Хламидомонас маркерлі штамдарының көмегімен ауыр металдармен ластанған су экожүйелерді биологиялық бақылау
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 4
1 Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.1 Микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii биологиялық модельді
объект ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 6
1.1.1 Chlamydomonas reinhardtii зерттеу объектісі ретінде ерекшеліктері.. 7
1.1.2 Chlamydomonas reinhardtii клеткаларының морфологиясы және құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.1.3 Клеткалық бөлінудің синхронизациясы және өсуі ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.4 Гаметогенез және жыныстық цикл ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 8
1.1.5 Chlamydomonas reinhardtii.ді зерттеу жұмысына пайдаланудың жалпы артықшылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.2 Су экожүйелерінің әртүрлі ауыр металдармен ластануы ... ... ... ... ... 10
1.3 Микробалдырларды биомониторингте қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
2 Материалдар мен әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1 Зерттеу объектілері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
2.2 Микробалдырларды лабораториялық жағдайда дақылдау әдістері... 15
2.3 Микробалдыр клеткаларының сандық есептеу әдістері ... ... ... ... ... .. 17
2.4 Сұрыптау мен мутагенез әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18
2.5 Макроколония әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 18
2.6 Микробалдыр клеткаларына ауыр металдардың әсерін зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 18
2.7 Биотестілеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 19
3 Зерттеу нәтижелері мен оларды талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.1 Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Cd иондарына сезімтал штамдарын сұрыптап алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 20
3.2 Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Zn иондарына сезімтал штамдарын мутагенез арқылы сұрыптап алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28
3.3 Chlamydomonas reinhardtii мутантты штамының көмегімен ластанған суларға биотест жүргізу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 32
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 33
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
1 Әдебиетке шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.1 Микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii биологиялық модельді
объект ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 6
1.1.1 Chlamydomonas reinhardtii зерттеу объектісі ретінде ерекшеліктері.. 7
1.1.2 Chlamydomonas reinhardtii клеткаларының морфологиясы және құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.1.3 Клеткалық бөлінудің синхронизациясы және өсуі ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.4 Гаметогенез және жыныстық цикл ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 8
1.1.5 Chlamydomonas reinhardtii.ді зерттеу жұмысына пайдаланудың жалпы артықшылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.2 Су экожүйелерінің әртүрлі ауыр металдармен ластануы ... ... ... ... ... 10
1.3 Микробалдырларды биомониторингте қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
2 Материалдар мен әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1 Зерттеу объектілері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
2.2 Микробалдырларды лабораториялық жағдайда дақылдау әдістері... 15
2.3 Микробалдыр клеткаларының сандық есептеу әдістері ... ... ... ... ... .. 17
2.4 Сұрыптау мен мутагенез әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18
2.5 Макроколония әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 18
2.6 Микробалдыр клеткаларына ауыр металдардың әсерін зерттеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 18
2.7 Биотестілеу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 19
3 Зерттеу нәтижелері мен оларды талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.1 Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Cd иондарына сезімтал штамдарын сұрыптап алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 20
3.2 Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Zn иондарына сезімтал штамдарын мутагенез арқылы сұрыптап алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 28
3.3 Chlamydomonas reinhardtii мутантты штамының көмегімен ластанған суларға биотест жүргізу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 32
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 33
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
Өнеркәсіптердің оның ішінде химия өнеркәсібінің қарқынды дамуы ауыр металдар құрамының көбеюіне және де беттік активті заттардың тағы басқа қоршаған орта заттарының концентрациясы токсикалық эффектке дейін жетуіне алып келуде. Бұл жағдай токсиканттарды зерттеуге алып келді, оның ішінде ауыр металдар, өйткені олар ортаның негізгі химиялық ластаушысы болып табылады [1].
Су өсімдіктеріне ауыр металдардың әсері мына функциялардың бұзылуымен көрінеді: фотосинтездеуші активтілік, тыныс алу, белок синтезі, нуклеин қышқылы, липидтер, қанттар мен пигменттер; сонымен қатар ол өсімдік клеткасының функциональды активтілігіне де байланысты және де ол әр балдыр түрінде әр түрлі сипаттама мен интенсивтілігінде болуы мүмкін [2].
Ауыр металдардың фототрофты организмдерге әсері оның ішінде бадырларға клеткалық деңгейде ғана емес, сонымен қатар организм және популяциялық деңгейде әсер етеді [3]. Бірақ микробалдырлардың ауыр металдарға тұрақтылығы туралы зерттеу жұмыстары өте аз.
Судың жағдайын тексерудің ең қолайлы әдісі бұл судағы организмдердің өміршеңдігін қарастыру.
Отандық және шетел бақылау жүйелерінде балдыр немесе балықтар қолданылады. Балдырлар афтотрофты болғандықтан трофикалық пирамиданың негізін құрайды, сондықтан, экожүйе базасының утилизациясына 1-ші болып қатысады, өз кезегінде органикалық зат түзу үшін биогенді қосылыстарды қолданады яғни азот және фосфор Биоиндикация әдісінде балдырлардың санының және түр құрамының өзгеру қасиеті қолданылады.
Осыған орай қазіргі таңда қоршаған ортаның ластану мәселелерін шешуде биологиялық әдістер индикация және оның жағдайын мониторингтен өткізу маңызды орынды алуда.
Жалпы мониторинг дегеніміз –қоршаған орта жағдайларын антропогендік факторлардың әсерінен өзгеруін бақылау,бағалау,болжау жүйесі [4].
Биологиялық мониторинг дегеніміз-биоиндикаторлар көмегімен жүргізілетін мониторинг, яғни ортаның өзгеруін ,ағзалардың күйі мен жүріс тұрысына қарап бақылау [5].
Соңғы жылдары әр түрлі ортаның ластануында организмдерді индикация және мониторингте пайдалану тәжірибелердің қорытынды шолулары аз емес. Биология ғылымдары қоршаған ортаның жағдайының мониторингі жайлы түсінікте маңызды орынды алады.
Су өсімдіктеріне ауыр металдардың әсері мына функциялардың бұзылуымен көрінеді: фотосинтездеуші активтілік, тыныс алу, белок синтезі, нуклеин қышқылы, липидтер, қанттар мен пигменттер; сонымен қатар ол өсімдік клеткасының функциональды активтілігіне де байланысты және де ол әр балдыр түрінде әр түрлі сипаттама мен интенсивтілігінде болуы мүмкін [2].
Ауыр металдардың фототрофты организмдерге әсері оның ішінде бадырларға клеткалық деңгейде ғана емес, сонымен қатар организм және популяциялық деңгейде әсер етеді [3]. Бірақ микробалдырлардың ауыр металдарға тұрақтылығы туралы зерттеу жұмыстары өте аз.
Судың жағдайын тексерудің ең қолайлы әдісі бұл судағы организмдердің өміршеңдігін қарастыру.
Отандық және шетел бақылау жүйелерінде балдыр немесе балықтар қолданылады. Балдырлар афтотрофты болғандықтан трофикалық пирамиданың негізін құрайды, сондықтан, экожүйе базасының утилизациясына 1-ші болып қатысады, өз кезегінде органикалық зат түзу үшін биогенді қосылыстарды қолданады яғни азот және фосфор Биоиндикация әдісінде балдырлардың санының және түр құрамының өзгеру қасиеті қолданылады.
Осыған орай қазіргі таңда қоршаған ортаның ластану мәселелерін шешуде биологиялық әдістер индикация және оның жағдайын мониторингтен өткізу маңызды орынды алуда.
Жалпы мониторинг дегеніміз –қоршаған орта жағдайларын антропогендік факторлардың әсерінен өзгеруін бақылау,бағалау,болжау жүйесі [4].
Биологиялық мониторинг дегеніміз-биоиндикаторлар көмегімен жүргізілетін мониторинг, яғни ортаның өзгеруін ,ағзалардың күйі мен жүріс тұрысына қарап бақылау [5].
Соңғы жылдары әр түрлі ортаның ластануында организмдерді индикация және мониторингте пайдалану тәжірибелердің қорытынды шолулары аз емес. Биология ғылымдары қоршаған ортаның жағдайының мониторингі жайлы түсінікте маңызды орынды алады.
1. Столбова А.В. и др. Оценка токсичности и генетической активности факторов водной среды с использованием одноклеточной зеленой водоросли Chlamydomonas reіnhardtіі // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3: Биология. – 1995. - Вып.- 4. -С. 111-115.
2. Музафаров А.М., Таубаев Т.Т. Культивирование и применение микроводорослей. – Ташкент: Фан, 1984.-123
3. Буриев С.Б. Микроводоросли как очистители сточных вод и объекты для разработки эффективных водоохранных биотехнологий: автореф. дисс….д-ра биол. наук. – Ташкент, 1993. – 43 с
4. Пиментел Флоресь Хосе Луис. Микроводоросли – как объект биомониторинги в условиях антропогенного стресса при действии тяжелых металлов: автореф. …канд. биол. наук. - Москва, 2004. - 25 с.
5. Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипов Л.Ф., Лукина Л.Ф. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. - Киев: Наукова думка, 1975. -247с.
6. Сharacterіsatіon of Cadmіum bіndіng, uptake and translocatіon іn іntact seedlіngs of bread and durum wheat cultіvars. J.J. Hart, R.M. Welch, W.A. Norvell et al. // Plant physіol. – 1998. -Vol. 116. - P. 1413-1420.
7. Штина Э. А., Некрасова К.А. Реакция почвенных водорослей на антропогенные воздействия // Проблема антропогенного воздействия на окружающую среду. – М., 1985.-С.56-62
8. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.- 375 с.
9. Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия. – Санкт-Петербург: Издательство ДЕАН, 2002. -144с
10. Li W.K. W. Kinetic analysis of interactive effects of cadmium and on growtrh of Thalassiosira fluviatilis (Bacillariophyceae) // Journal of phycology. – 1978. - №14. - P.454-460.
11. Bryan G. W. The effect of heavy metals (other than mercury) on marine and estuarine organisms // Proceedings Royal Society. – London, 1971. - Vol.177. – P .389 - 411.
12. Шестаков С.В., Божукова Е.Е., Альбицкая О.Н и др. Селекция фоторезистентных штаммов сине-зелёной водоросли спирулины. // Сб. тезисов конференции по генетике промышленных микроорганизмов, Изд. ВИНИТИ. - 1973.-С.166-172.
13. Мирзадинов Р.А., Подольский Л.И. Мониторинг земель в системе мониторинга окружающей среды // Вестник Каз НУ. Серия географическая. Выпуск 2. Алматы, 1995.- С. 3-11
14. Ленова Л.И., Ступина В.В. Водоросли в доочистке сточных вод.- Киев: Наукова думка, 1990. -184 с.
15. Саданов А.К., Чукпарова А., Шорабаев Е.Ж. и др. Мониторинг загрязненных ртутного объектов окружающей среды и продуктов питании // Мат. респуб. научно-практи. семинар. - Астана, 2005. - С.228-233.
16. Никоноров А.М. и др. Биомониторинг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах. - М.: Гидрометеоиздат, 1985.- 66 с.
17. Крайнюкова А.Н. Биотестирование в охране вод от загрязнения //Методы биотестирования вод.-Черноголовка. -1988.-С.4-14.
18. Kvitko K.V., Iankevitch M.I., Dmitrieva I.A., The cooperation of algal and heterotrophic components in oil-polluted wastewaters // UZF-Bericht Microbiology of Polluted Aquatic Ecosystems. - 1998. - №10. - P.174-181.
19. Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипов Л.Ф., Лукина Л.Ф. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. - Киев: Наукова думка, 1975. -247с
20. Никоноров А.М. и др. Биомониторинг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах. - М.: Гидрометеоиздат, 1985.- 66
2. Музафаров А.М., Таубаев Т.Т. Культивирование и применение микроводорослей. – Ташкент: Фан, 1984.-123
3. Буриев С.Б. Микроводоросли как очистители сточных вод и объекты для разработки эффективных водоохранных биотехнологий: автореф. дисс….д-ра биол. наук. – Ташкент, 1993. – 43 с
4. Пиментел Флоресь Хосе Луис. Микроводоросли – как объект биомониторинги в условиях антропогенного стресса при действии тяжелых металлов: автореф. …канд. биол. наук. - Москва, 2004. - 25 с.
5. Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипов Л.Ф., Лукина Л.Ф. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. - Киев: Наукова думка, 1975. -247с.
