Поиск

Влияние адсорбентов на дыхание микроорганизмов (часть 4)
13.03.2013

Подробные исследования в этом направлении были проведены Новаковой. Она изучала дыхание смеси почвенных микроорганизмов в жидкой и песчаной культурах, а также в почве с добавлением разных концентраций каолинита и бентонита при внесении различных субстратов (глюкоза — 0,1, 0,2, 0,5, 1%; крахмал, пептон). Полученные закономерности не укладываются в простую схему. Из более общих закономерностей следует отметить следующие. Внесение минералов приводило к сокращению лаг-периода и стимулировало дыхание на первых этапах проведения опыта. Интенсивность дыхания зависела от природы и концентрации минерала, от природы и концентрации субстрата, от качественного состава катионов, насыщающих минерал. Изменяя эти условия, можно было резко менять интенсивность дыхания. Бентонит действовал сильнее, чем Каолинит. Бентонит и каолинит уменьшали полноту разложения глюкозы при всех концентрациях субстрата, но каолинит был в этом отношении более активен, чем бентонит. В растворе, песке и почве наблюдалось сходное действие глинистых минералов. Наиболее сильный эффект наблюдался при содержании 3% глины.
При объяснении природы действия минералов на бактерии Новакова большое место отводит адсорбции субстрата и продуктов метаболизма. Однако такое объяснение может быть принято только как самое общее.
Филип установил, что внесение в почву глинистых минералов на фоне внесения глюкозы приводило к стимуляции использования глюкозы для роста микроорганизмов, нарастанию их биомассы, образованию вторичных метаболитов, например меланинов, увеличивалась гликолитическая активность. В присутствии монтмориллонита использование энергии на синтетические процессы было более эффективным.
Анализируя работы по изучению влияния глинистых минералов на скорость разложения различных адсорбированных на них субстратов, следует отметить, что действие минералов и адсорбции может быть самым различным в зависимости от многочисленных конкретных условий, которые в каждом случае образуют свои особые комплексы: окислительно-восстановительный потенциал, рН, адсорбция и инактивация ферментов, доступность адсорбированных веществ для ферментов, прочность адсорбции веществ и т. д. Сама по себе адсорбция мономерных органических веществ обычно является обратимой и не может препятствовать их поступлению в клетку, хотя и может ускорять или задерживать этот процесс.
В некоторых случаях отмечается резкое сокращение использования после адсорбции молекул полимерных веществ (нуклеиновых кислот, декстранов). Отметим, что адсорбция полимеров часто является необратимым процессом. Действует так называемый «эффект застежки „молния"»: макромолекула связывается с адсорбентом по ряду точек, и разрыв связей по некоторым точкам не приводит к отрыву макромолекулы. В каждой из точек связь, согласно закону динамического равновесия, то ослабевает, то возрастает. Мономер в момент ослабления связи отрывается, а полимер остается связанным, так как в тот момент, когда ослабевают связи в одних точках, он удерживается связями, действующими в других точках, и т. д. Меньшая доступность адсорбированных полимеров, видимо, в первую очередь обусловлена трудностями, возникающими при действии на адсорбированные полимеры гидролаз. Участки макромолекулы, на которые воздействуют гидролазы, могут оказаться закрытыми, могут возникать стерические препятствия для действия гидролаз. Ферменты и субстрат могут оказаться адсорбированными разными участками адсорбента и, таким образом, изолированными друг от друга.
Монтмориллонит защищал от разложения нуклеиновые кислоты, при этом образовывался комплекс монтмориллонита с нуклеиновыми кислотами.
Олнес и Клап сообщили, что монтмориллонит уменьшает начальную скорость разложения декстрана смесью почвенных бактерий. Степень подавления была обратно пропорциональна концентрации монтмориллонита. Примерно 25% адсорбированного декстрана вообще не использовалось микроорганизмами.
Добавление к сточной воде каолинита и бентонита ингибировало разложение полиуретана.