Поиск

Природа явления адгезии микроорганизмов (часть 5)
13.03.2013

На взаимодействие бактерий с почвенными частицами, пожалуй, наиболее похожа адгезия бактерий на зубной эмали. Здесь осуществляется взаимодействие бактерий с минералом оксиапатитом, из которого состоит эмаль зуба. Процесс очень подробно изучался в связи с кариесом зубов и разработкой методов по его предотвращению. Выполнено несколько сотен работ. Бактерии прикрепляются к поверхности зуба и затем растворяют апатит с помощью образуемых ими органических кислот. Основная роль в этом процессе отводится Streptococcus mutans, хотя зубные бляшки обычно состоят из нескольких бактерий, образующих сложное сообщество. Одна из простых гипотез молекулярного механизма прикрепления сводится к утверждению, что фосфатные группы липотейхоевых кислот, находящиеся на поверхности бактериальных клеток, взаимодействуют с кальцием оксиапатита. Однако эта гипотеза представляется сомнительной, так как клетки обычно прикрепляются не непосредственно к минералу, а к органическим биополимерам, адсорбировавшимся на эмали из слюны. Видимо, и в почве адгезия микробов происходит часто не на поверхности минеральных частиц, а на поверхности адсорбированных органических веществ. Если учесть влияние адсорбированного органического вещества, то наиболее вероятный механизм прикрепления S. mutans представляется следующим: клетки бактерий синтезируют из сахарозы с помощью глюкозилтрансферазы полимер декстран, который прикрепляется к макромолекулам на поверхности зуба, адсорбировавшимся из слюны, а затем осуществляется прикрепление бактерий к этому декстрановому слою через фермент глюкозилтрансферазу.
Адгезия почвенных бактерий может быть для некоторых бактерий весьма избирательной и очень зависит от характера адсорбирующей поверхности, а в других случаях абсолютно не зависит от характера поверхности. Пока мало известно о молекулярных механизмах такого прикрепления. Оказалось, что бактерии, использующие твердый субстрат, избирательно прикрепляются к этому субстрату. Например, целлюлозоразлагающие бактерии прикрепляются преимущественно к частицам целлюлозы, крахмалолитические бактерии — к зернам крахмала и т. д. Существует предположение, что такое взаимодействие осуществляется через соответствующие гидролитические ферменты, которые, с одной стороны, связаны с клеточной поверхностью, а с другой — связываются со своим субстратом, что и обусловливает высокую специфичность адгезии. Естественно, что фермент-субстратный комплекс является непрочным и в соответствии с величиной константы Михаэлиса должен распадаться. Однако связь между клеткой и субстратом при этом не нарушается, так как действует «эффект молнии» — связь по множеству сайтов: в каждый заданный момент часть связей распадается, но клетка остается прикрепленной за счет тех связей, которые в данный момент сохраняются.
Мы обнаружили некоторые почвенные бактерии, которые адгезируются на всех видах поверхностей. Так, Micrococcus luteus прикреплялся к гидрофильным и гидрофобным, к положительно И отрицательно заряженным поверхностям. С молекулярных позиций отмеченное явление можно объяснить наличием на поверхности клеток различных типов адгезинов, которые могут «выставляться». или «убираться» в зависимости от типа поверхности, к которой клетки приближаются. Такие механизмы встречаются у облигатно прикрепленных микроорганизмов.
Изучение молекулярных механизмов адгезии клеток позволит глубже понять специфику процессов, осуществляемых микроорганизмами в почве, разработать методы их десорбции для количественного учета и выделения, понять интимные механизмы структурообразования и глубже охарактеризовать взаимодействие органических веществ в почве с ее минеральной частью.
Однако самое поразительное состоит в том, что микробы способны на определенной стадии развития разрывать эти связи и переходить в свободное состояние. Осуществляется это с помощью принципиально различных механизмов. Так, у каулобактера есть неподвижная прикрепленная стадия, когда клетка адгезируется с помощью специфического прикрепительного материала, расположенного на конце стебелька. Прикрепленная клетка образует подвижную дочернюю клетку, которая и служит для расселения. Однако наши исследования показали, что у других микроорганизмов имеются иные способы, при которых на определенных стадиях развития клетки выходят из адгезированного состояния. Оказалось, что процессы адсорбции-десорбции очень зависят от стадии развития культуры. Как осуществляется десорбция, в настоящее время известно только в общих чертах. Здесь действуют ферментативные механизмы, которые отделяют клетку, возможно действие и других механизмов, таких, как изменение электрокинетического потенциала, изменение степени гидрофобности поверхности и т. д. Отрыв совсем не обязательно проходит по месту прикрепления, он может проходить, например, и по внутренней части капсулы.
Таким образом, адгезия генетически запрограммирована, имеет очень важное экологическое значение и во многих случаях определяет выживание вида. По своей химической природе адгезия бактерий как адсорбция полимеров должна бы быть необратимой, но в действительности это оказывается не так. Клетка довольно легко регулирует свое положение, переходя из адгезированного в свободное состояние.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *