Лекция 3. Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы

1. Действие физических факторов
2. Действие химических факторов
3. Действие биологических факторов

1. Действие физических факторов

К числу основных физических факторов, воздействующих на микроорганизмы относятся температура, высушивание, осмотическое давление, свет, радиация, электричество, и т.д.

Влияние температуры. Об отношении микроорганизмов к тем­пературе обычно судят по способности их расти и размножаться в определенных температурных границах. Для каждого вида бактерии меется определенная оптимальная температура развития, и в зависимости от пределов этой температуры бактерии могут быть разделены на три физиологические группы: психрофильные (от?реч psichros - холодный, philein - любить), мезофидьныс(mesos — средний) и термофильные (tennos — теплый).

Психрофильные микроорганизмы (психрофилы) являются пре­имущественно обитателями северных морей, почвы, сточных вод (светящиеся бактерии, некоторые железобактерии и др.). Темпе­ратурные границы психрофилов: температура минимум около О °С, оптимум 15—20, максимум 30—35 °С.

Мезофильные бактерии — наиболее обширная группа. Сюда относятся большинство сапрофитов и все патогенные микроорга­низмы. Температурный минимум 10 °С, оптимум 30—37, максимум 40—45 °С.

Термофильные бактерии часто и в большом количестве встре­чаются в природе: почве, воде, теплых минеральных источниках, а также в пищеварительном тракте животных и человека. Темпе­ратурный минимум 35 °С, оптимум 50—60, максимум 70—75 °С.

Способность некоторых неспорообразующих бактерий горячих источников существовать при температурах от 40 до 93 °С и выше дало основания для выделения этих организмов в новую группу экстремально-термофильных бактерий. Возможность существова­ния термофилов при высокой температуре обусловлена особым составом липидных компонентов клеточных мембран, высокой термостабильностью белков и ферментов, термостабильностью кле­точных ультраструктур.

Влияние низких температур. микробная клетка переходит в состояние анабиоза, в котором она может существовать несколько месяцев. Так, эшерихии остаются жизнеспособными при минус 190 °С до 4 мес, холерный вибрион при минус 45 °С — до 2 мес, возбудитель листериоза при минус 10 °С — до 3 лет.

Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бродиль­ные процессы. На этом принципе построено сохранение продуктов холодильниках.

В микробиологической практике широко применяется длительное хранение культур мик­робов, иммуноглобулинов, антибиотиков, живых вакцин в высу­шенном виде из замороженного состояния. Метод получения сухих культур микроорганизмов путем высушивания из замороженного состояния (минус 76 °С) под высоким вакуумом называется лиофилизацией (от греч. 1уо — растворять, phileo — люблю). При лиофилизации свободная вода и вода, непрочно связанная с гидрофильными веществами клеток, подвергается замораживанию и затем происходит сублимация льда, т. е. переход его из твердого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. После этого остается сухая пористая масса, которая при добавлении к ней воды легко суспензируется. Повторное замораживание и оттаивание вредно действуют на микроорганизмы и может быть одной из причин гибели бактерий при лиофилизации.

Высокая температура, в особенности нагревание паром под давлением, губительно действует на микробов. Чем больше температура выходит за пределы максимума, тем быстрее погибают вегетативные формы микроорганизмов: при 60 °С — через 30 мин, при 70 °С — через 10—15, при 80—100 °С — через 1 мин. В основе бактерицидного действия высоких температур лежит угнетение ферментов: каталазы, оксидаз, дегидраз, — денатурация (сверты­вание) белков и нарушение осмотического барьера. Споры бактерий более устойчивы к действию высокой температуры.

Применение высокой температуры является самым распростра­ненным, удобным и надежным способом Стерилизации — обеспло­живания (sterilis — бесплодный) — освобождения от микробов разнообразных объектов. Существуют различные способы стерили­зации при помощи высокой температуры:

· прокаливание на огне,

· кипячение,

· стерилизация сухим паром в печах Пастера (сухожа-ровые шкафы),

· стерилизация паром под давлением в автоклавах,

· тиндализация (дробная стерилизация при температуре 56—58 °С),

· пастеризация — метод, предложенный Пастером с целью сохранения питательной ценности молока, вина, различных консервов, которые нагревают до 80 °С 30 мин, а затем быстро охлаждают до 4—8 °С. При пастеризации погибают веге­тативные формы микробов, споры же сохраняются, но быстрое охлаждение и хранение продукта при 4—5 °С препятствует их прорастанию и последующему размножению микробов.

Влияние высушивания. Многие виды микроорганизмов надолго сохраняются после высушивания, хотя расти и размножаться в этих условиях они не могут. В высохшей мокроте больных туберкулезом возбудитель остается вирулентным до 10 мес, споры бацилл сибирской язвы сохраняются до 10 лет, плесневых грибов — 20 лет. Высушивание сопровождается обезвоживанием цитоплазмы и денатурацией белков бактерий.

Высушивание вегетативных форм бак­териальных клеток в большинстве случаев вызывает их гибель. Высушивание используют для консервирования кормов (сена, соломы), овощей, фруктов, лекар­ственных трав.

Высушивание микроорганизмов, способных образовывать споры, не приводят к их гибели. Споры, это покоящиеся клетки, специально адаптированные к длительному пребыванию в сухом виде.

Влияние на бактерии давления. Осмотическое давление среды, определяемое концентрацией растворенных в ней веществ, выполняет важную роль в метаболизме микробной клетки. Внутри бактерий осмоти­ческое давление соответствует давлению 10—20 %-ного раствора сахарозы. Если их поместить в среду с более высоким осмотическим давлением, то наступит плазмолиз (потеря воды и гибель клетки), а если они будут находиться в среде с низким осмотическим давлением, вода будет поступать внутрь клетки, клеточная стенка которой может разорваться. Это явление названо плазмоптизом. Явление плазмолиза и плазмоптиза используют в промышленности и в быту для консервирования продуктов (огурцы, помидоры, капуста и др.).

Существуют микроорганизмы, которые могут активно размно­жаться при высоком осмотическом давлении. Это осмофильные микроорганизмы,, их ферменты активны только при повышенном содержании хлорида натрия; ионы натрия необходимы им для усвоения из окружающей среды питательных веществ. Некоторые галофилы размножаются при высокой (20—30 %-ной) концентрации хлорида натрия (роды Halobacterium, Micrococcus, Sarcina), например, в солончаковых почвах, рассолах для соления рыбы, мяса (обычно они вызывают порчу этих продуктов).

Влияние света. Прямые солнечные лучи убивают все микроорганизмы, кроме пурпурных и зеленых серобактерий, развитию последних солнечный свет благоприятствует. Свет прямо не разрушает бактериальную клетку, что отмечается при действии химических веществ. Бак­терицидное действие света связано с образованием в клетке гидроксильных радикалов и других высокореактивных веществ, действующих губительно на микробную клетку. В ряде исследований при облучении микробов отмечена инактивация ферментов.

Микробы-сапрофиты более устойчивы к воздействию света в сравнении с патогенными. Это объясняется тем, что они чаще подвергаются действию прямых солнечных лучей, поэтому являются более адаптированными. Патогенные же микроорганизмы весьма чувствительны к действию света. Так, под действием прямых солнечных лучей культуры пастерелл гибнут через 7—12 мин, а возбудители туберкулеза — через 45—50 мин.

Дата добавления: 2014-01-06