Микроорганизмдердің клеткасының химиялық құрамы

   Микроорганизмдердің клеткасының химиялық құрамы.

Жалпы алғанда, бактерия клеткасының химиялық құрамы өсімдіктер мен жануарлар клеткаларының  құрамына ұқсас. Бактериялардың құрамына да көптеген химиялық элементтер кіреді. Клеткадағы мөлшеріне қарай олар үш топқа бөлінеді: негізгі элементтер немесе органогендер  (азот, сутегі, оттегі, көміртегі), микроэлементтер (Ca, N, Mg, Na, S, P, CI) және ультрамикроэлементтер (B, Va, Fe, Co, Si, Mn, Cu, Mo, Zn). Осы аталған элементтердің ішіндегі  оны әмбебап химиялық элементтер деп атайды.

   Энзимдердің құрамына  кіретін ультрамикроэлементтер  өте аз мөлшерде ферменттердің  құрамына кіреді. Мысалы, қалайы  алкогольдегидрогеназада, сілтілі  фосфотаза, РНҚ және ДНҚ-полимеразада; марганец супероксидисмутазада; молибден  нитратредуктаза мен метилмалонил-КоА-мутазада; ал мыс – цитохромкиназа мен оксигеназада.

  

Әмбебап химиялық элементтердің физиологиялық қызметі

 

Химиялық элементтер	Метаболизмдегі атқаратын  қызметі
N O C	Судың, органикалық заттардың  құрамына кіреді, оттегі акцептор ретінде пайдаланады. Органикалық заттардың  құрамына кіреді.
N	Белоктардың , нуклеин қышқылдарының, коферменттердің құрамына кіреді
S	Цистейннің, метиониннің, тиаминпирофосфаттың, А-коэнзимнің, биотиннің  құрамына кіреді
P	Нуклеин қышқылдарының, фосфолипидтердің, нуклеотидтердің құрамына кіреді
K Na	Кейбір ферменттердің  кофакторлары, маңызды бейорганикалық катион
Mg	Көптеген ферменттердің  кофакторлары. Клетка қабығының құрамына кіреді.
Ca	Ферменттердің кофакторлары. Са-дипиколинат түрінде эндоспоралар құрамына кіреді.
Fe	Цитохромдар, ферродоксиндер және басқа FeS-белоктар құрамынан табылған, энзимдер кофакторлары.

 

 

Клетканың жалпы массасының 80%  су, тек 20% ғана оның құрғақ массасын құрайды. Құрғақ массаны құрайтын заттардың 92% органогендерден, ал қалғаны басқа элементтерден тұрады.

 

 

 

 

Бактерияның шамамен  алғандағы элементтік құрамы

 

Элемент	Жалпы массасына тиетін мөлшері, %
Көміртек	50
Оттегі	20
Азот	14
Сутегі	8
Фосфор	3
Күкірт	1
Калий	1
Натрий	1
Кальций	0,5
Магний	0,5
Хлор	0,5
Темір	0,2
Басқа элементтер	0,3

 

 

   Аталған элементтер үлкен  кішілі молекулалардың құрылуына  қатынасады.

   Кіші молекулалық  заттар, мономерлер. Бұл заттарға су, бейорганикалық иондар, амин қышқылдары, майлы қышқылдар және т.б. жатады.

   Клеткада су бос және басқа заттармен байланысқан күйінде кездеседі. Бос күйдегі  су клетка құрамдарын еріту үшін қажет, аралық алмасу процесіне қатысады, метаболиттердің тасымалдануына жағдай жасайды.

   Клеткадағы бейорганикалық  минералды заттардың мөлшері  бактериялар түрлеріне, жасына, қоректік ортаның құрамына сай өзгеріп отырады. Жас клеткаларда олар 6-7 есе көп мөлшерде болады. Минералды тұздар осмос қысымымен қадағалау, энзимдер қызметін жеделдету, рН және тотығу-тотықсыздану шамасын реттеу үшін қажет.

   Бактерия клеткаларында бос майлы қышқылдар мен глицеридтер аз кездеседі, микроорганизмдердің көпшілігінде олар қаныққан түзу тізбекті түрде болады.

   Амин  қышқылдары клетканың  маңызды мономерлері болып саналады. Бактерия клеткаларында белоктар  түзуге қатынасатын 20 L-a-амин қышқылдарымен қатар Д-үйлесімді амин қышқылдары және b,y,d,e амин қалдықтары болады.

   ДНҚ және РНҚ  құрамына кіретін немесе бос  мономерлері түрде кездесетін  мононуклеотидтердің маңызы да  өте зор. Мономерлі мононуклеотидтер  – метил топтарының қоры. Олар катаболизмді тежеу, әсерлесу реакцияларына қатысады және В2 мен В12 витаминдердің, КоА-коферментінің , динуклеотидті коферменттерінің құрылым бөліктері болып табылады.

  Полимерлер. Клеткалар құрамындағы макромолекулаларға полимерлер (белоктар, нуклеин қышқылдары, полисахаридтер және липидтер) жатады.

  Белоктардың атқаратын негізгі қызметі – зат алмасу процесін жеделдету және реттеу, олар клетканың құрғақ  салмағының 50-70% құрайды. Бактерия клеткасында кездесетін қарапайым белоктардың көпшілігі  альбумин және глобулиндер. Нуклеоидта гистон тәріздес белоктар кездеседі. Олардың аминқышқылдық құрамы мен құрылысы жағынан өсімдіктер мен жануарлар клеткаларының белоктарына ұқсас.

   Клетка полимерлерінің ең көп кездесетіндері – полисахаридтер. Олар нақтылы полисахаридтер, алмастырылған полисахаридтер және көмірсутектер болып бөлінеді. Көптеген полисахаридтер әр түрлі эукариотты организмдерде кездеседі. Мысалы: гликоген мен целлюлоза – барлық тірі организмдерде, хитин-жануарлар мен саңырауқұлақтарда, ал ксиландар,пектин қышқылы  және ламинарин протисталар мен өсімдік клеткаларында табылады. Мұнымен қатар кейбір полисахаридтер тек прокариоттар клеткаларында ғана болады. Оларға жататындар: декстран, мукодекстран, глюкан, коломин қышқылы.

   Атқаратын қызметіне қарай полисахаридтер ішкі және сыртқы болып бөлінеді. Ішкі полисахаридтер клеткадағы реттеу жұмыстарына қатынасады, ал сыртқы полисахаридтер – қаңқалық және экзоглюкандар (декстрандар, левандар, целлюлоза, гиалурон қышқылы) болып бөлінеді. Экзополисахаридтердің көпшілігі – гетерополисахаридтер, ал гомополисахаридтер тек қана Leuconostoc және Pediococcus туыстасына жататын бактерияларда табылған. Acetobacter клеткалары сыртқы ортаға целлюлоза. Pullularia pullulans – пуллуландар, Hansenula – фосфоманнандар, Penicillium charlesii – галактандар, Cryptococus laurentik – крахмал бөледі.

   Молекуласы үлкен  қосылыстарға нуклеин қышқылдары  белоктар, липидтер жатады. Дезоксирибонуклеин  қышқылы – кезектесе орналасқан  фосфат тобы мен пентозалардан  тұратын ұзын полимер. Әр пентозаға ерекше гетероциклді құрам – пурин, аденин, гуанин немесе пиримидин, тимин негіздері қосылған.

   1950 ж. Чаргофф ДНҚ молекуласында  аденин мөлшері тимин мөлшеріне, ал гуанин мөлшері цитозинге тең екендігін дәлелдеді. Сонымен пуриндер саны пиримидиндердің санына тең.

Клетканың макромалекула құрамына жоғарыда айтылған полимерлерден басқа, липидтер кіреді. Олардың көпшілігі  фосфолипид түрінде болады және негізгі  топтары барлық клеткаларда бірдей, алайда, лейцин тек кейбір түрлерде ғана кездеседі. Бактериялардың фосфолипидтерінде тармақталған, 15 – 18 көміртек атомдарынан тұратын майлы қышқылдар басым болады. Ұзындығы 26 көміртек атомына жететін майлы қышқылдар сирек кездеседі.

Бактерияларда бірқатар ерекше фосфолипидтер  табылған, олар: фосфолипидтердің аминоацил туындылары, фосфотидилглицериннің фитинил эфирі, поли-а-окси-бутират және А-липид.

   Липидтер әр түрлі қызмет  атқарады. Олар цитоплазма, мембрана  және клетка қабырғасында, антигендердің құрамында улылық қасиет көрсетеді, вирустардың клеткаға енуіне көмектеседі, кеткалардың антибиотикке сезімталдығын қадағалайды және поли-окси-бутират липидтердің қорын құрайды.