Ксерофильные микроорганизмы

Механизм осмотической адаптации у микроорганизмов состоит в том, что постоянство тургора поддерживается путем накопления в клетках веществ – осморегуляторов.Это специфические растворенные вещества, не влияющие на активность ферментов. Обладают высокой растворимостью, способны проникать через клеточную мембрану путем регулируемого транспорта. Способны защищать ферменты от денатурации под действием солей. Эти вещества или синтезируются самой клеткой или попадают в нее из окружающей среды. Это низкомолекулярные соединения – аминокислоты (глутамат, пролин и т.д.), производные аминокислот (бетаин, эктоин), сахара, спирты (глицерин). Уравновешивают внешнее давление.Наиболее эффективные осморегуляторы – бетаин, эктоин, пролин, трегалоза. Среди неорганических осмолитиков важны ионы калия. При этом важна не столько концентрация ионов калия, столько соотношение Na+/К+, которое поддерживается за счет работы антипорта Nа+/Н+ - антипорт. Важную роль в осмопротекции играют белки, сходные с БТШ.

Микроорганизмы развиваются в диапазоне значений водной активности а_w от 0,99 до 0,6. Большинство микроорганизмов развиваются при а_w ≥ 0,95. Не обнаружено микроорганизмов, растущих при а_w <0,6.

Наиболее приспособлены к росту при низких значения водной активности дрожжи и мицелиальные грибы (а_w 0,65).

Для роста каждого микроорганизма есть оптимальное значение а_w. Если водная активность станет ниже этого уровня в присутствии растворенного вещества, то часть энергии микроорганизм вынужден тратить на осморегуляцию, обеспечение транспортных систем, синтез осмопротекторов. Поэтому в условиях пониженной водной активности происходит уменьшение скорости роста, снижение выхода биомассы. При пониженной водной активности микроорганизм находится в условиях осмотического стресса. Но некоторые микроорганизмы могут достаточно хорошо расти в средах с высокими концентрациями растворенных веществ.

Осмотолерантные называют микроорганизмы, способные переносить достаточно высокие концентрации растворенного вещества, но лучше растущие при более низком осмотическом давлении раствора.

Осмфильными называют микроорганизмы, проявляющие максимальный рост в условиях высокого осмотического давления; они предпочитают развиваться в средах с пониженной водной активностью.

Осмофильными обычно называть микроорганизмы, развивающиеся в средах с высокой концентрацией сахара. Осмофилами являются спироплазмы, они встречаются в нектаре цветов (размножаются). Некоторые дрожжи могут разлагать мед, они растут при концентрации сахара 70-80 %. Однако эти дрожжи не выносят высокой концентрации соли. Мицелиальные грибы и дрожжи обитают в варенье, сиропах, сухофруктах.

Микроорганизмы, растущие в средах с высокой концентрацией солей, называют галофильными (от лат. «halo» - соль). Соленость действует на клетки как осмотический фактор.

Галофильные микроорганизмы подразделяют на умеренные и экстремальные галофилы.

Умеренные галофилы развиваются в диапазоне солености 2-5 – 15 %. Хорошо растут при 10 % NaCl. Не развиваются при низкой концентрации NaCl. Распространены в засоленых почвах, водоемах, соленых продуктах (солонина, разные рассолы, соленые соусы). Встречаются в разных систематических группах: р. Acinetobacter, Alcaligenes, Flafobacterium, Pseudomonas, Vibrio и др. описан специальный род умеренно галофильных бактерий – Halomonas. Механизм осмотической адаптации: синтез в клетках бетаина (осмопротектор), которые связываются с белками, увеличивая их стабильность. К этой группе относят морские бактерии, которые развиваются в диапазоне концентраций соли 2,5 – 5,0 % NaCl. Обитатели морей и океанов.

Экстремальные галофилы развиваются при концентрации солей (NaCl) 12-15 – 32 %. 12-15 % - это нижний предел солености, дальнейшее снижение приводит к лизису клеток. К экстремальным галлофилам относятся архебактерии, входящие в семейство Halobacteriacae. Обитают в гипергалинных водоемах (Мертвое море, где преобладают хлориды магния и кальция), на соленых шкурах животных, на соленой рыбе, на солеварнях. Легко определить по налету красного цвета. Ионы натрия стабилизируют белки клеточных стенок. Имеют белковые или полисахаридные клеточные стенки. Клетки содержат пигменты: каротиноиды и бактериородопсин. В качестве осморегулятора используют ионы калия. В клетках повышенное содержание ионов калия (1000:1), поглощаются из среды – стабилизируют кислые белки, стабилизируют рибосомы.

Снижение водной активности среды может происходить за счет матричного водного стресса. Микроорганизмы более чувствительны к матричному водному стрессу, чем к осмотическому.

При влажности выше 94 % на поверхности твердых частиц и клеток м/о формируется пленка гигроскопической воды. Она необходима для нормального функционирования клетки. Большинство бактерий гигрофилы.

Микроорганизмы, развивающиеся в условиях сухости субстрата называются ксерофильными.

Они встречаются на поверхности скал, почвы, коре деревьев, поверхности листьев (эти субстраты увлажняются лишь периодически), в почвах пустынь и полупустынь. Например, в почвах Сахары обнаружены десятки видов микроорганизмов, их количество 10³ – 10⁸ кл/г. Здесь доминируют водоросли, обеспечивающие формирование этих почв, грибы, актиномицеты, бактерий меньше.

Наиболее приспособлены к сухости среды грибы и актиномицеты. Из бактерий более устойчивы кокковидные формы. Бактерии формируют капсулы при высушивании, переходят в покоящиеся стадии - образуют споры и цисты. Неспорообразующие бактерии переходят в состоянии анабиоза.

Еще один механизм ксерофилии – это использование экзогенной воды.

При дефиците влаги микроорганизмы не размножаются. В высушенных пищевых продуктах (рыба, мясо, фрукты) м/о сохраняются, но не размножаются. При их увлажнении – интенсивное размножение, что вызывает порчу.

Устойчивые к высушиванию патогенные бактерии: микобактерии за счет толстой клеточной стенки, содержащей большое количество липидов. Сальмонеллы могу сохраняться в комнатной пыли в течение 3 мес., в сухом кале КРС до 4 лет.

Дата добавления: 2015-06-26