Spirulina platensis клеткасының тіршілік ету қабілетіне сақтау ұзақтылығының әсері
КІРІСПЕ 4
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 5
1 Әдебиетке шолу 5
1.1 Spirulina platensis дақылының табиғатта таралуы 5
1.2 Микроорганизмдер анабиозы 7
2 Зерттеу материалдары және әдістері 19
2.1 Зерттеу обьектілері 19
2.2 Spіrulіna platensіs өсіру әдістері 19
2.3 Spіrulіna platensіs ангидробиоз жағдайына ауыстыру әдістері 20
2.4 Өлі және тірі клеткалардың санын анықтау 20
3 Зерттеу нәтижелері және оларды талдау 21
3.1 Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылының морфометриялық параметрлерінің өзгерісі 21
3.2 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы 24
3.3 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылын сақтау 29
ҚОРЫТЫНДЫ 30
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ƏДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 31
ҚОСЫМША 35
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 5
1 Әдебиетке шолу 5
1.1 Spirulina platensis дақылының табиғатта таралуы 5
1.2 Микроорганизмдер анабиозы 7
2 Зерттеу материалдары және әдістері 19
2.1 Зерттеу обьектілері 19
2.2 Spіrulіna platensіs өсіру әдістері 19
2.3 Spіrulіna platensіs ангидробиоз жағдайына ауыстыру әдістері 20
2.4 Өлі және тірі клеткалардың санын анықтау 20
3 Зерттеу нәтижелері және оларды талдау 21
3.1 Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылының морфометриялық параметрлерінің өзгерісі 21
3.2 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы 24
3.3 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылын сақтау 29
ҚОРЫТЫНДЫ 30
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ƏДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 31
ҚОСЫМША 35
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:
1. Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылдарының морфометриялық параметрлерінің өзгерісі;
2. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы;
3. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis клеткасын сақтау.
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:
1. Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылдарының морфометриялық параметрлерінің өзгерісі;
2. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы;
3. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis клеткасын сақтау.
1. Блинкова Л.П., Горобец О.Б., Батуро А.П. Биологическая активность спирулины // Журн. микробиол. - 2001. - № 2. - С. 114-118.
2. Гмошинский И.В., Егорова Е.А., Фатеева Н.Н., Мазо В.К. Выделение и сравнительная характеристика фикоцианинов, полученных из спирулины, обогащенной и не обогащенной селеном // Биотехнология. - 2006. - № 2. - С. 40-43.
3. Рудик В.Ф. Биотехнологические основы получения биомассы микроводорослей и перспективы ее применения: автореферат. ... докт. биол. наук. - М.: Наука, 1990. - 36 с.
4. Сиренко Л.Я., Паршик'ова Т.В. Використания водоростей у господарськш практищ // Укр. ботан. журн. - 1985. - № 6. - С. 77-86.
5. Gupta R.S., Changwal M.L. Biotechnology of mass production of Spirulina and Arthrospira in flesh water // Spirulina ETTA Nat. symp. MCRC. - Madras,
.India. - 1992. - N 8. - P. 125-128.
6. Costa J.A. Colla L. M., Duarte F. P. Improving Spirulina platensis biomass yield using a feed-batch process // Bioresour. Technol. - 2004. - N 3. - P. 237-241.
7. Рудик В.Ф., Бульмага В.П., Кирияк Т.В., Чапурина Л.Ф. Продуктивность и биохимический состав Spirulina platensis (Nordst.) Geitl. CALU-835 при култивировании в присутствии координационных соединений Zn (II) // Альгология, 2003. - N 3. - С. 322-329.
8. Мазо В.К., Пронина Н.А., Гмошинский И.В., Зарецкая Е.С. Новые пищевые источники эссенциальных микроэлементов // Тр. междунар. конф. «Новые информационные технологии в медицине и экологии». - Гурзуф, 2002. - С. 272-273.
9. Lo Z. Y., Guo S.Y., Li L. Bioeffects of selenite on the growth of Spirulina platensis and its biotransformation // Bioresour. Technol. - 2003. - N 2. - P. 171-176.
10. Шмидт П. Ю. Анабиоз. - М. – Л., Изд-во АН СССР, 1998. - 436 с.
11. Keilin D. The problem of anabiosis or latent life: History and current concept. The Leeuwenhoek lecture. – Proc. Roy. Soc. London. – 1989. - 150, N. 939. - P. 149 – 191.
12. Hinton H. E. Cryptobiosis in the larva of Polypedilum vanderplanki Hint. (Chironomidae) – J. Insect Physiol. – 1990. - 5, N. 3 – 4. - P. 286 – 300.
13. Vekli Z., Salsbury N. J., Chapman D. Physical studies of phospholipids. XII. Nuclear magnetic resonance studies of molecular motion in some pure lecithin-water systems/ -Biochim. Biophys. Acta. – 1969. - 183, N. 3. - P. 434 – 446.
14. Sussman A. S., Halvorson H. O. Spores: their dormancy and germination. New York – London, Harper and Row. – 1996. - 354 p.
15. Gundy S. D. van. Factors in survival of nematodes. – Ann. Rev. Phytopathol. – 1965. – N. 3. - P. 43 – 68.
16. Bhatt B. D., Rohde R. A. The influence of environmental factors on the respiration of plant-parasitic nematodes. // J. Nematol., - 1990. - 2, N. 3, - P.277 – 285.
17. Бекер М. Е., Райпулис Е. П. Живая клетка и ее жизнедеятельность.// Биотехнология. - М: ВО «Агропромиздат», 1990. - С. 7 – 41.
18. Бекер М. Е. Современные представления об анабиозе микроорганизмов // Торможение жизнедеятельности клеток. - Рига: Знатнее, 1987. - С. 9 – 19.
19. Лозина-Лозинский Л. К. Действие охлаждения на клетки и организмы как мультифакторный процесс // Цитология. – 1982. – 24, вып. 4. – С. 371 – 390.
20. Дуда В. И. Анабиоз бактериальных спор // Эксперим. Анабиоз: Тез. док. II Всесоюз. конф. по анабиозу. – Рига, 1984. – С. 14 – 15.
21. Алов И. А., Брауде А. И., Аспиз М. Е. Основы функциональной морфологии клетки. - М.: Медицина, 1969. - 344 с.
22. Генкель П. А., Левина В. В. Защитные реакции некоторых водорослей на действие неблагоприятных условий окружающей среды // Журнал общей биологии. 1995. - XXXVI, вып. 1. - С. 82 – 89.
23. Bradbury E. M., Price W. C., Wilrinson G. R. Infrared studies of molecular configurations of DNA. // J. Mol. Biol., - 1991. - 3, N. 3, - P. 457 – 476.
24. Culic-Krzywicki T. Structural studies of the associations between biological membrane components. – Biohim. biophys. asta, 1995. – 415, N. 1. - P. 1 – 28.
25. Бергельсон Л. Д. Биологические мембраны. - М.: Наука, 1985. - 182 с.
26. Островский Д. Н. Молекулярная организация биологических мембран. // Биомембраны. Структура, функции, методы исследования. - Рига, Зинатне, 1977, С. 7 – 27.
27. Potts M. Desiccation tolerance of prokaryotes // Microbiol Rev. – 1994. - 58, N. 4. - P. 755-805.
28. Голдовский А. М. Основы учения о состоянии организмов. - Л.: Наука, 2000. – С. 10 – 70.
29. Голдовский А. М. Анабиоз. - Л.: Наука, 1981. – С. 18 - 50.
30. Вентыня Э. Ю., Саулите Л. А., Рапопорт А. И., Беккер М. Е. Электронно-микроскопическое изучение дрожжей, находящихся в состоянии анабиоза
31. Кузьмина Р. И. Исследование анабиоза у водорослей // Альгология. – 1992. – 3, вып. 4. – С. 15 – 21.
32. Рапопорт А. И., Берестенникова Н. Д., Яновский К. А., Беккер М. Е. Об изменениях формы и размеров дрожжевых клеток при их обезвоживании и последующей реактивации //Микробиология – 1986 - 5, вып. 5. - С. 881 – 882.
33. Бирюзова В. И., Рапопорт А. И. Криофрактографическое исследование структуры дрожжевых клеток, находящихся в анабиотическом состоянии // Микробиология. – 1998. - XLVII, вып. 2. - С. 300 – 306.
34. Rapoport A. I, Khrustaleva G. M., Chamanis GIa, Beker M. E. Yeast anhydrobiosis: permeability of the cytoplasmic membrane // Mikrobiologia. – 1995. – 64, N. 2. - P. 275-278.
35. Бекер М. Е. К вопросу о модели биомембран в связи с проблемой анабиоза. // Микробиологический синтез аминокислот. - Рига: Зинатне, 1987. - С. 49 – 53.
36. Зикманис П. Б., Лайвеникс М. Г., Аузиня Л. П., Кулаев И. С., Беккер М. Е. Взаимозависимость содержания высокомолекулярных полифосфатов, трегалозы и жизнеспособности попыляций при обезвоживании дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Микробиология – 1985 - 54, вып. 3. - С. 406 – 409.
37. Тимошин А. А., Рапопорт А. И., Беккер М. Е. Влияние высушивания на термоиндуцированные структурные перестройки цитоплазмотической мембраны клеток дрожжей // Микробиология – 1989 - 58, вып. 4 - С. 679 – 680.
38. Parkkinen E., Oura E., Suomalainen H. Effect of storage on the nucleic acid composition of baker’s yeast. // J. Inst. Brew. – 1994. - 80, N. 3. - P. 271 – 277.
39. Ohnishi T., Tanaka Y., Von M., Takada V., Miwatana T. Deoxyribonucleic acid strand breaks during freeze-drying and their repair in Escherichia coli. // J. Bacteriol. – 1997. - 130, N. 3. - P. 1393 – 1396.
40. Рапопорт А. И., Бекер М. Е. О разрушении рибонуклеиновых кислот в дрожжевых клетках при их обезвоживании. // Микробиология – 1986. - 55. – вып. 5. – С. 855 – 857.
41. Бекер М. Е. Обезвоживание микробной биомассы и экстрацеллюлярных метаболитов. - Рига: Зинатне, 2001. - С. 74 – 77.
42. Рапопорт А. И., Вентыня Э. Ю. Структурно-функциональные перестройки в клетках при обезвоживании - регидратации // Торможение жизнедеятельности клеток. - Рига: Знатнее, 1987, С. 85 – 119.
43. Crowe L. M, Crowe J. H. Anhydrobiosis: a strategy for survival // Adv Space Res. – 1992. – 12, N. 4. - P. 239 – 247.
44. de-Araujo PS. The role of trehalose in cell stress // Braz J Med Biol Res., - 1996, Jul, 29 (7), P, 873 - 875.
45. Bar, E.; Rise, M.; Vishkautsan, M.; Arad, S. M. Pigment and structural changes in Chlorella zofingiensis upon light and nitrogen stress // J.-Plant-Physiol. - 1995 - 146, N. 4, P. - 527-534.
46. Russell N. J., Fukunga N. A comparison of thermal adaptation of membrane lipids in psychrophilic and thermophilic bacteria. FEMS // Microbiol. Rev. – 1990. – 75. - P. 171-182.
47. Горбунова Н.П. Альгология: Учеб. пособие. - М.: Изд-во Высш. шк., 1991. - 256 с. . Петропавловск- Камчатский, 2001. - № 5. - С. 73-75.
48. 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.
49. Рапопорт А. И. Анабиоз и восстановление жизнедеятельности дрожжевых организмов (ультраструктура и цитобиохимические исследования): автореферат дис. на соиск. учён. степ. канд.биол. наук. – Рига: АН ЛССР отд. Хим. и биол. Наук, 2004. - 31 с.
50. Sun W. Q, Davidson P, Chan H. S. Protein stability in the amorphous carbohydrate matrix: relevance to anhydrobiosis // Biochim Biophys Acta. – 2007. - Sep 16, 1425, N. 1. - P. 245 - 254.
51. Crowe J. H, Hoekstra F. A, Crowe L. M. Anhydrobiosis // Annu Rev Physiol. – 2002. – 54. - P.579 - 599.
52. Carpenter J. F., Crowe J. H. An infrared spectroscopic study of the interactionsof carbohydrate with dried proteins // Biochemistry – 2003. – 28. - P. 3916-3922.
53. Perelman, A.; Matsukawa, Ritsuko et al. Natural antioxidant activity in some microalgal species // Israel-Journal-of-Plant-Sciences [Isr-J-Plant-Sci] – 2000. - 46, N. 2. - P. 169-176.
54. Wolkers W. F, Tablin F, Crowe J. H. From anhydrobiosis to freeze-drying of eukaryotic cells // Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. – 2002. – Mar. – 131, N. 3. - P. 535 – 543.
2. Гмошинский И.В., Егорова Е.А., Фатеева Н.Н., Мазо В.К. Выделение и сравнительная характеристика фикоцианинов, полученных из спирулины, обогащенной и не обогащенной селеном // Биотехнология. - 2006. - № 2. - С. 40-43.
3. Рудик В.Ф. Биотехнологические основы получения биомассы микроводорослей и перспективы ее применения: автореферат. ... докт. биол. наук. - М.: Наука, 1990. - 36 с.
4. Сиренко Л.Я., Паршик'ова Т.В. Використания водоростей у господарськш практищ // Укр. ботан. журн. - 1985. - № 6. - С. 77-86.
5. Gupta R.S., Changwal M.L. Biotechnology of mass production of Spirulina and Arthrospira in flesh water // Spirulina ETTA Nat. symp. MCRC. - Madras,
.India. - 1992. - N 8. - P. 125-128.
6. Costa J.A. Colla L. M., Duarte F. P. Improving Spirulina platensis biomass yield using a feed-batch process // Bioresour. Technol. - 2004. - N 3. - P. 237-241.
7. Рудик В.Ф., Бульмага В.П., Кирияк Т.В., Чапурина Л.Ф. Продуктивность и биохимический состав Spirulina platensis (Nordst.) Geitl. CALU-835 при култивировании в присутствии координационных соединений Zn (II) // Альгология, 2003. - N 3. - С. 322-329.
8. Мазо В.К., Пронина Н.А., Гмошинский И.В., Зарецкая Е.С. Новые пищевые источники эссенциальных микроэлементов // Тр. междунар. конф. «Новые информационные технологии в медицине и экологии». - Гурзуф, 2002. - С. 272-273.
9. Lo Z. Y., Guo S.Y., Li L. Bioeffects of selenite on the growth of Spirulina platensis and its biotransformation // Bioresour. Technol. - 2003. - N 2. - P. 171-176.
10. Шмидт П. Ю. Анабиоз. - М. – Л., Изд-во АН СССР, 1998. - 436 с.
11. Keilin D. The problem of anabiosis or latent life: History and current concept. The Leeuwenhoek lecture. – Proc. Roy. Soc. London. – 1989. - 150, N. 939. - P. 149 – 191.
12. Hinton H. E. Cryptobiosis in the larva of Polypedilum vanderplanki Hint. (Chironomidae) – J. Insect Physiol. – 1990. - 5, N. 3 – 4. - P. 286 – 300.
13. Vekli Z., Salsbury N. J., Chapman D. Physical studies of phospholipids. XII. Nuclear magnetic resonance studies of molecular motion in some pure lecithin-water systems/ -Biochim. Biophys. Acta. – 1969. - 183, N. 3. - P. 434 – 446.
14. Sussman A. S., Halvorson H. O. Spores: their dormancy and germination. New York – London, Harper and Row. – 1996. - 354 p.
15. Gundy S. D. van. Factors in survival of nematodes. – Ann. Rev. Phytopathol. – 1965. – N. 3. - P. 43 – 68.
16. Bhatt B. D., Rohde R. A. The influence of environmental factors on the respiration of plant-parasitic nematodes. // J. Nematol., - 1990. - 2, N. 3, - P.277 – 285.
17. Бекер М. Е., Райпулис Е. П. Живая клетка и ее жизнедеятельность.// Биотехнология. - М: ВО «Агропромиздат», 1990. - С. 7 – 41.
18. Бекер М. Е. Современные представления об анабиозе микроорганизмов // Торможение жизнедеятельности клеток. - Рига: Знатнее, 1987. - С. 9 – 19.
19. Лозина-Лозинский Л. К. Действие охлаждения на клетки и организмы как мультифакторный процесс // Цитология. – 1982. – 24, вып. 4. – С. 371 – 390.
20. Дуда В. И. Анабиоз бактериальных спор // Эксперим. Анабиоз: Тез. док. II Всесоюз. конф. по анабиозу. – Рига, 1984. – С. 14 – 15.
21. Алов И. А., Брауде А. И., Аспиз М. Е. Основы функциональной морфологии клетки. - М.: Медицина, 1969. - 344 с.
22. Генкель П. А., Левина В. В. Защитные реакции некоторых водорослей на действие неблагоприятных условий окружающей среды // Журнал общей биологии. 1995. - XXXVI, вып. 1. - С. 82 – 89.
23. Bradbury E. M., Price W. C., Wilrinson G. R. Infrared studies of molecular configurations of DNA. // J. Mol. Biol., - 1991. - 3, N. 3, - P. 457 – 476.
24. Culic-Krzywicki T. Structural studies of the associations between biological membrane components. – Biohim. biophys. asta, 1995. – 415, N. 1. - P. 1 – 28.
25. Бергельсон Л. Д. Биологические мембраны. - М.: Наука, 1985. - 182 с.
26. Островский Д. Н. Молекулярная организация биологических мембран. // Биомембраны. Структура, функции, методы исследования. - Рига, Зинатне, 1977, С. 7 – 27.
27. Potts M. Desiccation tolerance of prokaryotes // Microbiol Rev. – 1994. - 58, N. 4. - P. 755-805.
28. Голдовский А. М. Основы учения о состоянии организмов. - Л.: Наука, 2000. – С. 10 – 70.
29. Голдовский А. М. Анабиоз. - Л.: Наука, 1981. – С. 18 - 50.
30. Вентыня Э. Ю., Саулите Л. А., Рапопорт А. И., Беккер М. Е. Электронно-микроскопическое изучение дрожжей, находящихся в состоянии анабиоза
31. Кузьмина Р. И. Исследование анабиоза у водорослей // Альгология. – 1992. – 3, вып. 4. – С. 15 – 21.
32. Рапопорт А. И., Берестенникова Н. Д., Яновский К. А., Беккер М. Е. Об изменениях формы и размеров дрожжевых клеток при их обезвоживании и последующей реактивации //Микробиология – 1986 - 5, вып. 5. - С. 881 – 882.
33. Бирюзова В. И., Рапопорт А. И. Криофрактографическое исследование структуры дрожжевых клеток, находящихся в анабиотическом состоянии // Микробиология. – 1998. - XLVII, вып. 2. - С. 300 – 306.
34. Rapoport A. I, Khrustaleva G. M., Chamanis GIa, Beker M. E. Yeast anhydrobiosis: permeability of the cytoplasmic membrane // Mikrobiologia. – 1995. – 64, N. 2. - P. 275-278.
35. Бекер М. Е. К вопросу о модели биомембран в связи с проблемой анабиоза. // Микробиологический синтез аминокислот. - Рига: Зинатне, 1987. - С. 49 – 53.
36. Зикманис П. Б., Лайвеникс М. Г., Аузиня Л. П., Кулаев И. С., Беккер М. Е. Взаимозависимость содержания высокомолекулярных полифосфатов, трегалозы и жизнеспособности попыляций при обезвоживании дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Микробиология – 1985 - 54, вып. 3. - С. 406 – 409.
37. Тимошин А. А., Рапопорт А. И., Беккер М. Е. Влияние высушивания на термоиндуцированные структурные перестройки цитоплазмотической мембраны клеток дрожжей // Микробиология – 1989 - 58, вып. 4 - С. 679 – 680.
38. Parkkinen E., Oura E., Suomalainen H. Effect of storage on the nucleic acid composition of baker’s yeast. // J. Inst. Brew. – 1994. - 80, N. 3. - P. 271 – 277.
39. Ohnishi T., Tanaka Y., Von M., Takada V., Miwatana T. Deoxyribonucleic acid strand breaks during freeze-drying and their repair in Escherichia coli. // J. Bacteriol. – 1997. - 130, N. 3. - P. 1393 – 1396.
40. Рапопорт А. И., Бекер М. Е. О разрушении рибонуклеиновых кислот в дрожжевых клетках при их обезвоживании. // Микробиология – 1986. - 55. – вып. 5. – С. 855 – 857.
41. Бекер М. Е. Обезвоживание микробной биомассы и экстрацеллюлярных метаболитов. - Рига: Зинатне, 2001. - С. 74 – 77.
42. Рапопорт А. И., Вентыня Э. Ю. Структурно-функциональные перестройки в клетках при обезвоживании - регидратации // Торможение жизнедеятельности клеток. - Рига: Знатнее, 1987, С. 85 – 119.
43. Crowe L. M, Crowe J. H. Anhydrobiosis: a strategy for survival // Adv Space Res. – 1992. – 12, N. 4. - P. 239 – 247.
44. de-Araujo PS. The role of trehalose in cell stress // Braz J Med Biol Res., - 1996, Jul, 29 (7), P, 873 - 875.
45. Bar, E.; Rise, M.; Vishkautsan, M.; Arad, S. M. Pigment and structural changes in Chlorella zofingiensis upon light and nitrogen stress // J.-Plant-Physiol. - 1995 - 146, N. 4, P. - 527-534.
46. Russell N. J., Fukunga N. A comparison of thermal adaptation of membrane lipids in psychrophilic and thermophilic bacteria. FEMS // Microbiol. Rev. – 1990. – 75. - P. 171-182.
47. Горбунова Н.П. Альгология: Учеб. пособие. - М.: Изд-во Высш. шк., 1991. - 256 с. . Петропавловск- Камчатский, 2001. - № 5. - С. 73-75.
48. 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.
49. Рапопорт А. И. Анабиоз и восстановление жизнедеятельности дрожжевых организмов (ультраструктура и цитобиохимические исследования): автореферат дис. на соиск. учён. степ. канд.биол. наук. – Рига: АН ЛССР отд. Хим. и биол. Наук, 2004. - 31 с.
50. Sun W. Q, Davidson P, Chan H. S. Protein stability in the amorphous carbohydrate matrix: relevance to anhydrobiosis // Biochim Biophys Acta. – 2007. - Sep 16, 1425, N. 1. - P. 245 - 254.
51. Crowe J. H, Hoekstra F. A, Crowe L. M. Anhydrobiosis // Annu Rev Physiol. – 2002. – 54. - P.579 - 599.
52. Carpenter J. F., Crowe J. H. An infrared spectroscopic study of the interactionsof carbohydrate with dried proteins // Biochemistry – 2003. – 28. - P. 3916-3922.
53. Perelman, A.; Matsukawa, Ritsuko et al. Natural antioxidant activity in some microalgal species // Israel-Journal-of-Plant-Sciences [Isr-J-Plant-Sci] – 2000. - 46, N. 2. - P. 169-176.
54. Wolkers W. F, Tablin F, Crowe J. H. From anhydrobiosis to freeze-drying of eukaryotic cells // Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. – 2002. – Mar. – 131, N. 3. - P. 535 – 543.
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:
1. Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылдарының морфометриялық
параметрлерінің өзгерісі;
2. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы;
3. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылын сақтау.
Зерттеу материалдары: Spirulina platensis дақылы.
Зерттеу әдістері: микробиологиялық және альгологиялық әдістер.
Негізгі нәтижелері:
1. Дегидратация тәсіліне тәуелсіз, Spirulina platensis сусыздануы
бақылау дақылымен салыстырғанда, клеткалар және трихомдар
мөлшерлерінің кішіреюіне әкеледі.
2. 30 0С 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.
3. Сусыздану жағдайында сақталған Spirulina platensis дақылының
тіршілікке қабілетті клеткалары сақтау уақыты неғұрлым ұзақ болса,
соғұрлым төмен болады.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 4
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 5
1 Әдебиетке шолу 5
1.1 Spirulina platensis дақылының табиғатта таралуы 5
1.2 Микроорганизмдер анабиозы 7
2 Зерттеу материалдары және әдістері 19
2.1 Зерттеу обьектілері 19
2.2 Spіrulіna platensіs өсіру әдістері 19
2.3 Spіrulіna platensіs ангидробиоз жағдайына ауыстыру әдістері 20
2.4 Өлі және тірі клеткалардың санын анықтау 20
3 Зерттеу нәтижелері және оларды талдау 21
3.1 Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылының 21
морфометриялық параметрлерінің өзгерісі
3.2 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының 24
реактивациясы
3.3 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылын сақтау 29
ҚОРЫТЫНДЫ 30
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ƏДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 31
ҚОСЫМША 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:
1. Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылдарының морфометриялық
параметрлерінің өзгерісі;
2. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы;
3. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis клеткасын 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 (CaHCO3) ерімеитін (CaCO3)
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 60-64C0 температурада Fіscherella sp. (Mastіgocladus
lamіnosus) және S.lіvіdus өседі. Ал, S.lіvіdus-тың кейбір штамдары 70-74C0
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, N2 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 N2 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 25-30С0 температурада жақсы өсетін
болса, ал кейбір түрлері (мысалы, Anabaena flos-aquae) 20-23С0–қа дейінгі
температурада өсуі байқалған. Табиғи жағдайда, кейде олар 0C0-қа жақын
температурада өсіп, термофильді түрлері үшін оптимальдық температурасы 45С0
және оданда көп. Максимальды температура, кейбір цианобактериялардың дамуы
үшін 70-74С0 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 О2-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 400С, түнгі температура 250С қолайлы екенін көрсетсе, 450С
температурада 24 сағаттан соң клеткалары ыдырай бастайды. Ал зертханалық
жағдайда 35-37С0 температурада көптеген спирулина түрлерінің өсу деңгейі
белгіленгенмен, оларға сыртқы ортаның 32-35С0 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:
1. ангидробиоз – булану жолымен суды жоғалту жағдайы;
2. осмобиоз – жоғары осмостық қысымға ие ерітінді көмегімен ағзадан суды
жоюдан кейін пайда болатын жағдай;
3. криобиоз тірі ағзаларды қатыру кезінде пайда болады.;
4. 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:
1. Тірі ағзалардың сусыздануы кезінде жасушаның құрылымдары мен
макромолекулалары бұзылуы немесе жойылуы мүмкін. Бұл жағдайда, әрине,
олардың репарациясы немесе қалпына келтірілуі үшін уақыт қажет.
2. 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 ≈ 0,1мольл). 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 – 0,3гг) және түрлі зарядталған иондар
береді.
Сонымен, егер бос су негізінен биохимиялық реакциялардың өтуін
анықтаса, байланысқан су – құрылымдардың клеткалық компоненттерінің
физикалық қасиеттерін анықтайды. Сусыздану кезінде ең алдымен бос су
жойылады, бұл кезде клеткаішілік компоненттердің концентрациясы көп есе рет
(2-5 есе) өседі, бұл биохимиялық реакциялардың жылдамдығын өзгертеді.
Сондықтан да микроорганизмдердің оптимальды температурада 20-24% ылғалдылық
жағдайында ұзақ болуы (24 сағат) микробты популяцияның көп бөлігінің
өліміне әкелетіндігі таңқалдырмайды [25].
Сусыздану – дегидратация кезінде жасушалардағы өзгерістер.
Микроорганизмдердің сусыздану – дегидратация үрдісі әрқашан қарастырылатын
жүйедегі белгілі өзгерулермен байланысты. Популяциялық деңгейде тіршілікке
қабілетті жасушалар санының төмендеуі байқалады; жасушалық деңгейде клетка
беткейінде, ядрода әсіресе, мембранды құрылымдарда өзгерістер анық
көрінеді, молекулалық деңгейде жасушалардың анабиотикалық жағдайда
болғаннан кейін биополимерлер молекулаларының; әсіресе олардың
функцияларының белгілі өзгерістерін атауға болады [26].
Жасыл балдырлардың түрлі жүйелік топтарында қорғаныш – бейімделу
реакциялары табылған. Ұсақ суқоймаларының кебуі кезінде қозғалмалы
зооспораларды емес, сусыздануға төзімді қозғалмайтын апланоспораларды
түзеді. Жазда пайда болған апланоспоралар оңай өседі, ал күзде криптобиозға
анабиоз түседі де, олар өсе алмайды. Жоғары температураның (400С-ден
жоғары) әсері Lignemaceae туысының балдырлары спирогира мен мужацияда
салыстырмалы тез реакцияға әкеледі, нәтижесінде зигоспоралар емес,
коньюгациясыз партеноспоралар түзіледі. Мужоцияда ауа температурасы 30С
немесе одан төмен кезде де зигоспоралар орнына партеноспоралар түзіледі.
Тыныштық кезеңдерінде (апланоспора, партеноспора) криптобиоз (анабиоз)
жағдайына көшуге мүмкіндік беретін протопласттың гелефикациясы үрдісі
жүреді [27].
А.Г.Генкель Pelirtia canaliculata-да суды байлайтын ерекше имбибициозды
ұлпасын сипаттаған. Суда вегетацияланатын балдырлардың көбісі
сусыздандыруға төтеп бере алмайды, алайда оларда тіршілік етудегі жағымсыз
жағдайларға төтеп бере алуды қамтамасыз ететін зиготалар, апланоспоралар,
акинеттер және партеноспоралар түріндегі қорғаныш құрылғылары пайда болады.
Сусыздануға бейімделудің негізгі үрдістері протоплазмада жүреді, ал қабық
пен пальмелле түрлі жағдайлар негізінен оларды бактериялардың шабуылынан
қорғайды.
Құрғау жолымен анабиозға көшкен кездегі ағзалардың сыртқы түрі ұлпа
жасушаларының өзгерістерін көрсетеді. Осылайша, коловраткалар көлемінің
кішіреюі (бүрісуі) және жуандауы байқалады, тасбақа сүлмесі (olobranhus
jantsenus) құртқа ұқсамайтын, түйметәрізді, ағаш секілді қатты, қара құрғақ
пластикаға айналады. Құрғатумен сусызданған ашытқы ағзалары мен
бактериальды клеткалардың электронды-микроскопиялық зерттелуі көлемінің
кішіреюі мен жасуша пішіндерінің өзгеруін көрсетті. Бұл жағдайларда
бөлшектік плазмолиз– цитоплазмалық мембрананың клетка қабығынан алшақтауы
байқалады. Құрғақ ашытқылардың цитоплазмалық мембранасы сусыздану кезіндегі
жасушалық бүрісуі арқасында пайда болатын арнайы фестанч атты қатпарлыққа
ие [28;29].
Құрғау нәтижесіндегі анабиозға көшу кезінде коловраткалардың, басқа да
жануарлар мен өсімдіктер клетка протоплазмасының жуандауы, қоюлануы
байқалады. Бұл кезде клетка құрамының, атап айтқанда, алейронды немесе
крахмальды дәндердің әлдебір орын ауыстыруы табылмаған, бұл протоплазманың
жоғары тұтқырлығымен түсіндіріледі. Көптеген авторлар зерттеулерінің
негізінде құрғақ дәндер мен микроорганизмдердің протоплазмасы қатты гельдің
қасиеттеріне ие екендігі анықталған. Кейбір авторлар құрғау кезінде
протоплазмадағы кристализация құбылыстары жайында айтады [30].
Алайда құрғайтын клеткадағы қор заттардың концентрациясын жоғарылатқан
кезде олардың кристализациясы жайында ғана сөз қозғауға болады;
протоплазманың өзіндік жұқа гельді құрылымы бұзылмайды, бұны қарапайым болу
мен тіршілік әрекеттерінің көшу кеззіндегі оның қалыпты жағдайға оралуы
дәлелдейді [31].
Құрғау кезінде клетка органеллары да қатты күйге көшіп, кейбір
өзгерістерге ұшырайды. Сусыздану кезінде ядролардың пішіндері өзгереді,
олар бұрышты болып, ұзарады, кейде олардың фрагментациясы табылады
(лиофилизациядан кейін). Олардың сорбциялық қасиеттері де өзгереді, бұны
кариоплазманың диффузды ақшыл-жасыл жарықтануы білдіреді, қалыпты жағдайда
тек кариосома жарықтанады, кариоплазма люминасцетпейді. Жасушалардың баяу
сусыздануы кезінде хроматиннің конденсациясы жүреді, және әдетте митоз
кезеңінде ғана көрінетін спиральды хромосомалар ядроларда анық байқалады.
Әдетте олардың барлығы компактты упаковкамен сипатталады. Сонымен
ағзалардың жылдамдырақ дегидратациясы конденсацияланғаан хроматин ядрода
ақшыл концентрлі аймақтар түрінде табылатындығына әкеледі, бұған берілген
жағдайда ядролардағы хроматин конденсациясының төменірек дәрежесі куә бола
алады. Хроматин конденсациясының түрлі дәрежесі ашытқы клеткаларын
сусыздандыру кезінде анықталған [32].
Кепкен және қатты вакуольдерге алейронды дәндер де кіреді.
Митохондриялардың құрылымы мен пішіні өзгермейді, сонымен қатар мембраналы
элементтердің, кристалдардың бұзылуы немесе электронограммалардағы
митохондрий матриксі жағдайының өзгеруі табылған жоқ. Алайда, жарық
аймағындағы (митохондрияның нуклеоиды) клетка дегидратациялары үрдісінде
митохондриялы ДНҚ анығырақ көрінетіні анықталған [33]. Митохондриялар
анабиоз жағдайынан клеткалар реактивациясының ерте кезеңдерінде
функциональды белсенділігі қалпына келетін және реактивация үрдісі кезінде
бөлінумен бірнеше рет көбейетін органеллалар болып табылатындығы айтылған.
Құрылымдық бүтінділіктің сақталуы мен митохондрияның функциональды
белсенділігінің ерте қалпына келуі жасушалардың тіршілікке қабілеттілігін
сақтау үшін аса маңызды болып табылады, себебі клеткаішілік бұзылулардың
көптеген басқа репарация үрдістері энергияның жұмсалуын қажет етеді, оның
генерациясы митохондриялармен байланысты.
Түрлі құрылымдардың биомембраналары барлық бос және байланысқан судың
бір бөлігін жоғалту жағдайларында негізгі функцияларын – барьерлік,
транспортық, энергия генерациялаушы сияқты бұзылады. Эукариоттық клетканың
цитоплазмалық мембранасының функциональды сипаттамаларына сусызданудың
әсерін зерттегенде, өткізгіш қасиеттерінің жоғарылауы кезінде табылатын
анық молекулалық құрылуының орын ауыстырулары қалдық ылғалдылықтың
диапазоны 20-30%-ға жеткен кезде болғаны аықталған. Бұл өзгерістер
жасушалардың байланған судың аз мөлшерін жоғалту бастамасымен байланысты
болды. Қалыпты мембраналық құрылым сусызданған клеткалардың су буындағы
баяу және біртіндеген регидратация үрдісімен қалпына келтіріле алады [34].
