Поиск

Природа явления адгезии микроорганизмов (часть 1)
13.03.2013

Адгезия микроорганизмов представляется важной экологической чертой существования микроорганизмов. Она экологически оправдана, и без адгезии микробы не могли бы нормально существовать в почве: во-первых, адгезия помогает микробам удержаться в почвенном профиле и не подвергаться вымыванию в нижележащие горизонты; во-вторых, адгезированные клетки оказываются на границе раздела твердого тела и жидкости, где сосредоточены основные питательные вещества. Адгезия имеет и более целенаправленное значение. Так, бактерии, использующие целлюлозу, преимущественно адгезируются на целлюлозе, использующие крахмал — на крахмале, использующие серу — на ее кристаллах или каплях. Микробы, использующие углеводороды, также избирательно адгезируются на них, а клубеньковые бактерии и фитопатогенные микроорганизмы избирательно адгезируются на корнях растений-хозяев. Обычно микроорганизмы по-разному адгезируются на разных стадиях своего развития. Есть стадии, на которых они находятся в свободном состоянии, и есть стадии, на которых они ведут прикрепленный образ жизни. Некоторые микробы переходят в адгезированное состояние в стадиях покоя, другие, наоборот, в активном состоянии адгезируются, а в стадиях покоя могут находиться в свободном состоянии.
Интересно, с помощью каких же механизмов достигается такая тонкая регулировка процессов прикрепления и отрыва?
В настоящее время существует мнение, что микроорганизмы могут очень тонко и точно регулировать свое положение (свободное или адгезированное), для чего у них имеется ряд генетически запрограммированных особенностей. Это возможность синтеза определенных ферментов, изменения заряда и степени гидрофобности своей поверхности, синтез поверхностно-активных веществ, образование выростов, деление, хемотаксис и т. д. Микробы экологически целесообразно могут менять свое положение, располагаясь в свободном или адгезированном положении в зависимости от того, что в данный момент экологически выгодно.
Существовало несколько подходов к изучению природы адгезии микроорганизмов. Многие исследователи, изучавшие это явление до 70-х гг., пытались проводить аналогию между адгезией микроорганизмов и адсорбцией ионов и молекул. Именно тогда широко употреблялся термин «адсорбция микроорганизмов». Пытались установить, в чем сходство и в чем различие в адсорбции микробных клеток и молекул, строили изотермы адсорбции, определяли влияние рН и концентрации катионов, устанавливали емкость поглощения, обменность адсорбции макроорганизмов и т.д. Обменная адсорбция изучалась с двух разных позиций: с одной стороны, устанавливалась возможность обмена одних микробных клеток на другие, с другой — изучалась возможность замены клеток на ионы. «Адсорбционное» направление продолжает развиваться и в настоящее время, но теперь имеет подчиненное значение. На наш взгляд, это направление исследований было плодотворным, так как был установлен ряд ценных закономерностей адсорбции микробных клеток. Однако такой подход не мог разрешить всех вопросов.
Некоторые исследователи изучали явление концентрации клеток на твердых поверхностях с позиций адгезионных процессов. Адгезией называется слипание поверхностей двух разнородных твердых тел. Адгезия обусловлена теми же причинами, что и адсорбция, но проявления этого явления несколько другие, поскольку взаимодействуют не молекулы или ионы, а более крупные частицы. С теоретических позиций такой подход является более правильным и в последнее время почти все исследователи пользуются термином «адгезия микроорганизмов», а не «адсорбция микроорганизмов». Это направление успешно развивается и позволяет уточнить ряд закономерностей.
В последнее время были введены еще один подход и еще один термин для обозначения того же явления — «иммобилизация клеток» (обездвиживание клеток). Представление об иммобилизованных клетках пришло из биохимии, где усиленно изучают иммобилизованные ферменты. Изучена во многих случаях природа связи ферментов с адсорбентом и специфика их активности. Поскольку было выяснено, что в ряде случаев для проведения определенных биохимических процессов, особенно многоступенчатых, часто выгоднее и удобнее использовать не отдельные ферменты, а их комплексы, локализованные в целых живых или убитых клетках микроорганизмов, то от изучения иммобилизованных ферментов перешли к изучению иммобилизованных клеток. Под иммобилизованными клетками понимают либо клетки, адгезированные на твердых поверхностях самых различных частиц (пористое стекло, полимерные частицы, керамика, полимеры и т. д.), либо клетки, заключенные в самые различные гели. Последний случай особенно часто используется и особенно подробно изучен. Следует отметить, что оба случая имеют прямое отношение к почвенным микроорганизмам, поскольку в почве микробы также либо адгезированы на почвенных частицах, либо заключены в органоминеральный гель, покрывающий почвенные частицы. Интересно отметить, что часто клетки, заключенные в прочные сети геля, не могут размножаться. При изучении иммобилизованных клеток были использованы методы и достижения биохимии и молекулярной биологии. Однако природа сил, связывающих клетки, изучена гораздо хуже, чем природа сил, связывающих ферменты. Часто биохимики создают условия, которые могут быть аналогичны природным, но в ряде случаев создаются и чисто искусственные условия.


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: *