Presiunea osmotica

Presiunea osmotica

Presiunea osmotica in interiorul celulelor bacteriene este ceva mai mare decat aceea a solutiei reprezentate de un mediu uzual de cultivare. Aceasta se datoreaza faptului ca celula contine in stare solvita, concentratii mai mari de substante minerale si organice pe care le poate retine datorita permeabilitatii selective a membranei ei citoplasmatice. Ca urmare, apa din mediu tinde sa patrunda in celula pentru egalizarea concentratiilor intra- si extracelulare de substante dizolvate. De aceea, in conditii normale, celula bacteriana se afla intr-o stare de turgescenta determinata de fortele intracelulare de distensie, caracteristice tuturor celulelor vii.

Dezvoltarea bacteriilor decurge in conditii optime, daca mediul lor de viata are o presiune osmotica aproximativ echivalenta celei intracelulare, reprezentand pentru ele o solutie izotona.

Spre deosebire de celulele animale, foarte sensibile la variatiile presiunii osmotice, bacteriile - protejate de un perete celular elastic dar rezistent - suporta relativ usor modificarile presiunii osmotice, daca abaterile de la izotonie survin lent, treptat, permitand functiilor compensatoare de adaptare a membranei citoplasmatice sa intre eficient in actiune. Daca insa, echilibrul izotonic se deregleaza brusc, actiunile care tind sa refaca brusc echilibrul osmotic determina liza mecanica a peretelui celular, ceea ce expune celula la degradari profunde cu efect letal.

Abaterile mari de la izotonie ale unui mediu de suspensie a bacteriilor, genereaza doua tipuri de modificari celulare caracteristice:

l) In medii hipertone (de exemplu, in solutii saline concentrate), bacteriile sufera fenomenul de plasmoliza, in cursul caruia, datorita pierderii apei, care trece in mediu - volumul celulei se micsoreaza, iar citoplasma se retracta sub forma unei mase sferice sau ovalare, desprinsa de peretele celular;

2) In medii hipotone (de exemplu, in apa) se produce fenomenul de plasmoptiza. Datorita patrunderii apei din exterior, turgescenta celulei creste pana cand presiunea intracelulara, depasind capacitatea de distensie a peretelui celular, determina dezagregarea unor structuri parietale. Peretele se sparge si continutul celular este eliberat in mediu.

Pentru dezvoltarea optima, bacteriile necesita ca in mediul de crestere, presiunea osmotica sa fie mai mica decat cea intracelulara. O exceptie o constituie microorganismele osmofile, care se dezvolta numai in medii cu presiune osmotica ridicata. Ele sunt halofile (obligate sau facultative), daca cresc pe medii cu salinitate mare, sau zaharofile, daca se dezvolta pe medii cu concentratii mari de zahar (50 -70%).

Spre deosebire de marea majoritate a microorganismelor, care tolereaza sarea in anumite limite, microorganismele halofile se dezvolta normal in conditiile unui mediu cu salinitate crescuta. Halofilele facultative se dezvolta in conditii obisnuite de izotonie, dar cresc bine si pe medii cu concentratii mai mari de sare (pana la l0 -l2% NaCl). Halofilele obligate se dezvolta numai in medii nutritive care contin concentratii mari de sare, care ating l6-35% NaCl si 2% MgSO₄. Microorganismele halofile fac parte din microbiota normala a marilor si oceanelor, a lacurilor sarate si a salinelor. Halofilele se gasesc, de asemenea, uneori, in alimentele sarate (masline, peste sarat, anchois), pe care le pot altera, dar in general au actiune utila, participand la procesele de "maturare" a unor alimente ca branzeturi, carne sarata etc.

In raport cu limitele relativ restranse ale salinitatii care favorizeaza cresterea optima a microorganismelor, gama concentratiilor de sare pe care microorganismele le tolereaza este mult mai larga: de la nivelul salin infim din apa bidistilata (cu un continut organic de 70 g/l), la care este posibila supravietuirea unor bacterii heterotrofe, pana la concentratia enorma de circa 500 g de saruri/litru, la care pot creste unii fungi (Aspergillus oryzae si A. terricola). Bacteriile halofile extreme cresc in conditii saline suprasaturate. Ele supravietuiesc chiar pe cristalele de sare ramase dupa evaporarea apei.

Osmoreglarea (ajustarea presiunii osmotice intracelulare in functie de presiunea osmotica a mediului extracelular) se realizeaza prin procese active ce au loc in timpul adaptarii la stressul osmotic al mediului. Multe specii de bacterii raspund la presiunea osmotica crescuta a mediului, acumuland molecule cu greutate mica, la concentratii intracelulare mari, pentru a echilibra concentratia crescuta a ionilor in mediul extracelular.

Substantele acumulate in citoplasma, in conditiile unui mediu hipertonic si care nu sunt inhibitorii pentru activitatea enzimelor, chiar la concentratie inalta, adica sunt compatibile cu metabolismul celular se numesc "solutii compatibile" sau osmoprotectoare.

Moleculele cu greutate mica echilibreaza osmolitii externi, astfel incat este mentinuta presiunea de turgor a celulei. Substantele osmoprotectoare se acumuleaza in celula, prin transport din mediul extracelular, iar alteori numai prin sinteza de novo: aminoacizi si derivatii lor, trehaloza (un dizaharid), glicin-betaina, prolin-betaina etc.

Microorganismele osmofile si osmotolerante au o deosebita importanta economica, deoarece pot altera alimentele conservate in solutii concentrate de sare (saramuri) sau de zahar (siropuri), solutii care, fata de microorganismele obisnuite exercita un efect microbiostatic.