Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Недавно Грей и Фит (Grey, Fitt, 1976b) установили, что клетки Я. cutirubrum не могут осуществлять темновую репарацию после ультрафиолетового облучения, хотя и способны к репарации путем фотореактивации.
Е. ПОВЕРХНОСТНЫЕ СЛОИ
ЭКСТРЕМАЛЬНО ГАЛОФИЛЬНЫХ БАКТЕРИЙ
1. Клеточные стенки и мембраны
Поверхностные слои экстремально галофильных палочек и кокков значительно отличаются от аналогичных структур большинства других прокариот. Обозначения «грамположительные» (галококки) и «грамотрицательные» (галобактерии) в применении к этим группам (Buchanan, Gibbons, 1974) с химической и, вероятно, с таксономической точек зрения лишены смысла. Поверхностные слои галобактерий имеют некоторое (правда, довольно незначительное) сходство с такими же слоями микоплазмы и обитающей в горячих кислых источниках бактерии Sulfol-obus (см. гл. 7). В последние годы было показано, что галобактерии не содержат мурамовой, диаминопимелиновой и D-амиио-кислот и, следовательно, не имеют мукопептидного слоя (Brown, 1964а; Larsen, 1967; Kushner, 1968). Более того, у них, по-видимому, отсутствует и слой липопротеидов (Steensland, Larsen, 1.969). Поскольку у галобактерий нет мукопептидов, считали, что они вообще не имеют нормальной клеточной стенки, а содержат цитоплазматическую мембрану, покрытую внешним слоем гексагонально расположенных белковых субъединиц, которые, вероятно, состоят из белка одного вида. Аналогичный поверхностный слой с гексагональной организацией субъединиц белка наблюдается также у таких негалофильных бактерий, как Spirillum, Aci-netobacter и другие (Beveridge, Murray, 1976). При исследовании тонких срезов галобактерий под электронным микроскопом не удается обнаружить четкой клеточной стенки. Однако отсутствие
мурамовойкислоты и других мукопептидных компонентов само по себе еще не говорит о том, что эти. бактерии вообще лишены клеточной стенки, оно лишь указывает на то, что у них нет клеточной стенки «стандартного» типа. Наглядным подтверждением этого предположения служат экстремально галофильные коккп, которые имеют толстые1 и прочные клеточные стенки, также не содержащие мурамовой кислоты (Brown, С1ю, 1970; Forsyth, 1971; Reistad, 1972). Эти клетки характеризуются, по-видимому, жестким структурным каркасом, определяющим их форму, но его химическая природа остается пока неизвестной. Было показано, что от одной трети до половины клеточных стенок различных галококков состоит-из углеводов, главным образом гексоз с преобладанием глюкозы и галактозы (Forsyth, 1971). Присутствуют также гексозамины. При^ более подробном изучении этих соединений среди них были обнаружены глюкозамин, галактозамгш и 2-амиио-2-дезоксигулуроиовая .кислота (Reistad, 1972). Предполагается, что последнее соединение может выполнять роль, аналогичную роли мурамовой кислоты, образуя химические связи с другими сахарами и аминокислотами. Изучение стенок экстремально галофильных бактерий представляют собой поистине трудную проблему для биохимика, занимающегося бактериальными клеточными стенками. Причем эта проблема вполне может остаться нерешенной, поскольку медики не проявляют к ней должного интереса, который, как известно, послужил стимулом для многих работ по изучению структуры клеточных стенок микроорганизмов, патогенных для человека.
У галококков стенки остаются неповрежденными в дистиллированной воде, в то время как галобактериям для поддержания ¦палочковидной формьь клеток и стабильности оболочек требуются высокие, концентрации солей. Обычно эти бактерии растут, сохраняя'стабильность .,в среде, содержащей примерно 4 М NaCl. Если концентрация NaCl падает значительно ниже 3 М, клетки начинают приобретать неправильную форму и в конце концов становятся шарообразными. При еще более низкой концентрации ;(от 1 до 2 М NaCl в зависимости от штамма) внешние слои клеток разрушаются. Среди одновалентных солей NaCl значительно более эффективно поддерживает целостность клетки, чем КС1 или NH4C1. Например, клетки Halobacterium cutirubrum в 2 М NaCl приобретают шарообразную форму, но не теряют своего содержимого, в то:время как в 2 М растворах КС1 или NHUC1 большая часть клеточного содержимого выходит наружу, хотя клеточные стенки еще вполне различимы (Kushner, 1964 b; Stoeckenius, Ro-wen, 1967).. ‘.
Поверхностные слои («клеточные оболочки»), выделяемые'механическим путем’в 4 М NaCl, разрушаются при суспендировании в растворах с более/иизкой концентрацией соли. Высокие,кои-
центрации неионных растворимых веществ не стабилизируют клеточных оболочек. Разрушение оболочек, очень быстро протекающее на холоду, не обусловлено ферментативными реакциями. В процессе разрушения происходит образование плохо идентифицируемой смеси макромолекул, имеющих коэффициенты седиментации, равные примерно 5S (Kushner et al., 1964). Исключение составляют такие виды, как Я. halobium, оболочки которых содержат значительное количество «пурпурных мембран». Частичная стабилизация оболочек может быть также достигнута при низких концентрациях (0,02 М.) солей магния, хотя при этом происходит потеря внешнего слоя. Если клетки поместить в такие растворы, то наблюдается осмотический лизис, но большая часть оболочки сохраняется. Этот способ применяется в качестве удобного метода получения клеточных стенок для дальнейших исследований (Brown et al., 1965).
