Условия способствующие сохранению микроорганизмов в окружающей среде – Влияние условий внешней среды на микроорганизмы

1 Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы

Развитие и жизнедеятельность микроскопических организмов зависит от условий окружаю­щей их среды. К экологическим условиям относятся: физические (влажность, температура, концентрация веществ в среде, лучистая энергия), химические (реакция среды (рН), действие некоторых органичес­ких кислот, антисептики), биологические (взаимоотношения микроорганизмов с другими организмами в окружающей среде) средовые факторы.

Влажность среды

Гидрофиты — бактерии, дрожжи, грибы — условия влажности 98–100 %. Мезофи­ты — плесневые грибы (Penicillium, Aspergilius), условия влажности 92–96 %.

Ксерофиты — (некоторые виды Aspergilius), условия влажности 70–90 %.

Водная активность (aw) — отношение давления водяных паров раствора (субстра­та) Р и чистого растворителя (воды) РО при одной и той же температуре: aw — Р/РО, Водная активность выражается величинами от 0 до 1 — абсолютно обезвоженное вещество, 1 — дистиллированная вода) и характеризует относительную влажность субстрата. Рост микроорганизмов наблюдается при значениях aw от близких к 1,0 и примерно до 0,65. В пределах 0,99–0,98 находится aw скоропортящихся продуктов. Большинство бактерий не развивается при aw ниже 0,94.

Обезвоживание продуктов

Конвективная сушка: постепенно, часть растворенных в воде веществ проходит через клеточную стенку и диффундирует в окружающую среду вместе с водой. Во время обезвоживания в клетке повышается концентрация продуктов распада и клетки при этом отмирают.

Распылительная сушка (сухое молоко, яичный порошок) — процесс обезвоживания идет мгновенно, наблюдается частичное отмирание при температуре ниже 100 °С (обычно при 65–70 °С). Остаются микрококки, молочнокислые дрожжи и др.

Пленочный способ — при температуре около 100 °С. При этом способе остаются главным образом споры бацилл. Яичный порошок получают распылением яичной массы (меланж) в дисковых сушилках, w = 3–9 %. Хранят в герметизированной упаковке при постоянной температуре не выше 15 °С и относительной влажности воздуха не выше 60–65 %.

Сублимационная сушка — высушивание в вакууме из замороженного состояния («возгонка») плодов, ягод. Способствует наилучшему сохранению их качеств, т. к. проводится при сравнительно невысоких температурах. Микроорганизмы хорошо переносят такое обезвоживание и сохраняют жизнеспособность долгое время.

Во всех случаях необходимо соблюдать строгие сани­тарно-экологические правила, использовать специальные виды упаковки. Следует учитывать, что устойчивость клеток разных видов микроорганизмов к обезвожива­нию весьма различна. Наиболее устойчивы Грам-положительные кокки (стафилококки), бациллы, молочнокислые бактерии, а также дрожжи, грибы (споры). Сальмонеллы, брюшнотифозные микроорганизмы могут сохраняться в некоторых обезвоженных продуктах (яичном порошке) от 3 до 9 месяцев. Грам-отрицательные отмирают в первую очередь.

Температура окружающей среды.

Каждый микроорганизм развивается только в строго определенных температур­ных границах, в пределах экологических валентностей того или иного вида. Для одних видов экологические валентности достаточно широкие, для других — более узкие.

Карди­нальные температурные точки:

Мин. Оптимум Макс.

Психрофилы 5–10 °С 10–15 °С 25 °С

Мезофилы 5–10 °С 25–35 °С 45–50 °С

Термофилы 25–30 °С 55–65 °С 70–80 °С

Термофилы и психрофилы — в основном бактерии. Отношение микроорганизмов к температурам, превышающим максимальную для их развития, характеризует их термоустойчивость. Она очень различна у разных видов. Также она меняется в зависимости от свойств среды (рН, концентрации веществ и др.). Пастеризация, сте­рилизация, охлаждение, замораживание — основные способы обработки пищевых продуктов.

Концентрация растворенных веществ

В нормальных условиях внутриклеточное осмотическое давление должно быть выше, чем в питательном субстрате (продукте). Клетка пребывает в состоянии тургора. При повышении концентрации субстрата (за счет соли, сахара) цитоплазма клетки теряет воду, сжимается (плазмолиз) и клетка может погибнуть. Концентрация NaCl в 3 % может подавлять развитие гнилостных бактерий (главным образом Грам-отрицательных, палочковидных). Кокки, бациллы, клостридии более устойчивы (до 6–10 %).

Кроме того, существуют галофилы, которые делятся на факультативные (условные) и облигатные (строгие). Условные галлофилы, или солеустойчивая группа, — бациллы, клостридии, кокки, дрожжи, плесени. Типичный представитель Staphylococcus aureus хорошо развивается в средах, содержащих 10–15 % поваренной соли. Облигатные галофилы —солелюбивые, не растут в отсутствие соли (при концентрации ниже 12 %). Типовой вид — Halobacterlum sohnanum — образует красный пигмент на соленой рыбе. Осмофильные дрожжи развиваются при высоких концентрациях сахара.

Лучистая энергия

Солнечный свет — необходим фототрофам, остальные виды лучше развиваются в темноте. Инфракрасные лучи оказывают только тепловое действие, ульт­рафиолетовые лучи — вызывают фотохимические изменения в молекулах субстрата клетки. Эффективность зависит от дозы, характера облучаемого субстрата, его

рН, температуры, степени обсемененности и видового состава микрофлоры. УФ-лучи применяются для обеззараживания питьевой воды воздуха лабораторий, лечебных и производственных помещений, хо­лодильных камер и т.д. В течение 6 часов может быть уничтожено до 80 % бактерий и плесеней, находящихся в воздухе.

Радиоустойчивость различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. Для вегетативных клеток бактерий губительная доза лежит в пределах от 10 тыс. до 300 тыс. рад. Чувствительны к облуче­нию кишечная палочка, протей, сальмонеллы, Pseudomonas. Более устойчивы микрококки, споры бактерий, дрожжи (дозы от 500 тыс. до 1 млн. рад). Радуризация — частичное уничтожение микрофлоры на пищевых продуктах (в т. ч. плодах, овощах, ягодах) путем обработки гамма-лучами. При этом увеличива­ются сроки хранения.

Эффективность действия ультразвука зависит от природы организ­мов, частоты колебаний и других факторов. Шаровидные микробы (кокки) более устойчивы, чем палочковидные. Также достаточно устойчивы дрожжи (ложные), особенно устойчивы споры бацилл.

Реакция среды (рН)

Жизнедеятельность микроорганизмов возможна лишь в определенных границах рН. Для грибов и дрожжей характерна слабокислая среда рН = 4,5–5,5. Большинст­во бактерий существуют в диапазоне рН = 6,8–7,3, т.е. нейтральной или слабощелоч­ной. Плесневые грибы могут развиваться в широком диапазоне рН (1,2–11,0). Кислая среда более губительна, чем щелочная. Особенно губительна кислая среда для гнилостных бактерий, вызывающих пищевые отравления. Более устойчивы бактерии, которые сами в процессе жизнедеятельности образуют кислоты (уксусно­кислые, молочнокислые). Некоторые виды дрожжей, плесневых грибов регулируют реакцию среды (подкисляют или подщелачивают).

Химические вещества (антисептики)

Соли тяжелых металлов (золото, серебро, ртуть, медь и др.) даже в ничтожно малых концентрациях оказывают губительное действие на микроорганизмы. Ограниченное применение на практике имеет серебро. Бактерицидное действие проявляют многие окислители: хлор, йод, перекись водорода, перманганат калия, неорганические кислоты: сернистая, борная и пр., а также газы: СО2, SO2 и др., органические соединения: формалин, фенолы (карболовая кислота), спирты, кислоты (салициловая, сорбиновая, бензойная и др.).

Биологические факторы среды

В естественных условиях обитания, на сырье и пищевых продуктах совместно развиваются разнообразные виды микроорганизмов. Между ними устанавливаются многообразные биотические взаимоотношения.

Симбиоз — взаимная польза (кефирные «грибки», закваски типа жидких дрожжей) и ряда других.

Метабиоз — развитие одних видов за счет продуктов жизнедеятельности других, без причинения им вреда (последовательное расщепление белков, углеводов, липидов и т.д.).

Паразитизм — развитие микроорганизмов за счет других живых организмов (возбудители болезней человека, животных, растений). Вирусы, фаги.

Антагонизм — взаимоотношения, когда один вид угнетает развитие или вызывает гибель другого вида (антибиотики, использование антагонизма в пищевой промышленности).

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД

Разнообразные питательные вещества, в которых нуждаются микроорганизмы и которые используются ими для синтеза основных компонентов клетки, роста, размножения и для получения энергии называются питательными веществами, а среда, содержащая питательные вещества, является питательной средой.

Питательные среды имеют исключительное значение в микробиологическом мониторинге природных сред. Правильный подбор питательной среды обеспечивает возможность выделения микроорганизмов из мест обитания, получения накопительных и чистых культур, изучения их морфологии и биохимических особенностей, способствует быстрой и правильной диагностике инфекционных заболеваний, дает возможность для количественного учета микроорганизмов в различных объектах (в пищевых продуктах, воздухе, воде, почве). С помощью питательных сред получают также биомассу полезных для народного хозяйства микроорганизмов и биологически активные целевые продукты.

Требования, предъявляемые к питательным средам

  1. В среде должны быть все необходимые для роста и развития химические элементы.

  2. Среда должна быть сбалансирована по химическому составу. Это значит, что соотношение химических элементов питательной среды и главным образом соотношение органогенных элементов – С:N должно примерно соответствовать этому соотношению в клетке.

  3. Среды должны иметь достаточную влажность, обеспечивающую возможность диффузии питательных веществ в клетку. Для грибов эта влажность обеспечивается содержанием влаги в субстрате не менее 12 %, для бактерий – не менее 20 %.

  4. Среда должна иметь определенное значение рН

    среды. Среди микроорганизмов различают ацидофилы (кислотолюбивые микроорганизмы), алкалофилы (щелочелюбивые микроорганизмы) и нейтрофилы (лучше всего растут в нейтральной среде с рН около 7,0). К ацидофилам относятся грибы и дрожжи. Большинство бактерий – нейтрофилы, для которых активная кислотность среды около 4 ед. рН является губительной. Следует помнить, что при стерилизации среды и в процессе культивирования микроорганизмов, кислотность среды может сильно изменяться. Во избежание изменения рН в среду добавляют буферные системы (например: фосфатный буфер), СаСО3 (для нейтрализации образующихся в результате культивирования органических кислот), вещества органической природы, обладающие буферными свойствами (например: аминокислоты, полипептиды, белки) и др.;

  5. Среды должны быть изотоничными

    для микробной клетки, т.е. осмотическое давление в среде должно быть таким же, как внутри клетки.

  6. Среды должны обладать определенным окислительно-восстановительным потенциалом (rh2), определяющим насыщение ее кислородом. По шкале от 0 до 41 этим индексом можно обозначить любую степень аэробности: насыщенный кислородом раствор обозначают rh2= 41, насыщенный водородом rh2= 0. Облигатные анаэробы размножаются при rh2 не выше 5, аэробы – не ниже 10.

  7. Среды должны быть стерильными, что обеспечивает рост чистых культур микроорганизмов.

Классификация питательных сред

По консистенции питательные среды делятся на жидкие, плотные и сыпучие.

Жидкие среды применяются для накопления биомассы или продуктов обмена микроорганизмов, для обновления долго хранящихся культур, для поддержания и хранения тех чистых культур, которые плохо растут на плотных средах.

Плотные среды необходимы для выделения и описания культуральных свойств чистых культур микроорганизмов, так как на них можно получить изолированные колонии (колония – популяция микроорганизмов, выросших из одной клетки). Плотные питательные среды используются также ля количественного учета микроорганизмов в пищевых продуктах, других объектах внешней среды и для хранения чистых культур.

Плотные среды готовятся из жидких путем добавления гелеобразующих веществ: агар-агара, желатина, геля кремнекислого (силикагеля).

Лучшим гелеобразующим веществом является агар, получаемый из водорослей. Это сложный полисахарид, который образует гель с точкой плавления 96–100 °С и температурой застывания около 40 °С. Поэтому на агаризованных средах можно культивировать почти все микроорганизмы. Кроме того, агар-агар очень редко используется микроорганизмами в качестве питательного субстрата. Для уплотнения жидкой среды в нее вносят в зависимости от степени очистки от 1,5 до 2,5 % агара.

В отличие от агар-агара желатин – это вещество белковой природы, которое получается из костей и хрящей животных при их вываривании, поэтому многие микроорганизмы используют желатин в качестве питательного субстрата и к концу культивирования среда с желатином разжижается. Ограниченное использование желатина в качестве уплотнителя для плотных питательных сред связано также с тем, что по сравнению с агар-агаром он образует менее прочный гель, который плавится при 23–25 °С и застывает при 20 °С, в то время как большинство микроорганизмов развивается при температуре от 25 до 37 °С.

Если требуется получить плотные среды, не содержащие, органических компонентов, или синтетические среды с определенным количественным и качественным составом, то в качестве уплотнителя применяют кремневокислый гель. Получают его путем смешивания равных объемов соляной кислоты с удельной массой 1,1 и жидкого стекла (Na2SiO3, К2SiO3) с последующей разливкой по 25–30 мл в чашки Петри и выдержкой 1–2 ч.

Сыпучие среды применяют в основном в промышленной микробиологии. К таким средам относятся разваренное пшено, отруби, кварцевый песок, смоченный питательным раствором. Такие среды используются для культивирования аэробных микроорганизмов.

По происхождению и составу питательные среды делятся на натуральные (естественные), синтетические (искусственные) и полусинтетические.

Натуральные среды готовятся из продуктов животного и растительного происхождения (отвары злаков, трав, овощные и фруктовые соки, различные экстракты, мясной бульон, автолизат дрожжей, молоко, молочная сыворотка, гидролизаты из растительного сырья и т.д.). Они содержат все ингредиенты, необходимые для роста и развития микроорганизмов. Основным недостатком этих сред является то, что они имеют сложный и непостоянный состав. Наиболее часто применяемыми натуральными питательными средами являются мясопептонный агар (МПА) и мясопептонный бульон (МПБ), предназначенные для культивирования бактерий, а также не охмеленное пивное сусло и сусло-агар, используемые для выращивания и накопления биомассы грибов и дрожжей.

Синтетические среды имеют в своем составе химически чистые органические и неорганические соединения в строго указанных концентрациях. По набору компонентов синтетические питательные среды могут быть сложными (среды для выращивания молочнокислых бактерий) и довольно простыми. Такие среды применяются для исследования обмена веществ, выяснения закономерностей роста или биосинтеза какого-либо метаболита и т.д. Наиболее часто в практической работе используют синтетическую среду Чапека для выращивания грибов и среду Ридер для дрожжей. Основным недостатком синтетических сред является то, что на таких средах микроорганизмы очень долго растут.

Полусинтетические среды в своем составе содержат химически чистые органические и неорганические вещества, (как и в синтетических средах) и вещества растительного или животного происхождения в качестве факторов роста для ускорения роста и развития микроорганизмов. Цель использования полусинтетических сред та же, что и синтетических. Так как натуральные компоненты вносятся в небольших количествах, то их химический состав не учитывается при изучении обменных процессов тех или иных микроорганизмов.

По назначению среды делятся на универсальные (основные), избирательные (накопительные, элективные) и дифференциально-диагностические.

Универсальные среды используются для выращивания многих видов микроорганизмов. К универсальным средам, используемым для выращивания бактерий, относятся мясопептонный агар и бульон (МПА, МПБ), среда для определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (среда для определения КМАФАнМ). Грибы и дрожжи хорошо растут на не охмеленном пивном сусле, сусло-агаре (СА), среде Сабуро.

Избирательные среды обеспечивают развитие только определенных микроорганизмов или группы родственных видов и непригодны для роста других. В такие среды, как правило, добавляют вещества, избирательно подавляющие развитие сопутствующей микрофлоры. Избирательные среды применяют для выделения определенных микроорганизмов из мест их естественного обитания и для получения накопительных культур. В качестве накопительных питательных используют, например жидкие среды Кесслера (используется для накопления бактерий группы кишечной палочки), Мюллера и Кауфмана (для выявления сальмонелл). Элективными средами могут быть плотные питательные среды, такие как молочно-солевой агар и желточно-солевой агар – для выявления и количественного учета в пищевых продуктах коагулазоположительных стафилококков, кровяной агар – для выявления гемолитических стрептококков, агар с гидролизованным молоком и мелом – для количественного учета молочнокислых бактерий.

Дифференциально-диагностические среды используются для определения видовой принадлежности исследуемого микроба, основываясь на особенностях его обмена веществ. Состав этих сред позволяет четко выделить наиболее характерные свойства изучаемого микроорганизма. Примером таких сред является плотная среда Эндо, применяемая для определения бактерий группы кишечной палочки, в состав которой входит лактоза, насыщенный спиртовой раствор фуксина, обесцвеченного перед добавлением в среду 10 % водным раствором сульфата натрия (образуется бесцветная фуксин-сернистая кислота. Кишечная палочка на такой среде ферментирует лактозу с образованием альдегидов, вследствие чего бесцветная фуксин-сернистая кислота переходит в фуксин-сернистое соединение с образованием фуксина, который окрашивает колонии кишечной палочки в красный цвет с металлическим блеском.

studfiles.net

Микроорганизмы и их отношение к окружающей среде

Условия внешней среды имеют большое значение для жизни микроорганизмов. Температура и влажность, наличие кислорода, освещенность и другие факторы среды влияют на рост микроорганизмов и распространение их в природе.

Влажность. Микроорганизмы могут жить и размножаться только в присутствии свободной воды, находящейся в среде главным образом в капельно — жидком виде. Растворенные в такой воде питательные вещества могут поступать в микробную клетку.

Большое влияние на рост микроорганизмов оказывает концентрация растворенных в воде соединений. Если их содержится мало, раствор называется гипотоническим. При оптимальной концентрации вещества создаются условия для лучшего роста микроорганизма. Увеличение концентрации вещества приводит к задержке роста организма в связи с повышением осмотического давления в окружающей среде. Раствор с высоким осмотическим давлением называется гипертоническим.

В растворах, имеющих более высокое осмотическое давление, чем внутри микробной клетки, последние не могут жить. Это объясняется тем, что вода выходит из клетки наружу, клетка обезвоживается, и протопласт сжимается. Данное явление носит название плазмолиза. В среде с очень низким осмотическим давлением вода будет поступать внутрь клетки, оболочка которой может лопнуть. При этом наблюдается плазмоптиз.

Осмотическое давление клетки у грамположительных бактерий достигает 3• 106 Па, у грамотрицательных — 4• 105 — 8-105 Па. Следовательно, в растворах с высоким осмотическим давлением — около 9-106—107 Па (15—20%-ный NaCl)—создаются условия, невозможные для роста бактерий и ряда других организмов. Высокое осмотическое давление среды не препятствует росту лишь некоторых микроорганизмов, называемых осмофильными, то есть «любящими» высокое осмотическое давление. Так, многие плесени из родов Aspergillus и Penicillium могут расти на едва увлажненных субстратах. Осмотическое давление в их клетке достигает 2-105 — 2,5-105 Па. Мед иногда разлагается дрожжами, которые растут при содержании сахара 70—80%. Некоторые из этих осмофильных дрожжей развиваются только при высокой концентрации сахара, но не выносят высокой концентрации солей.

Имеются организмы, которые могут жить лишь при очень высоких концентрациях солей (NaCl). Это галофильные, то есть «любящие» высокую концентрацию солей, организмы (лат. halo — соль).

Они представлены двумя основными типами: умеренными галофилами, которые развиваются при содержании соли 1—2%, хорошо растут в среде с 10% соли, но могут выносить даже 20% — ное ее содержание (большинство бактерий не переносят концентрации NaCl выше 5%) и экстремально галофильными бактериями родов Halobacterium и Halococcus, которые требуют около 12 — 15% солей и способны хорошо расти в насыщенном растворе NaCl — при 32%-ной концентрации соли.

Действие высоких концентраций солей на микроорганизмы может быть обусловлено как самим растворенным веществом, так и его влиянием на активность воды (aw). Любое вещество, которое содержится в растворителе, притягивает молекулы этого растворителя и, следовательно, снижает их подвижность. Активность воды определяют по уравнению:

Где Р и P0 — соответственно давление пара раствора и растворителя (чистой воды) ; п1, и п2 — соответственно число молей растворителя и растворенного вещества.

Величины aw, лимитирующие рост различных бактерий, колеблются в пределах от 0,75 до 0,96. Считают, что не всегда можно заранее сказать, будет ли растворенное вещество оказывать на бактерии специфическое действие или влиять на доступность воды.

Неспособность микроорганизмов расти на средах с высокими концентрациями солей (например, NaCl) или сахаров успешно используют в пищевой промышленности для консервирования различных продуктов.

Большое внимание уделяют установлению значения воды для микроорганизмов в засушливых условиях и роли воды в жизнедеятельности микроорганизмов в природе. Обстоятельные исследования влияния недостатка воды (водного стресса) или высушивания на живые организмы были проведены на грибах, бактериях, водорослях и др. Установлено, что большинство микроорганизмов переносят высушивание хорошо. Наиболее устойчивые к обезвоживанию компоненты почвенного микробоценоза — грибы. Способность грибов переносить водный стресс и функционировать при низком водном потенциале имеет большое значение для поддержания непрерывности круговорота питательных веществ в природе.

Устойчивость к обезвоживанию у разных бактерий весьма различна. Например, численность жизнеспособных клеток Pseudomonas, внесенных в воздушно-сухую почву, после их выдерживания в течение месяца, снижается в 100 раз. В то же время Azotobacter остается жизнеспособным в почве даже через десятки лет ее хранения в воздушно-сухом состоянии. Интересны исследования, показавшие, что водный стресс приводит к возрастанию процентного содержания актиномицетов среди всех групп микроорганизмов, обнаруживаемых в почве. Это связано с большей выживаемостью актиномицетов в почве по сравнению с грибами и бактериями. Следовательно, выживаемость микроорганизмов в сухой почве существенно возрастает, если определенный организм формирует те или иные устойчивые формы. Так, вегетативные клетки Pseudomonas обладают довольно высокой чувствительностью к водному стрессу, в то время как цисты азотобактера и споры актиномицетов значительно более устойчивы.

Снижение водного потенциала обусловливает подавление в почве таких важных процессов, как нитрификация и симбиотическая азотфиксация. Поэтому при оценке влияния засухи на сельскохозяйственные растения не следует недооценивать и воздействие водного стресса на почвенные микроорганизмы и на процессы, ими осуществляемые.

При дефиците влаги микроорганизмы не размножаются. В целом ряде высушенных пищевых продуктов (рыба, мясо, фрукты и др.) хотя и имеется много живых микроорганизмов, но развиваться они не могут. При увлажнении высушенных продуктов начинается интенсивное размножение микроорганизмов, что часто приводит к порче продуктов.

Высушивание микроорганизмов в глубоком вакууме обеспечивает сохранение их в живом состоянии в течение многих лет, так как в клетках таких высушенных организмов биологические процессы резко замедлены. В настоящее время метод быстрого высушивания в условиях вакуума (в средах специального состава) широко используют для сохранения производственных и музейных культур микроорганизмов. Существует метод получения сухих культур микроорганизмов путем высушивания из замороженного состояния (—76°С) под высоким вакуумом. Этот процесс называется лиофилизация. Споры не только бактерий, но и других микроорганизмов хорошо переносят высушивание.

Влияние воды на развитие микроорганизмов связано с ее поверхностным натяжением. Последнее служит показателем силового ноля поверхности воды. Поверхностное натяжение воды при 20°С равно 7,3-10-2 Н/м.

Существует очень мало веществ, способных повышать поверхностное натяжение, но много — обусловливающих его понижение. Это так называемые поверхностно – активные вещества. Они снижают поверхностное натяжение благодаря тому, что не образуют с водой гомогенных растворов, а находятся на ее поверхности в значительно более высокой концентрации, чем в массе воды. Снижение поверхностного натяжения зависит непосредственно от соотношения концентрации этого вещества на поверхности и в массе воды.

Мыльные растворы или другие вещества, понижающие поверхностное натяжение, например алифатические спирты с длинной цепью или желчные кислоты, токсичны для микроорганизмов.

Снижение поверхностного натяжения питательных сред приводит к изменениям физиологических процессов в клетке микроорганизмов, что проявляется в изменении клеточной проницаемости (разрушение осмотического барьера), остановке процессов размножения и роста микроорганизмов.

На средах с низким поверхностным натяжением размножение некоторых видов бактерий приостанавливается, при этом образуются очень крупные деформированные клетки, задерживается или даже полностью прекращается образование спор. Ряд бактерий вообще не растет на средах с низким поверхностным натяжением.

Многие поверхностно — активные вещества добавляют к дезинфицирующим средствам для повышения их смачивающей способности. Например, смесь мыла (поверхностно — активное вещество), фенола и крезола (обладают бактерицидными свойствами) — весьма эффективное дезинфицирующее средство.

metronidazole over the counter online pharmacy

Температура. Микроорганизмы лишены механизмов, регулирующих температуру, поэтому их существование определяется температурой окружающей среды. Как и для всех живых организмов, для них имеется свой температурный диапазон, ограниченный минимальными и максимальными температурами.

Микроорганизмы становятся недеятельными, если температура окружающей среды опускается несколько ниже 0°С, большинство их не может жить при температуре выше 40°С, в то же время некоторые размножаются при 70—75 и даже 105°С.

По отношению к температуре микроорганизмы могут быть разделены на группы, приведенные в таблице 1.

Психрофилы (от греч. психрос — холод) — «холодолюбивые» организмы. К психрофилам относятся некоторые почвенные и морские бактерии, а также болезнетворные для рыб и водных растений микроорганизмы.

Многие психрофилы хорошо размножаются при температурах, благоприятных для мезофилов. Однако они могут расти, хотя и медленно, при 0°С и ниже, их называют факультативными психрофилами.

Другие микроорганизмы из этой группы приспособились к существованию при более низких температурах (около 0°С и ниже), при 25°С и выше они погибают. Температурный оптимум для них лежит между 5 и 15°С. Подобные микроорганизмы относят к облигатным психрофилам.

Выделяют и так называемых психротрофов, которые могут расти при 5°С или ниже независимо от максимальных или оптимальных для них температур роста.

Среди психрофилов имеются бактерии и грибы. Психрофилы встречаются главным образом в холодных районах земного шара с устойчивым температурным режимом.

Мезофилы (от греч. мезос — средний, промежуточный) имеют температурный оптимум 30—45°, а минимум 10—15°С. Большинство микроорганизмов относятся к этой группе, в том числе болезнетворные. Патогенные для человека и теплокровных животных микробы имеют оптимум около 37°С.

Термофилы (от греч. термо — тепло) — теплолюбивые микроорганизмы, развиваются в зоне высоких температур. Минимум не, ниже 35—40°С, оптимум 55—75°С. Облигатные термофилы не растут уже при 37°С, но факультативные формы способны развиваться при 30—35°С и даже при более низкой температуре.

Способность некоторых неспорообразующих бактерий горячих источников существовать при температурах от 40 до 93°С и выше дало основание 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.

В природе термофильные микроорганизмы обитают в горячих источниках и принимают непосредственное участие в процессах самонагревания навоза, сена, зерна и т. д.

Термофильные формы имеются у бактерий, актиномицетов, водорослей, грибов и простейших.

Микроорганизмы по-разному относятся к предельным (низким и высоким) температурам. Если низкие температуры, такие, как —190°С (жидкий воздух) или —252°С (жидкий водород), микробные клетки переносят, после размораживания сохраняя способность к росту, то под влиянием высоких температур они довольно быстро погибают. Высокие температуры (60°С и выше) вызывают коагуляцию белков и инактивацию ферментов у психрофильных и мезофильных микроорганизмов. Обычно при 60—70°С погибают вегетативные клетки этих организмов. Споры бактерий могут выдерживать температуру кипения воды в течение нескольких часов.

Нагревание до температуры 100—120°С используют в микробиологии для полного уничтожения вегетативных форм микроорганизмов и их спор. Это наиболее удобный и надежный способ стерилизации различных предметов (лат. sterilis — бесплодный). Имеется несколько способов стерилизации с использованием высокой температуры. Наиболее широко применяется стерилизация сухим жаром (для сухих объектов) при температуре 160°С в течение 2 ч и стерилизация паром в автоклаве (для влажных объектов) при 120°С в течение 15—20 мин.

Кислотность среды. Реакция среды, в которой обитают микроорганизмы, оказывает на них большое влияние. Это один из наиболее важных факторов, от которых зависит рост и размножение микроорганизмов, так как он определяет доступность для организма различных веществ и неорганических ионов.

Напомним, что активная реакция среды является функцией ионов водорода, их активности и концентрации. Кислотность среды выражается символом pH. Значения pH лежат в интервале от О до 14 и представляют собой десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком. Значения pH кислых сред находятся в пределах 0—6, щелочных — 8—14, нейтральная точка соответствует pH 7,07.

Для большинства микроорганизмов оптимальное значение pH — около 7. Очень кислая или очень щелочная реакция среды обычно токсичны для бактерий. Предельные значения pH, выше и ниже которых известные в настоящее время микроорганизмы прекращают рост и размножение, приблизительно равны 1 и 11. При pH 1 могут существовать лишь немногие бактерии и грибы, при pH 11 — только некоторые водоросли, грибы и бактерии. За редкими исключениями, бактерии не способны расти при pH ниже 4. Большая часть бактерий не размножается при pH выше 9. Следовательно, диапазон pH, при котором они развиваются, колеблется в пределах 4—9.

Имеются бактерии, которые лучше растут при щелочной реакции (pH 10 и выше). Такие организмы называются Алкалофильными. Найдены также бактерии, способные развиваться в очень кислой среде, это ацидофильные микроорганизмы. Они облигатно нуждаются для роста в очень низких значениях pH (3 и менее).

Некоторые микроорганизмы (например, молочнокислые, маслянокислые и др.) производят так много кислоты в процессе обмена веществ, что это приводит к остановке роста, а иногда и к гибели их.

Известны микроорганизмы, которые растут при экстремальных значениях pH. Например, представитель облигатных экстремальных ацидофилов Thiobacillus thiooxidans может развиваться при pH 0,9—4,5 (оптимум 2,5).

Грибы и дрожжи хорошо размножаются и при низком (pH 2—3), и довольно высоком значении pH (8—10). Многие грибы предпочитают кислую среду, и имеют тенденцию расти лучше при pH 5—6.

Значительная часть бактерий, несмотря на то, что не растет при pH ниже 4,5, может выносить такие низкие pH, как 1 или даже 0,1, не подвергаясь заметному отрицательному влиянию. Это так называемые кислотоустойчивые микроорганизмы. К ним принадлежат тионовые бактерии, окисляющие сероводород и серу, а также некоторые другие микроорганизмы.

Среди бактерий обнаружено несколько организмов, устойчивых к щелочной среде с pH 10 и выше. Сюда следует отнести Bacillus pasteurii, бактерию, расщепляющую мочевину и хорошо растущую при pH, близком к 11. Выделены и другие бациллы, очень устойчивые к щелочной среде.

В процессе своей жизнедеятельности некоторые микроорганизмы могут не только подкислять среду, но и вырабатывать щелочные продукты. Например, при разложении мочевины и белков образуется аммиак, подщелачивающий среду.

Отрицательное влияние кислотности среды на большинство микроорганизмов используется в практике консервирования пищевых продуктов, при приготовлении маринадов, силоса, квашеной капусты и т. д.

Влияние кислорода. Большинству живых существ необходим кислород. Микроорганизмы, нуждающиеся для жизни в кислороде, получили название облигатных (строгих) аэробов. К ним относится большая часть бактерий и грибов.

Некоторые микроорганизмы совсем не используют кислород. Это анаэробы. Они бывают двух типов: облигатные анаэробы, для них кислород токсичен, и аэротолерантные анаэробы, которые не погибают при контакте с кислородом.

Токсичность кислорода для облигатных анаэробов определяется тем, что эти организмы не имеют окислительных ферментов — супероксиддисмутазы и каталазы, обычно содержащихся в клетках аэробов и аэротолерантных анаэробов и защищающих организм от токсичных продуктов кислородного обмена (Н2О2 и др.). К облигатным анаэробным микроорганизмам относятся, например, бактерии рода Clostridium, ряд представителей которого может фиксировать азот атмосферы, вызывать некоторые болезни (газовую гангрену и т. д.), а также анаэробные актиномицеты.

Существуют факультативные анаэробы — микроорганизмы, имеющие анаэробный тип метаболизма, но в то же время нечувствительные к кислороду. К ним относятся некоторые кишечные бактерии, представители рода Serratia и др. Факультативно анаэробные микроорганизмы в зависимости от условий среды могут иметь или окислительный, или бродильный тип обмена. Так, многие дрожжи способны при доступе воздуха окислять сахар до СО2 и Н2О, а в анаэробных условиях они вызывают спиртовое брожение. Сахар при этом превращается в этиловый спирт и углекислоту.

К факультативно-анаэробным бактериям относятся представители родов Bacillus, Vibrio, Escherichia, патогенные бактерии из родов Salmonella, Shigella, Staphylococcus и др.

В природе имеются микроорганизмы, удовлетворяющиеся небольшими количествами кислорода,— м и к р о а э р о ф и л ы. Они лучше растут при парциальном давлении кислорода, значительно более низком, чем в воздухе.

Гидростатическое давление. Обычное давление не оказывает существенного влияния на микробные клетки. Однако очень высокое гидростатическое давление может остановить рост микробов. Так, при давлении выше 5-107 Па большинство микроорганизмов не растут.

Умеренное давление (1-107—5-107 Па) обычно угнетает рост и размножение микроорганизмов. В то же время существуют микроорганизмы, обитающие в грунтах и водах океана, которые могут размножаться при высоком давлении. Многие из этих микроорганизмов совершенно не размножаются при обычном атмосферном давлении, их называют барофильными. Существуют также баротолерантные микроорганизмы, которые размножаются при нормальном атмосферном давлении, но хорошо переносят высокое давление.

В настоящее время возникло новое направление в микробиологии—баробиология микроорганизмов, которая изучает роль гидростатического давления как экологического фактора, оказывающего влияние на распространение и активность микроорганизмов в глубине морей и океанов.

Химические факторы. Химические ядовитые вещества, попадая в бактериальную клетку, взаимодействуют с теми или иными важными составными компонентами ее и нарушают функции бактерий. Это приводит к остановке роста организма (бактериостатический эффект) или его гибели (бактерицидный эффект).

Действие химических веществ на микроорганизмы зависит от природы вещества, особенностей микроорганизма и факторов внешней среды, таких как температура, состав среды, время воздействия и т. д.

По характеру действия химические соединения делят на несколько групп:

Поверхностно-активные вещества — жирные кислоты, мыла, детергенты, вызывающие повреждение клеточной стенки;

Фенол, крезол и их производные, не только повреждающие клеточную стенку, но и воздействующие на белки цитоплазмы;

Акридины (вещества типа дибензопиридина), обладающие сродством к нуклеиновым кислотам и нарушающие процессы клеточного деления;

Формальдегид (40%-ный раствор формалина), вызывающий денатурацию белков;

Соли тяжелых металлов, приводящие к коагуляции белков, а поэтому обусловливающие гибель не только микроорганизмов, но и вирусов.

Характер действия ядовитого вещества — бактерицидный или бактериостатический — зависит от его концентрации, то есть его токсичность определяется дозой. Кроме того, среди микроорганизмов имеются формы, устойчивые к действию общих клеточных и метаболических ядовитых веществ (фенол, окись углерода, сероводород и др.), а некоторые обладают способностью использовать их в качестве источников питания.

Для ряда ядовитых веществ выявлен механизм их противомикробного действия. Растворы токсических соединений применяются в качестве дезинфицирующих средств в медицине, пищевой промышленности. В сельском хозяйстве их используют для химической дезинфекции (протравливания) семян и почвы. Такого рода дезинфекция обычно направлена против определенного возбудителя заболевания и называется частичной дезинфекцией.

Радиация (излучение). Свет — необходимый фактор для роста фотосинтезирующих зеленых и пурпурных бактерий, которые имеют пигменты, обеспечивающие им возможность поглощать энергию светового луча и превращать ее в химическую. Для большинства других бактерий радиация, видимая и невидимая, является или бесполезной, или вредной.

Энергия излучения переносится порциями, называемыми квантами. Количество энергии изменяется в зависимости от длины волны: большая длина волны дает немного энергии. Так, инфракрасные лучи с большой длиной волны характеризуются низким содержанием энергии, а короткие ультрафиолетовые и рентгеновские лучи обладают высокой энергией.

Действие, производимое квантом на материю, является функцией заключенной в нем энергии и, следовательно, длины его волны. Кванты инфракрасного света, имеющего длину волны более 1200 нм, содержат такое незначительное количество энергии, что они не способны вызывать химических изменений в поглощающей материи, и их энергия превращается в тепло. Этим объясняется хорошо известный тепловой эффект инфракрасных ламп. Энергия радиаций с длиной волны от 1200 (близкая к инфракрасным лучам) до 200 нм (ультрафиолетовые лучи) достаточна для того, чтобы произвести фотохимические изменения в поглощающих молекулах или атомах. При длине волны 200 нм и менее (рентгеновские лучи, а-частицы, космические лучи) энергия квантов столь высока, что молекулы ионизируются. Этот род радиации часто относят к ионизирующей.

Живая материя содержит многие виды молекул, химическая структура которых способствует поглощению лучистой энергии. Такие молекулы могут подвергаться фотохимическим реакциям. Нуклеиновые кислоты и белки — важнейшие составные части живой материи — обладают структурами, допускающими очень сильное поглощение ультрафиолетового света, и фотохимические изменения, возникающие при этом, очень вредны для живых клеток. Следовательно, ультрафиолетовый свет — сильный бактерицидный агент. Наиболее эффективная область спектра имеет длину волны около 260 нм и поглощается нуклеиновыми кислотами. Вероятно, гибель клетки от ультрафиолетового излучения почти всецело происходит за счет фотохимического разрушения этих соединений. Когда воздействие ультрафиолетового света недостаточно сильное, чтобы убить клетку, он может вызывать мутации. В практических целях ультрафиолетовые лампы используют для стерилизации воздуха.

Видимая часть света оказывает некоторое отрицательное действие на микроорганизмы, особенно лишенные пигмента. Микробы, живущие на субстратах, которые подвергаются воздействию солнечных лучей, содержат в своих клетках каротиноидные пигменты. Эти пигменты обладают защитным свойством против ультрафиолетовых лучей и видимого излучения. Многие микрококки и сарцины, обнаруживаемые в воздухе, также содержат каротиноидные пигменты и поэтому не гибнут на солнечном свету.

Ионизирующая радиация (рентгеновские лучи, а-частицы, у-из — лучение и др.) при низких дозах оказывает мутагенный эффект, а при высоких — обладает летальным действием на микроорганизмы, что позволяет использовать ее для стерилизации различных материалов, консервирования пищевых продуктов и т. д. При этом свойства стерилизуемого материала не изменяются.

Взаимодействие факторов внешней среды. Мы рассмотрели влияние различных физических и химических факторов внешней среды на микроорганизмы. Однако в действительности влияние одного фактора весьма редкое явление. В природной обстановке, а нередко и в условиях искусственной культуры на микроорганизмы оказывают воздействие многие факторы среды одновременно. Подчас это резко влияет на эффективность действия основного фактора. Так, pH среды изменяет летальный эффект температуры. Бактерии гораздо легче могут быть уничтожены при нагревании в кислой среде, чем в нейтральной или щелочной. Летальный эффект рентгеновских лучей очень сильно повышается в присутствии молекулярного кислорода. Бактерии могут быть защищены от воздействия рентгеновских лучей, если они облучаются в среде, компоненты которой находятся в восстановленном состоянии. Потребности микроорганизмов в ростовом факторе могут увеличиваться с повышением температуры и т. д.

Таким образом, термины «оптимальная температура» или «оптимальный pH» для роста данной бактерии имеют реальное значение, если все другие факторы внешней среды известны.

Сложность взаимодействия между различными факторами внешней среды чрезвычайно затрудняет определение оптимальных условий роста микроорганизмов. Тем не менее, этот вопрос имеет не только большое теоретическое, но и практическое значение.

Взаимоотношения микроорганизмов. Микроорганизмы в природной обстановке живут в тесной взаимосвязи друг с другом и со всем населением окружающей среды. Взаимоотношения между микроорганизмами бывают либо благоприятными, то есть приносящими взаимную пользу, либо вредными, антагонистическими. Между этими типами взаимоотношений можно провести лишь условную границу, они могут меняться в результате изменения окружающей среды.

В ряде случаев наблюдаются ассоциативные взаимоотношения между микроорганизмами. Изменяя компоненты среды, микроорганизмы могут создавать обстановку для благоприятного существования других микроскопических существ. Так, аэробы, поглощая кислород, благоприятствуют развитию анаэробов.

Нередко продукты жизнедеятельности одних видов микробов, служат источником энергии или питательных веществ для других (явление метабиоза). Нитрифицирующие бактерии получают необходимую им энергию при окислении аммиака, образующегося в результате жизнедеятельности аммонифицирующих бактерий. Для других микробов аммиак служит источником азота. Продукты обмена веществ бактерий, расщепляющих клетчатку, используются фиксаторами азота и т. д.

Существуют ассоциации двух разных видов микроорганизмов (или микро — и макроорганизмов) в условиях тесного и длительного пространственного контакта, когда оба партнера взаимно адаптируются к совместному существованию. Такие взаимоотношения между организмами называют симбиозом.

Типы симбиоза между микроорганизмами, а также между микроорганизмами и растениями (животными) делят на две категории: эктосимбиоз и эндосимбиоз. При экзосимбиозе микроорганизм занимает внешнее положение по отношению к клеткам организма-хозяина (более крупного из двух симбионтов), а при эндосимбиозе микроорганизм растет и развивается внутри клеток хозяина.

Разные типы симбиоза существенно отличаются и по относительной выгоде, которую получает каждый из партнеров ассоциации. При мутуалистическом, или взаимовыгодном, симбиозе оба партнера извлекают пользу от ассоциативного существования; при паразитическом симбиозе пользу получает только один из партнеров, в то время как второй не получает ничего, а часто даже приобретает различной степени повреждения. Следует отметить, что тип симбиоза может измениться при смене условий окружающей среды и взаимоотношения, бывшие вначале взаимовыгодными, могут стать паразитическими, и наоборот.

По степени взаимозависимости партнеров выделяют факультативный и облигатный симбиоз. При факультативном симбиозе партнеров можно культивировать друг без друга. В случае если симбионтов нельзя культивировать в изолированном виде, то симбиоз называют облигатным.

Можно привести несколько примеров мутуалистического симбиоза. Так, развитие или половое размножение некоторых дрожжей и грибов идет лишь в присутствии других микроорганизмов. Взаимоотношения подобного рода обусловливаются, по всей вероятности, образованием микробами-спутниками веществ типа ауксинов, или факторов роста, которые нужны для прохождения определенных фаз развития. Многие бактерии, нуждающиеся в витамине B12, получают его от других микробов, которые обладают способностью синтезировать это соединение. Известны и такие взаимоотношения, как симбиоз гриба с растением при образовании микориз; симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями; симбиоз целлюлозоразлагающих бактерий, обитающих в рубце животных, с животным и др.

Паразитический симбиоз широко распространен в мире микроорганизмов. Так, некоторые миксобактерии способны лизировать клетки бактерий и питаться их содержимым.

В 1963 г. немецкий микробиолог Штольп открыл очень мелкую бактерию, названную им Bdellovibrio bacteriovorus (вибриопиявка), являющуюся облигатным паразитом бактерий. Сначала этот паразит прикрепляется к клеточной стенке бактерии, затем проникает внутрь ее, быстро увеличивается в размерах и размножается. Когда содержимое клетки переварено, клеточная стенка пораженной бактерии разрушается, вибрионы выходят наружу и поражают новые бактериальные клетки. Существует ряд Bdellovibrio, каждый из которых поражает определенные виды бактерий. Они паразитируют преимущественно па грамотрицательных бактериях, в частности на псевдомонадах и энтеробактериях. Bdellovibrio встречаются в почве и воде.

Некоторые бактерии и грибы образуют специальные приспособления для захвата микроорганизмов и мелких животных. Запутавшиеся в них существа погибают и лизируются, после чего служат источником питания. Ряд видов грибов живет за счет грибов других видов. Иногда мицелий грибов разрушается актиномицетами.

Примером паразитического симбиоза может служить и инфекционная болезнь, при которой хозяин постепенно ослабевает и в конце концов может погибнуть.

Бактерии служат пищей для основной массы простейших, причем набор используемых для питания бактерий у различных простейших варьирует.

Антагонизм между микроорганизмами может быть вызван следующими причинами: 1) конкуренцией за питательные вещества; 2) действием антибиотиков, вырабатываемых некоторыми микроорганизмами; 3) уничтожением одних микроорганизмов другими.

Уровень питательных веществ имеет большое значение для сохранения тех или иных видов микроорганизмов в почве. Например, опыты, проведенные в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева, показали, что в длительно парующей почве исчезают многие сапрофитные бактерии. Это результат непоступления в почву свежих растительных остатков. В подобной обстановке вымирают типичные сапрофиты и конкурентоспособными оказываются микроорганизмы, использующие перегнойные соединения почвы. По этой же причине в почве отмирают многие грибные фитопаразиты.

Определенные виды микроорганизмов могут погибать или угнетаться антибиотиками микробного происхождения. Антибиотики — химические вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, обладающие способностью подавлять рост микробов и даже убивать их. Известны антибиотики, вырабатываемые грибами (пенициллин, аспергиллин), актиномицетами (стрептомицин) и бактериями (грамицидин С). Антибиотики широко применяются в медицине и в сельском хозяйстве.

agroinf.com

Влияние условий внешней среды на микроорганизмы.

Жизнедеятельность микробов находится в зависимости от окружающей среды. Создавая те или иные условия в среде, где развиваются микробы, можно способствовать развитию полезных и подавлять жизнедеятельность вредных микробов.

         Основными факторами, влияющими на жизнедеятельность микробов являются:

1. Температура. Все микробы имеют максимальную, оптимальную и минимальную температуру своего развития. Оптимальная температура для большинства микробов 25-35 °С. Поэтому продукты в этих условиях быстро портятся.

Минимальный температурный предел от -6 до – 20 °С. Но при такой температуре микробы не гибнут, а лишь замедляют свое развитие. При разморозке вновь начинают свою деятельность.

         Максимальная температура (45 – 50 °С) также приостанавливает размножение микробов. Дальнейшее повышение ведет к гибели.

2. Влажность. Повышенная влажность увеличивает количество растворимых питательных веществ, следовательно, способствует питанию и развитию микробов. Поэтому пищевые продукты, содержащие большое количество влаги (молоко, мясо, рыба, овощи, плоды), быстро портятся. Поэтому надежным способом сохранения продуктов от порчи является сушка.

3. Свет. Прямой солнечный луч губит микробы, в том числе и болезнетворные. Губительны ультрафиолетовые лучи солнца и специальных ламп БУВ, используемых для дизенфекции воды, воздуха.

4. Химические вещества. Многие химические соединения губительно действуют на микробы и используются для их уничтожения. Так хлорную известь применяют для дизенфекции рук.

5. Биологические факторы. Микробы в процессе жизнедеятельности могут влиять друг на друга, способствуя развитию или угнетению. Многие бактерии, плесневелые грибы выделяют в окружающую среду вещества – антибиотики, губительно действующие на развитие других микробов. Другими веществами, близкими к антибиотикам по характеру действия на микробы, являются фитонциды. Это вещества, выделяемые многими растениями (луком, чесноком, хреном, цитрусовыми), убивают болезнетворные микробы дизентерии, гнилостную палочку.

 

Распространение микробов в природе.

Микробы широко распространены в природе: в почве, в воде, воздухе.

Самой благоприятной средой для развития микробов является почва, в 1 г которой находится до нескольких миллиардов микробов. Развитию микробов в почве способствует имеющиеся в ней питательные вещества,  постоянная влажность, температура, отсутствие солнечного света. Больше всего микробов содержится на глубине от 1 до 30 см. В песчаной почве их меньше, чем в черноземе.

Для некоторых микроорганизмов вода является естественной средой обитания, особенно в открытых водоемах: реках, морях, озерах. Со сточными водами могут попадать болезнетворные микробы. Такую воду следует подвергать тщательной очистке – отстаивать, фильтровать, озонировать, обрабатывать ультрафиолетовыми лучами.

Воздух – неблагоприятная среда для жизни микроорганизмов и чистота его зависит от степени запыленности и загрязнения выбросами промышленных предприятий. Воздух чище зимой, чем летом; над океанами и морями чище, чем над сушей; над лесными массивами чище, чем над распаханной землей, в сельской местности чище,  чем в городе.

 

 

foodteor.ru

4.3. Влияние факторов окружающей среды на микробы

Физические, химические и биологические факторы окружающей среды оказывают раз­личное воздействие на микроорганизмы: бак­терицидное — приводящее к гибели клетки; бактериостатическое — подавляющее размно­жение микроорганизмов; мутагенное — изме­няющее наследственные свойства микробов.

4.3.1. Влияние физических факторов

Влияние температуры. Представители различ­ных групп микроорганизмов развиваются при определенных диапазонах температур. Бактерии,

растущие при низкой температуре, называют психрофилами; при средней (около 37 °С) — ме­зофитами; при высокой — термофилами.

Психрофильные микроорганизмы растут при температуре от -10 до 40 «С; температурный оп­тимум колеблется от 15 до 40 °С, приближаясь к температурному оптимуму мезофильных бакте­рий. К психрофилам относится большая группа сапрофитов — обитателей почвы, морей, пре­сных водоемов и сточных вод (железобактерии, псевдомонады, светящиеся бактерии, бациллы). Некоторые психрофилы могут вызывать порчу продуктов питания на холоде. Способностью расти при низких температурах обладают и некоторые патогенные бактерии (возбудитель псевдотуберкулеза размножается при темпера­туре 4 «С, а возбудитель чумы — в диапазоне от 0 до 40 °С при оптимуме роста 25 °С). В зависи­мости от температуры культивирования свойс­тва бактерий меняются. Так, Serratia marcescens образует при температуре 20-25 °С большее ко­личество красного пигмента (продигиозана), чем при температуре 37 °С. Возбудитель чумы, выращенный при 25 °С, вирулентнее, чем при 37 «С. Синтез полисахаридов, в том числе кап-сульных, активизируется при более низких тем­пературах культивирования.

Мезофилы растут в диапазоне температур от 10 до 47 °С, оптимум роста около 37 «С. Они включают в себя основную группу патоген­ных и условно-патогенных бактерий.

Термофильные бактерии развиваются при бо­лее высоких температурах (от 40 до 90 °С). На дне океана в горячих сульфидных водах жи­вут бактерии, развивающиеся при температуре 250—300 °С и давлении 265 атм. Термофилы обитают в горячих источниках, участвуют в процессах самонагревания навоза, зерна, сена. Наличие большого количества термофилов в почве свидетельствует о ее загрязненности на­возом и компостом. Поскольку навоз наиболее богат термофилами, их рассматривают как по­казатель загрязненности почвы.

Температурный фактор учитывается при осу­ществлении стерилизации. Вегетативные фор­мы бактерий погибают при температуре 60 °С в течение 20—30 мин., споры — в автоклаве при 120 °С в условиях пара под давлением.

Микроорганизмы хорошо переносят дейс­твие низких температур. Поэтому их можно

долго хранить в замороженном состоянии, в том числе при температуре жидкого азота (-173 °С).

Высушивание. Обезвоживание вызывает на­рушение функций большинства микроорга­низмов. Наиболее чувствительны к высушива­нию возбудители гонореи, менингита, холеры, брюшного тифа, дизентерии и другие пато­генные микроорганизмы. Более устойчивыми являются микроорганизмы, защищенные сли­зью мокроты. Так, бактерии туберкулеза в мок­роте выдерживают высушивание до 90 дней. Устойчивы к высушиванию некоторые кап-суло- и слизеобразующие бактерии. Особой устойчивостью обладают споры бактерий. Например, споры возбудителя сибирской язвы могут сохраняться в почве столетиями.

Для продления жизнеспособности, при консервировании микроорганизмов, ис­пользуют лиофилизацию — высушивание под вакуумом из замороженного состояния. Лиофилизированные культуры микроорга­низмов и иммунобиологические препараты длительно (в течение нескольких лет) сохра­няются, не изменяя своих первоначальных свойств.

Действие излучения. Ионизирующее излу­чение применяют для стерилизации одно­разовой пластиковой микробиологической посуды, питательных сред, перевязочных ма­териалов, лекарственных препаратов и др. Однако имеются бактерии, устойчивые к действию ионизирующих излучении, напри­мер Micrococcus radiodurans был выделен из ядерного реактора.

Неионизирующее излучение — ультрафи­олетовые и инфракрасные лучи солнечного света, а также ионизирующее излучение — гамма-излучение радиоактивных веществ и электроны высоких энергий губительно дейс­твуют на микроорганизмы уже через корот­кий промежуток времени.

Ультрафиолетовые лучи, достигающие по­верхности земли, имеют длину волны 290 нм. УФ-лучи применяют для обеззараживания воздуха и различных предметов в больницах, родильных домах, микробиологических лабо­раториях. С этой целью используют бактери­цидные лампы ультрафиолетового излучения с длиной волны 200—400 нм.

4.3.2. Влияние химических веществ

Химические вещества могут оказывать раз­личное действие на микроорганизмы: служить источниками питания; не оказывать какого-либо влияния; стимулировать или подавлять рост, вызывать гибель. Антимикробные хими­ческие вещества используются в качестве ан­тисептических и дезинфицирующих средств, так как обладают бактерицидным, вирули-цидным, фунгицидным действием и т. д.

Химические вещества, используемые для дезинфекции, относятся к различным груп­пам, среди которых наиболее широко пред­ставлены хлор-, йод- и бромсодержащие со­единения и окислители (см. разд. 7.7).

4.3.3. Влияние биологических факторов Микроорганизмы находятся в различ­ ных взаимоотношениях друг с другом. Совместное существование двух различных организмов называется симбиозом (от греч. simbiosis — совместная жизнь). Различают несколько вариантов полезных взаимоотно­ шений: метабиоз, мутуализм, комменсализм, сателлизм.

Метабиоз — взаимоотношение микроор­ганизмов, при котором один из них исполь­зует для своей жизнедеятельности продукты жизнедеятельности другого. Метабиоз ха­рактерен для почвенных нитрифицирую­щих бактерий, использующих для своего метаболизма аммиак — продукт жизнеде­ятельности аммонифицирующих почвен­ных бактерий.

Мутуализм — взаимовыгодные взаимо­отношения разных организмов. Примером мутуалистического симбиоза являются ли­шайники — симбиоз гриба и сине-зеленой водоросли. Получая от клеток водоросли ор­ганические вещества, гриб, в свою очередь, поставляет им минеральные соли и защищает от высыхания.

Комменсализм (от лат. commensalis — со­трапезник) — сожительство особей разных видов, при котором выгоду из симбиоза извлекает один вид, не причиняя другому вреда. Комменсалами являются бактерии — представители нормальной микрофлоры че­ловека

Сателлизм — усиление роста одного ви­да микроорганизма под влиянием другого вида микроорганизма. Например, колонии дрожжей или сарцин, выделяя в питательную среду метаболиты, стимулируют рост вокруг них колоний других микроорганизмов. При совместном росте нескольких видов мик­роорганизмов могут активизироваться их физиологические функции и свойства, что приводит к более быстрому воздействию на субстрат.

Антагонистические взаимоотношения, или антагонистический симбиоз, выражаются в виде неблагоприятного воздействия одного вида микроорганизма на другой, приводяще­го к повреждению и даже гибели последнего. Микроорганизмы-антагонисты распростра­нены в почве, воде и в организме человека и животных. Хорошо известна антагонистичес­кая активность против посторонней и гни­лостной микрофлоры представителей нор­мальной микрофлоры толстого кишечника человека — бифидобактерий, лактобактерий, кишечной палочки и др.

Механизм антагонистических взаимоотно­шений разнообразен. Распространенной фор­мой антагонизма является образование анти­биотиков — специфических продуктов обме­на микроорганизмов, подавляющих развитие микроорганизмов других видов. Существуют и другие проявления антагонизма, например большая скорость размножения, продукция бактериоцинов, в частности колицинов, про­дукция органических кислот и других продук­тов, изменяющих рН среды.

Антагонизм может развиваться в форме конкуренции в основном за источники пита­ния: интенсивно развиваясь и истощая пи­тательную среду, микроорганизм-антагонист подавляет рост других микроорганизмов. При хищничестве микроорганизм, например аме­ба кишечника, захватывает и переваривает бактерии кишечника. Наконец, такая форма антагонизма, когда микроорганизм исполь­зует другой организм как источник питания, называется паразитизмом. Примером пара­зитизма является взаимоотношение бактери­офага и бактерии, а также взаимоотношение бделловибрионов (маленькие бактерии, пара­зиты обычных грамотрицательных бактерий).

studfiles.net

6.Факторы окружающей среды, способствующие очищению воздуха от микроорганизмов

Количественный и качественный состав микроорганизмов воздуха зависит от многих факторов: влажности, температуры, загрязнения воздуха химическими веществами, также климатических условий, сезона года, характера местности.

Наиболее низкие концентрации микроорганизмов в воздухе наблюдаются зимой и ранней весной, что связано с наличием снегового покрова, препятствующего поступлению в воздух почвенных микроорганизмов, а наиболее высокие концентрации – летом и в начале осени.

Осадки способствуют снижению численности микроорганизмов в воздухе.

Зеленые насаждения играют положительную роль в очищении воздуха от микроорганизмов: лесопарки, парки, рощи, скверы снижают численность микроорганизмов в воздухе в 3-9 раз. Листья деревьев и кустарников, травяной покров активно задерживают распространение пыли, в 1 г которой содержится до 1 млн микробных клеток.

Многие растения выделяют фитонциды – вещества, губительные для микроорганизмов.

7. Санитарно – показательные микроорганизмы воздуха закрытых помещений. Методы их определения. Критерии оценки воздуха жилых и общественных помещений

Патогенные микроорганизмы в атмосферном воздухе практически не обнаруживаются (во внеэпидемические периоды), их чаще определяют в воздухе закрытых помещений.

Обсемененность микроорганизмами воздуха закрытых помещений может в зависимости от их санитарно – гигиенического режима во много раз превышать содержание микроорганизмов в атмосферном воздухе

Количество микроорганизмов увеличивается при большом скоплении людей, неэффективной вентиляции, недостаточном естественном освещении, неправильной и нерегулярной уборке помещений.

Воздух жилых и общественных помещений с плохими санитарными характеристиками при большом скоплении людей может содержать до 7000-200 000 КОЕ/м³, а чистый воздух помещений – 2000 КОЕ/м³.

Видовой состав микроорганизмов воздуха закрытых помещений и открытых пространств различаются существенно. Кроме представителей нормальной микрофлоры, выделяемой здоровыми людьми и животными, от больных и бактерионосителей в воздух попадают патогенные микроорганизмы – возбудители инфекционных болезней, передающихся воздушно – капельным путем: микобактерии туберкулеза, возбудители дифтерии, коклюша, ангины, различных вирусных инфекций (туберкулезная палочка, пневмококки, возбудители стрептококковых и стафилококковых инфекций).

