Зміна умов довкілля впливає на життєдіяльність мікроорганізмів. Фізичні, хімічні, біологічні фактори середовища можуть прискорювати або пригнічувати розвиток мікробів, можуть змінювати їх властивості або викликати навіть загибель.

До факторів середовища, що надають найбільш помітну дію на відносяться, вологість, температура, кислотність і хімічний склад середовища, дія світла та інших фізичних факторів.

Вологість

Мікроорганізми можуть жити і розвиватися лише в середовищі з певним вмістом вологи. Вода необхідна всім процесів обміну речовин мікроорганізмів, нормального осмотичного тиску в мікробної клітині, збереження її життєздатності. У різних мікроорганізмів потреба у воді не однакова. Бактерії відносяться в основному до вологолюбних, при вологості середовища нижче 20% їх зростання припиняється. Для цвілі нижня межа вологості середовища становить 15%, а при значній вологості повітря і нижче. Осідання водяної пари з повітря на поверхню продукту сприяє розмноженню мікроорганізмів.

При зниженні вмісту води в середовищі зростання мікроорганізмів уповільнюється і може припинятися. Тому сухі продукти можуть зберігатися значно довше продуктів із високою вологістю. Сушіння продуктів дозволяє зберігати продукти за кімнатної температури без охолодження.

Деякі мікроби дуже стійкі до висушування, деякі бактерії та дріжджі у висушеному стані можуть зберігатися до місяця та більше. Суперечки бактерій і цвілевих грибів зберігають життєздатність за відсутності вологи десятки, котрий іноді сотні років.

Температура

Температура — найважливіший чинник розвитку мікроорганізмів. Для кожного з мікроорганізмів існує мінімум, оптимум та максимум температурного режиму для зростання. За цією властивістю мікроби поділяються на три групи:

  • психрофіли -мікроорганізми, що добре ростуть при низьких температурах з мінімумом при -10-0 °С, оптимумом при 10-15 °С;
  • мезофіли -мікроорганізми, для яких оптимум зростання спостерігається при 25-35 ° С, мінімум - при 5-10 ° С, максимум - при 50-60 ° С;
  • термофіли -мікроорганізми, що добре ростуть при відносно високих температурах з оптимумом зростання при 50-65 °С, максимумом - при температурі понад 70 °С.

Більшість мікроорганізмів відноситься до мезофілу, для розвитку яких оптимальною є температура 25-35 °С. Тому зберігання харчових продуктів при такій температурі призводить до швидкого розмноження в них мікроорганізмів та псування продуктів. Деякі мікроби при значному накопиченні у продуктах здатні призвести до харчових отруєнь людини. Патогенні мікроорганізми, тобто. викликають інфекційні захворювання людини, також відносяться до мезофілів.

Низькі температури уповільнюють зростання мікроорганізмів, але не вбивають їх. У охолоджених харчових продуктах зростання мікроорганізмів уповільнено, але продовжується. При температурі нижче З °С більшість мікробів припиняють розмножуватися, тобто. при заморожуванні продуктів зростання мікробів зупиняється, деякі з них поступово відмирають. Встановлено, що за температури нижче Про °С більшість мікроорганізмів впадають у стан, схоже на анабіоз, зберігають свою життєздатність і при підвищенні температури продовжують свій розвиток. Цю властивість мікроорганізмів слід враховувати при зберіганні та подальшій кулінарній обробці харчових продуктів. Наприклад, у замороженому м'ясі можуть довго зберігатися сальмонели, а після розморожування м'яса вони у сприятливих умовах швидко накопичуються до небезпечної для людини кількості.

При дії високої температури, що перевищує максимум витривалості мікроорганізмів, відбувається їхнє відмирання. Бактерії, що не мають здатності утворювати суперечки, гинуть при нагріванні у вологому середовищі до 60-70 ° С через 15-30 хв, до 80-100 ° С - через кілька секунд або хвилин. У суперечок бактерій термостійкість значно вища. Вони здатні витримувати 100 ° С протягом 1-6 год, при температурі 120-130 ° С суперечки бактерій у вологому середовищі гинуть через 20-30 хв. Спори плісняв менш термостійкі.

Теплова кулінарна обробка харчових продуктів у громадському харчуванні, пастеризація та стерилізація продуктів у харчовій промисловості призводять до часткової або повної (стерилізації) загибелі вегетативних клітин мікроорганізмів.

При пастеризації харчовий продукт піддається мінімальному температурному впливу. Залежно від температурного режиму розрізняють низьку та високу пастеризацію.

Низька пастеризація проводиться при температурі, яка не перевищує 65-80 ° С, не менше 20 хв для більшої гарантії безпеки продукту.

Висока пастеризація є короткочасним (не більше 1 хв) впливом на пастеризований продукт температури вище 90 °С, що призводить до загибелі патогенної неспороносної мікрофлори і в той же час не спричиняє суттєвих змін природних властивостей пастеризованих продуктів. Пастеризовані продукти не можуть зберігатись без холоду.

Стерилізація передбачає звільнення продукту від усіх форм мікроорганізмів, зокрема й суперечка. Стерилізація банкових консервів проводиться у спеціальних пристроях - автоклавах (під тиском пари) при температурі 110-125 ° С протягом 20-60 хв. Стерилізація забезпечує можливість тривалого зберігання консервів. Молоко стерилізується метолом ультрависокотемпературної обробки (при температурі вище 130 ° С) протягом декількох секунд, що дозволяє зберегти всі корисні властивості молока.

Реакція середовища

Життєдіяльність мікроорганізмів залежить від концентрації водневих (Н+) або гідроксильних (ОН-) іонів у субстраті, на якому вони розвиваються. Для більшості бактерій найбільш сприятливе нейтральне (рН близько 7) або слаболужне середовище. Плісневі гриби та дріжджі добре ростуть при слабокислій реакції середовища. Висока кислотність середовища (рН нижче 4,0) перешкоджає розвитку бактерій, проте плісняви ​​можуть продовжувати зростати і в більш кислому середовищі. Пригнічення зростання гнильних мікроорганізмів при підкисленні середовища має практичне застосування. Додавання оцтової кислоти використовується при маринуванні продуктів, що перешкоджає процесам гниття та дозволяє зберегти продукти. Молочна кислота, що утворюється при квашенні, також пригнічує ріст гнильних бактерій.

Концентрація солі та цукру

Кухонна сіль і цукор здавна використовуються для підвищення стійкості продуктів до мікробного псування та кращої безпеки харчових продуктів.

Деякі мікроорганізми потребують свого розвитку високих концентраціях солі (20 % і вище). Їх називають солелюбними, або галофілами. Вони можуть викликати псування солоних продуктів.

Високі концентрації цукру (понад 55-65 %) припиняють розмноження більшості мікроорганізмів, це використовується при приготуванні з плодів та ягід варення, джему або повидла. Однак ці продукти теж можуть піддаватися псуванню в результаті розмноження осмофільних плісняв або дріжджів.

Світло

Деяким мікроорганізмам світло необхідне нормального розвитку, але більшість їх він згубний. Ультрафіолетові промені сонця мають бактерицидну дію, тобто при певних дозах опромінення призводять до загибелі мікроорганізмів. Бактерицидні властивості ультрафіолетового проміння ртутно-кварцових ламп використовують для дезінфекції повітря, води, деяких харчових продуктів. Інфрачервоні промені можуть викликати загибель мікробів за рахунок теплового впливу. Вплив цих променів застосовують під час теплової обробки продуктів. Негативний впливна мікроорганізми можуть надавати електромагнітні поля, іонізуючі випромінювання та інші фізичні фактори середовища

Хімічні фактори

Деякі хімічні речовини здатні надавати на мікроорганізми згубну дію. Хімічні речовини, що мають бактерицидну дію, називають антисептиками.До них відносяться дезінфікуючі засоби (хлорне вапно, гіпохлорити та ін), що використовуються в медицині, на підприємствах харчової промисловості та громадського харчування.

Деякі антисептики застосовуються як харчові добавки (сорбінова та бензойна кислоти та ін.) при виготовленні соків, ікри, кремів, салатів та інших продуктів.

Біологічні фактори

Антагоністичні властивості деяких пояснюються здатністю їх виділяти в навколишнє середовище речовини, що мають антимікробну (бактеріостатичну, бактерицидну або фунгіцидну) дію, - антибіотики.Антибіотики продукуються в основному грибами, рідше бактеріями, вони мають свою специфічну дію на певні види бактерій або грибів (фунгіцидну дію). Антибіотики застосовуються в медицині (пеніцилін, левоміцетин, стрептоміцин та ін.), у тваринництві як кормова добавка, в харчовій промисловості для консервування харчових продуктів (низин).

Антибіотичні властивості мають фітонциди - речовини, виявлені в багатьох рослинах і харчових продуктах (цибуля, часник, редька, хрін, прянощі та ін.). До фітонцидів належать ефірні олії, антоціани та інші речовини. Вони здатні викликати загибель патогенних мікроорганізмів та гнильних бактерій.

У яєчному білку, рибній ікрі, сльозах, слині міститься лізоцим - антибіотична речовина тваринного походження.

Температурає найбільш значущим фактором, що впливає на життєдіяльність бактерій. Температура, необхідна для зростання та розмноження бактерій одного й того ж виду, варіює в широких межах. Розрізняють температурний оптимум, мінімум та максимум.

Температурний оптимумвідповідає фізіологічній нормі даного виду мікробів, при якій розмноження відбувається швидко та інтенсивно. Для більшості патогенних та умовно-патогенних мікробівтемпературний оптимум відповідає 37 0 С.

Температурний мінімумвідповідає температурі, за якої даний вид мікроба не виявляє життєдіяльність.

Температурний максимум– температура, при якій зростання та розмноження припиняється, всі процеси метаболізму уповільнюються,і може настати загибель.

Залежно від температури, оптимальної для життєдіяльності, розрізняють 3 групи мікроорганізмів:

1) психрофільні, Холодолюбні, що розмножуються при температурі нижче 20 0 С (єрсинії, психрофільні варіанти клебсієлл, псевдомонади, що викликають захворювання людини;

2) термофільні, Оптимум розвитку яких лежить у межах 55 0 С (в організмі теплокровних не розмножуються та медичного значення не мають);

3) мезофільніактивно розмножуються при температурі 20-40 0 С, оптимум температури розвитку для них 37 0 С (патогенні для людини бактерії).

Мікроорганізми добре витримують низькі температури. На цьому ґрунтується тривале збереження бактерій у замороженому стані. Однак нижче температурного мінімуму проявляється шкідлива дія низьких температур, обумовлена ​​розривом клітинної мембрани кристалами льоду та призупиненням метаболічних процесів.

Низька температура припиняє гнильні та бродильні процеси. Це є основою консервації субстратів (зокрема, харчових продуктів) холодом.

Згубна дія високої температури (вища за температурний максимум для кожної групи) використовується при стерилізації. Стерилізація(забезпечення) – це процес умертвіння на виробах або видалення з об'єкта мікроорганізмів усіх видів, що знаходяться на всіх стадіях розвитку, включаючи суперечки (термічні та хімічні методи та засоби). Для загибелі вегетативних форм бактерій достатньо дії температури 60°С протягом 20-30 хв; суперечки гинуть при 170 0 З або за температури пари 120 0 З під тиском (в автоклаві).

Асептика– комплекс заходів, спрямованих проти можливості попадання мікроорганізмів у рану, тканини, органи, порожнини тіла хворого при хірургічних операціях, перев'язках, інструментальних дослідженнях, а також запобігання мікробному та іншого забруднення при отриманні стерильної продукції на всіх етапах технологічного процесу.



Антисептика- Комплекс лікувально-профілактичних заходів, спрямованих на знищення мікроорганізмів, здатних викликати інфекційний процес на пошкоджених або інтактних ділянках шкіри або слизових оболонок.

Дезінфекція– знезараження об'єктів довкілля: знищення патогенних для людини та тварин мікроорганізмів за допомогою хімічних речовин, що мають антимікробну дію.

Зростання та розмноження мікробів відбувається за наявності води, необхідної для пасивної дифузії та активного транспорту поживних речовину цитоплазму клітини. Зниження вологості (висушування) призводить до переходу клітини на стадію спокою, та був до загибелі. Найменш стійкими до висушування є патогенні мікроорганізми – менінгококи, гонококи, трепонеми, бактерії кашлюку, ортоміксо-, параміксо- та герпес-віруси. Мікобактерії туберкульозу, вірус натуральної віспи, сальмонели, актиноміцети, гриби стійкі до висушування. Особливу стійкість до висушування мають суперечки бактерій. Стійкість до висушування підвищується, якщо мікроби попередньо заморожують. Для збереження життєздатності та стабільності властивостей мікроорганізмів у виробничих цілях використовується метод ліофільної сушки- висушування із замороженого стану під глибоким вакуумом.

У процесі ліофілізації виробляють: 1) попереднє заморожування матеріалу при t -40 0 - -45 0 С у спиртових ваннах протягом 30-40 хв; 2) здійснюють сушіння із замороженого стану у вакуумі в сублімаційних апаратах протягом 24-28 годин.

Процес висушування має 2 фази: сублімація льоду при t нижче 0°З десорбцію - видалення частини вільної та зв'язаної води при t вище 0°С.



Ліофілізацію використовують для отримання сухих препаратів, коли не відбувається денатурації білків та не змінюється структура матеріалу (сироватки, вакцини, суха бактеріальна маса). У лабораторних умовах ліофілізовані культури бактерій зберігаються протягом 10-20 років, причому культура залишається чистою і не піддається мутаціям.

Прожарюваннявиробляють у полум'ї спиртування або газового пальника. Цим способом стерилізують бактеріологічні петлі, препарувальні голки, пінцети та деякі інші інструменти.

Кип'ятіннязастосовують для стерилізації шприців, дрібного хірургічного інструментарію, предметного, покривного скла і т. д. Стерилізацію проводять у стерилізаторах, в які наливають воду і доводять її до кипіння. Для усунення жорсткості та підвищення температури кипіння до води додають 1-2% бікарбонат натрію. Інструменти зазвичай кип'ятять протягом 30 хв. Цей методне забезпечує повної стерилізації, оскільки суперечки бактерій у своїй не гинуть.

Пастеризація- стерилізація при 65-70 ° С протягом 1 години для знищення безспорових мікроорганізмів (молоко звільняється від бруцел, мікобактерій туберкульозу, шигел, сальмонел, стафілококів). Зберігають на холоді.

Тиндалізація- Дробова стерилізація матеріалів при 56-58 0 С протягом 1 години 5-6 днів поспіль. Застосовується для стерилізації речовин, що легко руйнуються при високій температурі (сироватка крові, вітаміни та ін.).

Дія променистої енергіїна мікроорганізми. Сонячне світло, особливо його ультрафіолетовий та інфрачервоний спектри, згубно діють на вегетативні форми мікробів протягом кількох хвилин.

Стерилізація інфрачервоним випромінюванням відбувається за рахунок теплової дії температурою 300 0 С протягом 30 хв. Інфрачервоні промені впливають на вільнорадикальні процеси, внаслідок чого порушуються хімічні зв'язкиу молекулах мікробної клітини.

Для дезінфекції повітря приміщень лікувально-профілактичних установ та аптек широко використовуються ртутно-кварцові та ртутно-увіолеві лампи, що є джерелом ультрафіолетових променів. Ультрафіолетове бактерицидне випромінювання в діапазоні 254 нм знищує мікроорганізми, суперечки, грибки та віруси, що робить його дуже ефективним профілактичним санітарно-протиепідемічним засобом для дезінфекції повітря. Ультрафіолетовий бактерицидний рециркулятор Дезар-5 забезпечує найвищий ступінь дезінфекції (99,9 %) та відповідають найвищим вимогам, що висуваються до стану повітря операційних, опікових і реанімаційних палатах, пологових відділеннях, тобто. там, де потрібна повна стерильність. Також рециркулятор призначений для використання у приміщеннях з підвищеним ризиком поширення захворювань, що передаються повітряно-краплинним шляхом. Згубна дія УФ випромінювання викликана ушкодженням ДНК мікробних клітин, що призводить до мутацій та загибелі. Можлива стерилізація білків, вітамінів, антибіотиків. УФ-промені мають слабку проникаючу здатність.

Іонізуюча радіація. Нині використовують радіаційний метод (гама-випромінювання, прискорені електрони) для стерилізації перев'язувального матеріалу, хірургічного інструментарію, фармацевтичних препаратів, сироваток, харчових продуктів та інших предметів.

Гамма- і рентгенівське проміння- хвилі, що мають значну проникаючу здатність. Щоб затримати промені, необхідний захисний шар, наприклад, шар бетону товщиною 60 - 70 см. Найбільш широко використовується гамма-випромінюючий ізотоп кобальту-60, рідше ізотоп цезію-137 у зв'язку з його низьким рівнем енергії та випромінювання.

Стерилізаційний ефект іонізуючого випромінювання є результатом впливу на обмінні процеси клітини, тоді як радіоактивне та інфрачервоне випромінювання, Високочастотні коливання мають свою бактерицидну дію за допомогою тепла, що розвивається в оброблюваному предметі.

Будь-яка форма опромінення викликає зміни у білках, нуклеїнових кислотах та інших складових елементах клітини, що зумовлюють її життєдіяльність.

Застосування іонізуючої радіації має низку переваг перед тепловою стерилізацією. При стерилізації за допомогою іонізуючого випромінювання температура об'єкта, що стерилізується, піднімається незначно, у зв'язку з чим такі методи називають холодною стерилізацією.

Для стерилізації іонізуючим випромінюванням є спеціальні установки, і робота на них провадиться відповідно до певних інструкцій. При стерилізації у великих масштабах, наприклад, на промислових підприємствах, може бути створений конвеєр. Матеріали стерилізують у упакованому вигляді. Є два види обладнання для опромінення: гамма-установки та прискорювачі електронів.

Середня летальна доза однакова, у випадках, якщо опромінення проводити при низькій інтенсивності, але протягом тривалого часу, або воно здійснюється за високої інтенсивності, але короткий час. Витримка також залежить від потужності установки. Наприклад, при потужності установки 10 Вт/кг для отримання стерильності матеріалу його слід зазнати впливу іонізуючих променів протягом приблизно 5 год.

Стерилізуюча доза залежить як від матеріалу, що піддається стерилізації, так і від кількості та радіостійкості мікроорганізмів, що знаходяться в опромінюваному матеріалі, у зв'язку з чим для опромінення сильно обсіменених об'єктів збільшують дозу опромінення порівняно з опроміненням об'єктів, мало обсіменені мікроорганізмами.

Медичні інструменти, у тому числі шприци, голки, катетери, перев'язувальні матеріали, ємності для крові, що переливається, та інші вироби піддають стерилізації шляхом впливу дозою 2,5 кДж/кг. Стерилізація іонізуючим опроміненням найбільше широко застосовується на промислових підприємствах, що виготовляють вироби медичного призначення одноразового використання, наприклад, системи для переливання крові, акушерські комплекти, які використовують при прийомі пологів у пологових будинках. Стерилізовані предмети, що іонізують опромінення, упаковуються в герметичні поліетиленові пакети. Термін збереження стерильності у таких упаковках до кількох років. Після стерилізації необхідно проводити контроль залишкової радіації.

Дія ультразвукуу певних частотах на мікроорганізми викликає деполімеризацію органел клітини, денатурацію входять до їх складу молекул в результаті локального нагрівання або підвищення тиску. Стерилізація об'єктів ультразвуком складає промислових підприємствах, оскільки джерелом УЗ є потужні генератори. Стерилізації піддаються рідкі середовища, у яких знищуються як вегетативні форми, а й суперечки. Ультразвук використовують для стерилізації харчових продуктів (їхня поживна цінність при цьому зберігається максимально), вакцин, деяких об'єктів лабораторного обладнання, що псуються при дії підвищеної температури та хімічної стерилізації.

Стерилізація фільтруванням- звільнення від мікробів матеріалу, який може бути підданий нагріванню (сироватка крові, ряд ліків). Використовуються фільтри з дуже дрібними порами, що не пропускають мікроби: з порцеляни (фільтр Шамберлена), каоліну, азбестових платівок (фільтр Зейтца). Фільтрування відбувається під підвищеним тиском, рідина нагнітається через пори фільтра до приймача або створюється розрідження повітря у приймачі і рідина всмоктується через фільтр. До фільтруючого приладу приєднується нагнітаючий або насос, що розріджує. Прилад стерилізують у автоклаві.

Стерилізацію сухим жаром здійснюють у сухожарових шафах (піч Пастера).Сухим жаром стерилізують лабораторний посуд. Її нещільно завантажують у піч, щоб було рівномірне прогрівання матеріалу. Лабораторний посуд перед стерилізацією необхідно ретельно вимити, висушити, загорнути у папір. Чашки загортають у папір по одній чи кілька штук. У верхні кінці піпеток вставляють ватяні тампони, що запобігають засмоктування матеріалу. Градуйовані піпетки загортають у довгі смужки паперу шириною 5 см. На папері відзначають об'єм загорнутої піпетки. У пеналах піпетки стерилізують без додаткового загортання паперу.

Гострі кінці пастерівських піпеток запаюють у полум'ї пальника та загортають у папір по 3-5 штук.

Флакони, колби, пробірки закривають ватно-марлевими пробками. Корок повинен входити в шийку судини на 2/3 довжини, не надто туго, але й не вільно. Поверх пробок на посудину надягають паперовий ковпачок. Пробірки пов'язують по 5-50 штук і обгортають поверх паперу.

Двері шафи щільно закривають, включають електронагрівальний прилад, доводять температуру до 160-165 0 С і стерилізують 1 годину. Після закінчення стерилізації вимикають обігрів, але дверцята шафи не відчиняють, поки піч не охолоне (інакше холодне повітря викличе утворення тріщин на посуді). Режим стерилізації: 160 ° С - 60 хв, 180 ° С - 15 хв, 200 ° С - 5 хв. Рідини, живильні середовища, предмети з гуми та синтетичних матеріалів не можна стерилізувати сухим жаром.

Стерилізація пором під тискомпіддають перев'язувальний матеріал, операційну білизну, хірургічні інструменти, живильні середовища, лабораторний посуд, інфікований матеріал, ін'єкційні розчини. Матеріал поміщають у ємності (бікси). На дно бікса поміщають прокладки з тканини, що поглинають вологу після стерилізації. Стерильність матеріалу зберігається 3 доби. Інфікований матеріал у чашках та пробірках стерилізують у металевих бачках із кришкою.

Стерилізацію парою під тиском роблять у автоклаві. При одноразовій обробці гинуть як вегетативні, і спорові форми бактерій. Пором під тиском стерилізують живильні середовища, крім середовищ, що містять нативні білки, рідини, прилади, що мають гумові частини.

Прості середовища (МПА, МПБ) стерилізують 20 хв при 120 ° С (1 атм).

Різні рідини, прилади, що мають гумові шланги, пробки, бактеріальні свічки та фільтри стерилізують при 120 0 С (1 атм.) протягом 20 хв.

Перев'язувальний матеріал, стерилізують білизну при 1 атм. 15-20 хв.

Інфікований матеріал (у пробірках, чашках) поміщають у спеціальні металеві відра або баки з отворами для проникнення пари та стерилізують при 134 0 С (2 атм.) протягом 45 хв. Також стерилізують інструменти після роботи зі споровими бактеріями.

Існує 2 режими стерилізації:

  1. Поточною парою в автоклаві або в апараті Коха при кришці, що не загвинчена, і відкритому випускному клапані, коли антибактеріальна дія пари проявляється щодо вегетативних форм. Так стерилізують середовища з вітамінами та вуглеводами, сечовиною, молоком, картоплею та желатином. Для повного знешкодження застосовують дробову стерилізацію (при 100 0 С) 20-30 хв 3 дні поспіль. Це вбиває і суперечки.
  2. Стерилізація парою під тиском - найбільш ефективний методзнешкодження.

Життєдіяльність мікроорганізмів залежить та умовами існування. Сприятливими умовами існування є вологість, тепло, наявність поживних речовин. Гальмують розвиток мікроорганізмів висушування, кисле середовище, низькі температури, відсутність поживних речовин та ін Штучно регулюючи умови існування мікробів, можна припинити їх розмноження або знищити їх.

Більшість харчових продуктів за хімічним складом є сприятливим середовищем існування мікробів. Тому зберігати харчові продукти можна лише за несприятливі умовидля мікроорганізмів Говорячи про вплив фізичних чинників довкілля на мікроорганізми, мають на увазі умови зовнішнього середовища, що впливають на їх розвиток і ділять такі на три основні групи: фізичні, хімічні та біологічні. До фізичних умов (факторів) відносяться: температура, вологість середовища, концентрація речовин, розчинених у середовищі; випромінювання.

Вплив температури на мікроорганізми.

Розвиток усіх мікроорганізмів можливий за певної температури. Відомі мікроорганізми, здатні існувати за низьких (-8°С і нижче) і за підвищених температурних умов, наприклад, жителі гарячих джерел підтримують життєдіяльність при температурі 80-95°С. Більшість мікробів віддає перевагу температурним межам 15-35°С. Розрізняють:

  • оптимальну, найбільш сприятливу у розвиток температуру;
  • максимальну, коли він припиняється розвиток мікробів цього виду;
  • мінімальну, нижче за яку мікроби припиняють розвиток.

По відношенню до рівня температури мікроорганізми поділяють на три групи:

  • психрофіти - добре ростуть при знижених температурах,
  • мезофіли – нормально існують при середніх температурах,
  • термофіли – існують за постійно високих температур.

Мікроби порівняно швидко пристосовуються до значних змін температури. Тому незначне зниження чи підвищення рівня температури не гарантує припинення розвитку мікроорганізмів.

Вплив високих температур.

Температури, які значно перевищують максимальні, викликають загибель мікроорганізмів. У воді більшість вегетативних форм бактерій при нагріванні до 60 ° С гинуть протягом години; до 70 ° С - за 10-15 хвилин, до 100 ° С - за кілька секунд. У повітрі загибель мікроорганізмів настає при значно вищій температурі - до 170 ° С і вище протягом 1-2 годин. Спорові форми бактерій значно стійкіші до нагрівання, вони можуть витримувати кип'ятіння протягом 4-5 годин.

Методи пастеризації та стерилізації засновані на властивості мікробів гинути під дією високих температур. Пастеризація здійснюється при температурі 60-90 ° С, при цьому гинуть вегетативні форми клітин, а спорові залишаються життєздатними. Тому пастеризовані продукти слід швидко охолоджувати та зберігати в умовах охолодження. Стерилізація – це повне знищеннявсіх форм мікроорганізмів, включаючи спорові. Стерилізацію здійснюють при температурі 110-120°З підвищеному тиску.

Проте суперечки не гинуть миттєво. Навіть при 120 ° С загибель настає через 20-30 хвилин. Стерилізують харчові консерви, деякі медичні матеріали, субстрати, де вирощують мікроорганізми в лабораторіях. Ефект стерилізації залежить від кількісного та якісного складу мікрофлори об'єкта стерилізації, його хімічного складу, консистенції, обсягу, маси та ін.

Вплив низьких температур.

Найчастіше дія низьких температур пов'язана не із загибеллю мікроорганізмів, а з гальмуванням та припиненням їх розвитку. Низьку температуру мікроорганізми переносять значно краще. Багато хвороботворних мікробів, що потрапляють у навколишнє середовище, здатні переносити суворі зими, не втрачаючи хвороботворності. Найбільш негативно в розвитку мікроорганізмів впливає температура, коли він замерзає вміст клітини.

Гальмуючий вплив низьких температур на мікроби використовують для зберігання різних продуктів в охолодженому вигляді при температурі 0-4°С, і замороженому - при температурі - 6-20°С і нижче. Дія низьких температур у заморожених продуктах посилює вплив підвищеного осмотичного тиску. Оскільки більша частина води перейшла в лід, в рідині, що залишилася, води опинилися всі розчинені речовини, що містилися в масі продукту. Це викликає підвищений осмотичний тиск, який, своєю чергою, гальмує розвиток мікробів.

Заморожування використовують для зберігання м'яса, риби, плодів, овочів напівфабрикатів, кулінарних виробів, готових страв та ін. Припинення розвитку мікробів діє тільки доти, доки триває дія низької температури. При підвищенні температури починається бурхливий розвиток та розмноження мікробів, що викликає псування харчових продуктів.

Отже, низька температура лише уповільнює біохімічні процеси, не маючи стерилізуючого ефекту. Багаторазове заморожування тих самих продуктів сприяє швидкому пристосуванню мікробів до низьких температур і посилює їх життєздатність. Тому треба запобігати коливанням температури під час зберігання продуктів.

Температура
По відношенню до температурних умов мікроорганізми поділяють на термофільні, психрофільні та мезофільні.

  • Термофільні види . Зона оптимального зростання дорівнює 50-60 ° С, верхня зона затримки зростання - 75 ° С. Термофіли живуть у гарячих джерелах, беруть участь у процесах самонагрівання гною, зерна, сіна.
  • Психофільні види (холодолюбні) ростуть у діапазоні температур 0-10°С, максимальна зона затримки зростання 20-30°С. До них відносить більшість сапрофітів, що мешкають у ґрунті, прісному та морській воді. Але є деякі види, наприклад, ієрсинії, психрофільні варіанти клебсієл, псевдомонад, які викликають захворювання у людини.
  • Мезофільні види краще ростуть у межах 20-40 ° С; максимальна 43-45 ° С, мінімальна 15-20 ° С. У навколишньому середовищіможуть переживати, але зазвичай не розмножуються. До них належить більшість патогенних та умовно-патогенних мікроорганізмів.

Висока температура викликає коагуляцію структурних білків та ферментів мікроорганізмів. Більшість вегетативних форм гине при температурі 60 ° С протягом 30 хв, а при 80-100 ° С через 1 хв. Спори бактерій стійкі до температури 100°С, гинуть при 130°З більш тривалої експозиції (до 2 год.).
Для збереження життєздатності щодо сприятливі низькі температури (наприклад, нижче 0°С), нешкідливі більшості мікробів. Бактерії виживають за температури нижче –100°С; суперечки бактерій та віруси роками зберігаються в рідкому азоті ( до -250 ° С).

Вологість
При відносній вологості довкілля нижче 30% життєдіяльність більшості бактерій припиняється. Час їх відмирання при висушуванні по-різному (наприклад, холерний вібріон – за 2 доби, а мікобактерії – за 90 діб). Тому висушування не використовують як метод елімінації мікробів із субстратів. Особливу стійкість мають суперечки бактерій.
Широко поширене штучне висушування мікроорганізмів, або ліофілізація . Метод включає швидке заморожування з подальшим висушуванням під низьким (вакуумом) тиском (суха сублімація). Ліофільне сушіння застосовують для збереження імунобіологічних препаратів (вакцин, сироваток), а також для консервування та тривалого збереження культур мікроорганізмів.
Вплив концентрації розчинів зростання мікроорганізмів опосередковано зміною активності води як заходи доступної організму води. І якщо вміст солей поза клітиною виявиться вищим за їх концентрацію в клітині, то вода виходитиме з клітини. Пригнічення патогенних бактерій хлористим натрієм зазвичай починається при його концентрації. 3% .

Випромінювання
сонячне світло згубно діє мікроорганізми, винятком є ​​фототрофні види. Найбільший мікробіцидний ефект має короткохвильові УФ-промені. Енергію випромінювання використовують для дезінфекції, а також стерилізації термолабільних матеріалів.
УФ-промені (Насамперед короткохвильові, тобто з довжиною хвилі 250-270 нм) діють на нуклеїнові кислоти. Мікробіцидна дія заснована на розриві водневих зв'язків та утворенні в молекулі ДНК димерів тимідину, що призводить до появи нежиттєздатних мутантів. Застосування УФ-випромінювання для стерилізації обмежене його низькою проникністю та високою поглинальною активністю води та скла.
Рентгенівське і g-випромінювання в великих дозахтакож викликає загибель бактерій. Опромінення викликає освіту вільних радикалів, що руйнують нуклеїнові кислоти та білки з подальшою загибеллю мікробних клітин Застосовують для стерилізації бактеріологічних препаратів, виробів із пластмас.
Мікрохвильове випромінювання застосовують для швидкої повторної стерилізації середовищ, що довго зберігаються. Стерилізуючий ефект досягається швидким підвищенням температури.

Ультразвук
Певні частоти ультразвуку при штучному впливі здатні викликати деполімеризацію органел мікробних клітин, під дією ультразвуку гази, що знаходяться в рідкому середовищі цитоплазми, активуються і всередині клітини виникає високий тиск (до 10 000 атм). Це призводить до розриву клітинної оболонки та загибелі клітини. Ультразвук використовують для стерилізації харчових продуктів (молоку, фруктових соків), питної води.

Тиск
Бактерії відносно малочутливі до зміни гідростатичного тиску. Підвищення тиску до певної межі не позначається на швидкості зростання звичайних наземних бактерій, але зрештою починає перешкоджати нормальному зростанню та поділу. Деякі види бактерій витримують тиск до 3000 - 5000 атм, а бактеріальні суперечки - навіть 20000 атм.
В умовах глибокого вакууму субстрат висихає і життя неможливе.

Фільтрування
Для видалення мікроорганізмів застосовують різні матеріали (дрібнопористе скло, целюлоза, коалін); вони забезпечують ефективну елімінацію мікроорганізмів із рідин та газів. Фільтрацію застосовують для стерилізації рідин, чутливих до температурних впливів, поділу мікробів та їх метаболітів (екзотоксинів, ферментів), а також виділення вірусів.

ДІЯ ХІМІЧНИХ ФАКТОРІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ

Здатність низки хімічних речовин придушувати життєдіяльність мікроорганізмів залежить від концентрації хімічних речовин та часу контакту із мікробом. Дезінфектанти та антисептики дають неспецифічний мікробіцидний ефект; хіміотерапевтичні засоби виявляють вибіркову протимікробну дію.

за механізму діїпротимікробні речовини поділяються на:
а) деполімеризують пептидоглікан клітинної стінки,
б) підвищують проникність клітинної мембрани,
в) блокуючі ті чи інші біохімічні реакції,
г) денатуруючі ферменти,
д) окислюючі метаболіти та ферменти мікроорганізмів,
е) розчиняючі ліпопротеїнові структури,
ж) ушкоджують генетичний апарат або блокують його функції.

У мікроорганізмів хімічної деструкції насамперед піддаються білки та ліпіди цитоплазматичної мембрани, білкові молекули джгутиків, фімбрій, секс-пілі, порини клітинної стінки грампозитивних бактерій, що зв'язують білки периплазми, протеїнові капсули, екзотоксини, ферменти. Деструкція гетерогенних полімерів (білки, поліефіри та ін) відбувається як при дії окислювачів, так і при дії гідролізуючих та детергентних антисептиків (кислоти, луги, солі двох-і полівалентних металів та ін).

ВПЛИВ БІОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ

До біологічних засобів можуть бути віднесені препарати, що містять живих особин - бактеріофагів і бактерій, що мають виражену конкурентну активність по відношенню до патогенних і умовно-патогенних для людини і тварин видів мікробів . Вони вводяться в організм у життєздатному стані. Фаги та антагоністи надають пряму шкідливу дію на патогенних та умовно-патогенних мікробів; виготовлені з них лікарські препарати призначені для місцевого застосування, для них характерна специфічність дії на мікроорганізми та нешкідливість для пацієнта; метою їх внесення в організм людини та тварин є лікуванняабо профілактикаінфекційних захворювань За механізмом дії вони близькі до хімічних антисептиків.
Необхідно також пам'ятати і про молочно -кислих бактеріях, що викликають процес молочно-кислого бродіння. Деякі молочно-кислі бактерії здатні синтезувати антибіотики та з їх допомогою пригнічувати розвиток хвороботворних мікробів.
Препарати, що містять бактерії (еубіотики або пробіотики ): колібактерин, лактобактерин, біфідумбактерін, біфікол, мікрококобактерін, лінекс, бактисубтил та інші.
Препарати, що містять бактеріофаги:бактеріофаг черевнотифозний, бактеріофаг дизентерійний, бактеріофаг сальмонельозний, бактеріофаг коли-протейний, бактеріофаг стафілококовий, бактеріофаг стрептококовий, бактеріофаг піоціанеус, бактеріофаг синегнійний, бактеріофаг клеб.

Федеральне державне освітня установавищої професійної освіти

«Московська державна академіяветеринарної медицини та біотехнології імені »

_____________________________________________________

Вплив фізичних, хімічних та біологічних факторів

на мікроорганізми

Москва – 2011

Грязньова фізичних, хімічних та біологічних факторів на мікроорганізми / Лекція. - М.: ФГОУ ВПО МГАВМіБ. - 20с.

Призначена для студентів вищих навчальних закладів за спеціальностями 111801 – «Ветеринарія», 020207 – «Біофізика», 020208 – «Біохімія», 110501 – «Ветсанекспертиза», 080 – «Товарознавство та експертиза товарів.

Рецензенти:

доктор ветеринарних наук, професор

Затверджено навчально-методичною та клінічною комісією факультету ветеринарної медицини ФГОУ ВПО МДАВМіБ (протокол від 21 березня 2011 р.).

Вплив фізичних, хімічних та біологічних факторів на мікроорганізми

Вступ.

1. Фізичні чинники, що впливають мікроорганізми.

2. Хімічні чинники.

3. Біологічні чинники.

4. Стерилізація.

5. Пристосованість мікроорганізмів до несприятливих чинників довкілля.

Висновок.

Запитання для самоконтролю

Література

1. , Бурлакова Г. І., Шайкова підготовка студентів з дисципліни «Мікробіологія» з тестовими завданнями: Навчальний посібник. - М.: ФГОУ ВПО МГАВМіБ, 2008.

2. , Родіонова // Методичні рекомендації з вивчення дисципліни та виконання самостійної роботи для студентів факультету ветеринарної медицини очного, заочного та очно-заочного навчання. - М.: ФГОУ ВПО МГАВМіБ. - 2008.

3. , Держманов мікробіологія та імунологія: Підручник.- М.: КолосС.- 2006.

4. , Скородумов тикум з ветеринарної мікробіології. - М.: Колос. - 2008.

5. Поздєєв мікробіологія: Підручник для вузів. - М.: Геотар-Мед. - 2001.

6. , Баннікова морфології популяцій патогенних бактерій. - М.: Колос. 2007.

Вступ


Життя мікроорганізмів знаходиться в тісній залежності від умов навколишнього середовища, тому мікроорганізми повинні постійно пристосовуватися до неї.

Як на людину, тварин і рослини, так і на мікроорганізми істотно впливають різні фактори зовнішнього середовища. Їх можна поділити на три групи: фізичні, хімічні та біологічні.

Антимікробні фактори довкілля

Фізичні

Хімічні

Біологічні

Результати дії факторів довкілля на мікроорганізми:

1. Сприятливі.

2. Несприятливі (бактеріостатичну та бактерицидну дію).

3. Змінні властивості мікроорганізмів.

4. Індиферентні.

Антимікробні фактори навколишнього середовища використовуються при стерилізації, дезінфекції, лікуванні, дотриманні правил асептики та антисептики та ін.

1. Фізичні чинники, що впливають мікроорганізми

З фізичних факторів найбільший вплив на мікроорганізми мають:

1. Температура.

2. Висушування (ліофільна сушка).

3. Променева енергія (НВЧ-енергія, ультрафіолетові промені, іонізуюча радіація).

4. Ультразвук.

5. Тиск (атмосферний, гідростатичний, осмотичний).

6. Електрика.

7. Кислотність середовища (рН середовища).

8. Наявність кисню.

9. Вологість і в'язкість довкілля.

Температура -один із найпотужніших факторів впливу на мікроорганізми. Вони або виживають, або гинуть, або пристосовуються та зростають.

Наслідки впливу температури на бактерії:

1. Здатність мікроорганізмів до виживання після тривалого перебування у екстремальних температурних умовах.

2. Здатність мікроорганізмів до зростання екстремальних температурних умовах.

Життєдіяльність кожного мікроорганізму обмежена певними температурними межами.

Цю температурну залежність зазвичай виражають трьома точками:

§ мінімальна (min) температура - нижче за яку розмноження припиняється;

§ оптимальна (opt) температура - найкраща температура для зростання та розвитку мікроорганізмів;

§ максимальна (max) температура - температура, коли він зростання клітин або уповільнюється, або припиняється зовсім.

Оптимальна температура зазвичай дорівнює температурі навколишнього середовища.

Усі мікроорганізми по відношенню до температури умовно можна поділити на 3 групи: психрофіли, мезофіли, термофіли.

Сапрофіти

Єрсинії

Псевдомонади

Клебсієли

Лістерії та ін.

Оптимальна температура росту та розмноження психрофілів

Психофіли- це холодолюбні мікроорганізми, що ростуть за низьких температур: min t - 0°С, opt t - від 10-20°С, max t - до 35°С. До таких мікроорганізмів відносяться мешканці північних морів і водойм, а також деякі патогенні бактерії - збудники ієрсиніозу, псевдомонозу, клебсієльозу, листериозу та ін.

До дії низьких температур багато мікроорганізмів дуже стійкі. Наприклад, листерії, холерний вібріон, деякі види синьогнійної палички (Pseudomonas аtrobacter) довго можуть зберігатися у льоду, не втративши при цьому своєї життєздатності.

Деякі мікроорганізми витримують температуру до -190°С, а суперечки бактерій можуть витримувати до -250°С. Дія низьких температур припиняє гнильні та бродильні процеси, тому в побуті ми користуємося холодильниками.


При низьких температурах мікроорганізми впадають у стан анабіозу, у якому уповільнюються всі процеси життєдіяльності, які у клітині. Однак, багато психрофілів здатні швидко викликати мікробіальне псування харчових продуктів і кормів, що зберігаються при 0°С.

Більшість патогенних та умовно-патогенних мікроорганізмів

Оптимальна температура росту та розмноження мезофілів

Мезофіли- це найбільша група бактерій, до якої входять сапрофіти і майже всі патогенні мікроорганізми, так як opt температура для них 37°С (температура тіла), min t - 10°С, max t - 50°C.

Термофіли- теплолюбні бактерії, що розвиваються при температурі вище 55°С, min t для них - 40°С, max t – до 100°С. Ці мікроорганізми живуть переважно у гарячих джерелах. Серед термофілів зустрічається багато спорових форм (В. stearothermo-philus. В. aerothermophilus) та анаеробів.

https://pandia.ru/text/78/203/images/image006_13.jpg" width="335 height=140" height="140">

Вегетативні форми Спори

Температурні діапазони загибелі мікроорганізмів

Суперечки бактерій набагато стійкіші до високих температур, ніж вегетативні форми бактерій. Наприклад, суперечки бацил сибірки витримують кип'ятіння протягом 2 годин.

Усі мікроорганізми, включаючи спорові, гинуть при температурі 165-170°С протягом 1 години.

Дія високих температур на мікроорганізми покладено основою стерилізації.

Висушування. Для нормальної життєдіяльності мікроорганізмів потрібна вода. Висушування призводить до зневоднення цитоплазми та порушується цілісність цитоплазматичної мембрани, що веде до загибелі клітини.

Деякі мікроорганізми (багато видів коків) під впливом висушування гинуть вже за кілька хвилин.

Більш стійкими до висушування є збудники туберкульозу, які можуть зберігати свою життєздатність до 9 місяців, а також капсульні форми бактерій.

Особливо стійкими до висушування є суперечки. Наприклад, суперечки збудника сибіркиможуть зберігатися у ґрунті понад 100 років.

Для зберігання мікроорганізмів у музеях мікробних культур та виготовлення сухих вакцинних препаратів із бактерій застосовується метод ліофільної сушки.

Сутність методу полягає в тому, що в апаратах для ліофільної сушіння - ліофілізатор мікроорганізми спочатку заморожують, а потім висушують при позитивній температурі в умовах вакууму. При цьому цитоплазма бактерій замерзає і перетворюється на лід, а потім цей лід випаровується і клітина залишається жива (перехід води із замороженого стану на газоподібний, минаючи рідку фазу - сублімація).

Заморожені бактерії (Iетап ліофільного висушування)

Освіта позаклітинного(а) та внутрішньоклітинного(б) льоду при ліофільному висушуванні бактерій

Ліофільно висушені диплококи

При правильному ліофільному висушуванні мікробні клітини переходять у стан анабіозу та зберігають свої біологічні властивості протягом кількох років.

Ліфільно висушені жива(а) і загибла(б) бактерії

Якщо режим ліофільного висушування не дотримувався (а різних видів бактерій він різний), то клітинна стінка у бактерій розривається і вони гинуть.

Променева енергія. Існують різні формипроменистої енергії, що характеризуються різними властивостями, силою та характером впливу на мікроорганізми.

У природі бактеріальні клітини постійно зазнають впливу сонячної радіації.

Прямі сонячні променізгубно діють мікроорганізми. Це стосується ультрафіолетового спектру. сонячного світла(УФ-промені).

Рослини

Фотосинтез

Фототропізм

Фотоперіодизм

Бактерії

Фототаксис

Мутації

Бактерицидне

дія

Тварини та людина

Фотоеритема

Фотодинаміка

Внаслідок властивої УФ-променів високої хімічної та біологічної активності, вони викликають у мікроорганізмів інактивацію ферментів, коагуляцію білків, руйнують ДНК, внаслідок чого настає загибель клітини. При цьому знезаражується тільки поверхня опромінених об'єктів через низьку проникаючу здатність цих променів.

Патогенні бактерії більш чутливі до дії УФ-променів, ніж сапрофіти, тому в бактеріологічній лабораторії мікроорганізми вирощують та зберігають у темряві.

Досвід Бухнера показує, наскільки УФ-промені згубно діють на бактерії: чашку Петрі із щільним середовищем засівають суцільним газоном. Частину посіву накривають папером і ставлять чашку Петрі на сонці, а потім через деякий час (15-30 хв) її ставлять у термостат.

Проростають лише ті мікроорганізми, які були під папером. Тому значення сонячного світла для знезараження навколишнього середовища дуже велике.

Прилади, що використовуються для цих цілей, що випускають ультразвук, називають ультразвуковими дезінтеграторами (УЗД).

Високий тиск. До високого атмосферного чи гідростатичного тиску бактерії, а особливо суперечки, дуже стійкі (барофільні мікроорганізми). У природі зустрічаються бактерії, які живуть у морях та океанах на глибині м під тиском від 100 до 900 атм. Ці бактерії є сапрофітними та належать до археїв.

Бактерії переносять тиск атм, а суперечки бактерій – до 20000 атм. При такому високому тиску знижується активність бактеріальних ферментів та токсинів.

Поєднана дія підвищених температур та підвищеного тискувикористовується у парових стерилізаторах (автоклавах) для стерилізації парою під тиском.

Важливим фактором є внутрішньоклітинний осмотичний тиску різних мікроорганізмів.

Вплив осмотичного тиску на мікробну клітину:

1. Плазмоліз (втрата води та загибель клітини) відбувається з мікроорганізмами, якщо їх поміщають у середу з вищим осмотичним тиском.

2. Плазмоптиз (надходження води в клітину та розрив клітинної стінки) – відбувається з мікроорганізмами при переміщенні їх у середу з низьким осмотичним тиском.

https://pandia.ru/text/78/203/images/image034.jpg" width="219" height="142">Водень" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark"> водневих іонів .

Для ацидофілів оптимальна для життя рН -6,0-7,0; для алкалофілів – 9,0-10,0; для нейтралофілів – 7,5.

Значення рН істотно впливає на синтез того чи іншого метаболіту.

У ряді випадків оптимум для зростання культури та освіти продукту неоднаковий. Зі збільшенням температури культивування діапозон переносимих значень рН звужується.

В'язкість середовищавизначає дифузію поживних речовин із обсягу середовища до поверхні клітини.

2. Хімічні чинники

Відомо, що зміна складу та концентрації поживних елементів живильного середовища може загальмувати, припинити чи стимулювати процеси росту та розмноження бактеріальної популяції. Отже, хімічні чинники здатні проводити життєдіяльність мікроорганізмів.

Ступінь впливу хімічного агента на мікроорганізм може бути різним. Вона залежить від хімічної сполуки, його концентрації, тривалості впливу, а також від індивідуальних властивостей мікроорганізму.

Бактеріостатична діяреєструється в тому випадку, якщо хімічна речовина пригнічує розмноження бактерій, а після її видалення відновлюється процес розмноження.

Бактерицидна діявикликає необоротну загибель мікроорганізмів.

Деякі хімічні речовини байдужі для бактерій, інші можуть стимулювати процеси їх розвитку або бути харчуванням для бактерій. Наприклад, сіль NaCl у малих кількостях додають у живильні середовища.

Хімічні речовини, здатні надавати бактерицидну дію на різні групи мікроорганізмів, використовують для дезинфекції.

Дезінфекція(Знищення інфекції, знезараження об'єктів довкілля) – це комплекс заходів, спрямований на знищення збудників інфекційних хвороб у навколишньому середовищі.

Іншими словами, дезінфекція– це знищення патогенних мікроорганізмів у зовнішньому середовищі за допомогою хімічних речовин, які мають антимікробну дію.

До хімічних речовин, що діють на мікроорганізми, належать:

1. Окислювачі.

2. Поверхнево-активні речовини.

3. Галогени.

4. Солі важких металів.

5. Кислоти.

6. Луги.

7. Спирти.

8. Феноли, крезоли та їх похідні.

9. Альдегіди (формальдегід, формалін).

10. Барвники.

за механізму протимікробної діївсі хімічні речовини поділяються на 5 класів:

1. Денатуруючі білки – коагулюють та згортають білки.

2. Омиляючі білки – призводять до набухання та розчинення білків.

3. Окислюючі білки – ушкоджують сульфгідрильні групи активних білків.

4. Реагують з фосфатнокислими групами нуклеїнових кислот.

5. Поверхнево активні речовини – викликають ушкодження клітинної стінки.

Денатуруючі речовини:

§ фенол, крезол та їх похідні – бактерицидна дія пов'язана з пошкодженням клітинної стінки та денатурацією білків цитоплазми;

§ формальдегід – бактерицидна дія обумовлена ​​дегідратацією поверхневих шарів та денатурацією білка;

§ спирти - бактерицидна дія обумовлена ​​здатністю віднімати воду та згортати білки;

§ солі важких металів (сулема, мертіолат, солі ртуті, срібла, цинку, свинцю, міді) - позитивно заряджені іони металів адсорбуються на негативно зарядженій поверхні бактерій і змінюють проникність їх цитоплазматичної мембрани, при цьому змінюється структура дихальних ферментів у мітохондріях.

Омиляючі білки –луги, гашене вапно.

Окислюючі білки(хлор, бром, йодовмісні, перекис водню, перманганат калію) - виділяють активний атомарний кисень, викликаючи ланцюгову реакціювільнорадикального перекисного окиснення ліпідів, що веде до деструкції мембран та білків мікроорганізмів.

Поверхнево активні речовини(жирні кислоти, мила, миючі засоби, детергенти) - змінюють енергетичне співвідношення поверхні мікробної клітини (заряд з негативного змінюється на позитивний), що порушує проникність та осмотичну рівновагу.

Галогени(хлоровмісні: хлорне вапно, хлорамін Б, дихлор-1, сульфохлорантин, хлорцин та ін.; йодовмісні: спиртовий розчин йоду, йодинол, йодоформ, розчин Люголя та ін.) – руйнують ферментативні структури бактеріальної клітини, пригнічують гідролітичну та дегідроген інактивують такі ферменти, як амілази та протеази, денатурують білки цитоплазми, а також виділяють атомарний кисень, що надає окисну дію на мікроорганізми.

Барвники(діамантовий зелений, риванол, трипофлавін, метиленова синь) - мають спорідненість до фосфорно-кислих груп нуклеїнових кислот і порушують процес поділу бактерій. Багато барвників використовують у складі антисептиків.

