Микроорганизмдердің тыныс алуы
Микроорганизмдердің тыныс алуы. Әр түрлі организмдер өздерінің тіршілігі және клеткада күрделі органикалық қосылыстардың түзілуі үшін үнемі энергияны керек етеді.
Жасыл өсімдіктер энергияны хлорофильдер көмегімен күн сәулесінен алады. Ал микроорганизмдердің басым көпшілігінде мүндай қасиет болмағандықтан энергияны органикалық немесе минералдық заттарды химиялық жолмен ыдырату барысында алады. Міне бұл энергия микробтар тіршілігінің негізгі көзі болып есептеледі. Тотығу яроцесі әрбір тірі клеткада жүретіндіктен бүл процесті тыныс алу деп атайды. Микроорганизмдердің тыныс алуы мен коректенуі арасында тығыз байланыс болғандықтан оларды жеке қарауға болмайды. Өйткені бактерия клеткасына қоректік заттар енген кезде біраз мелшерде энергия пайдаланылады. Ал тыныс алу кезінде энергияның сыртқа бөлініп шығатыны да бел-гілі. Бүл екі процесс бір мезгілде жүруі мүмкін. Мәселен, қоректік орта ретінде қант алынса, гетеретрофты микроорганизмдер оны өз денесінің белогын қүрауда көміртегінің көзі ретінде пайдаланады және энергияны да осыдан алады. Тіршілік барысында бактерия клеткаларынан біраз мөлшерде жылу бөлінеді. Оның бірсыпырасын клетка пайдаланса, бірсыпырасы сыртқы ортаға бөлініп шығып, температураның жоғарылауына себеп болады. Қанттың ыдырауы мына реакция бойынша жүреді:
қанткөмірэнергия қышқыл газы
Сөйтіп реакция барысында көмір қышқыл газы мен су пайда болады.
Тыныс алудың оеындай түрі кейбір шіріту бактериялары мекзең саңырауқұлақтарында кездеседі.
Қейде органикалык заттардың ыдырауы оттегінің қатынасынсыз да жүре беруі мүмкін. Мұнда аралық заттар ретінде түрлі кышқылдар пайда болады, оны басқаша ашу процесі деп атайды. Кейбір бактериялар энергияны органикалык заттарды ауадағы оттегінсіз ыдырату арқылы алатындығын 1861 жылы Л. Пастер анықтады.
Оттегіне қатысы жөнінен микроорганизмдер екі топқа бөлінеді: Бірінші — аэробты микроорганизмдер, яғни тіршілігі үшін ауадағы оттегін пайдаланатындар. Екінші — анаэробты микроорганизмдер, яғии тіршілігі ауадағы оттегінің қатынасынсыз жүретіндер. Бүған: май қышқылы бактериялары, ботулинус таяқшасы мысал бола алады.
Микроорганизмдердің тыныс алуын мейлінше жақсы түсіну үшін тыныс алудың окушыларға жете таныс түрі — органикалық қосылыстардың ауадағы оттегінің әсерінен тотығуынан, яғни аэробты жолмен тыныс алуды баяндаудан бастайык.
Бактериялардың тыныс алуы көпшілік жағдайда жоғары саты-дағы организмдердің аэробты тыныс алуына тым ұқсас келеді. Ол екі сатыдан түрады. Бірінші сатының өзі бірнеше реакциялардан қүралады. Бұнда органикалық зат көмір қышқыл газына дейін тотығады, !босап шығатын сутегі атомы акцепторға қарай ауысады. Дәл осы саты Қребс циклі немеое үш көміртекті қышқылдар циклі деп аталатын реакциялар тізбегінен түрады.
Екінші сатыда босаған сутегі атомы оттегімен тотығып АТФ (аденозин үш фосфор қышқылын) түзіледі. Осы екі саты ортадағы органикалық заттардың көмір қышқыл газы мен суға дейін тотығуына және биологиялық жағынан аса бағалы энергияның түзілуіке әкеліп соктырады.
Кребс циклі кезінде жүретін реакциялармен қысқаша түрде танысып етелік. Қанттың бастапқы кезде ыдырауы ашу процесіндегіше жүреді. Бірақ бүнда түзілетін пирожүзім қышқылыиың езгерісі басқашалау болады. Карбон тобы ажырағанда ол сірке альдегидіне (немесе сірке қышқылына) айналады және тотығу ферменттерінің бірі — А коферментімен қосылады да, А-ацетил коферментін түзеді (КоА—Н). Қос көміртекті цикл құрамында кеміртегінің төрт атомы бар сірке қымыздық қышічылымен реакцияға түсіп, элты атомды көміртегі бар — лимон кышқылына айналады. Ал бұның езі акони-татгидратаза ферментінің әсерінен бір молекула суын жоғалтып цис-аконит қышқылына айналады. Енді осы фермент қайта әсер еткенде цис-аконит қышқылына бір молекула су косылады да изолимон қышқылы түзіледі.
Активті тобында НАДФ бар изоцитратдегидрогеназа ферментінің әсерінен изолимон қышқылынан сутегінің екі атомы бөлініп шығады да, нәтижесінде қымыздық-янтарь қышқылы түзіледі. Бұған декарбоксилаза әсер еткенде көмір қышқыл газы (СО2) бө-лінеді. Түзілген кетоглютар кышқылында көміртегі бесеу болады. Осы акетоглютар кышкылы а-кетоглютаратдегидрогеназа, липоацетилтрансфераза және құрамында НАД активті тобы бар липоатдегидрогеназа ферменттерінің әсерінен көмір қышқыл газы мен сутегінің екі а.томын жоғалтып янтарь кышқылына айналады. Бұ-дан ооң ФАД активті тобы бар сукцинатдегидрогеназа ферментіиің көмегімен янтарь қышқылы фумар қышқылына дейін тотығады, содан соң фумаратгидратаза ферментінің әсерінен фумар қышқылы алма қышқылына және НАД актив тобы бар малатдегидрогеназа ферментінің әсерінен алма қышқылы сірке қымыздық қышқылына айналады. Бұндай әз ара түр өзғерістерғе түсу кезінде сутегінің екі атомы бәлініп шығады. Баяндалған реакциялар барысында бірқа-тар жерден су молекуласы жалғасып, отыратыңы байқалады. Сір-кеқымыздық кышқылы А-кофермент пен әрекеттесіп цикл қайтадан басталады. Әрине Кребс циклі барысында энергия да белініп шығады, бірақ ол аденозин үш фосфор қышқылы молекуласына (АТФ) шоғырланады. Сондықтан Кребс циклі кезінде тек тыныс алу ғана емес биосинтез, яғни жаңа заттардың түзілуі де байкала-тындықтан оның микроорганизмдер тіршілігінде зор маңызы бар.
Бүлардан басқа табиғатта оттегі бар жоғын талғамай тіршілік ете беретін микроорганизмдер де кездеседі. Оларды факулътативті анаэробты микроорганизмдер деп атайды.
Бүл микроорганизмдерде тыныс алу және ашыту процесін жүргізу үшін қажетті ферменттер жиыны кездеседі. Егерде оларда ауа болғанның өзінде оттегін активтейтін фермент болмаса, және де аэробты жағдай олардың тіршілігін тежемесе, өздеріне қажетті энергияны ашу процесінен қамтуы тиіс.
Кейбір факультативті — анаэробты микроорганизмдер тотығу процесіне тек бос күйіндегі оттегі ғана емес тотыққан қосылыстардағы, мәоелен, азот, күкірт қышқылдарының түздарындағы байланыскан оттегін де қолдаыа алады. Бұндай процесті кейде анаэробты тыиыс алу деп те атайды.
Органикалық заттар анаэробты жолмен ыдырағанда бөлінетін энергия мәлшері ете аз болады. Бүған қанттан органикалық қышқылдың пайда болуы мысал бола алады.
СбН12Об = 2СН3СНОН.СООН + 18 кал.
Қант сүт қышқылы энергия
Ашытқы саңырауқүлақтардың көмегімен қанттаи спирттің түзілуі де осы анаэробты тыныс алуға жатады.
СбН12Об = 2С2Н5ОН+2СО2-һ27 кал.
қантспиртэнергия
Анаэробты жағдайда түзілген енімдер құрамында біраз мөлшерде энергия сақталып қалады және ол өнім одан әрі ыдырағанда энергия толық босап шығып, АТФ түрінде клеткада жиналады.Айта кететін жағдай микроорганизмдердің аэробты және ана-эробты жолмен тыныс алуы барысында клеткада кездесетін көптеген ферменттер метаболизм, яғни зат алмасу процесіне актив қатысады.
