Лекция №3 Микроорганизмы и важнейшие физические факторы среды обитания

на микроорганизмы»
по дисциплине «Экология микроорганизмов»

Механизмы повреждающего действия УФ.

Радиорезистентность микроорганизмов и ее молекулярные механизмы.

преобразование фототрофными микроорганизмами солнечной энергии в биохимически доступную. Способность к

фотосинтезу определяется наличием пигментов - бактериохлорофиллов.

Действие видимого света

Оксигенный

Пурпурные, зеленые и галобактерии

Цианобактерии

Аноксигенный

Фотосинтез

освещенности, «усваивать» свет периодически или только в определенных условиях.
Водоросли и

цианобактерии

Зеленые и пурпурные бактерии

Пурпурные серобактерии

Действие видимого света

Цианобактерия Anabaena Нитчатая цианобактерия Oscillatoria

двигательная реакция подвижных микроорганизмов в ответ на световой стимул.
Положительный

фототаксис-движение к свету, отрицательный-наоборот.
Механизм фототаксиса включает три основные стадии:
поглощение света и первичная реакция в фоторецепторе;
преобразование стимула и передача сигнала двигательному аппарату;
изменение движения жгутиков.

Фотокинез – изменение скорости движения бактерий в ответ на изменение силы света. Реакция характерна для нефотосинтезирующих микроорганизмов.

Процессы, опосредованные действием
видимого света

Фотохромность – зависимость образования пигментов некоторыми микроорганизмами от освещения (Myxococcus xanthus, актиномицеты, и др.).
Фотосенсибилизаторы - вещества, в молекуле которых имеется хромофор, поглощающий свет и передающий его энергию другим молекулам, не способным поглощать свет.
Среди природных веществ фотосенсибилизаторами являются псоралены (фурокумарины), хлорофилл, фикобилины, порфирины и др.

Myxococcus xanthus

длины волны излучения и его дозы, т.е. от энергии и

количества поглощенных квантов.
УФ оказывает бактерицидный (чем λ меньше, тем Е больше) и мутагенный эффекты
УФ-А 315-400 нм
УФ-В 280-315 нм
УФ-С 100-280 нм Биологическое значение – область вблизи 260 нм

и кривой подавления жизнедеятельности клеток при облучении в зависимости от

длины волны, а также частоты мутаций в популяции, можно сделать вывод о том, что УФ-лучи действуют в основном на нуклеиновые кислоты.

культур и скорости деления клеток.
Угнетение индукции ферментов. Останавливается синтез белка.

При

высоких дозах - мутагенный и летальный эффекты.
Повреждения ДНК и транспортных систем мембран.
Может вызвать фотопротекцию (снижение биологического эффекта следующего облучения дальним УФ).

Действие среднего (290-320 нм) и дальнего (290-200 нм) УФ
Образование пиримидиновых димеров в ДНК.
Гидроксилирование цитозина и урацила.
Образование цитозин-тиминовых аддуктов.
Образование сшивок ДНК с белками.
Разрывы цепей и денатурация ДНК.
Формирование поперечных сшивок ДНК.

Действие ультрафиолетового излучения

с образованием радикалов, вызывающих разрывы или изменения молекул в растворе,

вызванные продуктом радиационного разложения воды, а не энергией излучения.
Ионизирующее излучение используется для стерилизации биопрепаратов, перевязочного материала, инструментов.

Источники ионизирующего излучения

естественные
-космические лучи

искусственные
- испытание ядерного оружия
нарушение работы АЭС
применение радиозотопов

репарация:
эксцизионная;
пострепликативная рекомбинационная;
синтез пигментов – «энергетических ловушек»;
наличие определенных продуктов метаболизма -

внутриклеточных радиопротекторов;
повышение уровня каталазной активности;
изменение морфологии клетки;
увеличение содержания ДНК.

Окраска галобактерий обусловлена наличием каротиноидов, которые защищают клетку от фотоповреждения

гамма-излучению по сравнению со всеми изученными до сих пор микроорганизмами,

а также высокой резистентностью к УФ-излучению.
Степень радиорезистентности зависит от работы систем репарации и регуляции. Deinococcus radiodurans способен репарировать даже двунитевые разрывы ДНК.