Тақырып: Микроорганизмдердің өсуі мен дамуына физико-химиялық факторлардың әсері

Сабақ тың мақ саты: микроорганизмдердің тіршілік ә рекеті мен ө суіне сыртқ ы орта факторларының ә серін зерттеу.

 

Тіршілік ету ортасы микроб клеткасына ү немі ә сер етеіп отырады. Кейбір микроорганизмдер ә р тү рлі факторлардың кең спектрінде тіршілік етуге қ абілетті.

Микроб клеткасына сыртқ ы ортаның ә серінің нә тижесі фактордың ісер ету механизмі мен ұ зақ тығ ына, микроорганизмдердің тү рлі тө зімділіктеріне, ә сері қ арқ ындылығ ына (мө лшері, концентрациясы), сонымен қ атар, ортаның физико-химиялық жағ дайларына тікелей байланысты.

Микробиология тә жірибесінде микроорганизмдердің ө су қ арқ ындылығ ын шамалас кө рсеткіштермен белгілейді: сұ йық қ оректік ортада – лайлану дә режесімен, ал қ атты агарлы орталарды – дақ ылдың толық ө суімен. Неғ ұ рлым нақ ты бағ алау ү шін сандақ ә дістерді қ олданады: ортаның кө лем бірлігіндегі клетка санын санау арқ ылы (микроскоппен немесе ө сіп шық қ ан аологиялар санын санау), сонымен қ атар, ортаның кө лем бірлігіндегі дақ ылдың жалпы биомассасын анық тау арқ ылы.

Ерітінді буының қ ысымына таза су буының қ ысымының қ атынасына тең болатын судың белсенділігі а_w, зат алмасуда маң ызды рө л атқ арады. Судың белсенділігі судың болуына, яғ ни кебу дә режесіне, сонымен қ атар, ондағ ы еріген заттар мө лшеріне тікелей байланысты. Кейбір микроорганизмдер қ атты қ оректік ортада ө су қ абілетіне ие болмаса, ал басқ алары (ксерофилдер) а_w тө мен мә нінде ө се алады.

Микроорганизмдер қ оршағ ан ортадан жартылай ө ткізгіш мембранамен оқ шауланатындық тан гипотониялық ерітінідлерде су клетка ішіндегі еріген заттардың концентрациясының градиенті бойымен қ озғ алады, жә не клеткағ а судың тү суін тоқ тату ү шін белгілі бір кү ш қ олдануды қ ажет етеді (осмостық қ ысым). Грамоң бактериялардың осмостық қ ысымы сұ йылтылғ ан ерітінділерде 20 атм. жә не жоғ ары болуы мү мкін. Гипертониялық ерітінділерде плазмолизді туғ ызатын кері қ ұ былыс орын алады (клеткалардан суды «сорып шығ арады»).

Тұ здар мен қ анттардың жоғ ары концентрациясы ежелден тағ ам ө німдерін сү рлеуде қ олданылып келеді. Табиғ атта тұ здың жоғ ары концентрациясы Ө лі тең ізде, тұ зды кө лдерде, сорлы жерлерде жә не т.б. болады. Еріген заттың концентрациясы жоғ ары болатын ерітінділерде тіршілік етуге қ абілетті микроорганизмдер осмофильдер деп аталады. Олардың кейбіреулері тқ збен жә не қ антпен сү рленген тағ ам ө німдерінің бұ зылуын тудырушылар болып табылады, сонымен қ атар, микробтық табиғ аты бар тағ аммен улану кө здері де болады.

Ортадағ ы еріген заттардың жоғ ары концентрациясында кө птеген микроорганизмдерде клетка плазмолизі орын алады. Протоплазма суды сыртқ а бө леді жә не тығ ыздала тү седі; зат алмасу ү рдісі тежеледі жә не клетка анабиоз кү йіне ө теді. Плазмолиз қ ұ былысы кейбір тағ ам ө німдерін тұ збен жә не қ антпен сү рлеудің негізін салады..

Микроорганизмдер ішінде едә уір зерттелгендері тұ здардың (NaCl) жоғ ары концентрациысында тіршілік ететіндері, оларды галофилдер деп атайды..

Ө суіне қ олайлы рН мә ндеріне қ арай микроорганизмдер ацидофильділерге (0-5, 5), нейтрофильділерге (5, 5-8, 0) жә не алкалифильділерге (8, 5-11, 5) жіктеледі. Кө птеген бактериялар мен қ арапайымдылар – нейтрофилдер, саң ырауқ ұ лақ тар мен балдырлар жалпы рН-тың тө мен мә нінқ алайтын болса, ал цианобактериялар рН-тың жоғ ары мә нінде ө седі. Алкали- жә не ацидофилдьді микроорганизмдердің цитоплазмасының рН мә ні 7, 5 шамасында болады

Прокариотты организмдердің ө суіне температураның ә серін зерттеу барысында ө су тоқ тайтын максималды жә не минималды температурамен шектелген температура аралығ ы, сонымен қ атар, максималды ө су жылдамдығ ына қ олайлы температура аймағ ы анық талғ ан. Осы кө рсеткіштер негізінде прокариоттарды ү ш негізгі топқ а бө леді: мезофильдер, психрофильдер жә не термофильдер. Кө птеген белгілі тү рлер мезофильдерге жатады, олардың қ олайлы ө су температурасы 30-40°С арасында жататын болса, ал ө суі мү мкін болатын температура шамасы 10 жә не 45-50°С аралығ ында жатады. Қ арапайым мезофильдердің бірі Е. Соli: ө суінің тө менгі шегі +10°С, ал жоғ арғ ысы +49°С, байытылғ ан ортадағ ы ө суінің қ олайлы температурасы +37 °С.

Психрофильдердің ө су температурасының аймағ ы -10 мен +20°С аралығ ында жә не одан жоғ ары шамада жатады. Ө з кезегінде психрофильдер облигаттылар мен факультативтілерге бө лінеді. Психрофильді.микроорганизмдерге Pseudomonas, Vibrio, Achromobacter, Cytophaga туысының ө кілдері, ашытқ ылар, мицелилі саң ырауқ ұ лақ тар жә не балдырлардың кейбір топтары жатады.

Кө птеген микроорганизмдер ө судің максималды температурасын жоғ арылатқ анды нашар кө тереді. Микробтардың термотө зімділігі тү рлері ерекшеліктері мен тіршілік ә рекетінің формасына қ арай алуантү рлі келеді: вегетативті клеткалар тез ө летін болса, ал споралылары ұ зақ сақ талады. Сонымен, спорасыз бактериялар, споралы бактериялардың вегетативті клеткалары, мицелилі саң ырауқ ұ лақ тар мен ашытқ ылар 60-70^оС температурада 15-30 минут аралығ ында тіршілігін жояды, ал 80-100^оС температурада – бірнеше секундтар аралығ ында немесе 1-3 минутта тіршілігін тоқ татады. Микроскопиялық саң ырауқ ұ лақ тардың спорасы 65-80^оС температурада тіршілігін жояды. Кө птеген бактериялардың спорасы айтарлық тай тө зімді келеді: бірнеше сағ ат аралығ ында 80-100^оС дейін қ ыздырғ анда ө леді, сонымен бірге, 20 минут бойына 120^оС температурада автоклавтау кезінде тіршілігін мү лдем жояды.

Барлық микроорганизмдер оттегімен ө зара байланысуына қ арай ү лкен екі топқ а бө лінеді: О₂ бар ортада ө сетін, аэробтар (облигатты, факультативті аэробтар жә не микроаэрофилдер), мен отегі жоқ ортада ө сетін анаэробтар (аэротолеранттылар, облигаттылар).

Судағ ы О₂ ерігіштігі жоғ ары болмағ андық тан, аэробты микроорганизмдер ү шін орта мен газ фазасы байланысының максималды беті болатындай жағ дайлар жасайды. Олар ортаның жұ қ а қ абаттында ө сіру, тү рлі араластырулар, барботаждау жә не т.б. жағ дайлар. Ал анэробтар ү шін керісінше ортадағ ы оттекті жойып отыру керек жә не кейін осы анаэробты жағ дайлар тұ рақ ты болуы қ ажет.

Тотығ у-тотық сыздану потенциалы Eh ортада оттегінің болу кө рсеткіші қ ызметін аткару мү мкін, жә не ол -500-ден +800 мВ дейін ауытқ ып отыруы мү мкін. Оның кері мә ні жоғ ары болғ ан сайын орта соғ ұ рлым тотық сыдана тү седі (анаэробты жағ дайлар).

Электромагнитті сә улелер толқ ын ұ зындығ ына қ арай иондаушы сә улелену (γ - жә не рентген сә улелері λ < 200 нм), ультракү лгін сә улелену, кө рінетін аймақ, инфрақ ызыл сә улелену жә не радиотолқ ындарғ а бө лінеді. Ә сер етуіне қ арай олар: 1) физиологиялық ә сер кө рсететіндер; 2) летальды жә не мутагенді ә сер ететіндер; 3) жылулық жә не механикалық ә сер ететіндер.

Жақ ын ультракү лгін, кө рінетін жарық жә не инфрақ ызыл сә улелер(350 - 400 - 800 - 1100 нм) физиологиялыө ә сер етеді. Бұ л ең алдымен, кү н энергиясының химиялық энергияғ а айналу ү рдісі – фотосинтез. Ә р тү рлі фототрофты микроорганизмдер тү рлі толқ ын ұ зындық тарындағ ы жарық ты жұ тады. Электромагниттік толқ ындар фототаксис кө рінуі ү шін маң ызды. Фотосинтездемейтін микроорганизмдерде фототә уелді синтездер болады (мысалы, микобактериялардағ ы каратиноидтардың тү зілуі).

Ультракү лгін сә улелер толқ ын ұ зындығ ы мен оның мө лшеріне қ арай летальды жә не мутагенді ә сер етуі мү мкін. Сонымен бірге, ең алдымен ДНҚ молекуласының бұ зылуы байқ алады (ә сіресе λ = 260 нм).

Иондаушы сә улелену жоғ ары энергиясы бар ө те қ ысқ а толқ ындар болып келеді. Мұ ндай сә улеленудің тө мен дә режесі микроорганизмдерде мутацияларды тудыруы мү мкін, ал жоғ ары дә режесі ә рқ ашан ө лімге ә келіп соғ ады.

Ферменттерді зақ ымдайтын жә не зат алмасудың бұ зылуын тудырушы, микроорганизмдерге микробоцидті ә сер ететін химиялық заттардың тобына ауыр металдардың иондар, кейбір кө міртек тотығ ы, циандтер жә не калий перманганаты, сутек асқ ын тотығ ы, хлор ә гі, йод секілді белсенді тотық тырғ ыштар жә не т.б. жатады.

Антибиотиктер (антибиотиктік заттар) – микроорганизмдер, ө сімдіктер жә не жануарлардың немесе олардың модификацияларының тө мен молекулалы зат алмасу ө німдері. Олар басқ а микроорганизмдердің ө суін тежейді немесе дамуын толық тоқ татады. Қ азіргі таң дағ ы кө птеген белгілі антибиотиктер микроорганизмдер клеткасымен бө лінетіндер болып табылады.

Тапсырма: жоғ ары температураның, орта рН-ның тү рлі мә ндерінің, ультракү лгін сә улелерінің, осмостық қ ысым мен антибиотиктердің микроорганизмдерге ә серін анық тау