Биохимическая адаптация микроорганизмов к высоким и низким температурам.Температура окружающей среды очень сильно влияет на жизнедеятельность микроорганизмов как, впрочем, и других организмов. Однако поскольку микроорганизмы являются, как правило, одноклеточными и по существу пойкилотермными организмами, ясно, что их температура изменяется в соответствии с температурой окружающей среды. У микроорганизмов нет механизмов для поддержания какой-то постоянной температуры внутри клетки. Наиболее важный механизм, обеспечивающий влияние разных температур на рост микроорганизмов, опосредуется тем, что ферментативные реакции, протекающие в данном организме, имеют определенные температурные оптимумы, т.е. скорость этих реакций зависит от температуры окружающей среды. Таким образом, рост скорости микроорганизмов с увеличением температуры до определенных температурных границ объясняется увеличением скорости соответствующих ферментативных реакций. В связи с тем, что скорость каждой отдельной ферментативной реакции с ростом температуры возрастает, обмен веществ в целом при этом активизируется, что в конечном итоге проявляется в том, что микроорганизм растет быстрее. Однако при увеличении температуры выше оптимальной происходит повреждение микроорганизмов за счет того, что белки, в том числе ферментные и транспортные, начинают денатурировать. Мембраны микроорганизмов также повреждаются высокой температурой за счет того, что липиды, входящие в их состав, меняют свое структурное состояние и как бы плавятся.
Каким же образом происходит адаптация микроорганизмов к разным температурам? Такая адаптация обеспечивается одновременно несколькими механизмами.
Во-первых, способность микроорганизмов адаптироваться к тем или иным значениям температуры в большой степени связана с возможностью соответствующего изменения состава жирных кислот, входящих в липиды, которые формируют бислой цитоплазматической мембраны. Цитоплазматическая мембрана представляет собой мозаику агрегатов функционально специализированных белков, включенных в липидный бислой, находящийся в жидкостном состоянии. Многие мембранные белки, в частности транспортные, обладают значительной свободой перемещения в плоскости мембраны. Чтобы цитоплазматическая мембрана обладала текучестью, точка плавления липидов должна быть ниже температуры среды. При понижении температуры среды ниже точки плавления липидов последние кристаллизуются и затвердевают, при этом мембрана утрачивает свою функциональную активность. Температура плавления мембранных липидов в первую очередь зависит от температуры плавления входящих в их состав жирных кислот. Известно, что температуры плавления жирных кислот снижаются с уменьшением их длины цепи и появлением ненасыщенных связей. В соответствии с этим клеточные мембраны психрофильных микроорганизмов имеют более высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот, т.е. таких жирных кислот, которые имеют две и более двойных связей в углеводородной цепочке. Это обеспечивает полужидкое состояние мембран при низких температурах. Когда температура повышается выше 20 градусов, клеточное содержимое у таких микроорганизмов начинает вытекать наружу, поскольку нарушается целостность мембраны. У термофильных микроорганизмов наоборот мембранные липиды более насыщенные, чем у мезофилов, и имеют более высокие точки плавления. Поэтому мембраны термофилов остаются целостными при высоких температурах и сохраняют свою функциональную активность. В состав мембран гипертермофильных архебактерий вместо жирных кислот входят специфические липиды – углеводородсодержащие бифитанильные эфиры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.