Биотехнология

акты  тотықтырып,  нитрат  жэне  нитритке  деиш  тотыктырады.
л 
# 
а
 
« е в  a
  v  v  w   V   V #  
I   ■   ¥  
ш  ш / 
I у   / i f  
L   I   I I   L
  I I  
I  
T
i l l   L   I   L  J
синтезі
бейорганикалық
Ф о т о т р о ф т ы  
организмдердін  (всімдік,  балдырлардын)
манызы  жоғары.  Жерде  әр  жыл  сайын  фототрофты  организмдер
150 млрд тонна органикалық заттар түзеді.
Екінші  топтағы  органикалык  (екінші  трофикалық  баиланы-
стар)  -   консументтер,  гетеротрофты  организмдер,  көміртек  көзі
ретінде  органикалық  қосылыстарды  түзеді.  Консументгер  ішінде
(біріншілік  консументтер)  -   шөптесін  қоректі  жануарлар,  проду- 
центгермен қорекгенетіндер, екіншілік консументгер -макроконсу- 
ментгер, детриофагтар (сапрофиттер, сапрофагтар), өлі өсімдіктер
жэне жануар қалдықтарымен қоректенетіндер.
Үшіншісі 
топқа 
редуценттер 
органикалық 
заттарды 
бейорганикалық  заттарға  дейін  минерализациялап  қамтамасыз 
ететіндер.  Редуценттерге  негізінен  айналымды  қамтамсыз ететін- 
дер саңырауқұлақтар, бактериялар (микроконсументтер) жатады.
Биоценозда жүздеген жэне мыңдаған түрлерден  құралған, ал 
трофикалық тендікге 4-5 тен аспауы керек. Биоценозды фитоценоз, 
зооценоз жэне микроценоз тек ғана микроорганизмдер өкілдерінен 
тұрады. Мысалы, үнемі тіршілік ететін микробиоценозға -  асқорту 
жолындагы микроорганизмдер, сүтқышқыл бактериялар жатады.
Биоценоз  кұрамындагы  популяцияда  биомассаның  негіз- 
гі  бөлігін  құрайтын  доминанттылар  кездеседі.  Биоценоздағы 
әрбір  түр  экологиялық  қуыспен  негізделеді.  Экологиялық  қуыс 
ұзындығы  жэне  дэрежесі  бойынша  көрсетіледі.  Гаузе  принципі 
бойынша:  бірдей экологиялық куыста екі түрдің болуы,  бірі  екін- 
шісінен  өсу жылдамдығы  бойынша томен  болуы  көрсетіледі.  Jla- 
стаушы  субстрат  немесе  зиянкестерсіз  табиғи  экожүйеде  микро­
организмдер тіршілігін сақтап қалу қиындайды, мұндай жағдайда
профилактикалық  маі 
Азотфиксациялаушы
құнарлы
эффективтілігі  томен,  ал  тозган,  құнарсыз
эффективтілігі  жоғары.  Мак-Артурдың  пайымдауынша  табиғи 
ортаға  бактериялардың  жаца  дақылдарын,(биопрепарат  түрінде) 
генетикалық  модифицирленген  микроорганиздерді  енгізу  неме­
се  микроорганизмдердің  кездейсок  ортага  түскенде  экологиялык
жүиеде тұрақтауы
18