6. Сharacterіsatіon of Cadmіum bіndіng, uptake and translocatіon іn іntact seedlіngs of bread and durum wheat cultіvars. J.J. Hart, R.M. Welch, W.A. Norvell et al. // Plant physіol. – 1998. -Vol. 116. - P. 1413-1420.
7. Штина Э. А., Некрасова К.А. Реакция почвенных водорослей на антропогенные воздействия // Проблема антропогенного воздействия на окружающую среду. – М., 1985.-С.56-62
8. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.- 375 с.
9. Бродский А.К. Введение в проблемы биоразнообразия. – Санкт-Петербург: Издательство ДЕАН, 2002. -144с
10. Li W.K. W. Kinetic analysis of interactive effects of cadmium and on growtrh of Thalassiosira fluviatilis (Bacillariophyceae) // Journal of phycology. – 1978. - №14. - P.454-460.
11. Bryan G. W. The effect of heavy metals (other than mercury) on marine and estuarine organisms // Proceedings Royal Society. – London, 1971. - Vol.177. – P .389 - 411.
12. Шестаков С.В., Божукова Е.Е., Альбицкая О.Н и др. Селекция фоторезистентных штаммов сине-зелёной водоросли спирулины. // Сб. тезисов конференции по генетике промышленных микроорганизмов, Изд. ВИНИТИ. - 1973.-С.166-172.
13. Мирзадинов Р.А., Подольский Л.И. Мониторинг земель в системе мониторинга окружающей среды // Вестник Каз НУ. Серия географическая. Выпуск 2. Алматы, 1995.- С. 3-11
14. Ленова Л.И., Ступина В.В. Водоросли в доочистке сточных вод.- Киев: Наукова думка, 1990. -184 с.
15. Саданов А.К., Чукпарова А., Шорабаев Е.Ж. и др. Мониторинг загрязненных ртутного объектов окружающей среды и продуктов питании // Мат. респуб. научно-практи. семинар. - Астана, 2005. - С.228-233.
16. Никоноров А.М. и др. Биомониторинг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах. - М.: Гидрометеоиздат, 1985.- 66 с.
17. Крайнюкова А.Н. Биотестирование в охране вод от загрязнения //Методы биотестирования вод.-Черноголовка. -1988.-С.4-14.
18. Kvitko K.V., Iankevitch M.I., Dmitrieva I.A., The cooperation of algal and heterotrophic components in oil-polluted wastewaters // UZF-Bericht Microbiology of Polluted Aquatic Ecosystems. - 1998. - №10. - P.174-181.
19. Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипов Л.Ф., Лукина Л.Ф. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. - Киев: Наукова думка, 1975. -247с
20. Никоноров А.М. и др. Биомониторинг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах. - М.: Гидрометеоиздат, 1985.- 66
Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:
әл- Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің
Биология факультеті
Микробиология кафедрасы
Бітіру жұмысы
Хламидомонас маркерлі штамдарының көмегімен ауыр металдармен ластанған су
экожүйелерді биологиялық бақылау
Орындаған: _____________________________ Аллиярова.С.Т.
(күні, қолы)
Ғылыми жетекшісі,
б.ғ.к,оқытушы ___________________________ Садвакасова А.К.
(күні, қолы)
Кафедра меңгерушісі,
б.ғ.д., профессор ____________________________ Жұбанова А.А.
(күні, қолы)
Норма бақылаушы ____________________________
(күні, қолы)
Алматы 2009
МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 4
1 Әдебиетке
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..
1.1 Микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii биологиялық модельді
объект ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... . 6
1. Chlamydomonas reinhardtii зерттеу объектісі ретінде ерекшеліктері..
7
2. Chlamydomonas reinhardtii клеткаларының морфологиясы және
құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7
3. Клеткалық бөлінудің синхронизациясы және
өсуі ... ... ... ... ... ... ... ... . 8
4. Гаметогенез және жыныстық
цикл ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
5. Chlamydomonas reinhardtii-ді зерттеу жұмысына пайдаланудың жалпы
артықшылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ... 9
1. Су экожүйелерінің әртүрлі ауыр металдармен
ластануы ... ... ... ... ... 10
2. Микробалдырларды биомониторингте
қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
1. Материалдар мен
әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ...
1. Зерттеу
объектілері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... 15
2. Микробалдырларды лабораториялық жағдайда дақылдау әдістері... 15
3. Микробалдыр клеткаларының сандық есептеу
әдістері ... ... ... ... ... .. 17
4. Сұрыптау мен мутагенез
әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
18
5. Макроколония
әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 18
6. Микробалдыр клеткаларына ауыр металдардың әсерін зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 18
7. Биотестілеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... 19
2. Зерттеу нәтижелері мен оларды
талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1. Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Cd иондарына сезімтал
штамдарын сұрыптап
алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... 20
2. Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Zn иондарына сезімтал
штамдарын мутагенез арқылы сұрыптап
алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
3. Chlamydomonas reinhardtii мутантты штамының көмегімен ластанған
суларға биотест
жүргізу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... 32
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... 33
Әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... .. 34
Кіріспе
Өнеркәсіптердің оның ішінде химия өнеркәсібінің қарқынды дамуы ауыр
металдар құрамының көбеюіне және де беттік активті заттардың тағы басқа
қоршаған орта заттарының концентрациясы токсикалық эффектке дейін жетуіне
алып келуде. Бұл жағдай токсиканттарды зерттеуге алып келді, оның ішінде
ауыр металдар, өйткені олар ортаның негізгі химиялық ластаушысы болып
табылады [1].
Су өсімдіктеріне ауыр металдардың әсері мына функциялардың бұзылуымен
көрінеді: фотосинтездеуші активтілік, тыныс алу, белок синтезі, нуклеин
қышқылы, липидтер, қанттар мен пигменттер; сонымен қатар ол өсімдік
клеткасының функциональды активтілігіне де байланысты және де ол әр балдыр
түрінде әр түрлі сипаттама мен интенсивтілігінде болуы мүмкін [2].
Ауыр металдардың фототрофты организмдерге әсері оның ішінде бадырларға
клеткалық деңгейде ғана емес, сонымен қатар организм және популяциялық
деңгейде әсер етеді [3]. Бірақ микробалдырлардың ауыр металдарға
тұрақтылығы туралы зерттеу жұмыстары өте аз.
Судың жағдайын тексерудің ең қолайлы әдісі бұл судағы организмдердің
өміршеңдігін қарастыру.
Отандық және шетел бақылау жүйелерінде балдыр немесе балықтар
қолданылады. Балдырлар афтотрофты болғандықтан трофикалық пирамиданың
негізін құрайды, сондықтан, экожүйе базасының утилизациясына 1-ші болып
қатысады, өз кезегінде органикалық зат түзу үшін биогенді қосылыстарды
қолданады яғни азот және фосфор Биоиндикация әдісінде балдырлардың санының
және түр құрамының өзгеру қасиеті қолданылады.
Осыған орай қазіргі таңда қоршаған ортаның ластану мәселелерін шешуде
биологиялық әдістер индикация және оның жағдайын мониторингтен өткізу
маңызды орынды алуда.
Жалпы мониторинг дегеніміз –қоршаған орта жағдайларын антропогендік
факторлардың әсерінен өзгеруін бақылау,бағалау,болжау жүйесі [4].
Биологиялық мониторинг дегеніміз-биоиндикаторлар көмегімен
жүргізілетін мониторинг, яғни ортаның өзгеруін ,ағзалардың күйі мен жүріс
тұрысына қарап бақылау [5].
Соңғы жылдары әр түрлі ортаның ластануында организмдерді индикация және
мониторингте пайдалану тәжірибелердің қорытынды шолулары аз емес. Биология
ғылымдары қоршаған ортаның жағдайының мониторингі жайлы түсінікте маңызды
орынды алады.
Зерттеушілердің жұмыстарында биологиялық мониторингтің басты мақсаты
мен міндеті әр түрлі биологиялық әдістермен қоршаған ортаның сапасын
организмдер көмегімен бақылауды жете зерттеу және қолдануды енгізу болып
табылатын көз қарастар басым.
Су экожүйесіне ластаушы заттардың тигізетін әсеріне баға берудің
негізгі қиыншылықтары: тест – объект ретінде дақылды таңдап алу, және де
тест параметрі ретінде клеткалардың қарапайым және физиологиялық жауаптарын
бөліп алу. Осыған орай су ортасының табиғаты әр текті тосиканттармен
ластануының мониторинг жүйесінде жаңа бағыттар мен методикаларын зерттеу
актуальды болуда.
Жұмыстың мақсаты: Жасыл микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii –дің Cd
және Zn иондарына сезімтал тест-штаммдарын алу және оларды ластанған су
экожүйелерінің биомониторингінде қолдану.
Осыған байланысты келесі талаптар қойылды:
o Қоршаған ортаның экологиялық жағдайына және потенциялды
қауіпті экотоксиканттарды бақылау үшін Cd иондарына және Zn
иондарына сезімтал Chlamydomonas reinhardtii микробалдыр
штамдарын таңдап алу.
o Микробалдырлардың тест-штамы негізінде, органо-минералды
заттармен, ауыр металдармен және мұнай өнімдерімен ластанған
су экосистемасына бақылау жүргізу.
.
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
1.1 Микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii биологиялық модельді объект
Су жүйесін ауыр металдар иондарынан биологиялық тазалаудың бірден бір
перспективті әдістерінің бірі – ластанған экожүйеге жоғары акумулятивті
қабілеттілкке ие микроорганизмдердің активті штаммдарын енгізу болып
табылады. Бұл әдісті қолданған кезде алдыңғы сатыда микроорганизм-
биоаккумулятордың іріктеуі жүргізіледі, олар келесі негізгі талаптарға
жауап беруі тиіс:
• жоғары металаккумулдеуші қабілеттілік;
• генетикалық тұрақтылық;
• сақтау кезінде тіршілік қабілеттілігі;
• сақтаудан кейін жылдам өсу;
• патогенді еместік және токсикалық метаболиттерді өндіруге
қабілетсіздік.
Осы барлық талаптарға жауап беретін экобиотехнология үшін ыңғайлы
модельді объект болып хламидомонада табылады. (Chlamydomonas reinchardtii,
Dangeard) – жасыл, топырақ микробалдыры, әртүрлі тіршілік жағдайларына
адаптациялану қабілетіне ие. Изогамды, күрделі емес жыныстық циклі бар
гетероталломды түр, оны лабораториялық жағдайларда оңай бақылауға болады
(сурет 1).
Сурет 1- Chlamydomonas reinhardtii, Dangear
1.1.1 Зерттеу объектісі ретінде ерекшеліктері.
Бір клеткалы жасыл балдыр Chlamydomonas reinchardtii балдырлардың түрге
бай тобының – Chlorophyta бөлімінің өкілі болып табылады. Осы балдыр
жататын Chlamydomonadaceae тұқымдасына 33 туыс және 800 түр кіреді.
Барлығынан жақсы Chlamydomonas туысы зерттелген, бұл туыс өкілдері
негізінен ағын суларда, ластанған су мен топырақта мекендейді [6].
Chlamydomonas туысына әртүлі дәрежелі гаметалар диморфизмі тән түрлер
кіреді, изогамдыдан гетерогамдыға дейін. Бұл туысқа бір гаплойдты клетка
гаметаларға бастама бере алатын, олар өз кезегінде копуляцияға қабілетті
және мейозды бастан кешіретін зиготаны түзетін гомоталломды формалар да,
және шағылысудың екі генетикалық детерминацияланатын типке бөлінген
гетероталломды формалар да кіреді. Лабораториялық жағдайларда осы туысқа
жататын кейбір түрлерді ғана жиі қолданады, соның ішінде C.eugametos,
C.smithii, C.reinchardtii. Молекулярлы-генетикалық және биохимиялық
зерттеулердің популярлы объекті – Chlamydomonas reinchardtii, ол
Escherichia coli, Sacchoromyces cerevisae, Drosophyla melanogaster тәрізді
модельді организмдер тобына жатады [7].
Жасыл балдырлар қоңыр және қызыл балдырларға қарағанда эффективті
биоаккумулятор екені белгілі. Chlorella sp., Chlamydomonas sp. және
Selenastrum еріген Cu, Pl, Cr 67-98% сіңіреді, трансгенді Chlamydomonas
reinchardtii – қосылған ауыр металдардың 90% дейін сіңіреді. Бұл
балдырларды ауыр металдардың преспективті биоаккумуляторы ретінде қарауға
болады.
1.1.2 Клетка морфологиясы және құрылысы
Бір клеткалы организм сыртынан клеткалық мембранамен қоршалған,
мембранаға сыртынан капсуламен қапталған клетка қабырғасы жанасады. Клетка
қабырғасы жеті қабаттан тұрады, оның негізгі компоненттері гидроксипролин –
бай гликопротеиндер мен полисахаридтер. Клеткада бір ғана ірі хлоропласт
болады, ол клетка көлемінің жартсына жуығын алады. Хлоропласт ішінде
фотосинтез өтетін ламеллярлы мембраналар, сонымен қатар крахмал
синтезделетін пиреноид және көз дағы орналасады. Организм қозғалмалы –
алдыңғы жағында орналасқан 2 талшық көмегімен жүзеді және жарықты көз дағы
арқылы қабылдап фототаксисті көрсетеді. Талшықтар құрылысы эукариоттар
талшықтарына тән құрылысқа ие. Кәдімгі микроскопқа бақылағанда денесінің
алдыңғы ұшында екі жиырылғыш вакуольдері және ядрошығы бар ірі ядроны
көруге боалды. Электронды микроскопқа зерттегенде жануар клеткаларының ішкі
құрылысын еске түсіретін цитоплазманың күрделі құрылымдық ұйымдасуын көруге
болады. Хромосоманың гаплоидты саны әртүрлі хабарлар бойынша 8-ден 16-ға
дейін. Цитоплазматикалық компоненттерге көптеген митохондриялар, Гольджи
мембраналарының бірнеше тобы, тегіс және дәнді эндоплазматикалық ретикулум
мембраналары, рибосомалар, микротүтікшелер, микроденешіктер және басқа да
түзілулер жатады. Осылайша, клеткаға эукариоттық құрылым тән.
1.1.3 Клеткалық бөлінудің синхронизациясы және өсуі
Chlamydomonas reinchardtii клеткалары сұйық ортада экспоненциальді
өседі, орта құрамына және басқа да жағдайларға, әсіресе температура мен
жарық интенсивтілігіне байланысты дарақтар саны тәулігіне 1-4 есе көбейеді.
Дақылды сәйкес сұйылтқанда оларда ұзақ уақыт бойы тәуліктік циклде жарық
пен қараңғының алмасуымен синхронды өсуді ұстауға болады. Бірклеткалы
балдырларда бактериялар мен сүтқоректілер клеткаларына қарағанда өсу мен
клеткалық бөліну арасында тәуелділік болмайды. Синхронды Chlamydomonas
дақыдарында бөліну тәуліктік циклде бір рет жүреді, бірақ клеткалық
массаның көбею периодында бірқатар ДНҚ репликациясы жүруі мүмкін және
сйәкесінше басқа клеткалық компоненттердің саны өсе түседі, осылайша,
бөліну кезінде бірден 4, 8 немесе 16 клеткалар түзіледі [8].
1.1.4 Гаметогенез және жыныстық цикл
Chlamydomonas reinchardtii изогамды түрінде шағылысудың екі типі бар,
бұл екі типтің вегетативті клеткалары морфологиялық жағынан ажыратылмайды.
Смит пен Регнери алғаш рет шағылысу типі жұл ядролық гендермен mt+ және mt-
анықталатынын көрсетті, олар өздерін алелль тәрізді жүргізіп, мейоз кезінде
2:2 қатынасында ажырайды.
Аталық дақылдарды азоттық аштық жағдайында өсіру арқылы копуляцияны
бақылау мүмкіндігінің ашылуы генетикалық және физико-химиялық зерттеулерді
жүргізуді біршама жеңілдетті. Клеткаларға қоректік ортадағы әр компоненттің
жетіспеушілігі салыстырыла отырып, азоттық жетіспеушілік жыныстық процесті
стимулдайтыны анықталды.
Бұл эмпирикалық фактының метаболикалық негізі әлі анықталмаған, бірақ
құбылыстың өзі зерттеушілермен кеңінен қолданылады. Кейтс пен Джони азоттық
аштық әдісін өздері құрастырған режимге енгізіп, синхронды дақылдарды сұйық
ортада өсіру арқылы бір уақытта копуляцияны алды. Кейтс және басқалар
синхронды дақылда азоттық аштық тудырған гаметалар дифференцировкасы
кезінде клетка санының екі есеге көбейетінің және ДНҚ мөлшері вегетативті
клеткалар ДНҚ мөлшерінмен бірдей болатынын анықтады, бұл, ДНҚ репликациясы
осы уақыттта екі рет жүретінің көрсетеді. Бірақ Чианг және басқалар
гаметогенез кезінде хлоропласттар ДНҚ-ы бір-ақ рет жүретінін тапты, себебі
гаметаларда ол бүкіл ДНҚ-ң 7% құраса, бастапқы вегетативті клеткаларда оның
удесі 14% дейін жетеді. Осылайша, жыныстық процесс физиологиясы ядролық ДНҚ
мен хлоропласттық ДНҚ репликациясы циклінің санын және клеткалық бөліну
санын анықтайтын бірқатар реттеуші механизмдерден тұрады, бұл копуляцияға
қабілетті гаметалардың түзілуіне алып келеді. Гаметалар вегетативті
клеткалардан кіші мөлшерімен ерекшеленеді, сондай-ақ олар азот көзін қоспай
әрі қарай ДНҚ репликациясына немесе клеткалық бөлінуге қабілетсіз және ең
бастысы олар өзара құйылысы алады [9].
Копуляцияның бірінші сатысында mt+ гаметаларын шақыратын диффундаушы mt-
затын клеткалар бөлуеді, нәтижесінде клеткалар бір-бірімен жабысады. Бұл
жыныстық заттар тек жабысу процесіне қатысады, бірақ кейінгі сатыларда
ешқандай роль ойнамайды. Гаметалардың құйылысу пройесінің өзі электрондық
микроскопия деректері бойынша Фридманмен жәе басқалармен сипатталған, олар
копуляция кезінде жыныстық типтер арасындағы айырмашылықты көрсетті, яғни
mt+ клеткалары ұрықтану түтікшесін түзеді. Келесі сатыларда клеткалардың
құйылысуынан зигота түзіледі, сонан соң хлоропласттар мен ядролардың
құйылысуы жүреді. Зигота қабықшасы ішінде төрт зооспораның түзілуіне алып
келетін ішкі қайта ұйымдасу сатылары әлі толық сипатталмаған. ДНҚ
молекуласы екі еселенген және қосылған, бірақ клеткалар әлі бөлінбеген
кезде ажырау жүреді, яғни төрт жіпше стасыныда алмасу нәтижесінде. Алмасу
ықтималдығы барлық клеткалық бөлінулерінде бірдей.
Chlamydomonas reinchardtii үшін хлоропласттық және митохондриальдік
гендердің бір ата-аналық берілуі тән. Мейоз кезінде хлоропласттық гендер
ұрпаққа 95% астам жағдайларда mt+ ата-анадан беріледі, ал митохондриальдік
геном mt- ата-анадан келеді.
1.1.5 Зерттеу жұмысына пайдаланудың жалпы артықшылықтары.
Сонымен, Chlamydomonas reinchardtii тірі организмдерге әртүрлі
токсиканттардың әсерін зерттеуде және экобиотехнологияла қолдану үшін
модельді объект алу үшін қолайлы объект болып табылады, себебі:
1) бұл нағыз ядросы бар қарапайым, бірклеткалы организм,
лабораториялық жағдайда оңай бақылауға болатын күрделі
емес жыныстық циклі бар;
2) қарапайым синтетикалық ортада жақсы өседі, оны массалық
дақылда өсіруге болалы, сақтау кезінде тіршілігін жақсы
сақтайды;
3) онымен жұмыс істеу үшін стандартты микробиологиялық
әдістерді қолдануға болады;
4) факультативті фототроф ретінде оны фотосинтез жағдайында
және гетеротрофтық қоректену жағдайында, көміртегі көзі
ретінде ацетатта, өсіруге болады;
5) бұл изогамды (гаметалар мөлшері бірдей), гатароталломды
(шағылысудың екі генетикалық детерминацияланатын типіне
бөлінуі) түр. Шағылысу типі бір ядролық генмен
анықталады, клеткалары екі типті болуы мүмкін – mt+
немесе mt- және екі гамета да зигота түзілуі кезінде
клеткалық заттың бірдей мөлшерін енгізеді;
6) оның физиолого-биохимиялық және генетикалық ерекшеліктері
жақсы зерттелген. Патогенді емес
1.2 Кейбір су экожүйелердің ауыр металдармен ластануы
Жалпы алғанда, Қазақстан аумағында қоршаған ортаға тұрақты ластағыш
көздерден жылына 5 мл. тн. әртүрлірлi ластағыш заттар бөлiнiп шығады.
Бұлардың iшiнде қорғасын мен мышьяктың қосындылары 2000 тн. дан, мыс
тотықтары 1,8 мыњ тн. дан артық қара күйе және мыңдаған тонна әр түрлi газ
қоспалары ( күкiрт, азот,көмiртегi, топрақтағы жєне органикалыќ газ
қосылыстары ). Қарағанды облысы өндiрiс көсiпорындары маңындағы
ауылшаруашылық жерлерiнде мөлшерi 10-50 мгкг болған. Ақтөбе облысыныњ
"Фосфохим) Өндiрiс бiрлестiгiнiң аймағында ауылшаруашылық жерлерiнде мыстың
15-75 мгкг, қорғасын 7-70 мгкг мөлшерiнде болғаны баяндалды.
Қоршаған орта көмiрмен мұнайды жағу салдарынан жылына (тоннамен) сынап-
1600 қорғасын-3600 мыс-2100 мырыш-700 никель-3700 мөлшерiнде зиян келтiредi
[10]. Ауыр металдар қатарына атомдық салмағы 50 ден артық Менделеев
периодтық кестесiнiң 40 тан астам химиялық элементтерi жатады. Тiрi
организiмдер үшiн ауыр металлдардың бәрi бiрдей зиянды емес. Уыттылығы
табиғатта таралуы жєне адамның, жануарлардың, өсiмдiктердiң организiмiмен
топырақта жиналу қабiлетi бойынша айтылған ауыр металлдардың тек 12- сi
ғана қоршаған ортаны улағыш, зиянды болып саналады. Олар сынап, қорғасын,
кадмий, мышяк, мыс, ванадий, қалайы, мырыш, сурьма, молибден, кобольт жєне
никель элементтерi. Бұлардың iшiнде ең күштi улағыш металдарға сынап,
қорғасын және кадмий жатады, сондыќтан бұл металдар қоршаған ортада, оның
iшiнде топырақ жєне өсiмдiк құрамында ерекше қатаң бақылануы тиiс екендiгiн
айтады.
Организмдер тiршiлiгiне ауыр металдар басымдылық көрсетедi: олар
сульфиттi топтың басты ферменттерiмен қатынасқа түсе отырып, ферменттiк
жүйелердi қоршап клетка қабырғасының тұтастығын бұзады. Көптеген
ферменттер, мысалы: алкогольдегидрогеназы өзiнiң ауыр металл иондарына
белсендi ( инактивация ) сезiмталдығымен белгiлi [11-12].
Iрi өнеркєсiп орталықтары төңiрегiндегi топратың, өсiмдiктер мен
ағынды сулардың ауыр металдармен ластануы ең көкейтестi экологиялыќ күрделi
мәселелердiң бiрi болып отыр. Өскемен қаласында бұрынғы одақ көлемiндегi
өнеркәсiп алыптары қорғасын-мырыш жєне титан-магний комбинаттары,
конденсатор жасайтын завод екi ЖЭО бар. Бұл кєсiпорындардыњ барлығы
қаланың ауасын, Ертiс пен Ілбi өзендерiнiң суын жєне маңайындағы
топрақтарды тұраќты түрде көп уақытта берi ластап келедi.
Ауыр металдармен ластанған организмде бiрiншi орында – ас қорыту
органдарының аурулары, екiншi орында тыныс алу органдары аурулары, үшiншi
орында - қан айналым аурулары тұратындығы байқалған. Өндiрiстiк ағын
сулармен бiрге әртүрлi суаттарға (теңiздер, өзен-көлдер, суқоймалары
т.б.)көптеген мөлшердегi металл иондарының келiп түсуi тiрi организмдер
өмiрiне үлкен қауiп төндiредi [13-14].
Метал элементтер ауысуының биохимиялық циклiне түседi. Ал метал
иондары потенциалды уытты болып келетiндiктен судағы немесе құрғақтағы
организмдерге зиян келтiредi, металдар концентрациясының тiрi организмдерге
зиянды әсерiн байқаудан бұрын олардың ортадағы бұрынғы мөлшерiн қаншаға
көбейгендiгiн бiлу қажет.
Табиғи суларда ауыр металдар судың беткi бөлiктерiнде ерiген жєне
жабысқан түрде кездеседi. Ауыр металдар суда ион түрiнде болғанымен, олар
гидрототықтар, карбонаттар, сульфидтер немесе фосфаттар шөгiндiлерiнде
жиналып, тез жай еритiн элементтерге айналып кетедi.
Су сапасы белгiлерi жєне ондағы ауыр метал иондарының мөлшерiн анықтау
су фазасындағы металдардың жалпы концентрациясының есебiне негiзделген.
Организмдер тiршiлiгiне ауыр металлдарының әсерiн бағалаған кезде олардың
жалпы концентрациясын ғана емес, сонымен қатар металдардың байланысының
түрi мен валенттiлiгiн де ескерген жөн. Су организмдерiне металл қосылыс
түрлерi уыттылығыныњ бөлiнуi кезiндегi мәнi сынаптың бос ионының
уыттылығын едәiр жоғарлататын металл сынап мысалында анық
айқындалған.Организмдердiң ауыр метал иондарына биологиялық сезiмталдығы,
олардың судағы түрлерiне байланысты комплекстi байланысқан металлдардың
уыттылығы бейорганикалық иондар түрiндегi металлдарға қарағанда төмен.
Көптеген жағдайларда металлдардың уыттылығын азайту мақсатында суға
органикалық комплекс түзушiлер – 3 нитрильдi сiрке қышқылын (НТА) жєне
этилендиаминтера сiрке қышқылын (ЭДТА) қосады [15].
Беустiң ( 1976 ) есептерi бойынша соңғы 10 жылда түстi металл кендерi
өндiру мен өңдеу арасында бiр шаршы км. Жер бетiне орташа есеппен 20 кг.
Ќорѓасын жєне 80 кг. Мыспен мырыш таралады екен.
Ауыр металдар мөлшерiнiң көбеюi өсiмдiктердiң фотосинтезiне және тыныс
алуына әсерiн тигiзетiндiгi анықталған. Қорғасынның мөлшерi 20 мп Pb
( NO3 )2 болғанда флюреоценцияның әлсiреуiне, фотосинтез процесiнiң
төмендеуiн зерттеген. Бұлай болуы металдарды жинау компонентердiң
электронды – траспортты тiзбектерiнiң өзгеруiне байланысты. Cu жєне Zn
мөлшерiнiң көп болуы, өсiмдiктер хлоропластындағы тилакойтты мембраналарда
электрондыќ траспорттыќ реакциялар бұзылатындығын дәлелденген. Фото жүйенiң
II донорлық жағының өзгеруi Mn жинаушы белоктар жұмысының бұзылуымен
байланыстырады. Өсiмдiктер мен жануарлар үшiн өте қажеттi мыс элементi тiрi
организмдер үшiн өзiнiң уыттылығының төмен концентрация жағдайында
көрсететiндiгi бұл элементке ластанудың биотикалық єсерi қызығушылық
тудырып отыр. Көрсетiлген қоректiк тiзбекте бiрiншi болып балдырлар тұр.
Қазiргi кезде ауыр металлдардың, соныњ iшiнде мыстың бiр клеткалы
балдырларға әсерiн зерттеуде көп мөлшерде жұмыстар жүргiзiлдi.
Мыс негiзiнен клетка қабығымен байланысты; ол судан су омыртқасыздары
ұлпаларымен сiңiрiлiп, олардың денелерiнде аккумуляцияланады.
J Kamp-Nielsen (1971) зерттеулерi нєтижесi мыс жiне сынап иондары бiр
клеткалы балдыр клеткасындағы диффузия процесiнiњ концентрациясын бұзумен
бiрге клетка мемебранасындағы калий ионының концентрациясын азайтқандығы
туралы айқындайды [16].
Өсiмтал клеткалардан анықталғандай калийдiң жойылуы жєне фотосинтез
процесiнiң тоқталуы ауыр металл иондарынан улануынан болады. Dunaliella
teriolecta балдырына жүргiзiлген тәжiрибе нєтижесiнен Cu ионының клетка
құрамындағы калийдiң жойылуына клеткалардың сыртқы қабықтарын заќымдалуына
бiрдей әсер ету жєне оттегiнiң баяу бөлiнуi анықталған [17].
D.S. Ms Lusku жєне C.N. Phillips ( 1975 ) Phyllodece шылаушынының
ұлпасындағы мыс құрамымен теңiз суындағы мыс концентрацияларының арасындағы
сызықтық байланыстылықты анықтады. Уақыт өткен сайын организм ұлпаларында
жинақталған мыс мөлшерi арта түсетiндiгi байқалған [18].
L. Kamp – Nielsen ( 1971 ) зерттеуi нәтижесiнде мыс пенқорғасынның
балдырлар клеткаларына негiзгi әсерi осы элементтер диффузиялық
элементтердi бұзып, сонымен қатар клеткалардан калийдiң жоғалуына әкелiп
соғады деп санайды. [19]
Қазiргi кезде бiр валенттi катиондар әсерiмен жүретiн 60 жуық
биохимиялық реакциялар берiлдi, оның iшiнде көптеген жағдайда калий –
белсендi ион. Сондықтан калийдiң жоғалуы клекалардың өлуiне әкеп соғады.
Өсiп тұрған клеткалар үшiн калийдiң жоғалуымен фотосинтездiң тоқтауы ауыр
металл иондарымен уланудың салдарынан болатыны зерттеуген.
Мыс, су өсiмдiктерiне уыттылығы жоғары металл. Овернелл жетi түрлi
теңiз балдырына мыстың әсерiн зерттеуде анықтаған, мыс мөлшерiнiң үнемi
әсер етуi фотосинтездiң қарқынды жүруiне тежеу дәрежесi балдырларды
әртүрлi.
Божковтың ( 1997 ) зерттеулерi бойынша Dunaliella viridis-тiң күкiрт
қышқылды мыстың әсерiне сезiмталдығы дақылдың жасы мен ортаға уытты затты
енгiзу әдiсiне байланысты болады. Дегенмен, балдырларды өсiруде олардың мыс
ионының әсерiне, төзiмдiлiгiнiң байланысына клеткалардың функционалды
бесендiлiгiн өзгерту жөнiндегi сұрақ шешусiз болып қалуда [20-21].
Овернельдiң ( 1975 ) Dunaliella tertiolecta балдырлары мен
жүргiзiлген тәжiрибеде қорытындыларына қарасақ, мұнда клетка қабығының
зақымдалуы, оттегi бөлiнуiнiң белсендеуi және калийдiң жоғалуына Cu
ионының әсерi бiрден болатынын жазған. Ал қоректiк ортаға Zn,
Cd, Fe, Pb ауыр металл иондарын қосқан кезде ешқандай
калийдiқ жоғалуы байқалмаған [22]. Топырақ немесе су қоймаларын
мекендеушiлер арасындағы тiзбектiк реакция тепе-теңдiгiнiң бұзылуы, табиғи
ортада ауыр металлдардың уыттылығының экожүйенiң бiр компонентiне
қатыстылығы салдарынан болып келедi.
D. Saward жєне басқа ( 1975 ) зерттеушiлер Шотландия теңiз
жағалауын мекендеушiлерге тағам құрамындағы мыс сульфатының әсерiн, екi
жаққа ашылатын ұлу Tellina tenius және теңiз түйе табаны Pleuronectes
planessa көмегiмен зерттелген [23-24]. Әртүрлірлi альгофлоралар өкiлдерi
үшiн мыстың уыттылығы бiрдей емес. Мысты концентрациясының өсу әсерiнен
балдырлар саны кемiп, балдырларға көмiртегiнiң фотосинтетикалық бекуi
азаяды. Зерттеу нәтижесiнде мыс әсерiнiң салдарынан балдырлар биомассасының
азайып, екi жақты ашылатын ұлу Tellina tenius тағамдық жағдайының
нашарлауына және түйетабанның популяциялық өсуiнiң баяулауына әкеп
соғатынына көз жеткiзген.
Теңiз микроорганизмдер синтезiмен өздерiнiң өмiр сүру процесi
кезiнде метоболиттердi екiншiлiк метоболиттердi синтездейдi, мысалы: бүкіл
антибиотиктерде байқалады. Балдырлар мен молюскалар үшiн мыстың жоғары
мөлшерiнiң уыттылығы күресу үшiн қолданады. Балдырлардың көптеген түрлерi
судағы мыс құрамының жоғарғы деңгейiне дағдыланып алып, оның жиналу кезiнде
өсу және бөлiну құрғақ салмағы 600 мгкг-ға дейiн жетедi. Бұл жағдай
ластануға су жүйесiндегi тiзбектi қоректенуiне мыс мөлшерiнiң артуына әкеп
соғатындығын зерттеген [25].
Теңiз суының өнеркiсiптiк ластанудан мыс құрамының көбеюi кезiнде
жануарлар денесiнде бұл металлдың саны да өседi. Суда кешендi өмiр
сүрушiлер болуы мыстың уыттылығының айтарлықтай төмендетедi. Бұдан өзге рН
шамасының төмендеуiнен суда еркiн иондар сандары артады, қышқыл суда мыс
уыттылығы сiлтiлiкке қарағанда жоғары болады.
Зертханалық және жасанды экожүйе жағдайларында 0,01-0,1 мгл
концентрациясы мөлшерiнде мыс хлориды құрылымы (сандық және сапалық құрам)
мен фитопланктонды функцияларының қоғамдастығына (жасыл пигменттер
концентрацияларына хлорофилдың жылдам флуресценциясына) бiр рет
енгiзiлгендегi әсерi зерттелген. Зертхана тєжiрибелерi ұзақтығы бiр айға,
ал жасанды экожүйедегi тәжiрибе уақыты 4,5 айға созылған. Фитоценоз
дамуын зоопланктонда түрiн анықтаумен және гидрохимиялық көрсеткiштер,
сонымен қатар бақыланған жасанды экожүйе фитопланктондар үшiн
зоопланктондармен қолданылу жєне температураның өзгеруi фонындағы жалпы
көрсеткiштер саны бойынша өте уытты болатынын 0,1-1,0 мгл
концентрациясындағы мыс екендiгiн анықтаған фитопланктондарды
қауымдастықтар сезiмталдығы Scenedesmus guadricauda bred жасыл
балдырлардың сезiмталдығының жоғары реттiлiгiне сай болып келетiндiгi
анықталған.
1.3 Микробалдырларды биоиндикация және мониторингте қолдану
Қоршаған ортаның ластану мәселелерiн шешуде биологиялық әдiстер
индикация және оның жағдайын бақылау маңызды орынды алады. “Биоиндикация”,
“биомонитринг” -ғылыми әдебиеттердегi түсiнiктер ғана емес, сонымен бiрге
қазiргi кезде ортаның сапасын бағалау қызметiнде жиi қолданылатын әдiс.
Жануарлар мен өсiмдiктер организмдерiн ластанудың биоиндикаторы ретiнде екi
жағдайда қолдануға болады. Егер олар өз ұлпаларында ластаушы заттарды
қоршаған ортаның құрамынан бiршама жоғары жинаса немесе олар басқа
организмдерге салыстырғанда белгiлi поллютанттардың әсерiне төзiмдiлiгi
жоғары болса қолдануға болады.
Соңғы жылдары әр түрлi ортаның ластануында организмдердi индикация
және мониторингте пайдалану тәжiрбиелердiң қорытынды шолулары аз емес [26].
Биология ғылымдары қоршаған ортаның жағдайының мониторингi жайлы түсiнiкте
маңызды орынды алады. Биологияның көптеген салалары, бiрiншi кезеңде
экология, физиология және генетика, қоршаған ортаның биологиялық
компонентерiнiң жағдайын теориялық және практикалық бақылау негiзiнде жете
зерттеулердi пайдаланады.
Жалпы мониторингтiң бастапқы кезеңi ‘’биоэкологиялық’’ және
‘’санитарлы-гигиеналық’’ мониторинг болып саналады, олардың негiзгi
мәселелерi қоршаған ортаның жағдайларын адам және елдi мекен денсаулығына
әсерi көз қарасында бағалау болып саналады, өйткенi дәл осы көрсеткiштер
қоршаған ортаның сапасын анықтайды. Қазiргi кезде теңiз ортасының
экологиялық мониторинг жағдайын өткiзу үшiн организмдiк және популяциялық
деңгейге сәйкес және де биотестiлеу және генетикалық бақылау мәлiметтерiнен
тұратын биологиялық көрсеткiштер жүйесi өңделген.
Шет ел зерттеушiлерiнiң жұмыстарында биологиялық мониторингтiң басты
мақсаты мен мiндетi әртүрлi биологиялық әдiстермен қоршаған ортаның сапасын
организмдер көмегiмен бақылауды жете зерттеу және қолдануды енгiзу болып
табылатын көз қарастар басым.
Гидробионттардың көмегiмен биотест жүргiзудi ластанған табиғи
сулардың улылығын бағалау, қалдық сулардың улылығын бақылау, экстракттар
мен шайындылардың улылығын тез бағалау, лабораториялық жағдайда санитарлы-
гигиеналық негiздегi орталарға химиялық анализ жасау үшiн қолдануға болады.
Қоршаған ортадағы олардың құрамына химиялық әдiстермен бақылау
орнату практикалық мүмкiн емес. Бұдан басқа, қоршаған ортаның жағдайын
физика-химиялық әдiстермен индикация жүргiзу ластануға экожүйенiң ‘’үн
қату’’ сұрағына тiкелей жауап бермейдi. Сондықтан бұл жүйеде қоршаған орта
жағдайларына жоғары сезiмталдығымен ерекшеленетiн балдырлардың көптеген
түрлерi сулардың, топырақтың, ауаның биологиялық анализiнiң әдiстерi
маңызды орынды алады.
Теңiз балдырлары – теңiздiң ластануларын, оның iшiнде мұнай және
радиоактивтi ластануларды зерттеуде қолайлы тест объект [27]. Сонымен бiрге
балдырларды топырақтық пестицидтермен және басқа улы заттармен ластану
деңгейiн анықтауда, топырақтың антропогендi өзгерiстерiнiң бағыттарын,
бұзылған жерлердiң жағдайын анықтауда қолданылады. Соған байланысты,
көптеген балдырлардың индикаторлық мағанасы олардың өсу жағдайына да
тәуелдi, сондықтан судың сапробтылығының нақты индикаторлық түрлерiн ғана
емес және олардың санын және экожүйедегi басқа организмдермен қатынасында
есепке алу керек. Индикатор ретiнде нақты балдырлардың түрлерiн қолдануда
дифференциальды шешуге мүмкiндiк беретiн басқа да қосымша көрсеткiштер
қажет. Соның iшiнде, индикаторлық түрлерiнiң популяциялық жағдайының
мәлiметтерiн ескеру орынды (олардың жастық және морфологиялық
ерекшелiктерi, зиянды құрылымдарының кездесу жиiлiгi). Көкжасыл
балдырлардың лабораториялық дақылдарын терең сәулелендiруден кейiн, олардан
кейбiр аномальды құрылымдар табылған, оларды радиациялық ауру симптомы
ретiнде қарастыруға болады. Қоршаған ортаның ластануының көрсеткiшi –
сапробты организмдердiң атласына қосымша, зиянды әсерлердiң негiзiнде пайда
болған қосымша морфологиялық кем-тарлық атласын құру қажет. Балдырлардың
популяциясының жағдайын морфологиялық бақылау тестiлерiн жете зерттеу –
экологиялық мониторинг әдiстерiнiң әбден жетiлдiру жолдарының бiрi.
Су экожүйелерiнiң ластану деңгейлерiне тест жүргiзу
микробалдырлардың альгологиялық таза дақылдарынан протококалы балдырлар -
Chlorella, Scenedesmus Chlamydomonas туыстарының өкiлдерi, көкжасыл
балдырлардан- Microcystis, phanizomenon, Anabaena эвгенлалы балдырлардан -
Euglena gracilis диатомды балдырлардан - Stephanodiscus Hantzshii және т.б.
перспективтi қолданылады. Бұл бiр клеткалы эукариотты организмдердi
қолданудың негiзгi артықшылығы олардың лабораториялық жағдайда көптеген
ұрпақтар бойы клетка популяциясын бақылауға мүмкiндiк беретiн жоғарғы көбею
жылдамдығы болып саналады. Теңiз балдырлары теңiздiң мұнай және радиациялық
затттармен ластануын зерттеуде өте қолайлы объект болып табылады.
Балдырларды, сондай-ақ топырақтың пестицидтер және басқа да улы заттармен
ластану дәрежесiн, антропогендiк факторлар әсерiнен өзгеру бағытын және
эрозияға ұшыраған жерлер жағдайын анықтауға қолданылады.
Балдырлардың улы әсерлерге қайтаратын реакциялары әртүрлi. Тест
дақылдағы тiрi және өлi клеткалардың қатынасы, фотосинтез қарқындылығы,
хлорофилл және каротиноид мөлшерi, дақылдағы жалпы клетка саны сияқты тест
функциялар көрсеткiштер ретiнде қолданылады.
2 Материалдар мен әдістер
2.1 Зерттеу объектілері
Зерттеу объектісі ретінде әлФараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетінің
микробиология кафедрасының фототрофты микроорганизмдер коллекциясынан
алынған chlamуdomonas reinhardtiі жасыл микробалдырлардың жабайы және
мутантты штамдары қолданылды.
Жұмыста қолданылған Chlamydomonas reinchardtii штамдарының қысқаша
сипаттамасы 1 кестеде берілген.
1 кесте- Chlamydomonas reinchardtii штамдарының қысқаша сипаттамасы
№ Штамм Генотип Фенотип Шығу тегі
шифры
1. СС-124 wt mt- (VI) Жасыл прототроф Хламидомонаданың
генетика центрі(АҚШ)
2. СС-137 wt mt+ (VI) Жасыл прототроф Хламидомонаданың
генетика центрі(АҚШ)
3. СС-79 ery-3(1) mt+ Жасыл прототроф Хламидомонаданың
(VI) генетика центрі(АҚШ)
4. Nfr-4 nfr mt- (VI) Жасыл прототроф Санкт-Петербург
мемлекеттік
Университеті.генетика
кафедрасы
5. GB-277 cw-15-2 mt+ Жасыл прототроф Хламидомонаданың
(VI) генетика центрі(АҚШ)
6. 16411B cbn mt+ (VI)Жасыл прототроф Санкт-Петербург
мемлекеттік
Университеті.генетика
кафедрасы
2.2 Микробалдырларды лабораториялық жағдайда дақылдау методикасы
Дақылды дайындау
Тәжрибені қоюдан бірнеше күн бұрын микробалдыр клеткасын сақталынып
келген қиғаш немесе сұйық ортасынан құрамы тура сондай жаңа дайындалынған
қоректік ортасы бар колбаға егеді.
Дайындық егуін барлық формаларына бір күнде және клетка саны немесе
микробалдыр биомассасының молшерінде шамамен бірдей етіп өткізіледі.
Дақылдары бар колбаларды 4-6 күнге өсуге жарыққа қойылды.
Микробалдырларды сұйық және агарлы ортада дақылдау
Chlamydomonas reinhardtii штамын L-2 min. сұйық және агарлы ортасында
дақылданды.
Микобалдырларды колемі 250-1000 мл. болатын колбаларды күндізгі жарық
лампаларымен жарықтандыруда және ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Биология факультеті
Микробиология кафедрасы
Бітіру жұмысы
Хламидомонас маркерлі штамдарының көмегімен ауыр металдармен ластанған су
экожүйелерді биологиялық бақылау
Орындаған: _____________________________ Аллиярова.С.Т.
(күні, қолы)
Ғылыми жетекшісі,
б.ғ.к,оқытушы ___________________________ Садвакасова А.К.
(күні, қолы)
Кафедра меңгерушісі,
б.ғ.д., профессор ____________________________ Жұбанова А.А.
(күні, қолы)
Норма бақылаушы ____________________________
(күні, қолы)
Алматы 2009
МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 4
1 Әдебиетке
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..
1.1 Микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii биологиялық модельді
объект ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... . 6
1. Chlamydomonas reinhardtii зерттеу объектісі ретінде ерекшеліктері..
7
2. Chlamydomonas reinhardtii клеткаларының морфологиясы және
құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7
3. Клеткалық бөлінудің синхронизациясы және
өсуі ... ... ... ... ... ... ... ... . 8
4. Гаметогенез және жыныстық
цикл ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
5. Chlamydomonas reinhardtii-ді зерттеу жұмысына пайдаланудың жалпы
артықшылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ... 9
1. Су экожүйелерінің әртүрлі ауыр металдармен
ластануы ... ... ... ... ... 10
2. Микробалдырларды биомониторингте
қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
1. Материалдар мен
әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ...
1. Зерттеу
объектілері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... 15
2. Микробалдырларды лабораториялық жағдайда дақылдау әдістері... 15
3. Микробалдыр клеткаларының сандық есептеу
әдістері ... ... ... ... ... .. 17
4. Сұрыптау мен мутагенез
әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
18
5. Макроколония
әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 18
6. Микробалдыр клеткаларына ауыр металдардың әсерін зерттеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 18
7. Биотестілеу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... 19
2. Зерттеу нәтижелері мен оларды
талқылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1. Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Cd иондарына сезімтал
штамдарын сұрыптап
алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... 20
2. Chlamydomonas reinhardtii штамдарының Zn иондарына сезімтал
штамдарын мутагенез арқылы сұрыптап
алу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
3. Chlamydomonas reinhardtii мутантты штамының көмегімен ластанған
суларға биотест
жүргізу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... 32
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... 33
Әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... .. 34
Кіріспе
Өнеркәсіптердің оның ішінде химия өнеркәсібінің қарқынды дамуы ауыр
металдар құрамының көбеюіне және де беттік активті заттардың тағы басқа
қоршаған орта заттарының концентрациясы токсикалық эффектке дейін жетуіне
алып келуде. Бұл жағдай токсиканттарды зерттеуге алып келді, оның ішінде
ауыр металдар, өйткені олар ортаның негізгі химиялық ластаушысы болып
табылады [1].
Су өсімдіктеріне ауыр металдардың әсері мына функциялардың бұзылуымен
көрінеді: фотосинтездеуші активтілік, тыныс алу, белок синтезі, нуклеин
қышқылы, липидтер, қанттар мен пигменттер; сонымен қатар ол өсімдік
клеткасының функциональды активтілігіне де байланысты және де ол әр балдыр
түрінде әр түрлі сипаттама мен интенсивтілігінде болуы мүмкін [2].
Ауыр металдардың фототрофты организмдерге әсері оның ішінде бадырларға
клеткалық деңгейде ғана емес, сонымен қатар организм және популяциялық
деңгейде әсер етеді [3]. Бірақ микробалдырлардың ауыр металдарға
тұрақтылығы туралы зерттеу жұмыстары өте аз.
Судың жағдайын тексерудің ең қолайлы әдісі бұл судағы организмдердің
өміршеңдігін қарастыру.
Отандық және шетел бақылау жүйелерінде балдыр немесе балықтар
қолданылады. Балдырлар афтотрофты болғандықтан трофикалық пирамиданың
негізін құрайды, сондықтан, экожүйе базасының утилизациясына 1-ші болып
қатысады, өз кезегінде органикалық зат түзу үшін биогенді қосылыстарды
қолданады яғни азот және фосфор Биоиндикация әдісінде балдырлардың санының
және түр құрамының өзгеру қасиеті қолданылады.
Осыған орай қазіргі таңда қоршаған ортаның ластану мәселелерін шешуде
биологиялық әдістер индикация және оның жағдайын мониторингтен өткізу
маңызды орынды алуда.
Жалпы мониторинг дегеніміз –қоршаған орта жағдайларын антропогендік
факторлардың әсерінен өзгеруін бақылау,бағалау,болжау жүйесі [4].
Биологиялық мониторинг дегеніміз-биоиндикаторлар көмегімен
жүргізілетін мониторинг, яғни ортаның өзгеруін ,ағзалардың күйі мен жүріс
тұрысына қарап бақылау [5].
