Разнообразие прокариот по отношению к осмотическому давлению. Адаптации экстремофилов.

Обязательным условием для существования прокариот является наличие водной среды. Прокариоты растут при активности воды в диапазоне от 0,7 до 0,998 и не могут расти в аэрозолях и во льду.

Активность воды (Aw) служит мерой ее доступности и определяется в соответствии со следующим уравнением:

где Р — давление пара раствора,

Р₀ — давление пара растворителя (чистой воды);

n₁ и n₂ — число молей растворителя и растворенного вещества соответственно.

Активность воды зависит как от самого ее наличия, т.е. от степени высушивания, так и от количества растворенных в ней веществ. Одни микроорганизмы не способны расти

на твердых средах, а другие, называемые ксерофилами, растут при низких значениях aw. В природе такие местообитания есть в пустынях и горах. К тому же там активность воды может резко меняться в течение суток (в ночное время выпадает роса и aw ~ 1). Поскольку микроорганизмы отделены от окружающей среды полупроницаемой мембраной, в гипотонических растворах вода будет стремиться по градиенту концентраций растворенных веществ внутрь клетки, и нужно приложить определенную силу (осмотическое давление), чтобы предотвратить поступление воды в клетку. У грам положительных бактерий осмотическое давление может достигать в разбавленных растворах 20 атм и более. В гипертонических растворах имеет место обратное явление («отсасывание» воды из клеток), вызывающее плазмолиз.

В общем случае, 1 М раствор любого соединения, если оно не диссоциирует, создает давление 22,4 атм (например, 10%-й раствор сахарозы (0,29 М) — 6,5 атм, 10%-й раствор NaCl (1,724 М) — 77 атм). Для развития организмов без клеточной стенки применяют

изотонические растворы.

Высокие концентрации солей и сахаров давно используются для консервирования пищевых продуктов. В природе высокие концентрации разных солей есть в Мертвом море, соленых озерах, солонцах, содовых озерах, солеварнях. Микроорганизмы, способные существовать в растворах с высокой концентрацией веществ, называют осмофилами. Наиболее изучены такие организмы по отношению к NaCl, их называют галлофилами и подразделяют на группы:

· галотолерантные — до 2,0 М NaCl, но могут расти и без соли (Streptococcus);

· слабогалофильные — 0,2 — 0,5 М NaCl;

· среднегалофильные — 0,5 —2,5 М NaCl (морские бактерии);

· экстремально галофильные — 2,5 —5,2 М NaCl (до насыщенных растворов, галоархеи).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: