Влажность. Важнейшим фактором поддержания жизни в микробной клетке является вода, в растворах которой протекают все процессы

Важнейшим фактором поддержания жизни в микробной клетке является вода, в растворах которой протекают все процессы, составляющие жизнь. Нет другого природного тела, которое могло бы сравниться с водой по месту и значимости в процессах жизнедеятельности. Вода обладает совершенно уникальными свойствами, делающими ее неизменной составной частью организмов.

Определение содержания воды в субстрате, где находятся микроорганизмы, хотя и полезное само по себе, еще ничего не говорит о доступности для конкретного организма. Субстраты разных типов могут иметь одинаковую влажность, но совершенно различную доступность воды, обусловленную явлениями адсорбции и растворения. Поэтому современным способом выражения оводненности является величина количества термодинамической работы, которую необходимо затратить организму для извлечения воды. Наиболее устойчивы к дефициту влаги грибы. Бактерии менее устойчивы к водному стрессу.

В условиях дефицита влаги некоторые бактерии образуют гидрофильные слизистые капсулы, активно поглощающие влагу. Следует, однако, признать, что физиологические механизмы, позволяющие бактериям существовать в условиях ограниченной влажности, еще не изучены.

При высушивании микроорганизмов часть клеток погибает. Клетки же, перенесшие высушивание, переходят в состояние анабиоза. Возможность сохранения бактериями жизнеспособности при высушивании определяется множеством факторов, в том числе зависит от температуры, рН, солевого состава среды и т.п. Обычно формы с мелкими клетками устойчивее, чем крупноклеточные формы, кокки устойчивее палочек. Клетки с толстой клеточной стенкой, в том числе большинство грамположительных бактерий, устойчивее к высушиванию, чем грамотрицательные бактерии и тем более микоплазмы. Особенно высокой устойчивостью к высушиванию характеризуются микобактерии, клетки которых окружены массивными клеточными стенками, содержащими большое количество липидов. Бактериальные цисты и споры устойчивее к высушиванию, чем вегетативные клетки.

Ангидробиоз

Микроорганизмы могут переносить длительное обезвоживание. Изучая выживаемость 2724 культур бактерий, принадлежащих к сорока родам, Poge (Rhodes, 1950) установил, что после 14 лет хранения высушенными в вакууме 83% культур сохранили жизнеспособность. Наиболее устойчивыми к дегидратации оказались Staphylococcus, Sarcina и Micrococcus. Хуже выдерживали высушивание виды Vibrio и Neisseria.

Явление оживления сухих организмов после смачивания их водой впервые наблюдал голандец Антони ван Ливенгук 1 сентября 1701 г. Наблюдаемые им микроскопические малые животные (коловратки) исследователь назвал «анималькулами». Несколько позже способность к оживлению после глубокого обезвоживания была обнаружена у нематод, тихоходок и бактерий. Этот исключительный феномен природы интересует ученых до сих пор, что позволяет все глубже раскрыть механизм явления ангидробиоза.

В состоянии активной жизнедеятельности в микробных телах содержится до 80-95% воды от общей массы. Ее постоянный поток омывает органоиды, растворяет и разносит вещества, нужные для питания, роста и развития. Часть воды свободна и служит растворителем, другая связана коллоидами и входит в состав белков или удерживается силами капиллярности за счет адгезивных свойств воды.

Предполагается, что коллоидно – связанная вода, так же как и вода, содержащаяся в ультракапилярах сохраняет жидкое состояние до температуры жидкого азота. В убедительной работе Крога и соавторов (Krog, Echtolo, Nicamuru,1966) показано, что в клетках Sacharomyces cerevisiae, высушенных до 5% остаточной воды, по мере обезвоживания вязкость внутриклеточной жидкости не может использоваться в качестве растворителя или для других внутриклеточных процессов. Следовательно, в таких случаях невозможно провести грань между криптобиозом и ангидробиозом.

Ангидробиоз широко распространен среди вегетативных форм бактерий. Лиофилизированные стафилококки, пневмококки и некоторые грамотрицательные бактерии оказались жизнеспособными через 17-20 лет. Сухие вегетативные клетки Candida albicans (возбудитель кандидамикоза) при 10 ^ОС сохранялись живыми 21 год, а базидиоспоры гриба Schizophylum commune – 52 года . Споры Clostridium sporogenes выживали 46 лет пребывания в алкоголе. В почве сухих гербарных образцов из Ботанического сада (Англия) споры Bacterium subtilis через 200-300 лет не утратили способности к оживлению. Доказано, что с течением времени в процессе повторяющихся циклов высушивания и оводнения погибает все большая часть клеток, если они не получают в промежутке между высушиваниями возможности роста и репарирования нанесенных повреждений. Показано, что известный вред микроорганизму наносится как во время высушивания, так и при регидротации. Во время длительного сухого хранения в хромосомном аппарате происходят некоторые генетические сдвиги, что приводит к снижению жизненности и накоплению мутаций. На ряде микроорганизмов было доказано, что споры и суспензии бактерий выдержали без воды в течение 5 дней ультравысокий вакуум, приближающийся к тому, который имеется в межпланетном пространстве.

Успешное оживление после быстрого глубокого охлаждения при температуре –182 ^оС кусочков листьев, простейших и сперматозоидов позволило разработать фундаментальную теорию витрификации тканей, клеток и организмов. Гибель клеток однако происходит не в процессе охлаждения и витрификации, а в процессе согревания и девитрификации.

Витрификацию выдерживают только немногие мелкие организмы, быстрое охлаждение которых позволяет избегать кристализации воды в их теле при охлаждении и оттаивании, что нашло подтверждение в опытах с культурами бактерий кишечной флоры.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 647; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!