Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат на тему:

воздействием факторов внешней среды на микроорганизмы

Условия эксплуатации имеют большое значение для жизнедеятельности мик-роорганизмив. Чем благоприятнее они, тем интенсивнее развиваю-тся микробы, и наоборот. Избыток или недостаток влаги, низкая или вы-сока температура, освещение, радиоактивное излучение, наружу ность питательных веществ и т.п. обусловливают соответствующий темп развития микробной клетки. Развиваясь в определенных условиях окружающей среды прокариоты приспосабливаются к ним. Этим и объясняется тот факт, что в южных широтах бактерии могут хорошо развиваться при под-выше на температуре, в северных при пониженной, галофильные мик-роорганизмы в водоемах с высоким содержанием солей.

Все факторы внешней среды, влияющих на разви-ток прокариот, можно разделить на три основные группы: физические, химические и биологические. К физическим факторам относятся: влага, температура, концентрация растворенных веществ, свет и другие формы лучистой энергии, радиоволны, ультразвук. Среди химич-ных факторов различают рН среды, ядовитые вещества, кислород и тому подобное. К биологическим относятся разного типа взаимосвязи и взаимно-отношения между бактериями, а также между ними и другими организма ми окружающей среды (симбиоз, метабиоза, комменсализм, синергизм, антагонизм, паразитизм и т.п.).

Физические факторы

Влага. Активная жизнедеятельность бактерий воз-лит только в условиях достаточного увлажнения. Поступление питательных веществ в клетку и выделение продуктов обмена во внешнюю среду возможны только при достаточном содержании воды. Наименьшее количество воды, при которой еще возможно развитие прокариот, составляет 20-30% общей массы организма. Менее требовательны к условиям увлажнения плесневые грибы. Они могут развиваться даже тогда, когда содержание влаги в субстрате коридоров-ет 10-15%.

Большинство микробов выдерживают высушивание неплохо. Наприк-строй, туберкулезные палочки после высушивания сохраняют свою жиз-тездатнисть течение нескольких месяцев, а споут раз-виватися при относительно высоких температурах.

Природа термофилии до сих пор не раскрыта. Высказываются Припять-ние, что липиды играют определенную роль в молекулярных механизмах термофилии, способствуя термостабильности мембран, и нижняя тем-пературна предел роста термофилов определяется температурой плав-ления мембранных липидов. По другой гипотезе, определяющая роль в термофилы принадлежит ферментным белкам, а именно: основные темпера-турне точки термофилов зависят от конформации одного или несколь-Кох основных ферментов. Некоторые ученые разделяют утверждение, согласно которому термофилия обусловлено термостабильностью структурных ком-Оппоненты клеток термофилов.

Снижение температуры ниже оптимальной не так пагубно влияет на прокариот, как ее повышения сверх максимальной. На явлении воздействия высоких температур основываются распространенные способы знезара-ния продовольственных продуктов, питательных сред, посуды и инструментов. Они получили название пастеризации и стер-лизации.

Низкие температуры микробы выдерживают сравнительно легко. На-пример, некоторые виды бактерий не теряют жизнеспособности даже при температуре жидкого водорода (-253 ° С). При воздействии низких температур прокариоты могут впадать в анабиотических состояние, сохраняя для-лей время свою жизнедеятельность. Низкие температуры широко исполь-ются для хранения различных продуктов, которые быстро портятся. Используют два способа хранения продуктов на холоде: в ох-лодженому состоянии при температуре от 10 ° С до -2 ° С и в замороженном состоянии при температуре от -12 до ЗО ° С.

излучения. Прямой солнечный свет вредно влияет на большинство видов бактерий. Только фототрофные микроорганизмы вы-выдерживают воздействие солнечной радиации сравнительно легко. Влияние различных видов излучения на прокариот зависит от длины волны, а также интенсивности и продолжительности излучения. Лучистая энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Это могут быть радиоволны, видимые, инфракрасные и ультрафиолетовые световые лучи, Ионизирующие лучи рентгеновские и космические лучи, а также излучения, возникающих при ядерных ре-акциях.

Максимальный размер характеризуются радиоволны. Они не вызывают биологического эффекта. Несколько меньшую длину волны имеют инфракрасные лучи. При поглощении живым организмом они пе-ретворюються на тепло. Видимый свет с длиной волны от 300 до 800 нм, поглощается фотосинтезирующими прокариотами и превращу ется в химическую энергию. Этот вид излучения индуцирует такие про-цесы у прокариот, как фотосинтез, фототаксис, фотореактивации ДНК и тому подобное.

Наиболее губительными для бактерий является коротковолновые лучи, на-пример, ультрафиолетовые (УФ) с длиной волны 250-260 нм. Они поглощаются ДНК, РНК и белками и обуславливают изменения их моле-кул, что приводит к повреждению клетки. УФ-лучи вызывает ют также мутагенный эффект, вызывая наследственные изменения прока-Риота, поэтому их часто используют для получения мутантов рез-ных микроорганизмов. Искусственные источники УФ-лучей бактерицидные лампы широко используют для дезинфекции воздуха, холод-дильних камер, лечебных и производственных помещений и т.п..

Ионизирующее излучение на микроорганизмы мо-жет действовать губительно (бактерицидное действие) или вызывать мутагенный эффект. Эффективность действия ионизирующей радиации зависит от вида, дозы и объекта облучения. Например, прокариоты гораздо выносливее к действию ядерных излучений, чем высшие организмы. Тионовые бактерии, которые живут в залежах урановых руд, имеют высокую устойчивость к радиации. Бактерии находили в воде атомных реакторов, где концентрация иониз-ющего радиации превышала 20-30 тыс. Гр (2 3 млн советов).

О механизме действия радиации на живые организмы, то считают, что она оказывает прямое и косвенное воздействие. Прямое действие заключается в радиационно-химических превращениях молекул в месте поглощения радиоактивных лучей. Влияние последних вызывает приобретения молекулой возбужденно-го состояния, в результате образуются свободные радикалы и переоксыды, которые реагируют с ДНК, РНК и белками. При косвенной действия радиации происходит повреждение молекул мембран, органелл, клеток этими же продуктами радиолиза воды.

Ультразвук. Ультразвуковые волны имеют частоту колебания более 16000 Гц. Они проявляют губительное действие на различные микроорганизмы: зу-предопределяет распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белка, инактивируют ферменты, токсины, вызывают разрыв клеточной стенки и тому подобное. До сих пор еще не раскрыт механизм действия ультразвуковых волн. Его связывают с кавитацией (от лат. Сауииаз полость), то есть образованием в жидкости полостей, при закрывании которых возникают гидравлические удары, разрушающие клетки микроорганизмов.

К действия ультразвука чувствительные (в разной степени) все прокариоты. Напри-мер, в очень чувствительных принадлежат протей, сальмонеллы, сырная палочка и другие, к очень устойчивых туберкулезная палочка и многие другие прокариот. Интенсивные исследования действия электрогидравлического эффекта на живые объекты с помощью специальных установок проводились И. А. Сытником (1982) и другими исследователями. Это открыло широкие возможности для практического использования электрогидравлического эффекта при стерилизации молока, соков и других пищевых продуктов, производстве убитых вакцин, получении внутришньоцитоплазматич ного белка различных видов микробов, а также для стерилизации питьевой и сточных вод.

Осмотическое давление. Важное значение для жизни прокариот имеет осмотическое давление, величина которого определяется концентрацией раз-совершаемых веществ в среде. Цитоплазматическая мембрана бакте-риальный клетки регулирует проникновение в клетку и выход из нее воды и растворенных веществ, сохраняя при этом осмотическое равновесие. Поступление воды из окружающей среды в клетку возможно лишь в том случа-ку, когда осмотическое давление в клетке будет больше, чем давление внеш-него раствора. При высоком осмотическому давлению в среде клетка теряет способность поглощать из него воду, пагубно действует на нее. Нормальный осмотическое давление в клетке определяется в пределах от 3 до 7 атм.

Микроорганизмы, которые хорошо развиваются при нормальном тыс-ку, получили название осмотолерантних. Микробы, лучше развиваются при повышенном осмотическому давлению, называется ются осмофильных. Есть также группа бактерий (например НаИоЬасИегиит), которые требуют для своего роста и развития высокой концентрации солей (кассе). Они лучше растут при концентрации соли в среде в пределах 20 30%. Эти прокариоты получили название галофилы. В свою очередь среди них различают умеренных и высшего ных галофилы. Галофилы нуждаются ионов Ка + для стабильности клеточных мембран и активности ферментов.

Гидростатическое давление. Прокариоты по-разному реагируют на действие гидростатического давления. Например морские бактерии, обитающие на глубине 1000 10 000 м, могут выдерживать давление до 900 атм. Некоторые бактерии, дрожжи, цвильови грибы выдерживают давление до 3000 атм, а фитопатогенные вирусы до 5000 атм. Бактерии, которые растут при обычай ном и повышенном давлении, называют баротолерантнимы.

Микроорганизмы, лучше развиваются при высоком давлении, нале-ся к барофильних организмов. Под действием гидростатического ты-ску меняются активность ферментов и биохимические свойства бакте-рий.