Циркуляция микроорганизмов в воздухе во взвешенном состоянии может продолжаться несколько часов, затем они с пылевыми частицами оседают на пол и другие поверхности помещений. На пылевых частицах находятся также представители почвенных микроорганизмов, среди которых могут быть и болезнетворные. Некоторые болезнетворные бактерии – микобактерии туберкулеза, патогенные стафилококки и стрептококки, которые могут находиться в пыли, при высыхании не теряют жизнеспособность в течение нескольких недель.

Регулярному санитарно – бактериологическому обследованию подлежат помещения с большим скоплением людей: школы, казармы, больницы, кинотеатры, производственные помещения.

Воздух производственных помещений может быть не только переносчиком инфекций между людьми, но и одним из путей проникновения микроорганизмов в хранящиеся и перерабатываемые продукты, источником загрязнения сырья, оборудования и готовой продукции.

В воздухе чистых пищевых производств должно содержаться от 100 до 500 КОЕ/ м³ (в зависимости от характера производства).

Числовой и видовой состав микрофлоры воздуха жилых и производственных помещений изменяется в широких пределах в зависимости от скопления людей, санитарно – гигиенического состояния помещений, периодичности их уборки и вентилирования, а также вида перерабатываемой продукции и характера технологических операций.

При санитарно-гигиенической оценке помещений определяют в воздухе общую бактериальную обсемененность (в 1 м³), содержание санитарно – показательных микроорганизмов, наличие патогенных форм, дрожжей и мицелиальных грибов. Санитарно – показательными микроорганизмами служат гемолитические (растворяющие эритроциты крови) стрептококки и стафилококки.

Воздух закрытых помещений считается чистым, если количество микроорганизмов в 1 м³ его не превышает 2000 клеток, содержание гемолитических стрептококков – не более десяти.

Для исследования микрофлоры воздуха используют различные методы: седиментационный (метод Коха), фильтрационный (воздух продувают через воду) и методы, основанные на принципе ударного действия воздушной струи с использованием специальных приборов. Последние методы наиболее надежны, так как позволяют точно определить количественное за­грязнение воздуха микроорганизмами и изучить их видовой состав.

Санитарную оценку воздуха жилых помещений осуществляют по двум микробиологическим показателям: общее количество микроорганизмов и количество санитарно-показательных стрептококков — -зеленящего и гемолитического— в 1 м3воздуха. 

По количеству зеленящего и гемолитического стрептококков, находящихся в 1 м3воздуха жилых помещений, судят о степени обсеменения его носоглоточной микрофлорой человека и животных и, следовательно, косвенно о возможном наличии в воздухе патогенных микробов. На прямое обнаружение патогенных микробов воздух исследуют только при специальных показаниях.

В молочной промышленности санитарное состояние воздуха производственных помещений, оценивают по двум микробиологическим показателям: общее количество бактерий (микрококки, сардины, палочковидные) и количество плесневых грибов и дрожжей, которые оседают из воздуха на поверхность мясопептонного и суслового агара в чашках Петри за 5 мин. Учет выросших колоний микроорганизмов проводят на 100 см2 поверхности чашки Петри с плотной питательной средой. В зависимости от количества колоний микроорганизмов, санитарное состояние воздуха производственных помещений оценивают по четырехбалльной системе (отлично, хорошо, удовлетворительно и плохо). Например, если общее количество бактерий в воздухе не превышает 50, плесневые грибы и дрожжи не обнаружены, то санитарное состояние воздуха в цехах молочно-консервной промышленности оценивают на «хорошо».

На предприятиях мясной промышленности проводят анализ воздуха холодильных камер на выявление загрязненности его плесневыми грибами. Воздух исследуют перед закладкой мяса в камеры (до и после дезинфекции) и периодически (не реже 1 раза в квартал в процессе хранения мяса). Учет ведут по количеству колоний плесневых грибов, выросших на 100 см2 поверхности суслового агара в чашках Петри (при температуре в камере — 12°С и выше). Санитарное состояние воздуха холодильных камер оценивают по трехбалльной системе (хорошо, удовлетворительно и неудовлетворительно). Если на сусловом агаре выросло не более 10 колоний плесневых грибов, то санитарное состояние воздуха считают хорошим.

8. Аэрогенный путь передачи инфекции. Многофазный характер бактериальных аэрозолей. Микроорганизмы какой фазы представляют наибольшую опасность?

9. Аэроаллергены. Понятие сенсибилизации. Микроорганизмы, способные сенсибилизировать организм человека.

studfiles.net

Микробы в окружающей среде | Блог iSmeni-sebya




data-ad-client=»ca-pub-7288408608257657″
data-ad-slot=»5428639329″>

Микробы и их жизнедеятельность


План занятия:
1. Значение микроорганизмов в жизни человека.
2. Микробы в окружающей среде
3. История развития микробиологии.

Где в природе больше микробов? (В воде, воздухе или почве)

Задание обучающимся: Поделите лист бумаги на 2 части. Приведите аргументы.
Умение работать с техникой «Перекрестная дискуссия сделайте вывод.

Микробы воды.
Микробы попадают в воду с поверхности земли, а также из воздуха с дождем и пылью. Концентрация микробов в воде неодинакова. Так, в воде родников, артезианских колодцев содержится очень мало микробов. Много микробов содержится в воде прудов, озер, рек, особенно вблизи населенных пунктов, так как вода здесь загрязняется стоками нечистот, отбросами и др. По мере удаления от населенных пунктов, вдали от берегов, количество микробов в воде постепенно уменьшается. Повышенная концентрация микробов в воде водоемов наблюдается во время весеннего половодья, после обильных дождей, когда с поверхности земли смываются загрязнения. С выделениями больных людей и животных в воду могут попадать различные болезнетворные микробы — дизентерийные микробы, палочка брюшного тифа и др. Надо сказать, что эти микробы могут находиться в воде продолжительное время. Например, палочка брюшного тифа может существовать в воде несколько месяцев, дизентерийные микробы — несколько дней. Таким образом, вода, загрязненная болезнетворными микробами, может явиться источником массовых заболеваний среди людей, если они будут употреблять ее в не прокипячённом виде.

Микробы почвы.
Очень большое количество микробов содержит почва, имеющая наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности микробов: надежную защиту от солнечных лучей, нужные питательные вещества, достаточное количество влаги. Количество микробов в различных слоях почвы неодинаково. В самом верхнем слое содержится мало микробов, так как здесь они быстро гибнут под воздействием прямых солнечных лучей, способствующих высыханию микробных клеток. Наибольшее количество микробов в почве содержится на глубине 10—20 см. С увеличением глубины общее количество микробов уменьшается, а на глубине 4—5 м их может вообще не быть.

Количество микробов в почве зависит от многих факторов: времени года, характера почвы, освещения и др. Так, песчаные почвы содержат мало микробов, а вспаханные, удобряемые обычно густо ими населены. Летом в почве микробов значительно больше, чем зимой.

Микробы воздуха.
В воздух микробы попадают из почвы с пылью. Особенно много их в нижних слоях воздуха. С увеличением расстояния от земли воздух становится чище. Например, в воздухе над снежными горными вершинами микробов очень мало.
Много микробов содержит воздух в помещениях, где плохая вентиляция, а также в местах скопления большого количества людей. B воздухе можно обнаружить болезнетворные микробы — палочки туберкулеза, дифтерии, стрептококки, которые попадают в него при кашле, чихании больных людей, а также с предметов, которыми пользовались больные.
В воздух помещений парикмахерских микробы попадают при обслуживании больных грибковыми гнойничковыми заболеваниями и вместе с чешуйками кожи, волосами.
При вдыхании такого воздуха, попадании микробов на кожу может произойти заражение человека.
Как правило, микробы недолго сохраняются в воздухе, так как на них оказывают вредное воздействие различные факторы — высыхание, солнечный свет, колебания температуры, недостаточное количество необходимых питательных веществ и др.
Факторы внешней среды, оказывающие влияние на жизнедеятельность микробов, делятся на три группы: физические (высушивание, действие температуры, света, атмосферное давление, движение жидкой среды), химические, биологические.
Физические факторы. Высушивание действует на микробов губительно. Однако различные виды микробов по-разному устойчивы к высушиванию. Например, микроб, вызывающий холеру, при высушивании погибает через несколько часов, в то время как туберкулезная палочка или стафилококк выдерживают высушивание в течение многих дней. Споры бактерий еще более устойчивы к высушиванию и могут жить в сухом виде в течение нескольких лет.
Губительное действие высушивания на микробов используется для консервирования различных продуктов: сушка мяса, рыбы, фруктов, так как в таких законсервированных (высушенных) продуктах микробы не могут размножаться и продукты не портятся. Для каждого микробного вида существует определенная температура, при которой его жизнедеятельность проявляется более активно. Повышение или понижение температуры резко понижает жизнедеятельность каждого микробного вида, а в ряде случаев может вызвать его гибель. Например, микробы, паразитирующие в теле человека, приспособились к температуре человеческого тела (37°С). Для некоторых таких микробов воздействие в течение длительного времени температуры 40— 42°С губительно. Установлено, что большинство микробов, не образующих спор, при воздействии на них температуры 56°С в течение 30—60 мин в жидкой среде погибают, при воздействии температуры 70° С гибель таких микробов наступает через 5—10 мин, а при 100° С — почти моментально. Споры бактерий могут переносить кипячение в течение 5—15 мин, а некоторые — даже в течение нескольких часов. Низкую температуру микробы переносят гораздо лучше, чем высокую.
При низких температурах приостанавливаются процессы гниения, так как в этих условиях микробы не размножаются. На этом принципе основано хранение пищевых продуктов. Солнечный свет действует на микробов губительно. Под действием прямых солнечных лучей погибают в течение короткого времени самые устойчивые микробы. Менее чувствительны микробы к рассеянному свету.
Повышенное атмосферное давление оказывает слабое действие на микробов.
Химические факторы. Действие химических веществ на микробов весьма разнообразно и зависит от вида микроба, а также концентрации действующего химического вещества. Например, сахар или поваренная соль в небольших концентрациях оказывают на них благоприятное воздействие; эти же вещества в больших концентрациях могут вызвать гибель микробов.
Некоторые химические вещества уже в малых концентрациях убивают микробов. Такие вещества называются дезинфицирующими и применяются для уничтожения микробов.
Биологические факторы. Микробы, находящиеся в почве воде, воздухе, в организме человека, при своей жизнедеятельности вступают во взаимодействие не только со средой, но друг с другом. При этом взаимоотношения между микробами бывают трех видов: симбиоз, антагонизм и метабиоз.
При симбиозе в одной и той же среде уживаются два более видов, не мешая друг другу, а иногда жизнедеятельность отдельных видов при этом даже усиливается. Например, наблюдается симбиоз анаэробных и аэробных микробов. Например, аэробы, поглощая кислород воздуха, создают необходимые условия для развития анаэробных микробов.
При антагонизме наблюдается подавление развития одного микроба другим, причем большинство микробов-антагонистов выделяет в окружающую среду особые вещества, названные антибиотиками, которые задерживают рост и размножение и даже убивают других микробов.

При метабиозе один микроорганизм создает благоприятные условия для роста и жизнедеятельности другого микроба.
Нормальная микрофлора организма человека. Организм человека не свободен от микробов: они находятся на коже, особенно много их на слизистых оболочках, сообщающихся с внешней средой (полость рта, нос). В крови здорового человека микробов нет; только при нарушении целости кожи (порезы, ссадины, раны) и при некоторых заболеваниях микробы могут попасть в кровь и распространиться по всему организму.
Особенно много микроорганизмов в различных отделах пищеварительного тракта. Весьма благоприятную среду они находят в полости рта, в пищевых остатках между зубами.

Обильное развитие микробов во рту способствует быстрому разложению пищевых остатков. Образующиеся при этом вредные химические продукты разрушают эмаль зубов (кариес).

В желудке здорового человека микробов мало, что связано с действием на них кислого пищеварительного сока.

Еще меньше микробов в тонком кишечнике, что связано бактериальным (убивающим) действием на них стенок тонкого кишечника.
Огромное количество микробов содержится в толстом кишечнике. За сутки человек выделяет с калом 18 000 000 000 00 (???) микробных клеток.
Но с другой стороны, в организме человека имеются также виды микроорганизмов, которые оказывают ему пользу. Например, кишечная палочка угнетает развитие гнилостных микробов и в известной степени сдерживает развитие проникающих кишечник болезнетворных бактерий.

Так же по этой теме:




data-ad-client=»ca-pub-7288408608257657″
data-ad-slot=»9442513321″>

ismeni-sebya.ru

Экология микроорганизмов, их экологические среды. Действие физических и химических факторов окружающей среды на микроорганизмы

Тема 1.3: «Экология микроорганизмов, их экологические среды. Действие физических и химических факторов окружающей среды на микроорганизмы».

План

       1. Распространение микроорганизмов в природе.  

2. Микрофлора воды, почвы, воздуха.

3. Нормальная микрофлора организма человека.

4.Влияние физических факторов на микроорганизмы. Понятие о стерилизации.

6.Влияние химических факторов на микроорганизмы. Понятие о дезинфекции

7. Влияние биологических факторов. 

8. Симбиоз и антагонизм в мире микроорганизмов.

Распространение микроорганизмов в природе

 В  природе микроорганизмы заселяют практически любую среду (почва, воздух, вода) и распространены  гораздо шире, чем другие живые существа.

Как писал известный отечественный микробиолог В.Л. Омелянский:                 «… Мириады микробов населяют стихии и окружают нас. Незримо они сопутствуют человеку на всем его жизненном пути, властно вторгаясь в его жизнь, то в качестве врагов, то,  как друзья». Благодаря разнообразию механизмов утилизации источников питания и энергии, а также выраженной адаптации к внешним воздействиям, микроорганизмы могут обитать там, где другие формы жизни не выживают. Естественные среды обитания большей части организмов – воды, почва и воздух. Число организмов, обитающих на растениях и в организмах животных, значительно меньше. Широкое распространение  микроорганизмов связано с легкостью их  распространения по воздуху и воде; в частности, поверхность и дно пресноводных и соленых водоемов, а также несколько сантиметров верхнего слоя почвы, разрушающие органические вещества. Меньшее количество  микроорганизмов колонизирует  поверхность и некоторые внутренние полости животных и растений.  В зонах  обитания микроорганизмы  образуют биоценозы – сложные ассоциации со специфическими  и часто необычными взаимоотношениями. Каждое микробное сообщество в конкретном биоценозе образуют специфические аутохтонные  (водные) микроорганизмы, т.е.   микробы,  присуще конкретной области. В состав этих сообществ могут внедряться аллохтонные микробы,   обычно в них не встречающиеся. В природных биоценозах выживают и размножаются лишь те микроорганизмы, которым благоприятствует окружающая среда; их рост прекращается, как только меняются условия окружающей среды.  В природе большую часть бактерий поедают хищные простейшие, но часть клеток каждого вида выживает; при наступлении благоприятных условий они дают начало новым клонам микроорганизмов.

Микрофлора почвы

В почве микроорганизмы находят наиболее благоприятные условия своего развития. Состав и общая микробная обсемененность зависят от типа, физико-химических свойств, степени окультуренности почвы, географического расположения и климатических условий. Наиболее богата микроорганизмами культурная, выделываемая почва (до 5 млрд. в 1 гр. почвы), наименее – почва пустынь, бедная влагой и органическими веществами9 200 млн. в 1 гр.) Неравномерное распределение микроорганизмов в разных слоях почвы. В поверхностном слое вследствие действия солнечных лучей и высыхания микробов сравнительно мало, на глубине 10-20 см число их достигает максимума и затем, по мере углубления, количество микробов уменьшается. Микрофлора почвы разнообразна:  состоит из нитрифицирующих, целлюлозоразлагающих бактерий; серо- и железобактерий, грибов, водорослей, простейших. Большинство  микроорганизмов, обитающих в почве, принимает участие в круговороте веществ  в природе.

Почва может служить путем передачи возбудителей инфекции. С выделениями человека и животных, трупами и отбросами в почву попадают патогенные бактерии. Многие сразу погибают, а некоторые длительно сохраняются в почве и служат источником заражения человека и животных. В зависимости от резервуара и длительности выживания среди патогенных видов выделяют 3 группы: 1) для которых почва является природным резервуаром ( клостридии ботулизма, возбудители микозов, аспергиллы), 2) длительно сохраняющиеся ( клостридии столбняка и газовой гангрены, сибиреязвенная бацилла), 3) 2-3 месяца переживающие в ней ( сальмонеллы, шигеллы, холерный вибрион и энтеровирусы)

Микрофлора воды

Вода является естественной средой обитания многих микробов. В воде рек, озер, морей и океанов постоянно обитает и размножается специфической для них аутохтонная (водная) микрофлора. В воде обитают псевдоманады, микрококки, вибрионы. Могут попасть возбудители инфекционных болезней: кишечная палочка, возбудители брюшного тифа переживают в воде длительное время, а возбудитель холеры размножается. Интенсивность обсеменения воды микроорганизмами и состав микрофлоры водоемов непостоянен и зависит от многих факторов: 1) степени загрязнения водоема сточными , хозяйственными и промышленными водами и т.д. 2) времени года 3) от вида водоема и др.факторов. В прибрежных зонах водоемов численность и видовой состав водных микроорганизмов резко возрастает. Связано это с загрязнением из почвы ливневыми, талыми и хозяйственно-фекальными сточными водами, в которых помимо нормальной и условно-патогенной микрофлоры кишечника человека и животных, могут находиться сальмонеллы, шигеллы, холерные вибрионы, вирус гепатита А.

Вода морей и океанов также богата микроорганизмами, но там их значительно меньше, чем в пресноводных водоемах.

Но вместе с тем в воде постоянно происходят процессы самоочищения- микроорганизмы погибают от действия солнечных лучей и химических веществ, осаждения, воздействия антибиотических веществ, вырабатываемых другими микроорганизмами.

Зоны водоема:

  1.  Полисапробные – сильно загрязненные органическими веществами, где выражены гнилостные  процессы, вызванные анаэробными бактериями, актиномицетами и грибами. Число бактерий >1 млн.в 1 мл воды
  2.  Мезосапробные – умеренно загрязненные; дальнейший распад белков и углеводов осуществляется в основном нитрифицирующими и облигатно-аэробными бактериями. По мере уменьшения органических веществ патогенные виды микробов отмирают, общее количество микробных особей в 1 мл воды снижается до 10 000.
  3.  Олигосапробная зона – 10-1000 микробных особей в 1мл воды- содержит небольшое количество органических веществ.

Микрофлора воздуха

Воздух является неблагоприятной средой для микробов, т. к. не содержит питательных веществ. Кроме того, солнечная радиация, смена температуры и др. факторы оказывают неблагоприятное воздействие на микробы. Но несмотря на это, в воздухе постоянно находится значительное количество микроорганизмов, которые попадают в воздух с пылью с поверхности почвы, патогенные микроорганизмы попадают в воздух с капельками слюны и мокроты, при кашле, чиханье, разговоре больных людей. Малоустойчивы патогенные микроорганизмы передаются обычно на близком расстоянии          (возбудители кори, гриппа, коклюша). А с частицами пыли переносятся кокки и спороносные бактерии, т. е. более устойчивые (возбудители сибирской язвы, tвс и др.)

Количество микроорганизмов в воздухе колеблется в широких пределах. Наиболее  часто встречаются споры грибов и бактерий, пигментные сапрофитные бактерии, плесневые и дрожжевые грибы, различные кокки. Наиболее загрязнен воздух крупных промышленных городов. Меньше микробов в сельской местности, в воздухе над горами, морями. Особенно много бактерий в закрытых помещениях, плохо проветриваемых и при отсутствии влажной уборки.

Нормальная микрофлора организма человека

Организм человека в норме содержит сотни видов микроорганизмов. Термин «нормальная микрофлора» объединяет организмы, более или менее часто выделяемые из организма здорового человека. 

Стерильными,  т.е.  свободными от микроорганизмов, являются кровь, лимфа, внутренние органы,  спинной и головной мозг, ликвор. Это обеспечивается наличием неспецифических клеточных и гуморальных факторов иммунитета, препятствующих проникновению в них микробов.

Основные микробные биотопы

Независимо от  вирулентных свойств, все бактерии подвергаются воздействию защитных факторов макрорганизма.

Полость рта

В полости рта на микроорганизмы  действует слюна, механически  смывающая бактерии и содержащая антимикробные  вещества. Бактерии полости рта: стрептококки, сптрохеты, микоплазмы, простейшие.Основные поражения полости рта: кариес зубов, пульпиты, периодонты 

Кожа

На кожных покровах микроорганизмы подвержены действию бактерицидных факторов сального секрета, повышающих кислотность: микрококки, сарцины, аэробные и анаэробные дифтероиды. Зоны колонизации; эпидермис, кожные железы, верхние отделы волосяных фолликулов. 

Дыхательная система

Верхние отделы  дыхательных путей приспособлены для осаждения бактерий из вдыхаемого воздуха. Бактерии: негомологические и зеленящие стрептококки, непатогенные нейсерии, стафилококки, энтеробактерии,  менингококки, пиогенные стрептококки, пневмококки.

Мочеполовая система

Верхние отделы    мочевыводящих путей  обычно  стерильны. В нижних отделах такие бактерии как, негомологические  стрептококки, дифтероиды, грибы рода Candida, Staphylococcus epidermidis.

ЖКТ

В желудке здорового человека микробов практически нет, что вызвано действием желудочного сока, но отдельные виды адаптировались на слизистой оболочке желудка. Верхние отделы тонкой кишки относительно свободны от бактерий, но все же можно обнаружить кандиды, стрептококки и лактобациллы. Очень много бактерий в нижнем отделе тллстой и тонкой кишки.

Роль нормальной микрофлоры

Нормальная  микрофлора играет важную роль в защите организма от патогенных микробов. В то же  время та флора может вызвать различные инфекционные болезни. 

Влияние физических факторов на микроорганизмы. Понятие о стерилизации. 

Физические факторы оказывают влияние на развитие микроорганизмов: это температура, высушивание, радиация, ультразвук.

I. Температура:  жизнедостаточность каждого организма ограничена определенными температурными границами. Эту температурную зависимость выражают тремя цифрами:

min –температура ниже которой размножение прекращается

оптимум – наилучшая  температура для роста и размножения

max – температура выше которой жизнедеятельность ослабляется или прекращается

Все микроорганизмы по отношению к температуре подразделяются на:

  1.  Психрофилы ( греч. psychros-холодный) –

min – 0, оптимум —  +100С+200С, max – 300С, 

обитают в северных морях и океанах, почве, сточных водах и вызывают порчу продуктов на холоде.

  1.  Мезофиллы ( mezzos – средний) – наиболее обширная группа. Это большинство сапрофитов и все патогенные микробы.

min-100С, оптимум — +280С+370С, max — +450С

  1.  Термофилы 

min -300С, оптимум +500С+600С, max +70+750С

встречаются в горячих источниках, поверхностном слое почвы, самонагревающихся  субстратах (на воде, сене, зерне) кишечнике и животных. Среди термофилов много споровых форм.

         Высокие и низкие температуры оказывают различное влияние на разные     микроорганизмы.

         Вегетативные формы бактерий мезофиллов погибают при температуре        +600С в течение 30-60 мин, а при температуре 80-1000С – через 1-2 мин. Споры 

бактерий гораздо  устойчивы  к высоким температурам. Споры бацилл сибирской язвы выдерживают кипячение 10-20 мин, споры клостридий ботулизма – 6 часов. Все микроорганизмы, включая споры погибают при температуре 165-1700С в течение часа (в сухожаровом шкафу) или при действии пара под давлением 1 атм. (в автоклаве) в течение 30 мин.

Действие высокой температуры на микроорганизмы положено в основу стерилизации – полного освобождения разнообразных объектов от микроорганизмов и их спор.

К действию низких температур многие микробы устойчивы. Сальмонеллы тифа и холерный вибрион длительно выживают во льду.

Действие низкой температуры приостанавливают  гнилостные и бродильные процессы, что широко применяется для сохранения пищевых продуктов в холодильниках и морозильниках. При температуре <00С микробы впадают в состояние анабиоза – наступает замедление процессов обмена веществ и прекращается размножение. Однако при наличии соответствующих температурных условий и питательной среды жизненные функции микробов восстанавливаются. Это свойство микробов используется в лабораторной практике для сохранения культур микробов при низких температурах.

Однако быстрая смена высокой и низкой температур оказывает губительное влияние на микроорганизмы.

II. Высушивание – приводит к обезвоживанию цитоплазмы, нарушению целостности ЦПМ             нарушение питания             гибель микробов.

Высушивание также по-разному действует на разнообразные микроорганизмы:

Менингококки, гонококки, лептоспиры, бледная трепонема – через несколько минут погибают.

  1.  Холерный вибрион  — 2 часа
  2.  Сальмонеллы тифа – 70 суток
  3.  МКБ tвс – 90 суток (однако высохшая мокрота больных tвс, в которой возбудители защищены сухим белковым чехлом остается заразной 10 месяцев.

 Сначала замораживание, а затем высушивание в условиях вакуума. При этом микробные клетки переходят в состояние анабиоза и сохраняют свои биологические свойства в течение нескольких месяцев или лет.

III. Лучистая энергия.

Прямые солнечные лучи 9 УФ — лучи) вызывают гибель многих, особенно патогенных микроорганизмов в течение нескольких часов. Это свойство используется для стерилизации воздуха закрытых помещений ( операционных, перевязочных, боксов и т.д.), а также воды и молока с помощью УФ, бактерицидных ламп. 

Другие виды лучистой энергии: рентген. лучи, α,β,Y-лучи оказывают губительное действие на микроорганизмы только в больших дозах.

IV. Ультразвук — вызывает значительное поражение микробной клетки. Газы, находящиеся в жидкой среде цитоплазмы, активируются,               гибель клетки. Используется для стерилизации пищевых продуктов (молока, соков)

V. Высокое атмосферное давление –  устойчивы.

Стерилизация (обеспложивание) – полное уничтожение патогенных и сапрофитных форм микроорганизмов в материалах.

1.   Фламбирование — стерилизация в пламени горелки; применяют при стерилизации бактериальных петель, шпателей, пинцетов, игл, пипеток, предметных и покровных стёкол.

2.  Стерилизация кипячением — проводится в стерилизаторах и используется для обработки металлических инструментов, стеклянной и металлической посуды, резиновых изделий (перчатки, пробки). При кипячении рекомендуется добавлять к воде 1-2% раствор гидрокарбоната натрия, что повышает стерилизующее действие кипящей воды и предохраняет металлические предметы от ржавчины. Споры некоторых микроорганизмов при кипячении не погибают, т.е. этот вид не обеспечивает полной стерилизации. Продолжительность 30 мин. с момента закипания воды.

3. Стерилизация сухим жаром — проводится в суховоздушных (сухожаровых) шкафах. Так стерилизуют стеклянную посуду (пробирки, колбы, чашки Петри, пипетки и др.). Продолжительность стерилизации при 160 0С-150 мин; при 1800 С-60 мин.

4. Стерилизация текучим паром- осуществляется в текучепаровом аппарате Коха или в автоклаве при открытом кране и проводится в тех случаях, когда стерилизуемый объект изменяет свои свойства при температуре свыше     1000 С. Так стерилизуют питательные среды, содержащие аммиачные соли, молоко, углеводы, картофель, кровь. сыворотку и др. Стерилизуют при     1000 С  3 дня подряд по 30 мин.

5. Тиндализация —  дробная стерилизация, при которой жидкость выдерживают 5-6 дней при 56-60 0С с инкубацией её в промежутках между сеансами в термостате. Проводится на водяной бане.

6.  Стерилизация паром под давлением —  обеспечивает уничтожение вегетативных и споровых форм бактерий при однократной обработке материала. Её проводят в автоклавах при давлении в 1,1 атм-1200 С в теч 45 мин.; при давлении в 2,0 атм-1320 С в теч 20 мин. В автоклаве нельзя стерилизовать пластмассовые изделия и питательные среды, содержащие нативный белок.

7. Стерилизация ультразвуком — осуществляется с помощью ультразвуковых установок. Так стерилизуют одноразовый инструментарий, пластмассовые изделия, молоко, соки (для детского питания).

8.   Пастеризация  — способ обезвреживания органических жидкостей путём их нагревания до температуры ниже 1000  С, когда гибнут лишь вегетативные формы микробов. Используют для консервирования молока, сливок, соков, желе и др. продуктов в теч. 20-30 мин при 65 0С. В баклабораториях её применяют для стерилизации белковых питательных сред при температуре 55-650 С  в теч. 60 или 30 мин 2-3 дня подряд. Проводится на водяной бане.

9.  Стерилизация лучевая (холодная) —  при помощи установок с радиоактивными источниками излучения (с кобальтом, цезием).Так стерилизуют поливитамины, антибиотики, гормоны, ферменты, кетгут, вату, марлю, одноразовый инструментарий и чашки Петри, трансплантанты. Для большинства неспорообразующих бактерий стерилизующая доза равна 100000-400000 р, для споровых – доза более 1,5-2,5 млн.р.

10.  Фильтрация  — осуществляется при помощи бактериальных фильтров (свечи Шамберлана, свечи Беркефельда, воронки Бюхнера, фильтры Зейтца, коллодийные фильтры). Фильтрование используют для стерилизации питательных сред содержащих белок, для отделения бактерий и вирусов, фагов, экзотоксинов.

В лабораторной практике стерилизуют посуду, питательные среды, лекарственные препараты и т.д. В медицинской практике – сан. техническое имущество, инструменты, аппараты, мед. одежду, т.е.  с помощью стерилизации осуществляется АСЕПТИКА. Под асептикой понимают систему профилактических мероприятий, исключающих возможность инфицирования органов и тканей при лечебно-профилактических манипуляциях, например при операциях, перевязках, эндоскопии. Законы асептики сформулированы ещё в 1890 г. немецким хирургом Э. Бергманом.

Влияние химических факторов на микроорганизмы. Понятие о дезинфекции. 

Антисептика — метод подавления жизнедеятельности потенциально патогенных микробов на коже и слизистых оболочках независимо от их состояния.

Влияние химических веществ на микроорганизмы различно в зависимости от природы химического соединения, его концентрации, продолжительности воздействия.

Химические вещества,  используемые для дезинфекции называют дезинфицирующими.

Антисептики – химические вещества, которые могут вызывать гибель микробов или задерживать их рост и размножение.

По механизму действия химические вещества, обладающие противомикробной активностью можно подразделить на несколько групп:

1) поверхностно-активные вещества (жирные кислоты, мыла) вызывают снижение поверхностного натяжения                нарушение функционирования клеточной стенки и ЦПМ

2) Вызывающие коагуляцию микробных белков (фенол, крезол)

3) Окислители, взаимодействующие с микробными белками              нарушение деятельности ферментов              денатурация белков (хлор, озон)

Хлорамин хлорная известь – широко употребляется в целях дезинфекции.

Перекись водорода, перманганат  К+, иод и др.

                  4) Формальдегид (40% р-р это формалин) – убивает вегетативные и      споровые формы микробов. Он блокирует аминогруппы белков микробной клетки и вызывает их денатурацию

                  5) Соли тяжелых металлов (ртуть, свинец, цинк и др.) – коагулируют белки микробной клетки             гибель.

                  6) Красители (бриллиантовый зеленый, риванол и др.) – обладают свойством задерживать рост бактерий.

Дезинфекция (обеззараживание) – совокупность способов полного, частичного или селективного (выборочного) уничтожения патогенных микроорганизмов на объектах окружающей среды, и факторах их передачи с целью профилактики инфекционных заболеваний. 

                      

                    

                                         Дезинфекция

Профилактическая  — проводится                                            Очаговая

с определенной  периодичностью 

                                                

                                                            Текущая                        Заключительная

                           Многократно в действующих                   После ликвидации

                     эпидем. очагах и инфекционных             эпидем. очага и выписки больного

                        больницах в процессе лечения больных

   

Методы дезинфекции

Очистка, стирка, мытье, проветривание, сжигание, кипячение, возд-е горячего воздуха в сухожаровых камерах и т.д. Но  чаще используется химические вещества (дезинфектанты неспецифического действия, которые в рабочих концентрациях оказывают микробоцидное действие.

                                    Влияние биологических факторов.

Микроорганизмы жестко конкурируют между собой. Значительная часть бактерий участвует в конкурентной борьбе, адаптируясь к сосуществованию с другими формами жизни либо вступая с ними в противодействие.

Симбиоз и антагонизм в мире микроорганизмов.

Симбиоз — это сожительство разных видов микроорганизмов, а также сожительство микроорганизмов с другими формами жизни.

Комменсализм — форма симбиоза, при котором один организм живёт за счёт другого, не причиняя ему какого-либо вреда. К микробам-комменсалам относятся многие представители нормальной микрофлоры организма человека: сарцины, дифтероиды, лактобактерии, микрококки, молочнокислые бактерии и др.

Мутуализм —  это взаимовыгодное сожительство организмов. Например: симбиоз клубеньковых бактерий и бобовых растений; лишайники — это симбиоз сине-зелёных водорослей и актиномицетов, или симбиоз кишечной палочки и организма человека.

Промежуточные формы симбиоза

Метабиоз  — такое взаимоотношение, когда один организм продолжает процесс, вызванный другим, освобождая его от продуктов жизнедеятельности и тем самым, создавая условия для его дальнейшего развития. Например: нитрифицирующие и аммонифицирующие бактерии.

Сателлизм —  когда один из сожителей стимулирует рост другого сочлена. Например: некоторые дрожжи и сарцины продуцируют аминокислоты и витамины, способствуя росту более требовательных к питательным средам микробов.

Синергизм — характеризуется усилением физиологических функций у членов микробной ассоциации. Например: дрожжи и молочнокислые  бактерии, фузобактерии и боррелии.

Вирогения —  это сожительство некоторых бактерий, простейших с вирусами. Например: вирус гриппа и менингококки, вирусы и микоплазмы при пневмонии и др.

Антагонистический симбиоз —  симбиотические отношения, наносящие хозяину более или менее выраженный вред.  Существуют внутри- и внеклеточные.  Внутриклеточные паразиты – вирусы, риккетсии и хламидии.  Внеклеточные паразиты – большинство  бактерий и простейших. Факультативные паразиты –  большинство  условно – патогенных бактерий. Облигатные паразиты живут, разрушая ткани хозяина.

Антагонизм  —  форма симбиоза, при которой один организм живёт за счёт другого и причиняет ему вред. Например: молочнокислые бактерии являются антагонистами гнилостных бактерий; кишечная  палочка-антагонист сальмонелл; патогенные микробы и организм человека являются антагонистами.

Антибиотики.  Биологический смысл образования антибиотиков – подавление жизнедеятельности микробов – конкурентов. Антибиотики  образуются также в растительных и животных тканях. 

Антибиотики  растительного происхождения защищают растения – продуценты от патогенных микроорганизмов. К антибиотикам   растительного происхождения относятся фитонциды.

Антибиотики  животного происхождения – лизоцим, который содержится в слюне, слезной жидкости. Лизоцим – фермент, повреждающий муреиновый слой бактерий. 

Бактериоцины – белки, синтезируемые определенными клонами бактерий; они вызывают гибель бактерий того же  или близких видов, облегчая конкуренцию за жизненно необходимые субстраты внутри отдельного или близкородственных видов. Они участвуют в формировании и поддержании стабильных бактериальных сообществ. Бактериоциногения более выражена у грам — бактерий, но она известна и у грам + видов. Известно около 200 видов различных бактериоцинов, обычно обозначаемых по родовому и видовому назначению продуцента, — колицины, пестицины, стафилоцины. Основное условие для проявления активности бактериоцина – наличие специфических рецепторов на мембранах клеток – мишеней.

refleader.ru