Механизмы выживания бактерий в окружающей среде - Курсовая работа

1. Механизмы выживания бактерий при низких температурах 2. Механизмы выживания бактерий при высоких температурах 2.1 Молекулярные механизмы термофилии 2.1.1 Особенность липидов и мембран 2.1.2 Термостабильность макромолекул 3. Жизнь бактерий при высоких концентрациях солей, растворенных веществ и в условиях недостатка воды 5. Реакции бактерий на тяжелые металлы и токсичные вещества окружающей среде 6. Жизнь микроорганизмов в условиях интенсивного облучения 6.1 Защитные механизмы 6.1.1 Механизмы репарации ДНК 6.1.2 Механизмы резистентности Micrococcus radiodurans 7. Обладая огромной численностью популяций и выработанными эволюцией механизмами изменчивости и диффузии генетических детерминаций, большинство бактериальных видов находится в состоянии постоянного адаптационного движения в соответствии с постоянно изменяющимися условиями среды. Если рассматривать жизнь в окружающей среде, то очевидно, что природа может быть весьма враждебной, и что организмам приходится бороться за жизнь. МЕХАНИЗМЫ ВЫЖИВАНИЯ БАКТЕРИЙ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ Действие температуры на рост микроорганизмов может быть обусловлено ее непосредственным влиянием на скорость химических реакций и на состояние макромолекулярных компонентов клетки (вязкость мембран, конформацию белков и т.д.). Микроорганизмы, растущие только в узкой области температур, могут выжить в условиях с весьма неустойчивыми температурными характеристиками лишь в том случае, если они обладают особым механизмом, который не дает им погибнуть при экстремальных температурах; таким механизмом может быть, например, образование спор или цист (Кашнер Д., 1981) . Согласно современным представлениям, некоторые микроорганизмы способны развиваться при низкой температуре благодаря следующим особенностям: 1) клетки содержат ферменты, имеющие низкую температуру активации, и в связи с этим способные наиболее эффективно функционировать при низкой температуре; при температуре выше 30 °С данные ферменты прекращают свою деятельность; 2) проницаемость мембран несмотря на низкую температуру, остается высокой в связи с большим количеством ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в липидах, в результате мембраны не замерзают; 3) не утрачивается свойство образовывать полисомы при низкой температуре (Лях С.П., 1976). Образование различных морфологических структур, например спор у Bacillus, удлинение «стебелька» у Caulobacter crescentus, образование кокковидных клеток у Arthrobacter и родственных организмов, а также возникновение цист у Azotobacter связаны с вторичным метаболизмом. Arthrobacter и родственные ему организмы отличаются тем, что они образуют кокковидные клетки во время стационарной фазы роста или в условиях голодания. Многочисленные сравнительные физико-химические исследования белков термофильных показали различные механизмы выживания бактерий при высоких температурах (Логинова Л.Г., 1977). 2.1 Молекулярные механизмы термофилии Возможность существования термофилов при высокой температуре обусловлена следующими особенностями: 1) составом липидных компонентов клеточных мембран, а именно высоким содержанием длинноцепочечных С17-С19 насыщенных жирных кислот с разветвленными цепями; 2) высокой термостабильностью белков и ферментов (последние имеют низкую молекулярную массу и содержат значительное количество ионов кальция); 3) термостабильностью клеточных ультраструктур. В состав мембран гипертермофильных архей вместо жирных кислот входят специфические липиды - углеводородсодержащие бифитаниловые эфиры (Бухарин О.В., 2005). 2.1.1 Особенность липидов и мембран Липиды термофильных организмов имеют более высокие температуры плавления, чем липиды нетермофильных. Обнаружено, что мембраны клеток Е. coli во многих отношениях напоминают мембраны термофильных организмов. Цианобактерии могут развиваться в природной среде с рН 7,5-10, некоторые из этих бактерий имеют оптимум рН 10 (Покровский В.И., 1999).