Дипломдық жұмыс: Ағын судан бөлініп алынған гетеротрофты микроорганизмдерді идентификациялау

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖƏНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

                                                                

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

 

 

Биология факультеті

 

 

Микрбиология кафедрасы

 

 

Бітіру жұмысы

 

Ағын судан бөлініп алынған гетеротрофты микроорганизмдерді идентификациялау

 

 

 

 

Орындаған:

4 курс студенті                        ______________                 Имадиева А.М.

 

 

 

Ғылыми жетекші: 

б.ғ.к., доцент                             ______________                Абдиева Г.Ж.

 

 

 

 Норма бақылаушы:                   ______________             Бектилеуова Н.К.                  

 

 

Кафедра меңгерушісінің

рұқсатымен қорғауға жіберілді,

б.ғ.д., профессор                             ____________­­­­             Мукашева Т.Ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы, 2011

	МАЗМҰНЫ
	КІРІСПЕ	3
1	ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1	Ағын  сулар, құрамы және классификациясы	4
1.2	Ағын сулардың жалпы микрофлорасының сипаттамасы және өкілдері.	6
1.3	Ағын суларды биоремедиациялауда микроорганизмдердің рөлі.	7
2	ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ  МЕН ӘДІСТЕР
2.1	Материалдар	11
2.2	Зерттеу әдістері	11
2.2.1	Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық және культуралдық қасиеттерін зерттеу әдістері	12
2.2.2	Гетеротрофты бактерилардың физиология және биохимиялық қасиеттерін зерттеу әдістері	15
2.2.3	Гетеротрофты бактерияларды генетикалық идентификациялау әдісі	17
2.2.4	Гетеротрофты бактериялардың фенол қатысында деструкциялаушы қасиетін зерттеу әдісі	18
2.2.5	Гетеротрфты микроорганизмдерді әртүрлі тасмалдағыштарға  иммобилиздеу әдісі	18
3	ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ТАЛДАУ
3.1	Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық және культуралдық қасиеттері	21
3.2	Гетеротрофты бактериялардың физиология және биохимиялық қасиеттері	23
3.3	Гетеротрофты бактериялардың генетикалық идентификациясы	24
3.4	Гетеротрофты бактериялардың фенол қатысында деструкциялаушы қасиеті	26
3.5	Гетеротрфты микроорганизмдерді әртүрлі тасушыларға  иммобилиздену белсенділігі	28
	ҚОРЫТЫНДЫ	31
	ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ	32

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

  Экологиялық  биотехнологияның  маңызды  мәселелерінің  бірі судың қорын сақтау, су қоймаларының әртүрлі ластағыштармен ластануының алдын алу және ағынды суларды тазарту болып табылады. Қалалардың және өндіріс орындарының өсуі, ауылшаруашылық интенсификацияның ауқымдылығы  көп мөлшерде суды қажет етеді. Жер бетіндегі күнделікті барлық судың шығымы 3300-3500 км, оның ауыл шаруашылықта- 70% пайдаланады. Химиялық, целлюлозды-қағаз, энергетикалық өндірісте, қара және түсті металлургияда және тұрмыстық қажеттіліктерде судың көп мөлшері  қолданылып, ағын суға айналады.  Осы сулардың көп мөлшері қолданғаннан кейін өзендерге, теңіздерге, суқоймаларға ағын су ретінде құйылады [1].

Қазақстанның  барлық территориясында қазіргі таңда көптеген тұрғылықты жерлермен өндіріс орындарының ағынды сулары  табиғи  және жасанды су қоймаларды ластауы бірден — бір кең таралған өзекті мәселе болып отыр. Бұл мәселені шешу үшін ең алдымен су құбыр жолдарымен және жоғары тиімді тазалау құрылғылары қолданыла отырып, биологиялық әдіспен тазалаудың маңызы жоғары [2].

Қалдық суларды тазалау құрылымдарында  органикалық қосылыстарды толығымен биологиялық ыдырату микроорганимдер, балдырлар және саңырауқұлақтар көмегімен жүзеге асырылады. Бұл микробиоценоз өкілдері бір-бірімен күрделі қарым-қатынастар (метабиоз, симбиоз, антогонизм, т.с.с) арқылы біртұтас кешен түзеді. Мұнда бастапқы орынды бактериялар алады, яғни бактериялардың түрлік құрамы ағын судағы органикалық заттарға байланысты. Тазалау құрылымдарының микробиоценозында автотрофты топтарға қарағанда гетеротрофты бактериялар доминантты болады [3]. 

Ағынды сулардың құрамы орналасу орнына, шығу тегіне байланысты әртүрлі. Құрамындағы ластағыш органикалық  заттарды деструкциялау үшін микроорганизмдер қауымдастықтары пайдаланылады. Ағын сулардың ластануы бүгінгі таңда өзекті мәселе болып отыр [4].

Сондықтан, жұмыстың мақсаты ағынды судан бөлініп алынған гетеротрофты микроорганизмдерді идентификациялау және ағын суларды фенол, фенол қосылыстарынан тазарту мақсатында бос және иммобилизденген клеткаларын пайдалану мүмкіндігін зерттеу.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

 

        1.1  Ағын сулар құрамы және классификациясы

Ағынды суларға адам баласының іс — әрекеті нәтижесінде қасиеті бұзылған, өнеркәсіп орындарының маңайынан және тұрғылықты жерлерден су құбыры арқылы шығарылатын сулар мен атмосфералық тұнбалар жатады. Ағынды сулар тұрмыстық және өндірістік қалдықтармен ластанған болады. Ағын су құрамындағы органикалық заттар су қоймаларына және топыраққа түсіп, жиналып, су қоймалардың және атмосфераның санитарлық жағдайын төмендетумен қоса түрлі аурулардың пайда болуына әкеледі. Сондықтан қоршаған ортаның тазалығы мен жаңаруын жүзеге асыруда ағынды суларды тазарту өзекті мәселелердің бірі болып отыр [4].

Ағынды сулар тұрғылықты жерден және өнеркәсіп орындарынан шығуына байланысты келесі белгілер бойынша классификацияланады:

1. Шығу көзіне байланысты:

        Тұрмыстық ағынды сулар  тұрмыстық құбыр жүйесі немесе жалпы канализация арқылы шығарылатын ағынды сулар. Оларға шаруашылық — фекальды ағынды сулар, тұрғын үйлер мен тұрмыстық ғимараттардан, моншалардан шығарылатын сулар жатады. Тұрмыстық ағынды сулар көбнесе көшелердегі қалдық қоқыс жуғыш заттармен және экскременттермен  ластанады. Олар суда суспензияланған қатты заттардың көп бөлігі целлюлозалық қосылыстар болып келеді, ластағыш органикалық компоненттерге май қышқылдары, көмірсулар және белоктар жатады.

Өнеркәсіптік ағынды сулар пайдалы қазбаларды өндіруде қолданылатын технологиялық процесс нәтижесінде пайда болатын, өндірістік жүйе немесе жалпы су құбыры арқылы шығарылатын ағынды сулар.

        Атмосфералық ағынды сулар жаңбырлы және қар, мұз еруінен пайда болатын ағынды суларды ерігіш деп бөлінеді. Атмосфералық  ағынды сулар жалпы су құбыр жүйесімен ағады. Өндірістік ағынды сулардың құрамы атмосфералық және тұрмыстық ағынды судың құрамына қарағанда тұрақты болмайды. Эпидемиялық жағынан қауіпті ағынды суларды келесі топтарға жіктейміз: ауылшауашылық – тұрмыстық ағынды сулар; қалалық аралас немесе өнеркәсіптік-тұрмыстық ағынды сулар; инфекциялық ауруханалардың ағынды сулары; жануарлар мен құстарды баптайтын фермалардың ағынды сулары [5].

Ағын сулардың құрамындағы ластағыштар әр деңгейде болады. Сондықтан ағынды сулар құрамындағы ластағыштарға байланысты келесі топтарға жіктелінеді. Ағынды сулар құрамындағы ластағыш заттарға байланысты екі топқа бөлінеді: консервативті және консервативті емес. Кронсервативті ластағыштар химиялық реакцияларға ақырын түседі. Кейде биологиялық ыдырау жүрмейді де, мысалыға ауыр металдардың тұздары, фенолдар, пестицидтер жатады. Ал консервативті емес ластағыштарға тәулік ішінде өзгерске ұшырайтын қосылыстар жатады [6].

2. Ағын су құрамындағы ластағыш заттарға байланысты:
3. Минералды қосылыстармен ластанған ағын сулар.
4. Органикалық қосылыстармен ластанған ағын сулар.
5. Органикалық және минералды қосылыстармен аралас ластанған ағынды сулар.  

Ағынды сулар ластағыштардың түріне байланысты төмендегідей жіктелінеді:

       Минералды ластану ағынды судың құрамында құм, шірінді бөлшектер, руда бөлшектері, ерігіш бейорганикалық тұздар болған жағдайда пайда болады.

      Биологиялық ластану ағынды сулардың микроорганизмдердің әртүрлі топтарымен зақымдануы. Ағынды суларды бактериялар, саңырауқұлақтар, вирустар, гельминттердің жұмыртқалары және патогенді микроорганимдер ластайды.

      Органикалық  ластану  ағынды судың өсімдік  және жануар  қалдықтарының ластағыштарымен  ластанған жағдайында туындайды. Өсімдік қалдықтары  көміртегіне, ал жануар қалдықтары азот элементіне бай тірі тіндерді қалдықтарынан тұрады. Органикалық ластану микроорганизм өсіп дамуы үшін қолайлы орта болып табылады [7].

Өнеркәсіптік ағынды сулар ластағыштардың концентрациясы бойынша жоғары концентрациялы және төмен концентрациялы болып, ал рН – қа байланысты аз агрессивті және жоғары агрессивті болып топтастырылады. Тұрмыстық ағынды сулардың құрамы  бір типті. Қазіргі таңда тұрмыстық ағынды сулардың ішінде құрамы тазалау түрлеріне шипажайлардың, демалыс аймақтарның, кейбір екі қабат үйлердің су құбырларында байқалады [6]. Тұрмыстық ағынды суларды ластайтын заттардың концентрациясының кең таралған көрсеткіштерінің бірі – оттегіне биохимиялық қажеттілік және оттегіне химиялық қажеттілік болып саналады. Оттегіне биохимиялық қажеттілік 20 — та, белгілі уақыт ішінде, ағын судың белгілі көлемі сіңіретін еріген оттегі мөлшеріне тең. Оттегіне химиялық қажеттілік – қышқылданған ыстық бихроматты калий ерітіндісінен, ағынды су үлгісінің 1 литрі сіңіретін, оттегінің миллиграмм санына тең. Суды сипаттау үшін мынадай көрсеткіштер: фосфорлы (жалпы фосфордың), азотты (жалпы азоттың) және суспензияланған ерімейтін заттардың концентрациясын анықтау қолданылады. Өнеркәсіптік ағынды сулардың құрамын, олардың шығу тегі арқылы анықтайды.

Ағынды сулардың құрамы шығу көзіне байланысты әртүрлі болып келеді. Органикалық қосылыстардан мұнай және мұнай өнімдері, органикалық қышқылдар кездессе, бейорганикалық заттардан топырақ бөлшектері, руда бөлшектері, бейорганикалық тұздар, шлактар, сонымен қатар ағынды судың құрамында ауыр металдардың тұздары, фенолдар, пестицидтер, беттік активті заттардың, азот пен фосфор қосылыстарының әртүрлі деңгейде кездесетінін көруге болады. Азот формалары жалпы азот, аммоний, нитритті, нитратты формалары кездеседі. Қалалық ағынды сулардың құрамында азот және аммоний түрі кездеседі. Ағынды сулардың құрамы күрделі гетерогенді жүйені құрайды. Гетерогенді жүйе ластағыш заттардың еріген, ерімеген және коллойды формаларынан тұрады. Су қоймалардың ластануының негізгі көздері – коммуналды тұрғын үйлердің, ірі мал шаруашылық орындарының, кен өндіруде, темір жол транспорттарының, пестицидтердің көп мөлшерде түсуі. Өндірістік сулардың құрамында негізігі ластаушының біріне химиялық қосылыс фенол және оның туындылары жатады. Тұрмыста, өндірісте қолданылатын синтетикалық жуғыш заттар су қоймаларды ластайды да, кейбір тірі организмдер тіршілігіне зиянын тигізеді. Пестицидтерге келетін болсақ, олар су қоймаларға ағын сулармен түсе отырып, планктондарда, бентостарда, балықтарда жиналып, қоректену тізбегі арқылы адам организміне түседі де, кері әсерін тигізеді. Тері және целлюлозды – қағаз өндірісінің, сүт, ет, консерві және кондитер өндірісінің ағынды сулары органикалық заттармен ластанған [8]. Тұрмыстық ағын сулардағы органикалық қосылыстар белок, көмірсу, майлар физиологиялық өңдеуден өткен өнімдер түрінде кездеседі. Сонымен қатар тұрмыстық ағынды сулардың құрамында үлкен қосылыстар – қағаз, материал, өсімдік тектес қалдықтар және синтетикалық беттік активті заттар кездеседі. Бейорганикалық қосылыстар тұрмыстық ағын суларда ион күйінде К, Са, Сl, Na, Mg карбонаттары, сульфаттары кездеседі. Тұрмыстық ағын сулардың барлығыныда органогенді С, N, P, S, K элементтері әрдайым болады [9]. Көптеген зерттеулер нәтижесінде синтетикалық беттік активті заттар (СБАЗ) ластағыш заттардың негізін құрап, әртүрлі үрдістердің жүзеге асуына кедергі жасайды. Ағын суларда беттік активті заттардың кездесуі ағын суларды өңдеуде кері әсерін тигізеді. Ағын судағы БАЗ седиминтация процесін төмендеті, биохимиялық процестерді тежеп, біріншілік су тұндыру процесінің эффективтілігін төмендетіп, көбіктің пайда болуын туғызады. Биологиялық тотығуға байланысты: «жұмсақ» СБАЗ биотазалау кезінде 75-85 % жойлатын және тотығатын, «аралық» СБАЗ 60 % және «қатты» СБАЗ 60 % аспайды. Ағын сулардың құрамын сипаттау үшін үлкен көлемде әртипті химиялық, санитарлы — бактериологиялық анализдер қажет [10].

Сонымен  ағынды сулар деп адам баласының іс – әрекеті нәтижесінде пайда болып, құрамы, қасиеті бұзылып, пайдалануға жарамайтын суларды айтамыз. Ағынды сулардың құрамы шығу тегіне, орналасу аймағына байланысты әр типті.  Ағынды сулардың құрамында бейорганикалық қосылыстарға қарағанда органикалық қосылыстардың мөлшері көп кездеседі.     

 

1.2 Ағын сулардың жалпы микрофлорасының сипаттамасы және өкілдері

        Ағынды сулар микроорганизмдердің тіршілігі етуі үшін қолайлы орта болып табылады. Қоршаған орта объектілерінің әрбір субстратында, сонымен қатар су және су қоймаларының, ағын сулардың өзіндік бір биологиялық және микробиологиялық қауымы болады [10]. Мұндай қауымдастықтың құрамы көптеген факторлардың салдарынан тұрақта болмайды. Ағын сулардың жалпы микрофлорасының құрамында бактериялардың, саңырауқұлақтардың, ашытқылардың, балдырлардың және қарапайымдылардың барлық токсономиялық топтары кездеседі. Су және суқоймаларында, сулы орталарда микроорганизмдер бірігіп микропланктон құрып, бір — бірімен метабиоз, симбиоз, антогонизм және коменсализм сияқты күрделі қарым – қатынастар құрып, тіршілік етеді [11]. Ағын сулардың негізігі микрофлорасын автотрофты және гетеротрофты микроорганизмдер, аэробты, анаэробты бактериялар құрайды. Ағын сулардың құрамында көп жағдайда төмендегі туыстардың бактериялары:         Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Sarcina, Bacterium, Proteus, Leptospirillium, Chromobacterium,  Clostridium, Mycobacterium, Flavobacterium, Streptomyces және ашытқы саңырауқұлақтардың Candida туыстарының өкілдері кездеседі. Bacillus туысының өкілдерінен  Bacillus cereus, Bacillus mycoides, Bacillus subtillis  кездессе, Micrococcus candicansu, Micrococcus roseus сонымен қатар Bacterium aquatilis, Chromobacterium violaceum де тіршілік етеді [12]. Ағын судың микробиологиялық құрамы әртүрлілігімен ерекшеленеді. Ағын сулардың құрамына адамның асқазан – ішек жолының қалыпты микрофлорасының және қалыпты микрофлорамен қатар патогенді микроорганизмдердің өкілдері де кездеседі. Патогенді микроорганизмдер ауруханалар мен емханалардың және ветеринарлық мекемелерлің ағынды суының құрамында көптеп болады [13]. Патогeнді микроорганизмдерден холера қоздырғышы, тиф қоздырғыштары, сальманеллез, дизентерия, энтеровирустар, туляремиялар, туберкулез, бруцеллез қоздырғыштары, гельминттер, колибактериялар, энтерококктар, стафилакокктар, нейссерилалар, пигмент түзуші бактериялар жиі кездеседі. Ауылшаруашылық ағынды сулар өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтарына бай келеді. Сонымен қатар оңай ыдырататын органикалық заттардың өте көп болумен ерешелінеді. Бұл микробиоценозды анаэробты бактериялар, саңырауқұлақтар, актиномицеттер құрайды. Судың құрамында белок, еріген қанттар, пектин заттары, клечатка және басқа да органикалық қосылыстар көп болады да анаэробты шіру процесі жүреді. Органикалық заттардан бөлінетін көмірқышқыл газына, метанға, көмірсутегіне бактериялар төзімділік көрсетіп, оларды ыдыратып, өзінің тіршілік барысына жұмсайды. Ағын суда тіршілік ететін бактериялардың көпшілігі деструкциялаушы қабілетке ие. Ағын судың негізігі микрофлорасына нитифицирлеуші, аэробты облигатты бактериялар кіреді. Негізінен табиғатта кездесетін суқоймаларының микрофлорасы аутохтонды және аллахтонды деп екі топқа топтастырылады [14]. Аутохтонды – тұрақты сол жерде тіршілік ететіндер, ал аллахтонды – ластану нәтижесінде түсіп, аз уақыт тіршілік ететін микрофлораны айтамыз [15].  

 

         1.3 Ағын суларды биоремедиациялауда микроорганизмдердің рөлі

       Ағын суларды тазалау – құрамындағы  ластаушы заттарды  жою және  бұзу, патогенді   организмдерді жою  және залалсыздандыруды  айтамыз.  Ірі  өндіріс  орталықтарында,  халқы көп  қалалық  жерде түрлі  қалдықтардың көп  болуына  байланысты  су  едәуір  ластанады [16]. Сондықтан  алдын  ала тазартылмаған  суларды су қоймаларына, өзендерге  ағызуға  тыйым   салынған. Қазіргі  кезде  елімізде  су  ресурстарын  қорғау  және  оны  тиімді  пайдалану  мәселесі назарға  алынып  отыр.  Экологиялық  биотехнологияның маңызды мәселелрінің бірі осы- ағынды суларды тазалау болып отыр. Негізінен ағынды суларды тазалау әдістерінің бірнеше түрлері бар. Механикалық әдіс. Бұл әдістің мақсаты – ағын судан фильтрация және басқа да процестер арқылы механикалық қоспаларды бөлу. Механикалық әдіс фильтрация, еріту инерционды бөлу процесіне негізделініп жасалынады. Химиялық әдіс. Ағынды суды әртүрлі реагенттермен өңдеп, қосылыстарды бөлу мақсатында  қолданылатын әдіс. Физико- химиялық әдіс.  Бұл әдісті жұқа дисперсті және еритін бейорганикалық қосылыстарды, сонымен қатар жай          тотығатын заттарды жою үшін қолданылады. Физико- химиялық әдістің ішіне: электролиз, сорбция, тотығу, экстракция, ион алмасу, хроматография, ультра дыбыс т.б процестер кіреді. Ағынды суларды тазартудағы ең маңызды әдіс — биологиялық әдіс болып табылады. Биологиялық тазалау әдісі микроорганизмдер көмегімен ағын сулардың құрамындағы ластағыштарды жоюға негізделген [17]. Биодегредация      (биобұзу) —  бұл микроорганизмдер көмегімен ластағыш органикалық қосылыстардың ыдырауы. Органикалық қосылыстардың ыдырау дәрежесі әртүрлі: биотрансформация немесе зат құрылысының өзгеріске ұшырауы, қарапайым бір көміртегілік заттарға ыдырауы. Биологиялық тазартудың негізгі міндеттері органикалық көміртегін жою, аммиак тотығуы және ағын сулар қабылдайтын табиғи суда оттегі шығынының алдын алу үшін еріген, байланысқан азотты жою.    Қалдық ағынды сулардың құрамы әртүрлі болғандықтан ыдырау дәрежесі де әртүрлі. Ағынды суларды құрамындағы ластағыш заттардан биологиялық тазалау кезінде аэробты және анаэробты өңдеу процестері жүргізіледі.  Биолгиялық тазалауда жұқа қабығы бар биофильтрлер, биологиялық құрылғылар соның ішінде микроорганизмдердің белсенді лайы бар аэротенктер және де метантенктер қолданылады. Аэротенк- ағынды суларды аэробты өңдеу үшін қолданылатын тік темір бетоннан тұратын үлкен резервуарлы реактор. Биофильтрлер – микроорганизм колониялары бар биологиялық қабықтан тұратын ағынды суларды сүзіп, тазартатын құрылғылар. Биологиялық тазарту үрдісі екі кезеңнен тұрады:

1. Тұнған ағынды судың ауа оттегісімен және аэротенкада активті лай микроорганизмдерімен өзара әрекеттесуі.
2. Тазартылған, түссіздендірілген ағын суды ауасыздандырылмаған тұндырғышта белсенді лайдың бөлшектерінен бөлу, белсенді лайдың тығыздануы. Активті лай дегеніміз: органикалық ластанулардың ыдрауы үшін қажет ферменттердің әртүрлі тобын құрайтын микроорганизм биомассасын (негізінен аэробты және анаэробты бактериялар); адсорбциялық қабілеттілікке ие микроорганизмдердің иммобилизацияланған клетканың үлкен беткейінің болуын; микроорганизмдердің адгезивтілігімен байланысты флокулалардың (бактериялардың қалқыған, оңай тұнатын агрегаттары ) тұрақты түзілуі. Активті лайда микроорганизмдердің 3 тобы бар:        
3. Көміртегіні тотықтыратын флокула түзетін бактериялар.
4. Көміртегіні тотықтыратын жіпшелі бактериялар .
5. Бактериялар — нитрификаторлар. Жіпшелі бактериялар Leucothrix, Thiothrix айналасында флокулалар түзілетін негіз құрайды. Бірақ бұл микроорганизмдердің артық мөлшері керексіз көбік түзіліуіне әкеледі. Нитрификаторлаушы бактерияларға – Nitrosomonas, Nitrobacter туысының өкілдері жатады. Сонымен қатар активті лайдың микроорганизмдері келесі мынадай топтарға жіктеледі.
6. Гидролитикалық бактериялар, әдетте оларды ацидогенді деп атайды, себебі олар субстраттың бастапқы гидролизін органикалық қышқылдарға және т.б төмен молекулаларға дейін ыдырауын қамтамасыз етеді. Гидролитикалық бактерияларға Zoogloea, Acetobacterium, Eubacterium, Clostridium, Bacteroides, Bifidobacterium, Peptococcus, Streptococcus туыс өкілдері жатады.
7. Гетероацетогенді бактериялар, сірке қышқылын және сутегін түзеді. Оларға Synthrobacter wolini, Synthrophomonas wolfii  бактерия өкілдері жатады.
8. Метаногенді бактерияларға метан түзуші Methanbacterium, Methanspirillium, Methanococcus, Methanothrix бактериялар жатады.  Метаногенді бактериялар хемолитотрофтыларға жатады да, сірке қышқылын, көмірқышқылын метанға түрлендіреді. Негізінен метанның 70-75% сірке қышқылынан тұрады. Сонымен қатар активті лайдың негізгі өкілдеріне Pseudomonas, Bacillus, Nitrobacter, Aeromonas, Nocardia, Rhodococcus, Leucothrix, Thiothrix, Flavobacterium, Mycobacterium,Micrococcus, Actinomyces, Thiobacillus – тар жатады. Активті лайдың маңызды бір өкіліне Zoogloea ramigera бактериясы жатады. Оның негізгі бір қасиетіне ортаға гель түзетін полисахаридтерді синтездеу және сыртқа бөлу. Ортада  мұндай гельдің болуы микроорганизмдердің агрегациялануына және мақта тәріздес қосылыс флокула, яғни активті ил түзілуіне әкеледі [12]. Тұрмыстық және өнеркәсіптік қалдық ағынды суларды  тазалау кезінде аэротенкте аэробты жағдайда еріген ораникалық фосфордың формасы Maraxella, Artrobacter, Bacillus subtilis бактериялардың көмегімен ортофосфат түріне минерализацияланады. Активті лай бактериялары өздерінің клеткаларында еріген фосфор түрлерін жинай алады. Негізінен әдебиеттерде фосфор жинаушы бактерия ретінде Acinetobacter қарастырылады. Бірақ активті лай микрооорганизмдерінің ішінде мұндай бактериялар жетерлік. Мысалы: Pseudomonas, Aerobacter, Beggiatoa, E.coli, Aeromonas, Zoogloea, Klebsiella, Enterobacter, Moraxella, Mycobacterium т.б өкілдер жатады. Acinetobacter  calcoacltiaes фосфордың көп млшерін жинауға қабілетті [3].

       Өнеркәсіптік ағынды суларды құрамындағы ластағыш заттардан тазарту мақсатанда  Қ.А Тасқараева өнеркәсіптік ағынды суларды хлоридтер мен фосфаттардан тазартауда тионды бактериялардың қызметін қарастырып, зерттеу жүргізген.  Жұмыстың негізгі мақсаты – ірі өндіріс орындарының ағынды суларын Thiobacillus ferrooxidans  БИТ-1 штамы көмегімен тазарту болған. Ағын суларды биологиялық жолмен тазалау әдістерін қолданудың мүмкіндіктерін анықтау үшін лабораториялық анықтау жүргізген. Зерттеу барысында Оңтүстік Қазақстандағы уран кен орыныдары бірінің рудалары суынан алынған Thiobacillus ferrooxidans БИТ-1 штамы қолданылған. Зерттеу нәтижесі хлоридтер мен фосфаттардың бастапқы мөлшерінен азайғанын көрсетеді. ОҚО өндіріс орындары ағын сулары құрамындағы хлорид иондары 96,1%-ға, фосфат иондары 96,7%- ға төмендегені байқалған. Сонымен, Thiobacillus ferrooxidans  бактериалды сұйықтығын мұнай- химиялық өндіріс орындарының ағын суларын хлоридтер мен фосфаттардан тазартуда пайдаланудың тиімділігі анықталған [18].

         Ғалымдардың зерттеулерінде  Алматы қаласының тазарту орындарында активті лайдың жағдайын көрсететін басымдылық және тежегіш организмдер анықталған. Активті лайдың 70% тірі микроорганизмдерден тұрса, 30 %  табиғаты қатты бейорганикалық заттардан тұрады. Сонымен зерттеу нәтижесінде Алматы қаласының тазарту орындарында активті лайдың биоценозын  Грамм- теріс, спора түзбейтін, пішіні таяқша тәрізді бактерия өкілдері құрған. Басымдылық көрсететін бактериялар  Pseudomonas, Micrococcus, Flavobacterium, Bacillus, Actinomyces және ашытқылардың мынадай түрлері  Kluyveromyces, Metschniikowia, Torulopsis,  Phaffia анықталған. Осы бактериялардың ішінде көмірсутегін тотықтыруға Pseudomonas, ашытқылардың  Metschniikowia, Torulopsi түлері қабілетті. Тежегіш организмдердің қатарына мына өкілдер: жіпшелі балдырлар, инфузорияның түрлері, шұбалшаңдар, сонымен қатар су шаяндарының  түрлері анықталған [19].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ЗЕРТТЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕР

 

2.1 Материалдар

 

Агар-агар. Агар-агар қоректік орталарға қатты күй беру мақсатында қолданылады, теңіз балдырларынан алынатын күрделі полисахарид. Микроорганизмдер агар-агарды қоректік зат ретінде пайдаланбайы Суда агар-агар 100  еритін, ал 40  температурада қататын гель түзеді. Агарлы қатты қоректік ортаны қайнап тұрған су моншасында ерітеді [20] .

Желатин – жануарлардың сүйектері мен шеміршектерін қайнату арқылы алатын белок. Желатинді гель 23-26  температурада ериді. Желатин ортаға кейбір микроорганизмдер бөлетін протеолитикалық ферменттердің көмегімен ериді. Бұл қасиеті оны қатыратын зат ретінде қолдануға шектеу жасайды. Желатинді, ең алдымен микрооргананизмдердің протеолитикалық белсенділігін байқау үшін және идентификация жасауда қолданылады [21].

Фенол-(гидроксибензол немесе карболды қышқыл) – түссіз кристалл күйінде кездесетін, спецификалық иісі бар, суда, спирттерде, бензолда, ацетонда еритін, медицинада антисептик ретінде қолданылатын  органикалық қосылыс [23].  

Пенополитуретант (ППУ)— полиуретандардың ішіндегі жеңіл және тығыз пенопластар. Өте төмен жылусыйымдылыққа ие, көптеген заттарға жоғары адгезивтілігімен ерекшеленеді. Пенополиуретанттардың эластинді, тығыз және жартылай тығыз түрлері ажыратылады.

Полипропиленді талшық (ППТ)— таза, жеңіл, қауіпсіз, химиялық бейтарап, басқа заттармен оңай қосылатын олефинді талшықтардың түрі. Иілгіш келетін пропиленнің сополимерінен немесе полимерінен тұрады. Қышқылға, сілтіге жоғары төзімділік көрсетеді.

Цеолит — вулканды тұнбалы шығу текті минералдардың түріне жатады. Криссталды құрылымы тетраэдр топтарынан тұрады. Құрылысы алюмиосиликаттардан құралған. Цеолиттердің құрылысының ерекшелігі ішкі бөлігі көптеген саңылаулардан болуында. Саңылаулар әмбебап адсорбциялық қызмет атқарады да, басқа заттармен байланысын жүзеге асырып, жеңілдетеді [23].

 

• Зерттеу әдістері

 

        Микроорганизмдерді идентификациялау морфологиялық және культуралдық қасиеттеріне, физиологиялық және биохимиялық қасиеттеріне негізделеді.

Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық қасиеттері клеткалардың пішінін, мөлшерін, орналасуын, қозғалғыштығын, споралардың болуын, Грамм әдісімен боялуы жалпы дәстүрлі әдістер бойынша лабораториялық микроскоп Leica ДМ 2500 көмегімен зерттелінді.

 

2.2.1 Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық және культуралдық қасиеттерін зерттеу әдістері  

Зерттеу обьектілер ретінде Астана қаласының тазалау құрылғыларының ағынды суынан бөлініп алынған Б₁ және Т₁ бактерия штамдары алынды. Ағынды судан бөлініп алынған гетеротрофты бактерияларды идентификациялау дәстүрлі микробиологиялық әдістері арқылы морфология-культуралдық, физиология-биохимиялық қасиеттері  арқылы жүргізіледі.

Микроорганизмдердің морфологиялық қасиеттеріне: бактерия клеткасының пішіні, клетканың мөлшері,  клетканың орналасуы, капсуланың болуы, спора түзуі, қозғалғыштығы және Грамм әдісімен боялуы жатады. Микроорганизм клеткаларының морфологиялық және цитологиялық ерекшеліктерін микроскопиялық және дифференциалды бояулардың әр түрлі әдістерін қолданып зерттеледі. Микроскопиялық талдау және бояудың әдістері зерттеудің нақты мақсатымен анықталады. Алайда препараттарды дайынау, клеткаларды бояу және бекіту әдістері бактериялардың морфологиясы мен цитологиясын зерттеудің негізінде жатыр[24].

1. Клеткалардың пішінін, өзара орналасуын зерттеу әдісі. Бактериялар — бір клеткалы организмдер, пішіндері бойынша 3 негізгі топқа бөлінеді: дөңгелек, таяқша тәрізді, және иілген таяқшалар. Таяқша тәрізді микроорганимдер клеткалар мөлшері, олардың орналасуы және спора түзу қабілеттіліктері бойынша ажыратылады. Олар бөлек клеткалар немесе тізбек түрінде орналасуы мүмкін. Клеткалардың пішінін «жаншылған тамшы» препаратымен, ал майда бактерия клеткаларының пішіндерін бекітілген боялған препараттарымен анықтайды. Тірі клеткалардың препараттарының бірі «жаншылған тамшы» препараты.  «Жаншылған тамшы»  препараты микроорганизм клеткаларының пішінін, олардың мөлшерін және орналасуын, спора  түзулерін, қозғалғыштықтарын зерттеу үшін қолданылады. Препаратты дайындау үшін  заттық шыныға бір тамшы су тамызып, оған тұзақпен зерттеу материалын енгізіп, араластырады да, жабынды шынымен жауып, микроскоп арқылы зерттейді [25].
2. Бактерия клеткаларының құрылысын зерттеу. Капсулаларды бақылау. Көптеген микрооорганизм клеткалары, әсіресе олар көмірсуларға бай орталарда өскен жағдайда борпылдақ сыртқы қабықша-капсула немесе шырышпен қоршалады. Капсула клетка тіршілігінде маңызды рөл атқарады. Олар механикаллық зақымданудан, улы заттардан сақтайды. Капсуланы бақылау кезінде көбнесе негативті бояу әдісі , Бурри әдісі қолданылады. Бұл үшін заттық шыныға микробиологиялық тұзақ арқылы қара туштың бір тамшысын тамызып, оған дақылды енгізеді. Жабынды шынының көмегімен жұғындыны заттық шынының бетінде жұқа етіп жағады. Препарат ауада кепкеннен кейін, иммерсиялық жүйемен қарайды. Туштың қараңғы аймағында клеткаларды қоршаған капсуланың мөлдір аймағы байқалады [26].
3. Микроорганизм клеткаларының қозғалғыштығын анықтау. Клеткалардың қозғалысын  «ілінген тамшы» немесе  «жаншылған тамшы » препараттарында бақылайды. «Ілінген тамшы» препараты. Бұл препарат микроорганизмдердің көбеюін бақылауда, қозғалғыштықты бақылауда қолданылады. Бұл препаратты дайындау үшін арнайы ойығы бар шыны қолданылады. Жабынды шынының бетінде вазелин жағады, ал ортасына бактериалды дақылдың тамшысын енгізеді. Одан кейін тамшы ойықтың ортасында тұратындай етіп заттық шыны үстіне жабынды шыныны жабады. Тамшы ойықтың үстінде, ойықтың түбіне де, шетіне де тимей ілініп тұруы қажет [24].
4. 4. Бактериялардың спораларын анықтау. Бактериялардың споралары вегетативті клеткаларға қарағанда қоршаған ортаның жағымсыз факторларына жоғары төзімділік көрсетеді. Олар дөңгелек, сопақ немесе эллипс тәрізді түзінділер. Бактерия спорасын анықтау үшін Ожешко әдісі қолданылады. Ол үшін майсыздандырылған заттық шыныға бактериалды дақылдың тамшысын енгізеді де, фиксирлемей, ауа көмегімен кептіреді. Кепкен препарат үстіне 0,5%  тұз қышқылын тамызып, 2 мин бу пайда болғанша от жалынында жоғары деңгейде  қыздырады. Тұз қышқылын сумен шайып, препаратты жуып тастайды да,  фильтр қағазы мен жауып  үстіне  Циль фуксинін тамызып 7 мин мөлшерінде от жалынында бу пайда болғанша  ұстайды.7 мин көлемінде препарат кеуіп кетпеуі үшін  үстіне бояуды тамызып тұру қажет.  Бояудың сіңуі, фильтр қағазының кеуіп кетпеуі маңызды. 7 мин кейін препаратты суытып, фильтр қағазын алып, сумен жақсылап жуады. Мұндай өңдеудің нәтижесінде  клетка спорасы нақты боялады. Одан кейін клетка цитоплазмасын түссіздендіру қажет. Ол үшін 1% тұз қышқылы немесе күкірт қышқылымен  15-30 сек өңдеу қажет. Қышқылмен өңделген препаратты сумен жуып, қосымша метилен көгімен  2 мин бойы бояйды. Препарат барлық ережеге сай жасалған жағдайда  споралар  қанық қызыл, ал цитоплапзма көк  түске анық боялады [24].
5. Бекітілген боялған клеткалардың препараттары. Грамм әдісі. Грамм әдісі бойынша бояу үшін бактериялардың 1 тәуліктік дақылын алған дұрыс. Себебі клетканың бояуды ұстауы бактериялардың физиологиялық жағдайына байланысты. Дат ғалымы Граммның бұл әдісі бактерия клеткасының диагностикалық белгілерімен, түрлі қасиеттерін зерттеуде маңызы өте зор. Үшметилфенолды бояулар көмегімен  боялған барлық бактерия  түрлері: грамм оң және грамм теріс деп жіктелінеді. Грамм оң бактериялар   генциан фиолет бояуын жақсы сіңіргендіктен, спиртпен өңдеген кезде көк түске боялады. Грамм теріс бактериялар мұндай қасиетке ие болмағандықтан, спиртпен өңдеген кезде түссізденеді де, фуксин бояуымен өңдеген кезде қызыл түске боялады. Грамм әдісі бойынша препарат дайындау үшін майсыздандырылған заттық шыныға бір тамшыдан су тамызып ортасына зерттелетін материалды, ал екі шетіне бақылау дақылын  енгізу қажет. Бақылау дақылының біреуі грамм оң бактерия болса, екінші шетінде грамм теріс болуы керек. Препаратты ауада кептіріп, от жалынында фиксирлеп, 1-2 мин көлемінде карболды генцианмен немесе кристаллды фиолетпен бояу керек. Содан кейін бояудың үстіне Люголь ерітіндісін тамызып, 1-2 мин ұстайды. 2 мин кейін Люголь ерітіндісін 0,5-0,1 мин   96% этил спиртімен түссіздендіріп, сумен шаю қажет. Қосымша фуксин  бояумен 1-2 мин бояу керек. 2 мин өткеннен соң бояды сумен жуып тастап, кептіріп, иммерсионды жүйеде микроскоптайды. Препарат дұрыс боялған жағдайда  грамм оң бактериялар көк түске, ал грамм теріс бактериялар қызыл түске боялады [26].

Гетеротрофты бактериялардың культуралдық қасиеттерін зерттеу. Культуралдық немесе макроморфологиялық қасиеттерге микроорганизмдер- дің қатты және сұйық қоректік орталарда өсу ерекшеліктері жатады.

Гетеротрофты бактериялардың қатты қоректік  орталардың бетінде егуге байланысты микроорганизмдер колония, сызық түрінде немесе ортаның бетінде тұтастай өсулері мүмкін. Колония дегеніміз- бір клеткадан өсіп шыққан клеткалардың шоғырлануы. Клетканың қай жерде дамығанына байланысты(қоректік ортаның бетінде, ыдыстың түбінде) колониялар беттік, тереңдік және түптік колониялар болып бөлінеді. Беттік колониялардың түзілуі тығыз субстраттардағы көптеген микроорганизмдердің өсу ерекшеліктері болып табылады. Бұндай колониялар өздерінің көптүрлілігімен ерекшеленеді. Оларды сипаттауда төменгі белгілер қолданылады: пішіні — дөңгеленген, амеба тәрізді, дұрыс емес, ризоидты және т.б; мөлшері (диаметр) — милиметрмен өлшенеді, егер колония мөлшері 1 мм-ден аспаса, онда оны нүктелік деп атайды; беті- тегіс, томпақ, конусты және т.б; мөлдірлігі — колония жарқыраған, көмескі, күңгірт, ұнтақты, мөлдір; түсі- түссіз немесе пигменттелген — ақ,сары, сары алтын, қызыл, қара, сұр және т.б., субстратқа пигменттің шығуы ерекше көрсетіледі, актиномицеттер колониясын сипаттауда ауалық және субстраттық мицелийлерінің пигментін көрсетеді; шеті- тегіс,толқынды, тісті және т.б; құрылымы- біртекті, ұсақ немесе ірі түйіршікті, колонияның шеті мен құрылымын асыл шынының көмегімен немесе кіші үлкейтумен микроскоптың астында байқауға болады, ол кезде Петри табақшасын микроскоптың үстелшесіне қойып қарайды; консистенциясы колонияның бетіне тұзақты тигізу арқылы анықтайды. Колония агардан тез алынатын, тығыз, жұмсақ, шырышты, созылмалы, қабықша түрінде (тұтастай алынатын), нәзік болуы мүмкін [26].

Тереңдік колониялар біртекті болады. Олар қоректік ортада жіп тәрізді өсінділері бар мақта шоғыры тәрізді болып келеді. Тереңдік колониялардың түзілуі нәтижесінде, егер микроорганимдерің көмірқышқылын немесе басқа газдарды бөлетін болса, қоректік орта жарылады. Әр түрлі микроорганизмдердің түптік колониялары ыдыстың түбінде жұқа мөлдір қабықша сияқты болады. Колония мөлшері және басқа қасиеттері қоректік ортаның құрамына байланысты өзгеруі мүмкін. Сондықтан колонияларды сипаттау кезінде дақылдың жасын, қоректік ортаның құрамын және дақылдау температурасын  көрсетеді.

Сызық бойынша микроорганизмдердің өсуін сипаттау үшін келесі ерекшеліктерді қарастырады: орташа және мол өсуін, тегіс немесе толқынды шеттерін: 1 — жайылған, тегіс шеттермен; 2 — жайылған, толықынды шеттермен, 3 — анық көрінетін; 4 — диффузды; 5 — қауырсынды; 6 — ризоидты. Көптеген микроорганизмдердің сызық бойынша  өсуін сипаттау үшін оларды ЕПА және ЕПЖ қоректік орталарында өсіреді [24].

Сұйық қоректік орталарда өсуін зерттеу. Сұйық қоректік орталарда микроорганизмдер өскен кезде орта лайланады, тұнба немесе қабықша түзіледі. Сұйық орталарда микроорганизмдердің өсуін сипаттай отырып лайлану деңгейін- әлсіз, орташа немесе күшті; қабықша ерекшелігін- жұқа, тығыз, тегіс немесе қатпарлы; ал тұнба түзілу кезінде оның молдығын, тығыздығын, шырыштылығын, немесе жұмсақтығын анықтайды. Кейде микроорганизмдер өскен кезде иіс пайда болады, орта пигментацияланады, газ бөлінеді. Газ бөлінуін көбіктер мен көпіршіктердің түзілуімен, сонымен қатар қалытқының  (поплавок) бір жағы бекітілген кішкене түтікше көмегімен анықтайды. Қалытқыны пробиркаларға бекітілген жағын жоғары қаратып қоректік ортаны залалсыздандырудың алдында салады. Газ түзілу кезінде қалытқыда газ көпіршек түрінде жинақталады. Микроорганизмдердің сұйық ортада өсуін сипаттау үшін оларды  ЕПС қоректік ортада өсіреді [25].

 

2.2.2 Физиология — биохимиялық  қасиеттерін зерттеу әдістері             

Микроорганизмдердің физиология — биохимиялық ерекшеліктерінің сипаттамасына олардың әр түрлі қоректік орталарда өсе алу қабілеттіліктері және ортаның құрамына кіретін белгілі заттарды өзгертулері жатады. Түрлі көміртегі, азот, күкірт сияқты қосылыстарын пайдалануларын, молекулалық оттекке қатынасын, антибиотикалық заттарды түзу және белгілі субстратқа қатынасында ферментативті белсенділік көрсете алу қабілеттіліктері де анықталады [25].

1. Көміртегі қосылыстарын пайдалану. Микроорганизмдердің конструктивті және энергетикалық метаболизмдерінде түрлі көміртегі қосылыстарын пайдалану мүмкіндіктері әр түрлі болып келеді. Микроорганизмдердің қандай қосылыстардың есебінен өсе алатындығын зерттеу үшін оларды көміртегінің жалғыз көзі ретінде құрамында түрлі моно- ди- және полисахаридтерді, көп атомды спирттерді, органикалық қышқылдарды, көмірсутектері қосылған синтетикалық орталарда өсіреді. Көмірсулар мен көп атомды спирттер ретінде мынадай қосылыстарды қолданылады: арабиноза, ксилоза, рамноза, глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза, сорбоза, сахароза, лактоза, мальтоза, трегалоза, целлобиоза, рафиноза, декстрин, крахмал, инулин, целлюлоза, глицерол, эритрол, маннитол, дульцитол, сорбитол, инозитол, салицин т.б. Микроорганизмдердің көмірсулар және спирттерді пайдалану қабілеттіліктерін анықтау. Ол үшін ортаның негізгі фонын дайындайды, оның құрамы мынадай (г/л): пептон- 5,0; К₂HPO₄-1,0; дистилденген су. Микроорганизмдердің физиологиялық ерекшеліктеріне байланысты құрамы басқа негізгі фонды да пайдаланады. Микроорганизмдердің көмірсулар немесе көп атомды спирттері бар орталарда өсуі, көбінесе органикалық қышқылдардың жинақталуымен, бейтарап өнімдердің, газдың түзілуімен жүреді. Қышқылдардың түзілуі ортаны рН- ның өзгеруінен байқалады. Бұл үшін 1 л негізгі фонға 1,6% спирт ерітіндісінің 2 мл есебінде индикаторы қосылады. Индикатор ретінде бромтимолблау қолданылады, ол рН 6.0-7,6 аралығында ортаның түсін сарыдан көкшіл түске өзгертеді. Негізгі фонды пробиркаларға 8-10 мл-ден құяды, әр пробирканың түбінде қалытқы  салады да, 1 атм залалсыздандарады. Көмірсулар мен көп атомды спирттерді 10-40% сулы ерітінді түрінде дайындайды және негізгі фоннан бөлек 0.5 атм залалсыздандырады немесе фильтрлейді. Қанттар фосфаттар мен ортаның басқа компоненттері әсерінен бұзылуы мүмкін немесе микроорганизмдерге токсинді заттар түзеді, сондықтан оларды жеке залалсыздандыру ұсынылады. Стерилді ерітінділерді негізгі фонға ортадағы қант концентрациясы 100 мл ортаға 1 г болатындай көлемде қосады. Орталарға микроорганизмдердің клетка суспензияларын егеді де, сәйкес температурада  1-5 тәулік дақылдайды. Баяу дамитын микроорганизмдерді 7-10 тәулік дақылдайды.  Көмірсулардың көзі бар ортада микроорганизмдердің өсуін ортаның лайлануы, қабықшаның немесе тұнба түзілуі арқылы анықтайды. Индикатор түсінің өзгеруі ортада метаболизмнің қышқылды немесе сілтілі өнімдерінің түзілгенін байқатады. Газдың түзілуі оның қалытқыда жинақталуынан көрінеді. Алынған нәтижелерді құрамында көміртегі жоқ бақылау пробиркалары мен салыстырады да кесте түрінде көрсетеді [24].
2. Азот қосылыстарын пайдалану. Микроорганизмдердің азот көздерін пайдалану қабілеттіліктерін азот қосылыстары қосылған қоректік орталарға өсіру арқылы анықталады. Органикалық азотқұрамды заттарады пайдалану. Көптеген микроорганизмдер органикалық қосылыстардың азотын игере алады, мысалы пептондарды, амин қышқылдарды және белоктарды. Белоктың ферментативті гидролизі процесінде амин қышқылдары бөлініп шығады, оларды клеткалар биосинтез процесінде қолданылады, сонымен қатар тыныс алу немесе ашудың нәтижесінде қарапайым қосылыстарға дейін ыдырайды. Сондықтан микроорганизмдермен белоктың ыдырауы (аммонификация процесінде) қосымша өнімдердің түзілуімен жүреді: амин қышқылдарының дезаминденуі нәтижесінде аммиак бөлінеді, күкірт құрамды амин қышқылылдарының бұзылуынан көмірсутек бөлініп шығады, триптофанның ыдырауы кезінде индол түзіледі.

Аммиакты анықтау. Микроорганизмдердің аммиакты түзуін оларды ет-пептонды сорпада өсіру арқылы анықтайды. Ол үшін ЕПС 8-10мл пробиркаларға құяды, 1 атм залалсыздандырады. Егуден кейін мақталы тығынның астына стерилді лакмусты қағазды (алдын-ала Петри табақшаларына салынып, 0.5 атм залалсыздандырылған) қоректік ортаға тимейтіндей етіп қыстырады. Аммиактың ұшуын қиындату үшін тығынды полиэтиленмен орайды. Аммиак түзілсе қызыл лакмусты қағаз көгереді [24].

3. Пртеолитеолитикалық белсенділік. Протеолитикалық ферменттер поли- және олигопептидтік белоктардың ыдырауын катализдейді. Протеазалар актиномицеттермен, мицелиалды саңырауқұлақтармен, бациллалармен және басқа да микроорганизмдерден бөлінеді. Клеткадан тыс протеазалардың белсенділіктерін анықтау үшін субстрат ретінде желатин, казеин және басқа белоктар қолданылады. Желатин протеолизі. Микроорганизмдерді ет-пептонды желатинге (ЕПЖ) отырғызады. Оны былай дайындайды: 100мл ЕПС 10-15 г желатин қосады да, оны ісіндіру үщін 20-30 минутқа қалдырады, қоспаны су моншасында желатин ерігенше қыздырады. Алынған ЕПЖ 8-10 мл пробиркаларға құяды. 0.5 атм 15 минут залалсыздандырады. Микроорганизмдерді инемен егеді. 7-10тәулік бөлме температурасында дақылдайды. Желатинді ыдыратуды көзбен қарап бақылайды. Егер желатин ыдыраған болса, оның ыдырау қарқындылығын және формасын қабатты, құйғыш тәрізді, қап тәрізді, көпіршік түрін көрсетеді. Ине арқылы егу кезінде микроорганизмдердің желатинді ыдыратуын: кратер тәрізді, шалқан тәрізді, құйғыш тәрізді, қап тәрізді, қабатты, көпіршік тәрізді, деп бөлінеді [25].
4. Каталаздық белсенділік. Каталаздық белсенділікті көбнесе аэробты микроорганизмдер көрсетеді. Облигатты анаэробтылар және микроаэрофильдерде каталаздық белсенділік байқалмайды. Каталаздық белсенділік сутектің асқын тотығымен жасалған тәжірибеде байқалады. Реакциясы: Н₂О₂  Н₂О+О_2. Каталаздық белсенділікті анықтау үшін зерттелетін микроорганизмдерді қатты қроектік ортаға отырғызады. Майсыздандырылған шыны үстіне клетка суспензиясын құйып, 10%  Н₂О₂ ерітіндісін тамызады. Препарат үстінде О₂ бөлінуін және газдың пайда болуын  клеткада каталаза ферментінің бар екендігін көрсетеді [24].
5. Зерттелетін дақылға температураның әсері. Лабораториялық жағдайда өсетін микроорганизмдердің көпшілігі мезафильдерге жатады. Осы топтағы микроорганизмдер үшін оптималды температура 20-45º. Зерттелетін микроорганизмдерді штрих әдісімен қиғаш ЕПА қоректік ортасына егіп, әр түрлі температураларда өсіреді. Термостаттар 20, 30, 37, 42 және 48  температураларда  болу керек. Өсу қарқындылығына байланысты зерттелетін дақылдарды 2-3 тәуліктен кейін  бақылап, 4 баллдық шкаламен өлшейді. 0-  өсу жоқ, + — әлсіз өсу, ++ — жақсы өсу, +++ — өте жақсы өсу. Зерттелетін дақылдың температураға әсерін бақылау үшін тәжірибе екі рет қайталанады.
6. Зерттелетін дақылдың сүтте өсу қабілеттілігі. Сүттің құрамында көмірсулар(лактоза), белоктар (казеин), витаминдер, минералды тұздар болғандықтан, көптеген микроорганизмдер сүтте жақсы өседі. Зерттелетін дақылдың сүтте өсуін зерттеу үшін майсыздандырылған сүтті пайдаланады. Сүтті майсыздандыру үшін ценетрифуганы қолданады. Центрифугаға сүтті 15 мин қойып, майсыздандырады. Майсыздандырылған сүтке 4/1 қатынасындай су және үстіне бромкрезолпурпур индикаторын қосады да, 8-10мл пробиркаларға құйып 0.5 атм залалсыздандырады. Микроорганизмдердің сүтте өсу қабілеттілігінің нәтижесін 6-14 тәуліктен кейін бақылайды [26].

 

• Гетеротрофты бактерияларды генетикалық идентификациялау әдісі

          Гетеротрофты  бактериялардың генетикалық идентификациясы бактерия клеткасының ДНҚ-сын секвинерлеу арқылы жүргізіледі. Ол үшін клетка ДНҚ-сын бөліп алып, экстракциялап, тазалау қажет. ДНҚ экстракциясы 1% агарлы гель көмегімен жасалады. Генетикалық идентификация ДНҚ-ның белгілі бір генінін секвинерлеп, содан кейін агарлы гельі бар электрофорезден өткізуден тұрады. Электрофорезден өтіп болғаннан кейін нәтижелері видео жүйелерде  шығарылады. ПЦР-ді  ацетатты-спирттердің көмегімен тазалайды. Нуклеотидтердің тізбектерін білгілі ретпен орналасуын Сэнгер әдісімен анықтайды. Геннің фрагментін бөлу үшін автоматты секвенатор қолданылады. Идентификация үшін алынған нуклеотидтердің тізбегін дүниежүзілік геннің тізбегімен салыстырып, анықтайды [24].  

 

• Гетеротрофты бактериялардың фенол қатысында деструкциялаушы қасиетін зерттеу әдісі

         Гетеротрофты бактерияларды фенол және оның қосылыстарын деструкциялаушы қасиетін зерттейтін әдіс бактериялардың бос клеткаларына негізделіп жасалады. Фенол — ағынды суды ластайтын күрделі органикалық қосылыс. Ағынды сулардың құрамындағы фенол және фенол қосылыстарын ыдыратып, жою мақсатында ағынды судың өзінен бөлініп алынған гетеротрофты бактериялардың деструкциялаушы қабілетін анықтау үшін жасалатын тәжірибе. Бұл әдісті жүзеге асыру үшін синтетикалық ағынды су қоректік ортасы, пептон, фенол, бактерия дақылы қажет. Синтетикалық  ағынды су (САС) қоректік ортасының құрамы: натрий көмірқышқылы – 50 мг, натрий сірке — қышқылы-50 мг, калий фосфор қышқылы — 25 мг, аммоний фосфоры — 25мг, кальций хлориді — 7,5 мг, магний хлориді — 5,0 мг, пептон — 100 мг 1 А 30 мин. Фенолдың  2% қолданылады. Бактериялардың бос клеткалармен тәжірибесі мынадай жағдайларда жасалады:

1) САС+ пептон + бактерия  дақылы

2) САС+пептонсыз+бактерия дақылы

3) САС+пептонсыз+фенол+бактерия дақылы салынып, лабораториялық араластырғыштарға қойылып, 15 тәулік бақыланады. Бастапқы оптикалық тығыздық 0,5-0,7 аралығында болу қажет. Әр тәулікте барлық тәжірибе үлгілері келесі белгілерді анықтау: клеткалардың өсуін, тіршілікке қабілеттілігін, сезімталдығын, оптикалық тығыздығын бақылап біліп отыру керек. 15 тәуліктен кейін бактерия клеткаларының  фенолды деструкциялауға қабілеттілігі анықталады. Тәжірибе нәтижесін кесте, график түрінде көрсетеді [24].

 

          2.2.5 Гетеротрфты микроорганизмдерді әртүрлі тасушыларға иммобилиздеу әдісі

Immobilize (ағылшын тілінен) – таңып тастау, орнықтыру, қозғалысын шектеу, байланысқан деген мағыналарды білдіреді. Клеткалардың иммобилизденуі – биокатализатор молекуласын жеке, бос ерітінді фазасынан бөлек, бірақ онымен субстрат эффектор немесе ингибитор молекуласымен алмаса алатын фазаға енгізетін әдістемелік тәсіл. Клеткаларды иммобилиздеу – сыртқы (қоршаған) ортада қозғалысының жасанды шектеулі жағдайларын туғызу, бұл шектеулерді тасушылар қамтамасыз етеді. Бүкіл клетка- тасымалдушы жүйесін иммобилизденген биокатализатор деп атайды [29]. Иммобилизденген  клеткаларды алу үшін келесі тәсілдер қолданылады:

1. Клеткалар молекуласының суда ерімейтін тасымалдаушыға ковалентті қосылуы, мұнда тасымалдаушы ретінде органикалық (табиғи және синтетикалық) полимерлер және бейорганикалық материалдар қолданылады. Біріншілерге целлюлоза, хитин, агароза, декстрандар, қағаз, мата, полистирол, найлон, ион алмастырғыш шайырлар т.б., екіншілерге – саңылаулы шыны, силикагельдер, силахромдар, кермика, метклдар және т.б жатады.
2. Клетканы гель торшасына немесе полимерге енгізу.

 3.Клетканы суда ерімейтін тасымалдаушыларда адсорбциялау.

4. 4. Микрокапсулдау (5-300 мкм мөлшері жартылай өткізгіш капсулаларға фермент немесе клетка ерітіндісін енгізу) [30]. Иммобилизденген микроорганизм клеткаларының тасымалдаушылары ретінде әр түрлі заттар қолдануы мүмкін: табиғи, синтетикалық, органикалық және бейорганикалық, жоғарғы және төменгі молекулалы, алайда олардың барлығы келесі талаптарға сай болуы керек: жоғарғы химиялық және биологиялық тұрақтылық; жоғарғы механикалық төзімділік; тасымалдаушылармен байланысу мүмкіндігін қаматмасыз ететін жоғарғы гидрофильділік. Тасымалдаушылар органикалық және бейорганикалық болып бөлінеді. Органикалық полимерлі тасымалдаушылар шығу тегі бойынша екі топқа бөлінеді: табиғи полимерлер және синтетикалық полимерлер. Табиғи полимерлер ретінде целлюлоза, декстран, агароза сияқты полисахаридтер. Клеткларды иммобилиздеу үшін синтетикалық тасымалдаушылардан: пенополиуретан алуға болады. Полиуретан- гидрофильді полимер, суға және тотықтырушыларға тұрақты келеді. Изоцианаттың полиолмен әрекеттесуі кезінде пайда болады. Полиуретандар су мен тотықтырушылар қатысында төзімді болып келеді. Иммобилизденген микроб клеткалары негізінде қандай да бір процесті құру қажеттігі мен мүмкіндігі анықталғаннан кейін, иммобилздеу тәсілі мен тасымалдаушы таңдау мәселесі қарастырылады. Иммобилиздеу әдісі клетканы және ферментерді тасымалдаушы  аймағында ұстап тұратын табиғи күш ретінде қарастырылады. Иммобилиздеу әдістерін химиялық және физикалық деп екіге бөледі. Химиялық әдіс — клетка мен ферменттердің бетінде және тасымалдаушының арасында ковалентті байланыстар пайда болады, яғни клетка немесе фермент тасмалдаушыға тігіледі. Физикалық әдіс – тасымалдаушының клетка мен ферментті берік ұстап тұру күші адсорбция, полимерлі гель торы, клетка мен фермент өтпейтін мембрана, электрі тоқ сияқты физикалық факторлар есебінен пайда болады. Барлық физикалық иммобилиздеу әдістерін 4 топқа бөлуге болады: ерімейтін тасымалдаушы бетіндегі адсорбция; гель саңылауына енгізу; жартылай өткізіш мембрананы қолдану; қос фазалық реакциялық ортаға енгізу. Биокатализаторлардан иммобилизденген клеткаларды алу әдістерінің келесі принципі бар, олар тасымалдаушымен ұсталып қалған клетканың соңғы жағдайы бойынша, яғни бөліну иммобилиздеу нәтижесінде сыртқы орта мен клетка бетінің арасында диффузды тосқауыл пайда бола ма, жоқ па, соған байланысты. Бұл концепцияға негізделген классификация бойынша келесі әдістер бар:
5. Клеткалардың тасымалдаушының бетінде иммобилизденуі, мұнда тасымалдаушы ұстап тұрған клетка беті сыртқы ортаның әсрінен (сұйықтық немесе газ) оңай шайылады, сондықтан микроорганизм тіршілігіне субстратты пайдалану мен өнімдерін  биологиялық факторлар арқылы анықталады, пайдаланады.
6. Клеткалардың тасымалдаушы ішіне немесе тасымалдаушы көлемінде иммобилизденуі – клеткалардың иммобилизденуі нәтижесінде сыртқы орта мен  клетканың  арасында   тасымалдаушының қабаты пайда болады және клетка – орта арасында заттар алмасуы осы қабат арқылы іске асады, мұнда қоректік заттардың диффузды тасымалдануы жүреді.
7. Мембраналық реакторда иммобилиздеу немесе мембраналық технологияны қолдана отырып иммобилиздеу. Клетка мен сыртқы ортаның аз бөлігі басқа ортадан жартылай өткізгіш мембрана арқылы бөлініп жабық көлемде орналасқан. Ерімейтін заттарға микроорганизмдердің адсорбциясы [31].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ТАЛДАУ

 

3.1 Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық және культуралдық қасиеттері.  

Бактериялар пішіндері бойынша 3 негізгі топқа бөлінеді: дөңгелек, таяқша тәрізді және иілген таяқшалар. Таяқша тәрізді микроорганизмдер клеткалар мөлшері әртүрлі болғандықтан, оларды орналасуы және спора түзу қабілеттіліктері бойынша ажыратылады. Гетеротрофты бактериялардың морфологиялық белгілері бойынша айырмашылықтары көп.

Зерттеу обьектілер ретінде Астана қаласының тазалау құрылғыларының ағынды суынан бөлініп алынған Б₁ және Т₁ гетеротрофты бактерия штамдары алынды. Зерттеу нәтижесінде Б₁ штамы морфологиялық қасиеттері бойынша жеке-жеке орналасқан қысқа таяқша пішінді бактериялар,  Т₁  штамы дара, ұзын  клеткалы бактериялар екендігі анықталды (1 сурет).

 

 

 

1 сурет.   Б₁  және  Т₁ штамдарының   морфологиясы  

 

Бацилдардың клеткалары ортаның белгілі бір физика-химиялық жағдайларына және жиі егулердің салдарынан морфологиялық өзгерістерге ұшырап отыратындығы мәлім. Мәселен, Р.С. Головачева және М.Н. Ротмистров әріптестерімен сұйық ортада оттегінің жетіспеушілігі салдарынан бацилдардың шар тәрізді формаларының пайда болатындығын байқаған.

Бактерия клеткаларын грамм әдісі бойынша бояу клетканың диагностикалық белгілері мен түрлі қасиеттерін анықтауға негізделген. Грамм әдісі бойынша гетеротрофты бактерияларды бояу үшін тәуліктік дақылын алынды. Себебі, 1 тәуліктен кейін (спора түзуіне байланысты) олар қасиеттерін өзгертіп жібереді.  Грамм әдісі бойынша жасалынған препарта Б₁ және Т₁ штамдары грамм оң  бактериялар екендігі анықталды.

Көптеген бактериялар көмірсуларға бай орталарда клетканы сыртқы қоршаған орта  жағдайлардан қорғап тұратын шырышты капсула түзеді. Капсула микроорганизмдерді кеуіп кетуден, қоршаған ортаның әртүрлі механикалық, физика-химиялық факторлардың әсерінен сақтайды. Зерттелген  Б₁ және Т₁ штамдарында қабықша — капсула бар екендігі анықталды. Капсула түзу бұл бактерияларға қосымша төзімділік беретіні көптеген әдебиеттердегі мәлеметтерден белгілі. Зерттелген  Б₁ және Т₁ штамдары ілінген тамшы препаратын жасай отырып, қозғалысқа қабілетті екендігі анықталды.

