41. Влияние физических факторов на жизнедеятельность бактерий

1. Температура

Все физико-химические процессы и состояние макромолекул клетки зависят от температуры. При выс. темпер. – могут необратимо инактивироваться белки, нукл кты и др. При низкой темпер. – наруш процессы биосинтеза, чтоограничивает развитие м/о.

По отношению к температуре:

- психрофилы (0-20 С – у облигатных, оптимум 15С, при 30С отмирают, обитают в холодных почвах, морях Арктики и Антарктики, обнаружены в ледниках, в колодцах и родниках. играют существенную роль в круговороте веществ холодных мест обитаний. Пример: Bacillus psychrophilius, морские светящиеся бактерии, железобактерии Galionella; У факультативных психрофилов верхняя граница выше, распространены шире, многие вызывают порчу продуктов при низкой температуре, оптимум роста 25-30, способны расти в мезофильных условиях. Пример некоторые бакт. Pseudomonas, Arthrobacter)

Механизмы психрофильности:

- температурный оптимум ферментов ниже, при повышении температуры инактивируются

-есть ферменты деградации макромолекул, активность их при повышении температуры повышается.

- проницаемость мембран при низк. темпер. остается высокой, так как много ненасыщенных жирных кислот

- белоксинтезирующий аппарат способен функционировать при низк. темпер.

-мезофилы (20-42 С, большинство. E.coli)

-термофилы (растут выше 45-50С, делят на 4 подгруппы, см Лысак с 91)

2. осмотическое давление

помогает противостоять клеточная стенка, клетки легко переносят обезвоживание в гипотонической среде. Есть солелюбивые (галофильные) м/о – живут при повышенном осмотическом давлении в Мертвом Море, Halobacterium, Halococcus (внутри клетки много калия, белки содержат больше кислотных групп)

3. гидростатическое давление

до определенных пределов не оказывает влияния (влияние – разруш. клет. структур, денатурация белков, прекрашение деления клеток), исключая м/о, которые живут при повышенном гидростатическом давлении (на глубине 7000 м и более, где давление достигает 1000 атм., среди них выделяют баротолерантные и барофильные бактерии)

4. радиация

УФ- губителен. Его поглощают ДНК, нуклеотиды, образуя фотопродукты – димеры Тимина, они являются препятствием для репликации и транскрипции. Есть системы репарации. Гибель наступает тогда, когда повреждение происходит быстрее, чем репарация ДНК. Более устойчивы те бактерии, у которых есть каротиноиды

5. ионизирующее излучение

гамма-изуч. обладает летальным и мутагенным действием. Выделяют первичное действие (активные частицы рвут ДНК) и последействие (появляются радикалы в цитоплазме. Они повреждают макромолекулы. У разных бактерий разная степень устойчивости. Самая устойчивая бактерия – Micrococcus radioduans, обитает в водах реакторов, в залежах урановых руд.

6. механическое воздействие

- растирание бактерий с абразивными веществами

-ультразвуковые диспергаторы

- многократное замораживание-оттаивание

-шаровые мельницы

(1+2, с 90)

43. Влияние температурного фактора на рост и размножение бактерий

Все физико-химические процессы и состояние макромолекул клетки зависят от температуры. При выс. темпер. – могут необратимо инактивироваться белки, нукл кты и др. При низкой темпер. – наруш процессы биосинтеза, чтоограничивает развитие м/о.

По отношению к температуре:

- психрофилы

0-20 С – у облигатных, оптимум 15С, при 30С отмирают, обитают в холодных почвах, морях Арктики и Антарктики, обнаружены в ледниках, в колодцах и родниках. играют существенную роль в круговороте веществ холодных мест обитаний. Пример: Bacillus psychrophilius, морские светящиеся бактерии, железобактерии Galionella; У факультативных психрофилов верхняя граница выше, распространены шире, многие вызывают порчу продуктов при низкой температуре, оптимум роста 25-30, способны расти в мезофильных условиях. Пример некоторые бакт. Pseudomonas, Arthrobacter)

Механизмы психрофильности:

- температурный оптимум ферментов ниже, при повышении температуры инактивируются

-есть ферменты деградации макромолекул, активность их при повышении температуры повышается.

- проницаемость мембран при низк. темпер. остается высокой, так как много ненасыщенных жирных кислот

- белоксинтезирующий аппарат способен функционировать при низк. темпер.

-мезофилы (20-42 С, большинство. E.coli)

-термофилы

растут выше 45-50С, делят на 4 подгруппы:

1. термотолерантные – в пределах от 10 до 55-60С, оптимум-35-40. основное отличие от мезофилов – способность расти при повыш. темпер. Methylococcus capsulatis

2. факультативные термофилы темп.максимум 50-65С, минимум - менее 20С, оптимум близок верхней границе роста. Lactobacillus – легко обнаружить в молочных продуктах, соленья, вине, фруктовых соках. Пост. присутств. в рот. полости, кишечном тракте многих теплокровных животных и человека.

3. облигатные термофилы – до 70С, не ниже 40С. Оптимум примыкает к верхней границе 65-70С. Bacillus stearothermophilius

4. экстремальные термофилы

оптимум в области 70-75, минимум – 40 и выше, максимум – около 90С. В горячих источниках. Thermus, Thermomicrobium, Thermoplasma

Термоустойчивость:

- мембраны содеражт насыщенные жирные кислоты (???????по моему фигня)

- повышенное содержание Г и Ц, что придает стабильность ДНК, повышает ее точку плавления

- ферменты устойчивее к нагреванию, часто это достигается за счет изменения первичной структуры белка.

Большое практическое значение – интенсивный метаболизм, активные продуценты витаминов, ферментов, орг. кт, кормового белка и др. Конкурентный рост – при высокой температуре мезофилы гибнут.

Такие бактерии относятся к экстремофилам. Они обнаружены более 60 лет назад. Ферменты =экстремозимы.

Гипертермофилы – больше 60С, 100С

Неизвестны многоклеточные орг-мы, которые способны существовать длительное время при темпер. больше 50С

Истинные термоэкстремофилы обнаружены более 40 лет назад Томасом Броком в Йелоустоунском национальном парке (конец 60-х) – Thermus aquaticus, в горячем источнике

Брок говорил, что м/о есть везде, где есть вода, даже у кратеров на дне океана, где температура примерно 120-350 С.

Из этой бактерии выделена taq-полимераза.

1983 Кэри Муллис предложил ПЦР

1993- получил Ноб Премию.

Еще 1 бактерия – Pyrococcus furiosus – Pfu

холодолюбивые бактерии

1-3С – оптимум, в пищевой промышленности могут приносить вред.

кислото- (ацедо-), алкалифильные

галофильные

Получение экстремозимов – клонирование генов в E.coli, выделение. (1)