Биология-химия кафедрасы

Лекция № 24

1. 
   Ылғалдылыққа байланысты микроорганизмдерді экологиялық топтарға бөлу.
   
2. 
   Топырақтағы микробтар популяциясының заңдылығы.
   

1.Су - барлық тірі организмдер үшін алмастырылмайтын орта. Организмдердің ортаның ылғалдылығына қажеттілігін судың белсенділігі (aw), салыстырмалы ылғалдылығы (%) және су потенциалымен (ф) белгілейді.

Судың белсенділігі дегеніміз - ол субстрат немесе ерітінді үстіндегі ауаның су буының қысымы. Ол салыстырмалы ылғалдылықпен байланысты. Су потенциалы организмнің суды сіңіруге жұмсаған термодинамикалық жұмысын көрсетеді (көбінесе бар бірлігімен өлшенеді). Көпшілік микроорганизмдердің өсуі үшін қолайлы судың белсенділігі 0,99-0,98 аралығында болады. 0,65-0,6 төмен болған кезде тек кейбіреулері ғана белсенділік танытады. Топырақ микроорганизмдер үшін топырақтың жалпы ылғал сыйымдылығы үлкен рөл атқарады, ол 60%-ға жуық болуы керек. Ылғал жетіспеген жағдайда микроорганизмдердің белсенділігі төмендейді, ал топырақ қүрғақшылық жағдайға үшыраған кезде мүлдем тежеледі. Алайда көптеген микро­организмдер мұндай жағдайда тыныштық клеткаларды спора, артроспора, циста, конидия түзу арқылы тіршілік қабілеттіліктерін сақтап қалады.

2.Температура микроорганизмдердің таралуына әсер етуші басты факторлардың бірі. Микроорганизмдер температураға қатысына байланысты мезофилді, термофилді жоне психрофилді деп болінеді. Көпшілік микроорганизмдер мезофилді болып табылады. Олар І0°С-тан 50-55'С температура аралығында өсе алады және де табиғатта кен тараған, оларды биологиялык белсенділігі төмендейтін экстремалды жағдайларда да кездестіруге болады.

Келесі бір кең таралған топ - бұл психрофилді организмдер. Жер бетінде тұрақты немесе уақытша төмен температуралы жерлер көп. Теңіз бен мұхит суларының көп бөлігіндегі температура 5°С төмен (-1,5°С-тан 4,5°С-қа дейін), ал мұхит түбінде одан да салқынырақ (3°С-дейін). Жердің беткі қабатында 2 С аспайтын жерлер 14%-ды құрайды. Жоғары белдеулердегі топырақтың жаз мезгіліндегі температурасы 10 С, ортаңғы белдеулерінде олардың температурасы 20°С аспайды, тау үңгірлеріндегі топырақтың температурасы 5-6°С деңгейінде болады. Атмосфераның жоғары қабаты - стратосферада да температура төмен.

Мекен ету орталарына қарай 5°С температурада тіршілік ете алатын микроорганизмдерді 2 топқа жіктейді:

салқын орта жағдайында тіршілік ететін (салқын теңіз бен мұхит сулары, тау үңгірлері мен орталық Антарктидағы мұз айдындары) облигатты психрофилдер.

тұрақты емес салқын орталарда мекен ететін және өсу температураларының диапозондары ауқымды жағдайда өсетін организмдер (континентальді климатты аймақтар мен тундра топырағы).

Тұрақты салқын орта жағдайларында вибриондар мен грам-теріс таяқшалар басым болады. Тұрақты емес температурасы бар аймақтарда грам-оң таяқшалар және микромицеттер басым. Психрофилдер балдырлар арасында да сипатталған. Кейбір балдыр үшін қолайлы температура жағдайы +5 С және одан темен.

Термофилдер бірнеше түрге жіктеледі: экстремалды термофилдер, стенотермофилдер, эвритермофилдер, термотолеранттылар. Ыстық бұлақтан бөлініп алынған бактерияларды 1968 жылдан бастап экстермалды термофилді микроорганизмдер тобына топтастыратын болды, ал 1980 жылдардан кейін 80-90 С температура жағдайында тіршілік ете алатын гипертермофилді бактериялар тобы бөліне бастады. Стенотермофилдер үнемі жоғары температура жағдайындағы орталарда тіршілік етеді. Эвритермофилдердің өсу температурасының шекарасы өте кең. Термофилдер барлық микроорганизмдер тобынан табылған: бактериялар. микромицеттер, балдырлар. қарапайымдылар.

Термотолерантты микроорганизмдер ерекше топты құрайды. Температура шекаралары бойынша олар эвритермофилдер мен мезофилдерге ұқсас. Олардың термотолеранттылығының ерекше белгісі бар: салыстырмалы түрде мезофилдер үшін қолайлы болып табылатын температура бірқатар (4-8 С) жоғарылаған жағдайдың өзінде де толерантты микроорганизмдердің өсу жылдамдығы ешбір өзгермейді, яғни не жоғарыламайды, не кемімейді.
Баќылау с±раќтары:

1. Ылғалдылыққа байланысты микроорганизмдерді экологиялық топтарға бөлу.

2.Топырақтағы микробтар популяциясының заңдылығы.
Лекция №25
Тақырыбы: Топырақтағы биологиялық құрамдастар
Жоспары:

1.Биотикалық құрамдастық туралы концепция.

2.Нейтралдылық концепция, амменсализм, паразиттілік, жыртқыштық, коммменсализм, мутуализм.

3.Симбиоз, метаболизм, сиптрофия, антогонизм.

4.Антибиотиктер және олардың практикалық маңызы.

5.Микроорганизмдердің өсімдіктер қарым-қатынасы.

6.Ризосфера, ризоплана, микориза, топырақ токсикозы.

7.Топырақтағы жәндіктермен микроорганизмдермен қатынасы.

Нейтрализм - бір-біріне ешбір әсер тигізбейді;

Кооператива - екі не одан да көп организмдер бірлесіп тіршілік етеді және белгілі бір функцияларын атқарады;

Симбиоз - ұзақ уакыт тығыз байланысып, бір-біріне пайда келтіріп тіршілік етеді. Симбиоз облигатты не факульта­тива болуы мүмкін;

Агрессивті - бір организм екінші организмге зиян келтіріп пайда табады.

Микроорганизмдер карым-қатынасы. Эволюциялық даму барысында табиғи ортада микроорганизмдер тобы мен түрлер арасында күрделі әрі алуан түрлі қарым-қатынастар қалыптасқан. Табиғи жағдайда кооператива қарым-қатынастарды жиі кездестіреді. Олардың бірнеше түрлері белгілі:

2.Метабиоз - бір организм озінің тіршілік ету барысында екінші бір организмге қолайлы жағдай жасайтын қарым-қатынас. Мысалы, аммонификациялаушы бактериялар, органикалық азоты бар қосылыстар аммиакқа дейін ыдырата отырып, соған орай нитрификаторлардың дамуына қажетті субстрат болады. Нитрификаторлар аммиакты нитриттер мен нитратгарға дейін ыдыратып, денитификациялаушы бактериялардың энерге-тикалық метаболизмі үшін қажетті электрон акцепторы болып табылады. Мортмассаны (өсімдік пен жануарлар денелерін), алдымен гидролаза ферменті бар бактериялар ыдыратады, пайда болған өнімдерді басқалар пайдаланады. Сондықтан да тек микроорганизмдердін метабиотикалық қарым-қатынастары негізінде табиғатта биогенді элементтердің алмасуы жүреді.

3.Симбиоз. Микроорганизмдердің бір-бірін күшейтетін және қолдап тұратын ассоциациялық қарым-қатынас түрлері болып саналады. Симбионттар жекеленген жағдайдан гөрі әрқашанда бірігіп жақсы дамиды. Кей жағдайда симбионттар бір-бірімен өте тығыз байланысқаны сонша, олар жеке өз алдына организм ретінде дами алмайды. Мысалы, қына - саңырауқүлақтар мен фототүзуші организмдердің (жасыл балдырлар не циан бак­териялар) симбиозы. Бұлардың арасындағы симбиозды мутуализм деп атайды. Себебі симбиоз облигатты организмдер бір-бірінсіз тіршілік ете алмайды. Симбиоздық қарым-қатынас түрінің қарапайым мысалы ретінде аэробты және анаэробты микроорганизмдер бірлестігін келтіруге болады, мысалы, еркін тіршілік ететін Azotobacter азотсіңіруші бактериялар (облигатты аэробтар) мен Clostridium туысының бактериялары (облигатты анаэробтар).

Ассоциациялық қатынастың келесі бір түрі - комменсализм. Бұл кезде өзара бірігіп тіршілік ететін микроорганизмдердің біреуі пайда табады, бірақ екіншіге зиян келтірмейді. Сульфат тотықсыздандырушы Desulfovibrio бактериялары судың оттегі жоқ терең қабаттарында тіршілік етеді. Олар энергияны сульфаттарды тотықсыздандыра отырып, анаэробты тыныс алу арқылы энергия алады. Пайда болған күкіртсутек су бетіне көтеріліп, одан соң оны фотосинтездеуші бактериялар қолданады. Целлюлоза ыдыратушы саңырауқұлақтар мен азот тұтқыш бактериялар бірігіп тіршілік ете отырып, өздеріне пайдалы жағдай жасайды. Метилотрофтар көмірсулар мен метанды тотықтыра отырып, токсинді өнімдер түзеді. Метилбактериялар осы токсинді заттарды ыдырата отырып, метан тотықтырушы бірлестіктер үшін қолайлы тұрақты жағдай жасайды.

Микроорганизмдер арасында бәсекелестік қатынас әр түрлі көрініс береді, соның нәтижесінде әр түрлі салдар пайда болады. Бұл негізінен антагонизмге, яғни бір микроорганизм өзінің тіршілік барысында екінші бір микроорганизмнің тіршілігін тежейді.

Табиғатта микроорганизмдер арасында антагонистік қатынастар көп кездеседі: топырақта, суқоймаларда, адам мен жануарлар организмінде. Антагонизм мынандай себеп-салдардан пайда болуы мүмкін: 1) қоректік заттар үшін бәсекелестік; 2)кейбір микроорганизмдер түзетін антибиотиктер әсерінен; 3) бір микроорганизмдердің екінші бір микроорганизмдерді жоюы.

6.Антибиотиктер (гректің “анти”-қарсы, “биос” - тіршілік деген сөзінен шыққан, яғни тіршілікке, өмірге қарсы зат) деп атайды. Антибиотиктерді көптеген актиномицеттер, бактериялар және саңырауқұлақтар да бөледі. Антибиотиктердің микробтардың тіршілігін тежейтін әрекеті бар. Бұл жағдайда олар бактериостатикалық әсер етеді, кейде антибиотиктер микробтарды қырып жібереді. Оны бактерицидтік әсер деп атайды. 1871 жылы орыс ғалымы В.А. Манассеин зең саңырауқұлақтарының бактерияларды жойып жіберетін қабілетін ашты. Бұдан бір жылдан соң А.Г. Палотебнов оны іріндеген жараға салып, жақсы нәтижеге ие болады. Осыдан бастап миробиология ғылымында антибиотиктерді іздестіру жөнінде көптеген зерттеулер жүргізілді. Соның нәтижесінде қазір қолданылып жүрген көптеген антибиотиктер белгілі болды. Солардың кейбір аңыздыларына тоқталып өтейік.

1. Биотикалық құрамдастық туралы концепция.

2.Құрамдастықтағы құрамдық және функционалдық бөлімдер.

3.Трофикалық және метаболитикалық байланыстар.

4.Нейтралдылық концепция, амменсализм, паразиттілік, жыртқыштық, коммменсализм, мутуализм. 5.Симбиоз, метаболизм, сиптрофия, антогонизм.

6.Антибиотиктер және олардың практикалық маңызы.

7.Микроорганизмдердің өсімдіктер қарым-қатынасы.

8.Ризосфера, ризоплана, микориза, топырақ токсикозы.

9.Топырақтағы жәндіктермен микроорганизмдермен қатынасы.
Лекция №26
Тақырыбы: Топырақтың биодиагностикасы және биологиялық активтілігі. Топырақ биотасын зерттеу әдістері

Жоспары:

1.Топырақ микроорганизмдерін анализдеудің жалпы принциптері.

2.Топырақтағы микроорганизмдерді табу оларды есепке алу. Қоректену ортасын дайындау. Стирилдеудің негізгі принциптері.

3.Оптикалық микроскоптармен жұмыс істеу принциптері.

4.Тірі организмдер препараттарын жасау принциптері.

5.Топырақ микроорганизмдерін өсіру. Топырақтың майда омыртқасыздарын, қарапайымдарын зерттеу әдістері.

1.Микроорганизмдерді құрылысын зерттеу үшін оларды тіршілік ортасынан бөліп алып, арнайы қоректік орталарда Өсіру қажет. Микроорганизмдерді жасанды ортада жеке түрлерін бөліп алуға және олардықай туысқа жататындығын анықтауға болады.

Микроорганизмдерді қолда Өсіру үшін оларға арнайықоректік орталар, қажетті температура, ылғал,жарық және тағы басқа жағдайлар жеткілікті мөлшерде болуы керек .

Микроорганизмдерді колбада өсіргенде қоректік орта сұйық болуы қажет . Аэробты микроорганизмдерді өсіру үшін ортаны жұқа қабатта (100мл колбаға 30мл құяды , ал анаэроп микроорганизмдерді өсі ргенде колбаның 2-3 толтырады.

Микроорганизмдерді Петри табақшасына өсіргенде тек қатты ортаны пайдаланады . Бұл тостағаншаның биіктігі 1,5 см, диаметрі 8-10 см (қақпағының диаметрі біршама үлкендеу.

Морфологиялық белгілеріне : формасы , көлемі, орналасуы (таяқша тәрізділердің клеткасының соңы ), қозғалысы және жіпшелерінің орналасуы , спора түзуі , спораның орналасуы мен формасы , капсуласы , клеткасы , Грам бойынша бояуы . Ал актиномициттердің морфологиялық белгілері осыған ұқсас ұрықтану органдары ; Мицелидің құрылысы , оның бұтақтану сипаты , спора тасушы формасы және спора .

2.Морфологиялық белгілерін зерттеу үшін жасанды және табиғи ортада өсіреді .

Культуралы белгілері ;ЕПС культурасында өсу сипаты; ЕПА және басқа қатты ортада (сусла-агар т.б. )колониясының өсу сипаты .

ЕПС және сұйық ортада өсуі : Қабығының даму сипаты (жұқа , құрғақ , қатпарлы, шырышты , қабық түсі ) ;тұнба түзуі (әлсіз ,орташа , күшті ); тұну (шөгу) сипаты (мол , тығыз, тұну түсі ) .

Тығыз немесе қатты ортада (ЕПА т.б.) өсуі: колония көлемі (ірі 10 мм , орташа 1 ден 10 –ға дейін , кіші 1мм ) , колония өсу сипаты (төселіп , саңырау құлақ тәрізді , жалпақ , дөңгелек ) .

Физиолого – биохимиялық белгісі : ферменттердің актифтілігі ; көміртегін және азотты сіңіруі ;ортадағы өміршеңдігі (қышқылды , спиртті , газды );оттегіне және сілтігек қатынасы ; сыртқы ортаның әр түрлі факторларына әсері.

3.Стерилизация дегеніміз (sterilis-ұрықсыз ) --- азықтық ортадағы , ыдыстағы және т.б. микроорганизмдер ұрықткарын жою. Бұл әдіс микробиологиялық практикада кең қолданылады . Стерилдеу әдістерінің бірнеше түрі бар . көбінесе стерилизацияны қыздыру арқылы қолданылады .

Құрғақ ыстықпен стерилдеу . Оны ыдыстарды және құрғақ материалдарды (крахмал мела) Пастер пешінде 170 С (қажетті температураға жеткен соң ) екі сағат немесе электронды құрғтқышта 200 С қыздыру арқылы өңдейді.