Соңғы жылдары әр түрлі ортаның ластануында организмдерді индикация және
мониторингте пайдалану тәжірибелердің қорытынды шолулары аз емес. Биология
ғылымдары қоршаған ортаның жағдайының мониторингі жайлы түсінікте маңызды
орынды алады.
Зерттеушілердің жұмыстарында биологиялық мониторингтің басты мақсаты
мен міндеті әр түрлі биологиялық әдістермен қоршаған ортаның сапасын
организмдер көмегімен бақылауды жете зерттеу және қолдануды енгізу болып
табылатын көз қарастар басым.
Су экожүйесіне ластаушы заттардың тигізетін әсеріне баға берудің
негізгі қиыншылықтары: тест – объект ретінде дақылды таңдап алу, және де
тест параметрі ретінде клеткалардың қарапайым және физиологиялық жауаптарын
бөліп алу. Осыған орай су ортасының табиғаты әр текті тосиканттармен
ластануының мониторинг жүйесінде жаңа бағыттар мен методикаларын зерттеу
актуальды болуда.
Жұмыстың мақсаты: Жасыл микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii –дің Cd
және Zn иондарына сезімтал тест-штаммдарын алу және оларды ластанған су
экожүйелерінің биомониторингінде қолдану.
Осыған байланысты келесі талаптар қойылды:
o Қоршаған ортаның экологиялық жағдайына және потенциялды
қауіпті экотоксиканттарды бақылау үшін Cd иондарына және Zn
иондарына сезімтал Chlamydomonas reinhardtii микробалдыр
штамдарын таңдап алу.
o Микробалдырлардың тест-штамы негізінде, органо-минералды
заттармен, ауыр металдармен және мұнай өнімдерімен ластанған
су экосистемасына бақылау жүргізу.
.
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
1.1 Микробалдыр Chlamydomonas reinhardtii биологиялық модельді объект
Су жүйесін ауыр металдар иондарынан биологиялық тазалаудың бірден бір
перспективті әдістерінің бірі – ластанған экожүйеге жоғары акумулятивті
қабілеттілкке ие микроорганизмдердің активті штаммдарын енгізу болып
табылады. Бұл әдісті қолданған кезде алдыңғы сатыда микроорганизм-
биоаккумулятордың іріктеуі жүргізіледі, олар келесі негізгі талаптарға
жауап беруі тиіс:
• жоғары металаккумулдеуші қабілеттілік;
• генетикалық тұрақтылық;
• сақтау кезінде тіршілік қабілеттілігі;
• сақтаудан кейін жылдам өсу;
• патогенді еместік және токсикалық метаболиттерді өндіруге
қабілетсіздік.
Осы барлық талаптарға жауап беретін экобиотехнология үшін ыңғайлы
модельді объект болып хламидомонада табылады. (Chlamydomonas reinchardtii,
Dangeard) – жасыл, топырақ микробалдыры, әртүрлі тіршілік жағдайларына
адаптациялану қабілетіне ие. Изогамды, күрделі емес жыныстық циклі бар
гетероталломды түр, оны лабораториялық жағдайларда оңай бақылауға болады
(сурет 1).
Сурет 1- Chlamydomonas reinhardtii, Dangear
1.1.1 Зерттеу объектісі ретінде ерекшеліктері.
Бір клеткалы жасыл балдыр Chlamydomonas reinchardtii балдырлардың түрге
бай тобының – Chlorophyta бөлімінің өкілі болып табылады. Осы балдыр
жататын Chlamydomonadaceae тұқымдасына 33 туыс және 800 түр кіреді.
Барлығынан жақсы Chlamydomonas туысы зерттелген, бұл туыс өкілдері
негізінен ағын суларда, ластанған су мен топырақта мекендейді [6].
Chlamydomonas туысына әртүлі дәрежелі гаметалар диморфизмі тән түрлер
кіреді, изогамдыдан гетерогамдыға дейін. Бұл туысқа бір гаплойдты клетка
гаметаларға бастама бере алатын, олар өз кезегінде копуляцияға қабілетті
және мейозды бастан кешіретін зиготаны түзетін гомоталломды формалар да,
және шағылысудың екі генетикалық детерминацияланатын типке бөлінген
гетероталломды формалар да кіреді. Лабораториялық жағдайларда осы туысқа
жататын кейбір түрлерді ғана жиі қолданады, соның ішінде C.eugametos,
C.smithii, C.reinchardtii. Молекулярлы-генетикалық және биохимиялық
зерттеулердің популярлы объекті – Chlamydomonas reinchardtii, ол
Escherichia coli, Sacchoromyces cerevisae, Drosophyla melanogaster тәрізді
модельді организмдер тобына жатады [7].
Жасыл балдырлар қоңыр және қызыл балдырларға қарағанда эффективті
биоаккумулятор екені белгілі. Chlorella sp., Chlamydomonas sp. және
Selenastrum еріген Cu, Pl, Cr 67-98% сіңіреді, трансгенді Chlamydomonas
reinchardtii – қосылған ауыр металдардың 90% дейін сіңіреді. Бұл
балдырларды ауыр металдардың преспективті биоаккумуляторы ретінде қарауға
болады.
1.1.2 Клетка морфологиясы және құрылысы
Бір клеткалы организм сыртынан клеткалық мембранамен қоршалған,
мембранаға сыртынан капсуламен қапталған клетка қабырғасы жанасады. Клетка
қабырғасы жеті қабаттан тұрады, оның негізгі компоненттері гидроксипролин –
бай гликопротеиндер мен полисахаридтер. Клеткада бір ғана ірі хлоропласт
болады, ол клетка көлемінің жартсына жуығын алады. Хлоропласт ішінде
фотосинтез өтетін ламеллярлы мембраналар, сонымен қатар крахмал
синтезделетін пиреноид және көз дағы орналасады. Организм қозғалмалы –
алдыңғы жағында орналасқан 2 талшық көмегімен жүзеді және жарықты көз дағы
арқылы қабылдап фототаксисті көрсетеді. Талшықтар құрылысы эукариоттар
талшықтарына тән құрылысқа ие. Кәдімгі микроскопқа бақылағанда денесінің
алдыңғы ұшында екі жиырылғыш вакуольдері және ядрошығы бар ірі ядроны
көруге боалды. Электронды микроскопқа зерттегенде жануар клеткаларының ішкі
құрылысын еске түсіретін цитоплазманың күрделі құрылымдық ұйымдасуын көруге
болады. Хромосоманың гаплоидты саны әртүрлі хабарлар бойынша 8-ден 16-ға
дейін. Цитоплазматикалық компоненттерге көптеген митохондриялар, Гольджи
мембраналарының бірнеше тобы, тегіс және дәнді эндоплазматикалық ретикулум
мембраналары, рибосомалар, микротүтікшелер, микроденешіктер және басқа да
түзілулер жатады. Осылайша, клеткаға эукариоттық құрылым тән.
1.1.3 Клеткалық бөлінудің синхронизациясы және өсуі
Chlamydomonas reinchardtii клеткалары сұйық ортада экспоненциальді
өседі, орта құрамына және басқа да жағдайларға, әсіресе температура мен
жарық интенсивтілігіне байланысты дарақтар саны тәулігіне 1-4 есе көбейеді.
Дақылды сәйкес сұйылтқанда оларда ұзақ уақыт бойы тәуліктік циклде жарық
пен қараңғының алмасуымен синхронды өсуді ұстауға болады. Бірклеткалы
балдырларда бактериялар мен сүтқоректілер клеткаларына қарағанда өсу мен
клеткалық бөліну арасында тәуелділік болмайды. Синхронды Chlamydomonas
дақыдарында бөліну тәуліктік циклде бір рет жүреді, бірақ клеткалық
массаның көбею периодында бірқатар ДНҚ репликациясы жүруі мүмкін және
сйәкесінше басқа клеткалық компоненттердің саны өсе түседі, осылайша,
бөліну кезінде бірден 4, 8 немесе 16 клеткалар түзіледі [8].
1.1.4 Гаметогенез және жыныстық цикл
Chlamydomonas reinchardtii изогамды түрінде шағылысудың екі типі бар,
бұл екі типтің вегетативті клеткалары морфологиялық жағынан ажыратылмайды.
Смит пен Регнери алғаш рет шағылысу типі жұл ядролық гендермен mt+ және mt-
анықталатынын көрсетті, олар өздерін алелль тәрізді жүргізіп, мейоз кезінде
2:2 қатынасында ажырайды.
Аталық дақылдарды азоттық аштық жағдайында өсіру арқылы копуляцияны
бақылау мүмкіндігінің ашылуы генетикалық және физико-химиялық зерттеулерді
жүргізуді біршама жеңілдетті. Клеткаларға қоректік ортадағы әр компоненттің
жетіспеушілігі салыстырыла отырып, азоттық жетіспеушілік жыныстық процесті
стимулдайтыны анықталды.
Бұл эмпирикалық фактының метаболикалық негізі әлі анықталмаған, бірақ
құбылыстың өзі зерттеушілермен кеңінен қолданылады. Кейтс пен Джони азоттық
аштық әдісін өздері құрастырған режимге енгізіп, синхронды дақылдарды сұйық
ортада өсіру арқылы бір уақытта копуляцияны алды. Кейтс және басқалар
синхронды дақылда азоттық аштық тудырған гаметалар дифференцировкасы
кезінде клетка санының екі есеге көбейетінің және ДНҚ мөлшері вегетативті
клеткалар ДНҚ мөлшерінмен бірдей болатынын анықтады, бұл, ДНҚ репликациясы
осы уақыттта екі рет жүретінің көрсетеді. Бірақ Чианг және басқалар
гаметогенез кезінде хлоропласттар ДНҚ-ы бір-ақ рет жүретінін тапты, себебі
гаметаларда ол бүкіл ДНҚ-ң 7% құраса, бастапқы вегетативті клеткаларда оның
удесі 14% дейін жетеді. Осылайша, жыныстық процесс физиологиясы ядролық ДНҚ
мен хлоропласттық ДНҚ репликациясы циклінің санын және клеткалық бөліну
санын анықтайтын бірқатар реттеуші механизмдерден тұрады, бұл копуляцияға
қабілетті гаметалардың түзілуіне алып келеді. Гаметалар вегетативті
клеткалардан кіші мөлшерімен ерекшеленеді, сондай-ақ олар азот көзін қоспай
әрі қарай ДНҚ репликациясына немесе клеткалық бөлінуге қабілетсіз және ең
бастысы олар өзара құйылысы алады [9].
Копуляцияның бірінші сатысында mt+ гаметаларын шақыратын диффундаушы mt-
затын клеткалар бөлуеді, нәтижесінде клеткалар бір-бірімен жабысады. Бұл
жыныстық заттар тек жабысу процесіне қатысады, бірақ кейінгі сатыларда
ешқандай роль ойнамайды. Гаметалардың құйылысу пройесінің өзі электрондық
микроскопия деректері бойынша Фридманмен жәе басқалармен сипатталған, олар
копуляция кезінде жыныстық типтер арасындағы айырмашылықты көрсетті, яғни
mt+ клеткалары ұрықтану түтікшесін түзеді. Келесі сатыларда клеткалардың
құйылысуынан зигота түзіледі, сонан соң хлоропласттар мен ядролардың
құйылысуы жүреді. Зигота қабықшасы ішінде төрт зооспораның түзілуіне алып
келетін ішкі қайта ұйымдасу сатылары әлі толық сипатталмаған. ДНҚ
молекуласы екі еселенген және қосылған, бірақ клеткалар әлі бөлінбеген
кезде ажырау жүреді, яғни төрт жіпше стасыныда алмасу нәтижесінде. Алмасу
ықтималдығы барлық клеткалық бөлінулерінде бірдей.
Chlamydomonas reinchardtii үшін хлоропласттық және митохондриальдік
гендердің бір ата-аналық берілуі тән. Мейоз кезінде хлоропласттық гендер
ұрпаққа 95% астам жағдайларда mt+ ата-анадан беріледі, ал митохондриальдік
геном mt- ата-анадан келеді.
1.1.5 Зерттеу жұмысына пайдаланудың жалпы артықшылықтары.