Бекер М.Е. мен басқа авторлар 1977 ж. дегидратталған биомембрана
аймағының гипотетикалық моделін ұсынған. Олар гидрофобты өзара
әсерлесулердің әлсіреуі нәтижесінде бос су мен байланысқан су бөлігінің
жоқтығы аймақтарында биомембрана фосфолипидтер молекулаларының
ориентациясын өзгертеді деп болжамдаған [35]. Биомолекулалы қабаттың орнына
фософлипидтердің гексоганальды жинақтаулары пайда болады. Бұл кезде
мембраналы ақуыздардың бөлек молекулаларының тұтас жүйеден шығуы мүмкін.
Ақуыздың липидті қоршауындағы өзгерістер осы белоктар белсенділігіндегі
функциональды өзгерулеріне әкеп соғуы мүмкін.
Арнайы бояудан кейін цитоплазмалық мембранамен клеткалық қабықтың тек
белгілі орындарында ғана полифосфаттар мен фосфордың басқа қосылыстарының
жинақталуы көрінеді. Осылайша, мысалы, құрғақ ашытқылардың реактивациясынан
кейін полифосфаттар мен трегалозаның қайта бөлулері де вакуольдердің
барьерлі функциясының бұзылуын дәлелдейді [36].
Егер сусыздану немесе регидратация кезінде лизосомалардың барьерлі
қызметі бұзылса, жасушалар лизисінің жүруі мүмкін. Кептіруден кейін
лиосомды мембраналардың калий және магний иондары үшін өткізгіштігі
жоғарылайды. Мүмкін бұл популяция мүшелерінің бір бөлігінің инактивациясы
себептерінің бірі болып табылады.
Ядромен митохондриялар құрылымындағы жоғарыда сипатталған өзгерістері
ағзаның жағымсыз жағдайларға бейімделу реакциялары болып табылады. Сонымен
қатар дегидратация кезінде жасуша мөлшерінің кішіреюінен пайда болатын
цитоплазмалық мембрананың қатпарлығының түзілуі де сусыздануға
физиологиялық реакциясы болып табылады.
Электронды – микроскоптық зерттеулер бойынша, сусыздану үрдісі кезінде
өлген жасушалар анабиотикалық жағдайдағылардан болып табылады. Плазмолиз,
цитоплазмалық және ядролық мембраналардағы жыртылулардың болуы, ядро
көлемінің аса кішіреюі және басқа да қалпына келтірілмейтін бұзылулармен
ерекшеленеді.
Сусыздану кезінде клеткадағы биохимиялық өзгерістер анабиозға өту
процестерінің қарқындылығының төмендеуімен сипатталады. Қор заттар
синтезінің тоқтауы және су мөлшерінің төмендеуі байқалады, бұл кезде тыныс
алу қарқындылығы да күрт төмендейді.
Табиғи жағдайларда ауаның жоғары ылғалдылығы кезінде ағза толық
анабиозға өтпей анықталмайды, толық емес анабиоз жағдайында тоқтайды. Бұл
жағдайда бос су болмаған кезде тіршілік әрекеттеріне тән шынайы тыныс алу
жүрмейді. Мысалы, тыныштық күйдегі құрғақ дәндердегі тыныс алумен
байланысқан биэлектрлік потенциал нольге тең болып шығады. Алайда қандай да
бір бұзылу үрдістері жүреді. Бұл аз газ алмасу– оттегіні жұтып,
көмірқышқылды бөлумен сипатталады. Толық емес анабиоз кезіндегі бұл газ
алмасу интенсивтілігі ағзалардың қалыпты тыныс алуымен салыстырғанда өте
төмен қарқындығы [37].
Сусыздану кезінде ағзалар жоғары температураның, өзгермелі осмос
қысымының әсерінен, аштыққа ұшырайды. Бұл факторлардың әсері кезінде
клеткалар метаболизмінің қайта құрылуы жүреді, бұнда адаптациялық
реакциялар жүзеге асады.
Бұл үрдістер энергияның жұмсалуын қажет етеді, ол клеткадан тыс
қоректік заттардың жоқтығы кезінде клетка ішілік химиялық қосылыстардың
арқасында генерацияланады. Тыныштықтағы жасушалар осмостық реттеу, клетка
ішілік рН-ты сақтап тұру, ыдырайтын ақуыз бен рибонуклеин қышқылдарының
синтезі үшін белгілі мөлшерде энергияны қажет етеді.
Нуклеин қышқылдарының өзгеруі. Әдебиетте сусыздану мен регидратация
үрдісінің нуклеин қышқылдарына әсері жайында мәліметтер аз, алайда азот пен
нуклеин қышқылдарының жоғары құрамы бар жасушаларда, бұл заттары аз
клеткаларға қарағанда, сусыздануды нашар өтеді. Клеткалардағы
дезоксирибонуклеин қышқылдарының мөлшері бөліну кезеңінен басқа, тұрақты
болып келеді, ал рибонуклеин қышқылдары өсу фазасы, жасушаның биосинтездік
үрдістері интенсивтілігіне тәуелді өзгереді. Мысалы, шытқылардың жаңа
биомассасын сақтауда нуклеин қышқылдардағы өзгерістер бақыланатындығы
анықталған. Осылайша, 350С температурада сақталған ашытқыларда алғашқы 6-8
күнде жасушадағы нуклеин қышқылдарының жалпы санының өсуі байқалған,
рибосомды РНҚ максимумына сақтаудың 5-ші күніне, ал ДНҚ – 7-ші күніне
жетеді. Бұл уақыт аралығында жасушалар өсімінің аз (2-5%) мөлшері
бақыланған. Ең сезімтал ақпараттық РНҚ. Нан ашытқыларының кептірілуі мен
лиофилизациясы белгілі бір лакуста генетикалық өзгерістерді тудыратындығы
белгіленген, бұл өзгерістер сусыздану кезінде өтетіндігін авторлар
бақылаған себебі ұқсас жағдайларда құрғақ препаратты ұзақ сақтау кезінде
бұндай өзгерістер тумайды [38].
Лиофилизация кезінде ДНҚ-ның бұзылуы Е.coli-де белгіленген берілген
микроорганизмдердің лиофилизациясы ДНҚ-ның ыдырауын тудыратыны анықталған
[39]. Бұл бұзылулар тек сәулеленуге резистентті штамдарда ғана 370С
температурада NaCl-дың 0,9% ерітіндісінде реактивациялау кезінде
репарацияланады. Жоғары температураның әсерінен РНҚ-ның ферментациялық
ыдырау жүзеге асады. Бұл кезде рибонуклеоза белсенді немесе оның ингибиторы
денитурацияланады деп болжамданады.
Көптеген зрттеушілер ашытқылардың сусыздануы кезінде нуклеин
қышқылдары мөлшерінің азаюы және нуклеотидтердің көбеюі жүретіндігін
анықтаған. РНҚ дегратациясының дәрежесі жасушаларды дақылдау жағдайларына
тәуелді. РНҚ дегратациясы негізінен клеткалардың қалдық ылғалдығы 20%-ға
дейін төмендеуі кептірудің алғашқы үрдістерінде жүзеге асады. Бұл кезеңде
клеткадан барлық бос су жойылып, байланысқан су шыға бастайды. Бұл РНҚ
бұзылуының ферментативті үрдістермен байланыстылығын болжамдауға негіз
береді. Интактты және сусызданған клеткалар РНҚ-сын фракциялау нәтижесінде
дегидратация кезінде негізінен жоғары молекулалы РНҚ-лар бұзылатындығы
анықталған. РНҚ дегидратациясының дәрежесі кептірілген клеткалардың
тіршілікке қабілеттілігімен корреляцияланбайтындығы өте маңызды. Алдында
жүргізілген зерттеулерде дегидрленген клеткалардың реактивациясы
басталуынан кейін оларда РНҚ мен ақуыз синтездері бірден жүруі мүмкін деп
анықталған. Бұл сусызданған ағзаларда белок синтездерін инициациялау үшін
қажетті РНҚ-ң барлық түрлерінің жеткілікті мөлшері сақталатындығын
дәлелдейді [40].
Сусыздану кезінде сілтілік және қышқылды фосфатазаның белсенділігін
зерттеу кезінде қызықты мәліметтер алынған. 370С темп-да 24 сағат бойы баяу
кептіру немесе лиофилизация әдісімен сусыздандыру кезінде сілтілік
фосфатазаның белсенділігі аса өзгермеген. Баяу сусыздандыру кезінде
қышқылдық фосфатазаның белсенділігі бастапқы биомассамен салыстырғанда
шамамен 2-3 есе жоғарылаған.
Ақуыздық заттардың өзгеруі. Микоорганизмдердің құрғақ биомассасы 30-80%
ақуыздан тұрады. Микоорганизм клеткасындағы гликоген немесе басқа қор
заттар неғұрлым аз болса, соғұрлым ақуыз мөлшері жоғары болады [41].
Көптеген авторлар еңбектері бойынша, кептіру кезіндегі микоорганизмдер
жасушаларының тірі сақталуы олардағы азотты заттардың болуына тәуелді
болады; азот мөлшері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым өлі клеткалар саны
көбірек және олардың белсенділігі төменірек болады.
Ақуыздар жоғары молекулалы заттар болып табылады, аминқышқылдардың көп
мөлшерінен құралады. Ең төмен молекулалы ақуыздардың өзі 100-ден астам
аминқышқылдарының қалдықтарынан, ал жоғары молекулалылары – ондаған
мыңдардан құралады.
Қарапайым ақуыздар – протеиндер жасушаларда әдетте қор заттары болып
табылады және белсенді физиологиялық рольге ие емес. Заманауи көзқарас
бойынша, физиологиялық белсенді күрделі белоктар – протеидтер болып
табылады, олар ақуыздық бөліктен басқа, белоктық емес бөліктен тұрады.
Протеидтерден жасуша тіршілігінде аса маңызды функцияларды
нуклеопротеидтер, липопротеидтер және ферменттер атқарады. Протеиндер де,
протеидтер де клетканың аса лобильді және термосезімтал компоненттеріне
жатады. Ақуыз денатурациясын тудыратын барлық факторлар микроорганизмдер
клеткаларының инактивациясына әкеледі.
Тірі ағзадағы барлық химиялық үрдістер ферменттермен байланысып, олар
арнайы ақуыздар болғандықтан, биологиялық катализаторлар қызметін атқарады.
Тотығу-тотықсыздану үрдістерін катализдейтін ферменттер әдетте күрделі
белоктар – протеидтерге жатады. Бұл ферменттер, ақуыздық бөлігінен басқа,
термотұрақты қосылыстар – нуклеотидтер, витаминдер, сонымен қатар темір,
мыс т.б. атомдарынан құралады.
Микроорганизмдерді кептіру кезінде азотты қосылыстар қатты өзгереді.
Клетканың протеолитикалық ферменттерінің әсері нәтижесінде белок ыдырайды,
бұны аминді азоттың өсуі дәлелдейді. Осыған байланысты температураның
ферменттердің белсенділігіне және ферментативті реакияларға әсері 2
аспектіде қарастырылуы қажет. Біріншіден, ферментативті реакциялар
жылдамдығы қыздыру кезінде жоғарылайды; және керісінше салқындату жолымен
ферментациялық үрдістер жылдамдығын төмендетуге, яғни ферменттердің
белсенділігін төмендетуге болады. Екіншіден, белгілі температурадан жоғары
қыздыру ферменттердің толық инактивациясына әкеледі. Әдетте ферменттер 5мин
ішінде 750С температура шамасында инактивацияланады. Бірақ ерекше жағдайлар
да бар: кейбір ферменттер 400С температурада да инактивацияланады, ал
кейбіреулері 1000С t-да да, ыдырамайды. Ферменттердің инактивациялану
дәрежесі экспозияға, яғни берілген ферментке температура әсерінің
ұзақтығына тәуелді болады.
Жоғары температура әсері кезінде ақуыздың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
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:
1. Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылдарының морфометриялық
параметрлерінің өзгерісі;
2. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы;
3. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылын сақтау.
Зерттеу материалдары: Spirulina platensis дақылы.
Зерттеу әдістері: микробиологиялық және альгологиялық әдістер.
Негізгі нәтижелері:
1. Дегидратация тәсіліне тәуелсіз, Spirulina platensis сусыздануы
бақылау дақылымен салыстырғанда, клеткалар және трихомдар
мөлшерлерінің кішіреюіне әкеледі.
2. 30 0С 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.
3. Сусыздану жағдайында сақталған Spirulina platensis дақылының
тіршілікке қабілетті клеткалары сақтау уақыты неғұрлым ұзақ болса,
соғұрлым төмен болады.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 4
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 5
1 Әдебиетке шолу 5
1.1 Spirulina platensis дақылының табиғатта таралуы 5
1.2 Микроорганизмдер анабиозы 7
2 Зерттеу материалдары және әдістері 19
2.1 Зерттеу обьектілері 19
2.2 Spіrulіna platensіs өсіру әдістері 19
2.3 Spіrulіna platensіs ангидробиоз жағдайына ауыстыру әдістері 20
2.4 Өлі және тірі клеткалардың санын анықтау 20
3 Зерттеу нәтижелері және оларды талдау 21
3.1 Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылының 21
морфометриялық параметрлерінің өзгерісі
3.2 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының 24
реактивациясы
3.3 Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылын сақтау 29
ҚОРЫТЫНДЫ 30
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ƏДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 31
ҚОСЫМША 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:
1. Сусыздандыру кезінде Spirulina platensis дақылдарының морфометриялық
параметрлерінің өзгерісі;
2. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis дақылының реактивациясы;
3. Ангидробиоз жағдайында Spirulina platensis клеткасын 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 (CaHCO3) ерімеитін (CaCO3)
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 60-64C0 температурада Fіscherella sp. (Mastіgocladus
lamіnosus) және S.lіvіdus өседі. Ал, S.lіvіdus-тың кейбір штамдары 70-74C0
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, N2 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 N2 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 25-30С0 температурада жақсы өсетін
болса, ал кейбір түрлері (мысалы, Anabaena flos-aquae) 20-23С0–қа дейінгі
температурада өсуі байқалған. Табиғи жағдайда, кейде олар 0C0-қа жақын
температурада өсіп, термофильді түрлері үшін оптимальдық температурасы 45С0
және оданда көп. Максимальды температура, кейбір цианобактериялардың дамуы
үшін 70-74С0 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 О2-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 400С, түнгі температура 250С қолайлы екенін көрсетсе, 450С
температурада 24 сағаттан соң клеткалары ыдырай бастайды. Ал зертханалық
жағдайда 35-37С0 температурада көптеген спирулина түрлерінің өсу деңгейі
белгіленгенмен, оларға сыртқы ортаның 32-35С0 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:
1. ангидробиоз – булану жолымен суды жоғалту жағдайы;
2. осмобиоз – жоғары осмостық қысымға ие ерітінді көмегімен ағзадан суды
жоюдан кейін пайда болатын жағдай;
3. криобиоз тірі ағзаларды қатыру кезінде пайда болады.;
4. 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:
1. Тірі ағзалардың сусыздануы кезінде жасушаның құрылымдары мен
макромолекулалары бұзылуы немесе жойылуы мүмкін. Бұл жағдайда, әрине,
олардың репарациясы немесе қалпына келтірілуі үшін уақыт қажет.
2. 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 ≈ 0,1мольл). 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 – 0,3гг) және түрлі зарядталған иондар
береді.
Сонымен, егер бос су негізінен биохимиялық реакциялардың өтуін
анықтаса, байланысқан су – құрылымдардың клеткалық компоненттерінің
физикалық қасиеттерін анықтайды. Сусыздану кезінде ең алдымен бос су
жойылады, бұл кезде клеткаішілік компоненттердің концентрациясы көп есе рет
(2-5 есе) өседі, бұл биохимиялық реакциялардың жылдамдығын өзгертеді.
Сондықтан да микроорганизмдердің оптимальды температурада 20-24% ылғалдылық
жағдайында ұзақ болуы (24 сағат) микробты популяцияның көп бөлігінің
өліміне әкелетіндігі таңқалдырмайды [25].
Сусыздану – дегидратация кезінде жасушалардағы өзгерістер.
Микроорганизмдердің сусыздану – дегидратация үрдісі әрқашан қарастырылатын
жүйедегі белгілі өзгерулермен байланысты. Популяциялық деңгейде тіршілікке
қабілетті жасушалар санының төмендеуі байқалады; жасушалық деңгейде клетка
беткейінде, ядрода әсіресе, мембранды құрылымдарда өзгерістер анық
көрінеді, молекулалық деңгейде жасушалардың анабиотикалық жағдайда
болғаннан кейін биополимерлер молекулаларының; әсіресе олардың
функцияларының белгілі өзгерістерін атауға болады [26].
Жасыл балдырлардың түрлі жүйелік топтарында қорғаныш – бейімделу
реакциялары табылған. Ұсақ суқоймаларының кебуі кезінде қозғалмалы
зооспораларды емес, сусыздануға төзімді қозғалмайтын апланоспораларды
түзеді. Жазда пайда болған апланоспоралар оңай өседі, ал күзде криптобиозға
анабиоз түседі де, олар өсе алмайды. Жоғары температураның (400С-ден
жоғары) әсері Lignemaceae туысының балдырлары спирогира мен мужацияда
салыстырмалы тез реакцияға әкеледі, нәтижесінде зигоспоралар емес,
коньюгациясыз партеноспоралар түзіледі. Мужоцияда ауа температурасы 30С
немесе одан төмен кезде де зигоспоралар орнына партеноспоралар түзіледі.
Тыныштық кезеңдерінде (апланоспора, партеноспора) криптобиоз (анабиоз)
жағдайына көшуге мүмкіндік беретін протопласттың гелефикациясы үрдісі
жүреді [27].
А.Г.Генкель Pelirtia canaliculata-да суды байлайтын ерекше имбибициозды
ұлпасын сипаттаған. Суда вегетацияланатын балдырлардың көбісі
сусыздандыруға төтеп бере алмайды, алайда оларда тіршілік етудегі жағымсыз
жағдайларға төтеп бере алуды қамтамасыз ететін зиготалар, апланоспоралар,
акинеттер және партеноспоралар түріндегі қорғаныш құрылғылары пайда болады.
Сусыздануға бейімделудің негізгі үрдістері протоплазмада жүреді, ал қабық
пен пальмелле түрлі жағдайлар негізінен оларды бактериялардың шабуылынан
қорғайды.
Құрғау жолымен анабиозға көшкен кездегі ағзалардың сыртқы түрі ұлпа
жасушаларының өзгерістерін көрсетеді. Осылайша, коловраткалар көлемінің
кішіреюі (бүрісуі) және жуандауы байқалады, тасбақа сүлмесі (olobranhus
jantsenus) құртқа ұқсамайтын, түйметәрізді, ағаш секілді қатты, қара құрғақ
пластикаға айналады. Құрғатумен сусызданған ашытқы ағзалары мен
бактериальды клеткалардың электронды-микроскопиялық зерттелуі көлемінің
кішіреюі мен жасуша пішіндерінің өзгеруін көрсетті. Бұл жағдайларда
бөлшектік плазмолиз– цитоплазмалық мембрананың клетка қабығынан алшақтауы
байқалады. Құрғақ ашытқылардың цитоплазмалық мембранасы сусыздану кезіндегі
жасушалық бүрісуі арқасында пайда болатын арнайы фестанч атты қатпарлыққа
ие [28;29].
Құрғау нәтижесіндегі анабиозға көшу кезінде коловраткалардың, басқа да
жануарлар мен өсімдіктер клетка протоплазмасының жуандауы, қоюлануы
байқалады. Бұл кезде клетка құрамының, атап айтқанда, алейронды немесе
крахмальды дәндердің әлдебір орын ауыстыруы табылмаған, бұл протоплазманың
жоғары тұтқырлығымен түсіндіріледі. Көптеген авторлар зерттеулерінің
негізінде құрғақ дәндер мен микроорганизмдердің протоплазмасы қатты гельдің
қасиеттеріне ие екендігі анықталған. Кейбір авторлар құрғау кезінде
протоплазмадағы кристализация құбылыстары жайында айтады [30].
Алайда құрғайтын клеткадағы қор заттардың концентрациясын жоғарылатқан
кезде олардың кристализациясы жайында ғана сөз қозғауға болады;
протоплазманың өзіндік жұқа гельді құрылымы бұзылмайды, бұны қарапайым болу
мен тіршілік әрекеттерінің көшу кеззіндегі оның қалыпты жағдайға оралуы
дәлелдейді [31].
Құрғау кезінде клетка органеллары да қатты күйге көшіп, кейбір
өзгерістерге ұшырайды. Сусыздану кезінде ядролардың пішіндері өзгереді,
олар бұрышты болып, ұзарады, кейде олардың фрагментациясы табылады
(лиофилизациядан кейін). Олардың сорбциялық қасиеттері де өзгереді, бұны
кариоплазманың диффузды ақшыл-жасыл жарықтануы білдіреді, қалыпты жағдайда
тек кариосома жарықтанады, кариоплазма люминасцетпейді. Жасушалардың баяу
сусыздануы кезінде хроматиннің конденсациясы жүреді, және әдетте митоз
кезеңінде ғана көрінетін спиральды хромосомалар ядроларда анық байқалады.
Әдетте олардың барлығы компактты упаковкамен сипатталады. Сонымен
ағзалардың жылдамдырақ дегидратациясы конденсацияланғаан хроматин ядрода
ақшыл концентрлі аймақтар түрінде табылатындығына әкеледі, бұған берілген
жағдайда ядролардағы хроматин конденсациясының төменірек дәрежесі куә бола
алады. Хроматин конденсациясының түрлі дәрежесі ашытқы клеткаларын
сусыздандыру кезінде анықталған [32].
Кепкен және қатты вакуольдерге алейронды дәндер де кіреді.
Митохондриялардың құрылымы мен пішіні өзгермейді, сонымен қатар мембраналы
элементтердің, кристалдардың бұзылуы немесе электронограммалардағы
митохондрий матриксі жағдайының өзгеруі табылған жоқ. Алайда, жарық
аймағындағы (митохондрияның нуклеоиды) клетка дегидратациялары үрдісінде
митохондриялы ДНҚ анығырақ көрінетіні анықталған [33]. Митохондриялар
анабиоз жағдайынан клеткалар реактивациясының ерте кезеңдерінде
функциональды белсенділігі қалпына келетін және реактивация үрдісі кезінде
бөлінумен бірнеше рет көбейетін органеллалар болып табылатындығы айтылған.
Құрылымдық бүтінділіктің сақталуы мен митохондрияның функциональды
белсенділігінің ерте қалпына келуі жасушалардың тіршілікке қабілеттілігін
сақтау үшін аса маңызды болып табылады, себебі клеткаішілік бұзылулардың
көптеген басқа репарация үрдістері энергияның жұмсалуын қажет етеді, оның
генерациясы митохондриялармен байланысты.
Түрлі құрылымдардың биомембраналары барлық бос және байланысқан судың
бір бөлігін жоғалту жағдайларында негізгі функцияларын – барьерлік,
транспортық, энергия генерациялаушы сияқты бұзылады. Эукариоттық клетканың
цитоплазмалық мембранасының функциональды сипаттамаларына сусызданудың
әсерін зерттегенде, өткізгіш қасиеттерінің жоғарылауы кезінде табылатын
анық молекулалық құрылуының орын ауыстырулары қалдық ылғалдылықтың
диапазоны 20-30%-ға жеткен кезде болғаны аықталған. Бұл өзгерістер
жасушалардың байланған судың аз мөлшерін жоғалту бастамасымен байланысты
болды. Қалыпты мембраналық құрылым сусызданған клеткалардың су буындағы
баяу және біртіндеген регидратация үрдісімен қалпына келтіріле алады [34].
Бекер М.Е. мен басқа авторлар 1977 ж. дегидратталған биомембрана
аймағының гипотетикалық моделін ұсынған. Олар гидрофобты өзара
әсерлесулердің әлсіреуі нәтижесінде бос су мен байланысқан су бөлігінің
жоқтығы аймақтарында биомембрана фосфолипидтер молекулаларының
ориентациясын өзгертеді деп болжамдаған [35]. Биомолекулалы қабаттың орнына
фософлипидтердің гексоганальды жинақтаулары пайда болады. Бұл кезде
мембраналы ақуыздардың бөлек молекулаларының тұтас жүйеден шығуы мүмкін.
Ақуыздың липидті қоршауындағы өзгерістер осы белоктар белсенділігіндегі
функциональды өзгерулеріне әкеп соғуы мүмкін.
Арнайы бояудан кейін цитоплазмалық мембранамен клеткалық қабықтың тек
белгілі орындарында ғана полифосфаттар мен фосфордың басқа қосылыстарының
жинақталуы көрінеді. Осылайша, мысалы, құрғақ ашытқылардың реактивациясынан
кейін полифосфаттар мен трегалозаның қайта бөлулері де вакуольдердің
барьерлі функциясының бұзылуын дәлелдейді [36].
Егер сусыздану немесе регидратация кезінде лизосомалардың барьерлі
қызметі бұзылса, жасушалар лизисінің жүруі мүмкін. Кептіруден кейін
лиосомды мембраналардың калий және магний иондары үшін өткізгіштігі
жоғарылайды. Мүмкін бұл популяция мүшелерінің бір бөлігінің инактивациясы
себептерінің бірі болып табылады.
Ядромен митохондриялар құрылымындағы жоғарыда сипатталған өзгерістері
ағзаның жағымсыз жағдайларға бейімделу реакциялары болып табылады. Сонымен
қатар дегидратация кезінде жасуша мөлшерінің кішіреюінен пайда болатын
цитоплазмалық мембрананың қатпарлығының түзілуі де сусыздануға
физиологиялық реакциясы болып табылады.
Электронды – микроскоптық зерттеулер бойынша, сусыздану үрдісі кезінде
өлген жасушалар анабиотикалық жағдайдағылардан болып табылады. Плазмолиз,
цитоплазмалық және ядролық мембраналардағы жыртылулардың болуы, ядро
көлемінің аса кішіреюі және басқа да қалпына келтірілмейтін бұзылулармен
ерекшеленеді.
Сусыздану кезінде клеткадағы биохимиялық өзгерістер анабиозға өту
процестерінің қарқындылығының төмендеуімен сипатталады. Қор заттар
синтезінің тоқтауы және су мөлшерінің төмендеуі байқалады, бұл кезде тыныс
алу қарқындылығы да күрт төмендейді.