жағдай,  қоректену  көздері).  Ол  түрдің  тұрақтаған  жағдайында 
экожүйенің  тепе-теңдігі  құралады,  ал  экологиялық  қуыстың 
құрылымы  өзгереді.  Қоршаған  ортаның  ластануы  салдарынан 
жаңа  экологиялық  қуыстың  қалыптасуы  кейбір  популяциялар 
санының  өсуіне  немесе  экологиялық  тепе-теңдіктің  өзгерісіне 
алып келеді.  Мысалы, су қоймасындағы фосфордың шамадан тыс 
көп  болуы  ең  алдымен  цианобактериялардың  көбеюі  мен  оның 
эвтрофикациялануының негізгі себепшісі.
Экологиялық қуыстың екі  түрі  белгілі:  біріншісі,  потенциал- 
ды (фундаментальды) болса, ал екіншісі, шынайы. Біріншіге басқа 
түр  жақтан  қысым  болмаған  жағдайда немесе  ортаның  кері  әсері 
болмаған кездегі бір түрдің орта жағдайларына қажетгі жиындық. 
Потенциалы  экологиялық  қуыс  максималды  бір  түрдің  өктемдік 
жүргізуінің мүмкіндігі.
Өсуін шектеуші  ықпал болмаған жағдайда бір түрдің сандық 
көрсеткіші биотикалық потениялды айқындайды. Бұндай жағдайда 
популяцияның  сандық  көрсеткіші  экспоненциалды  заңдылық 
бойынша жоғарылайды.
Әр  популяцияның  сандық  биотикалық  потенциалы  жоғары. 
Жасанды  экожүйелерде  (агротехникалық  экожүйелерде,  биореак- 
торларда)  оптималды  жағдайлармен  қамтамасыз  ету  мақсатында 
(қоректік заттармен қамтамасыз ету, энергия).  Табиғи жағдайдағы 
биотикалық  факторлар  (температураның  жоғарылауы  үшін  оп­
тималды  емес,  ортаның  ылғалдылығы,  қышқылдығы  жэне  т.б) 
қандай  жағдайда  да  болмасын  субстраттың  жетіспеуі  ,  патогенді 
агенттер популяцияның сандық көрсеткішін шектейді. Нэтижесіде, 
популяцияның  биотикалық  потенциялы  тепе-тендігінің  бұзылуы 
мен  қоршаған  ортаға  қарсы  тұруынан  биотикалық  потенциял 
төмендейді.
Көптеген  түрлердің  биотикалық  потенциялы  минималды 
популяцияның  сандық  көрсеткішіне  тэуелді.  Егер  сандық деңгей 
төмен болса, биотйкалық потенциял тез арада төмендейді.
1.2. 
Микробценозы,  экожүйенің  бір  бөлігі,  оның  зат 
айналымдағы рөлі
1.2.1  Микробценозы
Микробценоз  (микроорганизмдер  қауымдастығы)  -   бел- 
гілі  бір  биотопта  мекендейтін  эртүрлі  микроорганизмдердің
19

