Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika univyersiteti

A.ferrooxidans bakteriyalari mezofillar sinfiga mansub bo’lib, ularning usishi va rivojlanishi uchun optimal issiqlik darajasi 28 - 35⁰C –ga teng. 40⁰C –da o’sishdan to’xtaydi, 50⁰C –da ular tarkibidagi oqsillar denaturatsiyaga uchrab, ular nobud bo’lishadi (ularning strukturasi o’zgaradi, lekin bug‘inlari uzilmaydi).
Bakteriyalarning normal usishi va rivojlanishi uchun muhitda ma’lum miqdorda mineral tuzlar bulishi talab etiladi, bularga azot va fosfor birikmalari kiradi va ularni bakteriyalar energetik metabolizmda ishlatishadi. Oldin aytib utilganidek, A.ferrooxidans bakteriyalari barcha sulfid konlarining ruda kislotali suvlarida, kumir shaxtalarida va uran ma’danlari yig‘ilgan, tarkibida pirit minerali bor joylarda uchrashadi. A.ferrooxidans –ning tabiiy shtammlarining bir biridan farqi, ularning kislotali muhitga, og‘ir metallar, har xil mikroelementlar, sulfidlar va oldtingugurtni oksidlash tezligi va chidamliligi bilan farqlanadilar. Barcha farqlanishlar adaptiv (moslashuv) xarakteriga ega. Masalan, Degtyar konining nordon suvlaridan ajratib olingan mikroorganizmlar, keyinchalik, ularga ma’lum moslashuv singdirilganidan keyin, arsenopirit, sfalerit, xalkopirit va boshqa sulfid minerallarini oksidlashda qo’llanildi. Temir oksidlovchi bakteriyalarining yashaydigan uzgaruvchi muhit sharoitlariga moslashishga (adaptatsiya) bulgan qobiliyati bakterial ishqorlash (BI) texnologiyasida muhim ahamiyat kasb etadi. Bakteriyalar adaptatsiyasi, muhitdagi 55 g/l mis, 30-40 g/l –gacha ruh, 8-12 g/l –gacha mishyak miqdorlariga moslashuvi kursatilgan. Bakteriyalarning ushbu noyob hususiyatlari, ularni sanoat miqyosida qullashga imkoniyat beradi, masalan, zichli pulpalardagi idishdagi ishqorlash jarayonida.
A.ferrooxidans bakteriyalari, aeroblar sinfiga mansub bo’lib, ular yashovchi muhitda albatta kislorodning bulishi shart. Uning ko’proq qismi xujayra tomonidan yutiladi va nafas oluvchi ferment tizimlari ishtirokida iste’mol etiladi. Qolgan qismi kimyoviy jarayonlarda sarflanib, bunda xujayraning tarkibidagi kimyoviy moddalar oksidlanadi, masalan, S–guruhli oqsillar.
A.ferrooxidans bakteriyalarida elektronlar tashqi energetik oziqlantiruvchi muhitdan (Fe²⁺, sulfid) tashqi o’tkazuvchilar zanjiri buyicha molekulyar kislorodga o’tkazadi va suv paydo buladi:
4Fe²⁺ + O₂ 4Fe³⁺ + 2O₂^2- (3) 2O₂^2- + 4H⁺ 2H₂O. (4)
Elektronlardan tashqari ushbu jarayonda ajralib chiqqan energiya ham ishlatiladi, va o‘, fosfat bog‘larining kimyoviy energiyasiga aylanib, ADF (adenozinikkifosfat) -dan va anorganik fosfordan ATF (adenozin uch fosfat) sintezi uchunishlatiladi.
Shunday qilib, temiroksidlovchi bakteriyalarning noyob hususiyatlari tufayli anorganik ozuqa muhitlarining – ikkivalentli temir, elementli oltingugurt va sulfid minerallarining oksidlanishida ishtirok etadi, va bu hususiyatlarni sulfid rudalar tarkibidan metallarni ajratib olishda qullash mumkin. Ularning usishi va rivojlanishini faollashtirish uchun, ularga yashash uchun optimal sharoitlar yaratiladi va bular ishqorlanuvchi mahsulotning hususiyatlari, va jarayon parametrlari bilan belgilanadi.
Bakterial ishqorlanish nazariyasidagi bakteriyalar va sulfid minerallarining o’zaro munosabati haqidagi masala asosiy bo’lib qolmoqda. Ushbu murakkab munosabatlar mexanizmini urganish, muhim ahamiyatni kasb etib, bakteriyalarning oksidlovchi reaksiyalarining intensivlanishini va nazoratini aniqlashga yordam beradi. Mexanizmni urganish qiyinchiliklarini shunday izohlash mumkin–uchta fazaning (suyuq, qattiq va gazli) uzaro munosabatidan tashqari, ularda bakteriya xujayralari–tirik organizmlar faol ishtirok etib, uzlarining usishi va hayotiyligini ta’minlash uchun barcha fazalarning komponentlaridan foydalanishadi. Bundan tashqari, ushbu munosabatlarda bakteriyalarning har xil chiqindi mahsulotlari ham ishtirok etishadi – anorganik va organik, va ular bioximik shaklda ta’sir etishadi.
Hozirgi vaqtda A.ferrooxidans mikroorganizmlarining sulfid minerallarini oksidlash va ishqorlash roli haqida bir nechta qarashlar bor. Oldin hisoblanardi, sulfid minerallarining oksidlanishi va ishqorlanishi mikroorganizmlar ishtirokida utib, bakteriyalar sulfid oltingugurti oksidlab, paydo bulgan mahsulotlar ta’sirida oksidlanmagan temir sulfati va sulfat kislotasi oksidlangan. Masalan, piritning bakterial oksidlanishida oksidlanmagan temir sulfati paydo bulishi uchun eng ehtimol bulgan reaksiyalar
FeS₂ + 7Fe₂(SO₄)₃ + 8H₂O  15FeSO₄ + 8H₂O (5)
elementli oltingugurt paydo buladi
FeS₂ +Fe₂(SO₄)₃ 3FeSO₄ + 2S⁰, (6)
ular, keyinchalik bakteriyalar tomonidan oksidlangan temir sulfati va sulfat kislotagacha oksidlanadi:
4FeSO₄ + O₂ + 2H₂SO₄^. Fe₂(SO₄)₃ (7)
2S⁰ + 3O₂ + 2H₂O 2H₂SO₄ (8)
Shunday qilib, oksidlanmagan temir sulfatining va elementli oltingugurtning oksidlanish reaksiyalari natijasida, sulfid minerallarining oksidlovchilari–oksidlangan temir sulfati va sulfat kislotasi paydo bulishadi. Sulfid minerallarining oksidlanishi va ishqorlanishi reaksiyalaridan tashqari, minerallar yuza qismiga hujayralarning ferment tizimlari ham ta’sir ko‘rsatishadi. Bu sulfidlarning bakterial oksidlanishining tug‘ri boradigan mexanizmi, yoki “tug‘ri” mexanizm deyish mumkin.
Bakteriyalar sulfid minerallarini temir oksidlovchi tizimlari ishlamay qolgan sharoitlarda ham oksidlashi mumkin. Bunday holatlarda, mikroorganizmlar tomonidan minerallarning kristallik panjarasiga to‘g‘ridan tug‘ri ta’sir etishi natijasida oksidlanadi. Sulfid minerallarining bunday oksidlash mexanizmi aniqlovchi hisoblanib, oksidlanmagan temirning, sulfid va elementli oltingugurtning oksidlanishida biokimyoviy reaksiyalar ikkinchi darajali vazifani bajarishadi.
Lekin ushbu mexanizmlarning sulfid minerallarining oksidlanishidagi hissasini aniqlash qiyin. Bunda, mikroorganizmlar ishtirokida, anorganik birikmalarning reaksiyalar natijasidagi o‘zgarishi bir hil tabiatga ega bulgani hisobga olinadi va ular mineral yuzasida, yoki pulpaning suyuq fazasida kechadi.
Shuning uchun bakterial oksidlanish jarayoni va mineral substratning ishqorlanishini shartli ravishda uzaro ta’sir sifatida tasavvur qilish mumkin:
xujayralar va ularning chiqindi-metabolitlarini mineral yuzasidagi kristallik panjara elementlari bilan;
xujayralarni, yuqoridagi elementlar va suyuq fazadagi chiqindi-metabolit mahsulotlari bilan.
A.ferrooxodans bakteriyalarining sulfid minerallari yuzasida mustahkam joylashib olishi va uzaro munosabati birinchi bosqich bo’lib, undan keyin anorganik substratning kimyoviy O’zgarishi boshlanadi. Mikroorganizmlar har qanday yuzada o’rnashib olish mumkinligi aniq. Ularning adgeziyasi tanlanib yoki tanlanmay utishi mumkin, musbat yoki manfiy zaryadlangan, gidrofob yoki gidrofil yuzalarda. O’rnashish mexanizmi irsiy programmalashtirilgan bo’lib uta murakkab. O’rnashish mexanizmi uchun ma’sul deb xujayra plazmidalari hisoblanadi. Hujayralar adgeziyasida har xil uzaro munosabatlar kuzatilishi mumkin – shilliq kapsulasi yordamidagi yopishish va elektrostatik kuchlarning ta’siri ostida.
Sulfid yuzasida bakteriyalarning o’rnashishini ta’minlash uchun bakteriya va mineral orasida shilliq kapsula bo‘lishi kerak va u nafaqat himoya vazifasini bajaradi, balki mineral bilan bo‘lgan munosabatda muhim lahza bo’lib qoladi. O’rnashish, bakteriyadan ajralib chiqqan polimer komplekslar- lipopolisaxaridlar yordamida amalga oshadi: natijada mineral, sulfat kislotasigacha va Fe³⁺ ionigacha elektrokimyoviy munosabatlar hisobiga oksidlanib manfiy zaryadlangan mineral yuzasiga yopishadi. Ushbu komplekslarning asosiy organik qismi tarkibida, glyukuron kislotasi bor deb taxmin qilingan, va organik kislotaning ikki moliga Fe³⁺ionlarining bir moli tug‘ri kelib, va ushbu holat kompleks mustahkamligini ta’minlaydi. Organik komplekslar, xujayraning yig‘indi musbat zaryadini ta’minlaydi (uch musbat zaryadga ikkita manfiy zaryad tug‘ri keladi) va shunining bilan piritning manfiy zaryadlangan yuzasiga elektrostatik yopishish ta’minlanadi. Temirning miqdori xujayraning organik qatlamida 53 g/dm³ –gacha etadi va ushbu holat kompleks birikmalar borligini isbotlab ishqorlashning ikkinchi “tug‘ri emas” (nepryamoy) mexanizmiga tushuncha beradi.
Lekin ko‘z bilan qayd qilingan sulfid minerallarining yuza qismida joylashgan bakteriyalarning borligi, bakteriyalarning shu yuza qismni oksidladi deb isbotlab bulmaydi, chunki ular yuza qismga yopishadi, lekin ozuqa substrati sifatida foydalanishmasligi mumkin. Sulfidlarning yuza qismidagi adgeziya esa spetsifik holatga ega bo’lib, chuqur biologik mazmun kasb etadi, chunki ushbu holatda mineral substrat vazifasini utaydi – bakteriyalarning usish va rivojlanishi uchun energiya manbasi bo‘lib qoladi. SHuni ham hisobga olish kerakki, bakteriyalarning mikrobiologik ishqorlashda, mineral substratning yuzasiga nafaqat yopishadi, ular pulpaning suyuq fazasida ham bo’lib, oksidlanmagan temir va elementli oltingugurtni oksidlashadi. Qattiq va suyuq fazadagi biomassaning oksidlovchi faoliyatini aniqlash, mikroorganizmlarning ushbu fazalardagi faoliyati haqida tushuncha beradi.

Takrorlash uchun savollar.

1. Sulfidlarni oksidlovchi qaysi moddalar yaxshi oksidlovchilar deb hisoblanadi?
2. Tion temiroksidlovchi Asidithiobacillus ferrooxidans bakteriyalari qanday qilib temirning oksidlanish tezligiga ta’sir etishadi?
3. Temir oksidlovchi bakteriyalari uchun engil oksidlanuvchi substrat nima??
4. Fe, Svasulfid minerallarining oksidlanishidagi mikroorganizmlarning ahamiyati?