БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ РОСТА

Бактериальные факторы роста — различные вещества, необходимые для жизнедеятельности бактериальной клетки, которые она не синтезирует или синтезирует недостаточно быстро и должна извлекать из среды обитания.

К бактериальным факторам роста относятся аминокислоты, витамины группы B, железо-порфирины, пуриновые и пиримидиновые основания и их производные, некоторые ди- и полиамины, а также ряд разнообразных факторов, относящихся к различным классам хим. соединений.

Потребности в бактериальных факторах роста различных видов микроорганизмов широко варьируют. Согласно современным представлениям потребности в бактериальных факторах роста возникли вследствие утраты способности бактериальными клетками синтезировать их в результате мутаций. Эта концепция получила подтверждение в ряде генетических и биохимических исследований. Было показано, что виды, не нуждающиеся в определенных бактериальных факторах роста, способны синтезировать эти факторы (см. Ауксотрофные микроорганизмы). Процесс возникновения потребностей в бактериальных факторах роста может быть смоделирован путем выделения из прототрофной (не требующей бактериальные факторы роста) популяции мутантов с определенными питательными потребностями. Разнообразие потребностей в бактериальных факторах роста у микробов различных видов и различных штаммов одного вида является результатом мутаций в генах, детерминирующих структуру ферментов, участвующих в синтезе определенных бактериальных факторов роста.

Одной из наиболее многочисленных групп бактериальных факторов роста являются витамины, которые обычно входят в состав коферментов или простетических групп ферментов.

Бактериальные факторы роста для Cl. acetobutylicum и ряда других бактерий является парааминобензойная кислота. Важным свойством парааминобензойной кислоты является ее способность предотвращать бактериостатическое действие сульфаниламидов. Потребности в парааминобензойной кислоте как бактериальном факторе роста могут быть в значительной мере снижены- или полностью устранены добавлением в ростовую среду пуриновых оснований. Последние в значительной мере снижают и бактериостатическое действие сульфаниламидов.

Фолиевая кислота является бактериальным факторам роста для Lactobacillus casei, Streptococcus faecalis и других микроорганизмов. Потребность в фолиевой кислоте может быть заменена серином, метионином, тимином и пуриновыми основаниями. Метаболически активными производными фолиевой кислоты являются ее восстановленные формы, в синтезе которых используется в качестве предшественника парааминобензойная кислота. Сульфаниламиды блокируют реакции перехода парааминобензойной кислоты в восстановленные производные фолиевой кислоты. Подобные реакции характерны для микробной клетки, но не для клеток высших организмов, что и определяет причину бактериостатического действия сульфаниламидов на бактерии при относительно меньшем вредном влиянии на клетки человека и высших животных.

Биотин (витамин H) является термостабильным бактериальным фактором роста для большого количества патогенных и сапрофитных микроорганизмов. Одной из наиболее важных функций биотина является его участие в реакциях карбоксилирования кетокислот.

Никотиновая кислота и ее производные: никотинамид (витамин PP), дифосфопиридиннуклеотид, трифосфопиридиннуклеотид требуются как бактериальные факторы роста для различных патогенных и сапрофитных микроорганизмов. Так, дифосфопиридиннуклеотид (V-фактор) необходим для некоторых гемофильных микробов; никотиновая кислота является бактериальным факторам роста для Corynebacterium diphtheriae и других микроорганизмов. Дифосфо- и трифосфопиридиннуклеотиды участвуют в клеточных окислительно-восстановительных реакциях. Потребность в никотиновой кислоте не всегда устраняется добавлением в среду ее производных.

Пантотеновая кислота (витамин B₃) является бактериальным фактором роста для дрожжей, а также некоторых видов молочнокислых и других бактерий. При гидролизе пантотеновая кислота распадается на пантоновую кислоту и β-аланин. Последний может заменять пантотеновую кислоту для роста некоторых штаммов Corynebacterium diphtheriae. Пантоновая кислота заменяет пантотеновую кислоту, необходимую для Acetobacter suboxydans и Streptococcus haemolyticus Н69 D. Пантотеновая кислота участвует в биохимических реакциях как составная часть кофермента А, осуществляющего реакции ацетилирования. Большинство бактериальных видов требует свободную пантотеновую кислоту, а не кофермент А. Исключением является Treponema pallidum.

Рибофлавин (витамин B₂) входит как простетическая группа в состав многих ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, и является бактериальным фактором роста для молочнокислых бактерий и патогенных стрептококков.

Тиамин (витамин B₁) является бактериальным фактором роста для многих видов микроорганизмов. Потребность в тиамине некоторых микроорганизмов может быть заменена тиазольным компонентом тиамина, у других, например, некоторых штаммов Brucella, — пиримидиновым компонентом. Для роста некоторых гонококков тиамин требуется в форме пирофосфата. Тиамин входит в состав коферментов, участвующих в реакциях декарбоксилировании.

Витамин B₁₂ требуется в очень незначительных количествах для роста Lactobacillus и мутантных штаммов E. coli. В природе витамин B₁₂ синтезируется исключительно микроорганизмами. Однако большинство микроорганизмов это соединение не синтезирует и не требует его для роста. Витамин B₁₂ может находиться в форме кофермента, участвующего в обратимой изомеризации глутамата в β-метиласпартат. Этот же кофермент требуется для перевода метилмалонилкофермента А в сукцинилкофермент А — реакции, существенной в метаболизме пропионата. Витамин B₁₂ участвует также в биосинтезе серина, метионина, тимина и пуриновых оснований.

Железопорфирины (гемы) являются компонентами каталазы, пероксидазы и цитохромов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции. Железопорфирины являются бактериальными факторами роста для Haemophilus influenzae, некоторых штаммов Mycobacterium tuberculosis, Fusiformis melaninogenicus и Bacteroides melaninogenicus.

Холин — структурная единица фосфолипидов, компонент ацетилхолина и донатор метильных групп в различных биохимических реакциях, является бактериальным фактором роста для некоторых видов, пневмококков и мутантных штаммов Neurospora.

Аминокислоты являются наряду с витаминами многочисленной группой бактериальных факторов роста. Клетки многих видов микроорганизмов способны синтезировать все аминокислоты самостоятельно, но встречаются виды, требующие для роста нескольких аминокислот. Так, Streptococcus equinus требует для роста 17 аминокислот. Потребности микроорганизмов в аминокислотах могут изменяться в зависимости от состава среды. Бактерии, требующие витамин Вв, могут в его отсутствие расти лишь при добавлении в среду многих аминокислот, тогда как р присутствии витамина потребность в аминокислотах исчезает в результате появления у клеток способности к их синтезу. Потребность в аминокислотах может возникнуть за счет генетического нарушения одного из этапов биосинтеза определенных аминокислот. В этих случаях предшественники, синтезируемые после блокированного этапа, могут заменять требуемую аминокислоту как бактериальный фактор роста.

Пуриновые и пиримидиновые основания: аденин, гуанин, гипоксантин, ксантин, цитозин, урацил, оротовая кислота, рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды являются составными частями и предшественниками нуклеиновых кислот и требуются как бактериальные факторы роста для некоторых микроорганизмов.

Знание потребностей различных видов микроорганизмов в определенных бактериальных факторах роста является важным для идентификации патогенных микробов. Медицинское значение бактериальных факторов роста определяется необходимостью создания соответствующих питательных сред, что необходимо для микробиологической диагностики инфекционных заболеваний. Кроме того, ряд бактериальных факторов роста используется для создания оптимальных условий культивирования вакцинных штаммов в вакцинно-сывороточном производстве.

Библиогр.: Вулли Д. Учение об антиметаболитах, пер. с англ., с. 170, 196, М., 1954; Иерусалимский Н. Д. Азотное и витаминное питание микробов, М.— Л., 1949; Мейсель М. Н. Функциональная морфология дрожжевых организмов, с. 193, М.— Д., 1950; Advances in microbial physiology, ed. by A. H. Rose a. J. F. Wilkinson, v. 1, L.—N.Y., 1967; Guirard B.M. a. Snell E. E. Nutritional requirements of microorganisms, в kh,: Bacteria, ed. by I. C. Gunsalus a. R. Y. Stanier, v. 4, p. 33, N. Y.— L., 1962, bibliogr.; Knight В. C. J. G. Bacterial nutrition, p. 162, L., 1936; Lwоff A. Involution physiologique, P., 1944; Snell E. E. Growth factors in bacterial nutrition, в кн.: Plant growth substances, ed. by F. Skoog, p. 1, Richmond, 1951, bibliogr.; Zinsser H. Microbiology, N. Y., 1972.

Г. Б. Смирнов.