Бактерицидний ефект кислот(саліцилова, борна) та лугів (їдкий натр) на мікроорганізми обумовлюється:

§ дегідратацією мікроорганізмів;

§ зміною рН середовища;

§ утворенням кислотних та лужних альбумінатів.

Нове покоління дезінфікуючих засобів – четвертинні амонійні сполуки (ЧАС) та їх солі.

Одним із найбільш ефективних дезінфікуючих засобів на сьогоднішній день є Велтолен - рідкий концентрат на основі унікальної вітчизняної, запатентованої субстанції «Велтон» (клатрат ЧАС з карбамідом).

Велтолен має бактерицидну, фунгіцидну, споруліцидну та віруліцидну дію в невисоких концентраціях, нешкідливий для тварин та людини, екологічно безпечний.


Механізми протимікробної дії Велтолена

Антимікробна дія 0,5%-ного розчину Велтолена на збудника сибірки B. аnthracis при експозиції 5 хв. викликає вакуолізацію цитоплазми бактерій та відшарування клітинної стінки.

наB.аnthracisпри експозиції 5 хв.

Антимікробна дія 0,5% розчину Велтолена на збудника сибірської при експозиції 15 хв. викликає відшарування клітинної стінки, її розрив та вакуолізацію цитоплазми.

Антимікробна дія 0,5% розчину Велтолену

наB.аnthracisпри експозиції 15 хв.

Антимікробна дія 0,5% розчину Велтолена на збудника сибірської при експозиції 60 хв. викликає руйнування більшої частини бактеріальних клітин із втратою клітинної стінки та виходу назовні клітинного детриту. Частина суперечка під впливом Велтолена формує мієлінові фігури.

Антимікробна дія 0,5% розчину Велтолену

наB.аnthracisпри експозиції 60 хв.

Активність різних дезінфікуючих речовин не однакова і залежить від часу експозиції, концентрації, температури розчинів, що дезінфікують, і навколишнього середовища.

Дезінфекція за допомогою хімічних речовин як складова входить до сукупності заходів, спрямованих на знищення мікроорганізмів не тільки в навколишньому середовищі, а й у макроорганізмі, наприклад, у рані і є основою асептики та антисептики.

Асептика- це комплекс профілактичних заходів, спрямованих на запобігання потраплянню мікроорганізмів у рану або організм людини та тварини.

Антисептика- Це комплекс заходів, спрямованих на знищення мікроорганізмів у рані або в організмі в цілому, на попередження та ліквідацію запального процесу.

Антисептики- це протимікробні речовини, що використовуються для знезараження біологічних поверхонь.

До антисептичних хімічних речовин відносяться барвники (метиленовий синій, діамантовий зелений) - мають денатуруючий і літичний ефект, і похідні 8-окси-хіноліну (хінозол, нітроксалін, хінолон) і нітрофурану (фурацилін, фуразолідон), які порушують біосин клітини.

3. Біологічні чинники

До біологічним факторам, Що негативно впливає на мікроорганізми, можна віднести:

§ мікроорганізми-антагоністи;

§ пробіотики;

§ бактеріофаги;

§ захисні фактори організму (клітинні та гуморальні).

У зовнішньому середовищі та в організмі людини і тварин мешкає величезна кількість різних видів мікроорганізмів, які по-різному взаємодіють між собою.

Молочнокислі бактерії

Хижацтво- Напад одного виду бактерії на інший з метою використання іншого виду в якості їжі.

https://pandia.ru/text/78/203/images/image049.jpg" width="302" height="201">

Bdellovibrio bacteriovorusпроникає до сальмонели

Нейтралізм– мікроорганізми не мають жодного впливу.

Найбільший інтерес для науки і практики представляють різні біологічно активні речовини, що утворюються в процесі життєдіяльності мікроорганізмів, і одними з них є антибіотики.

Антибіотики- продукти метаболізму живих організмів або їх аналоги, які отримують синтетичним шляхом, здатні вибірково пригнічувати зростання мікроорганізмів.

Термін "антибіотик" було запропоновано В. Вюїменом в 1889 р., щоб позначити діючий агент процесу "антибіозу", тобто опору, що чиниться одним живим організмом іншому.

У 1929 році А. Флемінг був відкритий пеніцилін, який в 1940 році вдалося виділити в кристалічному вигляді.

Механізм дії антибіотиків на бактерії

Класифікація антибіотиків

По біологічному

походження

За механізмом біологічної дії

За спектром біологічно-

кого дії

за хімічної будови

евбактерії

Рід Pseudomo-nas: піоціанін,

віскозин.

Інгібує синтез клітинної стінки (пеніциліни, цефало-спорини)

Вузького спектру (пеніциліни, цефалоспорини)

Ациклічні сполуки (мікозамін, пірозамін)

Актиноміцети

Рід Streptomyces: тетрацикліни, стрептоміцини, еритроміцин.

Рід Micromono-spora: гентаміцини, сізоміцин.

Порушує функцію мембран

(ністатин, кандицидин)

Широкого спектру (тетрацикліни, хлорамфенікол, гентаміцин, тобраміцин)

Аліциклічні сполуки (актидіон, туєва кислота).

Тетрацикліни

Ціанобактерії

(малінголід)

Пригнічує синтез РНК (канамі-цин, неоміцин) та синтез ДНК (актидіон, едеїн)

Протитуберкульозні

(стрептоміцин, канаміцин)

Ароматичні сполуки (галова кислота, хлорамфенікол).

Гриби

(пеніциліни)

Інгібітори синтезу пуринів та піримідинів (азасерин)

Протигрибні (ністатин, кандицин)

Кисневі містять гетероциклічні сполуки (пеніцилова кислота, карлінаоксид)

Лишайники, рослини, водорості(уснінова кислота, хлорелін)

Пригнічує синтез білка (канаміцин, тетрацикліни, еритроміцин, хлорамфенікол)

Протипухлинні

(Адріаміцин)

Макроліди

(еритроміцин)

Тваринного походження

(інтерферон, екмолін)

Інгібітори дихання (уснінова кислота, піоціанін). Інгібітори окисного фосфорилювання (валіноміцин, олігоміцин)

Протиамебні (фумагіллін)

Аміноглікозиди (тобраміцин, гентаміцин, стрептоміцини).

Поліпептиди

(граміцидини)

«Феномен перлинного намисто» у збудника сибірки при вирощуванні його на живильному середовищі з пеніциліном

В результаті дії на B. аnthracis пені-циліну, у збудника руйнується клітинна стінка, утворюються кулясті протопласти, з'єднані між собою у вигляді нитки намиста.

Пеніцилін здатний спричинити руйнування клітинної стінки у багатьох видів бактерій. Донедавна до нього були особливо чутливі стафілококи та стрептококи.

У більшості грамнегативних бактерій до пеніциліну виробилася стійкість, пов'язана з їхньою здатністю синтезувати фермент пеніциліназ, що руйнує пеніцилін.

https://pandia.ru/text/78/203/images/image055.jpg" width="204" height="169">.jpg" width="224" height="168">DIV_ADBLOCK169">

Можливі механізми дії пробіотиків:

1. Придушення живих патогенних та умовно-патогенних мікроорганізмів.

а) продукція антибактеріальних речовин – бактеріоцинів;

б) конкуренція за джерела живлення;

в) конкуренція за рецептори адгезії.

2. Вплив на мікробний антагонізм.

а) зменшення ферментативної активності;

б) збільшення ферментативної активності.

3. Стимуляція імунітету.

б) збільшення активності макрофагів.

Пробіотичні препарати, що випускаються у країнах –

членів ЄС та види мікроорганізмів, що використовуються в них.

Препарат

Вид мікроорганізмів

Рідке ацидофільне молоко, продукти класу йогуртів (повсюдно)

L. acidophilus, B. bifidum, B. longum

Біоград, Біфійогурт Йога-Лайн, Лактопрів, Еугалін, Вітацидофілюс, Омніфлора Мутафлор, Колівіт, Сімбіофлор, Лактана-Б (Німеччина)

L. acidophilus, S. thermophilus, B. longum, B. bifidum, E. coli

Гефілак, Бактолак (Фінляндія)

L. rhamnosum, L. casei, S. faecium

Йокульт, Біфідер, Тойоцерін, Лакріс, Грауген, Кальспорин, Міаризан, Королак, Біофермін, Балантол, Лактофед (Японія)

L. rhamnosum, L. casei, E. coli, B. cereus, L. sporo-genes, B. subtilis, B. thermophilus, C. butyricum, B. pseudolongum, S. faecalis, L. acidophilus, B. toyo

Біокос (Чехія)

B. bifidum, L. acidophilus, P. acidilactis

Синелак, Ортобактер, Біфідіген, Ліобіфідус, Пробіомін, Нормофлор, Біолакталь (Франція)

L. bulgaricus, L. acidophilus, B. longum E. coli, S. thermophilus, B. bifidum

Інфлоран (Швейцарія)

S. thermophilus, L. bulgaricus, L. acidophilus

Піонер (Іспанія)

Комплекс кишкової мікрофлори

Вентракс оцідо (Швеція)

L. acidophilus, S. faecium, S. thermophilus

Гастрофарм, Нормофлор ​​(Болгарія)

L. acidophilus, L. bulgaricus

Біо-Плюс2 (Німеччина, Данія)

B. subtilis, B. licheniformis

Протексин, Припалак (Голландія)

Бактісубтіл (Югославія)

Есід-Пак-4-Уей, Лакто-Сак (США)

S. thermophilus, L. acidophilus

Крім перелічених видів бактерій, у ряді країн у складі пробіотиків для тварин використовують Saccaharomyces cerevisiae, Candida pintolopesii, Aspergillus niger та Aspergillus orysae.

До молочнокислих бактерій, що широко використовуються для виробництва пробіотиків, відносяться молочнокислі стрептококи (S. lactis і S. cremoris) і лактобактерії (L. acidophilum, L. casei, L. plantarum, L. bulgaricum).

Метаболіти молочнокислих бактерій та їх регуляторні функції

Механізм дії

Біологічний ефект

Молочна кислота

Синергізм поєднання з оцтовою, пропіоновою, олійною кислотами. Синтез усередині - та позаклітинного лактоферину.

Інгібіція зростання патогенних мікроорганізмів Зниження синтезу токсинів у цвілевих грибів корму.

Вуглекислий газ

Підтримка анаеробних умов та високого парціального тиску.

Зниження дихального потенціалу у аеробних кишкових бактерій.

Перекис водню

Утворення гіпотіоцинату у бактеріях. Виснаження ферментної системи у каталазозависимых мікроорганізмів. Інактивація клітинних ензимів.

Токсична дія на каталазопозитивну мікрофлору. Зниження синтезу білків, обмеження передачі генетичної інформації, зниження факторів адгезії у грамнегативних бактерій.

Зв'язування антилізоцимного фактора ентеропатогенних бактерій. Ліза клітинних стінок бактерій.

Підвищення фагоцитарної активності макрофагів. Зниження колонізаційної активності у грамнегативних бактерій. Неспецифічна стимуляція макрофагів.

Бактеріоцини

Обмеження синтезу білків. Порушення процесів транспорту через клітинну мембрану, зниження синтезу ДНК, ущільнення ядерного матеріалу, зміна рибосом та лізосом

Бактерицидна та бактеріостатична дія. Стримування процесів поділу бактерій, порушення передачі спадкової інформації. Деструкція рецепторних зв'язків.

У Росії чисті культури молочнокислих бактерій почали застосовувати з 1890 року. Великий внесок у розробку способів приготування чистих культур, збереження їх у сухому вигляді та використання у виробництві кисломолочних продуктів зробили і.

Сухожарова стерилізація- проводиться в печах Пастера (сухожарова шафа). Це шафа з подвійними стінками, виготовлена ​​з металу і азбесту, що нагрівається за допомогою електрики і має термометр. Сухим жаром стерилізують в основному лабораторний посуд. Знезараження матеріалу в ньому відбувається при 160 ° С протягом 1 години.

У бактеріологічних лабораторіях використовується такий вид стерилізації, як прожарювання над вогнем (фломбування). Цей спосіб застосовують для знезараження бактеріологічних петель, шпателів, піпеток. Для прожарювання над вогнем використовують спирти або газові пальники.

До фізичних способів стерилізації відносяться також УФ-променіі рентгенівське випромінювання. Таку стерилізацію проводять у тих випадках, коли стерилізовані предмети не витримують високої температури.

Тиндалізація(Двоступінчаста стерилізація) використовується для знезараження матеріалу, обсімененного спорами бактерій. При цьому використовується два режими нагрівання матеріалу – перший режим є оптимальним для проростання спор та переходу спорової форми бактерій у вегетативну, а другий режим спрямований на знищення вегетативних клітин мікроорганізмів.

Механічна стерилізація(фільтруюча стерилізація) - проводиться за допомогою фільтрів (керамічних, скляних, азбестових) та особливо мембранних ультрафільтрів з колоїдних розчинів нітроцелюлози.

Морфологія морфологія (округлення, подовження клітини), культуральні властивості (стафілококи не утворюють пігмент при нестачі кисню), біохімічні або ферментативні властивості (вироблення адаптивних ферментів у ешерихій) фермент лактаза на середовищі з лактозою).При фенотиповій мінливості як правило, через певний час відбувається повернення до вихідного стану («новий фенотип» втрачається).

2. Генотипова мінливість(успадкована) - виникає в результаті мутацій та генетичних рекомбінацій. При цьому зміна фенотипу пов'язана із зміною генотипу та передається у спадок. Нема повернення до вихідного фенотипу.

Мутації(від лат. mutatio - змінювати) - це стійко передані у спадок структурні змінигенів, пов'язані з реорганізацією нуклеотидів у молекулі ДНК. При мутаціях змінюються ділянки геномів (тобто спадкового апарату).

Бактеріальні мутації можуть бути спонтанними (мимовільними) та індукованими (спрямованими), тобто з'являються в результаті обробки мікроорганізмів спеціальними мутагенами (хімічними речовинами, температурою, випромінюванням і т. д.).

В результаті бактеріальних мутацій можуть відзначатися:

§ зміна морфологічних властивостей мікроорганізмів;

§ зміна культуральних властивостей;

§ виникнення у мікроорганізмів стійкості до лікарських препаратів;

§ ослаблення патогенних властивостей та ін.

До генетичним рекомбінаціямвідносяться рекомбінації генів, які відбуваються внаслідок трансформації, трансдукції та кон'югації.

Трансформація-Передача генетичного матеріалу від бактерії-донора бактерії-реципієнту за допомогою ізольованої ДНК іншої клітини.

Бактерії, здатні приймати ДНК іншої клітини, називаються компетентними.

Стан компетентності часто збігається з логарифмічною фазою зростання.

Для трансформації необхідно створювати особливі умовинаприклад, при додаванні в живильне середовище неорганічних фосфатів частота трансформації підвищується.

Трансдукція- це перенесення спадкового матеріалувід бактерії-донора до бактерії-реципієнта бактеріофаг.

Наприклад, за допомогою бактеріофага можна відтворити трансдукцію джгутиків, ферментативні властивості, резистентність до антибіотиків, токсигенність та інші ознаки

Кон'югація- передача генетичного матеріалу від однієї бактерії іншою шляхом безпосереднього контакту. Причому відбувається одностороннє перенесення генетичного матеріалу - від донора реципієнту. Необхідною умовоюдля кон'югації є наявність у донора цитоплазматичної кільцевої молекули ДНК - плазміди та специфічного фактора плодючості F. У грамнегативних бактерій виявлено статеві F-волоски, через які відбувається перенесення генетичного матеріалу. Клітини, які відіграють роль донора, позначають F+, а реципієнти – F--.

3. Проміжна мінливість – дисоціація. У однорідній популяції бактерій з'являються різні по біологічним властивостямклітини, що утворюють дві форми колоній – R (шорсткі, з рваними краями, часто пов'язані з придбанням бактеріями патогенних властивостей) та S (круглі, гладкі, блискучі).

Висновок

На мікроорганізми в зовнішньому середовищі впливає безліч різноманітних несприятливих чинників, що змушує їх постійно вдосконалюватися, пристосовуватися та еволюціонувати.

Саме несприятливі фактори довкілля є для мікроорганізмів рушійною силоювидоутворення.

Запитання для самоконтролю

1. Результати впливу чинників довкілля на мікроорганізми.

2. Які фізичні чинники мають найбільший вплив на мікроорганізми?

3. Який температурний діапазон вирощування різних видів мікроорганізмів?

4. У чому суть ліофільного висушування мікроорганізмів?

5. Опишіть досвід Бухнера.

6. Значення осмотичного тиску бактерій.

7. На які групи класифікують мікроорганізми стосовно концентрації водневих іонів у середовищі?

8. Що таке дезінфекція та дезінфектанти?

9. Класифікація хімічних речовин за механізмом протимікробної дії.

10. Які засоби називають антисептиками?

11. Перерахуйте біологічні чинники, які негативно впливають на мікроорганізми.

12. Які взаємини між бактеріями зумовлює антагоністичний симбіоз?

13. Яким є механізм дії антибіотиків на бактерії?

14. Назвіть можливі механізми дії пробіотиків.

15. На які групи поділяють бактеріофаги?

16. Що таке стерилізація, що фільтрує?

17. Назвіть відмінності між фенотиповою та генотипічною мінливістю бактерій.