k
2

Ryc. 11-14. Wpływ pH na wzrost bakte r zależność od stężenia elektrolitów w podloż^

Tlen cząsteczkowy 0_2/.jest w prawdzie słabo reaktywny, ale ten sam tlen poddan działaniu światła albo niektórych enzymów, np. laktoperoksydazy z mleka, p_r2/ chodzi w tzw. stan singletowy, różniący się odeń tylko charakterystyką spinów elektronów. Tlen singletowy jest już bardzo reaktywny. Jego szkodliwy wply^, jest niwelowany przede wszystkim przez karotenoidy, pospolite u bakterii stykających się ze światłem, jak bakterie fotosyntetyzujące tlenowo i bakterie przeżywające w powietrzu, a tworzące barwne kolonie.

W oddychaniu tlenowym z tlenu powstają bardzo czynne chemicznie rodniki jak pokazuje to rycina 11-15.

02 + e —*- 02		ponadtlenek
02 + e + 2H^r —	H202	woda utleniona (nadtlenek wodoru)
H202 + e + H ^+	H20 + OH-	rodnik hydroksylowy
OH- + e~+ H^+	H20

0₂ + 4e~+ 4H⁺    2H₂0

Ryc. 11-15. Powstawanie wolnych rodników przy oddychaniu

Jak widać, przy oddychaniu powstaje najpierw ponadtlenek (0₂“); tworzy się on przy przekazywaniu elektronu (e^-) przez flawoproteiny, chinony, białka Fe-S, a również przy działaniu barwników w obecności światła. Jest to rodnik silnie reaktywny; utlenia lipidy, składniki błon. Jest względnie trwały i choć spontanicznie podlega dysmutacji do H₂0₂ lub 0₂, to przy braku rozkładającego go enzymu, dysmutazy ponadtlenkowej, ilość ponadtlenku w komórce wzrasta az tysiąckrotnie. W czasie oddychania nadtlenek przekształca się w wodę utlenioną, silnie utleniający związek, łatwo reagujący z białkami, z grupami holowymi i metalami. W oddychaniu powstaje też rodnik hydroksylowy (OH-)- Tworzy się

j^e pod działaniem promieni X i y. Jest to najbardziej aktywny chemicznie 'jnik działający utleniająco na liczne związki i grupy chemiczne.

toaSHaB

bakteriach tlenowych wykształciły się specjalne mechanizmy ochrony _e(j utleniającymi rodnikami. U £. coli i Salmonella w obecności tlenu dochodzi zwanego stresu tlenowego, w którym komórki uruchamiają dwa typy JooWiedzi: stymulon peroksydazy¹ i stymulon ponadtlenku, regulowane odpo-^dnio przez regulony OxyR i SoxRS. O tym, który stymulon i regulon zostaje ^ichomiony decyduje to, czy stres jest wywołany działaniem ponadtlenku, czy utlenionej. Ostatecznie produktami tych stymulonów są, odpowiednio, Jltalazy * dysmutazy. U E. coli czynne są dwie różne katalazy — peroksydaza i ^uktaza alkilonadtlenkowa redukujące organiczne nadtlenki. Występują też u pjej dwie dysmutazy ponadtlenkowe (zawierające żelazo lub mangan).

Bakterie nie wytwarzające katalazy, np. paciorkowce, rosną lepiej przy obni-ionyft¹ parcjalnym ciśnieniu tlenu; określamy je jako mikroaerofile. Wiele bez-jjgnowców (np. liczne archebakterie, bakterie żwacza u przeżuwaczy itd.), które nie ulegają stresowi tlenowemu, uruchamiającemu wytwarzanie katalazy, pero-jisydazy, dysmutaz, giną w obecności choćby śladowych stężeń tlenu, nawet gdy potencjał oksydoredukcyjny środowiska jest bardzo niski.

Potencjał oksydoredukcyjny

i Wartość potencjału oksydoredukcyjnego, £;„ jest miarą zdolności danego układu ] do oddawania elektronów (utlenienia się, a tym samym redukowania jakiegoś l innego układu). E,, normalnie stosowanych podłoży (nie zasianych bakteriami) ; przy dostępie powietrza zwykle waha się od +0,2 do +0,4 V (dla pH = 7). Wartość ■\ w rozwijającej się hodowli bakteryjnej zależy nie tylko od właściwości bufo-rujących składników podłoża, lecz jest również modyfikowana przez działalność ^: samego organizmu. Stwierdzono to na przykładzie hodowli bezwzględnych i tlenowców w warunkach tlenowych. Liczne bezwzględne beztlenowce mogą się rozwijać również w warunkach tlenowych, gdy E_h podłoża zmniejszy się poniżej ) -0,2 V. Dokonać tego można przez zastosowanie odpowiednich układów ! oksydoredukcyjnych, np. cysteina-cystyna lub kwas askorbinowy, j Okazało się jednak, że same bakterie mogą zmienić w krótkim czasie E_h podłoża. Można się o tym przekonać, gdy wsieje się odpowiednio dużą ilość ; bakterii bezwzględnie beztlenowych na podłoże o E_h = +0,2 V. Konieczne jest _: jedynie utrudnienie dostępu powietrza, np. przez zwiększenie lepkości podłoża, j W tym celu wystarczy dodać do pożywki 1% agaru. W tak przygotowanym podłożu, bez usunięcia obecnego tam powietrza, wysiane beztlenowce obniżą E_h lak, że rozwój ich stanie się możliwy. Mechanizm prowadzący do obniżenia Eh podłoża polega prawdopodobnie na tym, że bakterie wytwarzają, w rezultacie procesów niezupełnego utlenienia substratu, substanq'e zredukowane. Obniżenie potencjału oksydoredukcyjnego, umożliwiając rozwój bakteriom beztlenowym, może być również wywołane przez wzrost w środowisku bakterii tlenowych. Na

391

1

Stymulonem nazywamy grupę genów, z reguły rozproszonych w genomie, stymulowanych P^ez określony bodziec. Regulonem natomiast nazywamy grupę genów (operonów) regulowanych pnez ten sam czynnik wewnątrzkomórkowy (np. białko regulatorowe).