1. O’quv materiallar ma’ruzalar mavzulari: 1-Modul. Fanning predmeti va uslublari

4-Ma’ruza: Mikroorganizmlarning oziqlanishi

Reja:

1. 
   Katabolizm va biosintez tushunchasi.
   
2. 
   Mikroorganizmlarni oziq moddalarga bo’lgan talabi.
   
3. 
   Mikroorganizmlarni oziqlanish tiplari
   
4. 
   Mikroorganizmlarni nafas olishi
   
5. 
   Mikroorganizmlarda modda almashinuvida fermentlarning roli
   
6. 
   Fermentlar klassifikatsiyasi
   

Katabalizm va biosintez tushunchasi. Mikroorganizmlar hujayrasi ichiga kirgan ozuqa moddalar turli-tuman ximiyaviy reaktsiyalar qatnashadilar. Bu jarayonlarni umumiy bitta so’z bilan metobolizm ya’ni moddalar almashinuvi deymiz. Metobolizm hayotiy muhim ikki jarayondan katabolizm va biosintezdan iborat. (Oldinlari dissimilyatsiya, assimilyatsiya deyilgan).
Katabolizm – ozuqa moddalari uglevodlar, yoglar, oqsillar oksidlanish natijasida parchalanish va energiya ajralib chiqishi jarayonlaridir. Mikroorganizmlarda katabolik jarayonlar ikki yo’l bilan aerob nafas olish va bijgish bilan bo’ladi. Aerob nafas olishda ozuqa moddalarining to’liq parchalanishi (karbonat angidrid va suvgacha) va ko’p miqdorda energiya hosil bo’ladi va energiyaga boy moddalar (etil spirti, sut kislota, moy kislota va boshqa hayotiy zarur kislotalar) hosil bo’ladi. Ajralib chiqayotgan energiya ATF molekulasida yigiladi.
Biosintez – hujayrada NK, oqsil polisaxaridlar kabi makromolekulyarlar moddalarning hosil bo’lish jarayonidir. Bu jarayon energiya o’zlashtirish bilan sodir bo’ladi. Energiya ATF shaklida o’zlashtiriladi. ATF esa fotosintez, xemosintez, nafas olish, bijgish jarayonlarida hosil bo’ladi. Bu ikki jarayon bir vaqtda sodir bo’ladi. Ko’pchilik oraliq maxsulotlar katabolizmda ham biosintezda ham ishtirok etadilar.
Mikroorganizmlarni ozuqa moddalarga bo’lgan talabi. Bu talabni mikroorganizmlar hujayrasi tarkibidagi elementlardan va shu mikroorganizmlar faoliyati davomida ishtirok etadigan jarayonlardan kelib chiqqan holda baholash maqsadga muvofiqdir. Mikrob hujayrasining asosiy qismi (80-90% umumiy massadan) suvdir. quruq moddasi umumiy ogirlikda uglerod –50%; kislorod –20%; azot – 14%; vodorod – 8%; fosfor – 3%; magniy – 0,5%; temir – 0,2%; boshqa elementlar – 0,3% ni tashkil etadi.
Uglerod hamma organik birikmalar tarkibiga kiradi. Ko’pchilik mikroorganizmlar uglerodni organik birikmalar tarkibidan, qisman oksidlangan (SNON, SN₂ON, SON) shakllardagisidan o’zlashtiradilar. Fotosintezlovchi va xemosintezlovchi mikroorganizmlar esa uglerodni SO₂ holatda o’zlashtiradilar. Hujayrada uglerod oksidlanib –SO va –SOON holatga o’tib, keyin SO₂ hosil qilsa, qaytarilgan uglerod –SN₂ va SN holatlarda aminokislotalar va yog kislotalari hosil bo’lishiga sarflanadi.
Azot mikroblar uchun aminogruppa hosil qilishi purin, primidin asoslar, aminokislotalar, NK va boshqa hayotiy zarur moddalar sintezi uchun zarurdir. Oltingugurt ham azotga kabi oqsillar sintezi uchun zarur, hujayraning asosiy elementidir Fosfor juda hayotiy birikmalar, AK fosfolipidlar, kofermentlar, ATF, ADF tarkibiga kiradi. Bu moddalarsiz mikroblar hayoti yo’q. Kaliy mikroorganizmlarga uglevod almashinuvida ahamiyatli. Magniy bakterioxlorofill tarkibidagi asosiy metall, kaltsiy ba’zi bakteriyalar (azotobakteriya, klostridium pasteurianit kabi) o’sishi uchun zarurdir. Temir almashinmaydigan ozuqa element bo’lib, u nafas olish fermentlari tarkibiga kiradi. SHuningdek yuqoridagilardan tashqari mikroorganizmlar uchun mikroelementlar ham zarurdir.
Mikroorganizmlarning oziklanish tiplari. Mikroorganizmlarning oziqlanishi energiya va uglerod mansabiga qarab avtotraf va geteratrof oziqlanishiga ajratish mumkin. Avtoref oziqlanish ham fotoreduktsiya (chala fotosintez) va xemosintez yo’llari bilan sodir bo’ladi. Fotoreduktsiya energiya manbai quyosh nuri, uglerod manbai karbonat angidrid gazi, vodorod manbai N₂S NH₃ va ba’zi hollarda suv blishi mumkin. Masalan: oltingugurt bakteriyalari, qizil (purpur) oltingugurt bakteriyalari, yashil oltingugurt bakteriyalari shu yo’l bilan o’zlari organik modda hosil qilib oziqlanadilar. Xemosintezda ham o’zlari organik modda hosil qiladilar. Bu jarayonda uglerod manbai karbonat angidrid, vodorod manbai tarkibida vodorod tutuvchi N₂S NH₃ ga o’xshash moddalar, energiya manbai ximiyaviy reaktsiyalardan ajralib chiqqan energiyadir.
Geterotrof – oziqlanishda uglerod, vodorod, energiya manbalarining hammasi organik modda hisoblanadi. Bu holdagi oziqlanish simbioz, parazitizm va saprofit yo’llari bilan sodir bo’ladi.
Mikroorganizmlar nafas olishi. Nafas olish oksidlanish - qaytarish jarayoni bo’lib, bunda ATF sintezi sodir bo’ladi. Agar nafas olish kislorodli muhitda borsa va elektronlar oxirgi aktseptori kislorod bo’lsa bunday nafas olish aerob nafas olishdir. Ko’pilik mikroorganizmlarda elektronlarning oxirgi aktseptori kislorod bo’lmasdan nitratlar, sulfatlar, karbonatlar kabi anorganik moddalar bo’ladi. Bunday mikroorganizmlarda oksidlanish - qaytarish kislorodsiz muhitda ham sodir bo’lavermaydi, bu xodisa anaerob nafas olishdir.
Aerob nafas olishda birinchi fazasida tikarbon kislotalari tsikli (Kerbs tsikli) sodir bo’ladi, ikkinchi fazasida vodorodning kislorod tomondan oksidlanishi va ATF sintezi sodir bo’ladi va oxirgi maxsulot SO₂ suv bo’ladi. (bioximiyada to’liq o’rganiladi)
Anaerob nafas olishda ko’pchilik mikroorganizmlar organik yoki anorganik moddalar oksidlanishda molekulyar kislroddan emas oksidlangan moddalarga boglangan kisloroddan foydalanilmoqda. CHunki ular yuqorida aytganimizdek elektronning oxirgi aktseptori sifatida anorganik birikmalardan foydalanadilar. SHuning natijasida moddalarning to’liq oksidlanishini ta’minlaydilar va kerakli miqdorda energiya hosil qila oladilar. Anaerob nafas olishni nitratlar hisobiga sodir etadigan mikroorganizmlar fakultativ anaeroblardir. Demak, nafas olishga qarab mikroblarni aerob, anaerob, fakultativ anaeroblarga ajratish mumkin ekan.
Mikroorganizmlarda moddalar almashinuvida fermentlarning roli. Almashinuvining (oziqlanish, nafas olish va x.zo) hamma ko’rinishlarida ximiyaviy reaktsiyalar sodir bo’ladi. Bular esa biokatalizatorsiz amalga oshmaydi. Fermentlar minglab reaktsiyalarni katalizatorsiz amalga oshmaydi. Fermentlar minglab reaktsiyalarni katalizlaydilar, va molekulyar massasi 10000 dan bir qancha milliongacha yetgan oqsil moddalardan tashkil topadilar.
Fermentlar klassifikatsiyasi. Ularni Xalqaro bioximiklar ittifoqi fermentlar komissiyasi tomonidan 6ta asosiy sinfga ajratgan.
1. Oksidoreduktazalar (oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarni katalizlovchi fermentlar)
2. Transferazalar (bir birikmadan ikkinchisiga alohida radikallar, molekulaning bir qismini yoki yaxlit atomlar guruhini o’tkazishni katalizlovchi fermentlar).
3. Gidrolazalar (suv ishtrokida oqsil yog, uglevodlar kabi murakkab moddalarning parchalanishini katalizlovchi fermentlar.
4. Liazalar (substratda qo’sh bog hosil qilib ma’lum ximiyaviy gruppalarni ajralishini yoki qo’sh boqqa birikishini katalizlovchi fermentlar).
6. Ligazalar (oddiy organik birikmalardan murakkab birikmalar sintezini katalizlovchi fermentlar).
Fermentlarni juda ko’p xususiyatlari mavjuddir. Bunday xususiyatlariga spetsifikligi, termolabilligi, rN muhitga munosabati va x.z.lar kiradi. Bu xossalarini bioximiyada to’liq o’rganiladi. Mikroorganizmlar hujayralarini kichik bo’lishiga qaramasdan, ular xilma xil fermentlarni sintezlay oladilar. Odatda fermentlar mikroblar hujayrasi ichidagi reaktsiyalarini katalizlaydilar va hujayra ichida bo’ladilar. Bunday fermentlarni endofermentlar deyiladi. Ba’zi fermentlar mikroblar hujayrasidan tashqi muhitga chiqadilar, bunday fermentlar ekzofermentlar deyiladi.
Mikroorganizmlar hujayrasida energiya yigilishi. Mikroorganizmlar hujayrasida energiya yigilishi ham boshqa tirik organizmlardagidek makroergik boglarda mujassamlangan. Makroergik boglarning gidrolitik parchalanishi bilan energiya ajralib chiqadi va boshqa bosintetik jarayonlarga sarflanadi. Energiyani yiguvchi va o’tkazuvchi modda sifatida hujayradagi adenazintrifosfat (ATF), adenozindifosfat (ADF), tsitozintrifosfat (TSTF), uridintrifosfat (UTF), guanizintrifosfat (GTF), kreatinfosfat, atsetilfosfat va x.k.moddalarni keltirish mumkin. ATF yoki boshqa makroergik boglarni maqlovchi moddalarning oxirgi fosfati ajralishida 3,4-10⁴ – 5,0-10⁴ Dj energiya ajraladi. Odatdagi ximiyaviy boglar ajralishida esa 1,3-10⁴ Dj energiya ajraladi. SHuning uchun ham yuqoridagi moddalarni makroergik boglarni saklovchilar deymiz. SHu moddalar hisobiga hujayrada energiya to’planadi, sarflanadi va bioximiyaviy jarayonlar borishda juda katta rol o’ynaydi.
Mikroorganizlarning oziqlanishi. Ko’pchilak mikroorganizmlarning bir hujayrali bo’lishi ular oziqlanishinnng xarakterli xususiyatini ham belgilaydi. Oziq moddalarning ular organizmiga kirishi va hayot faoliyati mahsulotlarining ajralib chiqishi tanasining butun yuzasi orqali sodir bo’lishi mumkin, shuning uchun mazkur protsess juda tez boradi, bu esa tashqi muhit bilan hujayra o’rtasidagi moddalar almashinuvining tez borishini ta’minlaydi. Bu almashinuv ikkita asosiy protsessdan: 1) tashqi muhitdan o’sish uchun zarur bo’lgan oziq moddalarni olish va ulardan hujayraning yangi tarkibiy qismini sintezlash; 2) hayot faoliyatining so’nggi mahsulotlarini tashqi muhitga chiqarishdan iborat. Bu protsesslarning birinchisi odatda oziqlanish deb ataladi. Mikroorganizmlar tanasiga oziq moddalar butun tana yuzasi orqali diffuziyalanish yoki adsorblanish yo’li bilan kiradi. Bu protsesslarning tezligiga turli faktorlar katta ta’sir ko’rsatadi. Bulardan xujayra va uning atrofidagi oziq moddalar kontsentratsiyasining har xilligi hamda plazma po’stining bu moddalarning o’tkazish va ularning xujayra protoplazmasida murakkab bioximiyaviy o’zgarishlarga uchrash qobiliyati ayniqsa katta ahamiyatga ega. O’sish protsessida hosil bo’lgan tirik protoplazmaning tuzilishi uchun mikroorganizmlar tashqi muhitdan juda ko’p oziq moddalar olishi kerak. Bu oziq moddalar ma’lum miqdoriy nisbatda va muayyan sifatli yoki, aniqrog’i, aniq ximiyaviy strukturali bo’lishi kerak.
Mikroorganizmlarda metabolizm hosidisalari. Organik kislotalar gruppasida ham xuddi yuqoridagidek holat kuzatiladi. Bitta karboksil gruppali yog’ kislotalar tegishli oksikislotalarga nisbatan, bir asosli kislotalar ikki asosli kislotalarga nisbatan birmuncha oson kiradi va hokazo. Dastlabki vaqtlarda, hatto, mineral tuzlar tirik xujayraga kira olmaydi, deb hisoblar edilar. Faqat keyinchalik, ishqoriy va ishqoriy-er metallarining tuzlari hujayraga sezilarli tezlikda kirishi aniqlandi.
Bu hodisalarni izohlash uchun yarim o’tkazuvchan plazma qobig’i mozaik strukturali bo’lishi mumkii. Bunga asosan plazmaning po’sti lipoid protein tarkibli bo’lib, lipoid va protein molekulalari birikmasidan iborat. Bunday holda proteinli yuza suv va unda erigan moddalarni, lipoidli yuza esa lipoidlarda eriydigan moddalarni o’tkazadi. SHuning uchun po’stning har qancha yumshashi, uning protein fazasining har qancha bo’rtishi plazma po’sti fil tratsion o’tkazuvchanligining ortishiga sabab bo’ladi.
Filtratsiyadan tashqari, hujayraga oziq moddalarning kirishida almashinuvchi adsorbtsiya juda muhim ahamiyatga ega. Mikrorganizmlar hujayrasi yuzasining elektr zaryadi oziq eritmadagi qarama-qarshi zaryadli ionlarni adsorbilashi aniqlangai. Muhit reaktsiyasi bunda juda muhim faktor hisoblanadi, chunki zaryadning miqdori va belgisini ko’rsatadi. Agar muhit reaktsiyasi protoplazma kolloid sistemasiniig izoelektrik nuqtasiga nisbatan kislotali bo’lsa, xujayra yuzasining zaryadi musbat, reaktsiya muxiti ishqoriy bo’lganda esa manfiy xisoblanadi.
Xulosa qilib aytiladigan bo’lsa mikroorganizmlarda moddalar almashinuvi ko’p qirralik, murakab jarayon bo’lib ularning sodir bo’lishida xilma-xil organik va anorganik moddalar ishtirok etar ekan. Ularning oziqlanishlari ham xar-xil sodir bo’lar ekan. Moddalar almashinuvi biologik katalizatorlar ishtirokida sodir bo’lib, bu jarayonlarda oddiy va murakkab moddalar hosil bo’lishi parchalanishi ajralib chiqishi va yutilishi kabi xodisalar amalga oshishi bilan mikroorganizmlar tiriklik xususiyatlarini saqlar ekanlar.
Nazorat uchun savollar:

1. 
   Mikroorganizmlarning oziqlanishi qanday amalga oshiriladi?
   
2. 
   Oziqlanishda fermentlarning roli qanday?