Сонымен, Chlamydomonas reinchardtii тірі организмдерге әртүрлі
токсиканттардың әсерін зерттеуде және экобиотехнологияла қолдану үшін
модельді объект алу үшін қолайлы объект болып табылады, себебі:
1) бұл нағыз ядросы бар қарапайым, бірклеткалы организм,
лабораториялық жағдайда оңай бақылауға болатын күрделі
емес жыныстық циклі бар;
2) қарапайым синтетикалық ортада жақсы өседі, оны массалық
дақылда өсіруге болалы, сақтау кезінде тіршілігін жақсы
сақтайды;
3) онымен жұмыс істеу үшін стандартты микробиологиялық
әдістерді қолдануға болады;
4) факультативті фототроф ретінде оны фотосинтез жағдайында
және гетеротрофтық қоректену жағдайында, көміртегі көзі
ретінде ацетатта, өсіруге болады;
5) бұл изогамды (гаметалар мөлшері бірдей), гатароталломды
(шағылысудың екі генетикалық детерминацияланатын типіне
бөлінуі) түр. Шағылысу типі бір ядролық генмен
анықталады, клеткалары екі типті болуы мүмкін – mt+
немесе mt- және екі гамета да зигота түзілуі кезінде
клеткалық заттың бірдей мөлшерін енгізеді;
6) оның физиолого-биохимиялық және генетикалық ерекшеліктері
жақсы зерттелген. Патогенді емес
1.2 Кейбір су экожүйелердің ауыр металдармен ластануы
Жалпы алғанда, Қазақстан аумағында қоршаған ортаға тұрақты ластағыш
көздерден жылына 5 мл. тн. әртүрлірлi ластағыш заттар бөлiнiп шығады.
Бұлардың iшiнде қорғасын мен мышьяктың қосындылары 2000 тн. дан, мыс
тотықтары 1,8 мыњ тн. дан артық қара күйе және мыңдаған тонна әр түрлi газ
қоспалары ( күкiрт, азот,көмiртегi, топрақтағы жєне органикалыќ газ
қосылыстары ). Қарағанды облысы өндiрiс көсiпорындары маңындағы
ауылшаруашылық жерлерiнде мөлшерi 10-50 мгкг болған. Ақтөбе облысыныњ
"Фосфохим) Өндiрiс бiрлестiгiнiң аймағында ауылшаруашылық жерлерiнде мыстың
15-75 мгкг, қорғасын 7-70 мгкг мөлшерiнде болғаны баяндалды.
Қоршаған орта көмiрмен мұнайды жағу салдарынан жылына (тоннамен) сынап-
1600 қорғасын-3600 мыс-2100 мырыш-700 никель-3700 мөлшерiнде зиян келтiредi
[10]. Ауыр металдар қатарына атомдық салмағы 50 ден артық Менделеев
периодтық кестесiнiң 40 тан астам химиялық элементтерi жатады. Тiрi
организiмдер үшiн ауыр металлдардың бәрi бiрдей зиянды емес. Уыттылығы
табиғатта таралуы жєне адамның, жануарлардың, өсiмдiктердiң организiмiмен
топырақта жиналу қабiлетi бойынша айтылған ауыр металлдардың тек 12- сi
ғана қоршаған ортаны улағыш, зиянды болып саналады. Олар сынап, қорғасын,
кадмий, мышяк, мыс, ванадий, қалайы, мырыш, сурьма, молибден, кобольт жєне
никель элементтерi. Бұлардың iшiнде ең күштi улағыш металдарға сынап,
қорғасын және кадмий жатады, сондыќтан бұл металдар қоршаған ортада, оның
iшiнде топырақ жєне өсiмдiк құрамында ерекше қатаң бақылануы тиiс екендiгiн
айтады.
Организмдер тiршiлiгiне ауыр металдар басымдылық көрсетедi: олар
сульфиттi топтың басты ферменттерiмен қатынасқа түсе отырып, ферменттiк
жүйелердi қоршап клетка қабырғасының тұтастығын бұзады. Көптеген
ферменттер, мысалы: алкогольдегидрогеназы өзiнiң ауыр металл иондарына
белсендi ( инактивация ) сезiмталдығымен белгiлi [11-12].
Iрi өнеркєсiп орталықтары төңiрегiндегi топратың, өсiмдiктер мен
ағынды сулардың ауыр металдармен ластануы ең көкейтестi экологиялыќ күрделi
мәселелердiң бiрi болып отыр. Өскемен қаласында бұрынғы одақ көлемiндегi
өнеркәсiп алыптары қорғасын-мырыш жєне титан-магний комбинаттары,
конденсатор жасайтын завод екi ЖЭО бар. Бұл кєсiпорындардыњ барлығы
қаланың ауасын, Ертiс пен Ілбi өзендерiнiң суын жєне маңайындағы
топрақтарды тұраќты түрде көп уақытта берi ластап келедi.
Ауыр металдармен ластанған организмде бiрiншi орында – ас қорыту
органдарының аурулары, екiншi орында тыныс алу органдары аурулары, үшiншi
орында - қан айналым аурулары тұратындығы байқалған. Өндiрiстiк ағын
сулармен бiрге әртүрлi суаттарға (теңiздер, өзен-көлдер, суқоймалары
т.б.)көптеген мөлшердегi металл иондарының келiп түсуi тiрi организмдер
өмiрiне үлкен қауiп төндiредi [13-14].
Метал элементтер ауысуының биохимиялық циклiне түседi. Ал метал
иондары потенциалды уытты болып келетiндiктен судағы немесе құрғақтағы
организмдерге зиян келтiредi, металдар концентрациясының тiрi организмдерге
зиянды әсерiн байқаудан бұрын олардың ортадағы бұрынғы мөлшерiн қаншаға
көбейгендiгiн бiлу қажет.
Табиғи суларда ауыр металдар судың беткi бөлiктерiнде ерiген жєне
жабысқан түрде кездеседi. Ауыр металдар суда ион түрiнде болғанымен, олар
гидрототықтар, карбонаттар, сульфидтер немесе фосфаттар шөгiндiлерiнде
жиналып, тез жай еритiн элементтерге айналып кетедi.
Су сапасы белгiлерi жєне ондағы ауыр метал иондарының мөлшерiн анықтау
су фазасындағы металдардың жалпы концентрациясының есебiне негiзделген.
Организмдер тiршiлiгiне ауыр металлдарының әсерiн бағалаған кезде олардың
жалпы концентрациясын ғана емес, сонымен қатар металдардың байланысының
түрi мен валенттiлiгiн де ескерген жөн. Су организмдерiне металл қосылыс
түрлерi уыттылығыныњ бөлiнуi кезiндегi мәнi сынаптың бос ионының
уыттылығын едәiр жоғарлататын металл сынап мысалында анық
айқындалған.Организмдердiң ауыр метал иондарына биологиялық сезiмталдығы,
олардың судағы түрлерiне байланысты комплекстi байланысқан металлдардың
уыттылығы бейорганикалық иондар түрiндегi металлдарға қарағанда төмен.
Көптеген жағдайларда металлдардың уыттылығын азайту мақсатында суға
органикалық комплекс түзушiлер – 3 нитрильдi сiрке қышқылын (НТА) жєне
этилендиаминтера сiрке қышқылын (ЭДТА) қосады [15].
Беустiң ( 1976 ) есептерi бойынша соңғы 10 жылда түстi металл кендерi
өндiру мен өңдеу арасында бiр шаршы км. Жер бетiне орташа есеппен 20 кг.
Ќорѓасын жєне 80 кг. Мыспен мырыш таралады екен.
Ауыр металдар мөлшерiнiң көбеюi өсiмдiктердiң фотосинтезiне және тыныс
алуына әсерiн тигiзетiндiгi анықталған. Қорғасынның мөлшерi 20 мп Pb
( NO3 )2 болғанда флюреоценцияның әлсiреуiне, фотосинтез процесiнiң
төмендеуiн зерттеген. Бұлай болуы металдарды жинау компонентердiң
электронды – траспортты тiзбектерiнiң өзгеруiне байланысты. Cu жєне Zn
мөлшерiнiң көп болуы, өсiмдiктер хлоропластындағы тилакойтты мембраналарда
электрондыќ траспорттыќ реакциялар бұзылатындығын дәлелденген. Фото жүйенiң
II донорлық жағының өзгеруi Mn жинаушы белоктар жұмысының бұзылуымен
байланыстырады. Өсiмдiктер мен жануарлар үшiн өте қажеттi мыс элементi тiрi
организмдер үшiн өзiнiң уыттылығының төмен концентрация жағдайында
көрсететiндiгi бұл элементке ластанудың биотикалық єсерi қызығушылық
тудырып отыр. Көрсетiлген қоректiк тiзбекте бiрiншi болып балдырлар тұр.
Қазiргi кезде ауыр металлдардың, соныњ iшiнде мыстың бiр клеткалы
балдырларға әсерiн зерттеуде көп мөлшерде жұмыстар жүргiзiлдi.
Мыс негiзiнен клетка қабығымен байланысты; ол судан су омыртқасыздары
ұлпаларымен сiңiрiлiп, олардың денелерiнде аккумуляцияланады.
J Kamp-Nielsen (1971) зерттеулерi нєтижесi мыс жiне сынап иондары бiр
клеткалы балдыр клеткасындағы диффузия процесiнiњ концентрациясын бұзумен
бiрге клетка мемебранасындағы калий ионының концентрациясын азайтқандығы
туралы айқындайды [16].
Өсiмтал клеткалардан анықталғандай калийдiң жойылуы жєне фотосинтез
процесiнiң тоқталуы ауыр металл иондарынан улануынан болады. Dunaliella
teriolecta балдырына жүргiзiлген тәжiрибе нєтижесiнен Cu ионының клетка
құрамындағы калийдiң жойылуына клеткалардың сыртқы қабықтарын заќымдалуына
бiрдей әсер ету жєне оттегiнiң баяу бөлiнуi анықталған [17].
D.S. Ms Lusku жєне C.N. Phillips ( 1975 ) Phyllodece шылаушынының
ұлпасындағы мыс құрамымен теңiз суындағы мыс концентрацияларының арасындағы
сызықтық байланыстылықты анықтады. Уақыт өткен сайын организм ұлпаларында
жинақталған мыс мөлшерi арта түсетiндiгi байқалған [18].
L. Kamp – Nielsen ( 1971 ) зерттеуi нәтижесiнде мыс пенқорғасынның
балдырлар клеткаларына негiзгi әсерi осы элементтер диффузиялық
элементтердi бұзып, сонымен қатар клеткалардан калийдiң жоғалуына әкелiп
соғады деп санайды. [19]
Қазiргi кезде бiр валенттi катиондар әсерiмен жүретiн 60 жуық
биохимиялық реакциялар берiлдi, оның iшiнде көптеген жағдайда калий –
белсендi ион. Сондықтан калийдiң жоғалуы клекалардың өлуiне әкеп соғады.
Өсiп тұрған клеткалар үшiн калийдiң жоғалуымен фотосинтездiң тоқтауы ауыр
металл иондарымен уланудың салдарынан болатыны зерттеуген.
Мыс, су өсiмдiктерiне уыттылығы жоғары металл. Овернелл жетi түрлi
теңiз балдырына мыстың әсерiн зерттеуде анықтаған, мыс мөлшерiнiң үнемi
әсер етуi фотосинтездiң қарқынды жүруiне тежеу дәрежесi балдырларды
әртүрлi.
Божковтың ( 1997 ) зерттеулерi бойынша Dunaliella viridis-тiң күкiрт
қышқылды мыстың әсерiне сезiмталдығы дақылдың жасы мен ортаға уытты затты
енгiзу әдiсiне байланысты болады. Дегенмен, балдырларды өсiруде олардың мыс
ионының әсерiне, төзiмдiлiгiнiң байланысына клеткалардың функционалды
бесендiлiгiн өзгерту жөнiндегi сұрақ шешусiз болып қалуда [20-21].
Овернельдiң ( 1975 ) Dunaliella tertiolecta балдырлары мен
жүргiзiлген тәжiрибеде қорытындыларына қарасақ, мұнда клетка қабығының
зақымдалуы, оттегi бөлiнуiнiң белсендеуi және калийдiң жоғалуына Cu
ионының әсерi бiрден болатынын жазған. Ал қоректiк ортаға Zn,
Cd, Fe, Pb ауыр металл иондарын қосқан кезде ешқандай
калийдiқ жоғалуы байқалмаған [22]. Топырақ немесе су қоймаларын
мекендеушiлер арасындағы тiзбектiк реакция тепе-теңдiгiнiң бұзылуы, табиғи
ортада ауыр металлдардың уыттылығының экожүйенiң бiр компонентiне
қатыстылығы салдарынан болып келедi.
