Действие кислотности среды на микробы
Кислотность питательной среды – один из наиболее важных факторов влияющих на рост и размножение микробов, в том числе и бактерий.
Кислотность среды (концентрация ионов водорода) в питательной среде действует на микробы по нескольким направлениям:
- Непосредственно – оказывает влияние на полупроницаемость цитоплазматической мембраны.
- Косвенно или опосредовано:
- влияя на ионное состояние и доступность метаболитов и ионов;
- оказывая влияние на стабильность макромолекул;
- поддерживая или нарушая равновесие зарядов на поверхности клетки.
Низкие значения кислотности среды – кислая среда (рН 0–6,9):
- понижают растворимость углекислого газа (источника углерода для автотрофных бактерий);
- повышают растворимость катионов меди (Cu), молибдена (Mo), марганца (Mg), алюминия (Al) до токсических для клетки уровней;
- поддерживают многие органические кислоты в недиссоциированной форме, позволяющей легко проникать в микробную клетку, оказывая при этом на нее токсическое действие;
- увеличивают суммарный положительный заряд на поверхности клетки;
- разрушают ДНК и АТФ.
Высокие значения кислотности среды – щелочная среда (рН 7,1–14):
- резко понижают растворимость многих катионов необходимых клетке, в частности, железо (Fe), кальций (Ca), марганец (Mn), выпадают в осадок и остаются недоступными для микробов;
- увеличиваются суммарный отрицательный заряд на поверхности клетки;
- разрушаю РНК и фосфолипиды.
Группы бактерий по отношению к кислотности среды
В зависимости от отношения к кислотности среды бактерии делят на несколько групп:
- Нейрофилы – рост и развитие возможны в диапазоне рН 4–9, оптимум рН 6 – 8.
- Ацидофилы – оптимальная кислотность среды для роста ниже рН 4, различают:
- факультативные ацидофилы – интервал развития рН 1–9, оптимум рН 2–4;
- облигатные ацидофилы – интервал развития рН 1–5, оптимум рН 2–4.
3. Алкалофилы – обитатели щелочных почв, мест скопления экскрементов животных, оптимальные значения развития рН 9,0–10,5, различают:
- факультативные алканофилы – интервал для роста рН 5–11, оптимум рН 9,0–10,5;
- облигатные алканофилы – интервал для роста рН 8,5–11, оптимум 9,0–10,5.
4. Ацидотолерантные – кислотоустойчивые микроорганизмы, не растут при показателе кислотности ниже рН 4,5, но переносят реакцию среды на уровне рН 1 или рН 0,1, не подвергаясь сколько-нибудь заметному угнетению.
Отмечается, что способность ацидофилов и алкалофилов к росту и развитию при низких или высоких значениях кислотности среды обеспечивает микроорганизму некоторые преимущества, поскольку в экстремальных условиях кислотности конкуренция со стороны других организмов сводится к минимуму.
Механизм устойчивости микробов к кислоте или щелочи
Механизм устойчивости микроорганизмов к экстремальным условиям кислотности среды малоизученны. Каких-либо специальных структурных или физиологических свойств связанных с устойчивостью к кислоте или щелочи у ацидофилов и алкалофилов не обнаружено.
Параллельно установлено, что изменение кислотности среды вызывает у микроорганизмов компенсаторные ферментативные сдвиги. В частности, кишечная палочка реагирует на повышение кислотности среды синтезом декарбоксилаза аминокислот, а на повышение щелочности среды – синтезом дезаминаз, вызывающим декарбоксилирование или дезаминирование аминокислот. Продукты указанных реакций нейтрализуют повышенную кислотность или щелочность питательной среды.