Табиғи жағдайларда ауаның жоғары ылғалдылығы кезінде ағза толық
анабиозға өтпей анықталмайды, толық емес анабиоз жағдайында тоқтайды. Бұл
жағдайда бос су болмаған кезде тіршілік әрекеттеріне тән шынайы тыныс алу
жүрмейді. Мысалы, тыныштық күйдегі құрғақ дәндердегі тыныс алумен
байланысқан биэлектрлік потенциал нольге тең болып шығады. Алайда қандай да
бір бұзылу үрдістері жүреді. Бұл аз газ алмасу– оттегіні жұтып,
көмірқышқылды бөлумен сипатталады. Толық емес анабиоз кезіндегі бұл газ
алмасу интенсивтілігі ағзалардың қалыпты тыныс алуымен салыстырғанда өте
төмен қарқындығы [37].
Сусыздану кезінде ағзалар жоғары температураның, өзгермелі осмос
қысымының әсерінен, аштыққа ұшырайды. Бұл факторлардың әсері кезінде
клеткалар метаболизмінің қайта құрылуы жүреді, бұнда адаптациялық
реакциялар жүзеге асады.
Бұл үрдістер энергияның жұмсалуын қажет етеді, ол клеткадан тыс
қоректік заттардың жоқтығы кезінде клетка ішілік химиялық қосылыстардың
арқасында генерацияланады. Тыныштықтағы жасушалар осмостық реттеу, клетка
ішілік рН-ты сақтап тұру, ыдырайтын ақуыз бен рибонуклеин қышқылдарының
синтезі үшін белгілі мөлшерде энергияны қажет етеді.
Нуклеин қышқылдарының өзгеруі. Әдебиетте сусыздану мен регидратация
үрдісінің нуклеин қышқылдарына әсері жайында мәліметтер аз, алайда азот пен
нуклеин қышқылдарының жоғары құрамы бар жасушаларда, бұл заттары аз
клеткаларға қарағанда, сусыздануды нашар өтеді. Клеткалардағы
дезоксирибонуклеин қышқылдарының мөлшері бөліну кезеңінен басқа, тұрақты
болып келеді, ал рибонуклеин қышқылдары өсу фазасы, жасушаның биосинтездік
үрдістері интенсивтілігіне тәуелді өзгереді. Мысалы, шытқылардың жаңа
биомассасын сақтауда нуклеин қышқылдардағы өзгерістер бақыланатындығы
анықталған. Осылайша, 350С температурада сақталған ашытқыларда алғашқы 6-8
күнде жасушадағы нуклеин қышқылдарының жалпы санының өсуі байқалған,
рибосомды РНҚ максимумына сақтаудың 5-ші күніне, ал ДНҚ – 7-ші күніне
жетеді. Бұл уақыт аралығында жасушалар өсімінің аз (2-5%) мөлшері
бақыланған. Ең сезімтал ақпараттық РНҚ. Нан ашытқыларының кептірілуі мен
лиофилизациясы белгілі бір лакуста генетикалық өзгерістерді тудыратындығы
белгіленген, бұл өзгерістер сусыздану кезінде өтетіндігін авторлар
бақылаған себебі ұқсас жағдайларда құрғақ препаратты ұзақ сақтау кезінде
бұндай өзгерістер тумайды [38].
Лиофилизация кезінде ДНҚ-ның бұзылуы Е.coli-де белгіленген берілген
микроорганизмдердің лиофилизациясы ДНҚ-ның ыдырауын тудыратыны анықталған
[39]. Бұл бұзылулар тек сәулеленуге резистентті штамдарда ғана 370С
температурада NaCl-дың 0,9% ерітіндісінде реактивациялау кезінде
репарацияланады. Жоғары температураның әсерінен РНҚ-ның ферментациялық
ыдырау жүзеге асады. Бұл кезде рибонуклеоза белсенді немесе оның ингибиторы
денитурацияланады деп болжамданады.
Көптеген зрттеушілер ашытқылардың сусыздануы кезінде нуклеин
қышқылдары мөлшерінің азаюы және нуклеотидтердің көбеюі жүретіндігін
анықтаған. РНҚ дегратациясының дәрежесі жасушаларды дақылдау жағдайларына
тәуелді. РНҚ дегратациясы негізінен клеткалардың қалдық ылғалдығы 20%-ға
дейін төмендеуі кептірудің алғашқы үрдістерінде жүзеге асады. Бұл кезеңде
клеткадан барлық бос су жойылып, байланысқан су шыға бастайды. Бұл РНҚ
бұзылуының ферментативті үрдістермен байланыстылығын болжамдауға негіз
береді. Интактты және сусызданған клеткалар РНҚ-сын фракциялау нәтижесінде
дегидратация кезінде негізінен жоғары молекулалы РНҚ-лар бұзылатындығы
анықталған. РНҚ дегидратациясының дәрежесі кептірілген клеткалардың
тіршілікке қабілеттілігімен корреляцияланбайтындығы өте маңызды. Алдында
жүргізілген зерттеулерде дегидрленген клеткалардың реактивациясы
басталуынан кейін оларда РНҚ мен ақуыз синтездері бірден жүруі мүмкін деп
анықталған. Бұл сусызданған ағзаларда белок синтездерін инициациялау үшін
қажетті РНҚ-ң барлық түрлерінің жеткілікті мөлшері сақталатындығын
дәлелдейді [40].
Сусыздану кезінде сілтілік және қышқылды фосфатазаның белсенділігін
зерттеу кезінде қызықты мәліметтер алынған. 370С темп-да 24 сағат бойы баяу
кептіру немесе лиофилизация әдісімен сусыздандыру кезінде сілтілік
фосфатазаның белсенділігі аса өзгермеген. Баяу сусыздандыру кезінде
қышқылдық фосфатазаның белсенділігі бастапқы биомассамен салыстырғанда
шамамен 2-3 есе жоғарылаған.
Ақуыздық заттардың өзгеруі. Микоорганизмдердің құрғақ биомассасы 30-80%
ақуыздан тұрады. Микоорганизм клеткасындағы гликоген немесе басқа қор
заттар неғұрлым аз болса, соғұрлым ақуыз мөлшері жоғары болады [41].
Көптеген авторлар еңбектері бойынша, кептіру кезіндегі микоорганизмдер
жасушаларының тірі сақталуы олардағы азотты заттардың болуына тәуелді
болады; азот мөлшері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым өлі клеткалар саны
көбірек және олардың белсенділігі төменірек болады.
Ақуыздар жоғары молекулалы заттар болып табылады, аминқышқылдардың көп
мөлшерінен құралады. Ең төмен молекулалы ақуыздардың өзі 100-ден астам
аминқышқылдарының қалдықтарынан, ал жоғары молекулалылары – ондаған
мыңдардан құралады.
Қарапайым ақуыздар – протеиндер жасушаларда әдетте қор заттары болып
табылады және белсенді физиологиялық рольге ие емес. Заманауи көзқарас
бойынша, физиологиялық белсенді күрделі белоктар – протеидтер болып
табылады, олар ақуыздық бөліктен басқа, белоктық емес бөліктен тұрады.
Протеидтерден жасуша тіршілігінде аса маңызды функцияларды
нуклеопротеидтер, липопротеидтер және ферменттер атқарады. Протеиндер де,
протеидтер де клетканың аса лобильді және термосезімтал компоненттеріне
жатады. Ақуыз денатурациясын тудыратын барлық факторлар микроорганизмдер
клеткаларының инактивациясына әкеледі.
Тірі ағзадағы барлық химиялық үрдістер ферменттермен байланысып, олар
арнайы ақуыздар болғандықтан, биологиялық катализаторлар қызметін атқарады.
Тотығу-тотықсыздану үрдістерін катализдейтін ферменттер әдетте күрделі
белоктар – протеидтерге жатады. Бұл ферменттер, ақуыздық бөлігінен басқа,
термотұрақты қосылыстар – нуклеотидтер, витаминдер, сонымен қатар темір,
мыс т.б. атомдарынан құралады.
Микроорганизмдерді кептіру кезінде азотты қосылыстар қатты өзгереді.
Клетканың протеолитикалық ферменттерінің әсері нәтижесінде белок ыдырайды,
бұны аминді азоттың өсуі дәлелдейді. Осыған байланысты температураның
ферменттердің белсенділігіне және ферментативті реакияларға әсері 2
аспектіде қарастырылуы қажет. Біріншіден, ферментативті реакциялар
жылдамдығы қыздыру кезінде жоғарылайды; және керісінше салқындату жолымен
ферментациялық үрдістер жылдамдығын төмендетуге, яғни ферменттердің
белсенділігін төмендетуге болады. Екіншіден, белгілі температурадан жоғары
қыздыру ферменттердің толық инактивациясына әкеледі. Әдетте ферменттер 5мин
ішінде 750С температура шамасында инактивацияланады. Бірақ ерекше жағдайлар
да бар: кейбір ферменттер 400С температурада да инактивацияланады, ал
кейбіреулері 1000С t-да да, ыдырамайды. Ферменттердің инактивациялану
дәрежесі экспозияға, яғни берілген ферментке температура әсерінің
ұзақтығына тәуелді болады.
Жоғары температура әсері кезінде ақуыздың ... 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