D. Saward жєне басқа ( 1975 ) зерттеушiлер Шотландия теңiз
жағалауын мекендеушiлерге тағам құрамындағы мыс сульфатының әсерiн, екi
жаққа ашылатын ұлу Tellina tenius және теңiз түйе табаны Pleuronectes
planessa көмегiмен зерттелген [23-24]. Әртүрлірлi альгофлоралар өкiлдерi
үшiн мыстың уыттылығы бiрдей емес. Мысты концентрациясының өсу әсерiнен
балдырлар саны кемiп, балдырларға көмiртегiнiң фотосинтетикалық бекуi
азаяды. Зерттеу нәтижесiнде мыс әсерiнiң салдарынан балдырлар биомассасының
азайып, екi жақты ашылатын ұлу Tellina tenius тағамдық жағдайының
нашарлауына және түйетабанның популяциялық өсуiнiң баяулауына әкеп
соғатынына көз жеткiзген.
Теңiз микроорганизмдер синтезiмен өздерiнiң өмiр сүру процесi
кезiнде метоболиттердi екiншiлiк метоболиттердi синтездейдi, мысалы: бүкіл
антибиотиктерде байқалады. Балдырлар мен молюскалар үшiн мыстың жоғары
мөлшерiнiң уыттылығы күресу үшiн қолданады. Балдырлардың көптеген түрлерi
судағы мыс құрамының жоғарғы деңгейiне дағдыланып алып, оның жиналу кезiнде
өсу және бөлiну құрғақ салмағы 600 мгкг-ға дейiн жетедi. Бұл жағдай
ластануға су жүйесiндегi тiзбектi қоректенуiне мыс мөлшерiнiң артуына әкеп
соғатындығын зерттеген [25].
Теңiз суының өнеркiсiптiк ластанудан мыс құрамының көбеюi кезiнде
жануарлар денесiнде бұл металлдың саны да өседi. Суда кешендi өмiр
сүрушiлер болуы мыстың уыттылығының айтарлықтай төмендетедi. Бұдан өзге рН
шамасының төмендеуiнен суда еркiн иондар сандары артады, қышқыл суда мыс
уыттылығы сiлтiлiкке қарағанда жоғары болады.
Зертханалық және жасанды экожүйе жағдайларында 0,01-0,1 мгл
концентрациясы мөлшерiнде мыс хлориды құрылымы (сандық және сапалық құрам)
мен фитопланктонды функцияларының қоғамдастығына (жасыл пигменттер
концентрацияларына хлорофилдың жылдам флуресценциясына) бiр рет
енгiзiлгендегi әсерi зерттелген. Зертхана тєжiрибелерi ұзақтығы бiр айға,
ал жасанды экожүйедегi тәжiрибе уақыты 4,5 айға созылған. Фитоценоз
дамуын зоопланктонда түрiн анықтаумен және гидрохимиялық көрсеткiштер,
сонымен қатар бақыланған жасанды экожүйе фитопланктондар үшiн
зоопланктондармен қолданылу жєне температураның өзгеруi фонындағы жалпы
көрсеткiштер саны бойынша өте уытты болатынын 0,1-1,0 мгл
концентрациясындағы мыс екендiгiн анықтаған фитопланктондарды
қауымдастықтар сезiмталдығы Scenedesmus guadricauda bred жасыл
балдырлардың сезiмталдығының жоғары реттiлiгiне сай болып келетiндiгi
анықталған.
1.3 Микробалдырларды биоиндикация және мониторингте қолдану
Қоршаған ортаның ластану мәселелерiн шешуде биологиялық әдiстер
индикация және оның жағдайын бақылау маңызды орынды алады. “Биоиндикация”,
“биомонитринг” -ғылыми әдебиеттердегi түсiнiктер ғана емес, сонымен бiрге
қазiргi кезде ортаның сапасын бағалау қызметiнде жиi қолданылатын әдiс.
Жануарлар мен өсiмдiктер организмдерiн ластанудың биоиндикаторы ретiнде екi
жағдайда қолдануға болады. Егер олар өз ұлпаларында ластаушы заттарды
қоршаған ортаның құрамынан бiршама жоғары жинаса немесе олар басқа
организмдерге салыстырғанда белгiлi поллютанттардың әсерiне төзiмдiлiгi
жоғары болса қолдануға болады.
Соңғы жылдары әр түрлi ортаның ластануында организмдердi индикация
және мониторингте пайдалану тәжiрбиелердiң қорытынды шолулары аз емес [26].
Биология ғылымдары қоршаған ортаның жағдайының мониторингi жайлы түсiнiкте
маңызды орынды алады. Биологияның көптеген салалары, бiрiншi кезеңде
экология, физиология және генетика, қоршаған ортаның биологиялық
компонентерiнiң жағдайын теориялық және практикалық бақылау негiзiнде жете
зерттеулердi пайдаланады.
Жалпы мониторингтiң бастапқы кезеңi ‘’биоэкологиялық’’ және
‘’санитарлы-гигиеналық’’ мониторинг болып саналады, олардың негiзгi
мәселелерi қоршаған ортаның жағдайларын адам және елдi мекен денсаулығына
әсерi көз қарасында бағалау болып саналады, өйткенi дәл осы көрсеткiштер
қоршаған ортаның сапасын анықтайды. Қазiргi кезде теңiз ортасының
экологиялық мониторинг жағдайын өткiзу үшiн организмдiк және популяциялық
деңгейге сәйкес және де биотестiлеу және генетикалық бақылау мәлiметтерiнен
тұратын биологиялық көрсеткiштер жүйесi өңделген.
Шет ел зерттеушiлерiнiң жұмыстарында биологиялық мониторингтiң басты
мақсаты мен мiндетi әртүрлi биологиялық әдiстермен қоршаған ортаның сапасын
организмдер көмегiмен бақылауды жете зерттеу және қолдануды енгiзу болып
табылатын көз қарастар басым.
Гидробионттардың көмегiмен биотест жүргiзудi ластанған табиғи
сулардың улылығын бағалау, қалдық сулардың улылығын бақылау, экстракттар
мен шайындылардың улылығын тез бағалау, лабораториялық жағдайда санитарлы-
гигиеналық негiздегi орталарға химиялық анализ жасау үшiн қолдануға болады.
Қоршаған ортадағы олардың құрамына химиялық әдiстермен бақылау
орнату практикалық мүмкiн емес. Бұдан басқа, қоршаған ортаның жағдайын
физика-химиялық әдiстермен индикация жүргiзу ластануға экожүйенiң ‘’үн
қату’’ сұрағына тiкелей жауап бермейдi. Сондықтан бұл жүйеде қоршаған орта
жағдайларына жоғары сезiмталдығымен ерекшеленетiн балдырлардың көптеген
түрлерi сулардың, топырақтың, ауаның биологиялық анализiнiң әдiстерi
маңызды орынды алады.
Теңiз балдырлары – теңiздiң ластануларын, оның iшiнде мұнай және
радиоактивтi ластануларды зерттеуде қолайлы тест объект [27]. Сонымен бiрге
балдырларды топырақтық пестицидтермен және басқа улы заттармен ластану
деңгейiн анықтауда, топырақтың антропогендi өзгерiстерiнiң бағыттарын,
бұзылған жерлердiң жағдайын анықтауда қолданылады. Соған байланысты,
көптеген балдырлардың индикаторлық мағанасы олардың өсу жағдайына да
тәуелдi, сондықтан судың сапробтылығының нақты индикаторлық түрлерiн ғана
емес және олардың санын және экожүйедегi басқа организмдермен қатынасында
есепке алу керек. Индикатор ретiнде нақты балдырлардың түрлерiн қолдануда
дифференциальды шешуге мүмкiндiк беретiн басқа да қосымша көрсеткiштер
қажет. Соның iшiнде, индикаторлық түрлерiнiң популяциялық жағдайының
мәлiметтерiн ескеру орынды (олардың жастық және морфологиялық
ерекшелiктерi, зиянды құрылымдарының кездесу жиiлiгi). Көкжасыл
балдырлардың лабораториялық дақылдарын терең сәулелендiруден кейiн, олардан
кейбiр аномальды құрылымдар табылған, оларды радиациялық ауру симптомы
ретiнде қарастыруға болады. Қоршаған ортаның ластануының көрсеткiшi –
сапробты организмдердiң атласына қосымша, зиянды әсерлердiң негiзiнде пайда
болған қосымша морфологиялық кем-тарлық атласын құру қажет. Балдырлардың
популяциясының жағдайын морфологиялық бақылау тестiлерiн жете зерттеу –
экологиялық мониторинг әдiстерiнiң әбден жетiлдiру жолдарының бiрi.
Су экожүйелерiнiң ластану деңгейлерiне тест жүргiзу
микробалдырлардың альгологиялық таза дақылдарынан протококалы балдырлар -
Chlorella, Scenedesmus Chlamydomonas туыстарының өкiлдерi, көкжасыл
балдырлардан- Microcystis, phanizomenon, Anabaena эвгенлалы балдырлардан -
Euglena gracilis диатомды балдырлардан - Stephanodiscus Hantzshii және т.б.
перспективтi қолданылады. Бұл бiр клеткалы эукариотты организмдердi
қолданудың негiзгi артықшылығы олардың лабораториялық жағдайда көптеген
ұрпақтар бойы клетка популяциясын бақылауға мүмкiндiк беретiн жоғарғы көбею
жылдамдығы болып саналады. Теңiз балдырлары теңiздiң мұнай және радиациялық
затттармен ластануын зерттеуде өте қолайлы объект болып табылады.
Балдырларды, сондай-ақ топырақтың пестицидтер және басқа да улы заттармен
ластану дәрежесiн, антропогендiк факторлар әсерiнен өзгеру бағытын және
эрозияға ұшыраған жерлер жағдайын анықтауға қолданылады.
Балдырлардың улы әсерлерге қайтаратын реакциялары әртүрлi. Тест
дақылдағы тiрi және өлi клеткалардың қатынасы, фотосинтез қарқындылығы,
хлорофилл және каротиноид мөлшерi, дақылдағы жалпы клетка саны сияқты тест
функциялар көрсеткiштер ретiнде қолданылады.
2 Материалдар мен әдістер
2.1 Зерттеу объектілері
Зерттеу объектісі ретінде әлФараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетінің
микробиология кафедрасының фототрофты микроорганизмдер коллекциясынан
алынған chlamуdomonas reinhardtiі жасыл микробалдырлардың жабайы және
мутантты штамдары қолданылды.
Жұмыста қолданылған Chlamydomonas reinchardtii штамдарының қысқаша
сипаттамасы 1 кестеде берілген.
1 кесте- Chlamydomonas reinchardtii штамдарының қысқаша сипаттамасы
№ Штамм Генотип Фенотип Шығу тегі
шифры
1. СС-124 wt mt- (VI) Жасыл прототроф Хламидомонаданың
генетика центрі(АҚШ)
2. СС-137 wt mt+ (VI) Жасыл прототроф Хламидомонаданың
генетика центрі(АҚШ)
3. СС-79 ery-3(1) mt+ Жасыл прототроф Хламидомонаданың
(VI) генетика центрі(АҚШ)
4. Nfr-4 nfr mt- (VI) Жасыл прототроф Санкт-Петербург
мемлекеттік
Университеті.генетика
кафедрасы
5. GB-277 cw-15-2 mt+ Жасыл прототроф Хламидомонаданың
(VI) генетика центрі(АҚШ)
6. 16411B cbn mt+ (VI)Жасыл прототроф Санкт-Петербург
мемлекеттік
Университеті.генетика
кафедрасы
2.2 Микробалдырларды лабораториялық жағдайда дақылдау методикасы
Дақылды дайындау
Тәжрибені қоюдан бірнеше күн бұрын микробалдыр клеткасын сақталынып
келген қиғаш немесе сұйық ортасынан құрамы тура сондай жаңа дайындалынған
қоректік ортасы бар колбаға егеді.
Дайындық егуін барлық формаларына бір күнде және клетка саны немесе
микробалдыр биомассасының молшерінде шамамен бірдей етіп өткізіледі.
Дақылдары бар колбаларды 4-6 күнге өсуге жарыққа қойылды.
Микробалдырларды сұйық және агарлы ортада дақылдау
Chlamydomonas reinhardtii штамын L-2 min. сұйық және агарлы ортасында
дақылданды.
Микобалдырларды колемі 250-1000 мл. болатын колбаларды күндізгі жарық
лампаларымен жарықтандыруда және ... 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