Москва «агропромиздат» 1987 4 страница

В процессе белкового обмена в организме животных и чело­века накапливается мочевина, которая выводится во внешнюю среду с мочой. Группа микробов — уробактерий — сбраживает мочевину с образованием аммиака, углекислоты и воды. В результате этого органический азот мочевины, которая выделяется животными и людьми в громадных количествах (более 50 млн. т мочевины в год), становится доступным для усвоения растениями.

Аммиачные соли, образующиеся при распаде белков или расщеплении мочевины, окисляются в азотнокислые соли, кото­рые усваиваются растениями. Этот процесс именуется нит­рификацией. Она протекает в две фазы: 1) окисление ам­миачных солей до солей азотистой кислоты, осуществляемое нитрозоба>ксериями, которые были открыты русским ученым С. Н. Виноградским; 2) окисление солей азотистой кислоты (нитритов) в соли азотной кислоты (нитраты), происходящее под влиянием нитробактерий. Открытие С. Н. Виноградского раскрыло сущность азотистого питания растений и определило пути повышения плодородия почв.

В природе совершаются и процессы, обратные нитрифика­ции, называемые денитрификацией. Осуществляют их микроорганизмы, восстанавливающие соли азотной кислоты в соли азотистой кислоты. В результате этого образуется азот, который улетучивается в атмосферу. Почва при этом обедняет­ся, и плодородие ее снижается. Чтобы уменьшить или прекра­тить денитрификацию, частым перепахиванием и рыхлением создают условия усиленной аэрации почвы. Процессы денитри- фикации компенсируются деятельностью азотусваивающих, или азотфиксирующих, бактерий, которые усваивают атмосферный азот и переводят его в соединения, доступные для питания ра­стений. К ним относят некоторые свободно живущие почвенные бактерии, азотобактер, а также клубеньковые бактерии, кото­рые живут на корнях бобовых растений (рис. 12), находясь с последними в симбиотических отношениях.

Для удобрения почвы широко применяют бактериальные препараты: нитрагин — чистую культуру клубеньковых бакте­рий в стерилизованной почве и азотобактерин — культуру азо­тобактера на нейтральном торфе.

Превращения углерода.

В превращениях веществ в природе большое значение имеют процессы брожения — расщепление микроорганизма­ми безазотистых органических соединений. Известно несколь­ко типов брожения.

Спиртовое брожение. Рас­щепление сахара на спирт и углекислоту зависит от жизне­деятельности дрожжевых кле­ток, которые выделяют фер­мент—зимазу. Спиртовое бро­жение нашло широкое приме­нение в пищевой промышлен­ности. К дрожжам, вызываю­щим спиртовое брожение, от­носят пивные или хлебные дрожжи (Saccharornyc.es cerevi- siae), винные дрожжи (Saccha- romyces ellipsoides) и кефир­ные дрожжи (Torula kephiri).

Уксуснокислое брожение — процесс окисления спирта в ук­сусную кислоту, протекающий под действием уксуснокислых бактерий. Под действием последних скисают виноградные вина и пиво. Этиловый спирт превращается в уксусный альдегид, а затем — в уксусную кислоту. Уксуснокислые бактерии объеди­няются в род Acetobacter.

Маслянокислое брожение — расщепление углеводов, жиров и белков на масляную кислоту, углекислоту и водород. Его вы­зывают анаэробные спорообразующие микробы из группы С1. butyricum.

Молочнокислое брожение — процесс расщепления сахара на две частицы молочной кислоты. К числу микробов, обусловли­вающих молочнокислое брожение, относят: Streptococcus lac- tis, В. acidophilus, В. bulgaricum, В. casei. Эти микробы при­меняют при изготовлении молочнокислых продуктов (кефир, ацидофилин, кумыс), сливочного масла, сыра, кислого хлебного теста, квашеной капусты и огурцов, силоса. Все они обеспечи­вают типичное молочнокислое брожение. Известны также мик­роорганизмы, вызывающие нетипичное молочнокислое броже­ние, в результате которого молочная кислота накапливается в небольших количествах и образуются побочные продукты бро­жения (уксусная и пропионовая кислоты, этиловый спирт и др.).

Рис. 12. Клубеньки на корнях бобо­вых растений.

С целью профилактики и лечения желудочно-кишечных за­болеваний молодняка животных применяют препараты, содер­жащие бактерии, которые вызывают типичное молочнокислое брожение н являются антагонистами гнилостных микробов,

Среди таких препаратов наиболее известны лактобациллин, ацидофилин, ацидофильная бульонная культура (АБК) и про- пионово-ацидофильная бульонная культура (ПАБК).

Брожение клетчатки —■ расщепление целлюлозы растений с освобождением углерода, осуществляемое аэробными и ана­эробными бактериями, а также грибами. Анаэробное брожение клетчатки, как установил В. Л. Омелянский, происходит под действием двух бактерий-целлюлозоразрушителей — С!, cellu­losae methanicus и Cl. cellulosae hydrogenicus. В зависи­мости от вида микроорганизмов, участвующих в этих процес­сах, конечными продуктами распада бывают метан или водо­род. Аэробное брожение клетчатки осуществляют три группы бактерий — Cytophaga, Cellvibrio, Cellfacicula. Они были откры­ты С. Н. Виноградским.

Брожение клетчатки играет большую роль в пищеварении травоядных, так как бактерии, разлагая клетчатку, способству­ют усвоению кормов. Если этот процесс нарушается, происхо­дит накопление газов (метана и водорода) в рубце жвачных и возникает тимпания.

Процессы брожения нашли широкое применение в различ­ных отраслях народного хозяйства. Как уже указывалось, их используют'^ в пищевой, целлюлозно-бумажной, химической про­мышленности при обработке льна, кож. Брожение происходит при силосовании кормов. При этом создают анаэробные усло­вия, для чего зеленую массу плотно утрамбовывают. В таких условиях обильно размножаются молочнокислые бактерии, а роста гнилостной микрофлоры не происходит. В доброкаче­ственном силосе количество молочной кислоты достигает 1,5— 2 % к массе силоса, pH 4,0—4,2. Широкое применение находит дрожжевание кормов, в результате чего корма обогащаются витаминами и белками.

Контрольные вопросы. 1. Какие признаки и свойства микробов могут изменяться? 2. Какое значение имеет изменение биологических свойств болез­нетворных микроорганизмов? 3. Как происходят превращения азота в при­роде? 4. Назовите типы брожения и дайте им краткую характеристику.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИКРОБОВ В ПРИРОДЕ (ЭКОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ)

Окружающая нас среда населена различными микробами. Они находятся в почве, воде, воздухе, на растениях, в организме животных и человека, в кормах, на различных предметах. Микроорганизмы обладают выраженной способностью приспо­сабливаться к различным условиям среды.

Микрофлора почвы. Наибольшее количество микробов нахо­дится в почве — в 1 г пахотного слоя до 10 млрд. бактерий. Известно, что плодородие почвы зависит от наличия в ней не­органических и органических веществ, а также микроорганиз­мов — они являются основными факторами образования почвы.

В почве обнаруживают микроскопические водоросли, нитрифи­цирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие, целлюлозо- разлагающие бактерии, серобактерии, пигментные бактерии, дрожжи, плесени, актиномицеты, грибы. Численность и состав микрофлоры почвы зависят от ее химического состава, влажно­сти, рН, физической структуры, климатических условий, степе­ни загрязнения фекальными массами и мочой, характера обра­ботки и удобрения почвы. Наибольшее число микробов содер­жится в поверхностных слоях почвы, по мере углубления чис­ло их уменьшается. В теплое время года почва наиболее бога­та микроорганизмами.

Патогенные микробы попадают в почву с выделениями жи­вотных, трупами, сточными водами, инфицированными отброса­ми. Неспорообраз^ющие патогенные микробы (возбудители бруцеллеза, туляремии, сальмонеллеза, листериоза), как пра­вило, не могут длительно сохраняться в почве, так как испыты­вают недостаток питательных веществ и влаги, действие мик­робов-антагонистов и бактериофагов. Длительность пребывания этих микробов в почве — от нескольких дней до нескольких ме­сяцев. Спорообразующие микробы (возбудители столбняка, злокачественного отека, брадзота, ботулизма) сохраняются в почве длительное время. Особой устойчивостью обладают спо­ры возбудителя сибирской язвы, они сохраняются в почве деся­тилетиями.

Микрофлора воды. Воды бывают атмосферные (дождь, снег), подземные (грунтовые), поверхностные (реки, пруды, озера, болота) и морские. Чем меньше в воде органических ве­ществ, тем меньше микроорганизмов. Наименее загрязнены ат­мосферные воды, они содержат незначительное количество микробов. Обсеменение подземных вод зависит от глубины, с которой эти воды поступают. Чем больше глубина, тем меньше в воде микробов. Воды рек, озер, прудов и других поверхност­ных водоемов загрязняются микроорганизмами из почвы, воз­духа, а главным образом — в связи со спуском необеззаражен- ных сточных вод. В природе постоянно идет процесс самоочи­щения поверхностных вод, в частности рек, что обусловлено действием течения, солнечного света, различных химических веществ и бактериофагов.

Большинство микробов, обнаруживаемых в воде, являются сапрофитами. В зависимости от степени загрязнения в воде мо­гут находиться и определенное время сохранять жизнеспособ­ность возбудители сибирской язвы, эмфизематозного карбунку­ла, туляремии, рожи свиней, листериоза, пастереллеза, бруцел­леза. Сальмонеллы могут находиться в воде в жизнедеятель­ном состоянии до трех месяцев.

Найти в воде патогенные микробы трудно. Поэтому для оценки воды используют обнаружение в ней санитарно-пока- зательных микробов — микрофлоры кишечника человека и жи­вотных. Определяют микробное число — общее число бактерий в 1 мл воды (путем высева на агар в чашках Петри и после­дующего подсчета выросших колоний). Другим методом явля­ется установление коли-титра — наименьшего количества воды, в котором находится хотя бы одна кишечная палочка. Кроме того, определяют коли-индекс — количество кишечных палочек в 1 л воды. Согласно государственному общесоюзному стандар­ту, вода колодцев и водоемов считается доброкачественной, если микробное число не превышает 1000, коли-титр не менее 111, коли-индекс не более 9. Водопроводная вода должна иметь коли-титр не менее 500, а коли-индекс не выше 2.

Микрофлора воздуха. Микробы попадают в воздух с пылью, с каплями воды, с капельками слизи при кашле и чихании жи­вотных и человека. Степень загрязнения воздуха зависит от наличия в нем минеральных и органических взвесей, темпера­туры, осадков, влажности и других факторов. Частицы пыли и дыма адсорбируют на себе множество микробов. В верхних слоях атмосферы микробы встречаются редко, воздух у поверх­ности земли загрязнен сильнее, особенно в населенных пунк­тах, на территориях животноводческих объектов. Наибольшее число микробов содержится в воздухе закрытых помещений при недостаточном их вентилировании и нарушении санитар­ных правил (до 2 млн. бактерий в 1 м³ воздуха скотных дво­ров). Осадки очищают воздух от микробов, этому же способ­ствует высокая температура воздуха. В микрофлоре воздуха нет каких-либо специфических видов микроорганизмов — все зависит от тех микробов, которые находятся в почве, воде или в организме животных и человека. В воздухе микробы довольно быстро погибают от действия прямого солнечного света, высу­шивания, отсутствия питательных веществ.

Из патогенных микробов в воздухе обнаруживали стафи­лококков, возбудителей туберкулеза, сибирской язвы, столбня­ка, злокачественного отека, гриппа, оспы. Больные животные при кашле, чихании, фыркании выбрасывают в воздух мель­чайшие капельки слизи, содержащие возбудителя болезни. Соз­дается своего рода туман — аэрозоль. Эти мельчайшие части­цы могут длительно (от нескольких часов до нескольких су­ток) находиться во взвешенном состоянии и быть причиной за­ражения животных. Наиболее опасна мелкая пыль с частицами величиной 0,2—5,0 мкм, которая способна проникать в альвео­лы легких. Более крупные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях и выводятся со слизью во внешнюю среду. Способствует заражению скученность животных, сухая уборка помещений.

Оценку бактериальной загрязненности осуществляют путем определения общего количества бактерий в 1 м³ воздуха. Воз­дух жилых помещений с содержанием более 1000 бактерий в 1 м³ считается загрязненным. Санитарно-показательным мик­робом для оценки воздуха признан стрептококк. Бактериологи­ческое исследование воздуха проводят седиментационным, фильтрационным и другими методами. Очистка воздуха в по­мещениях от микробов достигается вентиляцией, фильтрацией, а также с помощью дезинфицирующих веществ и ультрафиоле­тового облучения (бактерицидные лампы).

Нормальная микрофлора организма животного. Животное на­ходится в постоянном контакте с внешней средой. Обсеменение организма микробами происходит за счет их попадания из по­чвы, воздуха, воды, корма, от других животных. Из внешней среды микробы попадают на кожу, наружные слизистые обо­лочки, в дыхательные пути, пищеварительный тракт, мочеполо­вые органы. Внутриутробное развитие плода происходит, как правило, в стерильных условиях, а родившийся на свет инди­видуум с первым вздохом или глотком молозива воспринимает различных микробов, отдельные виды которых заселяют опре­деленные участки животного организма на всю его жизнь.

Микрофлору кожи составляют стрептококки, стафилококки, кишечная и синегнойная палочки, различные виды плесеней, актиномицеты, грибы и другие виды микробов, среди которых могут быть и патогенные. При повреждении кожи эти микробы составляют ведущую микрофлору ран, гнойников и других по­ражений. Перечисленные микробы могут находиться и на ви­димых слизистых оболочках.

Микрофлора пищеварительного тракта зависит от характера кормов, их химического состава и условий, имеющихся в раз­личных участках пищеварительного тракта. Наличие опреде­ленных микробов в кормах обусловливает их преобладание в микрофлоре кишечника. Например, дача молочнокислых про­дуктов обеспечивает приживление в кишечнике ацидофильных бактерий-антагонистов гнилостной микрофлоры, что особенно важно при выращивании молодняка. Регулирование микрофло­ры пищеварительного тракта достигается введением различных лекарственных веществ, например антибиотиков. Однако не­правильное применение антибиотиков и злоупотребление боль­шими дозами могут вызвать резкое изменение состава кишеч­ной микрофлоры-—дисбактериоз, а это влечет за собой нару­шение нормальной функции пищеварительного тракта.

На слизистой оболочке ротовой полости обнаруживают кок­ки, палочковидные и извитые бактерии, актиномицеты, плесе­ни. Лизоцим, находящийся в слюне и слизи, ограничивает раз­множение этих микробов. Через неповрежденную слизистую оболочку они, как правило, не проникают. Желудочный сок, имеющий кислую реакцию, разрушает подавляющее большин­ство микробов, попавших в желудок. Лишь кислотоупорные (возбудители туберкулеза) и спорообразующие (возбудитель сибирской язвы) микробы выживают в содержимом желудка. Вследствие этого микрофлора однокамерного желудка бедна. Однако микрофлора рубца жвачных, обладающих многокамер­ным желудком, обильна и разнообразна. В 1 мл содержимого рубца находится от 1 до 10 млрд. микробных клеток. На долю микробов приходится до 10 % сухой массы содержимого рубца. Микроорганизмы рубца обеспечивают сбраживание целлюлозы, крахмала, различных Сахаров, образование аминокислот и бел­ков, синтез витаминов. В результате организм получает для своего питания жизненно необходимые вещества. В рубце об­наруживают целлюлозоразрушающие микробы, стрептококки, лактобактерии, различные виды дрожжей и актиномицетов. Сами микробы пищеварительного тракта в дальнейшем пере­вариваются, обеспечивая животный организм высокопитатель­ным белком.

Двенадцатиперстная кишка малозаселена микробами, что объясняется бактерицидным действием желчи. В других участ­ках тонкого отдела кишечника находят кишечную палочку, эн­терококки, спорообразующие бактерии. В толстом отделе ки­шечника и прямой кишке содержатся те же микробы. До 40 % сухого вещества содержимого этого отдела кишечника состав­ляют микроорганизмы. В тонком и толстом отделах кишечника с помощью микроорганизмов также происходит расщепление питательных субстратов. Ряд образующихся при этом продук­тов усваивается организмом. Особое значение для жвачных животаъгх'имеет расщепление клетчатки, так как в их кишечни­ке отсутствует фермент целлюлаза. В пищеварительном тракте наряду с нормальной микрофлорой обнаруживают и патоген­ные микробы — возбудители столбняка, некробактериоза, саль- монеллезов и др.

Микрофлора дыхательных путей представлена в основном в верхних (передних) участках дыхательного аппарата, в особен­ности на слизистой оболочке носовой полости. Бронхи и аль­веолы легких обычно свободны от микробов и только при воз­никновении патологических изменений (бронхит, пневмония) заселяются ими. Из патогенных микробов обнаруживают стреп­тококки, пневмококки, пастереллы, возбудителей туберкулеза.

Микрофлора мочеполовых органов. Во влагалище находят стафилококков, стрептококков, кишечную палочку, молочнокис­лые бактерии, кислотоупорные бактерии. В матке, яичниках и семенниках обычно микробов нет. Также стерильны содержи­мое грудной и брюшной полостей, кровь, желчь, моча.

Микрофлора растений и кормов. Растения обычно обсемене­ны микробами только с поверхности. На растения микробы по­падают из почвы, пыли, осадков, а также с выделениями гры­зунов, сельскохозяйственных животных. Поверхностная микро­флора, состоящая в основном из сапрофитов, называется эпи- фитной (травяная палочка, кишечная палочка, молочнокислые бактерии, сенная и картофельная палочки, гнилостные флуо­ресцирующие бактерии, пигментные кокки, различные виды ак­тиномицетов, плесеней и дрожжей). Эта микрофлора для здо­рового растения безвредна, но может вызывать порчу скощен­ной зеленой массы, а также кормов. Например, термофильные бактерии, развиваясь во влажном сене или зерне, вызывают са­монагревание этих кормов, что приводит к их обугливанию, а иногда (при обильном выделении горючих газов — метана и водорода) к самовоспламенению. В кормах обнаруживают воз­будителей сибирской язвы, туляремии, ящура, чумы свиней и др. Отравление животных может быть при наличии в кормах ботулинического токсина.

Микрофлора навоза представлена гнилостными микробами, возбудителями разных видов брожения. При рыхлой укладке и хорошей аэрации в навозе интенсивно идут процессы разложе­ния белковых веществ с потерей азотистых соединений. Темпе­ратура при этом поднимается до 75 °С, что приводит к быст­рой потере навозом его ценности как удобрения. Плотная укладка навоза ограничивает развитие этих процессов. В наво­зе можно обнаружить патогенных микробов, попадающих в него с выделениями больных животных — возбудителей сибир­ской язвы, туберкулеза, бруцеллеза, сальмонеллезов, вирусных болезней.

ВЛИЯНИЕ НА МИКРООРГАНИЗМЫ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

Влияние физических факторов. К числу физических факторов, оказывающих действие на микробов, относят температуру, вы­сушивание, давление, свет, излучения, электричество, ультра­звук.

Действие температуры. Микроорганизмы, особен­но сапрофиты, способны переносить значительные колебания температуры. Большинство патогенных микробов развивается на питательных средах при температурах, близких к температу­ре тела хозяина (чаще 37 °С). При воздействии низких темпе­ратур микробы, как правило, не теряют жизнеспособности, но переходят в анабиотическое состояние, как бы консервируются. Некоторые микробы сохраняют жизнеспособность даже при температуре жидкого водорода —253°С. Особенно устойчивы к низким температурам вирусы, которые годами сохраняются при температуре —70 °С.

Губительно действует на микробов чередование высоких и низких температур. К высоким температурам микробы в боль­шинстве своем неустойчивы. Не образующие спор бактерии при температуре 58—60° погибают через 30—60 мин. Вегетативные формы спорообразующих бактерий также неустойчивы, зато споры бацилл и клостридий выдерживают длительное воздей­ствие высоких температур. Например, споры возбудителя столб­няка выдерживают 3-часовое кипячение. В основе бактерицид­ного действия высоких температур лежит угнетение активности ферментов, денатурация белков и нарушение осмотического барьера.

Для развития микроорганизмов имеют значение три основ­ные температурные зоны: оптимум — наиболее благоприятная для жизнедеятельности микроба температура; минимум — ниж­няя температурная граница, за пределами которой развитие микроба прекращается; максимум — верхний предел температу­ры, дальнейшее повышение температуры ведет к гибели микро­ба. Эти температурные зоны различны для разных видов мик­робов. Например, для возбудителя туберкулеза минимум равен 29 °С, оптимум 37—38°С, максимум 41 °С; для возбудителя сибирской язвы соответственно 12; 32—37 и 45°.

По приспособленности к определенным температурам мик­роорганизмы делят на три группы: 1) психрофильные (холодо- любивые) — живущие при низких температурах (могут разви­ваться даже при температуре — 6°С, оптимум составляет 15—■ 20°)—светящиеся бактерии, железобактерии и др.; 2) мезо- фильные — живущие при средних температурах (минимум '10°С, оптимум 30—37°, максимум 45°)—наиболее много­численная группа микроорганизмов, включающая большинство сапрофитов, гнилостных бактерий, а также все патогенные мик­робы; 3) термофильные (теплолюбивые) — развивающиеся при сравнительно высоких температурах (минимум 35 °С, оптимум 50—60°, максимум 70—80 °С). К ним принадлежат микробы, обнаруживаемые в теплых минеральных источниках, почве, воде, на растениях и в пищеварительном тракте животных. За счет термофилов, которые выделяют тепло (их называют термо­генными микробами), происходит самонагревание сена, зерна, навоза.

Высушивание. Неустойчивы к высушиванию неспоро- образующие бактерии и вегетативные формы бацилл и кло- стридий. Напротив, споры весьма устойчивы к высушиванию и могут сохраняться в высушенном состоянии десятилетиями (возбудители сибирской язвы, столбняка). Плохо переносят вы­сушивание пастереллы, возбудитель сапа, лептоспиры, но воз­будитель туберкулеза в высохшей мокроте не теряет жизнеспо­собности до 10 мес. Высушивание вызывает обезвоживание ци­топлазмы и денатурацию белков микробной клетки. Этим поль­зуются для сохранения скоропортящихся продуктов (мяса, рыбы, овощей, фруктов, молока) и кормов (сена). Для длитель­ного сохранения живых вакцин, диагностических и лечебных препаратов, бактериофагов и штаммов микроорганизмов широ­ко применяют лиофильное высушивание, сущность которого со­стоит в обезвоживании при низкой температуре и высоком ва­кууме. Быстрое замораживание бактерий и вирусов при очень низкой температуре препятствует образованию кристаллов, в результате чего микробы не разрушаются.

Влияние высоких давлений и механиче­ских сотрясений. Высокое давление (даже до 5 тыс. атм) не оказывает отрицательного влияния на жизнеспособ­ность микроорганизмов. Очень чувствительны бактерии к час­тым и сильным механическим сотрясениям, например к дей­ствию ультразвука с частотой колебаний волн около 20 тыс, Гц. В связи с этим ультразвук используют для стерилизации пище­вых продуктов и дезинфекции некоторых объектов (воды и др.)'. Механизм бактерицидного действия ультразвука состоит в том, что в цитоплазме бактерий, находящихся в жидкой среде, обра­зуются кавитационные полости (пузырьки), заполненные пара­ми жидкости. При этом давление поднимается до 10 тыс. атм, что приводит к разрушению микробных клеток (дезинтег­рации) .

Действие света и других излучений. Микро­организмы по-разному относятся к свету — одни легко перено­сят действие света (пурпурные серобактерии), на других он оказывает вредное влияние. Прямой солнечный свет в короткие сроки (от нескольких минут до нескольких часов) убивает боль­шинство микробов. Рассеянный свет менее активно воздейству­ет на микробы. Механизм действия света состоит в развитии высокой температуры на облучаемых объектах (за счет дей­ствия инфракрасных лучей), эффекте ультрафиолетовых лучей, а также в проявлении фотохимических окислительных процес­сов. Было установлено, что в присутствии красок (метиленовая синька и др.) бактерицидный эффект света усиливается. Это явление называют фотодинамическим эффектом. Наиболее эф­фективно действуют на микробы ультрафиолетовые лучи с дли­ной волны 200—300 нм. Этим пользуются для обеззараживания лабораторных и других помещений (бактерицидные лампы).

Лучи Рентгена в малых дозах стимулируют размножение микробов, а в больших дозах и при длительной экспозиции — убивают их. Однако есть бактерии, которые переносят очень интенсивную радиацию, например находили бактерий в воде атомных реакторов. В настоящее время с помощью ионизирую­щей радиации стерилизуют пищевые продукты. Этот метод сте­рилизации выгодно отличается от тепловой стерилизации тем, что при этом не изменяется качество продуктов (не происходит денатурации белков, полисахаридов, витаминов). Электриче­ский ток на микроорганизмы оказывает слабое действие.

Действие химических веществ на микроорганизмы зависит от концентрации, продолжительности контакта, состава среды, температуры. В малых дозах химические вещества вызывают стимулирующий (раздражающий) эффект, в больших — дей­ствуют бактерицидно. На микроорганизмы большое влияние оказывает реакция среды (рН), которая обусловливается со­держанием Н- и ОН-ионов. Диссоциация бактерицидных хими­ческих веществ лучше всего происходит в воде, она является наилучшим растворителем. Для большинства патогенных мик­робов наиболее благоприятна нейтральная или слабощелочная реакция (рН 7,0—7,6). Отклонение рН в ту или иную сторону приводит к нарушению жизнедеятельности микроорганизмов.

По характеру действия бактерицидные химические вещества делят на поверхностно-активные вещества, красители, фенолы и их производные, соли тяжелых металлов, окислители и группу формальдегида. Поверхностно-активные вещества вызывают повреждение клеточной стенки и нарушение функции цито- плазматической мембраны. К ним относят детергенты, жирные кислоты и мыла. Красители обладают бактериостатическими (задерживают рост бактерий) или бактерицидными (убивают бактерий) свойствами. К ним относят бриллиантовый зеленый, этакридина лактат, флавакридин и др. Фенол и его производ­ные повреждают клеточную стенку и белки клетки, а также по­давляют функции отдельных ферментов. Соли тяжелых метал­лов (свинец, медь, цинк, серебро, ртуть) вызывают коагуляцию белков клетки. Окислители (хлор, хлорная известь, хлорамин, йод, перманганат калия, перекись водорода, различные кисло­ты) действуют на сульфгвдрильные группы активных белков. Восстановители, в частности формальдегид (используют в виде 40 %-ного раствора — формалина), присоединяются к амино­группам белков, вызывая их денатурацию.

Бактерицидность определенных химических веществ исполь­зуют для целей дезинфекции и антисептики, а также для кон­сервирования пищевых продуктов, кормов. Устойчивость микро­бов к химическим веществам неодинакова. Например, вегета­тивные формы возбудителя сибирской язвы погибают в 5 %-ном растворе фенола (карболовая кислота) через несколько минут, а споры — лишь через 10—14 сут. Имеет значение не только вид дезинфицирующего вещества, но и его концентрация. Те же споры возбудителя сибирской язвы 10 %-ный формалин разру­шает через 2 ч, а 20 %-ный — через 10 мин.

Влияние биологических факторов. Действие биологических факторов выражается в антагонизме микробов, когда продукты жизнедеятельности одних микробов обусловливают гибель дру­гих. Например, в присутствии кишечной палочки подавляется рост возбудителя сибирской язвы. Антагонистические свойства наиболее выражены у актиномицетов, а из бактерий — у спо­ровых палочек. В последнее время установлены антагонистиче­ские отношения не только между различными видами, но и внутри одного вида, например между вирулентными и вакцин­ными штаммами одного и того же вида микробов. Антагонисти­ческие отношения вирусов называют интерференцией.

Оказывают действие на микроорганизмы и следующие био­логические факторы: лизоцим, антитела, бактериофаг, различ­ные ингибиторы, находящиеся в животном организме, антибио­тики, фитонциды.

Большую роль в обеззараживании внешней среды от пато­генных микроорганизмов играют бактериофаги. Впервые в 1898 г. Н. Ф. Гамалея описал явление лизиса (растворения) бактерий под влиянием агента, выделенного из тех же бакте­рий. Позднее Ф. д'Эррелль (1917) выделил из испражнений больного дизентерией человека фильтрующийся агент, который лизировал культуру возбудителя дизентерии, и назвал его бак­териофагом, а сам феномен лизиса культуры — бактериофаги­ей. Оказалось, что бактериофаг можно обнаружить в воде, поч-
jjlll fa

ве, сточных водах, кале и моче, особенно у выздоравливающих от инфекционных болезней. Фаги имеют величину от 8 до 100 нм и форму головастиков (рис. 13). Головка фага состоит из обо­лочки и нуклеиновой кислоты. Фаги обладают выраженной спе­цифичностью действия. Взаимодействие между фагом и микроб­ной клеткой начинается с адсорбции фага на поверхности клет­ки. С помощью особого фермента нуклеиновая кислота фага проникает в тело бактерии. После этого в клетке происходит синтез ферментов и белков, сборка фаговых частиц, затем клет­ка разрушается и фаги выходят во внешнюю среду. Описанный механизм носит название лизис бактерий изнутри в отличие от лизиса бактерий извне, когда образования новых фагов не про­исходит, а лишь лизируется микробная клетка.

Рис. 13. Листерийный бактерио­фаг: вверху — 7 — головка; 2 — хвостовой отросток; 3— базальная пластинка (увелич. 180 000); внизу — расположе­ние фага в бактерии (увелич, 65 000).

По характеру взаимодействия с бактерией фаги бывают ви­рулентными, которые обусловливают формирование новых фа­гов и лизис бактерий, и умеренными, В этом случае одна часть клеток лизируется с выделением фага, другая — выживает и становится лизогенной. В таких бактериях фаг превращается в профаг, клетки становятся надолго носителями фага. Это свой­ство передается дочерним клеткам. Под действием излучения и химических веществ профаг может переходить в вегетатив­ный фаг. Высокая специфичность фагов дает возможность ис­пользовать их для дифференцирования и индикации бактери­альных культур, для фаготипирования бактерий. Для этого ис­пользуют реакцию нарастания титра фага (Тимаков и Гольд- фарб, 1955). Фаготерапию применяют при сальмонеллезе, коли- бактериозе, стафилококковых инфекциях и др.