Пассивный гомеостаз

Механизмы рН-гомеостаза

К алкалофилам относятся уробактерии и многие цианобактерии.

рН-гомеостазом называют поддержание рН цитоплазмы (внутриклеточного рН) в пределах узкого диапазона, несмотря на изменения рН среды.

Гомеостаз достигается совместным действием активных и пассивных механизмов.

1. Барьером для проникновения протонов в клетку служит ЦПМ. Т.к. ЦПМ обладает низкой проницаемость для протонов и других ионов.

2. Поступающие в клетку протонынейтрализуются благодаря буферной емкости цитоплазмы, которая обеспечивается наличием в цитоплазме нуклеиновых кислот, белков, глутаминовой кислоты, полиаминов. Буферная емкость цитоплазмы возрастает при экстремальных значениях рН. В диапазоне внутриклеточного рН (6-8), характерном для большинства бактерий, буферную емкость среды обеспечивают фосфатные группы в составе РНК и ДНК. При экстремальных значениях рН большую роль играют карбоксильные группы и аминогруппы кислых и основных аминокислот. [Глутамат и полиамины играют роль при экстремальных значениях рН среды. Глутамат защищает клетку от сдвигов рН в кислую сторону.]

Активный рН-гомеостаз обеспечивается транспортом ионов. У нейтрофилов и ацидофилов основными механизмами регуляции рН служат протонные помпы и системы транспорта калия. У ацидофилов в цитоплазме поддерживается рН 6-7. Протонные помпы выкачивают протоны из клетки, что ведет к повышению внутриклеточного рН. При экстремальных значениях рН среды подкислению цитоплазмы препятствует поглощение ионов К⁺ (например, у Thiobacillus thiooxidans), за счет чего внутриклеточная сторона мембраны приобретает (+) и это препятствует входу протонов. Для регуляции рН не существует специальной системы поглощения калия, его вход в клетку обеспечивается главным образом активным выкачиванием протонов протонными помпами (К⁺/Н⁺ - антипорт). [ Регуляция внутриклеточного рН опосредована неизвестной пока сенсорной системой и протондвижущей силой. ]

У алкалофилов рН цитоплазмы составляет 8-8,8 при рН среды от 9 до 11. Основным механизмом поддержания рН-гомеостаза у алкалофилов является работа Nа⁺/Н⁺ - антипорта, который катализирует поступление в клетку протонов, при одновременном выкачивании из нее Na⁺ в процессе дыхания. У алкалофилов ферменты, находящиеся на поверхности клетки или секретируемые в окружающую среду, устойчивы к денатурирующему влиянию щелочной среды. Эти ферменты используются при производстве детергентов.

Дата добавления: 2015-06-26