фотосинтез бұл кклеткаларда молекулярлы азоттың бөлінуінсіз жүреді. Сонымен қтар ассимиляцияға қатысатын СО2 ферменттерге дефектісі бар. Жеке вегатативті клеткалардың гетероцистаға айналуы амонидың жеткілікті болуынан байланысты.
Көк жасыл балдырлардың көбеюі.
Бір клеткалы және колониалды көк жасыл балдырлардың көбеюі клетканың бірдей немесе әртүрлі бөліктерге бөлінунен тұрады. Клетканың шеттік қабырғасының бөлінуі цитоплазмалық мембранадан және клетканың қабырғасының ішкі бөліктері арқылы құралған сақинлы қатпар түзеді. Перифериядан орталыққа қарай өскенде бұл қатпарлар созылады. Бұлар кедергілік септалар түзеді. Клеткалық бөліну кезінде ДНҚ ның саны 2 еселініп және бірдей мөлшерде 2 клеткага бөлінеді.Клетканың бөлінуі бір, екі және үш кеңістіктерде болуы мүмкін. Колониалды түрлерінде бұл клетканың әр түрлі типтерінің пайда болуына және көп қатарлы трихомалардын түзілуіне алып келеді. Кейбір түрлері кішкене көлемді гонидий клеткалары арқылы, немесе аналық клетканың ішінде түзілетін эндоспора арқылы, немесе аналық клетканың төбесінен бөлінетін және экзоспора (беоцитами ) деп аталатын клеткалар арқылы көбейеді. Кейбір жағдайда клетканың көп бөлшектерге бөліну арқылы көбеюі мүмкін, бірақ барлық жағдайда митоз бен миоз болмайды. Клеткалардың бірінен соң бірінің бөлінуі спералық клеткалардың беоциттардың түзңлуіне алып келеді, олар аналық клетканың қабығын жару арқылы босанылыды. Бір клеткадан 4-тен 1000 беоциттар пайда болуы мүмкін. Көптеген көк жасыл балдырлардың жіпшелі түрлері гормогониалар арқылы көбейеді. [22].Олар жіпшенің бөлінуі арқылы пайда болады. Пайда болған гормогониялар шырыш бөліп қозғалғаннан кейңн оларда жаңа жіпшелер өседі. Морфологиялық жетілген көп клеткалы жетілген түрлерінде белсенді бөліну аймақтары болады. Оларды (меристемиялық зоналар) деп атайды. Кейбіреулерінде сыртқы көрнісі эукариоттық балдырлардікіне ұқсас маманданған төбелік клеткалары болады. Көп деген жіпшелі көк жасыл балдырлар споралар түзеді.Олар жағымсыз жағдайларда аман қалуына және көбеюіне көмектеседі. Сондықтанда көк жасыл балдырлардың көбеюін вегототиптівті және жыныссыз деп қарауға болады. Әдеттегі жыныстық процес болмайды, бірақта парасексуалды процестер анықталған сол себепті әртүрлң клеткалардың геномдарының сирек қосылыстары болады.
1.3 Цианобактериялардағы биологиялық белсенді затттар.
Көк-жасыл балдырлар тіршілік ету барысында өоршаған ортаға химиялық құрамы әртүрлі биологиялық белсенді заттар бөледі.Көк -жасыл балдырлардың экзогенді метобалиттерінің ішінде азот айналымына қатысатын азот жақсы зерттелген.Цианобактериялар амони қышқылдарын бөлетіні анықталған олар:лейцин,тирозин, ифенилаланин,валин,метионин,тирозин ,пролин,аланин,глутомин және аспарагин қышқылы,треонин,серин,глицин,аргини н,гистидин,лизин,цитин сонымен қатар пептидтер және полипептидтар.Құрамында азоттық заттар бар қосылыстардан басқа цианобактериялар органикалық қышқылдар бөледі:щавелді,янтарлы,алма,лимон,қ ұмырсқа,сірке,пеларгон,май қышқылдарын бөледі.Кейбір цианобактерияларда көмірсулық заттар бөлініп және идентификацияланған олар көбінесе глюкозадан тұратын поликөмірсулар фруктоза,арабиноза,ксилоза,рибоза,р амноза және глюкурон қышқылы.Цианобактерияларда экологиялық маңызды ұшпалы заттар,олар жоғары биологиялық маңызға ие.Олардығ ішінде идентификацияланғандароы алифатикалық терпендер,терпендік спирттер,эфир,альдегидтер,ұшпалы қышқылдар және фенолдар. [23].
Цианобактериялар сулардағы және биоценоздардағы витаминдердің көзі болып табылады. Олар В тобына жататын витаминдерді және ауксин тәрізді заттарды синтездейді. Көптеген цианобактериялар токсиндар,сонымен қатар антибиотикалық заттар түзеді.
В тобына жататын витаминдер.Цианобактериялар басқа микрооргонизмдер тәрізді витаминдерді бөліп олармен басқа ағзаларды қамтамасыз ете алады.Тиами никотин қышқылын өсімдіктерге енгізгенде олардың фотоцинтездік белсенділіг артып құрамындағы қант көбейеді.Фотосинтездік заттарды күшейту арқылы бұл витаминдер жасыл өсімдіктердің көмірқышқыл газын жақсы игеруіне әсер етеді. Цианобактериялар суларда әртүрлі органикалық заттар бөледі,ол удағы ағзалардың тіршілігіне жақсы ісер етеді.
Тиамин- пируватдекарбоксилаза ферментінің белсенді тобына жатады.Ғалымдардың айтуы бойынша цианобактериялар бұл витаминнің бірнеше түрін синтездейді.В витаминінің кейбір түрлерінің бөлінуіне экологиялық факторларда әсер етеді. әр түрлі ьопырақтан бөлініп алынған Nostoc muscorum штамының витаминдерінде айрмашылық болған.Зерттеулер жүргізілгенде тиамин тіршілік ортасында емес микроағзаларда және цианобактерияларда болған.N.punctiforme түріне жататын цианобактерияларда ең көп тиамин анықталған 48-7,6 мкгг құрғақ клетка массасы. [24].
Микробалдырлар тиаминді жинақтаудағы белсенді ағзалар құрғақ клетканығң 13,13 мкгг массасын алады.
Рибофлавин - клеткадағы флавиндік ферменттердің құрамында оксилитикалық қайта құру процестеріне қатысады.Цианобактериялардағы рибофлавинді синтездей алуы көптеген жерлерде көрсетілген.Зерттелген цианобактериялар рибофлавинді клеткада жән клеткадан тыс жинақтап синтездейтіні көрсетілген.Микробалдырларға тәжірибе жасап 15 тәулік өсіргенде олардың клеткасындағы рибофлавиннің құрғақ массасы 69,6 дан 431,7 мкгг болған.Тәжірибе жүргізу барысында Anabaena hassalii және Microcestis pulverea рибофлавинді жақсы синтездеген.
Цианкобалламин - В12 витамині барлық синтезделетін витаминдердің 65-70% -тін құрады,қалғаны псевдовитаминдер.
Цианкобалламин витаминінің-синтезделуі цианобактериялардың микрофлорасына емес, тіршілік етуіне байланысты. Цианкобалламин В12тобына жататын витаминдерді бөліп алу үшін цианобактерияларды көптеп өсіре бастады. В12 витамины тиамин тәрізді культуралық сұйықтықта табылмаған.В тобына жататын витаминдерді Phormidium bijugatum 35 және Nostoc sp. 5 синтездейді.
Биотин- ферменттердің простетикалық тобының құрамына кіреді. Олар декорбоксилаза және карбоксилаза сонымен қатар амони қышқылдарының дезаминденуіне, қанықпаған май қышқылдарының синтездеуін қамтамасыз етеді. Биотинді цианобактериялардың барлық түрлері синтездеген олардың массасы 0,92 ден 16,43 мкг -ге дейін болады. Цианобактерияның Microcystis aeruginosa түрінде басқаларында қарағанда көп биотин табылған (9мкг). Зерттеу жүргізілгенде цианобактериялардың он екі түрінің бесеуі сыртқы культуралды сұйықтыққа бөлген.
Пиридоксин аминофераз, декорбоксилаза жне басқа ферменттер тобында ауыздар алмасуына қатысады.Микробалдырлар пиридоксинді 1,99 дан 15,53 мкгг құрғақ клетка массаын алып жатады.Anabaena туысына жататын балдырларда пиридоксиннің түзуінің біршама айырмашылықтары бар.Мысалы A.hassalii клеткаларында пиридоксиннің максималды мөлшері анықталған 12,36 мкг, келесі бір түрінде A.variabilis клеталарында 12,5 тен минималды 1,99 анықталған.Пиридокинді қоректік ортаға тек Anabaena.hassalii,Nostoc sp бөлген. Сalothriх туысының клеткаларында суспензияға қарағанда пиридоксин аз мөлшерде анықталған. Phormidium және Microcystis туыстары қоректік ортаға пиридоксинді мүлде бөлмейді.
Серіктік бактериялар белсенді түрде пиридоксинді түзіп оны ортаға бөліп отырған. [25].
Никотин қышқылы. Никотин қышқылының амид тобы оксилитикалық қалпына келуге және басқа да алмасу процестеріне қатысатын кодегидраз молекуласына кіреді. Никотин қышқылын цианобактериялардың брлық дерлік тобы синтездеген. Оның клеткада болуы және культуралық сұйықтықтағы массасы В тобына жататын витаминдердің мссасынан көбірек болған. Microcystis pulvera туысы клеткасында 73,5мкг, 201,1 мкг қоректік ортааға никотин қышқылын жинаған. Түзілген витаминнің көптеген бөлігін цианобактериялар тіршілік ортасына бөлген.
Пантотен қышқылы- кофермент А түрінде ацетилирлеу реакциясын катализдейтін ферменттер жүйесіне кіреді. Пантотен қышқылының цианобактерияларда клетканың 22-55,5мкгг құрғақ массасын алып жатыр. Бұл витаминді белсенді Nostoc sp 5 түзген.Calothrix braunii 16 туысы клеткасындағы түзілген пантотен қышқылынан 12 есе көп мөлшерде культуралдық сұйықтыққа бөлген. Ғалымдар витаминдердің бөлінуіне қатысатын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz