Биомассаны алу және өңдеудің биотехнологиясы Шымкент, 021 Әож 557. 1: 547. Ббк 28. 072 Есимова А. М., Ибраимова Ж. К. «Биомассаны алу және өңдеудің биотехнологиясы»
Тақырып 1. Биомассаның пайда болу негіздері. Микроорганизмдер селекциясы
жүктеу/скачать 0.95 Mb.
|
| Тақырып 1. Биомассаның пайда болу негіздері. Микроорганизмдер селекциясы
Дәріс 1. Биосинтез процесі нәтижесінде метаболизм өнімі биомассаның бөлінуі. Микроорганизмнің қоректенуі бойынша бөлінуі. Дәріс 2. Селекция үрдісінің теориялық негіздері. Селекцияға арналған бастапқы микроорганизмдерді таңдау. Мутанттар алу. Микроорганизмнің қоректенуі бойынша бірнеше топқа бөлуге болады. Барлық организмдер энергия көзі бойынша бөлінеді: фототрофты - микроорганизмдер жарық энергиясын қолдануға қабілетті және хемотрофты-организмдер химиялық энергияның көзін қажет етеді. Көміртегі көзі бойынша организмдер автотрофты болып бөлінеді, ең басты көміртегі көзі болып көміртегі диоксиді СО2 және гетеретрофты – организмдер, көміртегі көзін қажет ететіндер. Осы критерия (белгі) негізінде барлық организмдер басты төрт категорияға бөлінеді. -Фотоавтотрофты –жарықты энергия көзі ретінде және СО2 көміртегінің көзі ретінде қолданылады. Бұл категорияға фотосинтездеуші бактериялар жатады. -Фотогетеротрофты – жарықты энергия көзі ретінде және органикалық зат ретінде қоректенудің көзі ретінде қолданылады. Оған пурпурлы және көк бактериялар жатады. -Хемоавтотрофты – химиялық энергия көзі және СО2 негізгі көміртегі көзі ретінде қолданылады. -Хемогетеротрофты – химиялық энергия көзі қолданылады және органикалық зат көміртегінің негізгі көзі ретінде қолданылады. Ескере кету керек, организмнің осы тобына бір және сол органикалық қосылыс энергия және көміртегі көзі жатады. Хемогетеротрофтыға саңырауқұлақтар және көптеген бактериялар жатады. Қоректік заттардың ішінде микроорганизмдерге қажетті элемент – көміртегі. Ол микроорганизмдер жасушасының құрғақ затында 50% және барлық органикалық заттардың құрамына кіреді. Көміртегін сіңіруіне қарай барлық микроорганизмдерді автотрофты және гетеротрофты деп бөледі. Автотрофтар – органикалық көміртегіне мұқтаж емес. Олар көміртегін ауадағы көмір қышқылынан кейбір минералды заттар тотыққанда бөлінетін энергияның көмегімен, яғни хемосинтез жолымен алады. Бұларға күн көзінің энергиясы қажет емес. Мәселен, нитрификациялаушы бактериялар аммиакты алдымен азотты қышқылға, содан соң азот қышқылына дейін тотықтырады. Мұнда бөлінетін бос күйіндегі энергия, микроорганизмдерде көмір қышқылынан күрделі органикалық қосылыстарды түзуге көмектеседі. Автотрофтарға темір және күкірт бактериялары да жатады. Кейбір автотрофты микроорганизмдерде жасыл өсімдіктер сияқты фотосинтез құбылысы да кездеседі. Гетеротрофтар – көміртегін дайын органикалық қосылыстардан алады. Гетеротрофтардың автотрофтардан айырмашылығы – олар көміртегін көмір қышқылынан сіңірген кезде энергия ретінде минерал қосылыстарды пайдалана алмайды. Бұған көптеген шіріту бактериялары, әр түрлі ашу процесін қоздырушылар, түрлі ауру тудырушы микроорганизмдер жатады. Олар табиғаттағы заттар ыдырау құбылысына ұшырағанда бөлінетін көмір қышқылын пайдалана алады. Сөйтіп олар табиғаттағы өлекселерді ыдыратып, оны тазартуға белсене қатысады. Сыртқы орта жағдайлары өзгерген кезде, қоректік ортаның құрамына қарай, тірі организмдердегі зат алмасу процесі де өзгеруі мүмкін. Мәселен, автотрофтарға жататын азот тұтушы бактериялар ақуызы мол қоректік ортада өсіргенде, молекула күйіндегі ауа азотын қолданбайды, дайын затты сіңіреді. Бұл қоректенудің гетеротрофты түрі. Көптеген ауру қоздырғыш бактериялар тек тірі ақуыз бар жерде ғана тіршілік етіп қоймайды, сонымен бірге құрамында ақуызсыз азоты бар, жасанды қоректік ортада да тіршілік ете алады. Кейбір гетеротрофты микроорганизмдер жай қосылыстардан өздерінің ферменттерінің әсерімен күрделі заттарды да синтездей алады. Сонымен бірге өздерінің тіршілігіне аса қажетті заттар – витаминдерді, аминқышқылдарын, басқа да өсуді қолдаушы заттар тіршілік ете алады. Ал басқа микроорганизмдерде мұндай қабілет жоқ. Сондықтан қоректік ортада көрсетілген активті заттарды қолдан қосу керек. Көптеген микроорганизмдердің күрделі органикалық қосылыстарды сіңіре алмауы, оларда қажетті ферменттердің болмауынан деп түсіндіруге болады. Бірақ осындай ортада олар ұзақ уақыт тіршілік етсе, тиісті ферменттер синтезделіп, микроорганизмдер бұрын сіңіре алмаған қосылыстарды ыдырата алатын қабілет пайда болады. Микроб жасушасына қажетті қоректік заттар мөлшері орасан көп. Бір тәулік ішінде жасуша өз массасынан 25-30 есе көп қоректік заттарды пайдалана алады. Құрамында көміртегі бар заттарды микробтар әр түрлі жолмен сіңіреді. Микробтар үшін ең қолайлысы – қанттар (гексозалар), көп атомды спирттер (глицерин, маннит, сорбит), әр түрлі органикалық қышқылдар. Бұл заттарды микроорганизмдер өсірілетін қоректік ортаға қосады. Табиғатта парафинді көмірсутегін мұнайды да оңай сіңіре алатын микроорганизмдер болатыны анықталды. Фосфор, азот және калий қосылыстары, су қосылған мұнай да кейбір микроорганизмдерге қолайлы қоректік орта болып есептеледі. Олар мұндай ортада ақуызды және витаминдерді де түзе алады. Микроорганизмдер қолданатын көмірқышқыл олардағы көптеген физиологиялық процестерге әсерін тигізеді. Азот тіршілік үшін соның ішінде микроорганизмдер үшін аса қажет элемент. Азот жоқ жерде тіршілік болмайды. Әрине әр түрлі микроорганизмдер үшін қажетті азот көзі де түрліше. Азотты сіңіру қабілетіне қарай микроорганизмдерді үш топқа бөледі. 1. Аминоавтотрофтылар – олар өз ақуызын азоттың минерал қосылыстарынан немесе азоттың қарапайым қосылыстарынан синтездейді. Бұған мәселен мочевина жатады. 2. Аминогетеротрофтылар. Бұлар жай қосылыстарда (минерал тұздары) кездесетін көміртегі мен азотты амин қышқылдарын түзеді. Бірақ олардың тіршілігі үшін таза күйіндегі амин қышқылдары да қажет. 3. Ауру қоздырғыш бактериялар азотты тірі организм ақуызынан алады. Көпшілік микроорганизмдерді өсіру үшін ақуыз немесе оның ыдырау өнімдері қажет. Оларды жасанды қоректік ортаға қосып микроорганизмдерді өсіреді. Микробтар минерал элементтерге, демек күлді элементтеріне аса мұқтаж емес. Бірақ олар азырақ болмаған жағдайда зат алмасу процесі бұзылады. Күкірт ақуыз заттарының құрамына кіреді. Көптеген микроорганизмдер күкіртті оның қышқыл тұздарынан қамтып, өз денесінде аминқышқылдарына айналдырады. Кейбір микроорганизмдер молекула күйіндегі күкіртті де (күкірт және тион бактерияларын) сіңіре алады. Фосфор – микроорганизмдер протоплазмасында ең маңызды құрамдас бөлігі. Ол нуклеин қышқылдарының, фосфолипидтердің, екі компонентті ферменттерінің простетикалық тобының құрамында болады. Фосфор жоқ жерде микробтар тіршілігі де болмайды. Тірі жасушада ол тек тотыққан күйінде (Р2О5) кездеседі. Микробтар үшін фосфор көзі ретінде ортофосфор қышқылы тұздарын қолданады. Калий микроорганизмдердің бірқалыпты тіршілігі үшін маңызы зор. Ол көбінесе көмірсудың өзгерісіне жасуша заттарының түзілуіне белсене қатысады. Магний пигменті бар қара қышқыл күкірт бактерияларына аса қажет. Ол бірқатар ферменттердің құрамында кездеседі. Магний көзі ретінде көбінесе күкірт қышқыл магний қолданылады. Кальций бірқатар зең саңырауқұлақтарының құрамында кездеседі. Олардың массасының қоректік ортада артуы қымыздық қышқылды кальцийдің жасушада көбірек жиналуынан болатыны мәлім. Кальций көзі ретінде оның ерігіш тұздары қолданылады. Темір аз болса да микробтар жасушасының бірқалыпты өсуі үшін қажет. Ол кейбір ферменттер құрамында болады. Кейбір зең саңырауқұлақтардың темір бар жерде азоттық минерал түрлерін сіңіре алатыны анықталды. Микроорганизмдердің бірқалыпты өніп-өсуі үшін бор, мырыш, марганец, қобальт, никель, йод, бром, молибден, уран тағы басқа сол сияқты элементтер де қажет. Бұлардың бәрі микроорганизмдердің физиологиясы үшін елеулі рөл атқарады. Әр жасушада тотығу процесі жүретіндіктен, микроорганизмдердің қоректенуі мен тыныс алуы арасында тығыз байланыс болады. Өйткені жасушадағы қоректік заттар ыдырағанда энергия бөлініп шығады. Ал тыныс алу кезінде энергияның жасуша сыртына бөлініп шығатыны да белгілі. Тыныс алу түріне байланысты микроорганизмдерді үлкен екі топқа бөледі: аэробты және анаэробты микроорганизмдер. Аэробты микроорганизмдер ортада оттегі болғанда ғана тіршілік ете алады. Ал анаэробтар оттегіне мұқтаж емес. Анаэроб микробтар облигат және факультатив деп екіге бөлінеді. Облигат анаэробтар тек оттегі жоқ жерде ғана тіршілік етеді. Молекула күйіндегі оттегі олар үшін – у. Ал факультативті анаэробтар молекула күйіндегі оттегінің бар не жоғына қарамай тіршілік ете береді. Анаэробты микроорганизмдер де табиғатта кең таралған. Олар ауа енуі қиын терең қабаттарда тіршілік етуге бейімделген. Әрине микроорганизмдерді тыныс алуына қарай осылай екі топқа бөлу шартты. Өйткені тыныс алу тек оттегі ғана емес, сонымен бірге микробтар жасушасындағы түрлі ферменттердің әрекетіне де байланысты. Мәселен, жасуша қоректену кезінде энергияны қажет етсе, яғни бұл процесте эндотермиялық реакция басым болады. Ал тыныс алу кезінде жасушадан энергия босап, тысқа экзотермиялық реакция шығады. Бұл екі процестің екеуі де микробтарға ақуыз және басқа да қажетті органикалық заттарды түзуге қажет. жүктеу/скачать 0.95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|