Для объяснения стрессорной адаптации микроорганизмов большое значение имеют механизмы сопряжения энергетического и конструктивного обмена

Слово «стресс» уже прочно обосновалось в нашем обиходе, а что понимается под стрессом у микроорганизмов?

— Термин «стресс» в переводе означает «напряжение» и впервые был предложен выдающимся канадским патофизиологом Селье в середине 30-х годов прошлого столетия. Под этим термином Селье понимал совокупность неспецифических адаптивных реакций, которые формируются в организме человека в ответ на самые разнообразные неблагоприятные воздействия, такие как травма, хирургическое вмешательство, интоксикация, эмоциональный шок и другие. Таким образом, понятие стресса включает в себя две основных составляющих: повреждающее воздействие и ответную реакцию организма, которая завершается формированием состояния адаптации.

Относительно микроорганизмов понятие «стресс» стало применяться значительно позднее, но в принципе в него вкладывается сходный смысл. В микробиологии этот термин часто используют упрощенно, для обозначения характера неблагоприятного воздействия. Скажем, «температурный стресс», или, как его еще называют, «тепловой шок» — это воздействие повышенных температур на клетку микроорганизма, тогда как термин «ответ теплового шока» используется для обозначения комплекса приспособительных реакций к тепловому шоку.

— Еще со школьной скамьи мы знаем, что одним из признаков жизни является постоянный обмен веществ между организмом и средой или, выражаясь научным языком, метаболизм. Организм должен получать извне питательное вещество или субстрат, расщепляя который, он получает энергию в форме, используемой для удовлетворения всех потребностей организма. Основными ее видами являются известный всем АТФ, аденозинтрифосфат, и электрохимический потенциал протонов. С другой стороны, продукты расщепления субстратов выбрасываются в окружающую среду. Комплекс биохимических реакций, в результате которых в организме образуется энергия, принято обозначать термином «энергетический обмен». В свою очередь «конструктивный обмен» представлен главным образом реакциями биосинтеза, использующими эту энергию для построения компонентов клетки, таких как белки, нуклеиновые кислоты, липиды, или жиры, аминосахара, и другие.

Если уподобить метаболизм клетки часовому механизму, то энергетический и конструктивный виды обмена можно представить в виде двух относительно больших шестеренок, которые связаны между собой посредством третьей, небольшой по размеру, отражающей запас энергии в клетке в ее свободной, неиспользованной форме. В нормальных условиях все шестеренки механизма плотно подогнаны друг к другу или, как говорят, сопряжены и вращаются согласованно с большой скоростью. При этом подавляющая часть энергии, образующейся в энергетическом метаболизме, используется в биосинтетических реакциях конструктивного обмена. Скорость превращения энергии в этом случае настолько велика, что ее запас в клетках, например, такого микроорганизма, как кишечная палочка, может быть полностью исчерпан в течение долей секунды.

Проведенные системные исследования энергетических параметров микроорганизмов в самых различных физиологических состояниях показали, что совершенно по-другому дело обстоит в стрессовых ситуациях. При некоторых видах стресса, таких как азотное голодание, осмотический шок, тепловой шок происходит избирательное торможение реакций конструктивного обмена, тогда как, в силу некоторой «инерционности» метаболических процессов, реакции энергетического обмена некоторое время продолжают функционировать, что приводит к резкому возрастанию запаса энергии в организме или, как говорят, возрастанию энергетического состояния клетки. Избыточную энергию можно рассматривать как один из возможных сигналов стресса, поскольку, в силу очень высокой скорости ее превращения, отклик на стрессовое воздействие — практически мгновенный.

Другие виды стресса, например, углеводное голодание, кислотный шок, анаэробиоз в первую очередь тормозят энергетический обмен, что приводит к резкому исчерпанию энергии и формированию уже другого сигнала стресса — пониженного энергетического состояния клеток. Во всех этих случаях нарушается нормальное сопряжение метаболизма, «шестеренки часового механизма» начинают прокручиваться относительно друг друга. И что же, на этом жизнь клетки прекращается? Нет, микроорганизмы научились приспосабливаться к этим условиям или, иными словами, они нашли способ связать нарушенное сопряжение обмена. Исследователи поставили цель поиска тех механизмов, с помощью которых клетки в стрессовых условиях решают эту задачу.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 730; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!