Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы

 

Жизнедеятельность микроорганизмов находится в зависимости от факторов окружающей среды. Влияние этих факторов может быть благоприятным и неблагоприятным.

Неблагоприятное действие факторов окружающей среды на микроорганизмы:

Ø бактериоцидное – уничтожающее действие на клетки;

Ø бактериостатическое – подавляющее размножение;

Ø мутагенное – приводящее к изменению наследственных свойств.

Повреждающее действие на микроорганизмы могут оказывать биотические (от греч. bios – жизнь) и абиотические (от греч. abios – отрицание жизни) факторы.

Абиотические факторы внешней среды:

Ø Физические факторы:

v температура;

v рН среды;

v влажность (высушивание);

v различные виды излучения (УФ, инфракрасное, рентгеновское, лазерное, радиактивное – α, δ, γ-излучение);

v ультразвук;

v электромагнитные поля;

v осмотическое давление;

v сотрясение;

v невесомость.

Температура среды – один из основных факторов, определяющих интенсивность развития микроорганизмов. Каждый микроорганизм может расти и размножаться только в определенных пределах температуры (выделяют минимальную/ максимальную температуру – за их пределами рост микроорганизмов прекращается и оптимальную температуру – наиболее благоприятную для роста и размножения).

По отношению к температуре выделяют три группы микроорганизмов:

§ термофилы (от греч. thermos – тепло, phileo – любить, т.е. теплолюбивые) – живут при температуре от 40 до 100⁰С (оптимум 50-60⁰С) – например, бактерии горячих источников и вулканов;

§ мезофиллы (от греч. mesos – средний) – от 20 до 40⁰С (оптимум 35-37⁰С) – большинство патогенных микрорганизмов;

§ психрофилы (от греч. psichros – холод, т.е. холодолюбивые) – от -6 до 20⁰С (оптимум 10-15⁰С) – например, иерсинии, клебсиеллы, псевдомонады могут размножаться в пищевых продуктах при температуре бытового хоодильника.

Механизм повреждающего действия высокой температуры – необратимая денатурация ферментов микроорганизмов. Большинство вегетативных форм бактерий погибают при 60-80⁰С в течение 15-30 минут, а при 100⁰С – от нескольких секунд (мгновенно) до 2 минут. Споры бактерий наиболее устойчивы к повышенной температуре – выдерживают температуру кипячения воды в течение нескольких часов, при 130⁰С гибнут через 20-30 минут и более.

Механизм повреждающего действия низкой температуры – разрыв клеточной мембраны кристаллами льда и приостановка метаболических процессов.

Влажность среды также оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов, т.к. вода составляет основную массу микробной клетки (75-85%), вода служит растворителем различных органических и минеральных соединений, с водой все вещества поступают в клетку и выводятся из нее.

Потребность во влаге у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. По потребности во влаге различают следующие группы микроорганизмов:

§ гидрофиты – влаголюбивые (большинство);

§ мезофиты – среднелюбивые;

§ ксерофиты – сухолюбивые.

При высушивании жизненные процессы замедляются, клетка переходит в анабиотическое состояние или погибает.

В высушенном состоянии многие микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в течение продолжительного времени, что используется для их длительного хранения. Высушивание микроорганизмов осуществляется методом лиофильной сушки – обезвоживание в замороженном состоянии под высоким вакуумом.

Ø Химические факторы (противомикробным действием обладают следующие классы химических веществ):

v галогены и их соединения (йод, йодинол, йодоформ, хлорамин, пантацид…);

v окислители (пероксид водорода, перманганат калия, гидроперит…);

v кислоты и их соли (оксолиновая, бензойная, салициловая, борная, сорбиновая…);

v щелочи (аммиак и его соли);

v спирты (этанол, протанол);

v альдегиды (формальдегид, уротропин, уросал…);

v соли тяжелых металлов (ртути, серебра, меди, свинца, цинка, олова…);

v фенол и его производные (резорцин, хлорофен…);

v производные 8-оксихинолина (хинозол, интестопан, нитроксолин…);

v производные нитрофуранов (фуразолидон, фурацилин, фурагин...);

v поверхностно-активные вещества/детергенты (хлоргексидин, полимиксины, грамицидин С, твины…);

v триклозан;

v длинноцепочечные жирные кислоты;

v фитонциды;

v антибиотики;

v красители (метеленовый синий, бриллиантовый зеленый…).

Эти средства могут по-разному оказывать противомикробное действие.

Механизм действия химических веществ на микроорганизмы:

§ деполимеризация пептидогликана клеточной стенки (например, щелочи);

§ повышение проницаемости ЦПМ бактериальной клетки;

§ блокирование биохимических реакций (например, фенолы);

§ денатурация белков/ферментов бактерий (например, кислоты и формалин);

§ окисление метаболитов и ферментов (например, фенолы);

§ растворение липопротеиновых структур;

§ повреждение генетического аппарата.

Биотические (биологические) факторы внешней среды – воздействие других живых существ или продуктов их жизнедеятельности.

Микроорганизмы находятся друг с другом в различных взаимоотношениях – от взаимовыгодных (симбиоза) до антагонистических:

v бактерии (например, молочно-кислые и гнилостные бактерии ЖКТ);

v простейшие;

v плесневые грибы;

v бактериофаги.

Физические, химические и биологические факторы внешней среды используют для подавления роста и уничтожения патогенных микроорганизмов.