Микроорганизмдердің химиялық құрылымы

Микроорганизмдердің химиялық құрылымы 
 

      Тіршілік ету барысында микроорганизмдер  де жануарлар сияқты қоектенеді, тыныс алады және өніп өседі.  Клеткаға келіп түскен қоректік  заттар оның қабықшасын және  цитоплазмасын құрауға және оның  энергия алмасуына жұмсалады. Ассимиляция және диссимиляция процестері үздікскз жүріп отырады.

      Микробтар клеткасы негізінен  судан және құрғақ заттан тұрады. Мұнда су мөлшері 75-85%, құрғақ заттардың мөлшері 25-15% шамасында. Құрғақ заттар түрлі органикалық және минералдық қосылыстар. Су мен құрғақ заттың арақатынасы әр түрлі микроорганизмдерде түрліше болады.

       Су –бактерия клеткаларының құрамындағы  негізгі заттардың бірі. Ылғалды  жерде ғана клеткада өте күрделі  химиялық процестер жүреді. Судың  біраз бөлігі клеткада белоктар, көмірсулар және басқа заттармен байланысып, біраз бөлігі таза бос күйінде кездеседі. Онда клеткаға қажетті минералдық және органикалық заттар ериді. Сонымен бірге ол клеткада жүретін көптеген химиялық реакцияларға тікелей қатысады.

       Микроорганиздердің құрғақ затында оның тыныс-тіршілігіне қажетті 4  элемент: көміртек, оттек, азот және сутек бар. Бұл элементтер құрғақ заттың 80-90% алып жатыр. Ал қалғандары фосфор, күкірт, калий, кальций, магний, хлор және басқалары.

       Микробтар клеткасында негізінен белоктар бар. Жай белоктардағы амин қышқылдары сапасы жағынан жоғары сатыдағы организмдердің амин қышқылдарына өте ұқсас. Белок құрамында белок пен нуклеин қышқылынан тұратын нуклеопротеидтер бар. Әр түрлі бактерияларда нуклеин қышқылының мөлшері де түрліше  және ол құрғақ затқа шаққанда 10-28% шамасында. Нуклеин қышқылдары негізінен екі түрлі: РНҚ, ДНҚ, РНҚ көбінесе цитоплазмада кездеседі де, белокты синтездеуге қатысады және тұқым қуалаушылық қасиетін өзінде сақтайтын химиялық қосылыс –ДНҚ –ның қызметіне ықпал етеді.

        Микроорганиздер денесінде көмірсулар  негізінен полисахаридтер: гликоген, крахмал және клетчатка күйінде  кездеседі. әсіресе клетка сыртында  капсуласы бар азотобактер т.б.  сол сияқты микроорганиздер де  көп болады. Құрғақ затқа шаққанда бактериялардағы көмірсулар мөлшері 30%- ке дейін болады.

         Май және май текті заттар  негізінен бактерия клеткасының  қабықшасында және цитоплазмасында  кезжеседі. Химиялық құрамы жағынан  майлар, глицерин мен май қышқылдарынан  тұрады. Олардың ішінде басым көпшілігі пальметрин, олеин, линол.

         Сонымен қатар бактерия клеткаларында  минерал заттар да бар. Олар  бактериялар тіршіліген маңызды  ықпал етеді. Клеькадағы белоктар, көмірсулар және майлардың мөлшері  бактериялардың түріне және олардың қоектену тәсіліне тікелей байланысты.

  Микроорганиздердің  химиялық құрамын білудің іс  жүзінде зор маңызы бар. 

Микроорганизмдердің қоректенуі 
 

         Микроорганиздерде қоектерді заттарды қабылдайтын арнаулы мүшесі болмайды. Олар қоектік заттарды барлық денесі арқалы қабылдайды да, клеткадағы керексіз заттарды сыртқа бөліп те үлгереді. Бұл екі процестің екеуі де өте тез жүреді. Қоетік заттарды қабылдау осмос құбылысына байланысты. Микробтар клеткасында болатын заттар ерітіндісі оған белгілі мөлшерде қысым туғызады. Оны осмос қысымы деп атайды. Ортада су көп болғанда цитоплазма ісініп, клетка қабықшасын кереді. Мұны тургор құбылысы деп атайды. Қоректік ортаның концентрациясы артқан сайын, ас тұзы не қант қосылғанда бактерия клеткасы сусызданады. Цитоплазма бастапқы қалыңдығынан анағұрлым кішірейеді, жиырылып, клетканың ішіне қарай тартылады, оны плазмолиз деп атайды.

        Микроорганиздер қоректік заттарды бірден сіңіре алады немесе оларды алдын-ала өзгертіп, клеткасына оңай сіңірілетіндей түрге айналдырады. Осыған байланысты тірі оргаизм қоректенуінің екі тәсілі бар

• Галазойлы қоректену. Бұл жағдайда тірі организм қоректік заттың қатты бөліктерін қармап алып, жұтып жібереді. Қоректенудің бұл тәсілі жоғары сатыдағы организдер мен қарапайымдарға тән.
• Галофитті тәсілмен қоректену. Бұл жағдайда қоректік заттарды жұтатын арнаулы орган жоқ, оргаиздер олардың сулы ерітіндісінен денесімен сорып алу арқылы қабылдайды. Бұл өсімдіктер мен микроорганиздерге тән.

Энергия көзіне байланысты микроорганиздерді фототрофты, яғни күн сәулесін қолданушылар және хемотрофты, яғни энергия көзі ретінде органикалық және органиккалық емес заттарды қолданушылар. Ал энергияны қабылдау тәсіліне қарай микроорганиздерді фотоавтотрофтар, хемоавтотрофтар және хемогетеро трофтар деп ажыратылады.

        Микроорганиздердің барлығы дерлік  минералды заттар мен витаминдерді  қажет етеді. Әртүрлі микроорганиздердің витаминді талап етуі де түрліше. Микроорганиздердің кейбір түрі өздерінің тіршілік еткен ортасында тіршілік әрекетінің нәтижесінде едәір мөлшерде В2, В12 және Д витаминдерін өздері түзе алады. Микроорганиздердің көпшілігінде күрделі қосылыстардан азотты сіңіру дәрежесі түрліше. Азот –микроорганиздер тіршілігі үшін аса маңызжы қоректік зат. Азотсыз белок та, ал белоксыз тіршілік те болуы мүмкін емес. Азотты  сіңіру қабілетіне қарай микроорганизмдер екі топқа бөлінеді:

• аминоавтотрофты микроорганизмдер. Олар белокты азоттың минералдық және  органикалық қосылыстарынан түзеді.
• аминогетеротрофты микроорганиздер. Бұлардың көпшілігі жай қосылыстарда кездесетін көміртегі мен азоттан амин қышқылдарын түзеді. Белок заттарын ыдырататын микробтарға көбінесе спора түзуші –пішен таяқшасы, бациллус микойдес және т.б. жатады.    

Микроорганизмдердің тыныс алуы 

    Әр түрлі организмер өздерінің тіршілігі және клеткада күрделі органикалық қосылыстарының түзілуі үшін үнемі энергияны қажет етеді. Жасыл өсімдіктер энергияны хлорофилдің көмегімен күн сәулесінен алады. Ал микроорганизмдердің басым көпшілігі  мұндай қасиет болмағандықтан, энергияны органикалық немесе бинералдық заттрадан химиялық жолмен ыдырату барысында алады. Міне, бұл энергия микробтар тіршілігінің негізгі көзі болып табылады.

      Ал тыныс алу кезінде энергияның  сыртқа бөлініп шығатыны да белгілі. Кейде органикалық заттардың ыдырауы оттегінің қатынасынсыз да жүре беруі мүмкін. Мұнда аралық заттар ретінде түрлі қышқылдар пайда болады, оны басқаша ашу процесі деп атайды. Кейбір бактериялар энергияны органикалық заттарды ауадағы оттегінсіз ыдырату арқылы алатындығын 1861 жылы Л.Пастер анықтады.

     Оттегіне қатысы жөнінен микроорганиздер  екі топқа бөлінеді:

• аэробты микроорганизмдер, яғни тіршлігі үшін ауадағы оттегін пайдаланатындар;
• анаэробты микроорганизмдер, яғни тіршілігі ауадағы оттегінің қатысынсыз жүреді.

Бактериялардың  тыныс алуы көпшілік жағдайда жоғары сатыдағы оранизмдердің аэробты  тыныс алуына ұқсас болады. Ол екі  сатыдан тұрады. Бірінші сатының  өзі бірнеше реакциялардан құралалады. Мұнда органикалық зат көмір қышқыл газына дейін тотығады, босап шығатын сутегі атомы акцепторға қарай ауысады. Дәл осы саты Кребс циклі деп немесе үш көміртекті қышқылдар циклі деп аталады.

        Бұлардан басқа табиғатта оттегі  бар-жоғын талғамай, тіршілік ете  беретін микрооргинизмдер де кездеседі. Оларды факультативті анаэробты микроорганизмдер деп атайды.

        Бұл микроорганизмдерде тыныс  алу және ашыту прцесін жүргізу  үшін қажетті ферменнетр жиыны  кездеседі. Кейбір факультативті  анаэробты микроорганизмдер тотығу  процесіне тек бос күйіндегі оттегін ғана емес, тотыққан қосылыстардағы оттегін де пайдалана алады. Мұндай процесті анаэробты тыныс алу деп атайды.

          Сонымен тыныс алу дегеніміз  органикалық заттар электрондарының  молекулалық оттегіне берілу  процесі, яғни тыныс алу кезінде электрондардың акцепторы ролін оттегі атқарады. Ал ашу процесі кезінде органикалық заттардан бөлінетін электрондар басқа органикалық затқа беріледі, яғги мұнда электрондар  акцептордың ролін процесс барысында түзілеьін бір органикалық қосылыс атқарады. Егер де органикалық зат микробтар тыныс алғанда толық тотықпаса, онда бөлетін энергия да аз болады.  
 

Микроорганизмдердің метаболизмі 

     Катаболизм мен биосинтез туралы түсініктеме. Микроорганизм клеткасына келіп түскен қоектік заттар онда жүретін көптеген химиялық реакцияларға қатысады. Микроорганизмдердегі бұл процесті метаболизм деп атайды. Метаболизм тіршілікке қажетті ең басты процестердің екі тобынан тұрады. Олар: катаболизм және биосинтез.

       Катаболизм –қоректік заттардың  –көмірсулардың, майлардың және белоктардың тотығу жолындағы ыдырау процесі. Осының нәтижесінде энергия босап шығады. Микробтарда аэробты тыныс алу мен ашу сияқты катаболизмнің негізгі түрлері болады. Аэробты тыныс алуда органикалық заттар толығымен тотығып, ең соңында энергияға тапшы ақырғы өнімдер пайда болады. Ал ашу процесі  барысында органикалық заттар жартылай ыдырайды да, аздап энергия бөледі. Ал бөлінген өнімдерде біраз энергия қалып қояды. Катаболизм кезінде түзілген энергия клеткадағы аденозин үш фосфат түрінде фосфор байланысына бекиді.

       Биосинтез дегеніміз қоршаған  ортадағы жай қосылыстардан макромолекулалар  синтезделуі. Биосинтез процесі  аэробты тыныс алу мен ашу  кезінде пайда болып аденозин  үш фосфат қосылыснда жинақталған  энергияны пайдаланады. Катаболизм мен биосинтез процестері қатар жүреді. Сондықтан болса керек көптеген реакциялар және олардан пайда болған аралық өнімдер бұл екеуіне де тән.