PROKARIOTLARNING OZIQLANISHI Reja: 1. Bakteriya hujayrasidagi asosiy kimyoviy birikmalar va elementlar. 2. Kimyoviy elementlarga bo’lgan ehtiyoji. 3. Prokariotlarning uglerod manbaiga qarab guruhlarga bo’linishi. 4. Oziqlanish tiplari. Oziqa moddalarining mikroorganizmlarga o’tishi. 5. Mikroorganizmlarning nafas olishi Mikroorganizmlarning oziqlanishi butun tanasi orqali osmotik yo’l bilan amalga oshadi. Osmos bu eritmalarda moddalarning yarim o’tkazgich membranadan diffuziya bo’lishi. Bunday membranadan moddalar har xil tezlik bilan o’tadi, ba’zi moddalar jumladan kolloid moddalar o’ta olmaydilar. Mikroorganizmlarning o’sishi uchun suv juda zarur. Chunki oziqa moddalari suvda erigan holda bo’lib, ularni bakteriyalar olib, o’z hujayralarini tiklaydi va energiya oladi. Oziqa muhitlarida, mikroorganizm hujayrasini olishi uchun kerak bo’lgan hamma elementlar, mikroorganizm o’zlashtiradigan holatda bo’lishi kerak. Tirik organizmning asosiy xususiyatlaridan biri moddalarning almashinishi. Bu ikki jarayonni o’z ichiga oladi: birinchisi mikrob hujayrasidagi asosiy qismlarni sintez qilish uchun tashqi muhitdan kerakli oziq moddalarning mikrob hujayrasiga kirishi. Ikkinchisi esa mikroblarning hayot faoliyatida paydo bo’lgan moddalarning tashqi muhitga chiqishi, ya’ni almashinuv jarayoni. Almashinuv (metabolizm) ikkiga: assimilyatsiya (anabolizm) va dissimilyatsiya (katabolizm) ga bo’linadi. Bu ikkala jarayon bir-biri bilan tirik hujayrada doim chambarchas bog’liq va ajralmasdir. Mikroorganizmlarda oziq hazm qiladigan maxsus organ yo’q. Oziqni ular butun tanasi bilan ikki tomonlama osmotik hodisalar hisobiga iste’mol qiladi. Natijada ma’lum oziq moddalarning to’xtovsiz ravishda hujayraga o’tishi va moddalar almashinuvi mahsulotining hujayradan chiqib ketishiga sabab bo’ladi. Mikroblarning hujayrasi bir sutkada, vazniga ko’ra 20—30 marta ko’p oziqli moddalarni o’zlashtiradi. Bakteriyalar biomassasini tsentrifuga yordamida ajratib olib, cho’kma analiz qilinganda uning 70-85 %i suv, 15-30% ni quruq biomassa tashkil etgan. Agar bakteriya hujayrasi ko’p zaxira moddalar (lipidlar, polisaxaridlar, polifosfatlar yoki oltingugurt) tutsa, uning quruq moddasi ham ko’proq bo’ladi. Bakteriyaning quruq moddasi - bu asosan polimerlar oqsil 50%, hujayra devori moddalari (10-12%), RNK (10-20%), DNK (3-4%), hamda lipidlar (10%) dan tashkil topgan. Eng muhim kimyoviy elementlardan: uglerod - 50%, kislorod - 20%, azot - 14%, vodorod - 8%, fosfor - 3%, oltingugurt - 1%, kaliy - 1%, magniy - 0.5% va temir - 0.2%. Kimyoviy elementlarga bo’lgan extiyoj. Hujayrani qurish uchun zarur elementlar makro- va mikroelementlarga bo’linadi. Makroelementlarga hamma organizmlarda uchraydigan 10 ta element - uglerod, kislorod, vodorod, azot, oltingugurt, fosfor, kaliy, kaltsiy, magniy, temir kiradi. Mikroelementlarga: marganets, rux, molibden, mis, kobalt, nikel, vannadiy, bor, xlor, natriy, selen, kremniy, volfram va boshqa elementlar kirib, qaysiki ularga hamma organizmlar muhtoj. Uglerod manbai. Fotosintez yoki anorganik moddalarning oksidlanishidan energiya oladigan organizmlar, asosiy uglerod manbai sifatida ko’pincha CO2 ishlatish qobiliyatiga ega. C-avtotrof organizmlar CO2 ni qaytaradi. Qolgan organizmlar esa uglerodni organik moddalardan oladi. Organik moddalar ham energiya, ham uglerod manbai bo’lib xizmat qiladi. Tabiatda polisaxaridlardan tsellyuloza va kraxmal ko’p . Bu moddalarning struktura elementi bo’lgan glyukozani ko’p mikroorganizmlar ishlatadi. Umuman mikroorganizmlar boshqa organik birikmalarni ham o’zlashtirish qobiliyatiga egadir. Qo’shimcha moddalar (kiritmalar). Mikroorganizmlarning o’sishi uchun o’sish moddalari ham zarur. Bunday o’sish faktorlari 3 guruh birikmalar - aminokislotalar, purinlar, pirimidinlar va vitaminlardir. O’sish faktorlariga muhtoj organizmlarni auksotrof organizmlar deyiladi. O’sish faktorlariga muhtoj bo’lmaganlari esa prototrof organizmlar deyiladi. Uglerod manbaiga qarab ( kontrastruktiv metabolizm uchun) prokariotlar ikki guruhga bo’linadi: avtotroflar hujayraning barcha komponentlarini karbonat angidriddan sintez qiluvchilar va geterotroflar - konstruktiv metabolizm uchun uglerod manbai sifatida organik birikmalarni ishlatuvchilar. “Avtotrofiya” grekcha autos - o’zim, tropos - ovqat degan ma’noni anglatib, mustaqil ovqatlanish degan ma’noni bildiradi, «geterotrofiya» so’zi grekcha heteros - boshqa va tropos - ovqat, ovqatlanish degan ma’noni anglatadi. Mikroorganizmlar ichida obligat hujayrada parazitlik qilib yashovchi geterotroflari ham bor, ularga rikketsiylarni misol qilib keltirish mumkin. Yana bir xil geterotrof ovqatlanuvchilari bo’lib, ularni fakultativ parazitlar deyiladi. Ular sun’iy oziqa muhitida o’sadi. Oziqa muhitga go’sht gidrolizati, qon yoki uning zardobi, vitaminlar to’plami, nuklein kislota va ho kazolarni solish zarur. Geterotroflardan yana bir guruhi saprofit mikroorganizmlar bo’lib, ular boshqa organizmlarga muhtoj bo’lmasa ham, tayyor organik moddalarni talab etadi. «Saprofit» so’zi grekcha sapros-chirigan, fiton - o’simlik degan ma’noni anglatadi. Suv havzalarida organik moddalarning tuban kontsentratsiyasi sharoitida yashaydigan oligotrof bakteriyalar ham mavjud. Oziqlanish tiplari. Hozirgi vaqtda mikroorganizmlarni oziqlanish tipiga qarab klassifikatsiyalaganda, e’tibor ularning energiya va uglerod manbalarini o’zlashtirishiga qaratiladi. 1. Fotolitotrofiya - bu tipda ovqatlanuvchi mikroorganizmlar yorug’lik energiyasini ishlatib CO2, H2O dan foydalanib hujayra moddalarini sintezlaydi. Bu guruhga tsianobakteriyalar va qirmizi oltingugurt bakteriyalari misol bo’la oladi. 2. Fotoorganogeterotrofiya - bu tipda ovqatlanuvchi bakteriyalar fotosintezdan tashqari, oddiy organik moddalarni ishlatishi mumkin. Bu guruhga qirmizi nooltingugurt bakteriyalari kiradi. 3. Xemolitoavtotrofiya - bu tipda ovqatlanuvchi mikroorganizmlar energiyani anorganik birikmalarning (N2, NN4, NO2, Fe2, N2C, C, CO32, C2O32Ї, CO), oksidlanishidan oladi. Bu jarayon xemosintez deyiladi. Xemolitoavtotroflar hujayrani komponentlarini sintez qilishi uchun uglerodni CO2 dan oladi. Temir va nitrifikator bakteriyalar xemosintezini 1887-1990 yillarda S. N. Vinogradskiy kashf etgan. 2NH3 + 3O2  2HNO2 + 2H2O + 658 kJ 2HNO2 + O2  2HNO3 + 180 kJ 4FeSO3 + O3 + 6H2O  4Fe(OH)3 + 4CO2 + 167 kJ 2N2 + O2  2N2O + 575 kJ 4. Xemoorganogeterotrofiya - bu tipda ovqatlanuvchi mikroorganizmlar kerakli energiya va uglerodni organik moddalardan oladi. Misol qilib, tuproq va boshqa substratlardagi aerob va anaerob mikroorganizmlarni ko’rsatish mumkin. Bularga saprofit, parazit mikroorganizmlar kiradi. Mikroorganizmlarda miksotrof ovqatlanish tipi ham uchraydi. Bu tipda ovqatlanadigan mikroorganizmlar bir vaqtning o’zida ham organik modda ham mineral birikmalarni oksidlaydi yoki ular uchun uglerod manbai bo’lib, karbonat angidrid va organik moddalar xizmat qiladi. Tabiatda keng tarqalgan mikroorganizmlardan yana bir guruhi metiltroflar bo’lib, ular o’sish uchun kerak energiya va uglerodni bir uglerodli moddalardan ( metan, metanol, formiat, metilamin) oladi. Ular boshqacha C1-o’zlashtiruvchi formalar (shakllar) yoki metiltroflar deyiladi. Mikroorganizmlar tomonidan karbonat angidridning o’zlashtirilishi. Avtotrof mikroorganizmlar o’stirilganda, ularni CO2 bilan ta’minlash uchun oziqa muhitiga natriy bikarbonat qo’shiladi va shu orqali yopiq idishdagi havoda CO2 mavjudligi ta’minlanadi. Karbonat angidridni puflab kirgizsa ham bo’ladi. Geterotrof, o’sishiga organik manba talab qiluvchi mikroorganizmlarga ham CO2 zarur. qonda, to’qima yoki ichaklarda parazitlik qilib yashaydigan ko’pgina mikroorganizmlar karbonat angidridning ancha yuqori kontsentratsiyasiga moslashgan. Shuning uchun bunday bakteriyalar karbonat angidrid bilan boyitilgan (10% hajm) muhitda o’stiriladi. Mikroorganizmlar o’zlashtiradigan azotli va boshqa organik va mineral birikmalar. Eng qulay azot manbai ammoniy tuzlaridir. Ba’zi prokariotlar molekulyar azotini qaytarish xususiyatiga ega, boshqalari azotni aminokislotalardan oladi. Oltingugurt hujayrada sulfogidril guruhlar sifatida uchraydi. Ko’pgina mikroorganizmlar oltingugurtni sulfatlardan qaytarib oladi. Ba’zilari esa vodorod sulfid yoki tsisteinni oltingugurt manbai sifatida ishlatiladi. Fosfor. Nuklein kislotalar, fosfolipidlar, kofermentlar tarkibiga kiradi. ATF, ADF tirik organizmlar tomonidan energiyani akkumulyatsiya qilishda ishlatiladi. Fosforsiz mikroorganizmlar rivojlanmaydi. Fosforning eng yaxshi manbai ortofosfor kislotasining tuzlaridir. Kaliy hujayraning uglevod olmashinuvida katta rol o’ynaydi. Magniy qirmizi va yashil bakteriyalardagi bakterioxlorofilli, tsianobakteriylar xlorofillari tarkibiga kiradi. Undan tashqari, ko’pgina fermentlarning aktivatori bo’lib ham xizmat qiladi. Kaliy va magniy elementlarining manbalari sifatida, ularning tuzlari xizmat qiladi. Kaltsiy azotobakter, klostridium kabi azot o’zlashtiruvchi mikroorganizmlarning azot o’zlashtirishda muhim rol o’ynaydi. Uning manbai kaltsiyning suvda eriydigan tuzlaridir. elementi almashtirib bo’lmaydigan elementlar qatoriga kiradi. Chunki u fermentlarning kofermentlari qismida (gemin), tsitoxromlar va hokazolarda uchraydi. Uning manbai temirning oltingugurtli tuzlaridir. Mikroelementlar mikroorganizmlar tanasida kam bo’lsa ham, zarur elementlar dan hisoblanib, idora funksiyasini bajaruvchi oqsil va boshqa moddalar tarkibiga kiradi. Oziqa moddalarning mikroorganizm hujayrasiga o’tishi. Suvda erigan oziqa moddalari bakteriya hujayrasiga har xil usullar yordamida kiradi. Hujayraga ularning o’tishida hujayra devori bar’erlik vazifasini bajarsa, Sitoplazmatik membrana aktiv tanlovchi rolini o’ynaydi. Moddalar hujayraga passiv diffuziya orqali, kontsentratsiyalar farqi (noelektrik moddalar bo’lsa) yoki elektr potentsiallari farqi bo’yicha (sitoplazmatik membrananing ikki tomonida elektr potentsiallar farqi) mavjud bo’lsa o’tadi. Moddalar transporti osonlashgan diffuziya orqali, kontsentratsiyalar farqi mavjud sharoitda energiya sarflanmay ham yuz berishi mumkin. Yana ikkinchi tipi aktiv transport, moddalar hujayra ishiga kontsentratsiya gradientga qarshi yo’nalishda ham kiradi. Unga ATF sarflanadi. Bu mexanizm moddalarning muhitdagi kontsentratsiyasi kam bo’lganda ishlatiladi. Bakteriya hujayrasida permeaza molekulalari bo’lib, ular hujayraga moddalarni olib kirishda xizmat qiladi. Birgina esherixiya koli tayoqchasida 8000 tacha permeaza mavjud. Qand moddalarining hujayraga o’tishida, avvalo ular hujayra tashqarisida ferment yordamida fosforlanadi, so’ngra sitoplazmaga o’tadi. Oziq muhitlar 1 Oziq muhit deb, tarkibida oddiy va murakkab birikmalar tutgan, shu birikmalarda bakteriyalar laboratoriya sharoitida ko’paytirib olishga aytiladi. Oziq muhitlar bakteriya uchun quyidagi talablarga javob berish kerak: 1. Bakteriyalarni ko’payishi uchun zarur moddalar o’tishi kerak va yengil hazm bo’lishi kerak 2. Oziq muhitlar ma’lum ph ga va izotonik holatga ega bo’lishi kerak va yana tiniq bo’lishi kerak. 3. Oziq muhitlar bakteriologik laboratoriyalarda sterilizatsiya qilinganda o’z xolatlarini o’zgartirmasligi kerak. Olinishiga qarab: 1) Tabiiy oziq muhitlar 2) Sun’iy oziq muhitlar - bularga agar-agar, jelatina, pepton. Xolatiga qarab: 1) qattiq 2) suyuq 3) yarim suyuq Ishlatilishiga qarab: 1) Asosiy yoki universal oziq muhitlar. Masalan, neytral agar, go’sht-pepton agar va bulon. Ko’p mikroorganizmlar shu muhitda o’sadi 2) elektiv muhitlar. Bu muhitlar mikroorganizmlarni ko’payishiga bog’liq. Elektiv muhitlarga: 1% peptonli suv kiradi (vabo vibrioni uchun), Safro qo’shilgan muhitlar - safroil bulon va Rapokort muhit (qorin tifi uchun), stafilokokk uchun sut va tuxum sarig’i qo’shilgan tuzli agar. 3) Differensial-diagnostik muhitlar. Bu muhitlar laboratoriya sharoitida bakteriyalarning bir-biridan farqlash maqsadida ishlatiladi. Masalan, Ploskiryova, endo, vismut-sulfat agar muhitlar kiradi. Qattiq oziq muhitda kolonik hosil kiladi. R va S koloniya tafovut qilinadi. Suyuq oziq muhitda diffuz loyqalash va cho’kma, plyonka hosil qilib o’sadi. Mikroorganizmlarning nafas olishi Ma’lumki, atmosfera tarkibida taxminan 78% azot, 20.9% kislorod va 0,03— 0,09% gacha karbonat angidrid (karbonat gazlar) bor. Shu gazlarda asosiy rolni kislorod o’ynaydi. Chunki bakteriyalarning nafas olishi murakkab biologik jarayon bo’lib, mikroorganizmlarga turli organik birikmalarni sintezlash uchun kerakli energiya shu tufayli hosil bo’ladi. Bakteriyalar esa hayvonlar va o’simliklar kabi nafas olishda kisloroddan foydalanadi. Ba’zi mikroorganizmlar kislorodsiz muhitda ham yashashlari mumkin. Turli mikroorganizmlarning erkin kislorodga muhtoj emasligi 1861 yilda L. Paster tomonidan aniqlandi. L. Paster ba’zi mikroorganizmlarda hayot faoliyati uchun kerakli energiya bijg’ish jarayonida hosil bo’lishini isbotladi. Mikroorganizmlar kislorodga muhtoj yoki muhtoj emasligiga ko’ra ikkita katta gruppaga bo’linadi: 1) Aeroblar-havodagi erkin kislorod bilan nafas oluvchi mikroorganizmlar (aero — havo so’zidan olingan); 2) Anaeroblar — havodagi erkin kisloroddan nafas olmaydigan mikroorganizmlar (an -yo’q, aero-havo so’zidan olingan). Aeroblar va anaeroblar orasida keskin chegara yo’q. Shuning uchun aerob va anaerob mikroorganizmlar o’z navbatida quyidagilarga bo’linadi: 1. Obligat (qat’iy) aeroblar — atmosfera havosida 20% kislorod bor sharoitda yaxshi rivojlanadi. 2. Mikroaerofillar— kislorodga kamroq muhtoj. Kislorodning yuqori kontsentratsiyasi bu gruppa mikroorganizmlarini o’ldirmasada, ularning o’sishini, rivojlanishini susaytiradi (aktinomitsetlar, leptospirallar va hokazo). 3. Obligat (qat’iy) anaeroblar — molekulyar kislorodsiz sharoitda rivojlanadi va molekulyar kislorodning zaharli rivojlanishini to’xtatuvchi faktor bo’ladi (Bats. tetani, Bats. batulinus va hokazo). 4. Fakultativ anaeroblar — molekulyar kislorodning bor-yo’qligiga qaramay yashaydi va rivojlanadi (ko’pincha patogen va saprofit mikroblar). Aerob bakteriyalar nafas olish jarayonida turli organik moddalarni (uglevodlar, yoq, oqsil, spirtlar, organik kislotalar va boshqa birikmalarni) oksidlaydi. Pentozanlar — o’simlik to’qimalari hosil bo’lishida doimo - tsellyuloza bilan birga bo’ladi. Ular to’qimalarda ozroq miqdorda uchraydi. Pentozanlar gidrolizida hosil bo’ladigan pentozanlar aerob bakteriyalar Bats. Asterosporus hamda zamburug’ Mukor stolonifer ta’sirida oksidlanishidan tashqari, sut kislota hosil qiluvchn bakteriyalarning ba’zi turlari Laktobakterium pentoatsetikum ta’sirida ham bijg’ib, sut va sirka kislotalar hosil qilishi mumkin. Pektin moddalar ham har xil aerob mikroorganizmlar ta’sirida oksidlanadi. Ular o’simlik hujayralarini bir-biriga biriktirib turuvchi moddalardir, ya’ni bu o’simlik hujayralarini mustahkamlab turkumlarga aylantiradigan hujayralararo moddalardir. Shu moddalar mikroorganizmlar ta’sirida avvalo galakturan kislota, galaktoza, arabinoza, ksiloza, sirka kislotagacha gidrolizlanadi, so’ngra esa aerob bakteriyalar Bats.Subcilus hamda zamburug’lar Mukor stolonifer ishtiroki bilan karbonat angidrid va suvgacha ham oksidlanadi. Anaerob bakteriyalar ta’sirida mutlaqo parchalanmaydigan galakturon kislotaning ham yuqorida aytib o’tilgan mikroorganizmlar ta’sirida 90—95% i oksidlanadi. Lignin yog’ochlangan o’simlik to’qimasi tarkibiga kiradi va murakkab hamda barqaror birikmalardan iborat bo’ladi. Ligninni Merulius lakrimans va Mukor xlomidosporus ratsemozus degan zamburug’lar va ba’zi bakteriyalar zo’r berib parchalaydi. Shu zamburug’lar ta’sirida yog’och 84% tsellyulozadan iborat bo’lgan liqildoq sarg’ish massaga aylanadi. yog’ochning shilimshiqlanishi ko’pincha tropik o’rmonlarda uchraydi. Nazorat uchun savollar: 1. Bakteriya hujayrasining kimyoviy elementlar tarkibi haqida ma’lumot bering. 2. Qanday mikroorganizmlar avtotrof mikroorganizmlar deyiladi.? 3. Geterotrof mikroorganizmlarning ovqatlanishi qanday amalga oshadi? 4. Mikroorganizm hujayrasiga ozuqa moddalar qanday o’tadi? Glossariy 1. Auksotrof, ауксотроф - o‘sish faktorlariga muhtoj organizmlar. 2. Prototrof, прототроф - o‘sish faktorlariga muhtoj bo‘lmagan. 3.Avtotroflar, автотрофы - hujayraning barcha komponentlarini karbonat angidriddan sintez qiluvchilar. 4.Geterotroflar, Гетеротрофы - konstruktiv metabolizm uchun uglerod manbai sifatida organik birikmalarni ishlatuvchilar. 5.Oligotrof, Олиготрофный - suv havzalarida organik moddalarning tuban konsentratsiyasi sharoitida yashaydigan bakteriyalarga aytiladi. 6.Fotolitotrofiya, Фотолитотрофия - yorug‘lik energiyasini ishlatib CO2, N2O dan foydalanib hujayra moddalarini sintezlaydigan mikroorganizmlar. 7. Fotoorganogeterotrofiya, Фотоорганогетеротрофия- fotosintezdan tashqari, oddiy organik moddalarni ishlatishi mumkin bo’lgan mikroorganizmlar. Bu guruhga qirmizi nooltingugurt bakteriyalari kiradi. 8.Xemolitoavtotrofiya, Гемолитоавтотрофия- energiyani anorganik birikmalarning (N2, NN4+, NO2-, Fe2+, N2C, C°, CO32-, C2O32 , SO), oksidlanishidan oladigan mikroorganizmlar. Bu jarayon xemosintez deyiladi. Adabiyotlar 1. Мирхамидова Р., Вахабов А.Х., Давранов К., Турсунбоева Г.С. Микробиология ва биотехнология асослари. Тошкент: Илм Зиё. 2014. 2. Лысак В.В.Микробиология. Минск: БГУ.2007 3. Мирхамидова Р., Вахабов А.Х., Давранов К., Турсунбоева Г.С. Микробиология ва биотехнология асослари. Тошкент: Ilm Ziyo. 2014.