Дегидратация бактерии

Дегидратация или обезвоживание вегетативных форм бактериальных клеток в большинстве случаев вызывает их гибель. Некоторые микроорганизмы, особенно морские, пресноводные и патогенные погибают при обезвоживании очень быстро. Покоящиеся клетки (споры, конидии, артроспры, хламидиоспоры) – адаптированы к длительному обезвоживанию^[1].

Значение влажности для бактерий

Влажность является самым важным экологическим фактором, определяющим развитие микроорганизма, поскольку все биохимические реакции, в частности, обмен веществ, биосинтез клеточных структур и прочее, возможны только в водной среде^[3].

Микроорганизмы живут и размножаются только в присутствии свободной воды, находящейся в среде в основном в капельно-жидком виде^[2].

При отсутствии влаги прекращается питание бактерий, поскольку в сухом виде питательные вещества не способны транспортироваться в клетку. Особенно высокую потребность в воде испытывают клетки на стадии активного роста^[2][3].

Дегидратация у микробов прекращает или предельно замедляет процессы метаболизма. Наблюдается торможение жизнедеятельности и наступает состояние, определяемое как анабиоз. В этом состоянии обмен веществ бактериальной клетки сведен до минимума, но ее жизнедеятельность сохраняется. При достаточном увлажнении таких микробов функции жизнедеятельности восстанавливаются^[3].

Чувствительность бактерий к недостатку влаги

Чувствительность бактерий к недостатку влаги различна. Наибольшая – зафиксирована у нитрифицирующих и азотфиксирующих бактерий. Некоторые микроорганизмы более устойчивы к пониженному содержанию влаги и сохраняют жизнеспособность в высушенном состоянии достаточно долгое время. В частности, гонококки и холерные вибрионы переносят высушивание только в течение двух суток, туберкулезная палочка – в течение 90 дней. Споры всех микроорганизмов, в том числе бактерий, отличаются высокой устойчивостью к дегидратации^[3].

Механизм действия дегидратации

Установлено, что бактериальные клетки содержат до 85% воды. Распределена влага в клетке неравномерно. Содержание ее в различных органеллах зависит от влажности среды^[3].

Внутриклеточная вода может находиться в четырех состояниях:

1. При влажности более 20% вода полностью заполняет клетку и функционирует как непрерывная среда. В этом случае все биохимические процессы протекают нормально^[3].
2. При влажности менее 20% вода с коллоидами клетки преобразуется в гелеобразное состояние и ферментативные процессы замедляются^[3].
3. При влажности 5–10 % вода присутствует только в отдельных участках клетки, но обмен молекулами воды между участками ещё возможен, но ферментативные реакции практически отсутствуют^[3].
4. При влажности менее 5 % вода строго локализована и изолирована по отдельным структурам клетки^[3].

Установлено, что при дегидратации бактериальной клетки вода перемещается внутри клетки от центральной части к периферии. Вместе с водой перемещаются растворенные в ней вещества. При этом периферийные районы клетки, прилегающие к цитоплазматической мембране, насыщаются растворенными в воде клеточными веществами. Таким образом, именно на границе с ЦТМ концентрируются органические вещества (углеводы, свободные аминокислоты, витамины). Повышение концентрации данных веществ часто приводит к коагуляция или денатурация белка. Этот процесс влечет за собой инактивацию ряда ферментов^[3].

Отмечается, что инактивация ферментов и потеря бактериями жизнеспособности при дегидратации наступают и в результате сахароаминных реакций, протекающих между карбонильной группой глюкозы и свободными аминогруппами клеточного белка. При длительной дегидратиции клетки теряют жизнеспособность в результате дезорганизации ферментативных реакций ведущих к автолизу. Грубые морфологические изменения при обезвоживании бактерий не наблюдаются^[3].