"Микробиология негіздері" пәнінен лекциялар жинағы

 

 

Сурет 1- Кребс циклы  немесе үшкарбонды қышқылдардың циклы

 

Бақылау сұрақтары:

1. Тыныс алу дегеніміз не және оның неше түрі бар?
2. Аэробты тыныс алу қалай өтеді?
3. Анаэробты тыныс алу қалай өтеді?
4. Кребс циклы немесе үшкарбонды қышқылдар циклының мәні неде?

 

Әдебиеттер:

1. Мишустин Е.Н., Емцов В.Т. Микробиология. М.: Агропромиздат, 1978, 391с.
2. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология.-М.:МГУ,1992.-448с.
3. Дарқанбаев Т.Б., Шоқанов Н.К Микробиология және вирусология негіздері. Алматы, «Мектеп», 1982ж.
4. Шоқанов Н.Қ. Микроорганизмдерді ауыл шаруашылығында қолдану. Алматы, «Қайнар», 1982ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция № 12

Тақырыбы: Микроорганизмдер генетикасы.

Сабақтың мақсаты: студенттерде прокариоттардағы тұқымқуалаушылық негіздері және қоршаған орта факторларының салдарынан пайда болатын өзгергіштіктердің, яғни мутациялар, мутациялардың алуантүрлілігі туралы ұғым қалыптастыру

Түйін сөздер: мутация, спонтанды, индукциялы, химиялық, мутагенез.

Жоспар:

1. Өзгергіштіктің мутациялық  табиғаты. Мутация жиілігі, олардың  алуан түрлілігі. 

2. Мутация типтері. 

2.1. Спонтанды, индукциялық,  радиациялық және химиялық мутагенез.

 

Тұқым қуалаушылық туралы алғашқы түсініктер ежелгі дәуірде  — Демокрит, Гиппократ, Платон және Аристотель еңбектерінде кездеседі. Гиппократ  жұмыртқа клеткасы мен сперма организмнің  барлық бөліктерінің қатысуымен қалыптасады  және ата-ананың бойындағы белгі-қасиеттері ұрпағына тікелей беріледі деп есептеді. Ал Аристотельдің көзқарасы бойынша белгі қасиеттердің тұқым қуалауы тікелей жүрмейді. Яғни тұқым қуалайтын материал дененің барлық бөліктерінен келіп түспейді, керісінше, оның әр түрлі бөлшектерін құрастыруға арналған қоректік заттардан жасалады. Бұдан кейін Ч.Дарвиннің пангенезис теориясы маңызды орын алады. Бұл теория бойынша өсімдіктер мен жануарлардың барлық клеткалары өзінен ұсақ бөлшектер — геммулалар бөліп шығарады. Олар жыныс органдарына өтеді де сол арқылы белгілер мен қасиеттер ұрпаққа беріледі. Геммулалар кейде “мүлгіген жағдайдаң болып, бірнеше ұрпақтан кейін білінуі мүмкін. Соған байланысты ұрпақтарда арғы ата-ана тектерінің белгі-қасиеттері қайталана алады деп есептелінген.

ХІХ ғасырдың 80-жылдарында “пангенезис” теориясын А.Вейсман өткір сынға алды. А.Вейсман “ұрық плазмасы” туралы болжам ұсынды. Бұл болжамында тек жыныс клеткаларында кездесетін, тұқым қуалайтын заттың болатындығын айтты. Генетиканың биология ғылымының жеке бір саласы ретінде қалыптасуына ХІХ ғасырдың екінші  жартысында ашылған ірі ғылыми жаңалықтар себепші болды. 1965 жылы чех ғалымы Г.Мендельдің “Өсімдік будандарымен жүргізілген тәжірибелер” деген еңбегі жарық көрді. Ол тәжірибелері  арқылы тұқым қуалаушылықтың негізгі заңдылықтарын қалыптастырады. Сөйтіп, Мендель генетиканың негізін қалады. Бірақ оның еңбегі 1865 жылдан бастап 35 жыл  бойы көпшілік биологтарға, соның ішінде Ч.Дарвинге де белгісіз күйде қалды. Г.Мендель ашқан  тұқым қуалау заңдылықтары тек 1900 жылы ғана өзінің тиісті бағасын алды. Себебі үш елдің ғалымдары: голландиялық Г. де Фриз, неміс ғалымы К.Корренс және австриялық генетик Э.Чермак-Зейзенегг әр түрлі объектілермен  тәжірибелер жүргізіп, нәтижесінде Мендель заңдылықтарының дұрыстығын дәлелдеді. Көп  кешікпей бұл заңдылықтардың жануарларға да тән екендігі анықталды. 1909 жылы ағылшын биологы У.Бэтсон өсімдіктер мен жануарлардың әрқайсысының 100 шақты белгілерінің тұқым қуалауы Мендель заңдарына сәйкес жүретіндігін дәлелдейтін ғылыми деректерді жариялады. Сөйтіп, Мендель ілімі ғылымнан берік орын алды. 1909 жылы дат оқымыстысы В.Иоганнсен биологияда аса маңызды болып есептелетін ген (герекше “genos” — шығу тегі), генотип және фенотип деген ұғымдарды қалыптастырды.

Генетика тарихының  бұл кезеңінде организмдердің жекелеген  белгілерінің ұрпақтан-ұрпаққа берілуіне  жауапты тұқым қуалаушылықтың материалдық  бірлігі — ген туралы ұғым қалыптасып, Мендель ілімінің әрі  қарай дамуына мүмкіндік туды. Дәл сол кездегі (1901 жыл) голландиялық ботаник ғалым Х. Де Фриздің организмнің тұқым қуалайтын қасиеттерінің  өзгеретіндігін көрсететін мутация теориясының ұсынылуы генетика ғылымының дамуында ерекше орын алады. Генетика тарихындағы шешуші бір кезең американдық генетик, әрі эмбриолог Т.Морганның және оның ғылыми мектебінің тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясын ашуымен тығыз байланысты. Т.Морган және оның шәкірттері жеміс шыбыны — дрозофилаға тәжірибе жасаудың нәтижесінде тұқым қуалаушылықтың көптеген заңдылықтарын ашты. Тұқым қуалайтын өзгергіштік туралы ілімді дамытуда орыс ғалымы Н.И.Вавилов зор үлес қосты. Ол 1920 жылы тұқым қуалайтын өзгергіштіктің ұқсас (гомологиялық) қатарлары заңын қалыптастырды. Бұл заң бір-біріне жақын туыстар мен түрлерде болатын тұқым қуалайтын өзгерістердің ұқсас болып келетіндігін дәлелдейді. Ғылымға енгізілген жаңалықтың бірі — 1927 жылы орыс ғалымдары Г.А.Надсон мен Г.С.Филипповтың радиоактивті сәулелердің төменгі сатыдағы саңырауқұлақтарда мутация тудыра алатындығын дәлелдеуі еді. Ген теориясын дамытуда орыс биологтары А.С.Серебровский мен Н.П.Дубининнің эксперименттік және теориялық жұмыстарының үлкен маңызы болды. Сол сияқты популяциялық генетика мен эволюциялық генетиканың негізін қалауда орыс генетигі С.С.Четвериковтың алатын орны ерекше.

          Бактериалды геномның өзгерісі  мутациялар нәтижесінде өтеді. Мутация – тұқымқуалау барсында ДНК молекуласындағы нуклеотидтердің орналасуындағы жүретін өзгеріс. Өзгерістердің негізіне репликация кезінде тұқымқуалаушылық хабарды көшіру барысында болатын қателіктер жатады.  Фенотиптік мутациялар – бактерия жасушасы морфологиясының өзгерісі, өсу факторларына қажеттіліктердің пайда болуы (ауксотрофтылық), антибиотиктерге төзімділік қасиеттерінің пайда болуы, температураға төзімділігінің өзгеруі, вируленттіліктің төмендеуі.  Бактериалардағы мутация бағытталмаған сипатта болады. Мутациялар спонтанды, яғни өздігінен туындауы мүмкін, және индуцияланған болады.

Спонтанды мутациялар – ДНК молекуласы репликациясы нәтижесінде болған қателіктер нәтижесінде туындайды.

Индуциялы мутациялар – сыртқы орта факторларының, мутагендердің әсерінен туындайды.

 

Бақылау сұрақтары:

1. Мутацияны негізігі қоздырушы факторлар қандай?
2. Мутация дегеніміз не және оның неше түрі бар?
3. Спонтанды мутация қалай пайда болады?
4. Индукциялы мутация дегеніміз не және ол қалай туындайды?
5. Мутагенез дегеніміз не?

 

Әдебиеттер:

1. Дарқанбаев Т.Б., Шоқанов Н.К Микробиология және вирусология негіздері. Алматы, «Мектеп», 1982ж.
2. Шоқанов Н.Қ. Микроорганизмдерді ауыл шаруашылығында қолдану. Алматы, «Қайнар», 1982ж.
3. Мишустин Е.Н., Емцов В.Т. Микробиология. М.: Агропромиздат, 1978, 391с.
4. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология.-М.:МГУ,1992.-448с.

 

 

 

Лекция № 13

Тақырыбы: Микроорганизмдер экологиясы.

Сабақтың мақсаты: студенттерде микроағзалардың экожүйелерде, яғни, ауа, су және топырақта микроағзалардың таралу заңдылықтары туралы ұғым қалыптастыру.

Түйін сөздер: микрофлора, аа, су, топырақ

Жоспар:

1. Топырақтардағы микроорганизмдердің қызметі мен таралуы
2. Су қоймаларындағы микроорганизмдердің қызметі мен таралуы
3. Ауадағы микроорганизмдердің қызметі мен таралуы.

Табиғатта кездесетiн  сулар - бактериялар мен саңырауқұлақтардың көп тараған екiншi бiр тiршiлiк  ортасы болып есептеледi.Суға әрқашан  күн сәулесi әсер еткенмен микроорганизмдердiң қалыпты тiршiлiк етуi үшiн,суда қажеттi қоректiк заттар жеткiлiктi мөлшерде болуы керек.Суда органикалық заттар неғұрлым көп болса,бактерияларда соғұрлым көп кездеседi.Мәселен,iрi өнеркәсiптi орталықтардан ағып өтетiн өзен суларында органикалық заттар көп болады.Соған сәйкес бактерияларда көп кездеседi.Ал ондай өзен суларының қалаға дейiнгi жерлерiнде бактериялар өте аз,қала iшiндегi бөлiгiнде бактериялар көп болатындығы анықталған.Қаладан қашықтаған-сайын су тағы да тазара бастайды.Мұндай өзенге жан-жақтан келiп қосылатын сулар таза болса,өзен суы да солғұрлым тазара түседi.Мәселен, Жайық өзенiнiң түрлi селолар орналасқан жерiндегi бiр миллиметр суда 197 мыңдай бактериялар кездессе,сол селодан бiраз төменiрек жердегi олардың саны 400 мыңға жетедi.Бұл ауыл селода жақын жерден өткен судың белгiлi бiр дәрежеде ластанатынын көрсетедi.Бактериялар санының осылай өзгерiп отыруы судағы органикалық заттардың мөлшерiне,су реакциясына (рН) және басқа да жағдайларға байланысты.Едiл өзенiнiң түрлi өнеркәсiп қалдықтарымен ластануын зерттегенде Р.Павлинова осындай жағдайды байқаған болатын.Өзеннiң оң жақ жағасынан 15 метр қашықтықта судың бiр миллилитрiнде1810 мың бактерия кездессе,сол жағадан 140 метр жердегi олардың саны 1711-ге тең болған.

    Өзен суына  қарағанда оның түбiндегi балшықтар бактерияларға байырақ келедi.Өзеннiң жай ағатын жерiндегi бiр грам құрғақ балшықта 2250 миллиондай бактерия кездеседi,ал суы ағынды жердiң балшығында олардың саны 470 миллионға жетедi.Өзеннiң ескi арналарында,өсiмдiктер көп өсетiн жерлердегi бiр грам балшықтағы бактериялардың саны 2830 миллиондай болады.Кейбiр ақпайтын суларда да бактериялар белгiлi бiр заңдылықпен таралады.Көлдер немесе тоған сулардың жиектерiнде бактериялар саны оның ортасына қарағанда көбiрек.

     Жауыннан  кейiн бактериялар саны көбейiп кетедi. Егерде жауынға дейiн судың бiр миллиметрiнде 8 бактерия кездессе,жауыннан кейiн оның саны 1223-ке жетедi. Күн ашық кезде бұған керiсiнше болады.Жағадан 1000 метрдей қашықтықта ашық күндерi бiр мл суда 28бактериядай кездессе,бұлыңғыр,бұлтты күндерi олардың саны 1229-ға жетедi.

      Бактериялар  саны судың беткi қабатынан түбiне  дейiнгi тереңдiкте бiрдей болмай,өзгерiп  отырады.Әдетте судың бетiнен  есептегендегi 5-20см-лiк тереңдiгiнде  бактериялар саны аса көп болады.

       Сөйтiп су неғұрлым тереңнен алынса,соғұрлым бактериялар саны да аз болады.Сонымен қатар жыл маусымдары да бактериялардың суларда таралуына едәуiр әсер етедi. Көл түбiндегi балшық бетiнде бактериялардың көп болуы, оның құрамында едәуiр мөлшерде өсiмдiктер мен жануарлар қалдықтарының болуынан.Олар бактериялардың тiршiлiгiне қолайлы жағдай жасайды.Егер бұл жерде ауа болса, бактериялар бұдан да көп болар едi.Ауаның тапшылығы бұл жерде анаэробты бактериялардың өнiп-өсуiне мәжбүр етедi.Сонымен қатар көбiнесе метан мен сутегiн түзетiн клетчатка ыдыратушы бактериялар көп кездеседi.Оларды өсiмдiктер қалдықтары мол кез-келген сулардан кездестiруге болады.Сол сияқты бұл жерде нитраттарды және сульфаттарды тотықсыздандыратын бактериялар да тiршiлiк етедi.

     Бiр грамм балшықта 100 мыңнан бiр миллионға дейiн сульфаттарды тотықсыздандыратын,10-нан 100 мыңға дейiн тион бактериялары, 10-нан 100 мыңға дейiн шiрiту бактериялары, 1000 шамасында нитрификациялаушы бактериялар, 10-нан 100 мыңға дейiн денитрификациялаушы бактериялар, 100 шамасында клетчатка ыдыратушылар кездеседi.

            Микроорганизмдер теңiздер мен  мұхит суларында,әсiресе олардың  жағалауларында көп кездеседi.Жағадан  қашықтаған сайын олардың саны  азая бередi.Шамамен бiр миллилитр  суда 1000 бактерия бар деп есептегенде бiр шаршы километр суда бiр тоннадай бактерия кездеседi.Олар судағы басқа тiрi организмдерге әсерiн тигiзбей қоймайды.

        Суда бактериялар тек ондағы  органикалық және минералды заттарды  өзгерiске түсiрiп қана қоймайды,сонымен  қатар балықтарға қажеттi қоректiк заттар қорының аралық звеносы болып есептеледi.

      Жайдақ  жерлерде кездесетiн суларға қарағанда,  артезиан және грунт(жер асты), қайнар суларында бактериялар  аз болады.Бұлай болатын себебi  су топырақ арқылы өткенде,  яғни сүзiлгенде бактериялардан бiршама тазарады.Ал грунт суына бiрлi-жарымды өткен бактериялар онда тiршiлiк ете алмайды.Себебi мұндай суларда микроорганизмдерге қорек болатын органикалық заттар болмайды.Кохтың әдiсiмен зерттегенде,бiр мл осындай судан небәрi он шақты бактерия табылған.

      Сонымен  қатар ауасы шаң-тозаңсыз жерде  жауған жауын суында және қарда  бактериялар өте аз болады.Бұлардың  бiр мл-де бар- жоғы он шақты  бактерия кездеседi.Ал ауасы лас,шаңды-тозаңды  қалаларға жауған жауын суында  немесе қарда бактериялар көп болады.Бұлардың бiр мл-де оннан бiрнеше жүзге дейiн бактериялар кездеседi.

       Тұрмыста  қолданылып жүрген құбыр суында  да бактериялар кездеседi.Егер  артезиан суы пайдаланылса,оны  сүзбеседе бактериялар өте аз  болады.Мәселен,ауыз- су түрлi өзендерден алынатын болса,ондай суды алдын ала арнаулы сүзгiден өткiзу керек.Сүзгiден өткен суда бактериялар саны азда болса кемидi. Қабылданған шама бойынша 1мл-де жүзге жуық бактериялар бар су жақсы,iшуге жарамды су болып есептеледi.Ал бактериялар саны 500-ге дейiн жетсе,күдiктi су болып есептеледi.Ағын сулардағы бактериялар саны да өзгерiп отырады.Алғашында судың өздiгiнен тазаруын оқымыстылар күн сәулесiнiң әсерiмен байланыстырған болатын.Бұл болжам дұрыс болмай шықты.Өйткенi күн сәулесi тек ақпайтын тұнық суларда ғана күштi әсер ететiнi анықталды.Ал бактерияларға және органикалық қалдықтарға бай сулар әдетте ылай болады.Мұндай суларға күн сәулесi өтпейдi.Әсiресе бетiнен тереңiрек қабаттағы бактерияларға күн сәулесi мүлде әсер етпейдi.Жалпы өзендердiң өздiгiнен тазаруы толып жатқан жағдайларға байланысты.Солардың iшiнде ең маңыздылары:1)келiп қосылатын жылға сулары мен өзен суының сұйылуы;2)микроорганизмдердiң қоректенуi нәтижесiнде органикалық заттардың қауырт азаюы;3)кейбiр қарапайымдардың бактериялармен қоректенуi.Мiне,бұл жағдайлардың барлығы өзендегi бактериялар санының азаюына,яғни судың өздiгiнен тазаруына әкеп соқтырады.

Топырақ – – жер  бетіндегі тіршіліктің тірегі, ұясы, асыраушы анамыз, халық қазынасы. Қазіргі  күнде адамзатқа белгілі планеталардың  ішінде тек Жерде ғана тіршіліктің дамуына мүмкіншілік бар. Сондықтан адамзаттың жерді бағалаудағы көзқарасы тіпті өзгеше болуы заңды. «Қолда барда алтынның қадірі жоқ» дегендей, жерде жүргенде оның қадірін бірі біле бермейді. Топырақ құнарлы қабаттары бұзылып, астындағы құнарсыз қабаттары – минералдар, тау жыныстары бір орыннан екінші орынға қозғалып, жер бетіне көптеген «жарақаттар» әкеледі. Ғылыми техникалық прогрестің жылдам дамуымен кен, қазба – байлық өндіру тез дамуда. Осыған орай «жарақаттанған» жер көлемі де көбеюде, соның бірі қоршаған ортаның мұнай және мұнай өнімдерімен ластануы мәселесі қарыштап тұр. Сондықтан өз қолымызбен жарақаттап, бұзылған жерлер, өз қолымызбен «емделіп», қайта қалпына келуі тиіс.

Топырақ жоғарғы буферлік қабілеттілікке ие, яғни ұзақ уақыт бойы құрамын ластаушылар ықпалымен өзгертпейді. Соған қарамастан, қалада бұл ең ластаулы орта. Қала топырағының экожүйесі әралуан улы заттармен ластануда. Қала топырағында микрофлора сапалық құрамының ерекшілігі осы кезге дейін санитарлық көрсеткішті микробтар болуы тұрғысынан зерттелді. Топырақта кездесетін микроағзалар кез-келген биогеожүйенің  және экологиялық жүйенің, өлі және тірі заттардың елеулі бөлігін құрайды. Топырақ микроағзалары антропогенді факторларға сезімтал және қала жағдайларында олардың құрамы өзгереді. Сондықтан олар қоршаған ортаның ластануының жақсы индикаторы.