9.5: Masharti mengine ya Mazingira yanayoathiri Ukuaji

Malengo ya kujifunza

• Kutambua na kuelezea makundi mbalimbali ya microbes na mahitaji maalum ya ukuaji isipokuwa oksijeni, pH, na joto, kama vile shinikizo la barometri iliyobadilishwa, shinikizo la kiosmotiki, unyevu, na mwanga
• Kutoa angalau mfano wa microorganism kwa kila aina ya mahitaji ya ukuaji

Vijiumbe vinaingiliana na mazingira yao pamoja na vipimo zaidi kuliko pH, joto, na viwango vya oksijeni huru, ingawa mambo haya yanahitaji marekebisho makubwa. Pia tunapata microorganisms ilichukuliwa na viwango tofauti vya salinity, shinikizo la barometri, unyevu, na mwanga.

Shinikizo la Osmotic na Barometric

Mazingira mengi ya asili huwa na viwango vya chini vya solute kuliko saitoplazimu ya vijidudu vingi. Ukuta wa seli za seli hulinda seli kutoka kupasuka katika mazingira ya kuondokana. Hakuna ulinzi mkubwa unaopatikana dhidi ya shinikizo la juu la osmotic. Katika kesi hiyo, maji, kufuatia gradient yake ya ukolezi, hutoka nje ya seli. Hii inasababisha plasmolysis (kupungua kwa protoplasm mbali na ukuta wa seli isiyofaa) na kifo cha seli. Ukweli huu unaelezea kwa nini brines na kuweka nyama na samaki katika chumvi ni mbinu za kuheshimiwa wakati wa kuhifadhi chakula. Microorganisms zinazoitwa halophiles (“upendo wa chumvi”) kwa kweli zinahitaji viwango vya juu vya chumvi kwa ukuaji. Viumbe hivi hupatikana katika mazingira ya baharini ambako viwango vya chumvi vinapita kwa asilimia 3.5%. Extreme halophilic microorganisms, kama vile nyekundu alga Dunaliella salina na Archaeal aina Halobacterium katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\), kukua katika maziwa hypersaline kama vile Mkuu Salt Lake, ambayo ni 3.5-8 mara saltier kuliko bahari, na Bahari ya Chumvi, ambayo ni mara 10 saltier kuliko bahari.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Picha kuchukuliwa kutoka nafasi ya Great Salt Lake katika Utah. Rangi ya zambarau husababishwa na wiani mkubwa wa Dunaliella ya alga na Halobacterium spp ya archaean. (mikopo: NASA)

Dunaliella spp. counters kubwa osmotic shinikizo la mazingira na high cytoplasmic mkusanyiko wa glycerol na kikamilifu kusukwa nje ions chumvi. Halobacterium spp. hukusanya viwango vikubwa vya K ⁺ na ions nyingine katika cytoplasm yake. Protini yake ni iliyoundwa kwa ajili ya viwango vya juu chumvi na kupoteza shughuli katika viwango chumvi chini ya 1—2 M. Ingawa wengi halotolerant viumbe, kwa mfano Halomonas spp. katika mabwawa chumvi, hawana haja viwango vya juu ya chumvi kwa ajili ya ukuaji, wao kuishi na kugawa mbele ya chumvi high . Haishangazi, staphylococci, micrococci, na corynebacteria ambayo hutawala ngozi yetu kuvumilia chumvi katika mazingira yao. Vimelea vya halotolerant ni sababu muhimu ya magonjwa yanayotokana na chakula kwa sababu wanaishi na kuongezeka katika chakula cha chumvi. Kwa mfano, bakteria halotolerant S. aureus, Bacillus cereus, na V. kipindupindu huzalisha enterotoxins hatari na ni sababu kubwa za sumu ya chakula.

Microorganisms hutegemea maji inapatikana kukua. Unyevu unaopatikana hupimwa kama shughuli za maji (a _w), ambayo ni uwiano wa shinikizo la mvuke wa kati ya riba kwa shinikizo la mvuke la maji safi yaliyotumiwa; Kwa hiyo, _w ya maji ni sawa na 1.0. Bakteria zinahitaji high a _w (0.97—0.99), ilhali fungi zinaweza kuvumilia mazingira kavu; kwa mfano, upeo wa _w kwa ukuaji wa Aspergillus spp. ni 0.8—0.75. Kupunguza maudhui ya maji ya vyakula kwa kukausha, kama katika jerky, au kwa njia ya kukausha kufungia au kwa kuongeza shinikizo la osmotic, kama katika brine na jams, ni njia za kawaida za kuzuia uharibifu.

Microorganisms zinazohitaji shinikizo la juu la anga kwa ukuaji huitwa barophiles. Bakteria wanaoishi chini ya bahari lazima waweze kuhimili shinikizo kubwa. Kwa sababu ni vigumu kupata vielelezo vya intact na kuzaliana hali hiyo ya ukuaji katika maabara, sifa za microorganisms hizi kwa kiasi kikubwa haijulikani.

Mwanga

Photoautotrophs, kama vile cyanobacteria au bakteria ya sulfuri ya kijani, na photoheterotrofs, kama vile bakteria zambarau zisizo za sulfuri, hutegemea kiwango cha kutosha cha mwanga kwenye wavelengths zilizofyonzwa na rangi zao ili kukua na kuzidi. Nishati kutoka mwanga inachukuliwa na rangi na kubadilishwa kuwa nishati ya kemikali ambayo inatoa fixation kaboni na michakato mingine metabolic. Sehemu ya wigo wa umeme ambayo huingizwa na viumbe hivi hufafanuliwa kama mionzi ya photosynthetically (PAR). Iko ndani ya wigo wa mwanga unaoonekana kuanzia nanometers 400 hadi 700 (nm) na inaenea katika infrared karibu kwa baadhi ya bakteria ya photosynthetic. Idadi ya rangi nyongeza, kama vile fucoxanthin katika mwani kahawia na phycobilins katika cyanobacteria, kupanua mbalimbali muhimu ya wavelengths kwa usanisinuru na fidia kwa viwango vya chini mwanga inapatikana katika kina zaidi ya maji. Vijiumbe vingine, kama vile archaea ya darasa Halobacteria, hutumia nishati nyepesi kuendesha pampu zao za protoni na sodiamu. Nuru huingizwa na tata ya protini ya rangi inayoitwa bacteriorhodopsin, ambayo ni sawa na rhodopsin ya rangi ya jicho. Bakteria ya photosynthetic haipo tu katika mazingira ya majini lakini pia katika udongo na kwa usawa na fungi katika lichens. Kipekee watermelon theluji unasababishwa na microalga Chlamydomonas nivalis, kijani alga matajiri katika sekondari nyekundu carotenoid rangi (astaxanthin) ambayo inatoa pink hue theluji ambapo alga kukua.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

1. Ni rangi gani za photosynthetic zilizoelezwa katika sehemu hii?
2. Je, ni shida ya msingi ya mazingira ya hypersaline kwa seli?

Dhana muhimu na Muhtasari

• Halofili zinahitaji mkusanyiko mkubwa wa chumvi katikati, ilhali viumbe vya halotolerant vinaweza kukua na kuzidi mbele ya chumvi ya juu lakini hazihitaji kwa ukuaji.
• Vimelea vya halotolerant ni chanzo muhimu cha magonjwa yanayosababishwa na chakula kwa sababu huchafua vyakula vilivyohifadhiwa katika chumvi.
• Bakteria ya photosynthetic hutegemea mwanga unaoonekana kwa nishati.
• Bakteria nyingi, isipokuwa chache, zinahitaji unyevu wa juu kukua.