Еще одним механизмом, приводящим к интенсификации физиологической активности микроорганизмов высокодисперсными материалами, может быть увеличение массопереноса кислорода в культуральную жидкость при наличии в ней низких концентраций высокодисперсных материалов. Так, при повышении в жидкости массовой доли порошка палыгор-скита от 1 до 4 % коэффициент массопереноса кислорода по сравнению с контролем (принято за 100 %) возрастал от 106 до 115,5 %.

Более выраженное влияние на этот показатель отмечалось при внесении в раствор подобных количеств палыгорскита, диспергированного до коллоидного состояния. При его незначительном содержании (0,8 %) коэффициент массопереноса повышался на 16,9 %. Увеличение, а также снижение концентрации этого материала в жидкости сопровождалось уменьшением значений коэффициента массопереноса кислорода.

Еще более заметное влияние на исследованный показатель оказывал высокодисперсный диоксид кремния, модифицированный оксидом алюминия. При содержании его в жидкости 0,1 % коэффициент массопереноса кислорода составлял по отношению к контролю 117,9 %, а при повышении концентрации этого дисперсного материала до 0,2 % коэффициент массопереноса кислорода возрастал более чем на 20 %.

Таким образом, внесение высокодисперсных материалов в водные среды сопровождается увеличением массопереноса кислорода в них. По-видимому, при перемешивании жидкой среды вокруг частичек таких материалов образуются высокотурбулентные микрозоны, обусловливающие наблюдаемый эффект. Поскольку обеспечение микроорганизмов кислородом оказывает существенное влияние на жизнедеятельность аэробных микроорганизмов, вероятность такого механизма стимулирующего влияния высокодисперсных материалов на физиологию микроорганизмов вполне очевидна.

Из приведенных выше данных следует, что повышение физиологической активности микроорганизмов при их взаимодействии с твердыми материалами может быть результатом влияния ряда факторов. Однако при этом следует указать, что часто механизмы стимулирования жизнедеятельности микроорганизмов при их взаимодействии с твердыми поверхностями все еще остаются неизвестными.

Клеточная мембрана, сформировавшаяся в процессе эволюции живой материи, выполняет важнейшие функции жизнеобеспечения отдельной клетки и макроорганизмов в целом. Установлено, что мембрана эукариотических клеток представляет собой эластичную оболочку, состоящую из трех слоев полифункциональных структур: надмембранного матрикса, собственно мембраны и цитоплазматической мембраны.

Общая толщина трех слоев не превышает 10 нм. Собственно мембрана представляет собой регулярную структуру в виде билипидного слоя с включенными в него на разную глубину белками. Оболочка клеток-прокариотов (бактерий) состоит из цитоплазматической мембраны, клеточной стенки и капсулы.

Известно, что жизнеспособность клетки зависит от величины отрицательного заряда ее поверхности. Установлено, что на 70 % электроповерхностный потенциал клетки определяется карбоксильными группами сиаловых кислот, входящих в состав надмембранного матрикса. В снижение отрицательного заряда вносят вклад положительно заряженные четвертичные аммониевые группы мембранных фосфолипидов — лецитина и сфингомиелина. Величина отрицательного заряда зависит также от количества адсорбированных на клеточной поверхности молекул и ионов.

Очевидно, что для адсорбционного взаимодействия клетки с заряженными микрочастицами, например кремнезема, величина поверхностного заряда имеет весьма существенное значение. Предполагается, что активная адсорбция отрицательно заряженных частиц кремнезема на клеточной поверхности носит в основном электростатический характер и осуществляется через вышеупомянутые четвертичные аммониевые группы мембранных фосфолипидов.

- Читать далее "Взаимодействие кремнезема с биомембранами. Мембраноповреждающее действие кремнезема"