Психрофільні мікроорганізми та їх використання
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
ися у зразках були психрофілами[10].
А також проведені досліди з бактерією штамму Colwellia 34H, показали можливість існування бактерій які проявляють активність навіть при температурі -193,5С [11].
2.1 Вплив температури на ріст та розмноження
Ріст основна функція мікроорганізмів, на яку впливає температура. Ріст підпорядковується термодинамічним законам, хоча має і свої специфічні особливості.
Основною характеристикою темпу розмноження мікроорганізмів є питома швидкість росту. Середня питома швидкість росту за проміжок часу (t1-t2) розраховується за формулою 1:
де: m1та m0 початкова і кінцева вага клітин.
Формула 1 Швидкість росту
Температура, при якій швидкість росту максимальна називається оптимальною.
Головною особливістю психрофілів, на відміну від інших мікроорганізмів, є здатність інтенсивно рости при температурах 010С.Прикладом можуть послугувати такі вибіркові данні:
Табл. 1. Час генерації різних штамів Pseudomonas при температурах від 260С
Температура в
СЧас генерації в хв.Pseudomonas 136
(психрофіл)Pseudomonas aeruginosa (мезофіл)2659-25-56209512015-16014140-10160470821014000620-
Можна також привести данні про інтенсивність росту у факультативних та облігатних психрофілів, при температурах які прямують до граничних для їх росту. Таким приладом є представлений графік Арреніуса граф. 1.
Графік 1. Крива Арреніуса для швидкості росту психрофілів
Графік дає уявлення, що швидкість росту для облігатного психрофілу залишається лінійною до -2С, а для факультативного відхилення починається за декілька градусів від нуля. Це вкрай важливе спостереження, оскільки воно може являтися фактором, що приводить до екологічного домінування в місце існуваннях з низькою температурою. Ці данні були підтвердженні в експериментах з морськими психрофілами в модельних системах, а також в умовах безперервного культивування. В цих дослідах облігатні психрофіли виявилися більш конкурентно спроможними, при температурах нижче 15С.
Іншим показником є температурний коефіцієнт росту (Q10) він визначається як відношення швидкостей при одній температурі та при іншій на 10С нижчій.
Q10=Kt-/Kt
Формула 2. Температурний коефіцієнт росту
Для функції росту коефіцієнт може бути визначений в будь-якому інтервалі температур ?Т з допомогою наступної формули:
Формула 3. Температурний коефіцієнт Q10 для функції росту при температурі ?Т
К1 та К2 температурні коефіцієнту росту з різницею в 10С
Залежність швидкості біологічних реакцій від температури робить цей показник досить зручним чинником для порівняння мікроорганізмів по ступеню стійкості швидкості росту до зниження температури[12].
2.2 Фактори, що обумовлюють низьку максимальну температуру росту
Вважається, що верхня температурна межа росту мікроорганізмів залежить від термолабільних одного або кількох важливих у хімічному або структурному відношенні компонентів. Очевидно, якщо клітинний компонент (або будь-яка активність) відрізняється чутливістю до температури, близької до максимальної температури зростання, то між цією чутливістю і верхньою межею зростання повинен існувати причинний взаємозвязок. Крім того, іноді вдається простежити позитивний взаємозвязок між зменшенням термолабільності одного або декількох клітинних компонентів (або активності) і збільшенням максимальної температури зростання мікроорганізмів. Деякі дослідники культивували мікроорганізми при температурах як вище, так і нижче дійсної максимальної температури їх зростання. Дані, отримані в результаті таких експериментів, сприяють кращому розумінню механізмів, які визначають верхню межу зростання психрофільних і психротрофних мікроорганізмів. Синтез білків інтактними клітинами деяких психрофільних мікроорганізмів при відносно помірних температурах припиняється. Наприклад, синтез білків облігатним психрофілом Pseudomonas зупиняється при 22,5 С. Аналогічно в умовах безперервного культивування в хемостаті швидкість синтезу білків цим же організмом швидко падала при температурі близько 20 С. У цих умовах переставав синтезувати білки і одночасно втрачав життєздатність А4 cryophilus.
Слід зазначити, що температури, при яких відбувається денатурація рибосом психрофільних мікроорганізмів, набагато більша, ніж верхня межа зростання цих організмів. Разом з тим існує позитивна кореляція між температурою денатурації рибосом або рРНК і максимальною температурою зростання різних психрофілів. Таким чином, важко сказати чи має такий взаємозвязок пряме відношення до верхньої температурної межі росту психрофільних мікроорганізмів. Характер фізичних змін рибосом під дією нагрівання не завжди знаходиться в прямій залежності з максимальною температурою зростання психрофільних мікроорганізмів. На відміну від дії підвищених температур на структуру рибосом на їх функціонування у психрофільних мікроорганізмів впливають температури набагато більш близькі до температур верхньої межі зростання. Рибосоми психрофілів можуть втратити активність при температурах, які мало відрізняються від максимальної температури росту мікроорганізму, хоча зростання при цьому ще можливе.
Вплив відносно невисоких температур може призводити до модифікації структурних компонентів мікроорганізмів, що ростуть при низьких температурах. Іноді відбуваються істотні зміни тонкої структури мікроо?/p>