Қыздырар алдын шыны ыдыстарды вата тығынмен

жабады, колба сыртын қағазбен орайды , таяқша , пробитрка , пипетка , вата , дәкені барлллығын қағазбен орапқорапқа салып қояды.

Бумен стерилдеу . Кейбір қоректік горта құрғақ жоғарғы ыстыққа шыдамайды. Мұндай стерилдеу Кох қайнтқышында 30 минуттан үш күн бойы күніге жүргізіледі .

Бірінші 100 С 30 минут қыздырғанда вегетативті клеткалар өледі, көптеген микроптардың споралары тіршілігін сақтап қалады . Осыдан кейін ортаны термостатта 28-30 С темспературада 24 сағат ұстайды . Бірінші қыздырудан тірі қалған споралардан бұл уақытта вегетативті формалары өсіп шыға ды , олар кеғйінгі қыздыруларда өледі . Бұл операция 3 рет қайталанады .

Пастеризация -- жартылай стерилдеу (70-80 С дейін 30 минут қыздырады да тез арада 10-11 С дейін салқындатады ) . Бұл әдісті Пастер ұсынған .

1.Топырақ микроорганизмдерін анализдеудің жалпы принциптері.

2.Топырақтағы микроорганизмдерді табу оларды есепке алу. Қоректену ортасын дайындау. Стирилдеудің негізгі принциптері.

3.Оптикалық микроскоптармен жұмыс істеу принциптері.

4.Тірі организмдер препараттарын жасау принциптері.

5.Топырақ микроорганизмдерін өсіру. Топырақтың майда омыртқасыздарын, қарапайымдарын зерттеу әдістері.

1.Көміртегінің айналысқа түсуге қатысын микроорганизмдерді анықтау.

2.Крахмалдың целлюлозаны, пектиді ыдыратуға, метанның түзілуіне, тотығуына , гумусты заттардың түзілуіне, ыдырауына қатысатын микроорганизмдер
Лекция мақсаты: Студенттерге топырақ микроорганизмдерінің экологиялық функциясын зерттеу әдістері жайлы толық мәлімет беру
Лекция мәтіні (қысқаша):

1.Көміртегі айналымы аэробты және анаэробты жағдайда жүреді. Аэробты жағдайда өсімдіктер мен оксигенді фототүзуші бактериялар С0₂-ні сіңіріп, органикалық қосылыстарга айналдырады. Пайда болған органикалық заттарды жануарлар мен аэробты гетеротрофтар энергия ретінде пайдаланып, акырында ССҺ тыныс алудың соңғы өнімі ретінде атмосфераға қайта оралады. Анаэробты жағдайда көміртегі айналымына аноксигенді фототүзуші бактериялар мен анаэробты тыныс алу және ашу үрдісі арқылы энергияны алатын бактериялар қатысады.

2.Органикалық заттар жануарлар мен аэробты микроорганизмдердің энергетикалық метаболизміне қатысып, одан соңғы өнім ретінде бөлініп шығатын С0₂ атмосфераға қайта оралады. Анаэробты жағдайда СО₂ аноксигенді фотосинтезді жүзеге асыратын бактериялар (гелиобактериялар, қоңыр, жасыл бакте­риялар) арқылы органикалық заттарға айналады. Органикалық заттарды анаэробты микроорганизмдер қолданып, анаэробты тыныс алу мен ашу үрдістерінде түзілген С0₂ айналымға қайта оралады.

Көміртегі айналымындағы мөлшері жағынан ең аз компонентке метан жатады. Ол шығу тегіне қарай биогенді және биогенді емес (табиғи газ, көмір шахталары) деп бөлінеді. Оның жылдық өнімі ІхІО5 г/жыл, оның 65%-ы биогенді, ал 45%-ы биогенді емес газ үлесіне тиеді. Биогенді метан - балшықтарда, тұщы өзен суының терең қабатында, ішек-қарын өзегінде тіршілік ететін анаэробты метаногенді бактериялардың метаболизмінен шығатын өнім. Метаногенді бактериялар энергетикалық метаболизмінде С0₂ электрон акцепторы ретінде қолдана отырып, метан түзеді. Метанды метантотықтырушы бактериялар пайдалану нәтижесінде С0₂ қайта оралады. Олар топырақта, суда өте кең таралған.

3.Топырақтағы гумус құрамы түрліше. Міне, сондықтан оның құрам бөлшегінің ыдырау шапшандығы да әр түрлі. Гумустың ыдырау схемасын былайша көрсетуге болады:

Гумус заттары + О₂ ® СО₂ + Н₂О + NН₃ аммиак

Қарашіріктің ыдырауы барысында одан бірнеше қышқылдар (гумин, ульмин, крен) түзеледі. Бұл қышқылдардың топырақ құрамын жасауда зор маңызы бар. Қарашіріктің ыдырауы барысында одан бірқатар биотикалық заттар бөлінеді. Олар топырақ микроорганизмдерінің тіршілігіне қолайлы жағдай жасайды.
Баќылау с±раќтары:

1.Көміртегінің айналысқа түсуге қатысын микроорганизмдерді анықтау.

2.Крахмалдың целлюлозаны, пектиді ыдыратуға, метанның түзілуіне, тотығуына , гумусты заттардың түзілуіне, ыдырауына қатысатын микроорганизмдер

Лекция №28
Тақырыбы: Азоттың айналысындағы – процестер
Жоспары:

1. Амминификация, денитрофикация , нитрофикация , фикация , азотофикацияға қатысатын микроорганизмдерді көру, еске алу

2.Азот айналымына қатысатын микроорганизмдер.

3.Азот айналымының маңызы

1.Клетка протоплазмасының құрамдас бөлігі белоктар болып саналады. Оның негізгі көзі - өсімдіктер, жануарлар, және микроорганизмдер. Бұлардың өлекселері топыраққа түскеннен кейін, ондағы микроорганизмдердің әсерінен шіри бастайды. Соның нәтижесінде аммиак бөлінеді. Міне, азоттың осындай жолмен минералдануын оның аммонификациясы деп атайды. Бұл процеске бактериялар ғана емес, микроскоптық саңырауқұлақтар, актиномицеттер де белсене қатысады.

Табиғатта аммонификация процесінің бастапқы кезінде спора түзбейтін таяқша бактериялар қатысса кейіннен спора түзетін - бацилла түрлері қатысады. Органикалық заттар ыдырағанда одан біраз мөлшерде энергия бөлінеді. Ал белок ыдырауының өнімі болып табылатын амин қышқылдары микроорганизмдер цитоплазмасының құрамына енеді.

2.Белоктар аэробты және анаэробты бактериялардың, актиномицеттердің, саңырауқұлақтардың әрекетінен ыдырайды. Мұның ішінде ең белсенділері : Бациллус (Б.Микойдес, В.Цереус, В.Субтилис), Псеудомонос (П.Флуоресценс, П.Аэрогеноза), Клостридиум (К.Спороченес, К Футрификус) туыстарының микробтары.

Белок өзара белгілі тіртіппен орналасқан аминқышқылдарынан тұрады. Оның құрамында 20 амин қышқылы болады. әрбір 20 амин қышқылы аяқталысымен оның жаңа тізбектері басталады. Құрамына қарай белоктар жай және күрделі болып бөлінеді. Гидролизденгенде жай белоктардан амин қышқылдары түзелсе, күрделі белоктан, амин қышқылдарынан басқа, органикалық және органикалық емес өнімдер пайда болады. Күрделі белокқа нуклеопротеидтер, мукопротеидтер, металлопротеидтер және гликопротеидтер жатады. Жалпы белок пен көптеген полиптидтер микробтар цитоплазмасына ене алмайды. Соңдықтан олардың бөлетін ферменттері белокты клетка сыртында ыдыратады.

Азот қосылыстары ортада аминдер түрінде болса, оларда амин қышқылдарына ыдырайды. Мәселен , аспаргин аспарагиназа ферментінің әсерінен аспоргин қышқылына айналады:

(H₂N) CH_2.CHNH₂.COOH + H ₂O ® NH₃ + HOOC,CH₂.CHNCOOH

аспарагин аммиак аспарагин қышқылы

Қарашірік немесе гумус заттары топырақтың әр типіне байланысты түрліше мөлшерде жиналады.

Қарашіріктің ыдырауы барысында одан бірнеше қышқылдар (гумин, ульмин, крен) түзеледі. Бұл қышқылдардың топырақ құрамын жасауда зор маңызы бар. Қарашіріктің ыдырауы барысында одан бірқатар биотикалық заттар бөлінеді. Олар топырақ микроорганизмдерінің тіршілігіне қолайлы жағдай жасайды.

Белгілі бір жағдайларда, мәселен көміртегіне бай органикалық заттар шамадан тыс мол болған жағдайда, топырақта азот қышқылы тұздарының азайып кететіні анықталды. Бұл кезде топырақта жүретін процестердің нәтижесінде, азот тотығына (нитраттар, нитриттер), түрлі азотты тотыққа одан барып молекулалы азотқа айналады. Бұл процесті денитрификция, яғни нитрификацияға қарама – қарсы процес деп аталады. Бұл топырақта азот қорының азаюына әкеліп соқтыратын зиянды құбылыс.

Денитрификацияның тікелей немесе жанама жолдармен жүретін түрлері бар. Денитрификация тікелей жүргенде ол биологиялық жолмен, ал жанама жүргенде – химиялық жолмен жүреді. Биологиялық денитрификацияның өзі ассимиляторлық және диссимиляторлық болып екіге бөлінеді. Ассимиляторлық денитрификация кезінде азот қышқылы тұздары – нитраттар аммиакқа дейін тотықсызданады. Бұл құбылыс өсімдіктер мен микроорганизмдерге тән. Ал диссимиляторлық денитрификация кезінде нитраттар ауадағы оттегінің орнына органикалық заттарды тотықтырушы ретінде жұмсалады. Бұл процесс микроорганизмдерді қажетті энергиямен қамтамасыз етеді. Мұны кейде нитраттық тыныс алу деп атайды.

Молекула күйіндегі азоттық сарқылмас қоры атмосфера азоты. әр шаршы километр жердің бетіндегі ауада 8 млн. тоннадай азот бар. Бірақ осындай мол қорды өсімдіктер де , жануарлар да пайдалана алмайды. Мұны тек микроорганизмдердің ерекше бір тобы сіңіріп, органикалық азотқа айналдыратын қабілеті бар. Жеке өздері тіршілік ете отырып, ортаны азотқа байытатын микроорганизмдер барлығын 1888 жылы француз ғалымы Жарден анықтаған болатын. Ол ішінде азотсыз органикалық заттары бар, сырттан ешқандай азот көзі қосылмаған ыдыста микроорганизмдер ал қалса, ортаны азотқа байытатын дәлелдеді.

1885 жылы француз ғалымы М.Бертло дәл осындай құбылысты топырақтан байқады.

Азот сіңіретін микроорганизмдердің таза культураларын алғаш рет С.Н. Виноградский (1893) бөліп алған болатын. Ол анаэробты спора түзетін таяқша бактериялар. Аты - Glostridium pаsteurianum. Ол топырақта еркін тіршілік етеді, таяқша тәрізді өскен клеткалары спора түзетін анаэроб бактериялар. 1901 жылы Бейерник ашқан азобактер микробы да атмосфера азотын сіңіре алады. өскен клеткалары ірі шар тәрізді, қозғалғыш, шырыш қабық - капсуламен қоршалған. Бұлардың қазір бірнеше түрі белгілі. Олардың ішінде азотобактер агилес түрлері біршама жақсы зерттеледі. Азотобактердің барлығы дерлік аэроб бактериялар.

Азот сіңірнуші бактериялардың барлығына ортақ қасиет, егерде тіршілік ортасында байланысқан азот мол болса, олар атмосфера азотын сіңірмейді.

Азот сіңіру үшін бұл микроорганизмдерге молибден микроэлементі қажет. Ауа азотын сіңіретін қабілет кейбір микробактерияларда, проактиномицеттерде, спирохеталарда, кейбір саңырауқұлақтарда және ашытқыларда болады.

Атмосфера азотын көк жасыл балдырлар да сіңіреді. Молекулалық азотты микроорганизмдермен бірлесе отырып бірқатар жоғары сатыдағы өсімдіктер де сіңіре алады. Бұлардың ішінде біршама жақсы зерттелгендері бұршақ тұқымдас өсімдіктер.

Мұнда өсімдіктер тамырына енетән түйнек бактериялары олардың тамыры бөлетін органикалық қосылыстармен қоректенеді, ал өсімдіктер байланысқан азотты қабылдайды.

Органикалық заттар топырақта ыдырағанда оның құрамындағы аммиак азоты қышқылға шапшаң тотығады. Азотты қышқыл тиісінше азот қышқылына айналады. Осы құбылысты нитрификация деп атайды. Ал бұл процеске белсене қатысатын организмдер – нитрификациялаушы бактериялар.

С.Н. Виногарадский нитрификация процесі екі сатыда жүреді деген пікір айтты. Бірінші топтағы бактериялар аммиакты азотты қышқылға дейін тотықтырады, бұл нитрификацияның бірінші кезеңі, ал екіншісі – азотты қышқылдың азот қышқылына дейін тотығуы.

Нитрификацияға қатысатын бактериялар негізінен төрт туысқа жатады: нитрозомонас, нитрозоцистис, нитроспора және нитробактер.

Нитрозомонос – пішіні сопақша, мөлшері 1,5 мкм, микроспора түзбейді, қозғалғыш топырақта таралған.

Нитрозоцитиз- пішіні шар тәрізді, клеткалары шоғарланып орналасқан, сыртына шырыш қабықшасы – копсуласы бар.

Нитрозоспора – спирал тәрізді, ұзыны 20 микрондай. Көбінесе тың жерлерде тіршілік етеді.

Нитробактер - ұзыны бір микрондай, таяқша бактериялар. Спора түзбейді, анаэробты жағдайда жақсы өніп-өседі. Нитрификация процесінің осы бактериялардың қатысуымен жүруін мынадай схемамен көрсетуге болады.

а) 2NH₃ + 3O₂ = 2HNO₂ + 2H₂O

б) 2 HNO₂ + О₂ = 2 HNO₃

3.1888 жылы бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырынан Ризовиум туысына жататын түйнек бактерияларын М.Бейерник бөліп алып, зерттеген болатын. Бұлар гром теріс, спора түзбейтін аэробты, таяқша тәрізді қозғалғыш бактериялар. Ол бактериялардың өсе келе көлемі үлкейеді, жуандайды. Мұндай клеткаларды бактероидтер деп атайды. Түйнек бактериялардың тіршілік ортасында витамандер, түрлі өсуді қолданушы заттар мол болғанда жақсы өніп- өнеді. Олар үшін орта реакциясы (зР) 6,5-7,5 шамасында болғаны дұрыс, ал қолайлы температурасы 24-26 градус жылылық болып есептеледі.

1. Амминификация, денитрофикация , нитрофикация , фикация , азотофикацияға қатысатын микроорганизмдерді көру, еске алу

2.Азот айналымына қатысатын микроорганизмдер.

3.Азот айналымының маңызы

1. Фосфорға , күкіртке , темірге , марганецке айналуына әсер ететін микроорганизмдерді анықтау методтарын үйрету.

2.Фосфор, күкірт элементтерінің табиғатта айналымы
Лекция мақсаты: Студенттерге фосфорға , күкіртке , темірге , марганецке айналуына әсер ететін микроорганизмдерді анықтау жайлы толық мәлімет беру
Лекция мәтіні (қысқаша):

1.Фосфордың сінімсіз қосылыстарын ыдырататын топырақ микроорганизмдері де табылады. Бұларды бірінші Р.А. Мелькина тауып, зерттеді. Оны Бациллус мегатериум деп атады. Олар фосфордың күрделі қосылыстарынан өз бойында кездесетін фосфотаза деп аталатын ферменттің көмегімен фосфор қышқылын босата алады екен. Ал мұндай фосфорды өсімдіктер оңай сіңіре алады. Бациллус мегатериум спора түзеді, пішіндері таяқша тәрізді, ұзындығы 2,5-3,5 микрон шамасында. Бастапқы өсу дәуірінде олардың клеткалары жеке болғанымен кейіннен жалғасып, тізбектеле бастайды.

Табиғатта кездесетін күкірт қосылыстарының өзгерістері негізінен екі процеспен жүреді. Бірінші –күкірттің органикалық және органикалық емес қосылыстары күкіртті сутегіне дейін тотықсызданады. Екінші – осылай тотықсызданған күкірт қосылыстары молекула күйінде күкірт пен күкірт қышқылына дейін тотығады.

Күкірт тірі организмдер клеткасында кездеседі. Ал өсімдік қалдықтары, жануарлар өлекселері топырақта ыдыраған кезде, одан күкірт көбінесе күкіртті сутегі ретінде бөлініп шығады. Көбінесе күкіртті сутегі құрамында күкірт элементі бар белокты заттар ыдырағанда, яғни шірігенде пайда болады. Бұған шіріту бактериялары қатысады. Сонымен қатар күкірттің әр түрлі қосылыстары (SO₂, SO₃, H₂S) түрлі вулкандар атқылауы кезінде газ күйінде бөлініп, атмосфераға таралады.

Күкірттің тотықсызданған органикалық емес қосылыстарының тотығуы, бірқатар автотровфы және гетеротрофты микроорганизмдер көмегімен жүреді. Бұларға Тиобациллус, Бегиотта, Тиотрикс туысына жататын жіпше бактериялар мен фотосинтез деуші жасыл және қошқыл бактериялар жатады. Жіпше бактериялар көбінесе балшықыт суларда кездеседі. Ал фотосинтездеуші бактериялар жай суларда, тағамдарда, теңіздің жойылма суында, көлдерде тіршілік етеді.

Тиобациллус туысына жататын бактериялар 1902 жылы Неополитан шығанағынан табылды. Олар тиосульфатты күкіртті сутегін, сульфидтерді тотықтыра алады. Бұлар спора түзбейді, ұзындығы 1-3 микрон шамасында. Олардың көпшілігі жіпшелер көмегімен қозғала алады.

Жіпше күкірт бактериялары бегиотта қатарына жатады. Оған бегиотта, тиотрикс жатады. Бегиотта бактериялары көмір қышқылынан көміртегін болып алып, сіңіре алады, яғни олар хемоавтотрофтылар болып есептеледі. Ал өздеріне қажетті энергияны сульфидтерді молекула күйіндегі күкіртке дейін тотықтыру барысында камтиды. Ол күкірт тамшы трінде бактерия клеткасында жиналады. Ал ортада сульфид азайғанда клеткадағы тамшы күкірт, күкірт қышқылына дейін тотығады да, ол басқа заттармен қосылып, сульфид құрайды.

Фотосинтездеуші күкірт бактериялары псеудомоналис қатарына, бұған тиородация хлоробактериалес тұқымдасы, ал тиородация тұқымдасына қошқыл күкірт бактериялары жатады. Олар таяқша тәрізді, көпшілігінің мөлшері бірден он микронға дейін, ал кейбір өкілдерінің шамасы тіпті 100 микрондай болады. Кейбір қошқыл күкірт бактериялар пішіні жөнінен әр түрлі колониялар түзеді де, ол шырынды қабыққа оралады.

Бұл бактериялардың клеткасында пигмент кездеседі. Оны бактериопурпурин деп атайды. Ол қажетті органикалық заттарды екі жолмен синтездейді. Бірінші жолы – хемосинтез, екіншісі - фотосинтез. Қошқыл бактериялардың ішінде күкірт сутегін күкірт қышқылына дейін тотықтыра алмайтын, сөйтіп өз бойына органикалық заттарды жинай алмайтын топтар да кездеседі. Ол органикалық заттарды , тек фотосинтез көмегімен жинақтай алады. Табиғатта кездесетін күкіртті сутегі тион бактериялары молекула күйіндегі күкіртті күкірт қышқылына дейін тотықтыра алады, бірақ олар өз клеткасына күкірт жинамайды. Олар кермек және тұщы суларда, топырақта кең тараған, спора түзбейтін өте ұсақ таяқшылар, пайда болған күкірт қышқылы топырақтағы кейбір қосылыстарды ерітіп, пайдалы сіңімді күйге айналдыруға көмектеседі.

2. Темір қосылыстарының өзгерістері.

Темірдің органикалық қосылыстарын микроорганизмдер ыдырата алады. Сонда молекуланың органикалық бөлігін микроорганизмдер өз қажетіне жаратса темір жеке күйінде ортаға бөлініп шығады. Бұл процесс көбінесе аэробты жағдайда, темірдің гидрит тотығы түрінде бөлінеді.

1888 жылы С.Н.Виноградский Лептотрикс туысына жататын бактериялар темірдің шала тотығының тұзын оның жай тотығына айналдыра алатынын анықтаған. Бұл процесс бактерияларға қажетті энергия көзі болып есептеледі.

Сонда реакция мына төмендегіше жүреді:

2РеСО₃ + Н₂О + Y₂О₂ =2Ре(ОН)₃ + 2СО₂ + 29 ккал.

Кейде осындай гидрат тотықтар көп жиналып, су ағатын құбырды бітеп қалатын да жағдай болады. Темір бактерияларының ішінде шар тәрізді, таяқша тәізді және жіпше тәрізділері де кездеседі.

1. Фосфорға , күкіртке , темірге , марганецке айналуына әсер ететін микроорганизмдерді анықтау методтарын үйрету.

2.Фосфор, күкірт элементтерінің табиғатта айналымы
Лекция №30

Тақырыбы: Топырақ биотасын зерттеуде экологиялық әдістер және биотикалық қоғамдастықтағы қарым- қатынасты зерттеу әдістері
Жоспары:

1. 
   Шыны бетіндегі, капилляр педаскопындағы өскен микроорганизмдерді бақылау.
   
2. 
   Топырақ микроорганизмдеріндегі адсорбцияны зерттеу әдістері. Топырақ микроорганизмдерін люменицентно-микроскопиялық және электронно-микроскопиялық әдістермен қадағалау.
   

4.Өсімдік тамыры жанындағы микроорганизмдер мен топырақ жануарларымен қатынасын зерттеу әдістері.

1.Фикомициттер -бұлардың жақсы бұтақтанып дамыған бір клеткалы мицелилері бар. Жынысты және жыныссыз (спора көмегімен) жолмен көбейеді.Фикомициттердің өкілі мукор. Бұл микроп көңде,өсімдік өнімдерінде ақ немесе сұр түсте зең түрінде дамиды.

Мукор саңырауқұлақтың мицелиі субстраттың үстінгі бетінде төселіп жатады. Мицелиден жоғары қарай ерекше әуелі гифтер - споронгитасушылар (жоғарғы бөлігі әуе толтырылған) тарайды. Бұл әуе шар (споранги) кейіннен спорангитасушылардан қалқаншамен бөлінеді, онда көптеген эндоспоралар (эндо – ішкі) түзіледі.

Мукорды көрген кезде , инемен аз мөлшерде мицели алып және екінші инемен құрғақ заттық шыныға бөліп саламыз. Препараталғашында жабын әйнексіз шамалы үлкейтілген микроскопқа жақсы көрінеді. Спорангитасушылары көрінеді және олардың соңында дөңгелек қара шарлар спорангиі бар. Кейін препарат үстіне су қосамыз,оны жабын әйнекпен жауып микроскоппен қараймыз .

2.Стерилденген лопатамен µсімдікті топыраќтан ќазып, тамырын пинцетпен тартып алып , ондаѓы топыраќты стерилденген петри табаќшасына сілкиміз . Оны м±ќият араластырып 1 г аспа аламыз . Аспаны 100 мл стерилденген кран суына араластырып , таратпа (суспензия ) дайындаймыз . Себу кезінде алынѓан стерилді

пипеткамен 0,05 мл алып ќоректік пастинніњ (ЕПА, КАА ) жоѓарѓы жаѓына ќосамыз . Ал терењ себуде пипеткамен 1 мл суспензия алып Петри табаќшасына ќ±ямыз , кейін табаќшаѓы сєйкесінше агарландырылѓан ќоректк орта ќосамыз.

3.Агарда µскен колонияны кµзбен лупада санаймыз .

1г топыраќтаѓы ±рыќты санау ‰шін , терењ себу кезінде табаќшадаѓы µскен колония санын сєйкесінше ќосыл ќосындыѓа кµбейтеді жєне топыраќтыњ абсолюттік ќ±рѓаќ салмаѓына бµледі . Беткі себуде (1 мл ±рыќ санын аныќтау ‰шін) табаќшадаѓы колония санын алдымен 20- ѓа кµбейтеді .

4.Табаќшадаѓы бактерия колониясыныњ сапалыќ ќ±рамын аныќтау ‰шін культуралыќ белгілері бойынша топтастырады. Єрбір топтан препарат дайындайды жєне бактерия формасын табады . Ќай т‰рге жататынын аныќтау ‰шін морфологиялыќ жєне физиологиялыќ белгілерін зерттейді.

1.¤сімдіктіњ тамыр ж‰йесіндегі кµптеген бактериялар тіршілік етеді . Тамыр ж‰йесініњ топыраќ бетіне жаќын орналас бµлігінде терењ ќабатќа ќараѓанда бактериялардыњ кµптеген т‰рлері кездеседі. Тамырда Pseudjmonas жєне микробактериялар тіршілік етеді .

¤сімдіктіњ тамырынан бµлінген сµлмен ќоректенеді жєне µсімдікке пайдалы да єсерін тигізеді . Органикалыќ ќалдыќтарды минерализациялап, оларды сіњімді т‰рге айналдырады . Астыќ т±ќымдас, Б±ршаќ т±ќымдас т.б. µсімдік тамырында кездеседі .

Н.А.Красилников єдісімен ризосферадаѓы бактерияларды санау .

1.Шыны бетіндегі, капилляр педаскопындағы өскен микроорганизмдерді бақылау.

2.Топырақ микроорганизмдеріндегі адсорбцияны зерттеу әдістері.

3.Топырақ микроорганизмдерін люменицентно-микроскопиялық және электронно-микроскомиялық әдістермен қадағалау.

4.Биотикалық қоғамдастықтағы қарым-қатынасты зерттеу әдістері.

5.Өсімдік тамыры жанындағы микроорганизмдер мен топырақ жануарларымен қатынасын зерттеу әдістері.