Көптеген бактериялар спораны қолайсыз жағдай туған кезде түзеді. Зерттелетін  гетеротрофты бактериялардың споралары  Ожешко әдісі арқылы анықталды.  Б₁  және  Т₁ штамдары спора түзетіндігі анықталды. Бұл дақылдардың спораларының орналасуы бацилярлы типті екендігі көрсетілді.

Гетеротрофты бакетриялардың культуралдық қасиеттерін қатты және сұйық қоректік орталарға егу арқылы анықтайды. Қатты ЕПА қоректік ортасына  гетеротрофты бактерияларды егу арқылы және 30   дақылдау арқылы культуралдық қасиеттері анықталды. Б₁ штамының колониялары беттік колония, пішіні дұрыс, мөлшері 1-2 мм, беті тегіс, колония мөлдірлігі – жарқыраған, түсі ақ жылтыр, шеті тегіс, құрылымы біртекті, консистенциясы созылмалы, ал Т₁ штамының колониялары беттік колония, пішіні дұрыс, мөлшері 2-3 мм, беті томпақ, колония мөлдірлігі- күнгірт, түсі ақ сұр, шеті иректелген, құрылымы біртекті, консистенциясы жұмсақ екендігі анықталды (2 сурет).

 

 

 

2 сурет.  Б₁ және  Т₁ штамдарының колониялары

 

Микроорганизм дақылдарының макроморфологиясы көптеген факторларға тәуелді өзгергіш болып келеді Көптеген әдебиеттердегі мәлеметтерден Bacillus subtilis дақылының культуралдық қасиетін анықтау, олардың жоғары өзгергіштіне байланысты қиындықтар туғызатындығы айтылған. Мысалы, Н.А. Красильниковтың мәлеметі бойынша Bacillus subtilis штамын әртүрлі агарлы қоректік орталарда дақылдағанда, колониялардың 5 тен 10 жуық типтері кездесетіндігін анықталған.

Культуралдық қасиетін анықтау үшін сұйық қоректік ортада өсуі байқалды. Б₁ штамы ЕПС қоректік ортасында өскенде, қоректік орта лайланып, бетінде қаймақ түзілді, лайлану деңгейі орташа, түзілген бетіндегі қабықша тығыз, иісі бар, пробирка бетінде газ түзілді. Т₁ штамы ЕПС қоректік ортасында өскенде орта лайланып, лайлану деңгейі орташа болып, қаймақ тәрізді қабықша түзіп, түсі өзгеріп, иіс пайда болып, пробирка бетінде газ пайда болды.

 

3.2 Гетеротрофты бактериялардың физиология және биохимиялық қасиеттері. 

Гетеротрофты бактерилардың физиология және биохимиялық қасиеттерін зерттеу барысында көмірсуларды, спирттерді, азот қосылыстарын пайдаланулары және ет-пептонды желатинді ортада, сүтте және темератураның әртүрлі мәнінде өсуі, каталазалық және оксидазалық белсенділіктері анықталды.

Штамдардың физиология – биохимиялық қасиеттерін зерттеу нәтижесінде көмірсулар  мен спирттерді пайдалануын негізгі фон қоректік ортасының лайлануынан, индикатор түсінің өзгеруінен, тұнба түзілуінен микроорганизмдердің көмірсу мен спирттерді пайдалануын анықтап, кесте түрінде көрсеттілген.   

 1 кесте

Гетеротрофты бактериялардың көмірсулар мен спирттерді пайдалану қабілеттілігі.

 

 

 

Көмірсулар мен спирттер	Б1 штамы	Т1 штамы
Глюкоза	+ г,қ	+ г,қ
Галактоза	+ г,қ	— г,қ
Сахароза	+ г,қ	+ г,қ
Лактоза	+ г,қ	+ г,қ
Рамноза	— г,қ	—  г,қ
Мальтоза	+ г,қ	+ г,қ
Крахмал	+ г,қ	+ г,с
Сорбит	+ г,қ	+ г,қ
Маннит	+ г,с	— г,қ

        г- газдың түзілуі;

қ- қышқыл түзілуі;

с- сілті түзілуі;

+ пайдаланады; — пайдаланбайды.

 

         Көптеген микроорганизмдер азот және азот қосылыстарын пайдаланады. Гетеротрофты бактериялардың азот қосылыстарын соның ішінде аммиакты пайдалану мүмкіндігін анықтаудың нәтижесінде  Б₁   штамы және Т₁ штамы азот қосылыстарының ішінде аммиакты орташа пайдаланатыны анықталды.

          Бактериялардың протеолитикалық белсенділігі желатин гидролизі жүруіне негізделді. Гетеротрофты бактерияларда протеолитикалық белсенділік бар екендігі анықталды. Б₁ және Т₁ штамдарында желатинді ыдырату қарқындылығы орташа екендігі және Б₁ штамының желатинді ыдырату формасы құйғыш тәрізді, ал Т₁ штамының желатинді ыдырату формасы қап тәріздес болғаны анықталды.

          Гетеротрофты бактериялардлың каталазалық белсенділігін анықтау мақсатында сутек асқын тотығымен жасалған реакцияның нәтижесінде Б₁ және Т₁ штамдарында каталаздық белсенділіктің бар екендігі анықталды.

         Гетеротрофты бактерияларды температураның әртүрлі мінінде өсу ерекшелігі анықталды. 30⁰С, 37 , 48   температура мәндерінде өсіріп, Б₁ және Т₁ штамдары 30 —  қарқынды, 37 — әлсіз, 48   — өсуге төзімсіздігі анықталды.

         Зерттелетін штамдарды майсыздандырылған сүтте өсуі қабілеттілігі анықталып, Б₁ және Т₁ штамдарының сүтте өсу қабілеттілігі жоқ екендігі анықталды.

 

        3.3  Гетеротрофты бактериялардың генетикалық идентификациясы

 

         Гетеротрофты бактериялардың генетикалық идентификациясы бактерия клеткасының ДНҚ-сын секвинерлеу арқылы жүргізілді. Ол үшін клетка ДНҚ-сы бөліп алынды. ДНҚ-ның экстракциясы 1% агарлы гель көмегімен жасалады. ДНҚ-ның белгілі бір генінін секвинерлеу жүргізілді және агарлы гельі бар электрофорезден өткізілді. Электрофорезден өтіп болғаннан кейін нәтижелері видео жүйелерде  шығарылды. Нуклеотидтердің тізбектерін білгілі ретпен орналасуы Сэнгер әдісімен анықталды. Идентификация үшін алынған нуклеотидтердің тізбегін дүниежүзілік геннің тізбегімен салыстырғанда  Б₁   штамының гені Bacillus subtilis Т₁ штамының гені Bacillus cereus, өкілдерінің геніне сәйкес келгені анықталды.

 Б₁  штамының генетикалық идентификациясы

 

 Б₁  Bacillus  subtilis     

AATACATGCAAGTCGAGCGGACAGATGGGAGCTTGCTCCCTGATGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCTGTAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCGGATGGTTGTTTGAACCGCATGGTTCAAACATAAAAGGTGGCTTCGGCTACCACTTACAGATGGACCCGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGGCAACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGACGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGTTTTCGGATCGTAAAGCTCTGTTGTTAGGGAAGAACAAGTACCGTTCGAATAGGGCGGTACCTTGACGGTACCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGAATTATTGGGCGTAAAGGGCTCGCAGGCGGTTTCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCCCGGCTCAACCGGGGAGGGTCATTGGAAACTGGGGAACTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTGGAATTCCACGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAGATGTGGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACTCTCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGAGCGAAAGCGTGGGGAGCGAACAGGA

2 кесте

Б₁  штамының генетикалық идентификациясы

 

Accession	Description	Max score	Total score	Query coverage	E value	Max ident
JF738126.1	Bacillus subtilis strain B20-B 16S ribosomal RNA gene, partial sequence	1376	1376	100%	0.0	100%
HQ640429.1	Bacillus subtilis strain wheat bran-1 16S ribosomal RNA gene, partial sequence	1376	1376	100%	0.0	100%
HQ219927.1	Bacillus subtilis strain ATY8 16S ribosomal RNA gene, partial sequence	1376	1376	100%	0.0	100%

 

 

Т₁ штамының генетикалық идентификациясы

 

Т₁_ Bacillus cereus

TAAGAGCTTGCTCTTATGAAGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCATAAGACTGGGATAACTCCGGGAAACCGGGGCTAATACCGGATAACATTTTGAACCGCATGGTTCGAAATTGAAAGGCGGCTTCGGCTGTCACTTATGGATGGACCCGCGTCGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGGCAACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGACGAAAGTCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGCTTTCGGGTCGTAAAACTCTGTTGTTAGGGAAGAACAAGTGCTAGTTGAATAAGCTGGCACCTTGACGGTACCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTATCCGGAATTATTGGGCGTAAAGCGCGCGCAGGTGGTTTCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCACGGCTCAACCGTGGAGGGTCATTGGAAACTGGGAGACTTGAGTGCAGAAGAGGAAAGTGGAATTCCATGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGAGATATGGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGACTTTCTGGTCTGTAACTGACACTGAGGCGCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGAT

3 кесте

Т₁ штамының генетикалық идентификациясы

 

Accession	Description	Max score	Total score	Query coverage	E value	Max ident
JF750734.1	Bacillus cereus strain EBT1 16S ribosomal RNA gene, partial sequence	1343	1343	100%	0.0	100%
JF706262.1	Bacillus cereus strain BCC01 16S ribosomal RNA gene, partial sequence	1343	1343	100%	0.0	100%
JF496498.1	Bacillus cereus strain WA6-16 16S ribosomal RNA gene, partial sequence	1343	1343	100%	0.0	100%

 

 

       3.4 Гетеротрофты бактериялардың фенол қатысында деструкциялаушы қасиеті

         Гетеротрофты бактериялар ағын сулардың негізгі өкілдеріне жатады. Ағын сулар құрамы, шығу тегі әр түрлі ластағыштармен ластанған. Ағын сулардың құрамында органикалық қосылыстардан фенол көп мөлшерде кездеседі. Сондықтан тәжірибенің мақсаты ағын судан бөлініп алынған гетеротрофты бактериялардың фенолды ыдырату қабілеттілігін анықтау.

Бактериялардың бос клеткалармен тәжірибесі мынадай жағдайларда жасалады:

1) САС+ пептон + бактерия  дақылы

2) САС+пептонсыз+бактерия дақылы

3) САС+пептонсыз+фенол+бактерия дақылы салынып, лабораториялық араластырғыштарға қойылып, 15 тәулік бақыланады. Әр тәулікте барлық тәжірибе үлгілері келесі белгілерді анықтау: клеткалардың өсуін, тіршілікке қабілеттілігін, сезімталдығын, оптикалық тығыздығын бақылап біліп отыру керек.

      Гетеротрофты бактерияларды 2 % фенол қатысында өсірген кезде, Б₁  бактерия штамы  Т₁  бактерия штамына қарағанда фенолда өсуі белсенді болғандықтан, Б₁  бактерия штамы  таңдалынып алынды. (3 сурет).

 

 

3 сурет. Гетеротрофты бактериялардың фенол қатысында деструкциялаушы қасиеті.

 

     Дақылдардың бастапқы оптикалық тығыздығы (D) —  0,5-0,7 аралығында алынды. Тәжірбиенің барысында 15 тәулік ортаның оптикалық тығыздығы, әр 3 – тәулікте бактериялардың  тіршілікке қабілеттілігі және сезімталдығы анықталды. Жұмыстың нәтижесінде 3 суретте көрсетілгендей, САС+пептонсыз+бактерия дақылы үлгісінде ортаның оптикалық тығыздығының (D)  өзгеруі өте баяу жүріп, бастапқы мәнінен 15 тәулікте D -0,9 – мәніне жеткен. Бұл жағдай Б₁  штамының  өсуіне қор көзінің жетпеуімен түсіндіріледі. САС+ пептон + бактерия  дақылы қосылған үлгіде дақылдың өсуі өте қарқынды жүретіндігі 15 тәуліктегі D -1,85 көтерілуі көрсетіп тұр. Бұл үлгі тәжірбиелі үлгілерге бақылау болып табылады. Синтетикалық ағынды судағы пептонды фенолмен ауыстырып, Б₁ штамын  2 % фенол қатысында өсуі мен тіршілікке қабілеттігін зерттегенде, бақылаудан айырмашылығы аз болғандығы 3 суреттегі қисықта көрсетілген. Бақылаумен салыстырғанда Б₁ штамының фенол қатысындағы өсуінің бастапқы (лаг) кезеңі 3 тәулікке созылып, экспоненциалды (лог) кезеңінің қарқындылығы 4-8 тәуліктер аралығында өте төмен болып, 9- 13 тәулік аралығында белсенді көбею процесі жүрген.  Бұл көрініс Б₁ штамының фенолдың қоректің көзі ретінде пайдаланып, белсенді көбейіп, ортаның оптикалық тығыздығының алғашқы 3 тәулікте D -0,6-0,65; 4-8 тәулікте D -0,7;  15 тәулікте D -1,7 дейін көтерілуімен сипатталады. Әдебиеттерде микроорганизмдер өсуіне қолайсыз жағдайға түскенде, олардың сол ортаға бейімделіу кезеңі бірнеше сағаттан, тәуліктерге дейін ұзаратындығы жайында  мәліметтер көптеп келтіріледі.

Тәжірибе нәтижесінде Б₁  бактерия штамының фенолдың қатысында өсу белсенділігі өсуі, фенолды ыдырату қабілетке ие екендігін көрсетеді және  дақылдың фенолы ортаға аз сезімталдығы анықталды.

 

 

3.5 Гетеротрфты микроорганизмдерді әртүрлі тасушыларға иммобилиздену белсенділігі.

Экологиялық биотехнологияда қоршаған орта объектілерін әртүрлі ластағыштардан тазартуда микроорганизмдердің бос және иммобилизденген клеткалары негізіндегі биокатализаторлар кеңінен қолданылады. Иммобилизденген клеткаларды алуда клеткалардың адсобциялық белсенділігі, тасушының табиғаты мен құрлысы, тасушыға бекінген клетканың десорбциялану көрсеткіші ескеріледі.

Жұмыста Bacillus subtilis-Б₁ және Bacillus cereus-Т₁ штамдарының пенополиуретанға, полипропиленді талшыққа және цеолитке иммобилиздену динамикасы зерттелінді. Bacillus subtilis-Б₁ штамының ППУ, ППТ және цеолитке адсорбциялану белсенділігі 4 суретте көрсетілген.

Зерттеу нәтижесінде Bacillus subtilis-Б₁ штамының ППУ, ППТ тасушыларына иммобилизденуі алғашқы сағаттарынан бастап, қарқынды жүрген. 4 суретте Bacillus subtilis-Б₁ ППУ сорбциялану 1-ші сағатта 55% клеткалар иммобилизденіп, 24 сағатта сорбцияланған клеткалардың саны 68%–ға жеткен.

 

 

 4 сурет.  Б₁  штамының әр түрлі тасушыларға  иммобилизденуі

 

      Ал  ППТ-ға алғашқы кезеңінде 45%, 24 сағатта 54% клеткалар сорбцияланған. Bacillus subtilis-Б₁ цеолитке иммобилизденуі ППУ, ППТ сорбенттерге қарағанда төмен деңгейде болды. Bacillus subtilis-Б₁ штамы иммобилизденудің 5 сағатында сорбцияланған клеткалардың саны 10% болып, 24 сағатқа 39% жеткен. тасушының жоғары болғанын, ал цеолитке иммобилизднеу динамикасы төмен болғаны анықталды.

 

 

5 сурет. Bacillus cereus-Т₁   штамының  әртүрлі  тасушыларға  иммобилизденуі.

         Bacillus cereus-Т₁  штамының ППУ, ППТ және цеолитке қарағанда белсенді жүрген. ППУ –ға 1- ші сағ. 22%, 30%, 24 сағатта 40% Bacillus cereus-Т₁  штамының клеткалары сорбцияланса,  ППТ тасушыларына 33%, цеолитке 23% иммобилизденген. Алынған нәтижелер Bacillus cereus-Т₁  штамының адсорбциялану белскнділігінің төмендігін көрсетті.

Сонымен, гетеротрофты бактерияларды иммобилиздегенде Bacillus subtilis-Б₁ штамы  және Bacillus cereus-Т₁  штамдары пенополиуретанға және полипропиленді талшықта иммобилизденудің жоғары динамикасын көрсетті, ал цеолитте иммобилизденудің динамикасы төмен болды. Bacillus cereus-Т₁  штамын иммобилиздеудің мәні төмен екендігі анықталды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

1. Бітіру жұмысының нәтижесінде Астана қаласының ағынды суынан бөлініп алынған гетеротрофты микроорганизмдерді, яғни гетеротрофты бактерияларды идентификациялау нәтижесінде Б₁ штамы Bacillus subtilis, ал Т₁ штамы  Bacillus cereus түрінің өкілі екендігі анықталды.
2. Гетеротрофты бактериялардың бос және иммобилизденген клеткалары негізінде олардың фенолды ыдырату қабілеттілігі анықталды.

     3.Bacillus  subtilis-Б₁ және Bacillus cereus-Т₁ штамдарының пенополиуретанға, полипропиленді талшыққа және цеолитке иммобилизднеуі белсенділігі зерттелінді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 

1. Начно- популярный и  образовательный  журнал. Экология и   жизнь. 1(92) ’2010.
2. Начно- популярный и образовательный  журнал. Экология и  жизнь. 1(92) ’2010.
3. Голоубовская Э. К. Микроорганизмы очистных сооружений. Л.: ЛИСИ, 1985
4. Степановский А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды: Учебник  для Вузов  М.: ЮНИТИ-ДАНА. 2003. 751 с.
5. Жубанова А.А., Абдиева Г.Ж., Шөпшібаев Қ.К. Биотехнология негіздері. Оқу  құралы.- Алматы: Қазақ университеті, 2006.- 110 б.
6. Ксенофонтов Б.С. Проблемы очистки вод.- М .: Знание, 1991
7. Основы биотехнологии: учеб. Пособие для высш. Пед. Учеб. Зоведений/ Т.А Егорова., С.М Клунова, Е.А Живухина.- 4-е изд., стер- М.: Издательский  центр “Академия”, 2008.-208 с.
8. Кузнецова А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экологической  биотехнлогии.-Мир, 2003
9. Биотехнология/под ред. И.Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонса /перевод с английского / под ред.А.А Баева.-М.:Мир,1988.-479 с.
10. Экологическая биотехнология. Пер, с англ / Под ред. К.Ф.Форестер,  Д.А.Дж.Вейза.- Л.:Химия, 1990.- пер.изд.:Великобритания, 1987.-384 с.
11. Шлегель Г. Общая микробиология : Пер: с нем .- Мир, 1987.- 567 с., ил.
12. Қ.Х.Әлмағамбетов, Ә.Ө.Байдүйсенова, Қ.М. Мұхаметжанов Микроорганизмдер биотехнологиясы.- Астана, 2008.- 240 б.
13. Асқарова М.А Общая экология: Учебное  пособие.- Алматы: Қазақ  университеті, 2004-184с.
14. Шигаева М.Х . Экология микроорганизмов. – Алматы: Қазақ  Университеті, 2002.- 171 с.
15. Шоқанов Н. Микробиология. Оқулық, 4- басылуы- Алматы ‘ Санат’ , 1997.-320 б.
16. Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий: Уч.пособие — М.:Изд-во МГУ, 1989.-248 с.
17. Варежкин Ю. М., Михайлова А. И., Терентьев А. М. Методы интенси­фикации процесса биологической очистки сточных вод. М.:1987.
18. Вестник КазНУ, серия биологическая, №2(41), 2009
19. Вестник КазНУ, серия биологическая, №4(30), 2006
20. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология.-М.:Изд-во «Академия», 2003.
21. Избранные задачи большого практикума по микробиологии- М.: Изд-во МГУ, 1991.
22. Елин Е.С. Фенольные соединения в биосфере Новосибирск: Изд-во СОРАН, 2001.- 392с
23. Саундерс Д.,Фриш К. Химия полиуретантов: Пер:с англ. М: Химия, 1988.470 с
24. Практикум по микробиологии: Учеб: пособие для студ.высш. учеб.заведений./А. И. Нетрусов, М.А Егорова, Л.М Захарчук и др.; Под.ред А.И Нетрусова.- М.: Издательский центр  «Академия», 2005.-608 с.
25. Уалиева П.С. Микробиологиядан практикум сабақтар: Оқу құралы – Алматы:Қазақ университеті, 2007-98 б.
26. Практикум по микробиологии. Под ред. Н.С Егорова. Учебное пособие. М.: Изд-во Моск.ун-та, 1976.307 с
27. Избранные задачи большого практикума по микробиологии.-М.: Изд-во МГУ, 1991.
28. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии.- М.: Изд-во МГУ, 2005.-256 с
29. Шөпшібаев Қ.К. Иммобилизденген биокатализатор негізіндегі өндірістер: Оқуқұралы.- Алматы: Қазақ университеті, 2007.-104 б.
30. Синицина А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: Изд-во Мгу, 1994.288 с
31. Жұбанова А.А., Шөпшібаев Қ.К., Уәлиева П.С. Инженерлік энзимология:Оқу құралы.-Алматы: Қазақ университеті, 2006.-108 б