жиынтығы.  Қоршаған  орта  биотопында  жэне  cay  адам  мен  жа­
нуарлар  денесінде  микробценозы  әдетте  көптеген  түрлерден 
тұрады.  Микробценозының  сандық  жэне  сапалық  құрамы  ме- 
кендеген  ортаға,  көршілес  биотоптың  миграционды  ағынына, 
микроорганизмдердің  өзгергіштігіне  жэне  де  түрішілік  қарым- 
қатынастарға  байланысты.  Бұрыннан  қалыптасқан  биотоптар- 
да  микробценозының  сандық  жэне  сапалык  құрамы  қалыпты 
және  аутостабилизацияға  қабілетті.  Жаңа  пайда  болған  био- 
топтарда,  мысалы  мекен  ету  жағдайлары  өзгерген  ескі  био- 
топтарда,  антимикробтық  фаісторлардың  ұзақ  эсер  етуінен  ми­
кробценозы  мүшелерінің  бәсекелестік  ара  катынасы  күшейеді. 
Нэтижесінде  микробценозы  өзінің  арнайы,  стационарлық  және 
аутостабилизацияға қабілеттілігі жойылады.
Біркелкі  тұрақты  микробценоздарына  өсімдік  тамырының 
бетіндегі  ценоздар,  жануарлар  мен  насекомдардың  асқорыту 
жолындағы ценоздары, сүт қышқыл өнімдерінің ценоздары жатады.
Барлық 
табиғи 
биогеоценоздар, 
жүйелер 
теориясы- 
мен  қарағанда,  ашық  жүйелерге  жатады,  яғни  олар  көршілес 
экожүйелермен зат жэне энергия алмастырады. Термодинамиканың 
бірінші  жэне  екінші  бастамаларына  сай  барлық  тірі  орга­
низмдер  жэне  қалыпты  қызмет  атқаратын  экожүйелер  өзінің 
компоненттерінің  жогары  тэртіптілігіне  ие.  Олар  энергияның 
қалыпты  деңгейін  ұстап  тұрады,  осы  арқылы  энтропияға  төтеп 
береді,  ягни  жылу  ретінде  ьщырайды.  Осьшдай  заңцылық  ми- 
кроорганизмдерге  де  тэн.  Экожүйеге  тиетін  эртүрлі  эсер  рет- 
сіздікті  тугызады.  Нэтижесінде  бүтін  жүйенің  жагымсыз  сьфтқы 
факторларга  төзімділігі  төмендейді,  микроценоздың  энтропия
қауіптілігі  төнеді,  бұл  кейін  барлық  экожүйенің  тіршілігінің  жо- 
юына алып келеді.
Әр экожүйе биосфераның тек ұсақ бөлшегі гана. Табигаттагы
барлық тірі организмдер соның ішінде микроорганизмдер бір бірі-
мен  байланысты.  Микроценоздагы  микробтар  популяциясының
қатынасы  трофикалық  (тагамдық)  байланыс  типімен  жэне
топикалық  (кеңістік)  байланыс  типімен  анықталады.  Екі  түрдің
бірдей  тагамдық  қызыгушылыгы  болса,  бір  тар  экологиялық
қуыста  бірдей  тіршілік  ете  алмайтыны  анық.  Түр  ішілік  қарым §
қатынастар  эртүрлі  және  динамикалық,  оларга  симбиоз,  нейтра- 
лизмді, бэсекелестікті жатқызуга болады.
20

1.2.2. Зат айналымдағы микроорганизмдердің рөлі
Топырақ, 
өсімдік, 
жануарлар 
мен 
микроорганизмдер 
арасындағы заттардың айналымы биологиялық заттар айналымын 
құрайды,  олар  Жердегі  тіршілікті  қамтамасыз  етеді.  Өлі  денелер 
микроорганизмдер  көмегімен  минерализацияланып  (ыдырап), 
пайда болатын элементтер қайтадан заттар айналымына оралады.
Биосфераның  кез  келген  компонентінен  органикалық  жэне 
минералды  заттардың  қоры  жасақталады.  Олардың  сақталу 
ұзақтығы  қозғалыс  жылдамдығы  мен  мөлшеріне  байланысты. 
Соған  орай  резервті  фонд  —  баяу  қозғалатын  заттардың  үлкен 
массасы  (қарашірік, торф,  тау жыныстары,  т.б.)  жэне  қозғалмалы 
фонд  — көлемі  бойынша  аз  алмасу  үрдістеріне  оңай  түсетін  мас­
са. Қорлардың қалыптасуы мен олардың қолданылуы, ең алдымен 
микроорганизмдердің геохимиялық әрекеттеріне байланысты.
Микроорганизмдер  көмегімен  жүретін  биогеохимиялық 
үрдістерді былай жіктейді:
1.  Органикалық  заттардың  бейорганикалық  қосылыстарға 
дейін минерализациялануы;
2.  Бейорганикалық элементтердің клетка протоплазмасының 
органикалық заттарына айнапуы;
3.  Элементтерді  энергия  көзі  ретінде  қолдана  отырып, 
тотығуы;
4.  Энергетикалық  метаболизммен  байланысты  болатын 
тотықсыздану;
5.  Газ  күйдегі  элементтердің  (фотосинтез,  N2  фикациясы, 
H2S тотығуы) газ емес элементтерге айналуы мен сіңірілуі;
6.  Геологиялық  шөгінділердің  қалыптасуы.  Рудалардың 
(күкіртті,  сульфидті,  темір,  марганецті),  эк  пен  торф  жэне  т.б. 
түзілуі
7.  Ерімейтін  затгарды  ерітетін  не  оларды  еріген  күйде 
ұстап  тұратын  кешенді  немесе  органикалық  хелатотүзуші 
қосылыстардың бөлінуі;
8.  Микроб клеткаларына бейорганикалық заттардың Ғе,  Мп 
(шөгінділер) енуі;
9.  Күкірт,  көміртегі  жэне  басқа  да  элементтердің  сульфат 
тотықтырушы, тионды және метантүзуші бактериялармен фракци- 
ялануы.
21

Биосферада  элементтердщ  айналымында  прокариоттардьщ 
басты  рөл  атқаруының  себебі  микроорганизмдердің  санының 
көптігіне,  олардың  табиғатта  кеңінен  таралуына,  кез  келген 
заттарды  ыдыратуга қабілеті  бар  микроб  клеткаларының  әмбебап 
ферментативті  аппаратының  болуына  байланысты.  Көбінесе, 
субстраттағы  белгілі  бір  затты  физиологиялык  функциялары 
жағынан  ұқсас  микроорганизмдер  тобы  өңдейді.  Мұндай  микро- 
организмдер тобын 
физиологиялыц топ
 деп атайды.
Биологиялық  айналымға  барлық  химиялық  элементтер  ато­
мы  қатысады,  әсіресе  негізгі  органогендер  айналымдары,  яғни 
көміртегі жэне азот, сонымен қатар тірі организмдер үшін маңызды 
фосфор, күкірт сияқты минералды элементтердің айналымы ерек- 
ше қызығушылық тудырады.
Көміртегі  мен  оттегінің  айналымы. 
Көміртегі  айналымы 
барлық биогеохимиялық циклдердің ішіндегі ең маңыздысы болып 
табылады.  Көміртегі  тірі  организмдегі  маңызды  компоненттер- 
ге  жатады,  барлық органикалық  құрғақ заттың  50%  мөлшері  осы 
көміртегінің үлесіне тиеді.  Көміртегі айналымында көмірқышқыл 
газының алатын рөлі зор, ол ауа арқылы топырақ пен суқоймаларға 
келіп түседі.
Биосфераның  эрбір  бөлігіндегі  көміртегінің  жалпы  көлемі 
эртүрлі.  Ең  көп  мөлшері  мүхит  пен  түнбаларда  болғанымен,  он- 
да  олар  айналымға  түспей,  тек  тау  жыныстарының  карбонатта- 
ры  мен  тотықсызданған  органикалық  компонент  түрінде  мүнай 
мен  көмірде  резервті  фонд  ретінде  сақталады.  Бүл  фонд  тірі  ор­
ганизмдер  қатысымен  жасалады.  Карбонаттарды  балдырлар,  ко- 
ралдар  жэне  әктасты  панцирі  не  қаңқасы  бар  жануарлар  түнбаға 
түсіреді.  Көмір  мен  мүнай  -   микроорганизмдер  көмегімен  киын 
ыдырайтын органикалық заттардан пайда болган өнім. Өсімдіктер 
мен  жануарлардың  өлген  қалдықтарында  да  көміртегі  біршама 
мөлшерде болады,  алайда олар айналымга тек микроорганизмдер 
іс-әрекеті  нэтижесінде  гана түседі.  Атмосфера мен  алгашқы  про- 
дуценттердегі көміртек мөлшері азырақ болады, себебі олар алма- 
су үрдістеріне оңай түсетін қозгалмалы фондқа жатады.
Көміртегінің  дүниежүзілік  айналымы  С 0 2  арқылы  жүзеге 
асырылады  жэне  де  оның  айналымына  өсімдіктер,  жануарлар, 
микроорганизмдер  қатысады,  ягни  биогеохимиялық  айналымга 
биологиялық айналым үлкен үлес қосады.
22

Бұл  айналым  аэробты  жэне  анаэробты  жағдайда жүреді.  Аэ­
робты жағдайда өсімдіктер мен оксигенді фототүзуші бактериялар 
С 0 2-ні сіңіріп, органикалық қосылыстарға айналдырады (2-сурет).
Фотосинтез: 
балдырлар, жасыл 
өсімдіктер, цианды 
бактериялар
Метантотықтырушы
микроорганизмдер
М етаногенді
бактериялар
Фототүзуші
бактериялар
(СН20 ) п 
Органикалык
компоненттер
(С 0 2)
Органикалык
компоненттер
(СН20 ) и
Тыныс алу процесі: 
осімдіктер, 
жануарлар, 
микроорганизмдер
Аэробты
Анаэробты
Анаэробты тыныс 
алу,  ашу процесі: 
анаэробты 
микроорганизмде
2-сурет. 
Көміртегінің биологиялық айналымы жэне
оған катысатын организмдер
Пайда болган  органикалык заттарды жануарлар мен аэробты 
гетеротрофтар энергия ретінде пайдаланып, ақырында С 0 2 тыныс 
алудың соңғы өнімі ретінде атмосфераға қайта оралады.
Анаэробты  жағдайда  көміртегі  айналымына  аноксиген- 
ді  фототүзуші  бактериялар  мен  анаэробты  тыныс  алу  жэне 
ашу  үрдісі  арқылы  энергияны  алатын  бактериялар  қатысады. 
Органикалык заттар жануарлар мен аэробты микроорганизмдердің 
энергетикалық  метаболизміне  қатысып,  одан  соңғы  өнім  ретін- 
де  бөлініп  шыгатын  С 0 2  атмосферага  қайта оралады.  Анаэробты 
жағдайда  С 0 2  аноксигенді  фотосинтезді  жүзеге  асыратын  бакте­
риялар  (гелиобактериялар,  коңыр,  жасыл  бактериялар)  арқылы 
органикалык  заттарға  айналады.  Органикалык заттарды  анаэроб­
ты  микроорганизмдер  қолданып,  анаэробты  тыныс  алу  мен  ашу 
үрдістерінде түзілген С 0 2 айналымға қайта оралады.
Көміртегі айналымындағы мөлшері жағынан ең аз компонент- 
ке  метан  жатады.  Ол  шығу  тегіне  карай  биогенді  жэне  биогенді 
емес  (табиги  газ,  көмір  шахталары)  деп  бөлінеді.  Оның  жылдық
ИНИМ и М 
„;Ч-. у. 
I 
' І\
\\
23

өнімі  1x105  г/жыл,  оның  65%-ы  биогенді  ,  ал  45%-ы  биогенді 
емес газ үлесіне тиеді. Биогенді метан -  балшықтарда, тұщы өзен 
суьгаың терең қабатында, ішек-қарын өзегінде тіршілік ететін ана- 
эробты  метаногенді  бактериялардың  метаболизмінен  шығатын 
өнім.  Метаногенді  бактериялар  энергетикалык  метаболизмінде 
С 0 2  электрон  акцепторы  ретінде  қолдана  отырып,  метан  түзеді. 
Метанды метантотықтырушы бактериялар пайдалану нәтижесінде 
СО, қайта оралады. Олар топырақта, суда өте кең таралған.
Оттектің айналымы көміртегі айналымымен тығыз байланыс- 
ты.  Оттек  тіршілік  үшін  өте  маңызды.  Атмосферадағы  оттектің 
мөлшері  тұракты  деңгейде  сақгалуы  өсімдіктерге  байланысты. 
Олар  оттекті  фотосинтез  барысында судың тотықсызданған  отте- 
гін молекулалы оттекке ( 0 2) дейін тотықтырады.
Азот  айналы м ы .  Табиғаттағы  азоттың  негізгі  коры  атмос­
фера  мен  литосфераның  геохимиялық  қорларында  шоғырланган. 
Атмосферадағы газ тәрізді  молекулалы  азоттың мөлшері  75-80%-
ды құраиды.
Алмасу үрдістеріне,  ең алдымен  атмосферадағы молекулалы 
азот қатысады. Молекулалы азот химиялық жағынан инертті жэне 
жогары  сатыдагы  организмдер  оны  колдана  алмайды.  Қоректену 
заттар  ретінде  олар,  көбінесе  байланысқан  түрдегі  азотты  пайда- 
ланады.  Молекулярлы  азоттың  тірі  организмдер  колдана  алатын 
түрге  айналуының  екі  жолы  бар:  1 -фотохимиялық  сіңіру  жэне 
еритін оксидтердің түзілуі; 2-биологиялық сіңіру. Газды разряд пен 
ультракүлгін сәулелер аркылы байланысатын молекулалы азоттың 
мөлшері өте аз, 0,5%-га тең.  Сондықган да биОлогиялық сіңірудің 
маңызы  зор,  ол  толыгымен  микроорганизмдер  эрекетімен  байла­
нысты.
Азот  айналымы  өзара  байланысты  бірқатар  үрдістерден 
түрады:  молекулярлы  азоттың  биологиялык сіціруі,  аммонифика­
ция, нитрификация, денитрификация (3-сурет).
24

Нитрификация 
Циавды
3- сурет. Азоттың биологиялық айналымының
сызбанұсқасы
Tipi  организмдердің  ішінен  тек  бактериялар  ғана  молеку- 
лалы  азотгы  сіңіруге  қабілетті.  Бактериялардың  азотты  сіңіруін 
екіге  бөледі:  симбиозды  жэне  симбиозды  емес.  Симбиозды  емес 
азот  сіңіруін  еркін  тіршілік  ететін  аэробты  жэне  анаэробты  бак­
териялар  жүзеге  асырады.  Аэробты  белсенді  түрлер 
Azotobacter, 
Klebsiella, Azospirillum
 туысына жатады. Олардың негізгі тіршілік 
ету ортасы -  топырақ және осімдік ризосферасы.  Анаэробты азот 
сіңіруін суқоймаларда аноксигенді фотосинтездеуші  бактериялар, 
ал  топырақта анаэробты  клостридиялар -  
Clostridium pasterianum 
жүзеге  асырады.  Негізгі  симбиозды  азотсіңірушілерге 
Rhizobium 
туысының  бактериялары  жатады,  олар  бұршақ  тұкымдас
ф
өсімдіктермен  селбесіп  тіршілік  етеді.  Азоттың  коп  мөлшері 
(60%)  жер  беті  экожүйесінде  шоғырланған:  жайылымдық,  орман 
және  шөлейт  жерлерде,  су  экожүйесінде  40%  молекулалық  азот 
сіңіріледі.
Трофикалық  тізбек  арқылы  органикалық  азот  жануарларға 
беріледі. 
Жануарлар 
тіршілік 
барысында 
азотты 
аммиак 
(омыртқасыздар),  несеп  кышкылы  жэне  зэр  (омырткалылар)
25

