Микроорганизмдердің өсуі мен дамуына физико-химиялық факторлардың әсері
Предыдущая12345678910111213141516Следующая
Сабақтың мақсаты: микроорганизмдердің тіршілік әрекеті мен өсуіне сыртқы орта факторларының әсерін зерттеу.
Тіршілік ету ортасы микроб клеткасына үнемі әсер етеіп отырады. Кейбір микроорганизмдер әр түрлі факторлардың кең спектрінде тіршілік етуге қабілетті.
Микроб клеткасына сыртқы ортаның әсерінің нәтижесі фактордың ісер ету механизмі мен ұзақтығына, микроорганизмдердің түрлі төзімділіктеріне, әсері қарқындылығына (мөлшері, концентрациясы), сонымен қатар, ортаның физико-химиялық жағдайларына тікелей байланысты.
Микробиология тәжірибесінде микроорганизмдердің өсу қарқындылығын шамалас көрсеткіштермен белгілейді: сұйық қоректік ортада – лайлану дәрежесімен, ал қатты агарлы орталарды – дақылдың толық өсуімен. Неғұрлым нақты бағалау үшін сандақ әдістерді қолданады: ортаның көлем бірлігіндегі клетка санын санау арқылы (микроскоппен немесе өсіп шыққан аологиялар санын санау), сонымен қатар, ортаның көлем бірлігіндегі дақылдың жалпы биомассасын анықтау арқылы.
Ерітінді буының қысымына таза су буының қысымының қатынасына тең болатын судың белсенділігі аw, зат алмасуда маңызды рөл атқарады. Судың белсенділігі судың болуына, яғни кебу дәрежесіне, сонымен қатар, ондағы еріген заттар мөлшеріне тікелей байланысты. Кейбір микроорганизмдер қатты қоректік ортада өсу қабілетіне ие болмаса, ал басқалары (ксерофилдер) аw төмен мәнінде өсе алады.
Микроорганизмдер қоршаған ортадан жартылай өткізгіш мембранамен оқшауланатындықтан гипотониялық ерітінідлерде су клетка ішіндегі еріген заттардың концентрациясының градиенті бойымен қозғалады, және клеткаға судың түсуін тоқтату үшін белгілі бір күш қолдануды қажет етеді (осмостық қысым). Грамоң бактериялардың осмостық қысымы сұйылтылған ерітінділерде 20 атм. және жоғары болуы мүмкін. Гипертониялық ерітінділерде плазмолизді туғызатын кері құбылыс орын алады (клеткалардан суды «сорып шығарады»).
Тұздар мен қанттардың жоғары концентрациясы ежелден тағам өнімдерін сүрлеуде қолданылып келеді. Табиғатта тұздың жоғары концентрациясы Өлі теңізде, тұзды көлдерде, сорлы жерлерде және т.б. болады. Еріген заттың концентрациясы жоғары болатын ерітінділерде тіршілік етуге қабілетті микроорганизмдер осмофильдер деп аталады. Олардың кейбіреулері тқзбен және қантпен сүрленген тағам өнімдерінің бұзылуын тудырушылар болып табылады, сонымен қатар, микробтық табиғаты бар тағаммен улану көздері де болады.
Ортадағы еріген заттардың жоғары концентрациясында көптеген микроорганизмдерде клетка плазмолизі орын алады. Протоплазма суды сыртқа бөледі және тығыздала түседі; зат алмасу үрдісі тежеледі және клетка анабиоз күйіне өтеді. Плазмолиз құбылысы кейбір тағам өнімдерін тұзбен және қантпен сүрлеудің негізін салады. .
Микроорганизмдер ішінде едәуір зерттелгендері тұздардың (NaCl) жоғары концентрациысында тіршілік ететіндері, оларды галофилдер деп атайды. .
Өсуіне қолайлы рН мәндеріне қарай микроорганизмдер ацидофильділерге (0-5,5), нейтрофильділерге (5,5-8,0) және алкалифильділерге (8,5-11,5) жіктеледі. Көптеген бактериялар мен қарапайымдылар – нейтрофилдер, саңырауқұлақтар мен балдырлар жалпы рН-тың төмен мәнінқалайтын болса, ал цианобактериялар рН-тың жоғары мәнінде өседі. Алкали- және ацидофилдьді микроорганизмдердің цитоплазмасының рН мәні 7,5 шамасында болады
Прокариотты организмдердің өсуіне температураның әсерін зерттеу барысында өсу тоқтайтын максималды және минималды температурамен шектелген температура аралығы, сонымен қатар, максималды өсу жылдамдығына қолайлы температура аймағы анықталған. Осы көрсеткіштер негізінде прокариоттарды үш негізгі топқа бөледі: мезофильдер, психрофильдер және термофильдер. Көптеген белгілі түрлер мезофильдерге жатады, олардың қолайлы өсу температурасы 30-40°С арасында жататын болса, ал өсуі мүмкін болатын температура шамасы 10 және 45-50°С аралығында жатады. Қарапайым мезофильдердің бірі Е. Соli: өсуінің төменгі шегі +10°С, ал жоғарғысы +49°С, байытылған ортадағы өсуінің қолайлы температурасы +37 °С.
