Влияние факторов внешней среды на жизнедеятельность микроорганизмов

Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы

Некоторые виды бактерий выдерживают давление до 3 000 – 5 000 атм, а бактериальные споры — даже 20 000 атм. В условиях глубокого вакуума субстрат высыхает и жизнь невозможна.

Фильтрование. Для удаления микроорганизмов применяют различные материалы (мелкопористое стекло, целлюлоза, коалин); они обеспечивают эффективную элиминацию микроорганизмов из жидкостей и газов. Фильтрацию применяют для стерилизации жидкостей, чувствительных к температурным воздействиям, разделения микробов и их метаболитов (экзотоксинов, ферментов), а также для выделения вирусов.

2. ДЕЙСТВИЕ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ

Способность ряда химических веществ подавлять жизнедеятельность микроорганизмов зависит отконцентрации химических веществ и времени контакта с микробом. Дезинфектанты и антисептики дают неспецифический микробицидный эффект; химиотерапевтические средства проявляют избирательное противомикробное действие.

По механизму действия противомикробные вещества разделяются на такие группы: а) деполимеризующие пептидогликан клеточной стенки б) повышающие проницаемость клеточной мембраны в) блокирующие те или иные биохимические реакции г) денатурирующие ферменты д) окисляющие метаболиты и ферменты микроорганизмов е) растворяющие липопротеиновые структуры ж) повреждающие генетический аппарат или блокирующие его функции.

У микроорганизмов химической деструкции прежде всего подвергаются белки и липиды цитоплазматической мембраны, белковые молекулы жгутиков, фимбрий, секс-пили, порины клеточной стенки грамположительных бактерий, связывающие белки периплазмы, протеиновые капсулы, экзотоксины, ферменты-токсины и ферменты питания. Деструкция гетерогенных полимеров (белки, полиэфиры и др.) происходит как при действии окислителей, так и при действии гидролизующих и детергентных антисептиков (кислоты, щелочи, соли двух- и поливалентных металлов и др.).

3. ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА МИКРООРГАНИЗМЫ

К биологическим средствам могут быть отнесены препараты, содержащие живых особей -бактериофагов и бактерий, обладающих выраженной конкурентной активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным для человека и животных видам микробов. Они вводятся в организм в жизнеспособном состоянии. Фаги и антагонисты оказывают прямое повреждающее действие на патогенных и условно-патогенных микробов; изготовленные из них лекарственные препараты предназначены для местного применения, для них характерна специфичность действия на микроорганизмы и безвредность для пациента; целью их внесения в организм человека и животных является лечение или профилактика инфекционных заболеваний. По механизму действия они близки к химическим антисептикам. Необходимо также помнить и о молочно-кислых бактериях, которые вызывают процесс молочно-кислого брожения. Некоторые молочно-кислые бактерии способны синтезировать антибиотики и с их помощью подавлять развитие болезнетворных микробов. Препараты, содержащие бактерии (эубиотики или пробиотики): колибактерин, лактобактерин, бифидумбактерин, бификол, микрококкобактерин, линекс, бактисубтил и другие. Препараты, содержащие бактериофаги: бактериофаг брюшнотифозный, бактериофаг дизентерийный, бактериофаг сальмонеллезный, бактериофаг коли-протейный, бактериофаг стафилококковый, бактериофаг стрептококковый, бактериофаг пиоцианеус, бактериофаг синегнойный, бактериофаг клебсиеллезный, пиофаг комбинированный и другие.

Дата добавления: 2016-11-02; просмотров: 1049;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от условий существования. Благоприятными условиями их существования является влажность, тепло, наличие питательных веществ. Тормозят развитие микроорганизмов высушивание, кислая среда, низкие температуры, отсутствие питательных веществ и др. Искусственно регулируя условия существования микробов, можно прекратить их размножение или уничтожить их.

Большинство пищевых продуктов по химическому составу является благоприятной средой для существования микробов. Поэтому хранить пищевые продукты можно только при неблагоприятных условиях для микроорганизмов. Говоря о влиянии физических факторов окружающей среды на микроорганизмы, подразумевают условия внешней среды, влияющие на их развитие и делят таковые на три основные группы: физические, химические и биологические. К физическим условиям (факторам) относятся: температура, влажность среды, концентрация веществ, растворенных в среде; излучение.

Влияние условий внешней среды на микроорганизмы.

Эти лучи разрушают ДНК клетки. В последние годы радиационным методом стерилизуют изделия для одноразо­вого использования — шприцы, шовный материал, чашки Петри.

Малые дозы излучений, наоборот, могут стимулировать рост микроорганизмов и вызывать у них мутации.

СВЧ-энергия. Вызывая нагрев среды, СВЧ-энергия действует губительно на микроорганизмы, при этом происходит повреждение клетки.

СВЧ-энергия влияет на генетические признаки микроорганиз­мов, на изменение интенсивности деления клетки, активность не­которых ферментов, гемолитические свойства.

Ионизирующая радиация. Характерной особенностью этих из­лучений является их способность вызывать процесс ионизации.

Ультразвук

Ультразвук. Неся с собой большой запас энергии, ультразву­ковые волны вызывают ряд физических, химических и биологиче­ских явлений. С помощью ультразвуковых (УЗ) волн можно вы­звать инактивацию ферментов, витаминов, токсинов, разрушить разнообразные материалы и вещества, многоклеточные и одно­клеточные организмы.

Ультразвуковые волны при частоте колебания 1-1,3 мГц в те­чение 10 мин оказывает бактерицидный эффект на клетки микро­организмов. Ультразвук способствует разрыву клеточных стенок и мембран, повреждению флагеллина у подвижных форм микроор­ганизмов. Влияние ультразвука основано на механическом разру­шении микроорганизмов в результате возникновения высокого давления внутри клетки, разжижения и вспенивания цитоплазмы или на появлении гидроксильных радикалов и атомарного кисло­рода в водной среде цитоплазмы.

Ультразвук используют для разрушения микроорганизмов с целью получения растворимых антигенов при производстве субъ­единичных вакцин и стерилизации продуктов: молока, фруктовых соков.

Бактерии относительно мало чувствительны к изменению гидростатического давления до некоторого предела. Изменение давления в диапазоне 0-100 атм. (бар) не оказывает никакого эффекта на рост большинства бактерий или его влияние незначительно. Устойчивость различна у разных видов микроорганизмов. У некоторых бактерий жизнедеятельность угнетена уже при 100 атм. А рост E. coli может даже стимулироваться при повышении давления до 200 атм., при 400 атм. ее рост замедляется, образуются нитчатые формы, при 1000 атм. – отмирание клеток.

Одна атмосфера =1,033 кг/см2 =1,013 бар.

Влияние давления на клетки микроорганизмов.Повышение давления (до 1000-3000 атм.) приводит:

1. К денатурации белков. Вызывает разрыв гидрофобных, электростатических, водородных связей в белках, что приводит к денатурации белка. Такая денатурация обратимая. При разрыве ковалентных связей происходит необратимая денатурация белка.

2. Ингибирует синтез белков.Это влияет на репликацию ДНК и деление клеток. К повышению давления чувствительнее функция размножения, чем роста, в результате появляются нитчатые формы.

Наиболее чувствительная стадия к давлению — связывание аминоацилированной т-РНК с полисомами. Функционирование рибосом зависит от содержания ионов в окружающей среде. Например, рибосомы E. coli более чувствительны к давлению при высоких концентрациях Na+ и Mg2+.

3. Повышенное давление, так же, как и понижение t, снижает текучесть липидного бислоя мембран, что приводит к нарушению транспортной функции, что замедляет рост.

В большинстве случаев под действием высокого давления (300 и более атм.) замедляется метаболическая активность микроорганизмов.

Существуют бактерии, которые не только адаптированы к высокому давлению, но и нуждаются в нем. Их называют барофилами.

Их делят на две группы:

1. Облигатные барофилы.

Излучние

Излучение, которое повреждает микроорганизмы, представляет собой коротковолновый электромагнитный спектр — ионизирующее излучение и ультрафиолетовые лучи. Их эффект объясняется появлением фотохимических реакций в клетках и молекулярной ионизацией из-за накопления частиц высокой энергии.

Ионизирующее излучение с разрушающим воздействием на микробные агенты включает гамма-лучи, исходящие из Со-60 и Се-137, рентгеновское излучение и корпускулярное излучение (бета-частицы и электроны высокой энергии). Они обладают высокой проникающей способностью, значительной энергией и оказывают прямое и косвенное воздействие. Эффект прямого повреждения достигается при высоких дозах излучения, непосредственно влияющих на бактериальную хромосому, клеточные ферменты, ряд макромолекул с необратимыми изменениями. Косвенный эффект имеет первостепенное значение, так как вода преобладает в клетках. Рентгеновские лучи и гамма-лучи представляют собой высокоэнергетическое излучение, которое может вызывать электрон от атомов, что приводит к ионизации молекул. В результате образуются реакционноспособные свободные радикалы — водород (* H), гидроксил (* OH) и т. д., из которых в клетках образуются окислители, такие как пероксид водорода и пероксид водорода. В свою очередь, они непосредственно повреждают ряд важных макромолекул, наиболее чувствительной ДНК. Декомпозиция макромолекулы ДНК является наиболее распространенной причиной гибели клеток, поскольку она часто содержит только одну копию данного гена. Растительные бактериальные формы, их споры и грибы обычно умирают в дозе около 1,2 Мрад. Несколько вирусов нуждаются в дозе 2,5 Мрад.

Ультрафиолетовое излучение используется как гермицид (микробицид) как в промышленности, так и в медицине более ста лет. Наиболее сильным воздействием на микроорганизмы являются ультрафиолетовые лучи с длиной волны 250-260 нм, что соответствует их максимальному поглощению от оснований молекулы ДНК. Квантовая энергия, переносимая ультрафиолетовыми лучами (UVL), не приводит к ионизации, но инициирует фотохимические реакции. Последний индуцирует ковалентное присоединение соседних оснований тимина в молекуле ДНК, и когда они являются частью двух комплементарных цепей, связывание прекращает репликацию хромосомы, и микробы разрушаются. При более низких дозах ультрафиолетового излучения этот процесс вызывает мутации. Исследование случаев низкодозного облучения (УФЛ) Escherichia coli выявило наличие все большего числа устойчивых к бактериофагу мутантов.

Биологические факторы (антимикробные вещества)

Различные вещества, находящиеся в окружающей среде, могут служить источником питания микроорганизмов и способствовать росту и развитию, а могут и ингибировать рост микробной клетки, не оказывая на нее летального действия. Наиболее известными антимикробными веществами являются антибиотики, которые даже в небольших концентрациях угнетают рост и активность микробов. Антибиотики образуют главным образом актиномицеты, а также некоторые грибы и бактерии. Механизм действия антибиотиков состоит в том, что одни из них нарушают процессы деления бактериальной клетки, другие изменяют отдельные процессы метаболизма, мешают использованию витаминов, конкурируют с отдельными ферментами, нарушают процессы дыхания, способствуют образованию перекисей, лизису клеток, оказывают депрессирующее действие на поверхностное натяжение и т. д.

2. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

• на повреждающие клеточную стенку или цитоплазматическую мембрану;
• повреждающие ферменты, участвующие в обмене веществ, а также нарушающие синтез основных биополимеров клетки.

1. непосредственно на полупроницаемость цитоплазматической мембраны;
2. косвенно или опосредованно:

1. 1. 1. через влияние на ионное состояние и доступность многих ионов и метаболитов;
      2. стабильность макромолекул;
      3. равновесие зарядов на поверхности клетки.

₂+₂+₂+₃+₂+₂+₂+

1. нейтрофилы – оптимальное значение рН для роста составляет 6–8, а рост возможен, как правило, в диапазоне от 4 до 9. К этой группе относится большинство известных микроорганизмов. Типичными нейтрофилами являются штаммы бактерий Escherichia coli, Bacillus megaterium, Streptococcus faecalis и др.;
2. ацидофилы – оптимальная кислотность среды для роста ниже 4 единиц рН. Среди них различают факультативные (интервал рН 1–9, оптимум 2–4) и облигатные ацидофилы (интервал рН 1–5, оптимум 2– 4). В природе экстремально кислые условия встречаются в некоторых озерах, болотах, горячих источниках. Типичными представителями облигатных ацидофилов служат бактерии родов Thiobacillus, Sulfolobus, Acetobacter и др.;
3. алкалофилы – оптимальные условия для развития находятся в пределах значений рН 9,0–10,5, которые встречаются в щелочных почвах, в местах скопления экскрементов животных. Среди алкалофилов различают факультативных алкалофилы (интервал рН для роста 5–11, оптимум рН 9,0–10,5), к которым относятся нитратвосстанавливающие и сульфатвосстанавливающие бактерии, многие аммонификаторы. Облигатные алкалофилы растут при высоких значениях рН – 8,5–11,0, при оптимуме 9,0–10,5. К таким бактериям относятся Bacillus pasteurii, некоторые цианобактерии и др.

₂++₂+₂+₂+₂+₂+₂+₂+₂++₄₂₂₂

Презентация на тему: » ТЕМА: Влияние условий внешней среды на микроорганизмы. ПЛАН: 1. Факторы, влияющие на микроорганизмы 2. Реакция среды, ее влияние на интенсивность развития.» — Транскрипт:

1

ТЕМА: Влияние условий внешней среты на микроорганизмы. ПЛАН: 1. Факторы, влияющие на микроорганизмы 2. Реакция среты, ее влияние на интенсивность развития микроорганизмов. 3. Антисеоптики 4. Влияние биологических факторов на микроорганизмы 5. Антибиотики и фитонциты. Микроорганизмы- продуценты антибиотических веществ.

2

1. Что изучает наука микробиология? 2. Как классифицируются микроорганизмы? 3. Дайте определение бактерии. 4. Что такое гифы? 5. Перечислите основные детали микроскопа.

3

ТЕМПЕРАТУРА

4

По отношению к температурным условиям микроорганизмы разделяют на термофильные, психрофильные и мезофильные.

5

Термофильные — Зона оптимального роста равна 50-60°С, верхняя зона задержки роста — 75°С.

6

Психрофильные виты (холодолюбивые) растут в диапазоне температур 0-10°С, максимальная зона задержки роста 20-30°С. К ним относит большинство сапрофитов, обитающих в почве, пресной и морской воде.

7

Мезофильные виты лучше растут в пределах 20-40°С; максимальная 43-45°С, минимальная 15-20°С. В окружающей среде могут переживать, но обычно не размножаются. К ним относится большинство патогенных и условно- патогенных микроорганизмов.

8

СПОРЫ

9

O Споры бактерий устойчивы к температуре 100°С, гибнут при 130°С и более длительной экспозиции (до 2 ч.). O Споры бактерий и вирусы годами сохраняются в жидком азоте (до – 250°С).

10

СТЕРИЛИЗАЦИЯ – полное уничтожение микробов на предметах. ПАСТЕРИЗАЦИЯ – используется для обработки молока, пива, соков, вина. ( Т =60-70 градусов, Время – мин.)

11

Влажность

12

При относительной влажности окружающей среты ниже 30% жизнедеятельность большинства бактерий прекращается. Время их отмирания при высушивании различно (например, холерный вибрион – за 2 суток, а микобактерии – за 90 суток). Поэтому высушивание не используют как метод уничтожения микроорганизмов.

13

ИЗЛУЧЕНИЯ

14

Солнечный свет губительно действует на микроорганизмы. Наибольший эффект оказывает коротковолновые УФ-лучи. Энергию излучения используют для дезинфекции, а также для стерилизации термолабильных материалов.

15

Рентгеновское и g-излучение в больших дозах вызывает гибель микробов. Облучение вызывает разрушение нуклеиновых кислот и белков с последующей гибелью микробных клеток. Применяют для стерилизации бактериологических препаратов, изделий из пластмасс.

16

Микроволновое излучение применяют для быстрой повторной стерилизации длительно хранящихся сред. Стерилизующий эффект достигается быстрым подъемом температуры.

17

РН — Среты

18

Оптимальная концентрация Н-ионов для ботулинуса соответствует 7,6, то при доведении рН до 4,6 наступает гибель этих бактерий. Самое низкое значение рН, при которой еще наблюдался рост, это 4,8; при рН 4,7 могут прорастать только споры, а при рН 4,6 наступает прекращение роста вообще.

19

АНТИСЕПТИКИ

20

O Антисе́оптики противогнилостные средства, предназначенные для предупреждения процессов разложения на поверхности открытых ран или для задержания уже начавшихся изменений в крови.

21

O многие консерванты основаны на антисептических свойствах, подавляющих развитие микрофлоры в законсервированных продуктах. Например, окись этилена используется как для дезинфекции медицинской аппаратуры, так и в качестве составной части газа используемого для « консервирования » свежих фруктов, без изменения их пищевых свойств.

22

АНТИСЕПТИКИ O Галойты — препараты йода O Перекись водорода O Кислоты и их соли И т. д.

23

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

24

O СИМБИОЗ – сосуществование двух различных микроорганизмов. O МЕТАБИОЗ – один микроорганизм использует для своей жизнедеятельности продукты жизнедеятельности другого.

25

O ПАРАЗИТИЗМ – форма взаимоотношений между двумя микроорганизмами при которых паразит использует своего « хозяина » в качестве источника питания и как место своего обитания

26

O АНТОГОНИЗМ — подавление одних видов микроорганизмов другими.

27

АНТИБИОТИКИ

28

O Антибиотик вещество микробного, животного или растительного происхождения, способное подавлять рост микроорганизмов или вызывать их гибель.

29

ФИТОНЦИДЫ

30

O Фитонци́ты образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших.

МИКРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие — 2012

7.3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

В естественной среде микроорганизмы развиваются в сложных сообществах — микробоценозах. Между ними и другими живыми организмами устанавливаются различные формы взаимоотношений или симбиоза (от греч. simbiosus— совместная жизнь). Существует несколько вариантов симбиотических взаимоотношений: мутуализм, комменсализм, синергизм, метабиоз, сателлизм, антагонизм, паразитизм и др.

Мутуализм — сожительство организмов разных видов, приносящее им взаимовыгодную пользу. В мире микробов известны многие случаи синтрофии — взаимного снабжения партнеров необходимыми питательными веществами или факторами роста. Так, молочнокислые бактерии накапливают молочную кислоту и создают благоприятное значение pH среды для размножения дрожжей. В свою очередь, дрожжи синтезируют витамины группы В, необходимые для роста молочнокислых бактерий.

Тесный мутуалистический симбиоз наблюдается у микроорганизмов кефирного грибка: в нем сожительствуют молочнокислые, уксуснокислые бактерии и дрожжи. Примером мутуализма между микроорганизмами являются лишайники. В талломе лишайника гриб и водоросль (или цианобактерия) настолько тесно связаны между собой, что образуют единое растительное тело. Из этого симбиоза пользу извлекают оба партнера. Гриб получает от клеток водоросли органические вещества, а сам снабжает водоросли минеральными солями и защищает от высыхания.

Комменсализм (от лат. commensalis— сотрапезник) — тип сожительства, при котором пользу извлекает только один партнер, не принося другому вреда. Комменсалами являются эпифитные микробы растений, а также микроорганизмы желудочно-кишечного тракта человека и животных, получающие от макроорганизма необходимые им питательные вещества.

