Spirulina platensis клеткасының тіршілік ету қабілетіне сақтау ұзақтылығының әсері

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 35 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі

əл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

«Қорғауға жіберілді»

Микробиология

кафедрасының меңгерушісі, б. ғ. д., профессор Т. Ж. Мукашева

БІТІРУ ЖҰМЫСЫ

Тақырыбы: « SPIRULINA PLATENSIS КЛЕТКАСЫНЫҢ ТІРШІЛІК ЕТУ ҚАБІЛЕТІНЕ САҚТАУ ҰЗАҚТЫЛЫҒЫНЫҢ ӘСЕРІ»

050701 - «Биотехнология» мамандығы бойынша

Орындаған Г. К. Испанова

Ғылыми жетекшісі

б. ғ. к., аға оқытушы Н. Р. Акмуханова

Норма бақылаушы Н. Қ. Бектілеуова

Алматы 2011

РЕФЕРАТ

Бітіру жұмысы 35 бет, 3 кесте, 7 сурет, 54 пайдаланылған әдебиеттен, қосымшадан тұрады.

Түйінді сөздер: цианобактерия, дақыл, анабиоз, дегидратация, реактивация.

Жұмыстың мақсаты: Spirulina platensis дақылын анабиоз жағдайында сақтаудың тіршілік қабілетіне әсерін анықтау.

Жұмыстың міндеттері:

Сусыздандыру кезіндеSpirulina platensisдақылдарының морфометриялық параметрлерінің өзгерісі;
Ангидробиоз жағдайындаSpirulina platensisдақылының реактивациясы;
Ангидробиоз жағдайындаSpirulina platensisдақылын сақтау.

Зерттеу материалдары: Spirulina platensis дақылы.

Зерттеу әдістері: микробиологиялық және альгологиялық әдістер.

Негізгі нәтижелері:

Дегидратация тәсіліне тәуелсіз, Spirulina platensisсусыздануы бақылау дақылымен салыстырғанда, клеткалар және трихомдар мөлшерлерінің кішіреюіне әкеледі.
300С температурада сусыздандырылған клеткаларда тірі клеткалар мөлшері өлі клеткалармен салыстырғанда жоғары. Ал 400С және 600С температурада сусыздандырылыған спирулина клеткаларының арасында өлі клеткалардың саны басым. Яғни сусыздандыру кезінде басты фактор ретінде сусыздандыру температурасы әсер етеді.
Сусыздану жағдайында сақталғанSpirulina platensisдақылының тіршілікке қабілетті клеткалары сақтау уақыты неғұрлым ұзақ болса, соғұрлым төмен болады.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ: КІРІСПЕ

4: 4

КІРІСПЕ: НЕГІЗГІ БӨЛІМ

4: 5

КІРІСПЕ: 1

4: Әдебиетке шолу

КІРІСПЕ: 1. 1

4: Spirulina platensis дақылының табиғатта таралуы

КІРІСПЕ: 1. 2

4: Микроорганизмдер анабиозы

КІРІСПЕ: 2

4: Зерттеу материалдары және әдістері

КІРІСПЕ: 2. 1

4: Зерттеу обьектілері

КІРІСПЕ: 2. 2

4: Spіrulіna platensіs өсіру әдістері

КІРІСПЕ: 2. 3

4: Spіrulіna platensіs ангидробиоз жағдайына ауыстыру әдістері

КІРІСПЕ: 2. 4

4: Өлі және тірі клеткалардың санын анықтау

КІРІСПЕ: 3

4: Зерттеу нәтижелері және оларды талдау

КІРІСПЕ: 3. 1

4: Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылының морфометриялық параметрлерінің өзгерісі

КІРІСПЕ: 3. 2

4: Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы

КІРІСПЕ: 3. 3

4: Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылын сақтау

КІРІСПЕ: ҚОРЫТЫНДЫ

4: 30

КІРІСПЕ: ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ƏДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

