Роль внешних факторов в регуляции метаболизма продуцентов.

Существенное влияние на рост культуры и метаболические процессы оказывают факторы внешней среды, активизирующие или ингибирующие действие клеточных ферментов.

1). Состав и концентрация компонентов питательной среды обеспечивает метаболические реакции необходимыми субстратами. Недостаток вызывает лимитирование ферментов клетки субстратом. Избыток - субстратное насыщение и ингибирование роста в результате повышения осмотического давления.

2). Концентрация продуктов метаболизма – замедляет протекание биохимических реакций.

3). рН среды – важным условием нормальной жизнедеятельности микроорганизмов является поддержание постоянного значения внутриклеточного рН (для ацидофилов 6,0-7,0; алкалофилов 9,0-10,0; нейтралофилов 7,5). Значение рН оказывает существенное влияние на синтез того или иного метаболита. В ряде случаев оптимум для роста культуры и образования продукта неодинаков. С увеличением температуры культивирования диапозон переносимых значений рН сужается.

4). Температура – оказывает влияние на эффективность конверсии субстрата в клеточную массу, скорость роста, состав внутри- и внеклеточных метаболитов. Температурный режим предопределяет выбор микроорганизмом того или иного метаболического пути (Bacillus cereus: 30-320C – гликолиз; 7-10оС – пентозофосфатный путь). Снижение температуры менее оптимальной для роста культуры приводит к замедлению диффузии растворенных веществ через мембрану и понижению энзиматической активности. Температуры, превышающие оптимум роста, как правило, стимулируют продукцию метаболитов.

5). Осмотическое давление и активность воды. Увеличение концентрации растворенных веществ приводит к повышению осмотического давления. Метаболическая реакция микроорганизма на повышение осмотического давления может быть двух типов:

транспорт соли через мембрану в цитоплазму;

синтез в клетке органических веществ, повышающих осмотическое давление в цитоплазме.

Осморегуляторные механизмы могут вовлекать 5 групп веществ: неорганические ионы, аминокислоты, дисахариды, полиолы, бетаины.

Со значением осмотического давления связан показатель активности воды (отношение давления водяного пара раствора к давлению водяного пара чистого растворителя). Для большинства микроорганизмов границы жизнедеятельности определяются значениями аw = 0,6-1,0/

6). Содержание растворенного кислорода – обеспечивает метаболические процессы аэробов, являясь акцептором ионов Н+; замедляет или полностью подавляет развитие анаэробов.

7). Содержание растворенного диоксида углерода – необходимо для метаболизма автотрофов, для гетеротрофов может как стимулировать, так и подавлять метаболические процессы.

8). Вязкость среды – определяет диффузию питательных веществ из объема среды к поверхности клетки.