Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Хотя можно было предположить, что концентрации солей внутри клеток умеренно галофильных бактерий так же высоки, как и снаружи, и хотя первые измерения (Christian, Waltho, 1962) как будто бы подтвердили это предположение для V. cos-
ticola и P. hctlodeniirificans (табл. 8.4), более поздние измерения показали, что у других бактерий внутриклеточные концентрации солей могут быть существенно ниже внешних.
Масуи и Вада (Masui, Wada, 1973) обнаружили, что у умеренного галофила «Pseudomonas 101», растущего в среде, содержащей от 1,0 до 3,0 М NaCl, внутриклеточные концентрации Na+, К+ и С1~ почти не зависели от концентрации NaCl в среде. Они также нашли, что препараты изолированных клеточных оболочек могли концентрировать как ионы Na+, так и ионы К+- Однако на основании приведенных ими данных нельзя сказать, происходит ли при этом связывание ионов непосредственно с клеточными оболочками или их поглощение пузырьками, содержащимися в этих оболочках.
У неидентифицированного грамотрицательного палочковидного организма (табл. 8.4) внутриклеточная концентрация ионов обычно значительно ниже внешней концентрации (Matheson et al., 1976). Как будет видно из дальнейшего изложения, другие микроорганизмы также могут поддерживать внутриклеточные концентрации иоНов на более низком уровне, чем их концентрации в питательной среде, используя для снижения активности внутриклеточной воды неионные растворенные вещества. Это, вероятно, справедливо и для умеренных галофилов, хотя у них пока не определено содержание неионных растворенных веществ.
Независимо от того, какова общая концентрация ионов в клетках умеренных галофилов, концентрация ионов К+ внутри их клеток существенно выше, чем снаружи, а концентрация ионов Na+ несколько ниже (табл. 8.4). Эти данные следует интерпретировать с осторожностью, так как измеряемые соотношения внутриклеточных ионов могут сильно зависеть от фазы роста, на которой собраны клетки, и от обработки их после отделения от культуральной среды. Нами было показано (Shindler et al., 1977), что клетки V. costicola, собранные в середине экспоненциальной фазы роста культур, имеют более высокое содержание ионов К+ и более низкое содержание ионов Na+, чем клетки, собранные в стационарной фазе. Кроме того, клетки, по-видимому, могли потерять значительные количества ионов К+ и приобрести большие количества ионов Na+ в процессе их отделения от среды и промывания, что неизбежно занимает длительное время, так как для точного определения межклеточной и внутриклеточной воды необходимы относительно большие количества осажденных клеток. Если концентрированные суспензии клеток V. costicola аэрировали в присутствии источника энергии, например глюкозы, то наблюдалось поглощение ионов К+ и выделение ионов Na+. При анаэробных условиях или в клетках, обработанных метаболическими ингибиторами, этот процесс протекал в обратном направлении. Такие эксперименты убеди-
тельио свидетельствуют в пользу, того, что анаэробные условия, которые легко создаются при центрифугировании и промывании клеток, существенно изменяют содержание в них ионов сравнительно с их содержанием в растущих клетках. Величины, полученные нами для внутриклеточного содержимого V. costicola, существенно выше, чем приведенные ранее (Christian, Waltho, 1962), вероятно, из-за различий в длительности процедур по отделению клеток или их обработки. Наш опыт убеждает нас в том, что любые измеренные величины внутриклеточных концентраций солей у этого организма и, вероятно, у других умеренных галофилов в лучшем случае приблизительно соответствуют концентрациям солей в активно растущих клетках.
Концентрация Mg2+, главного двухвалентного катиона, присутствующего в клетках V. costicola, а также, насколько известно, и в клетках других галофильных бактерий, относительно мало изменяется в зависимости от времени выращивания культуры и условий обработки клеток (Shindler et al., 1977).
V. costicola отличается от других умеренных галофилов в том отношении, что общая концентрация одновалентных катионов изменяется у него в зависимости от внешних концентраций солей, причем наивысшего уровня она достигает в клетках, выращенных при самых высоких концентрациях NaCl. Однако внутриклеточные концентрации солей изменяются в меньшей степени, чем внеклеточные: при трехкратном изменении концентра-
ции соли во внешней среде ее внутриклеточная концентрация изменяется лишь в 1,5 раза.
А. «СОВМЕСТИМЫЕ РАСТВОРЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА»
Хотя большинство микроорганизмов, растущих при высоких концентрациях растворенных веществ, фактически не способно поддерживать внутриклеточное содержимое в значительно более разбавленном состоянии (т. е. создавать гораздо более высокую активность воды), чем окружающая среда (Brown, 1964а, 1976), некоторые организмы растут при таких концентрациях солей, которые ингибируют многие ферменты, играющие важную роль в клетке. Это относится, например, к Saccharomyces rouxii (Oni-shi, 1963) и к галофильной зеленой водоросли Dunaliella viridis, способных расти в широком диапазоне концентрации NaCl (вплоть до насыщения). Однако ферменты этих микроорганизмов столь же чувствительны к высоким концентрациям соли, как и ферменты пресноводных водорослей (Johnson et al., 1968). Различные виды Dunaliella содержат в своих клетках весьма значительные количества глицерина, причем эти количества варьируют при изменении концентраций солей во внешней среде (Ben-Amotz, Avron,. 1973; Borowitzka, Brown, 1974).. Колебания