4: 31

КІРІСПЕ: ҚОСЫМША

4: 35

КІРІСПЕ

Соңғы жылдары экологиялық жағдайдың нашарлауына байланысты организмдердің алуан түрлілігін сақтап қалу өзекті сұрақтардың бірі болып отыр. Микроорганизмдерді ұзақ сақтау үлкен және күрделі мәселе, сондықтан оны шешу үшін кешенді зерттеу әдістерін пайдалану қажет. Микробалдырларды сақтаудың әр түрлі әдістері бар, соның бірі сусыздандыру болып саналады. Микробалдырларды сусыздандыру оларды анабиотикалық жағдайға алып келеді. Бұл жағдайда клеткадағы зат алмасу қайтымды тоқтайды немесе уақытша айтарлықтай тежеледі. Ангидробиоз - биологиялық құрылымның сумен әсерін зерттеу болып саналады. Клеткада 25% дейін байланысқан су болады. Су ферментативті реакциялар жүретін орта ғана емес, сонымен қатар, мембрана мен биополимерлердің құрылымды элементі болып табылады. Су мембрана түзуші фактор, себебі фосфолипидтердің биомолекулярлы қабаты су ортасында пайда болады. Клеткадағы қалдықты ылғалдылық 10% төмен болса биохимиялық реакциялар тоқтайды.

Анабиоз жағдайында клеткаларды сақтау әдістері негізінен бір клеткалы микроорганизмдер, оның ішінде ашытқыларға жүргізілген. Бұндай зерттеулер фотосинтездеуші организмдерде, оның ішінде цианобактерияларда өте аз жүргізілген.

Цианобактериялар тірі ағзалардың ішіндегі ең көне топ. Цианобактерияларға жақын организмдердің қалдықтары, жасы 3 млрд жеткен, қатпарлы борлы түзілістердің стромотолиттердің арасынан табылған. Цианобактериялардың биомассасының химиялық құрамын протеиннің жоғары мөлшерімен (70 % ке дейін органикалық заттар) термотөзімді ферменттердің (соның ішінде ДНК полимераза), пигменттер, витаминдердің болуымен ерекшеленеді [1; 2 ] .

Цианбактерияларды анабиоз жағдайында сақтау үлкен практикалық мәнге ие, себебі сусызданған клеткаларды ұзақ уақыт сақтап, кейін қайта тіршілік қабілетін қалпына келтіріп өндіріс және т. б. салаларда қолдануға мүмкіндік болады.

Жұмыстың мақсаты: Spirulina platensis дақылын анабиоз жағдайында сақтаудың тіршілік қабілетіне әсерін анықтау.

Жұмыстың міндеттері:

Сусыздандыру кезіндеSpirulina platensisдақылдарының морфометриялық параметрлерінің өзгерісі;
Ангидробиоз жағдайындаSpirulina platensisдақылының реактивациясы;
Ангидробиоз жағдайындаSpirulina platensisклеткасын сақтау.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1 Әдебиетке шолу

1. 1 Spirulina platensis дақылының табиғатта таралуы

Цианобактерия Spіrulіna түрлерін өте жете зерттеулерде табиғаттың әртүрлі орталарынан табылған. Ағынды және тұрып қалған су құрамында Spіrullіna platensis, Sp. princes, Sp. gomontiana, Sp. Jenneri, Sp. coraciana, Sp. laxissima, Sp. agilis түрлері кең таралған болса, өзен - көлдерде Spіrulіna okensis, Sp. spiulinoides, Sp. pseudovacuolata, Sp. minima, Sp. flavovirens түрлерін кездестіруге болады [3] .

Тұзды және минералды суларда, сондай-ақ тұщы суларда олардың мекендеуіне қолайлы орта болып табылған болса ( Sp. fusiformis, Sp. lavyrinthiformis, Sp. meneghiniana, Sp. major ), батпақты жерлерде сирек ( Sp. curta ) кездеседі.

Жылы немесе ыстық су көздерінде басқа микроорганизмдермен тұтас жабын кілем түзетін түрлеріне Spіrulіna tenuissima, Sp. lavyrinthiformis, Sp. tenuior жатады. Ал су бетіндегі саңырауқұлақ ( Saprolegnia ) жіптерінің ортасында немесе басқа өлген балдырлардың орталарында Spіrulіna albida түрі кездескен болса, бұл түр көбінесе судың гүлденуін туғызады [4] .

Олар тек тұщы және ащы суларда ғана емес, сонымен қатар құрлықта, тіптен Арктика мен Антарктикада табылған. Қазіргі кезде цианобактериялардың 1500-ден астам түрі, 150 - ден аса туысы белгілі.

Цианобактериялардың табиғат жағдайында шектен тыс мөлшерде өсуі әртүрлі салдарға алып келеді. Мысалы, микроорганизмдердің су қоймаларында көп көбеюі тиімсіз, себебі екінші рет ластануға және тұнбаға түсуі мүмкін. Цианобактериялардың кейбіреулері адамдар және жануарлар үшін улы немесе антибиотиктік заттар түзеді деген мәліметтер бар. Улы әсері бар цианобактерияларға жататындар Synechocystіs sp. Anabaena flos-aquae, Oscіllatorіa agardhіі және т. б. Өте кең таралған цианобактерия Synecococcus sp . “микроцистин” бөліп шығарады. Кейбір цианобактериялар басқа балдырлармен қосылып тұщы және ащы су қоймаларында әк тәрізді заттар түзеді. Бұл олардың ерігіш кальций карбонатын (CaHCO ₃ ) ерімеитін (CaCO ₃ ) карбонатқа айналдыру қасиеттеріне байланысты. Сонымен қатар, су қоймаларында тіршілік ететін цианобактериялар күкіртті сутекті тотықтыруға және молекулалық күкірттің түзілуіне қатысуы мүмкін [5] .

Көбінесе, газдық вакуольдер түзетін Synechocystіs, Anabaena, Spіrullіna және т. б. туыстары басымдылық көрсетеді. Тұзды ұсақ көлдерде тұнбалар цианобактериялармен жиі қоршалған болады, олардың астында микроорганизмдер мен пурпурлы бактериалар кездеседі. Алайда қатты тұзды көлдерде, әсіресе натрий хлордың концентрациясы 10 пайызға жеткен кезде цианобактериялардың құрамы шектеулі болады. Бұл ең бастысы Cyanothece sp. ( Aphanothece halophytіca ), ал кейбір өкілдері Synechococcus және Oscіllatorіa болып табылады.

Теңіздер мен мұхиттарда Synechococcus, Oscіllatorіa, Anabaena, Nodularіa туысына жататын цианобактериялар көп мөлшерде кездеседі. Алайда теңіздегі цианобактериялардың түрлік құрамы, тұщы суларға қарағанда төмен болады. Кейбір цианобактериялар ыстық су көздерінде басқа микроорганизмдермен ( Chloroflexus туысының жасыл бактериялары) тұтас жабын кілем түзеді. Ыстық суда кездесетін цианобактериялардың қатарына Synechococcus, Plektonema, Spіrulіna, Lyngbya және т. б. туыстардың өкілдері жатады. Көбінесе 60-64C ⁰ температурада Fіscherella sp . ( Mastіgocladus lamіnosus ) және S. lіvіdus өседі. Ал, S. lіvіdus -тың кейбір штамдары 70-74C ⁰ температурада өсе алады. Суық суда немесе мұз бетінде кездесетін цианобактериялар (мысалы, Oscіllatorіa ) кейбір балдырлармен қосылып қардың “гүлдеуін” туғызады. Сондай-ақ, цианобактериялар ағаш қабықтарында, жарларда, жанар таулар атылған жерлерде және топырақта кең таралған [6] . Ең көп мөлшерде топырақтың беткі қабатында орналасып (0, 2-1, 0 см тереңдікте) және жиі тұтас қатпар түзеді. Топырақ бетінде цианобактерия Anabaena, Nostoc, Phormіdіum, Calothrіx, Fіsherella қатарының өкілдер көп кездеседі. Олардың арасында азотты фиксациялаушы түрлеріде бар. Олардың Synechocystіs, Gloeothrіchіa, Anabaena, Cylіndrsperumum, Calotrіx өкілдері күріш егістіктерінде жиі өседі [7] . Өзен көлдердегі бастапқы өнімнің мөлшері цианобактериялардың дамуына байланысты болуы мүмкін.