түрінде  беледі,  оларды  уробактериялар  ыдыратады.  Ал  азоттың 
көп  мөлшері  тек  өсімдік  пен  жануарлар  өлгеннен  соң  бөлінеді. 
Өлі  органика  көптеген  аммонификациялаушы  микроорганизмдер 
көмегімен деградацияланады.
Азоты бар органикалык заттарды  микроорганизмдер минера- 
лизациялап, аммиакка дейін ыдыратады. Бұл процестер 
аммонифи­
кация
 деп аталады. Оларды эртүрлі микроорганизмдер тобы жүзеге 
асырады.  Микроорганизмдер  тіршілігі  барысында  органикалык 
азот  косылыстарының  көп  мөлшері  қарашірік  күйінде  топыракта 
сакталады.  Аммонификация  үрдісі  нәтижесінде  планета  өсімдік, 
жануарлар жэне микроорганизмдер қалдыктарынан тазартылады.
Азоттың  өзгеруінің  келесі  бір  мацызды  сатысына 
нитрифи­
кация
  жагады.  Мүнда аммиак  нитратка  айналады.  Нитрификация 
үрдісін екі арнайы хемолитоавтотрофты нитрификациялаушы бак­
териялар тобы жүзеге асырады. 
Nitrosomonas Nitrosococcus
 туысы- 
на жататын  бактериялар  аммиакты  нитритке дейін,  ал 
Nitrobacter 
туысының бактериялары нитритті нитратқа дейін тотыктырады.
Денитрификация  -
  нитриттер  мен  нитраттардың  молеку­
лярлы  азотқа  деиін  тотыксыздануы,  оұл  азот  аиналымындагы 
экологиялык  маңызды  үрдіс.  Денитрификацияны  көптеген  бак­
териялар  жүзеге  асырады.  Денитрификация  үрдісі  кезінде  ни­
трат  молекулярлы  азотка  айналады  да,  молекулалы  азот  қайтадан 
атмосфера* а оралады. 
.  виШЙВ
Сонымен,  азоттын  атмосфера,  гидро-  жэне  литосфера 
арасындагы  трансформациясы  молекулярлы  азот  арқылы  жүреді. 
Азоттьщ  топырак  жэне  су  компоненттері  арасындагы  тасымал- 
дануы  органикалык  азот,  аммоний  ионы  мен  нитрат  аркылы 
жүреді. Алайда  молекулярлы азоттын тек 3%-ы гана биологиялык 
айналымга катысканымен, экологиялык тұрғьша оның микроорга­
низмдер, өсімдіктер жэне жануарлар үшін манызы зор.
Күкірт айналымы.  Күкірт -  бүл валенттілігі ауысгіалы (-2-ден 
+6-ға  дейін),  табиғагта  бос  күйінде  (S°)  жэне  байланыскан  түрде 
кездесетін элемент. Табиги  күкірт тұракты изотоптардың коспасы 
кен  таралганы:  S32  және  S34.  Органикалык  косылыстар  кұрамына 
енетіндіктен  (аминқышкылы,  белок,  витаминдер,  гликозидтер), 
күкірт  тірі  организмдер  үшін  манызды.  Күкірттің  табигатга  та- 
ралуы  атмосфера  не  тау  жыныстарының  шаймалдануы  аркылы 
жүреді.  Атмосферада  күкірт  SOr   H ,S04,  H;S  түрінде  болады.
26

\
Олар  атмосфераға  жанартаулардың  атқылауынан,  жанар  май- 
ларды  жағудан  жэне  өнеркәсіптерден  келіп  түседі.  S 0 2  түзілуіне 
бактериялар  қатыспайды,  ал  күкірттің  тотықсыздануы  толық 
микробиологиялық жолмен жүреді. Күкіртті сутектің 90%-ы шіріт- 
кіш  микроорганизмдер  көмегімен  түзіледі  (4-сурет).  Газ  тэрізді 
күкірт биосферадағы заттар айналымында маңызды орын алады.
жағдаиы
+ V I
Күкіртгің
аэробты
тотығуы
Сульфидтің
аэробты
тотығуы
Диссимиляциялық, 
ассимиляциялық сульфаттың
Күкірттщ
тотықсыз-
дануы
Сульфидтің
фототрофты
тотығуы
Редокс
4-сурет. Күкірттің биологиялық айналымының
сызбанұсқасы
* -  айналымнын негізгі реакциялары
Күкірт  айналымы  тотығу  жэне  тотықсыздану  үрдістерінен 
тұрады. Өсімдіктердің, жануарлардың жэне микроорагнизмдердің 
органикалық  қалдықтары  күкірті  бар  қосылыстарға  өте  бай. 
Күкірттің  органикалық  қосылыстарының  минерализациялануын 
протеолитикалық  қасиетке  ие  гетеротрофты  микроорганизмдер 
жүзеге  асырады.  Олардың  ішіндегі  ең  белсенділері 
Proteus, 
Bacillus,  Arthrobacter,
  т.б.жэне  мицелиалды  саңырауқұлақтар  жа­
тады. Аэробты жағдайда белоктар минерализацияланған жағдайда 
тек қана H.S бөлініп қоймай, сонымен бірге молекулярлы азот пен 
сульфаттар, ал анаэробты жағдайда H2S-neH катар меркаптан тип- 
тес ұшқыш қосылыстар түзіледі.
Органикалық  қосылыстардың  минерализациялануы  кезінде 
күкірттің  жартысы  игеріліп,  микроорганизмдер  цитоплазмасы- 
мен  байланысады.  Осылайша,  күкірттің  бекіну  үрдісі 
иммобили-
ШВШ
: ' Н   I  . 
Шт
 В • 
5
 
М
27

аталады
калық
сульфатгарды
фиттерді қолданады, ал олар өз алдына электрон доноры не акцеп- 
торлар ретінде энергия алуда жұмсалады.
Күкірт 
қосылыстарының 
трансформациясының 
тотығу 
кезеңдері, күкіртсутектің, элементарлы күкірттің жэне де бірқатар 
тотығып  үлгермеген  күкірт  қосылыстарының  тотығуы 
сулъфо- 
фикация
  деп  аталады.  Бүл  үрдісті  арнайы  автотрофты  микро­
организмдер  тобы  жүргізеді:  аэробты  жағдайда  -   түссіз  күкірт 
бактериялары  мен  тионды  бактериялары,  анаэробты  жағдайда  -  
фотосинтездеуші  қошқыл  күкірт  бактериялары  мен  жасыл  бакте- 
риялар.  Түссіз  күкірт  бактериялары  суқоймаларда  тіршілік  етіп, 
H2S  элементарлы  күкіртке  дейін  тотықтырады  да  клеткада  қор 
заттары  ретінде  жинақтайды.  Күкірт  бактерияларына  қарағанда 
тионды  бактериялар  күкіртті  сутектің  молекуласын,  күкіртті, 
сульфидтерді,  тиосульфапы  жэне тетратионатты  тотықтыра оты- 
рып,  күкіртті  клеткадан  тыс  ортада  жинақтайды.  Бактериялар 
тотығу  үрдісі  кезінде  алған  энергияны  көмірқышқыл  газынан 
органикалық заттар түзу үшін қолданады. Сутегі акцепторы ретін- 
де молекулярлы оттегі қолданылса, ал анаэробты жағдайда нитрат 
қолданылады. Фотосинтездеуші қошқыл күкірт бактериялары мен 
жасыл бактериялар анаэробты суқоймаларда тіршілік ете отырып, 
фотосинтез үрдісі  кезінде  күкіртсутекті  тотықтыра  отырып,  анаэ­
робты циклді аяқтайды.
Тотыгу  үрдісі  нәтижесінде  түзілген  сульфатты  микроор­
ганизмдер  мен  өсімдіктер  ыдыратып,  сульфгидрилді  SH-тобы 
ретінде  клетка  белогына  айналып,  трофикалық  тізбек  арқылы 
жануарлар  организміне  енеді.  Өсімдіктер  мен  жануарлардың  өлі 
қалдықтарындағы  белок  минерализация  жэне  сульфатредукция 
үрдісі нәтижесінде H2S айналады.
Сульфаттотьщсыздану
  (десульфофикация)  -   сульфаттар 
мен  сульфидтердің  күкіртті  сутекке  дейін  тотықсыздануы,  ол 
анаэробты  жагдайда  микроорганизмдер  көмегімен  жүзеге  аса- 
ды.  Бүл  кезде  микроорганизмдер  соңғы  электрон  акцепторлары 
ретінде  сульфаттар  мен  сульфидтерді  қолдана  отырып,  H2S  дейін 
тотықсыздандырады.  Жер  астындағы  құбырлардың  50%-ы  бо- 
латын  коррозиялар  осы  бактериялар  тобына  байланысты  екені 
анықталды. Н  S-тің топырақта, суқоймаларда көп мөлшерде жина-
28

луы тірі организмдерге токсинді эсер етіп, олардың өлуіне әкеледі. 
Бірақ  та  сульфаттотықтыру  үрдісі  сульфид  рудалары  мен  күкірт 
кен орындарында маңызды рөл атқарады.

жүктеу/скачать 17,33 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: