57. Влияние кислорода на м/о.

Атмосферный воздух содержит-78% азота, 20% кислорода и 0,03—0,09% углекислого газа. Углекислота и азот воздуха могут быть использованы только аутотрофами. Кислород же играет важную роль в метаболизме (обмене веществ), дыхании и получении энергии большинства видов бактерий.

Дыхание (или биологическое окисление) — это сложный процесс, который сопровождается выделением энергии, необходимой микроорганизмам для синтеза различных органических соединений. Бактерии, как и высшие животные, для дыхания используют кислород. Однако Л. Пастером было доказано существование таких бактерий, для которых наличие свободного кислорода является губительным, энергия, необходимая для жизнедеятельности, получается ими в процессе брожения.

Все бактерии по типу дыхания подразделяются на облигатные аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы.

Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода (микобактерии туберкулеза), содержат ферменты, с помощью которых осуществляется перенос водорода от окисляемого субстрата к кислороду воздуха.

Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, и его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиноисцеты, бруцеллы, лептоспиры).

Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов — возбудители брюшного тифа, паратифов, кишечная палочка).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным (клостри-дии столбняка, ботулизма).

Аэробные бактерии в процессе дыхания окисляют различные органические вещества (углеводы, белки, жиры, спирты, органические кислоты и пр.).

Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии. Процессы разложения органических веществ в безкислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют брожением. В зависимости от участия определенных механизмов различают следующие виды брожения: спиртовое, осуществляемое дрожжами, молочно-кислое, вызываемое мол очно-кислыми бактериями, масляно-кислое и пр.

С выделением большого количества тепла при дыхании некоторых микроорганизмов связаны процессы самовозгорания торфа, навоза, влажного сена и хлопка.

58. Стратегии выживания м/о в условиях атмосферы.

Ученые установили, каким образом зависящие от света микроорганизмы способны переживать длительные периоды темноты. Примерами подобных потемнений служат последствия падения небесных тел, вулканические извержения и мощные пожары. Статья исследователей появилась в журнале Astrobiology, а ее краткое изложение приводит New Scientist.

В рамках исследования специалисты поместили в темноту на шесть месяцев несколько видов прокариот (безъядерных одноклеточных микроорганизмов), среди которых были фототрофы и миксотрофы. Первые используют в качестве источника энергии для процессов жизнедеятельности свет, а вторые представляют собой организмы со смешанным питанием, то есть способные питаться как органической, так и неорганической материей.

В результате, как и ожидалось, большая часть фототрофов вымерла. Те, которые выжили, впали в состоянии "спячки". При этом часть миксотрофов продолжала себе спокойно существовать: они переключились на поглощение своих умерших сородичей. В результате, когда свет вернули, и фототрофы ожили, условия в среде обитания организмов оказались достаточно приемлемыми, поскольку фототрофы поддерживали циркуляцию питательных веществ. Таким образом популяция фототрофов была восстановлена достаточно быстро.

В настоящее время у представителей разных областей науки возрос интерес к исследованиям стратегий адаптации биологических объектов к отрицательным температурам. Удобной моделью для изучения механизмов приспособлений к температурам ниже нуля являются психрофильные галотолерантные бактерии, выделенные из экстремальных мест обитания. Целью представляемой работы было определение качественного состава и динамики накопления внутриклеточных веществ по мере роста Clostridium algidum 14D1 при различных температурах, изучение криопротекторных свойств этих соединений.

Психрофильная анаэробная спорообразующая бактерия С. algidum была выделена из соленых линз воды в вечной мерзлоте Арктики. Это галотолерантный штамм, растущий в диапазоне температур от -8°С до +20°С с температурным оптимумом +5°С. Результаты измерения пула свободных аминокислот в цитоплазме клеток штамма 14D1 продемонстрировали, что из-за низкого содержания (3.5 мг/г сухого веса клеток) аминокислоты не могут участвовать в приспособлении к отрицательным температурам. Анализ ультратонких срезов клеток штамма 14D1 в электронном микроскопе показал, что цитоплазма заполнена запасными веществами. В ходе дальнейших исследований была определена полисахаридная природа внутриклеточных гранул. Полисахарид был получен в чистом виде и проанализирован. Рассматриваются вероятные механизмы активной адаптации С. algidum 14D1 к отрицательным температурам и высокой солености среды.