Влияние химических веществ

Концентрация ионов водорода.

Кислотность среды является важным фактором, определяющим существование в ней прокариот. Концентрация ионов водорода в окружающей среде действует на микроорганизмы или непосредственно, или косвенно — через влияние на ионное состояние и доступность многих ионов и метаболитов, стабильность макромолекул. Так, например, при низких значениях pH растворимость таких катионов, как Си2+, Мо2+, М§2+, А13+, возрастает и достигает токсичных уровней. Наоборот, при высоких значениях pH растворимость многих катионов, необходимых клетке (Ре3+, Са2+, М§2+, Мп2+), резко понижается, и они становятся недоступными для организмов. От значения pH зависит состояние веществ в окружающей среде. Многие органические кислоты в кислой среде находятся в не- диссоциированной форме и легко проникают в клетку, становясь токсичными для нее.

Значение pH, как известно, определяет кислотность и щелочность растворов и представляет собой отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. Концентрация ионов водорода в чистой пресной воде — 10-7 г • ион/л, следовательно, pH пресной воды равно 7. Те значения pH, которые меньше 7, относят к кислотным, а те, которые выше 7, — к щелочным. Следует помнить, что pH — логарифмическая функция, поэтому раствор, который имеетрН 5, будет в 10 раз

«кислее» раствора с pH 6.

Кислотность природных субстратов различна:

желудочный сок......................................................................1

черноземные и каштановые почвы, сок креветки.................2

Границы значений pH, оптимальных для роста различных представителей прокариот, находятся в пределах приблизительно от 1 до 11. В зависимости от отношения к кислотности среды прокариоты могут быть разделены на несколько групп (рис. 7.3).

пресная вода............................................................................7

щелочные почвы, экскременты животных,

разлагающийся белок.............................................................9

насыщенный раствор извести..............................................12

Границы и оптимальные зоны роста прокариот в зависимости от pH и основанная на этом их классификация (по Гусеву и Минеевой, 2003)

Рис. 7.3. Границы и оптимальные зоны роста прокариот в зависимости от pH и основанная на этом их классификация (по Гусеву и Минеевой, 2003):

1 — нейтрофилы: 2,3 — группы соответственно кислотоустойчивых и щелочеустойчивых

прокариот: 4 — ацидофилы; 5 — алкалофилы; А, Б — соответственно облигатные и факультативные формы (жирной линией выделен оптимальный pH роста)

Для подавляющего большинства прокариот оптимальной является среда, близкая к нейтральной. Такие организмы называют нейтрофилами. Однако рост многих нейтрофилов возможен в средах, значение pH которых лежит в диапазоне от 4 до 9. Типичными нейтрофилами являются штаммы Streptococcus faecalis и многие патогенные бактерии. Многие нейтрофилы способны расти или выживать при значениях pH, лежащих за пределами указанного диапазона. Такие прокариоты считаются кислото- или щелочеустойчивыми — толерантными. К кислотоустойчивым относятся многие грибы, микобактерии. Щелочетолерантны, т.е. устойчивы к значениям pH близким к 9—10, многие энтеробактерии.

У некоторых видов бактерий адаптация к определенным значениям pH среды привела к тому, что оптимум р Н, необходимый для роста, переместился в кислую (pH 4 и ниже) или щелочную (pH 9 и выше) область. Такие прокариоты названы соответственно ацидо- или алка- лофильными (кислото- или щелочелюбивыми).

Способность к росту при низких или высоких значениях pH обеспечивает организму определенные преимущества, так как в этих условиях мала конкуренция со стороны большинства других организмов. Однако некоторые бактерии (облигатные формы) не просто переносят высокие концентрации Н+ или ОН-, но и нуждаются в этих ионах для роста и стабильности, т.е. это результат эволюционной адаптации.

У всех известных ацидофилов значение рН; поддерживается около

6,5, у нейтрофилов — 7,5 и у алкалофилов — 9,5.

Коррекция pH среды в микробиологической практике проводится для создания благоприятных условий существования тех или иных культивируемых микроорганизмов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >