Вплив фізико-хімічних факторів зовнішнього середовища на життєдіяльність клітин живих організмів.

Вплив концентрації речовин, розчинених у середовищі

Концентрація розчинених у середовищі речовин має велике значення для росту мікроорганізмів. Від концентрації цих речовин у середовищі і, отже, від величини його осмотичного тиску залежить процес надходження поживних речовин у клітини мікроорганізмів шляхом осмосу. Вода і поживні речовини надходять у клітину, якщо осмотичний тиск у ній більший, ніж у середовищі. Підвищення концентрації речовин у середовищі приводить до уповільнення процесу надходження води в клітину в зв'язку зі зменшенням різниці між концентрацією речовин у клітині й середовищі. Він може припинитися зовсім, якщо концентрація речовин у середовищі виявиться більшою, ніж у клітині, і тоді клітини обезводнюються. Таке явище називається плазмоліз. У різних мікроорганізмів плазмоліз проявляється по-різному. До нього особливо стійкі стафілококи, сарцини, сінна паличка. Легко піддаються плазмолізу бактерії із групи пастерел, ентеробактерії, бацила сибірки.

Якщо помістити бактерії в гіпотонічний розчин, то відбувається зворотний процес, що характеризується проникненням води всередину клітини, що приводить до розбухання вмісту клітини, клітина набуває форми кулі й відбувається розрив оболонки. Таке явище називається плазмоптиз.

Багато мікроорганізмів чутливі до зміни звичної для них концентрації речовин у середовищі, деякі пристосовуються до цього. Так є осмотолерантні і навіть такі, котрі розвиваються в середовищі тільки з високою концентрацією речовин, тобто живуть при високому осмотичному тиску – осмофільні види. До них належать деякі представники дріжджів і міцеліальних грибів ріст яких спостерігається на середовищах, що містять 20 % цукру і більш. Такі мікроорганізми нерідко виявляються в солодких сиропах і варенні.

Осмофільні мікроорганізми, стійкі до високих концентрацій кухонної солі, називаються галофілами. Відомі також бактерії, названі екстремальними галофілами, оптимальна концентрація хлористого натрію для який 20—25%, а ріст їх можливий і при більш високому вмісті NaCI (30—32%), тобто практично в насиченому його розчині. Якщо ж концентрація хлористого натрію нижче 8—12%, то ріст більшості таких бактерій, що відносяться в основному до сімейства Halobacteriaceae, не відбувається, а в деяких видів клітини лізуються.

Вплив реакції (рН) середовища

Відношення мікробів до реакції середовища дуже різноманітна. Кожен вид мікроорганізмів розвивається в певних значеннях рН середовища. При мінімальному й максимальному значенні рН життєдіяльність мікроорганізмів відбувається дуже повільно, при оптимальному – найінтенсивніше. При значенні рН нижче мінімального і вище максимального життєдіяльність мікроорганізмів припиняється і спостерігається навіть їх відмирання. Для більшості пліснявих грибів або дріжджів найсприятливішим є слабкокисле середовище, для бактерій – нейтральне. Однак відомі й ацидофільні форми, що не ростуть при рН вище 5,0—5,5. Деякі з них є до того ж термофілами. З іншого боку, є алкалофільні мікроорганізми, оптимальне значення рН середовища для росту яких 10,0—11,0.

Вплив температури

Розвиток і життєдіяльність кожного виду мікроорганізмів можуть відбуватися тільки в певних межах температури. Мікроорганізми позбавлені механізмів, що регулюють температуру, томуїх існування визначається температурою навколишнього середовища.

Найменша температура, при якій спостерігається розвиток мікроорганізмів, хоч і дуже слабкий, називається мінімальною. Нижче цієї температури розвиток зупиняється, але мікроорганізми більш менш тривалий час можуть зберігатися живими. Найбільша температура, при якій ще може спостерігатися слабий розвиток мікроорганізмів, називається максимальною. Навіть при незначному перевищуванні температури розвиток мікроорганізмів зупиняється, і вони швидко гинуть. Температура, при якій розвиток мікроорганізмів відбувається найліпше, називається оптимальною.

Стосовно температури мікроорганізми можна підрозділити на психрофіли, мезофіли і термофіли. До психрофілів (греч. psichros — холод) відносять холодолюбні мікроорганізми, зокрема деякі ґрунтові і морські бактерії, а також хвороботворні для риб і водяних рослин мікроорганізми.

Багато з психрофілів добре розмножуються при температурах, сприятливих для мезофілів, однак можуть рости, хоча і повільно, при 0° С и нижче, тому їх називають факультативнимипсихрофілами.

Інші мікроорганізми пристосувалися до існування при досить низьких температурах (близько 0° С и нижче), а при 25 ° С і вище вони гинуть. Подібні мікроорганізми відносять до облігатних психрофілів.

Психрофіли зустрічаються головним чином у холодних районах зі стійким температурним режимом.

Для мезофілів оптимальна температура складає 30...45°С. До цієї групи відноситься більше всього мікроорганізмів, у тому числі патогенних для людини і тварин.

Термофіли розвиваються при високійтемпературі: мінімумне нижче 35...40°С, оптимум 55...75 °С.

Здатність деяких неспороутворюючих бактерій гарячих джерел існувати при температурі 80...93 °С і вище дала підставу для виділення цих організмів у нову групу екстремальних-термофільних бактерій.

У природі термофільні мікроорганізми живуть у гарячих джерелах і беруть безпосередню участь у процесах самонагрівання гною, сіна, зерна тощо. Термофільні форми є серед бактерій, актиноміцетів, водоростей, грибів і найпростіших.

Мікроорганізми по-різному переносять граничні температури. Якщо низькі температури мікробні клітини переносять, після розморожування зберігаючи здатність до росту, то під впливом високих температур вони досить швидко гинуть. Високі температури (60 °С і вище) викликають коагуляцію білків і інактивацію ферментів.

Як правило при 60...70 °С гинуть вегетативні клітини. Нагрівання до 100...120°С використовують у мікробіології для повного знищення як вегетативних форм мікроорганізмів, так і їх спор. Це найбільш зручний і надійний спосіб стерилізації.