Метабиоз — форма взаимоотношений, при которой продукты обмена одного вида микроорганизмов служат питательным материалом для другого вида. Например, дрожжи сбраживают сахар с образованием диоксида углерода и этанола, который затем используется уксуснокислыми бактериями, окисляющими его до уксусной кислоты. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, образуемый гнилостными бактериями при аммонификации белковых соединений. Метабиотические отношения лежат в основе круговорота веществ в природе, обусловливая смену одних групп микроорганизмов другими.

Синергизм — усиление физиологических функций у разных партнеров микробной ассоциации, в результате чего происходит увеличение конечных продуктов метаболизма.

Сателлизм — разновидность метабиоза. Для данной формы взаимоотношений характерно то, что микроб-сателлит выделяет в среду факторы роста — витамины, аминокислоты, которые стимулируют развитие сожительствующего с ним вида. Например, почвенные бактерии рода Azotobactevвыделяют витамины, что стимулирует размножение бактерий, которые превращают органические формы фосфора в неорганические.

Антагонизм — форма взаимоотношений, когда один вид микробов подавляет размножение другого вида или вызывает полную гибель его. Явление микробного антагонизма впервые открыли Пастер и Жубер (1877), которые обнаружили быструю гибель кишечной палочки в совместной культуре с синегнойной палочкой. В основе микробного антагонизма лежат разные причины:

• конкуренция за питательные вещества, когда разные виды микроорганизмов потребляют из среды питательные вещества или кислород с разной скоростью, в результате чего и быстрее размножаются;

• образование микробами-антагонистами продуктов метаболизма (органических кислот, спиртов, и др.), оказывающих неблагоприятное действие на другие виды;

• образование некоторыми микроорганизмами специфических продуктов обмена — антибиотиков или бактериоцинов, губительно действующих на другие микроорганизмы.

Паразитизм — форма взаимоотношений, при которой развитие микробов-паразитов происходит за счет веществ живых клеток других организмов. К паразитирующим микробам относятся патогенные бактерии, вызывающие заболевания человека, животных и растений. Паразитизм наблюдается также между бактериофагами и бактериями, микофагами и грибами, актинофагами и актиномицетами. Примером паразитических отношений является размножение мелкой бактерии Bdellovibriobacteriovorusв клетке бактерий рода Pseudomonas.

ПредыдущаяСледующая

Влияние температуры на микроорганизмы.

Развитие всех микроорганизмов возможно при определенной температуре. Известны микроорганизмы, способные существовать при низких (-8°С и ниже) и при повышенных температурных условиях, например, обитатели горячих источников поддерживают жизнедеятельность при температуре 80-95°С. Большинство микробов предпочитает температурные пределы 15-35°С. Различают:

• оптимальную, наиболее благоприятную для развития температуру;
• максимальную, при которой прекращается развитие микробов данного вида;
• минимальную, ниже которой микробы прекращают развитие.

По отношению к уровню температуры микроорганизмы разделяют на три группы:

• психрофиты – хорошо растут при пониженных температурах,
• мезофиллы – нормально существуют при средних температурах,
• термофилы – существуют при постоянно высоких температурах.

Группа микроорганизмов	Температура развития микроорганизмов, ° С
Минимальная	Оптимальная	Максимальная
Психрофилы		15-25	25-35
Мезофилы	25-37
Термофилы

Микробы сравнительно быстро приспосабливаются к значительным изменениям температуры. Поэтому незначительное снижение или повышение уровня температуры не гарантирует прекращения развития микроорганизмов.

Влияние высоких температур.

Температуры, значительно превышающие максимальные, вызывают гибель микроорганизмов. В воде большинство вегетативных форм бактерий при нагревании до 60°С погибают за час; до 70°С — за 10-15 минут, до 100°С — за несколько секунд. В воздухе гибель микроорганизмов наступает при значительно более высокой температуре — до 170°С и выше в течение 1-2 часов.