Сабақтары Қазақстан Республикасы Ауыл шаруашылығы министрлігі

көптеген микроорганизмдер, актиномицеттер, микроскоптық саңырауқұлақтар белсене қатысады.

Факультативті анаэробтар. Ргоіеиз vulgагіs, ұсақ (1,6—4 мм), спора түзбейтін қозғалғы таяқшалар, әр түрлі құрамды қоректік ортада пішіндері түрліше болып құбылып тұрады. Белокты ыдыратқанда реакция нашар сілтілі болады, күкіртсутек және индол түзеді.

Еsсһегіһіа Соlі (ішек таяқшасы) — қысқа (2—4Х Х0,5 мкм), қозғалғыш, спора түзбейтін шеттері жұмыр таяқша бактериялар, Грам теріс боялады. Эндо, Леви Плоскирев орталарында өсіргенде лактозаны пайдаланып, түрлі түске боялған колониялар түзеді. Лактозаны, глюкозаны, маннитті және мальтозаны ашытқанд қышқылдар мен газдар түзеді.

Анаэроб бактериялар. Сіоstгіdіnm риtгіftсиm (шіріткіш таяқша) — кішкене, қозғалғыш, спор түзетін таяқша бацилла. Споралары таяқшаның ұшын да ұршық тәрізді орналасқан. Көмірсуларда ашытпайды. Белоктарды тек анаэробты жағдайда ғана ыдыратады, бұнда газ көп түзіледі, топырақта көңде түрлі консервілерде тағамдық заттарда кездеседі.

С1. sрогоgепеs (спорогенді таяқша) — қозғалғьш спора түзетін таяқша бацилдер, мөлшер 5—6 мкм. Белокты ыдыратқанда көп мөлшерде күкіртсутекті бөледі, қолайлы температура 37° С.

б) мочевинаның аммонификациялануы

Мочевина адам мен жануарлар организмдеріндег азот қосылыстарының ең ақырғы өнімі болып есептеледі. Мочевинаны ыдырататын бактерияларда уреаз; ферменті болады. Ол мочевинаны аммиакка дейін гид роллздейді.

СО(NН₂)₂ + 2Н₂О—2NН₃ + СО₂+НгО

Көміртегі көзі ретінде олар кейбір көмірсуларды және органикалық қышқыл тұздарын пайдаланады.

Материалдар мен құрал-ж абдықтар Уробактерияларға арналған қоректік орталар. Эрлен мейер колбалары, топырақ, көң, скальпель, целлофан резина, сақиналар, қызыл лакмус қағазы, Несслер реактиві ***

56

микробиологиялық ілмешектер, заттық әйнектер, спиртовка фуксиннің немесе геницианвиолеттің сулы ерітіндісі, пинцет, микроскоп, фарфор пластинка, шпеткалар.

шарап қышқылды калий .....5,0 (алма қышқылы-

немесе натрий ның тұзын алуға да болады)

мочевина ...50,0

К₂НРО₄ ...0,5

MgSO₄ ... 0,2

Қоректік ортаға мочевина салмай дайындайды, зарарсыздандырады. Мочевинаны бөлек 106° С термостатта 30 минут бойына зарарсыздандырады да, соңынан қоректік ортаға қосады. Қоректік ортаны 30 мл-ден сыйымдылығы 100 мл эрленмейер колбасына құяды да, оған топырақ (немесе көң) салып, 25—30° С термостатқа қояды. Аммиакты анықтау үшін мақта тығынның астына дистилденген суда ылғалданған қызыл лакмус қағазын іліп қояды. Тәжірибені 3—5 күннен кейін тоқтатады да, тексеруге алады.

Аммиақтың болуын лакмус қағазының түсінің өзгеруімен, сонымен қатар Несслер реактивімен де анықтауға болады. Сондай-ақ қоректік ортадан препарат даярлайды да, оны бояйды. Микроскоппен қарағанда Вас. ргоЬаtиs клеткалары жиі кездеседі. Олармен қоса спора түзбейтін Васі. mіgіеlli мен рlапоsагсіпа иrеае клеткалары да кездесіп қалуы мүмкін.

Материалдар мен құрал-жабдықтар: Мочевинаны аммонификациялайтын қоректік орта, сыйымдылығы 10 мл цилиндр, сыйымдылығы 100 мл

эрленмейер колбасы, топырақ,-алюминий қасығы, қызыл лакмус қағазының бір тілімі, ұяшықтары бар ақ көрден пластинкалар, Несслер реактивті, пипеткалар, микроскоптар және боялған препараттарды даярлауға қажетті материалдар мен микроскоптар.

----------------------------

*** Несслер реактивін төмендегіше даярлайды: 20 г КІ-ты 50 мл суға ерітеді, оған әбден қаныққанша (32 г шамасында) НgІ₂ ерітіндісін қосады. Бұдан соң оған 460 мл су, оның үстіне 134 г КОН косады. Сұйық біраз тұрғаннан соң қоңыр түсті колбаға құйып сақтайды.

Бұл реактивтің құрамында 4 г парадиметиламидобензальдегид, 30 мл 96%-ті этил спирті, 80 мл концентрлі НСІ болады.

57

в) нитрификация

Нитрификация аммиактың азотты қышқыл, содан соң азот қышқылына дейін тотығуы. Бұл процесс ек сатымен жүреді, тиісінше оны екі топқа жататын микроорганизмдер атқарады.

Бірінші сатысында аммиак азотты қышқылға дейін тотығады:

NН₄+ +1/20₂—NO₂- + 2Н+ + Н₂О + 279 кДж

Бұл процеске нитроза бактериялары: Nitгоsоmопаs Nіtгоsосуstіs, Nіtгоsозрtгs.

Екінші сатысында азотты қышқыл азот қышқылына дейін тотығады.

NО₂-+1/202—”-N0₂-+ 71,4 кДж

Бұл процесті NіtгоЬасtег оның екі түрі: NіtгоЬасtеr vіпоgгаdsку және Nіtг. аgils атқарады.

Аммиак ыдырағанда энергия бөлінеді де, соның көмегімен бактериялар көміртегін көмір қышқыл газына яғни хемосинтез жолымен қамтитын болады.

Нитрификациялаушы бактерияларды көптеп алу үшін С. Н. Виноградскийдің ортасын қолданады (бір литр дистилденген суға г есебімен).

Нитрификацияның бірінші сатысы үшін:

(NН₄)₂SО₄ ..2,0

К₂НРО₄ ...1,0

Мg5О₄ ...0,5

NСІ ...2,0

Ғе5О₄ ... 0,4

СаСО₃ ... 5,0

Нитрификацияның екінші сатысы үшін:

NaNO₂ ...1,0

N₂СО₃ ... 1,0

NСІ ... 0,5

К₂НРО₄ ... 0,5

МgSО₄ ... 0,5

ҒеSО₄ ... 0,4

Ортаны автоклавта 1 атм. 20 минут зарарсыздандырады, эрленмейер колбасына 1,0—1,5 см қалыңдықпен құйып парник топырағың салады. Қолбаларды мақта тығынмен жабады да, 25—28° С температурасы бар термостатқа 14—21 күндей қояды.

Нитрификацияның жүруін колбадағы қоректік ортаның, өзгеруіне қарай анықтайды. Бірінші сатысында аммиактың Несслер реактивімен

58

болуын, ал азотты кышқылды цинкиод-крахмал реактивімен жүретін реак-ция арқылы анықтайды.

Ал нитрификацияның екінші сатысында азотты қышқылдың болуын цинк-иод — крахмал реактивімен анықтап, одан дифениламин реакциясы арқылы азот қосылысының түзілуін байқайды. Кәрден ыдысқа 3—4 тамшы концентрлі күкірт қышқылын тамызады да оған дифениламиннің түйірін қосады. Түйір ерігеннен кейін оған зерттелетін сұйықты тамызады. Азот қышқылы бар жерде сүйық қара көк түске боялады. Нитраттар мен нитриттердің жиналуын орта бояуынын, реңіне қарай крестер санымен белгілейді: + нашар боялған, + + орташа боялған, + + + күшті, ал + + + өте күшті боялған болып есептеледі.

Нитрификацияны қоздырғыш бактерияларды зерттеу үшін бактериялар жиынтығынан жұғынды даярлайды, оны бояйды, МИ-90 объективін пайдалана отырып микроскопқа салып қарайды. Сонда сопақша немесе коккалар тәрізді Nнгоsоmопаs клеткаларын, NіtгоЬаtеrдің қысқа таяқша тәрізді клеткаларын көруге болады.

59

топырақтың 50 түйірін 100% деп алады. Айналасында еріген бор аймағы бар топырақ түйіршіктерін есептеп, оны түйірлердің бастапқы санына шаққандағы процент есебін шығарады. Әр түрлі типтегі топырақта бакте-риялар активтігі әр қилы болады.

Реакцияны былай жүргізеді: Кәрден пластинкасының ұяшығына бір тамшы мырыш—иод—крахмал ертіндісі, оған бір тамшы 10% күкірт қышқылын және бір тамшы зерттелетін орта қосылады. Азотты қышқыл бар жерде орта қара көк түске боялады.

Дифениламинді күкірт қышқылының күшті ертіндісінде даярлайды. Кәрден пластинкасының ұяшығына зерттелетін ертіндінің бір тамшысын тамызады. Егерде ортада азот қышқылы болса қара көк түс пайда болады.

Қ ұ р а л-ж а б д ы қ т а р: Жаңадан алынған топырақ, сағаттық әйнек, ұшы ұзынша таяқшалар, тиісті қоректік орталар, эрленмейер колбалары, алюминии таяқшасы. Несслер реактивті және мырыш—иод—крахмал, 10%-ті Н₂5О4, микроскоптар және микроскоптауға қажетті құралдар, ұясы бар кәрден пластинкалары, крахмал, күшті күкірт қышқылында ерітілген дифенил-амин.

Денитрификация дегеніміз нитраттардың молекула күйіндегі азотқа дейін тотықсыздануы. Бұл процесс бірнеше сатымен жүреді.

HNO₃------HNO₂----NO----N₂O----N₂

Бұдан денитрификация процесі орын алғанда топырақтағы азот қоры шығынға ұшырайтынын көреміз және ол ауыл шаруашылығы үшін зиянды құбылыс болып саналады. Бұл бактериялар факультативті анаэробтар. Аэробты жағдайда денитрификаторлар органикалық заттарды ауадағы оттегі көмегімен тотықтырады.

60

Бұл процесті сызбанұсқа түрінде мынадай теңдеумен көрсетуге болады:

Денитрификациялаушы бактериялар ауасы жоқ, ылғал, құрамында органикалық заттары көп топырақтарда орын алады. Оларға: Рsеиdоmопаs dепіtгfiсапs, СһгоmоЬасtегіиm dепіtгfiсапs, Васt. stигегі, Рsеиdоmопаs flиогеsсепs, Рз. руосуапа жатады. Денитрификация процесін бақылау үшін Гильтая ортасын қолданады. Ол екі ерітіндіден тұрады:

Екі ерітіндіні қосып рН (6,8—7,0) анықтайды да 1000 мл-ге жеткенше су қосады.

алады. Ішінде қоректік зат пен топырақ бар аспапты 30—35° С температурасы бар термостатқа орналастырады.

Тәжірибені қояр алдында ыдыстағы қоректік орта да нитраттардьщ бар-жоғын білу керек. Ол үшін кәрден пластинкасына күкірт қышқылы мен дифениламин тамшысына қоректі ортаны тамызады, сонда тамшы қа-

ра көк түске боялады.

61

5—б күн бткен срң тәжірибені тексереді, яғни тығын астында газдың пайда болуын (СО₂ және N₂) анықтайды. Кейде қоректік орта жасыл түске боялады. Бұл Рs. flиогеsсепs немесе Рз. Руосуапа бактерияларының болғандығының белгісі болып есептеледі. Соңғы аталған микроб көбінесе құрамында лимон қышқылы бар қоректік ортада жақсы өніп өседі. Ал құрамында сегнет тұзы бар орталарда Васі. stutzегі жақсы көбейе алады. Денитрификациялаушы бактериялар дамуы барысында алынған өнімдерден нитраттарды (NОз) дифениламинмен, нитриттерді (NО₂) мырыш—иод—крахмалмен қышқыл ортада, одан соң Несслер реактивімен аммиакты анықтайды. Әдетте тәжірибенің алтыншы күнінде нитраттар мен нитриттер болмайды. Нитраттын біраз бөлігі аммиакқа дейін тотықсызданады (қоректік ортаға Несслер реактивімен әсер еткенде онда аммиак барлығы анықталды).

Нитраттарды кейбір автотрофты микроорганизмдер, мәселен, ТһіоЬасiflиs dепіtгiflсапs тотықсыздандыра алады. Анаэробты жағдайда бұл микроб нитраттардағы оттегін қолдана отырып күкіртті немесе тиосульфатты күкірт қышқылына немесе сульфатқа дейін тотықтыра алады.

Бұл процесті сызбанұсқа түрінде былай бейнелеуге болады:

5S+6KNO₃+ 2Н₂О ----3N₂ +K₂SO₄ +4KHSO₄

5K₂S₂O₃+ 8К₂NО₄+Н₂О₄-----4N₂ + 9K₂SO₄ +H₂SO₂

Нитраттардағы оттегінің көмегімен күкіртті күкірт қышқылына дейін тотықтыратын денитрификаторларды жинап алу үшін Бейеринктың қоректік ортасын қолданады ( 1 литр дистилденген суда г есебімен):

S₂ 10,0 К₂НРО₄ …0.2

KNO₃ ...0.5-1.0 MgCI₂ ...0,1

Na₂CO ...0,3 СаСО₃ ... 10,0

Тәжірибені қою тәртібі жоғарыдағыша. Денитрификация процесін газ бөлінуіне, ортада нитраттардың жоғалуына және барий хлоридімен реакция әсерінен күкірт қышқылының түзілуіне қарап бақылайды. ТһіоЬасіllиs dепіtгіfісапs клеткалары таяқша тәрізді, қозғалғыш, 6—8 қылшықтары болады.

Құ р а л-ж а б д ы қт а р: Гильтая немесе оның орнын баса алатын

қоректік орта, тәжірибе қоятын аспап, жаңадан алынған топырақ, кәрден пластинка, кәрден немесе металл пластинка, пипетка, күшті күкірт қышқылында даярланған дифениламин, Мор пипеткасы, фарфор пластинкасы немесе табақша, мырыш— иод—крахмал, 10% -ті күкірт қышқылы. Несслер реактиві, микроскоп, және микроскоптау, боялған препараттарды даярлау үшін қажетті барлық заттар.

9. МОЛЕКУЛАЛЫҚ АЗОТТЫ ТОПЫРАҚТА

СІҢІРУІ

Топырақтың бір гектарында азоттың мөлшері 15 тоннаға дейін жетеді. Оның негізгі бөлігі өсімдіктерге сіңімсіз топырақтың гумусты органикалық бөлігінде орналасады. Суда оңай еритін, өсімдіктер қоректенуіне азоттың пайдалы қосылыстарының мөлшері топырақта не бары 1 % қана.

Жыл сайын ауыл шаруашылық өсімдіктерінің өнімімен жер бетіндегі 100—110 млн тонна азот топырақтан аластайды. Азот тыңайтқыштарымен топыраққа өсімдіктер пайдаланған азоттың 15%-і ғана қайта оралады. Міне қолданылатын азот пен кері қайтатын азоттың арасындағы осындай алшақтықты ескерер болсақ азот қоры 50—70 жыл ішінде таусылып біткен болар еді. Бірақ табиғатта ондай байқалмайды. Оның себебі азоттың біраз мөлшері топыраққа ерекше микроорганизмдер көмегімен ауадан кері қайтып, түсіп отырады. Сонымен қатар азоттың биологиялық жолмен кері

қайтуы бұршақ тұқымдас және басқа да бұршақ тұқымдас емес өсімдіктермен бірлесе тіршілік ететін микроорганизмдер көмегімен атқарылатыны анықталды. Өсімдіктер өлгеннен кейін олардағы микробтар сіңірген азот топыраққа қайта оралады.

Бұл процестің мәні әлі күнге дейін толық зерттеліп, анықталды деп айтуға болмайды. Бұл жөнінен көптеген болжамдар да аз емес.

Ауыл шаруашылық өндірісі үшін топырақта жеке тіршілік ететін микроорганизмдер және бұршақ тұқымдас өсімдіктермен бірлесіп, яғни симбиоз құрап тіршілік ететін түйнек бактерияларының зор маңызы бар.

Өздігінен бос күйінде тіршілік ететін атмосфера азотын сіңіруші микроорганизмдерге Сlоstгіdіиm, АzоtоЬасіег Веіjегіпсkіі кейбір

63

спириллалар, күкірт бактериялары, ашытқылар және көкжасыл балдырлар жатады. Осымен қатар мұндай қасиет азотты анаэробты жағдайда сіңіретін Сlозtхіdіum раstіеигіаnum да тән; Бұл спора түзетін микроорганизм. Клеткасында гранулеза деп ахалатын иодпен көк түске боялатын крахмал тәріздес зат жиналады. Қантты ашытқанда сірке және май қышқылдарын СО₂ және Н₂ түзеді. Бір грамм қантты ашытқанда 10—12, ал кейде 27 мг азот түзеді.

АzоtоЬасіег аgіlе ірі шар тәрізді немесе сопақша клетка, өте қозғалғыш, клеткалары қосақтала орналасады. Клетка сыртында капсуласы болады. Бір грамм қанттай 10—15 мг атмосфера азотын сіңіре алады.

АzоtоЬасіег vіпеlапdі жас кезінде қозғалғыш, кірпікшелері бар, олар перитрихты орналасқан таяқшалар. Есейген сайын клеткалары қысқарып, шар тәрізді күйге айналады. Қоректік ортада өскенде көк жасыл пигмент түзеді. Бір грамм қантты пайдалана отырып 15 мг-дай атмосфера азотын жинайды.

АzоtоЬасіег bеіjегіпсkіі қлеткалары сопақша, ірі, ұштары дөңгелене келетін, қосақтала орналасқан. Клеткалар сыртында капсулалары болады, Ашық жасыл, суда ерімейтін пигмент түзеді. Олар тропикалық топырақтарда кездеседі. Клеткалары таяқша тәрізді. Есейген клеткалар қозғалмайды.

Бос күйінде тіршілік ететін азот тұтушы бактериялардың культурасын өсіру. Бұл үшін Эшби қоректік ортасьш пайдаланады. Оның құрамы мынадай (1 литр дистилденген суға 1 г есебімен):

маннит (немесе глюкоза)- ... 2.0,0 г,-

КН₂РО₄ ... 0,2

МgSО₄ ... 0,2

NаСІ ...0,2

К₂SО₄ ...0,1

ҒеSО₄ ... ізі бар

бор ... 5,0

А Б

Дайындалған қоректік ортаны сыйымдылығы 100— 150 мл колбаға құйып, зарарсыздандырады. Бұған азғана мөлшерде (0,5 г) топырақ салады. Колбаны температурасы 22—25° С термостатта 10—14 күндей ұстайды. Азотобактер ішінде қағаз сүзгіден конус тәрізді етіп жасалған сұйық қоректік ортада жақсы өседі (11- сурет). Қоректік орта бетінде коңыр жарғақша түрінде азотобактер өсіп шығады. Ал қоректік сұйық көпіріп, ай қышқылының исі шығып ұрса ортада Сlоstгіdium Раstеигіапиmның өскені белгілі болады. Май қышқылын темір хлоридінің реакциясы арқылы анықтайды. Бұл үшін сұйықтың 5 мл пробиркаға құйып оның үстіне 2 мл 10%-ті темір хлоридін қосады да а

здап қайнатады. Сонда пайда болған май қышқылы темір қою қызыл түсті келеді.

Микробтың морфологиясын көру үшін екі препарат даярлайды. Біреуінде қоректік орта бетінде өскен азогобактер жарғақшасынан препарат даярлап клетка сыртындағы капсуланы анықтау үшін бояйды. Екіншісінде колба түбіндегі сұйықтан тірі клеткалар препаратын даярлайды. Жасалған жұғындыны микроскоппен қарайды, клеткалардың морфологиясын суретке салады.

Топырақ түрлерінен азотобактерлерді бөліп алу үшін Петри табақшасына құйылған агарлы Эшби ортасын пайдаланады. Ол үшін сұйық Эшби ортасына 2% агар қосып, автоклавта 1,5 атм. 20 минут бойына балқытып, зарарсыздандырады. Қатырылған орта бетінде топырақ түйірлерін орналастырады. Әрбір Петри табақшасына 50—60 топырақ түйірін салады. Содан соң табақшаны 28—30° С термостатқа қояды. 5—7 тәуліктен соң топырақ түйірінің айналасында шырыштана азотобактер колониясы өседі. Қолонияны сипаттап жазғаннан соң одан жұғынды жасап микроскоппен қарайды. Айналасында азотобактер өскен топырақ түйірлерін өспегендерімен салыстырып, санайды. Сөйтіп топырақ типіне байланысты