ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

6. РІСТ МІКРООРГАНІЗМІВ

6.2. АДАПТИВНІ РЕАКЦІЇ МІКРООРГАНІЗМІВ НА СТРЕСОВІ ДІЇ

6.2.1. Зміни в ліпідному складі мембран

За сучасними уявленнями основна стресова дія полягає в аміні плинності ліпідного бішару мембран, що призводить до метаболічного дисбалансу в функціонуванні мембран-зв’язаних ферментів. А думка про те, що стійкість організмів пов’язана зі складом мембран, була висловлена ще в 1978 р. при вивченні дії етанолу не склад мембранних ліпідів дріжджів. За складом ліпідів еукаріоти значно відрізняються від прокаріот. Зокрема в останніх відсутні стерини, довго ланцюгові жирні кислоти, як правило. відсутній сфінгомієлин, а в деяких еубактерій с гопаноїди (можливі аналоги стеринів), у архебактерій присутні унікальні ліпіди, етерифіковані С₂₀-спиртом. з’єднаним з гліцерином.

Та незважаючи на відмінності в складі ліпідів, клітинам еукаріот і прокаріот притаманні механізми, що забезпечують адаптивні зміни складу ліпідів мембран відповідно до температури довкілля — це так звана гомеов’язкісної адаптація. Зокрема при зниженні температури відбувається підвищення вмісту ненасичених жирних кислот у складі ліпідів мембран. Цим попереджується замерзання ліпідів і надлишкова жорсткість мембрани. На підвищення температури середовища клітини реагують зниженням вмісту ненасичених жирних кислот. Цим попереджується надмірне розрідження ліпідів і забезпечується стабілізація мембран.

Здатність до гомеов’язкісної адаптації виявлена як у мезофільних бактерій, так і психрофілів, але при одній і тій же температурі вміст ненасичених жирних кислоту пенхрофілів вищий, ніж у мезофілів. У психрофільної грам позитивної бактерії Micrococcus cryophilus при зниженні температури не збільшується вміст ненасичених жирних кислот, але зменшується довжина їхніх вуглецевих ланцюгів.

Високотемпературний нелегальний стрес У гриба Cunntnghamella japonica супроводжується підвищенням ненасиченості гліноліпідів, рівня стеринів і фосфатидил етанол аміну, зміною співвідношення гліко- і фосфоліпідів. Слід зазначити, що під час тривалого високотемпературного стресу у грибів відбуваються аміни не тільки в ліпідному, а й у вуглеводному складі міцелію, зокрема спостерігається інтенсифікація синтезу трегалози.

Зміни в складі мембранних ліпідів клітин мікроорганізмів можуть бути спричинені не тільки температурними стресами, а й дією мембранотропних (антибіотики, етанол) і токсичних сполук. Так, дія етанолу на клітини дріжджів Sacchuromyces cerevisiue приводить до підвищення насиченості ліпідів за рахунок зростання в них вмісту олеїнової кислоти. Внесення толуолу приводило до значного збільшення молярного співвідношення холестерин/фосфоліпід клітинної мембрани в перші години адаптації клітин Acholeplasmu laidluivii до толуолу, a в наступні — до збільшення індексу ненасиченості жирних кислот.

Розвиток досліджень з вивчення механізмів стійкості мікроорганізмів до заморожування і висушування пов'язаний з проблемою підвищення життєздатності клітин у процесі їх консервації. Показано, що за певних умов попереднього культивування бактерій можна досягти змін хімічного складу мембрани в бік підвищення вмісту жирних кислот і завдяки цьому підвищити виживання клітин у процесі ліофілізації і наступного низькотемпературного зберігання. Так, при вирощуванні Serratla marcescens і Erivinia uroideae на поживному середовищі з додаванням 0.2 % олеїнової кислоти і 0.5-1,0 % твину-80 можна підвищити на 20-30 % виживання клітин у процесі ліофілізації і забезпечити збереження їх стабільності впродовж 1,5 року. Під час низькотемпературного зберігання ( -70 С) високе виживання клітин (88-98 %) забезпечує додання 0,03 % олеїнової кислоти і 1,0 % твину-80. Підвищення вмісту ненасиченнх жирних кислот у складі ліпідів мембран можна досягти внесенням до середовища культивування бактерій ацетону, циклогексану, диоксану, етиленгліколю, дезоксихолату натрію, а також натрієвих солей олеїнової, лінолевої. ліноленової і пальмітинової кислот.