Вплив біологічних факторів на мікроорганізми

Взаємини мікроорганізмів. Мікроорганізми в природі тісно взаємозалежні один від одного. Взаємини їх між собою бувають або сприятливими, тобто такими, що приносять взаємну користь, або шкідливими - антагоністичними.

У ряді випадків спостерігаються асоціативні взаємини, коли, змінюючи компоненти середовища, одні мікроорганізми створюють сприятливі обставини для інших. Так, аероби, поглинаючи кисень, сприятливо впливають на розвиток анаеробів.

Нерідко продукти життєдіяльності одних мікробів служать джерелом енергії або живильних речовин для інших. Це явище називають метабіозом. Так, нітрифікуючі бактерії одержують енергію при окислюванні аміаку, що утворюється в результаті життєдіяльності амоніфікуючих бактерій. Квашення плодів і овочів, здійснюване молочнокислими бактеріями, супроводжується розвитком молочної цвілі - геотрихум кандидум (Geotrichum candidum), що використовує молочну кислоту як джерело енергії.

Симбіоз - спільне існування мікроорганізмів:

Ø Мутуалізм (взаємовигідний симбіоз) – співіснування взаємовигідне для обох симбіонтів, спільно вони розвиваються краще, ніж кожен окремо. (Молочнокислі бактерії + дріжджі → в процесі виготовлення кисломолочних продуктів, хліба).

Ø Синергізм – співдружня дія двох або декількох видів мікроорганізмів, коли при спільному розвитку підсилюються окремі фізіологічні функції (наприклад, підвищується синтез певних речовин).

Ø Метабіоз (коменсалізм) – один із симбіонтів живе за рахунок продуктів життєдіяльності іншого, не приносячи йому шкоди. (наприклад, мікроорганізми, які розщеплюють білки і мікроорганізми, які здатні використовувати продукти розпаду білків).

Існують асоціації між мікро- і макроорганізмами, названі симбіозом.

Прикладами таких взаємин можуть служити:

симбіоз гриба з рослиною при утворенні мікориз; симбіоз бульбошкових бактерій з бобовими рослинами; симбіоз целюлозоруйнівних бактерій, що живуть у рубці тварин, із твариною й ін.

Паразитизм – користь отримує лише один із партнерів, приносячи шкоду (інколи до загибелі) своєму партнеру. (збудники інфекційних захворювань людей та тварин).

Антагонізм – один вид мікроорганізмів пригнічує або призупиняє розвиток іншого, або викликає його загибель. (Молочнокислі бактерії є антагоністами гнильних бактерій, так як продукт енергетичного обміну молочнокислих бактерій – молочна кислота – гальмує розвиток гнильних бактерій. Ідея використання антагонізму між молочнокислими бактеріями і гнильними бактеріями належить Мечнікову).

Антагонізм відіграє важливу роль у природному відборі, змінності та еволюції мікроорганізмів. Антагонізм між мікроорганізмами може бути викликаний наступними причинами: конкуренцією за живильні речовини; дією антибіотиків, вироблюваних деякими мікроорганізмами; знищенням одних мікроорганізмів іншими. Вивчення явища антагонізму в життєдіяльності мікроорганізмів призвело до відкриття антибактеріальних речовин – антибіотиків.

Антибіотики (від грец. “анти” – проти, “біос” – життя) – речовини мікробного, тваринного і рослинного походження, які пригнічують розвиток і біохімічну активність чутливих до них мікроорганізмів.

В процесі боротьби за існування, мікроорганізми виділяють різні за хімічною будовою та силою дії речовини, які можуть виявляти бактеріостатичну дію (пригнічення росту та розмноження мікроорганізмів) або бактерицидну (загибель мікроорганізмів), або бактеріолітичну (лізис клітин мікроорганізмів). Сила дії залежить від природи антибіотика, його концентрації, часу дії, мікроструктури клітин організму та від зовнішніх умов: tº, pH, rH2 та ін.

Протибактерійні властивості зеленої плісняви вперше були встановлені в 1871 р. російським вченим Манасеіним. Потім це явище стали застосовувати в практиці для лікування гнійних ран – пов’язки з зеленою пліснявою або спорами в мигдальному маслі.

В 1928 р. англійський мікробіолог Флемінг виявив серед колоній бактерій, які виросли на поживному середовищі, зелену плісняву, навколо якої не росли стафілококи. Таким чином, встановили антагонізм зеленої плісняви по відношенню до стафілококів.

Останнім часом доведено, що деякі молочнокислі бактерії можуть крім молочної кислоти виділяти антибіотики, стійкі до високої температури і кислоти.

Властивості антибіотиків: вибірковість дії, висока антибіотична активність, дія при низьких концентраціях.

Мікроорганізми можуть адаптуватися до дії антибіотиків, виникає явище резистентності (звикання).

На сьогодні виділено велику кількість антибіотичних речовин, які знайшли широке практичне застосування:

Пеніцилін – антибактеріальна речовина, яка виділяється грибом Penicillium chryzogenum, P. notatum. Він діє на грампозитивні мікроорганізми і не діє на грамнегативні. Найбільш чутливі до пеніциліну: стрептококи, стафілококи, пневмококи.

Під впливом антибіотику у мікроорганізмів відбувається порушення синтезу клітинної оболонки, лізис протоплазми та загибель клітин.

Стрептоміцин – антибіотик, що утворюється одним із видів променевих грибів – актиноміцетом Actinomyces globisporum. Має властивість пригнічувати ріст як грампозитивні, так і грамнегативні, туберкульозної палички.

Проникаючи вглиб клітини, стрептоміцин зв’язується з різними внутрішньоклітинними сполуками, що і зумовлює його біологічну активність.

Тетрациклін – виділяють із культуральної рідини Actinomyces aureofaciens. Мають широкий спектр дії. Група цих антибіотиків (хлортетрациклін, окситетрациклін та ін.) знижують процес дихання бактерій, зменшують окиснення вуглеводів, гальмують утворення нуклеїнових кислот.

Трихотецин – антибіотик немедичного призначення, який виробляється грибом Trichothecium roseum. Має високу протигрибкову дію. Застосовується для боротьби з хворобами овочевих та плодових культур.

Нізин – антибіотик, який виробляється деякими молочнокислими бактеріями. Інгібує ріст стафілококів та стрептококів. Нізин використовується в консервній промисловості для зниження термостійкості бактерійних спор. Нізин застосовується при виготовлення згущеного молока, плавлених сирів, ікри.

Антибіотики в харчовій промисловості застосовують для консервування ряду продуктів (риби, птиці), а також для боротьби з мікроорганізмами – шкідниками дріжджового, бродильного виробництва.

Вимоги до антибіотиків, які використовуються у харчовій промисловості:

- широкий спектр дії,

- легке руйнування при термічному обробленні,

- не погіршувати органолептичні властивості продукта,

- бути нешкідливим для організму людини.

Відомі також антибіотичні речовини, вироблювані вищими рослинами (фітонциди) і тваринними організмами.

Це речовини, які виділяються вищими рослинами і володіють антимікробною дією. Вони різняться за хімічною природою й силою дії. Одні з них викликають загибель мікроорганізмів, інші лише пригнічують їх розвиток. Фітонциди володіють вибірковістю: кожен діє тільки на певні мікроорганізми. Ефект дії залежить від часу, умов і стійкості мікроорганізму.

Деякі фітонциди застосовуються в медичній практиці. Ведуться дослідження по вивченню можливості застосування фітонцидів з метою збільшення строків зберігання харчових продуктів, що швидко псуються.