ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.09.2021
Просмотров: 8186
Скачиваний: 57
Минералдық заттар жасушаны өртегеннен кейінгі кұлден табылады. Төмендегідей көптеген минералдық заттар (N, S, Ca, K, Mg, Fe, Mn), сонымен қатар микроэлементтер (Zn, Cu, Co, Ba) кездеседі. Қоректену түрлері және энергия алу әдістері бойынша бактериялардың жіктелуі. Бактерия метаболизмінің негізгі мақсаты өсу , дәлірек айтқанда жасушаның барлық құрылымдарының үйлесімді ұлғаюы болып табылады. Бактерия жасушасының негізі көміртегі атомынан тұратын органикалық қосылыстар (ақуыздар, көмірсулар, нуклеин қышқылдары) болғандықтан, жасуша өсу үшін үздіксіз көміртегі атомдарының түсіп тұруын қажет етеді. Сіңірілетін көміртегі алу көзіне байланысты бактерияларды төмендегі түрлерге бөледі:
Аутотрофтар (гректің autos- өзім, trophe- қоректену)-өз жасушаларын құруда көміртегін ауадағы СО2 - нен сіңіретіндер.
Гетеротрофтар (грекше heteros- басқа)-көміртегіні органикалық қосылыстардан пайдаланатындар. Жеңіл сіңірілетін көміртегі көздері гексозалар, көпатомды спирттер, аминқышқылдар болып табылады.
Энергия көзі ретінде күннің жарығын пайдаланатын организмдерді фототрофтар деп атайды. Ал тотығу-тотықсыздану реакцияларының нәтижесінде пайда болған энергияны пайдаланатын организмдерді хемотрофтар деп атайды.
Хемотрофтардың ішінде органикалық емес электрондарды(H2, NH2, H2S, Fe 2+ және т.б) пайдаланатындарды литотрофтар (гректің lithos-тас),ал органикалық қосылыстардың электрондарын пайдаланатындарды органоторфтар деп атайды.
Медициналық микробиология зерттейтін бактериялар гетерохемоорганотрофтарға жатады. Бұл топтың ерекшелігі, көміртегі көзі-энергия көзі болып табылатындығында.
Әр түрлі бактерияларда гететротрофтық дәрежесі біркелкі болмайды. Өлі органикалық заттармен қоректенетін және басқа организмдерге тәуелсіз микроорганизмдер-сапрофиттер (гректің sapros- шіріген, phitos-өсімдік) және қоректік заттарды макроорганизмнен алуға тәуелді гетеротрофты микроорганизмдер паразиттер (гректің parasitos- арамтамақ) деп бөлінеді.
Паразиттерді облигатты және факультативті түрлерге ажыратады. Облигатты паразиттер жасушадан тыс жерде мүлдем тіршілік ете алмайды. Оларға макроорганизм жасушасының ішінде ғана көбейе алатын Rickettsia, Coxiella, Ehrlichia, Chlamidia тұқымдастығының өкілдері жатады.
Факультативті паразиттер, сапрофиттер тәрізді иесінің жасушасынсыз қоректік орталарда in vitro, яғни дәлірек айтқанда организмнен тыс тіршілік етіп көбейе алады.
Бактерияларды in vitro жүйесінде дақылдандыру қоректік орталарда жүзеге асырылады. Жасанды қоректік орталар келесі талаптарға сай болуы тиіс:
1. Бактериялардың барлық тіршілік процестері суда өтетіндіктен кез-келген қоректік ортада жеткілікті мөлшерде су болуы қажет.
2. Гетеротрофтық бактерияларды дақылдандыру үшін ортада органикалық көміртегі көзі болуы керек. Бұл қызметті түрлі органикалық қосындылар атқарады: көмірсулар, аминқышқылдары, органикалық қышқылдар, майлар. Ең жоғарғы энергетика көзі глюкоза болып табылады, өйткені ол ыдырау барысында тікелей АТФ және биосинтетикалық жолдарға қажетті ингредиеннттерге бөлінеді. Бұл мақсатта ақуыздардың жартылай гидролизінің өнімі, поли-, олиго-, дипептидтерден тұратын пептон жиі пайдаланылады. Пептон және де бактериалдық ақуыздарды құруға қажетті аминқышқылдарын жеткізіп отырады.
3. Ақуыз, нуклеотидтер, АТФ, коферменттер синтездеу үшін бактерияға азот, күкірт, фосфат және басқа да минералдық заттар мен микроэлементтер қажет.
Азот көзі ретінде пептон болуы мүмкін, сонымен қатар көптеген бактериялар азот көзі ретінде аммоний тұздарын пайдалана алады.
Күкірт пен фосфорды бактериялар бейорганикалық тұздар ретінде пайдалануы мүмкін: сульфаттар және фосфаттар күйінде.
Ферменттердің дұрыс жұмыс жасауы үшін бактерияларға Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+ иондары қажет, оларды қоректік орталарға фосфат тұздары ретінде қосып отырады.
4. Көптеген микроорганизмдердің өсіп-өнуінде орта pH маңызды орын алады. Ортаның pH-ын белгілі бір деңгейде ұстап отыру, бактериялардың өздерінің тіршілік өнімдерінің нәтижесінде пайда болған улардан өліп қалмауы үшін қажет. Осы мақсатта қоректік ортаны фосфаттық буфер көмегімен буферлеп қояды. Зат алмасудың нәтижесінде шамадан тыс қышқыл бөлінген жағдайда қоректік ортаға кальций карбонатын қосады.
5.Ортаның белгіленген осмостық қысымы болуы керек. Бактериялардың көпшілігі изотониялық орталарда өседі, ал ортаның изотониялық болуы NaCl-дін 0,87%-дық концентрацияда қосу арқылы жеткізіледі. Кейбір бактериялар тұз концентрациясы 1%-дан төмен орталарда өсе алмайды. Бұндай бактерияларды галофильді бактериялар деп атайды.
Қажет болған жағдайда қоректік орталарға өсу фаторларын, кейбір бактериялардың өсуін басатын ингибиторлар, ферменттер әсерін күшейтетін субстраттар мен индикаторлар қосылады.
6. Қоркетік орталар стерильді болуы тиіс.
Консистенциясына байланысты қоректік орталар сұйық, жартылай сұйық және тығыз болып келеді. Орта тығыздығы агар-агар қосу арқылы жасалады.
Агар-агар – балдырлардан алынатын полисахарид. Ол 1000С температурада балқып, 45-500С – та қатады. Жартылай сұйық орта жасау үшін 0,5%, және тығыз орталар үшін 1,5-2% концентрацияда агар қосылады. Құрамы және қолданылу мақсатына қарай орталарды қарапайым, күрделі, элективті, минималды, дифференциалдық-диагностикалық және аралас қосарланған орталар деп бөледі.
Құрамына қарай орталар қарапайым және күрделі деп бөлінеді. Қарапайым орталарға пептонды су, қоректік сорпа және ет-пептонды агар жатады. Осы қарапайым орталардың негізінде күрделі орталар жасалынады, мысалы қантты және сарысулы сорпа, қанды агар.
Ортаны қолданылу мақсатына қарай элективті, байыту, дифференциалдық-диагностикалық деп бөледі.
Элективті деп белгілі бір түрге жататын микроорганизм ғана жақсы өсетін ортаны атайды. Мысалы pH 9 болатын сілтілі орта тырысқақ вибрионын бөліп алуға пайдаланылады. Басқа бактериялар, атап айтқанда ішек таяқшасы, сілтілік жоғары болғандықтан өспейді.
Байыту орталары – бұл белгілі бір бактерияның өсуіне жоғары мүмкіндіктер жасап, басқа бактериялардың өсуін басатын орталар (1- сурет). Мысалы, натридің селениті қосылған орта Salmonella тұқымдастығына жататын бактериялардың өсуін күшейтіп, ішек таяқшасының өсуін басып отырады.
Дифференциалдық-диагностикалық орталар бактериялардың ферментативтік белсенділігін зерттеуде қолданылады (2- сурет). Бұл орталардың құрамына фермент әсер ететін субстрат қосылған жай қоректік орта және субстратқа фермент әсерін тигізгенде түсін өзгертетін индикатор кіреді. Бұндай ортаның мысалы ретінде Гисс ортасын келтіруге болады. Осы ортада бактерия жасушасы ферменттерінің қантты ыдыратуын зерттейді.
Аралас (қосарланған) орталар, бірлескен флораның өсуін басатын элективті орта мен микроб бөлетін ферменттің белсенділігін анықтайтын дифференциалдық-диагностикалық орталар біріктіріліп жасалады. Бұндай орталардың мысалы ретінде патогенді ішек таяқшаларын бөліп алуда қолданылатын Плоскирев ортасы мен висмут-сульфитті агарды келтіруге болады. Берілген екі орта да ішек таяқшасының өсуін басады.
3.1.2. Бактериялардың ферменттері.
Бактерия жасушаның барлық метаболиттік реакциялары негізінде 6 сыныпқа жататын ферменттер арқылы атқарылады: оксиредуктазалар, трансферазалар, гидролазалар, лигазалар, лиазалар, изомеразалар. Бактерия жасушасы түзетін ферменттер жасуша ішілік эндоферменттер немесе қоршаған ортаға бөліп шығарылатын экзоферменттер деп бөлінеді. Экзоферменттер жасуша ішіне келіп түсетін көміртегі мен энергияны сырттан тасымалдауда үлкен орын алады. Гидролазалардың көпшілігі экзоферменттер болып табылады, олар қоршаған ортаға бөлініп ірі молекулалы пептидтерді, полисахарид пен майларды жасуша ішіне енуге қабілетті мономерлер мен димерлерге дейін ыдыратады. Экзоферменттердің бірқатары мысалы гиалуронидаза, коллагеназа және басқалары агрессиялық ферменттер болып келеді. Ферменттердің кейбіреулері бактерия жасушасының периплазматикалық кеңістігінде орналасады. Олар заттарды бактерия жасушасына тасымалдауға қатысады. Бактерияның ферментативтік спектрі тұқымдастық пен туыстастықты және кейбір жағдайларда түрді көрсететін таксономиялық белгіге жатады. Сондықтан ферментативтік белсенділік спектрін анықтауды бактерияның таксономиясын белгілеуде қолданады. Экзоферменттерді диференциалдық-диагностикалық орталарда анықтауға болады, сондықтан бактерияларды идентификациялау үшін дифференциалдық-диагностикалық орталар жиынтықтарынан тұратын арнайы тест-жүйелер жасалынған.
3.1.3. Бактерия жасушасының ішіне заттарды тасымалдау механизмі.
Жасушаға қоректік заттардың келіп түсуіне ЦПМ жауапты. Қоректік заттар жасуша цитоплазмасына еніп, өзгерістерге ұшырау үшін, олар жасушаны қоршаған ортадан бөлетін шекаралық қабаттардан өтуі керек.
Бактериалық жасушаға қоректік заттарды тасымалдаудың екі түрі бар: енжар және белсенді.
Енжар тасымалдауда заттар тек қана концентрациялық градиент бойынша енеді. Бұл кезде энергия жұмсалмайды. Енжар тасымалдаудың екі түрін ажыратады: жай диффузия және жеңілдетілген диффузия. Жай диффузияда молекулалардың мөлшері мен липофилділігі негізгі орын алады, бұл кезде заттар жасушаға спецификалық емес жолмен енеді. Жеңілдетілген диффузия тасымалдаушы-ақуыз-пермеазалар қатысуымен өтеді. Бұл процестің жылдамдығы заттың сыртқы қабаттағы концентрациясына байланысты.
Белсенді тасымалдау кезінде зат жасуша ішіне тасымалдаушы-ақуыз – пермеаза көмегімен концентрация градиентіне қарсы енеді. Бұл кезде энергия шығындалады. Белсенді тасымалдаудың екі түрі бар. Белсенді тасымалдаудың бір түрінде шағын молекулалар (амин қышқылдары, кейбір қанттар) жасуша ішіне еніп, жасуша сыртына қарағанда 100-1000 есе артық болатын концентрациялық жағдай тудырады. Екінші тасымалдау түрін радикалдар транслокациясы деп атайды, бұл кезде кейбір қанттар (мысалы, глюкоза, фруктоза) жасушаға тасымалдануы кезінде фосфорилденеді, яғни химиялық өзгерістерге ұшырайды. Бұл процестерді жүзеге асыру үшін бактерия жасушасының ішінде фосфотрансферлі жүйе болады,оның құрамдық бөлігі белсенді фосфорлирленген түрдегі тасымалдаушы-ақуыз болып табылады.
3.1.4. Конструктивті метаболизм.
Бактерия жасушасының негізгі компоненттері құрлымдық ақуыздардан, аминқышқылдарынан, қант фосфаттарынан, пуриндік және пиримидиндік негіздер мен органикалық қышқылдардан полимеризация реакциясы нәтижесінде синтезделеді. Бұл құрылыстық ақуыздардың көзі энергетикалық метаболизмнің негізгі жолдарындағы аралық өнімдер болып табылады. Бактериялардың ішінде прототрофтар тобы тек қана көміртегі мен энергия көзінен барлық жасуша компоненттерін синтездеуге қабілеті бар. Егер бактерия биосинтетикалық процестерге қатысатын кез-келген ферментті синтездеу қабілетін жоғалтса, оның өсуі және көбеюі үшін жетіспейтін зат - өсу факторы қажет, бұндай бактериялар ауксотрофтар деп аталады. Өсу факторларына пуриндік және пиримидиндік негіздер, коферменттердің простетикалық топтарына кіретін витаминдер жатады.
Аминқышқылдарының биосинтезі. Бактериялардың көпшілігі ақуызды құрайтын 20 аминқышқылдарының барлығын да синтездейтін қабілетке ие. Бактерия жасушасының ақуыздары ферменттік қызмет атқарады және қосалқы құрылымдар: ЦПМ мен оның туындылары, жасуша қабырғасы, талшықтар, сонымен қатар кейбір бактериялардың капсулалары мен спораларының құрамына кіреді.
Аминқышқылдарының көміртектік қаңқалары зат алмасудың аралық өнімдерінен құралады.Бастапқы заты ретінде фруктозодифосфат (ФДФ), пентозофосфат (ПФ) және үшкарбонды қышқылдар циклы жолдарының өкілдері: пируват, кетоглутар қышқылы, оксалоацетат, фумарат, эритрозо-4-фосфат, рибозо-4-фосфат пайдаланылады. Аминотоптар тікелей аминдеу немесе қайта амминдеу нәтижесінде енгізіледі. Бейорганикалық азотты органикалық түріне өткізу барлық уақытта аммиак арқылы жүргізіледі. Нитраттар, нитриттер мен молекулалық азот алдын-ала аммиак қалпына келтірілгеннен кейін ғана органикалық қосылыстардың құрамына енгізіледі.
Тікелей амминдеу нәтижесінде тек қана L-аланин, L-аспартат, L-глутамат, L-глутамин құралады. Қалған аминқышқылдары өз аминтоптарын «біріншілік» аминқышқылдарының біреуін қайта аминдеу арқылы алады. Көпшілік жағдайда аминотоп түзілудің соңғы кезеңінде қайта аминдеу жолымен енгізіледі.
Нуклеотидтер биосинтезі. Нуклеин қышқылдары пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтерден түзіледі. Сонымен қатар, пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтер көптеген коферменттер құрамына еніп, полимеризациялау реакцияларының белсенділігін арттыруға және аминқышқылдарын, қанттарды, липидтерді тасымалдауға қатысады.
Нуклеотидтердің пентоздық бөлімінің бастапқы қосындылары, ПФ-жолдарында құрылатын рибоза-5-фосфат болып келеді.
Пиримидиндердің көміртектік қаңқасы үшкарбондар циклінде құралатын аспартаттан құрастырылады.
Азот атомдары, пуриндік аминтоптары және аминді пиримидиндер аспартат пен глутаминнен туындайды.
Майлар биосинтезі. Майлар немесе липидтер ЦПМ-ның және грамтеріс бактериялар жасуша қабырғасының маңызды компоненті бола отырып, қоректік зат ретінде де қызмет етеді. Бактериялық майларда негізінен ұзын тізбекті (С14-С18) қаныққан май қышқылдары мен бір қосарланған байланысы бар қанықпаған май қышқылдары кездесесді. Күрделі липидтер фосфатидилинозит, фосфатидилглецирин және фосфатидилэтаноламин түрінде кездесесді.
Көмірсулар биосинтезі. Бактерия жасушасындағы көмірсулар моно-, ди- және полисахаридтер күйінде кездеседі. Полисахаридтер кейбір капсулалар құрамына кіреді, крахмал мен гликоген қоректік зат қоры болып табылады.
Глюказаның түзілуі пируваттан кері реакция нәтижесінде және глюкозаның ыдырау жолдары есебінен атқарылады. Бір бағытта ғана жүретін реакцияларды айналып өту үшін глиоксилаттық цикл сияқты жанама жолдар болады.
Прокариоттарда зат алмасуының реттелуі. Жасушада жүретін реакциялардың барлығы ферменттермен катализденетін болғандықтан, зат алмасудың реттелуі ферменттік реакциялардың қарқынын реттеу арқылы жүзеге асырылады. Ферменттік реакциялардың жылдамдығын негізгі екі жолмен реттеуге болады: ферменттердің санын және олардың белсенділігін өзгерту арқылы.
Конститутивті ферменттермен байланысты биосинтетикалық жолдар бірінші ферменттің белсенділігін тежеумен(ингибирлеумен) реттеледі. Индуцибельді ферменттермен байланыстырылатын биосинтетикалық жолдар, олардың синтезін ақырғы өніммен басып тастау (репрессиялау) арқылы реттеледі.
Индуцибельді ферменттермен байланысты катаболикалық жолдар ферменттер синтезінің индукциясы мен катаболикалық репрессия арқылы реттеледі, ал констутивті ферменттермен өткізілетіні – олардың белсенділігіне аллостерикалық әсер ету арқылы реттеледі. Бұл жағдайда АТФ кері эффектор болса, АДФ – оң эффектор болады.
3.1.5. Энергетикалық метаболизм.
Бактерия жасушасындағы энергия АТФ түрінде кездеседі. Хемоорганотрофты бактерияларда энергияны АТФ түрінде алу реакциялары, фосфорилдеу реакциясымен байланысты тотығу-тотықсыздану реакциялары болып табылады. Осы реакцияларда тотыққан көміртегі жасушадан СО2 күйінде бөлінеді. Энергияны алу әдістеріне байланысты метаболизмнің бірнеше түрлері болады: тотығу немесе тыныс алу, ашыту немесе ферменттік және аралас.