Действие рентгеновских лучей и др

При облучении микроорганизмов дозой 0,5 Гр (Грей) (1 Гр = 100 рад*-радиан) усиливаются рост и образование пигментов; доза 1 Гр действует менее благоприятно, а излучение дозой 3—5 Гр приводит к остановке роста. К излучениям более чувствительны молодые клетки, находящиеся в стадии деления или роста.

Более устойчивы к излучению грамположительные микробы и менее устойчивы грамотрицательные. Повышенная устойчивость к излучениям отмечена у клостридий ботулизма: они погибают только после воздействия на них дозами 25—40 кГр, Для достиже­нии стерильности в некоторых случаях необходимо излучение 50 кГр. Устойчивы к излучению вирусы и риккетсии; их устойчивость примерно такая же, как и у спор бацилл. Чем меньше разме­ры вирусных частиц, тем выше летальная доза. Некоторые микробы (возбудитель сибирской язвы, кишечная палочка и др.) приобретают устойчивость к излучениям. После нескольких облучений она у них повышается в два раза и более. Возрастание устойчивости к излучениям зависит также от среды, в которой выращивались микроорганизмы.

Ультразвук — высокочастотные (20 кГц и более) механические колебания упругой среды, не воспринимаемые ухом человека. Действуя на культуру микроорганизмов, ультразвук создает боль­шую разницу в давлениях и повреждает клетку. Часть микробов погибает очень быстро (немедленно), другие подвергаются силь­ному механическому сотрясению, в результате чего нарушаются физиологические процессы: разжижается и вспенивается цито­плазма, увеличивается ее объем, разрывается клеточная стенка, во внешнюю среду выходит содержимое. На принципе кавитации (образование в жидкости пузырьков, заполненных газом) основа­но использование ультразвука для извлечения токсинов, фермен­тов, антигенов.

Эффективность действия ультразвука понижается при содержа­нии в среде протеина. Поэтому использование ультразвука для стерилизации молока и других продуктов не всегда дает желаемые результаты. Быстрее подвергаются разрушению палочковидные формы и более медленно — шаровидные. Чем меньше объект, тем выше его устойчивость к действию ультразвука.

Электричество, по-видимому, не оказывает сильного действия непосредственно на микробы. Проходя через среду, ток высокого напряжения может вызвать электролиз некоторых компонентов и образование соединений, которые неблагоприятно влияют на микробы. Электрический ток усиливает цидное действие дезин­фицирующих веществ, особенно ртутных препаратов. В поле электрического тока происходит диссоциация молекул на ионы, что сокращает срок действия веществ и повышает их эффектив­ность. Электролиз применяют при дезинфекции воды, обеззара­живании сточных вод и т. п. При этом губительное действие на микробы обеспечивается не самим электричеством, а теми про­дуктами (кислород, хлор, кислоты), которые образуются в резуль­тате его прохождения через среду.

Влияние магнитных полей на микроорганизмы. У микроорганизмов, как и у других живых существ, установлен магнитотропизм. Движение некоторых из них происходит по магнитному меридиа­ну: в Северном полушарии на север, в Южном — к противополож­ному полюсу. Еще в большей степени магнитотропизм выражен у микроскопических грибов, которые могут расти по силовым линиям магнитного поля. Такое явление объясняется наличием особых продуктов биосинтеза, содержащих низкомолекулярные белки-ферменты, в молекулах которых имеются атомы железа с ферромагнитными свойствами.

Микробы реагируют на любое напряжение геомагнитного моля, что приводит к изменению морфологических, культуральных и биохимических свойств. Клетки увеличиваются в размерах, образуют длинные нити; на плотных питательных средах могут расти мелкие беспигментные колонии (стафилококки, чудесная палочка). Иногда изменяются обмен веществ, вирулентность, повышается резистентность к антибиотикам и т.д. Следовательно, магнитное поле можно рассматривать как экологический фактор, определяющий течение биологических процессов, способствую­щий появлению и временному исчезновению инфекционных и других болезней на Земле.

Гидростатическое давление, превышающее 108—110 МПа, вы­зывает денатурацию белков, инактивацию ферментов, электроли­тическую диссоциацию, увеличивает вязкость многих жидкостей. Все это неблагоприятно сказывается на жизнедеятельности мик­робов и нередко приводит их к гибели. Среди микроорганизмов имеются и такие (барофильные), которые живут и размножаются при более высоких давлениях, например глубоководные бактерии морей и океанов. Большинство же микробов выдерживают давление около 65 МПа в течение 1 ч.

Действие сотрясений часто вызывает гибель бактерий (но не ви­русов). Если поместить культуру бактерий в сосуд со стеклянными шариками и встряхивать, то через некоторое время происходит механическое разрушение клеток. Бактерии разрушаются быстрее, если их предварительно заморозить. Подобное наблюдается в гор­ных и других быстротекущих реках, благодаря чему вместе с дей­ствием лучей Солнца и других факторов они очищаются от мик­робов.

Влияние невесомости. Как известно, запускаемые в космос микроорганизмы переносят невесомость без особых изменений. Например, культура (споры) микроорганизма Вас. subtilis на оди­наковой среде и при такой же температуре на Земле развивалась быстрее (на 30 %), чем на орбитальной станции «Салют-6». Пола­гают, что земное тяготение обеспечивает больший контакт клеток в колонии, улучшает условия метаболизма, чего не наблюдается в космосе.

 

 

Химические факторы.

 

Микробы, как и все живое, чувствитель­ны к факторам среды. Они способны реагировать на малейшие изменения среды перемещением или другими реакциями. При возникновении благоприятных импульсов микробы устремляются к объекту раздражения, неблагоприятные импульсы — отталкивают их. Та­кое явление получило название хемотаксиса.Вещества-аттрактанты, благоприятно действующие на микробную клетку (мясной эк­стракт, пептон), вызывают положительный хемотаксис; сильно­действующие, ядовитые вещества-репелленты (кислоты, щелочи), ведущие к перевозбуждению или угнетению, приводят к отрица­тельному хемотаксису.

Микроорганизмы приспособились к определенной среде обитания. Одни (плесневые грибы) — ацидофильные организмы — живут в кислой среде; другие (холерный вибрион) — алкалофильные орга­низмы — в щелочной. Большинство же микробов предпочитают среду, концентрация водородных ионов в которой делает ее ближе к нейтральной (рН 6,5—7,5). Оптимальную среду обитания в есте­ственных условиях микроорганизмы создают себе сами.

Знание действия химических веществ на микробы имеет прак­тическое значение, так как многие из них используются для проведения оздоровительных мероприятий в хозяйствах. Наиболее широко распространены из дезинфицирующих веществ щелочи, кислоты, хлорсодержащие препараты, фенолы, соли тяжелых ме­таллов.

Чем выше концентрация веществ, тем сильнее их действие на микробную клетку. Увеличение концентрации фенола в 2 раза снижает время стерилизации в 64 раза. Наиболее выражен­ное цидное действие имеют водные растворы дезинфицирующих веществ; в масляных растворах оно более слабое. Стерилизация быстрее протекает в кислой среде и медленнее — в щелочной. Бо­лее устойчивы к действию химических веществ из неспорообразующих шаровидные формы. Палочковидные и извитые формы микробов при прочих равных условиях быстрее погибают.

Споры почти не содержат свободной воды, имеют плотную двойную оболочку, поэтому отличаются более высокой устойчи­востью к действию химических веществ. Таким образом, действие химических веществ зависит от состава, концентрации, экспози­ции, температуры и других факторов.

 

 

Биологические факторы.

 

Микроорганизмы подвержены не только физичес­ким, химическим, но и биологическим воздействиям. В природе все связано и взаимозависимо. Живые существа объединены в устойчивые экологические системы — биоценозы. Для каждого из них характерны видовое и количественное соотношения популяций, структура, взаи­моотношения и другие признаки. Среди разных ценозов (фитоценозы, зооценозы) большое место в природных условиях занимают микробоценозы — сообщества микроорганизмов. Между ними и другими живыми организмами существуют самые разнообразные взаимоотно­шения. Они могут проявляться в форме симбиоза, комменсализма, метабиоза, сателлизма, синергизма, антагонизма и т. д.

Симбиоз — сожительство двух или более видов микроорганизмов между собой или с другими существами. Классическим примером сим­биоза может служить сожительство гриба и водоросли (цианобактерии) в лишайнике, а также нахождение аэробов и анаэробов в одной замкнутой среде (в изолированных пустотах в почве и дру­гих местах), когда после использования кислорода аэробами со­здаются благоприятные условия для анаэробов, жизнь которых может протекать без атомарного кислорода. Микробы, находящи­еся в клубеньках корней, живут в симбиозе с бобовыми растения­ми. Целлюлозоразлагающие бактерии в рубце жвачных могут служить примером симбиоза микроба и животных.

Комменсализм — неярко выраженная форма сожительства мик­робов с другими организмами, при этом один организм использует пищу или выделения другого, не принося ему вреда. Комменсалы — представители нормальной микрофлоры животных, обитаю­щей в желудочно-кишечном тракте, дыхательных путях, на коже, а также эпифитные микробы растений.

Метабиоз — форма взаимоотношений, при которой один из микробов использует продукты жизнедеятельности другого и тем самым создает благоприятные условия для его развития (сожи­тельство аммонификаторов и нитрификаторов, целлюлозоразлагающих и азотфиксирующих бактерий). Нитрификаторы окисляют продукты жизнедеятельности гнилостных микробов — аммиак, а азотобактер использует органические кислоты, которые накапливаются при разложении клетчатки.

Сателлизм — стимуляция роста одного микроорганизма продуктами жизнедеятельности другого, который затем становится его спут­ником. Выделяемые азотобактером витамины и другие биологи­чески активные вещества стимулируют развитие микробов, превращающих органические формы фосфора в неорганические, что, и свою очередь, благоприятно сказывается на развитии высших растений. Такое же действие оказывают дрожжи — продукты вита­минов группы В — на другие микробы.

Синергизм — одинаковые физиологические процессы разных особей микробной ассоциации, в результате чего происходит увеличение конечных продуктов (увеличение гетероауксина — стимулятора роста растений при совместном культивировании азото­бактера и грибовидной бациллы).

Антагонизм — враждебное взаимоотношение, когда продукты жизнедеятельности одного микроорганизма губительно действуют на таковые другого. Гнилостные микробы не могут жить в одной среде с молочнокислыми, так как образуемая молочная кислота пони­жает рН и подавляет рост алкалофильных организмов. Этот прин­цип используется в сельском хозяйстве: на нем основаны процессы силосования, квашения, приготовления и сохранения кисло­молочных продуктов. Антагонизм между микробами широко рас­пространен в природе. В борьбе с возбудителями разных болезней его использует человек. Применяемые антибиотические вещества имеют специфическое действие. Этим они отличаются от других продуктов жизнедеятельности микробов.

Паразитизм — это такое отношение между микробами, когда пользу от сожительства получает лишь паразит, нанося вред хозя­ину, что обычно приводит к гибели последнего.