Цианобактерияларда көмір қышқылының фотоассимиляциясының нәтижесінде түзілген органикалық заттардың жиналуын, кейбір топырақтағы құрғақ зат ретінде санағанда жылына 500 т құрайды. Бұл микроорганизмдер топырақ және су қоймаларында өсіп, N ₂ фиксациялай алатындықтан азоттың айналым процесінде үлкен орын алады. Азотфиксациялайтын цианобактериялардың саны басқа азотты фиксациялайтын организмдермен салыстырғанда басым келеді. Олар азот көзі ретінде мочевина, нитраттар мен аммонии тұздарын, ал кейбір түрлері нитриттерді пайдаланады. Әр түрлі топырақта тіршілік ететін цианобактериялармен жыл сайын 3 тен 26 кг гектар азоттың молекулярлы мөлшері сіңіріледі. Әсіресе цианобактериялардың дамуымен бірге азотофиксациялау процесі күріш алқаптарында қарқынды жүреді. Табиғи жағдайда азотты фиксациялайтын цианобактериялардың ішінде ең маңызды орынды молекулалық оттегі бар жағдайда N ₂ ассимиляциялайтын гетероцисталы жіпшелі формалар алады. Молекулалық азотты фиксациялайтын цианобактериялардың бірқатары, лишайниктердің құрамына кіріп, және жоғары сатыдағы өсімдіктермен симбиоз құрайды. Мұндай азотты фиксациялаушылыр қатарына Anabaena azollae , су папортнигінің жапырағының ішінде өсетін Azolla жатады. Бір жылғы есеп бойынша, мұндай симбиоздық қосылыс гектарына 100-1300 кг азот фиксациялай алады [8] .

Жарықтың артық не кем болуы балдырлардың даму заңдылығын бұзады. Табиғи жағдайда бұл цианобактериялардің кейбіреулері жарық көп түсетін жерде өседі. Әсіресе, таза дақылдарды бөліп алу кезінде, 500 лк төмен жарықты пайдаланған жөн.

Цианобактериялардың едәуір бөлігі 25-30С ⁰ температурада жақсы өсетін болса, ал кейбір түрлері (мысалы, Anabaena flos-aquae ) 20-23С ⁰ -қа дейінгі температурада өсуі байқалған. Табиғи жағдайда, кейде олар 0C ⁰ -қа жақын температурада өсіп, термофильді түрлері үшін оптимальдық температурасы 45С ⁰ және оданда көп. Максимальды температура, кейбір цианобактериялардың дамуы үшін 70-74С ⁰ болып табылады. Мұндай жоғары температурада тек жасыл бактериялар мен Cyanidium caldarium балдырынан басқа ешбір фототрофтылар өспейді [9] . Барлық цианобактериялар оттегі бар жерде өседі, себебі өздері оны бөліп шығарады. Бірақ О ₂ -нің өте жоғарғы концентрациясында өсуін тоқтатып, әсіресе жарықтың болуынан микроаэрофильді жағдайды қалауы мүмкін. Бірақта цианобактерияларда фотодинамикалық әсер беруші қоректік ортада шамадан тыс оттегі мен жоғары қарқынды жарық құрамының болуынан каталаза мен супероксиддисмутаза түзеді, бұл ферменттер көбіне клеткалардың құруына көмектеседі.

Табиғи жағдайда, көптеген цианобактериялар құрамында күкіртті сутегі бар суларда өсетін болса, ал кейбіреулері (мысалы, Osillatoria limnetica ) оның 0, 1-0, 2% концентрациясына төзімді. Мұндай көрсеткіш, кейбір пурпурлы және жасыл бактериялардың төзімділігіне қарағанда жоғары. Сульфидтің қатысуында Osillatoria limnetica анаэробты жағдайда да өсетіні байқалды.

Спирулинаның кейбір түрлерін ыстық мекендерден жылы жақтарға немесе Солтүстік теңізге жекелеуде, басқа көптеген микроорганизмдердің тіршілік ету мүмкіншілігі жоқ арнайы бір орталарда олардың жоғары бейімделгіштігі жайында көп айтылады. Теңіз астындағы түрлеріне күндізгі температура жағдайы 40 ⁰ С, түнгі температура 25 ⁰ С қолайлы екенін көрсетсе, 45 ⁰ С температурада 24 сағаттан соң клеткалары ыдырай бастайды. Ал зертханалық жағдайда 35-37С ⁰ температурада көптеген спирулина түрлерінің өсу деңгейі белгіленгенмен, оларға сыртқы ортаның 32-35С ⁰ температура аралығы оптималдылық көрсеткен.

1. 2 Микроорганизмдер анабиозы

«Анабиоз» терминін ағзалардың латентті жағдайын белгілеу үшін Брейер ұсынған. Б. Ю. Шмидт бұл атау аса сәтті емес деп санаған, себебі ол «тіршіліксіз» жағдайды емес, «тірілу» мағынасын береді. Сондықтан ол бұндай жағдайды «анабиоз» немесе «абиотикалық» (тіршіліктен тыс) жағдай деп атауды ұсынды [10] . Алайда бұл термин әдебиетте дәлелденбеген. Кейлиннің ойынша, бұл оның «абиогенез» терминімен ұқсастығымен байланысты, ол басқа мағынаға ие [11] . Кейлин бұндай жағдайды «криптобиоз» немесе «жасырын өмір» терминімен атауды ұсынды. Оған келесі анықтама берді: «Криптобиоз - бұл ағза байқалатын тіршілік әрекеттерін жасамаған және оның метаболиттік белсенділігі қиын өлшенетін немесе уақытша тоқтаған жағдайы». Кинтон бұл терминнің қолданылуын шектейді, себебі бұл жағдайда қайта қалпына келетін метаболизм тоқтауы орын алады деп санайды [12] .

Отандық әдебиетте және кейбір Еуропа елдерінің әдеби көздерінде «анабиоз» термині пайдаланыла береді.

Анабиотикалық жағдайға көшу тәсіліне байланысты Кейлин және басқа да ғалымдар келесі терминологияны пайдалануды ұсынды:

ангидробиоз - булану жолымен суды жоғалту жағдайы;
осмобиоз - жоғары осмостық қысымға ие ерітінді көмегімен ағзадан суды жоюдан кейін пайда болатын жағдай;
криобиоз тірі ағзаларды қатыру кезінде пайда болады. ;
анабиоз тотығу метаболизмін сақтап тұру үшін қажетті атмосферадағы оттегі концентрациясын төмендету жолымен пайда болады.

Ангидробиозға қабілетті ағзалар 2 түрлі топқа бөлінеді. Оладың біріне мұндай жағдайды тек ерте онтогенетикалық кезеңдерге ғана шыдай алатын түрлер жатады. Бұлар - өсімдіктер дәндері, бактериальды және саңырауқұлақ споралары, кейбір шаянтәрізділердің жұмыртқалары және жәндіктер дернәсілдері жатады [13; 14] . Екінші топқа ангидробиозға тіршіліктің кез-келген кезеңіне төзімді ағзалар жатады. Бұлар - қарапайымдылардың кейбір түрлері, коловраткалар, нематодтар және микроорганизмдер [15] .

Анабиоз жайында заманауи биологиялық ойларды ескере отырып, оған метаболизм толығымен немесе уақытша тоқтаған жағдайда және тірі жүйелер жабық сияқты әрекет еткендегі биологиялық жүйелердің қайта қалпына келетін жағдайы деген анықтама беруге болады. Бұл кезде термодинамикалық тепе-теңдікке қол жеткізілмейді және келесі тіршілік әрекеттерін жүзеге асыру үшін жеткілікті энергия сақталады.

ХІХ ғасырда да, соңғы кезде де жүргізілген түрлі зерттеулерде реактивация кезінде анабиотикалық ағзалардың қалыпты тіршілік әрекеттерін толық қалпына келтіру үшін қажетті уақыт пен осы ағзалардың анабиоз жағдайында болу кезеңінің ұзақтығы арасындағы корреляцияның бар болуы белгіленген [16] .

Осы барлық зерттеулер ағзалардың анабиотикалық жағдайда ұшырайтын белгілі бір физиологиялық және биохимиялық өзгерістердің табиғатын түсіндіру үшін назар аударылатын түрлі гипотезалар айтылған, олардың кейбіреулері тәжірибе жүзінде дәлелденген.

Осы болжамдардың арасында келесілерді атап өтуге болады:

Тірі ағзалардың сусыздануы кезінде жасушаның құрылымдары мен макромолекулалары бұзылуы немесе жойылуы мүмкін. Бұл жағдайда, әрине, олардың репарациясы немесе қалпына келтірілуі үшін уақыт қажет.
Аралық матаболиттер жойыла алады, сондықтан ағзалардың қалыпты тіршілік әрекеттерін қалпына келтіруге мүмкіндік болғанға дейін олардың синтезі қажет.

Анабиотикалық жағдайға көшкен кезде белгілі бір метаболиттік ингибиторлар пайда болады деуге болады. Онда реактивация кезінде олар, ең алдымен, инактивтелуі немесе ағзадан бөлініп кетуі қажет.

Анабиоздың негізгі заңдылықтары деп әдетте биологиялық объектілердің тіршілік әрекетінің үрдістерін уақытша тоқтатуға немесе шектеуге қабілеттілігі түсінеді. Авторлар анабиотикалық жағдайдың келесі негізгі белгілерін атап көрсетеді [17] .

метаболизмнің жоқтығы және толығымен тоқтатылуы;
құрылымның ұзақ уақыт бойы сақталуы;
үздіксіз орта тәрізді бос судың көп мөлшерінің сұйық фазада болмауы;
экстремальды факторларға аса жоғары төзімділік;
тіршілік әрекеттерінің үрдістерін қалпына келтіру қабілеттілігі;

Көптеген авторлар анабиозды біздің планетамыздағы тіршіліктің дамуында және органикалық қосылыстардың эволюциясында үлкен мәнге ие фактор ретінде қарастырады. Шынында да, биорганикалық молекулалар мен протобионттар сулы ортада эволюциялаған. Ол кездегі жерде болған биологиялық құрылымдар дегидратация-регидратацияға жиі ұшыраған, қажетті төзімділікке ие түзілістер ғана сақталған.

Анабиоз табиғатта кең таралған. Бұл жағадайда: микроогранизмдер, тыныштық кезеңіндегі өсімдіктер, қарапайымдылар, кейбір жерүсті омыртқасыздар, кейбір жәндіктер, омыртқалы жануарлардың жекеленген клеткалар, мүшелер және эмбриондар бола алады [18-20] .

Анабиоз мәселесі биологиялық құрылымдар мен су арасындағы өзара қатынастарды зерттеуге дейін редукцияланады. Анабиозды зерттеудегі бұндай көзқарас тіршіліктің мәнін түсінуге көмектеседі және әрине үлкен жалпы биологиялық мәнге ие.

Су кез-келген биологиялық объектінің негізгі сандық компоненті болып табылатындығы белгілі жасушалардағы су ферменті реакциялардың өтуі үшін орта ғана емес, сонымен қатар мембраналар мен биополимерлерің құрылымдық элементі болып табылады. Ол мембрана түзуші фактор болып табылады, себебі фосфолипидтердің биомолекулалы қабаты сулы ортада пайда болады. Жасушаларда 25%-ға дейін байланысқан су болады.

Биологиялық жүйелердегі гельдер зор мәнге ие, алайда гельдердің қалыптасуындағы құрылымдық судың ролі жеткілікті зерттелмеген. Сусыздану үрдісі кезінде де жасушаның белгілі бір бөліктерінде гель тәрізді жағдайлар пайда болатынын болжамдауға болады [21] .

Биологиялық жүйелердің қызмет атқаруы үшін құрылымдық судың мәнін алғаш рет Сент-Дьерде анықтаған. Ол судың келесідей қасиеттерін айқындады: энергияны аз жұмсап, байланыстарды оңай түзу және құрылымды реттеу, сонымен қатар осы байланыстарды үзіп, құрылымды өзгерту қабілеттілігі. Бұл қалыпты жағдайда да, патологияда да негізгі тіршілік үрдістерін жүзеге асыруда өте маңызды.

Беткейлердегі және жасушалардағы су құрылымы үздіксіз өзгереді. Түрлі беткейлері бар клеткалық құрылымдардың алуантүрлілігі түрлі иондармен, мономерлермен, макромолекулалармен және биомембраналармен байланысы кезінде судың құрылымдалуының түрлі дәрежесін шарт етеді. Яғни жасушалық құрылымдар су құрылымына әсер ететіндігі жайында анық айтуға болады. Басқа жағынан, су құрылымы макромолекулалар мен мембраналарға қатты әсер етеді. Судағы құрылымдық өзгерулер субклеткалық құрылымдар мен биополимерлерге «барлығы немесе ештеңе» принципі бойынша кооперативті әсер етеді. Судың құрылымдық өтулердің биологиялық жүйелерге осындай кооперативті әсер етуі орта температураның өзгеруі кезінде айқындалады (өсудің оптимальды температуралары, ақуыздың денатурациясы, фременттірдің әсері т. б. ) .

Су мен клетка ішілік компонеттердің арасындағы өзара байланысты детальды қарастырғанда, ең алдымен, жасушадағы ерітінділердің жоғары концентрациясына көңіл бөлу керек (құрғақ заттар 15-25%-ды құрайды, ал электролиттер концентрациясы ≈ 0, 1моль/л) . Ерітілген заттардың құрғақ массасының 20%-ын протеиндер құрайды. Цитоплазмадағы ақуыздың әр молекуласына судың 18000-дай молекуласы сәйкес [22] .

Клетка цитоплазмасында биоплимерлер - полифункциональды сипатқа ие нуклеин қыщқылдары мен ақуыздар. Бұл олардың молекулаларында гидрофильді де, гидрофобты да топтардың болуын анықтайды.

Уотсон Крик және Уилкинстің классикалық еңбектерінен кейін, ылғылдылықтың өзгеруі генетикалық материалдық құрылымына үлкен әсер ететіндігі мойындалған. Кристало-графикалық зерттеулер негізінде ылғалдылықтың 2 түрлі өлшемі үшін ДНҚ-ның 2 түрлі конфигурациясы - А және Б - постулатталған. Келесі еңбектерде ДНҚ молекулаларын қоршап тұратын су қалыпты макромолекуланы ұстап тұруға көмектесетіні және дегидратация үрдістерімен байланысты жағдайлар макромолекула құрылымының «коллапсын» тудыруы мүмкіндігі дәлелденген [23] .

ДНҚ молекулалары салыстырмалы ылғалдылықтың 75%-ы кезінде қалыпты қасиеттерге ие болады, онда әр нуклеотидке судың 3 молекуласы қосылады: 2 молекула - қантты фосфатты қалдыққа, 3-шісі азотты негізге қосылады.

Биомембраналардағы су аса маңызды ролге ие. Заманауи ойлар бойынша мембраналы құрылымдардың пайда болуы молекулалардың гидрофобты өзара әсерлесулері тек сулы ортада ғана мүмкін. Мембрана тұтқыр гетерогенді екі өлшемді сұйықтық болып табылады [24] . Биомембрана өте динамикалы - липидтер мен белоктардың қозғалыстарының түрлі формалары латеральды, ротациялар, трансмембранды тағы басқалар бақыланады. Мысалы, микробтық мембраналардың құрамы әртүрлі, олардағы липидтер мен ақуыздар мөлшері тұрақсыз, бұл биомембрана типіне тәуелді. Мембраналардағы су мөлшері 30-50%-ға дейін құрайды, мембранды судың 25-30%-ы қатты байланысқан түрде болады. Бұл түрлі әдістермен жүргізілген зерттеулермен дәлелденген.

Биологиялық әдебиетте бұрыннан «байланысқан су» термині қолданылуда. Әдетте байланысқан су - құрғату кезінде қиын жойылатын биологиялық объектілердегі су бөлігі деп түсіндіріледі. Криобиологияда қатпайтын суды байланысқан деп атайды.

Микроорганизмдер биомассасында 15-20% байланған су болады, мысалы, престелген ашытқыларда - 20%, клетканың құрғақ затының 8-15%-ын құрайтын биомембраналарда - 25%-ға жақын. Микроорганизмдер биомассасында орта есеппен 50% ақуыздар бар деп санаса, ақуыздардың 1г массаға 0, 2-0, 6г суды байланыстыру қабілеттілігінде, құрғақ массадан 20% байланысқан су алуға болады. Фосфолипидтер суды азырақ байланыстырады, сондықтан мембраналар фосфолипидтерінің полярлы бастары арқасында клетканың құрғақ затынан 1-2% байланысқан су түзіледі. Осылайша, мембраналардың байланысқан суының көп бөлігін ақуыздар (9%-дай), белгілі мөлшерін - нуклеин қышқылдары, көмірсулар (глюкоза, сахароза - 0, 3г/г) және түрлі зарядталған иондар береді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.