Химические факторы

Химический состав среды существенно влияет нарост и развитие прокариот. От него зависит поступление питательных веществ, и он определяет реакцию среды, ее окислительно-восстановительный потенциал.

Реакция среды (рН). Степень кислотности или щелочности сере-ды оказывает большое влияние на жизнь микроорганизмов. Физиолого-ской действующей основой в кислых и щелочных субстратах является концентрация гидроксильных и водородных ионов (ОН ~ и Н +). К наиболее кислых при-родных сред принадлежат горячие кислые источники и их почвы, рН в них иногда может достигать 1. Из этих мест выделено бактерии, которые одновременно являются ацидофилы и термофилы. В природе также встречаются щелочные источники и озера, рН которых может достигать 8 11. Из них выделено бактерии, которые могут хорошо расти при рН = 8... 10 (цианобактерии и другие).

От реакции среды зависит активность ферментов, которая является ос-новой биохимической активности микробов. Например, известно, что те са-ми дрожжи в кислой среде образуют при сбраживании сахара много этилового спирта и незначительное количество глицерина. В щелочной субстрате, зато они образуют из сахара большое количество ГЛИЦ-рину и очень мало этанола.

Большинство бактерий лучше развиваются в нейтральной или сла-болужному среде. Хорошо выдерживают кислотность уксуснокислые, молочнокислые и некоторые другие виды бактерий. Очень чувствительны к высокой кислотности гнилостные бактерии. Микроорганизмы, которые хорошо развивает-ся в щелочной среде, получили название алкалифильних. Например холерный вибрион хорошо размножается при рН = 9. О-кариота, которые лучше растут в кислой среде, называются ацидофильными. На изучении отношения разных микробов к рН среды основывается ряд важных практических мероприятий по хранению некоторых пищевых продуктов в квашеном и марино-ванном виде.

Химические вещества. В зависимости от химического состава, концентрации, температуры, продолжительности действия, вида прокариот химические вещества могут оказывать на микроорганизмы стимулирующую, бактериостатическое (угнетающее) и бактерицидное действие. Вещества, действующие на микробы токсично, называют антисептиками, их очень широко используется ют против различных вредных микроорганизмов.

По характеру действия химические вещества разделяют на несколько групп:

а) поверхностно-активные вещества жирные кислоты, мыла, другие ПАВ; эти вещества чаще всего повреждают клеточную стенку;

б) этанол, крезол, фенол и их производные не только повреждают оболочку, но и действуют разрушительно на белки цитоплазмы;

в) красители актифлавин, реванол и другие действуют на ДНК и РНК, нарушают цитокинез;

г) формалин вызывает денатурацию белков, пагубно действует на вегета-ные клетки и споры;

д) соли тяжелых металлов (медь, серебро, свинец, цинк, ртуть и другие).

Бактырицидна действие тяжелых металлов может быть проиллюстрирована на примере серебра. Концентрация солей серебра в разведении 1: 100000 губительно действует на различные виды микробов. В садоводстве, например, растворы солей меди, цинка и железа применяют для вспрыскивания плодовых деревьев при заражении их бактериальными и грибковыми болезнями.

Окислители (хлор, перекись водорода, йод, перманганат калия и другие) широко используют для дезинфекции питьевой воды, в меди-циннии, сельском хозяйстве и т.

Кислород. Встречается в природе как в свободном, так и в связанном состоянии; является обязательным компонентом любой клетки. Подавляющее большинство живых организмов используют обе формы кислорода. По отношению к молекулярному кислороду среди микроорганизмов рас-ризняють: облигатные аэробы, облигатные анаэробы, факультативные анаэробы и микроаэрофилы. Разное отношение бактерий к кислороду зависит от их физиологических особенностей (М.В.Гусев, 1992).

Степень аеробности или анаеробности среды можно киль-костно охарактеризовать с помощью окислительно-восстановительного потенции-лу, который выражается символом Гн2. Этот индекс аналогичный рН. Только рН выражает степень кислотности и щелочности среды, а Гн2 степень аеробности и анаеробности. В водном растворе, пов-ностью насыщенном кислородом, Гн2 = 41, а при полном насыщении сере-ды водородом Гн2 = 0. Таким образом, шкала от 0 до 41 характеризует любую степень аеробности.

Биологические факторы

История различных организмов, живущих в экосистеме, бывают самыми разными. Микроорганизмы в различных группировках свя-ни между собой энергетическими цепями и чувствуют взаимное влияние. Взаимоотношения между организмами в этих группировках склад-ни и динамические через постоянные изменения экологических условий и изменчивость самих микроорганизмов. Изучение этих взаимоотношений имеет чрезвы-чайно важное значение для понимания круговорота веществ в приро-ди, образование почв, эволюции видов прокариот.

На протяжении эволюции в живой природе возникли разнообразиянитных вза-емовидносины как между микроорганизмами, так и между микро- и макроор-ганизма.

Симбиоз взаимно полезное сосуществования организмов разных видов. Примером является сожительство молочнокислых бактерий и дрожжей. Бактерии образуют молочную кислоту, которая окисляет среду, создавая благоприятные условия для роста дрожжей. Последние синтеза ют ростовые вещества, необходимые для развития бактерий. Другие прим-ди симбиоза лишайник (симбиоз водоросли и гриба), клубеньковые бактерии и бобовые растения.

Мутуализм разновидность симбиоза, при котором также ис-ет взаемосприятливий влияние обоих партнеров, например взаемовид-носин между микрофлорой рубца жвачных и организмом животного. Бак-терии раскладывают клетчатку в рубце к соединениям, которые усваиваются организмом хозяина, а последний обеспечивает бактерии питательными ве-винами и защищает их от неблагоприятных условий.

Комменсализм форма симбиоза, при которой имеет выгоду толь-ки один партнер, не причиняя ни вреда, ни пользы другому. Примером этого может быть симбиоз организма человека с нормаль-ной микрофлорой ее тела (сапрофитная микрофлора кожи, желудочно-кишечного тракта и т.д.).

метабиоза взаимоотношения между микробами, при которых про-дукты метаболизма одного вида прокариот используются как пища или энергетический материал другим видом микробов. Наприк-строй, аммонификаторов раскладывают белки с образования КН3, который ис-ется нитрифицирующих бактериями.

синергизм. При этой форме взаимоотношений в симбионтов вза-емко усиливаются физиологические функции и возникают новые властивос-е. Это явление можно наблюдать при сожительстве уксуснокислых бактерий и дрожжей. Бактерии превращают сахара в кислоты, которые ис-стовуються дрожжами, а последние обеспечивают бактерии витаминами.

Антибиотики

Эти вещества относятся к вторичным мета-болот, их биосинтез не связан с ростом мик-роорганизмив и они не являются жизненно необходимыми. Они образуются только при определенных условиях для обеспечения их продуцентовв условиях конкуренции. Некоторые из них могут выполнять ряд физиологических функций в организме.

Фитонциды

О лечебных свойствах высших растений было известно еще в глубокой древности, однако бактери-цидну свойство растительных выделений впервые было засвидетельствовано Б.П.Токиним в 1928 Эти растительные выделения были названы фитонцидами. Фитонциды биологически активные вещества, выделяемые растениями и характеризуются бактерицидными, фунгицидными и протистоцидное свойствами. Б. П. Токин впервые обратил внимание на то, что фитонциды обладают антибиотическими свойствами. Ра-зом с В.Г.Дроботько, Б.Ю.Айземан и другими исследователями он нау-ково обосновал целесообразность использования фитонцидов в медицине и других отраслях народного хозяйства.

Практически почти каждому растению присущи фитонцидными соб-свойствам, но не в одинаковой степени. Активной бактерицидным действием характеризуются лук, чеснок, горчица, хрен, алоэ, крапива, полынь, черемуха, орех, эвкалипт, цитрусовые и т. В состав фитонцы-дов входят альдегиды, алкалоиды, гликозиды, синильная кислота, Хино-ны и эфирные масла и др. Среди названных соединений чрезвычайно высокой антимикробной активностью обладают алкалоиды (анабазин, никотин, хинин и др.).

Многие антибиотических препаратов растительного происхождения ши-роко используются в медицине, сельском хозяйстве и др ших глазах: аллицин, добытый из чеснока; Аренарин, выделенный из ЦМИ-на песочного; берберин, получаемый из многих видов растений из семейства лютиковых. Эти препараты оказывают бактерицидное действие на стрептококки, стафилококки, дифтерийную палочку, гонококки и сальмо-Нели. Фитонциды иманин и новоиманин, выделенные из зверобоя конечно-го, оказались высоко активными против бактерий и вирусов растений. Вы-деленный с хлопчатника антибиотический препарат госипол применяется для лечения опоясывающего лишая, псориаза и других вирусных по-хворювань.

Среди других растительных антибиотиков, проявляют антимикроб-на действие, следует назвать: лютенарин, выделенныйиз корневищ кувшинов желтых; ксантин из конопли посевной; рафин с редьки черной; сальвий с шалфея; хинин из коры хинного дерева и хлор-филипт из листьев эвкалипта. Считают, что фитонциды является одним из факторов иммунитета растений, также они играют важную роль во взаимоотношениях организмов в биоценозах. Большой вклад в изучении и внедрение в практику фитонцидных препаратов сделай-ли ученые Института микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины.

Загрузка...