Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
ток в небольшом объеме воды и измерения результирующего pH клеточного сока без какого-либо учета буферной емкости лизата в воде. Еще более скудна информация относительно действительного механизма (механизмов), посредством которого эти организмы поддерживают подобные градиенты pH.
а. Т. acidophilum. Был проведен подробный анализ внутриклеточного pH у Thermoplasma (оптимум роста при pH 2 и температуре 59°С; Hsung, Haug, 1975). Он оказался близким к нейтральному. Величины pH клеточного сока были равны 6,3—6,8, что согласуется с величиной внутриклеточного pH (6,5), определенной методом с использованием ДМО. Кроме того, была выделена малатдегидрогеназа, оптимум pH которой при 56°С находился в диапазоне pH 8,5—10, тогда как при pH ниже 6,5 она проявляла менее 25% максимальной активности. Было также показано, что изменения температуры (56, 24°С) или внеклеточного pH (2,
4, 6) не влияют иа величину внутриклеточного pH. Внутриклеточный pH не изменялся также ни в убитых нагреванием клетках, ни в клетках, обработанных ингибиторами метаболизма, например 2,4-динитрофенолом, иодацетатом или азидом натрия. Был сделай вывод, что Thermoplasma поддерживает градиент pH, составляющий 4,5 единицы, вероятно, благодаря инертности или непроницаемости клетки, а не путем активного метаболического выделения ионов водорода.
б. S. acidocaldarius. Было установлено (DeRosa et al., 1975), что величина внутриклеточного pH у Sulfolobus (оптимум роста при pH 3 и температуре 70°С), измеренная в клеточных лизатах, приготовленных путем обработки клеток 0,5%-ным раствором лаурилсульфата натрия, близка к нейтральной и равна 6,3. Было также показано, что клетки быстро утрачивают жизнеспособность, если их выдерживают в течение некоторого времени при pH 3 и температурах ниже, чем температура активного роста (45°С). Микроскопическое-изучение выявило, что клетки при этом вакуолизуются, а цитоплазма свертывается. При субопти-мальиых температурах жизнеспособность клеток можно поддерживать, если использовать культуральную среду с pH 6. По мнению авторов, эти результаты свидетельствуют о том, что данный организм поддерживает трансмембранный градиент pH благодаря активным метаболическим процессам. ,
в. В. acidocaldarius. Внутриклеточный pH В. acidocaldarius (оптимум роста при pH 3 и температуре 55°С), определенный с помощью флуоресцентного зонда, диацетата флуоресцеииа, а также методом с использованием ДМО, по-видимому, находится в диапазоне pH 5,6—5,8 (Thomas et al., 1976). Аналогичные
данные были получены.при исследовании бациллярного организма, вероятно, родственного В. acidocaldaritis (Yamazaki et al.,
1973). Этот организм растет в диапазоне pH от 2 до 5,5 (оптимум при pH 4) и при температурах от 35 до 60°С (оптимум при 55°С). С помощью кислородного электрода было установлено, что ин-тактные клетки или полученные из них протопласты обнаруживают максимальную дыхательную активность как при pH 4, так и при pH 7. Однако в экстрактах из клеток дыхательная активность была обнаружена только при pH 7, но не при pH 4. Кроме того, было показано, что суспензия покоящихся клеток при pH 4 поглощает ионы Н+, однако если в качестве субстрата для дыхания добавлялась глюкоза, то поглощение ионов Н+ прекращалось. Поэтому было высказано предположение, что внутриклеточный pH близок к нейтральному, а АрН зависит как от функционирования мембраны, так и от механизма энергозависимого выделения ионов Н+.
г. Thiobacillus. Блейлок и Нэсон (Blaylock, Nason, 1963) сообщили, что у Т. ferrooxidans величина внутриклеточного pH лежит в пределах pH 4,8—5 (оптимум роста при pH 2,5). Внутриклеточный pH родственного организма Т. thiooxidans, по-видимому, также не зависит от внеклеточного pH (Rao, Berger, 1971; Dewey, Beecher, 1966). Определения, показавшие, что внутриклеточный pH этих организмов близок к нейтральному, в дальнейшем были подкреплены данными об очищенных ферментных системах, выделенных как из Т. thiooxidans, так и из Т. ferrooxidans: оптимальные величины pH для этих ферментов лежат в диапазоне pH 5—9. Примерами служат неорганическая пирофосфата-за с оптимумом при pH 7,5—8,5 (Adele, Lundgren, 1970); ферментная система окисления серы с оптимумом pH 7,8 (Silver, Lundgren, 1968а); фермент роданаза, расщепляющий тиосульфат, оптимум при pH 7,5—9 (Tabita et al., 1969); фермент тетра-тионаза, окисляющий тиосульфат, оптимум при pH 5 (Silver, Lundgren, 1968b); цитохромоксидаза, оптимум при pH 7 (Din et al., 1967); аденозинтрифосфатаза, оптимум при pH 9—10 (Adapoe, Silver, 1975). Единственной описанной ферментативной реакцией с оптимумом активности при pH 2,5—3 является неочищенная система окисления железа, связанная с клеточной оболочкой (Bodo, Lundgren, 1972). Аналогичные данные об оптимуме pH в кислой области опубликованы для некоторых серуокисляющих систем из Т. thiooxidans (Suzuld, 1965; Adair, 1966).
Эмимия и Умбрайт (Amemiya, Umbreit, 1974) изучили белок-синтезирующую систему из клеток Т. thiooxidans, в которой включение аминокислот было оптимальным при pH 7,2. Ниже, pH 5 никакого включения аминокислот не наблюдалось. В ключе-
