第126期-大肠杆菌对离子和非离子渗透胁迫的机理

大肠杆菌对离子和非离子渗透物质具有不同的反应

胞外高浓度的NaCl引起大量的Na⁺进入细胞，导致质膜去极化，使K⁺难以吸收。相反，电中性的非离子渗透物没有显著引起细胞膜的去极化。但是细菌细胞是否有这种变化还没有报道过。

澳大利亚塔斯马尼亚大学（University of Tasmania）Sergey Shabala实验室使用非损伤微测技术（NMT）等方法，研究了大肠杆菌在NaCl和蔗糖处理下K⁺流速的变化以及基因的表达，发现细菌通过增加有机渗透物质的合成，以及控制跨膜的离子流进而增加胞内的渗透压来适应高渗胁迫。研究表明，快速增加的高渗NaCl引起了K⁺的大量外流，导致胞内K⁺含量下降，同时Na⁺积累在细胞中。然而，等渗的蔗糖处理却缓慢增加了K⁺的吸收。NaCl和蔗糖处理大肠杆菌后上调的基因中有40%不同，进一步说明离子和非离子渗透调节作用具有显著的差异。