Стрессы

3.7. Стрессы

Осмотический стресс

Осмотическое давление возникает из-за стремления воды проникнуть через полупроницаемую мембрану в сторону более концентрированного из двух разделенных этой мембраной растворов. Такое давление прямо пропорционально концентрации молекул, которые не могут пройти через мембрану. Цитоплазматическая мембрана дрожжевых клеток характеризуется полупроницаемостью относительно воды и гидрофильных соединений с высокой молекулярной массой.

В настоящее время широко используется технология культивирования клеток в среде с высокой концентрацией углеводов. В этих условиях клетки испытывают гиперосмотический стресс. При этом дрожжи приобретают округлую форму и их поверхность становится морщинистой из-за утечки воды из клеток.

Реакция клеток на осмотический стресс зависит от плотности среды и ее углеводного состава, физиологического состояния дрожжей и стадии роста клеток. Размножающиеся клетки (лог-фаза роста) более чувствительны к стрессу, чем клетки, находящиеся в стационарной фазе роста. Это объясняется разным химическим составом дрожжей, в частности содержанием в них резервных углеводов гликогена и трегалозы.

В связи с гиперосмотическим стрессом, который испытывают клетки в момент их внесения в питательную среду, требуется некоторое время для адаптации их к данным условиям, прежде чем дрожжи начнут размножаться. Эта стадия в развитии клеток называется лаг-фазой. В этот период существенно возрастает синтез глицерол-3-фосфатдегидрогеназы, что приводит к увеличению внутриклеточной концентрации глицерина. Однако может пройти несколько часов до регистрации существенного увеличения содержания внутриклеточного глицерина.

В обычных условиях глицерин может проникнуть через цитоплазматическую мембрану, но при гиперосмотическом стрессе поры, через которые он выходит, закрываются и глицерин в период лаг-фазы не выделяется в среду. В процессе брожения стресс снимается и внутриклеточная концентрация глицерина уменьшается.

Этанольный стресс

Спирт образуется в процессе брожения, и влияние его на дрожжи определяется как этанольный стресс.

Токсическое свойство этанола - увеличение проницаемости и пористости клеточной мембраны, что приводит к проблемам с транспортом питательных веществ. Кроме того, наблюдается дефицит доступной воды в цитоплазме. Реакция клеток на воздействие этилового спирта в лабораторных условиях проявляется в увеличении степени ненасыщенности имеющихся в цитоплазматической мембране жирных кислот, в росте содержания эргостерина, синтезе трегалозы и продуцировании специфических белков термошока.

При содержании этанола в среде выше 1,2 % происходит снижение удельной скорости роста дрожжей. Концентрация спирта в среде 2 % и более приводит к уменьшению выхода биомассы. Полностью рост дрожжей подавляется при 8-9,5 %-м содержании этанола.

Этанол влияет на продолжительность времени генерации дрожжевой клетки. Повышение концентрации этанола с 0 до 1 % повышает время генерации примерно с 2,3 до 3,5 часов, а при концентрации этанола 3,8 % она составляет уже 6,9 ч.

Промышленные дрожжи в случае плотного пивоварения подвергаются воздействию высоких концентраций этанола. При экстрактивности начального сусла 23 % объемная доля спирта составляет более 9,0 %. Образующийся спирт угнетает как скорость размножения дрожжей, так и процесс брожения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >