Влияние факторов среды на микроорганизмы

Микроорганизмы лучше адаптируются к экстремальным физическим и химическим факторам окружающей среды, чем животные и растения. Некоторые бактерии сохраняют жизнеспособность при температуре до +104°С, в диапазоне рН от 1 до 13, давлении от 0 до 1400 атм., длительно живут в бидистиллированной воде и в насыщенных растворах солей, не погибают при интенсивном облучении, в присутствии тяжелых металлов, антисептиков, антибиотиков, дезинфектантов. В то же время для каждого вида есть наследственно обусловленные оптимальные уровни и критические границы толерантности микробов к физическим, химическим и биологическим факторам.

Действие физических факторов

Температурный фактор. Температура имеет важнейшее значение для регуляции интенсивности метаболических реакций в микробных клетках. В зависимости от температурных предпочтений выделяют три группы микроорганизмов - термофилы, психрофилы и мезофилы. Для термофилов оптимальная температурная зона роста равна 50-60°С, верхняя зона задержки роста - 75°С, нижняя - 45°С. Термофилы не размножаются в организме теплокровных животных, поэтому медицинского значения не имеют.

Психрофилы имеют оптимальную температурную зону роста в пределах 10-15°С, максимальную зону задержки роста 25-30°С, минимальную 0-5°С. Психрофилы являются свободно живущими организмами или паразитами холоднокровных животных, но некоторые факультативные психрофилы, например иерсинии, клебсиеллы, псевдомонады вызывают заболевания у человека. Размножаясь в пищевых продуктах при температуре бытового холодильника, эти бактерии нередко повышают вирулентность.

Большинство патогенных бактерий - мезофилы. Они обитают главным образом в организме теплокровных животных. Оптимальная температура их роста колеблется в пределах 35-37°С, максимальная 43-45°С, минимальная 15-20°С. В окружающей среде могут переживать, но обычно не размножаются. При пониженной температуре подавляется образование факторов адгезии (пилей), капсул, антигенов вирулентности и других структурных элементов, отвечающих за патогенные свойства. Эти изменения обратимы, восстановление признаков происходит через 2-3 ч культивирования бактерий при оптимальной температуре.

Критические температурные параметры неодинаковы для разных микробов. Повреждающее действие высокой температуры связано с необратимой денатурацией ферментов и других белков, низкой - с разрывом клеточной мембраны кристаллами льда и приостановкой метаболических процессов. Вегетативные формы погибают при температуре 60-80°С в течение часа, при 100°С - мгновенно. Споры устойчивы к температуре 100°С, гибнут при 130°С. Нижняя температурная граница гибели некоторых патогенных агентов варьирует от -20°С до абсолютного нуля (вирус кори, бактериальные возбудители коклюша, сифилиса, менингококковой и гонококковой инфекции).

Реакция среды. Большинство симбионтов человеческого организма и возбудителей заболеваний хорошо растут при слабощелочной, нейтральной или слабокислой реакции. Для вибрионов, в том числе для возбудителя холеры, оптимальная величина рН 9-10, для большинства грибов - 5-6. При культивировании микроорганизмов на питательных средах специально поддерживается оптимальная для конкретного вида величина рН. В процессе размножения обычно происходит сдвиг рН в сторону кислой среды (реже наоборот), затем рост приостанавливается, при дальнейшем однонаправленном изменении реакции среды наступает гибель микроорганизмов.

Влажность и сухость. Рост и размножение микроорганизмов происходят во влажных средах. Вода необходима для пассивного и активного транспорта питательных веществ в клетку. Чувствительность микроорганизмов к высушиванию и сроки переживания на объектах внешней среды в этих условиях зависят от вида и формы возбудителя - с одной стороны, и свойств объекта - с другой. Споры бактерий сохраняются длительное время, иногда многие годы. Микобактерии туберкулеза, вирус натуральной оспы, сальмонеллы, актиномицеты, грибы устойчивы к быстрому высушиваниюво внешней среде; менингококки, гонококки, трепонемы, бактерии коклюша, ортомиксовирусы, парамиксовирусы, герпесвирусы - чувствительны к нему.

Вместе с тем для длительного хранения бактерий, грибов и вирусов применяют технологию лиофильного высушивания. Суть ее заключается в замораживании культуральнои биомассы в специальных средах при температуре от -50°С и ниже с последующим медленным удалением кристаллизованной воды в специальных вакуумных аппаратах. Высушенные в ампулах микробы хранятся в низкотемпературных холодильниках в течение нескольких лет и даже десятилетий. После добавления жидкости к сухой таблетке происходит регидрата-ция бактериальных и грибковых клеток с восстановлением их ростовых и иных биологических свойств.

Ионизирующая радиация. Повреждающее действие радиации зависит прежде всего от ее характера, в меньшей степени от вида микроорганизма. Ионизирующая радиация может вызывать повреждения генома бактерий различной глубины - от несовместимых с жизнью дефектов до точечных мутаций. Для микробных клеток летальные дозы в сотни и тысячи раз выше, чем для животных и растений.

Повреждающее действие УФ-излучения, наоборот, в большей мере выражено в отношении микроорганизмов, чем животных и растений. УФ-лучи в относительно небольших дозах вызывают повреждения ДНК микробных клеток, которые приводят к мутациям или их гибели. Световое и инфракрасное излучение при интенсивном и длительном воздействии способно оказать повреждающее влияние лишь на некоторые микроорганизмы.

Ультразвук. Определенные частоты ультразвука способны вызывать деполимеризацию органелл микробных клеток, а также денатурацию входящих в их состав молекул в результате локального нагревания или повышения давления. Этот феномен используется для получения антигенов путем дезинтеграции микробной клетки.

Давление. Атмосферное давление даже в сотни атмосфер не оказывает существенного влияния на бактерии. Однако к осмотическому давлению, как повышенному, так и сниженному они высокочувствительны. При этом происходит разрыв клеточной мембраны и гибель микробных клеток (осмотический шок).

Действие химических факторов Противомикробным действием обладают галогены и их соединения, окислители, кислоты и их соли, щелочи, спирты, альдегиды, соли тяжелых металлов, фенол и его производные, поверхностно-активные вещества, красители и многие другие химические вещества. Они разрушают важнейшие структурные элементы - клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, нуклеиновые кислоты и инактивируют ферменты.





Также в разделе: Микробная экология (микроэкология):
  » Цели и способы антимикробных мероприятий
  » Основы санитарной микробиологии
  » Микробы и биосфера земли
  » Медицинская микроэкология