Роль мембраны в температурных реакциях микроорганизмов


Принципиального значения данные о роли мембраны в температурных реакциях микроорганизмов были получены Бинюковым с соавторами (1974). Они изучали характер термоиндуцированных перестроек мембран из облигатно термофильной бактерии в сравнении с мезофильной формой методом спинового зонда и светорассеивания, который позволяет фиксировать изменения состояния и взаимного расположения компонентов липопротеидной мембраны. Авторы обнаружили в изолированных мембранах конформационные переходы при температурах, ограничивающих интервал роста этих микроорганизмов. По мнению этих исследователей, температура затвердевания липидов определяет только нижнюю границу роста организма, тогда как верхняя зависит скорее от свойств структурного белка. Избыточная подвижность липидов при высоких температурах снимается у термофилов прежде всего высокой насыщенностью их жирных кислот и спецификой белолипидных взаимодействий.

С этой точки зрения высокая легкоплавкость липидов психрофилов, создающая несомненное преимущество при низких температурах, неизбежно дезорганизует мембрану при высоких температурах. При этом усугубляются нарушения, вызванные низкой термостабильностыо белков психрофилов. Промежуточное состояние липопротеидного комплекса мембран мезофилов обеспечивает им развитие в среднем диапазоне биокинетической шкалы температуры.

По другой схеме строения мембран липидный слой не защищен поддерживающими его белковыми слоями, а состоит из чередующихся липопротеидных и белковых субъединиц. Поэтому устойчивость мембраны обусловливается твердым состоянием фосфолипидов и их жесткой упорядоченностью. В соответствии с этой интерпретацией точка плавления липидов при повышенных температурах должна совпадать с максимальной температурой роста.

Таким образом, как в том, как и в другом случае вопрос по существу сводится к степени ненасыщенности липидов, ибо именно она в значительной степени ответственна за температуру их плавления. Учитывая роль, которую отводят этим соединениям в функционировании биомембран, и идею о структуроопределяющей роли липидов, легко понять интерес к структурным липидам психрофильных бактерий и желание рассматривать их особенности как критерий психрофилии.