Психрофильдердің өсу температурасының аймағы -10 мен +20°С аралығында және одан жоғары шамада жатады. Өз кезегінде психрофильдер облигаттылар мен факультативтілерге бөлінеді. Психрофильді.микроорганизмдерге Pseudomonas, Vibrio, Achromobacter, Cytophaga туысының өкілдері, ашытқылар, мицелилі саңырауқұлақтар және балдырлардың кейбір топтары жатады.
Көптеген микроорганизмдер өсудің максималды температурасын жоғарылатқанды нашар көтереді. Микробтардың термотөзімділігі түрлері ерекшеліктері мен тіршілік әрекетінің формасына қарай алуантүрлі келеді: вегетативті клеткалар тез өлетін болса, ал споралылары ұзақ сақталады. Сонымен, спорасыз бактериялар, споралы бактериялардың вегетативті клеткалары, мицелилі саңырауқұлақтар мен ашытқылар 60-70оС температурада 15-30 минут аралығында тіршілігін жояды, ал 80-100оС температурада – бірнеше секундтар аралығында немесе 1-3 минутта тіршілігін тоқтатады. Микроскопиялық саңырауқұлақтардың спорасы 65-80оС температурада тіршілігін жояды. Көптеген бактериялардың спорасы айтарлықтай төзімді келеді: бірнеше сағат аралығында 80-100оС дейін қыздырғанда өледі, сонымен бірге, 20 минут бойына 120оС температурада автоклавтау кезінде тіршілігін мүлдем жояды.
Барлық микроорганизмдер оттегімен өзара байланысуына қарай үлкен екі топқа бөлінеді: О2 бар ортада өсетін, аэробтар (облигатты, факультативті аэробтар және микроаэрофилдер), мен отегі жоқ ортада өсетін анаэробтар (аэротолеранттылар, облигаттылар).
Судағы О2 ерігіштігі жоғары болмағандықтан, аэробты микроорганизмдер үшін орта мен газ фазасы байланысының максималды беті болатындай жағдайлар жасайды. Олар ортаның жұқа қабаттында өсіру, түрлі араластырулар, барботаждау және т.б. жағдайлар. Ал анэробтар үшін керісінше ортадағы оттекті жойып отыру керек және кейін осы анаэробты жағдайлар тұрақты болуы қажет.
Тотығу-тотықсыздану потенциалы Eh ортада оттегінің болу көрсеткіші қызметін аткару мүмкін, және ол -500-ден +800 мВ дейін ауытқып отыруы мүмкін. Оның кері мәні жоғары болған сайын орта соғұрлым тотықсыдана түседі (анаэробты жағдайлар).
Электромагнитті сәулелер толқын ұзындығына қарай иондаушы сәулелену (γ- және рентген сәулелері λ < 200 нм), ультракүлгін сәулелену, көрінетін аймақ, инфрақызыл сәулелену және радиотолқындарға бөлінеді. Әсер етуіне қарай олар: 1) физиологиялық әсер көрсететіндер; 2) летальды және мутагенді әсер ететіндер; 3) жылулық және механикалық әсер ететіндер.
Жақын ультракүлгін, көрінетін жарық және инфрақызыл сәулелер(350 - 400 - 800 - 1100 нм) физиологиялыө әсер етеді. Бұл ең алдымен, күн энергиясының химиялық энергияға айналу үрдісі – фотосинтез. Әр түрлі фототрофты микроорганизмдер түрлі толқын ұзындықтарындағы жарықты жұтады. Электромагниттік толқындар фототаксис көрінуі үшін маңызды. Фотосинтездемейтін микроорганизмдерде фототәуелді синтездер болады (мысалы,микобактериялардағы каратиноидтардың түзілуі).
Ультракүлгін сәулелер толқын ұзындығы мен оның мөлшеріне қарай летальды және мутагенді әсер етуі мүмкін. Сонымен бірге, ең алдымен ДНҚ молекуласының бұзылуы байқалады (әсіресе λ = 260 нм).
Иондаушы сәулелену жоғары энергиясы бар өте қысқа толқындар болып келеді. Мұндай сәулеленудің төмен дәрежесі микроорганизмдерде мутацияларды тудыруы мүмкін, ал жоғары дәрежесі әрқашан өлімге әкеліп соғады.
Ферменттерді зақымдайтын және зат алмасудың бұзылуын тудырушы, микроорганизмдерге микробоцидті әсер ететін химиялық заттардың тобына ауыр металдардың иондар, кейбір көміртек тотығы, циандтер және калий перманганаты, сутек асқын тотығы, хлор әгі, йод секілді белсенді тотықтырғыштар және т.б. жатады.
Антибиотиктер (антибиотиктік заттар) – микроорганизмдер, өсімдіктер және жануарлардың немесе олардың модификацияларының төмен молекулалы зат алмасу өнімдері. Олар басқа микроорганизмдердің өсуін тежейді немесе дамуын толық тоқтатады. Қазіргі таңдағы көптеген белгілі антибиотиктер микроорганизмдер клеткасымен бөлінетіндер болып табылады.