Определение плотности поверхностного заряда бактерий по насыщению адсорбции ионов

Поверхностный заряд бактерий — важная характеристика межфазной физиологии клетки, влияющая на её взаимодействие с окружающей средой. Для более глубокого понимания молекулярных адаптаций межфазной физиологии в ответ на изменения среды необходим прямой, чувствительный и точный экспериментальный метод количественной оценки поверхностного заряда бактерий. В этой работе представлен метод рассеяния света на второй гармонике (SHS), позволяющий определять число молекулярных ионов, адсорбированных на внешней поверхности бактерий в качестве противоионов, и тем самым оценивать поверхностный заряд. В ходе первой демонстрации метода выявлена электростатическая адсорбция небольшого молекулярного катиона — малахитового зелёного — на поверхности репрезентативных штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Неожиданно оказалось, что скорости переноса молекул через различные клеточные ультраструктуры почти одинаковы. Однако плотности насыщения адсорбции на внешних поверхностях двух бактерий существенно различались. Плотность отрицательного заряда покрытой липополисахаридом наружной поверхности грамотрицательной Escherichia coli (6,6 ± 1,3 нм⁻²) оказалась в семь раз выше, чем плотность заряда белкового поверхностного слоя грамположительной Lactobacillus rhamnosus (1,0 ± 0,2 нм⁻²). Показана возможность использовать плотность поверхностного заряда, определённую методом SHS, для различения бактерий по типу окраски по Граму.