МИКРООРГАНИЗМОВ

Оптимальные условия развития микроорганизмов. Влияние физических факторов на развитие микроорганизмов. Отношение микроорганизмов к температуре: психрофильные, мезофильные, термофильные микроорганизмы. Воздействие на микроорганизмы температур выше и ниже оптимальных, причины гибели. Термогенез и явление свечения у микроорганизмов.

Влияние на микроорганизмы влажности, доступность воды для микроорганизмов. Активность воды. Воздействие на микроорганизмы высокого и низкого осмотического давления. Плазмолиз, плазмоптиз. Солеустойчивые водные формы бактерий. Воздействие на микроорганизмы высокого и низкого барометрического давления, ультразвука, токов высокой частоты. Воздействие на микроорганизмы ионизирующего и неионизирующего излучения, причины гибели при интенсивном воздействии, образование устойчивых форм. Влияние химических факторов на развитие микроорганизмов. Основные причины гибели микроорганизмов при воздействии на них химических соединений: неспецифическое химическое связывание, специфическое химическое связывание, мутагенное действие, мембранный эффект. Влияние на развитие микроорганизмов рН и rН₂ среды. Воздействие на микроорганизмы минеральных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, окислителей, органических кислот, соединений группы фенола, спиртов, альдегидов, антиметаболитов, детергентов. Отношение микроорганизмов к ксенобиотикам.

Взаимоотношения между микроорганизмами, между микроорганизмами и макроорганизмами. Симбиоз, антагонизм. Антибиотики. Происхождение и химический состав антибиотиков. Механизм антимикробного действия антибиотиков. Подразделение антибиотиков по антимикробному спектру их действия. Чувствительность и резистентность микроорганизмов к антибиотикам. Антибиотики микробного происхождения: грамицидин, низин, пенициллин, тетрациклин, стрептомицин, их продуценты, действие на микроорганизмы.

Цель изучения. Ознакомление с влиянием физических, химических и биологических факторов на микроорганизмы.

Методические указания. Уяснить, что развитие микроорганизмов неразрывно связано со средой их обитания, в которой на микроорганизмы действуют различные факторы, условно разделяемые на физические, химические и биологические. При этом, находясь в одних и тех же условиях, одни микроорганизм получают все необходимое для жизнедеятельности, а другие приостанавливают свое развитие или гибнут. Обратить внимание на кардинальные точки действия факторов внешней среды на микроорганизмы. Рассмотреть влияние температуры на микроорганизмы, разделение микроорганизмов на психрофильные, мезофильные, термофильные. Знать значения температурных границ и кардинальных точек их развития, понимать механизмы, обеспечивающие характерные особенности этих групп микроорганизмов. Уяснить, что в липидах клеточной мембраны психрофилов преобладают ненасыщенные жирные кислоты, термофилов – насыщенные. Рассмотреть термогенные микроорганизмы, которые способны выделять тепло при определенных условиях. Способность развиваться при определенной температуре следует отличать от способности переносить высокие или низкие температуры. Следует усвоить, что микроорганизмы устойчивы к низким отрицательным температурам, что обусловлено явлением анабиоза. К действию высоких температур микроорганизмы гораздо менее устойчивы, что и находит широкое практическое применение. Рассмотреть, как происходит процесс отмирания микроорганизмов под действием высокой температуры. Уяснить, в чем отличие процессов стерилизации и пастеризации. Уметь кратко охарактеризовать различные виды тепловой стерилизации, привести примеры их практического использования.

Рассматривая влияние влажности на развитие микроорганизмов, следует уяснить понятие активности воды, которая является мерой доступности для микроорганизмов и выражается отношением давления паров раствора к давлению паров растворителя. Прокариоты растут при активности воды от 0,7 до 0,99, эукариоты – в более широких диапазонах. В зависимости от потребности во влаге микроорганизмы подразделяются на гидрофитные, мезофитные и ксерофитные; требуется уметь их кратко охарактеризовать. Необходимо понимать механизм губительного действия высушивания на микроорганизмы. Следует помнить, что наиболее требовательными к влаге являются гнилостные и многие патогенные микроорганизмы. Рассматривая влияние осмотического давления на микроорганизмы, особое внимание следует уделить осмотолерантным и осмофильным микроорганизмам, процессам осморегуляции, Рассмотреть особенности галофильных микроорганизмов. Уяснить явления плазмолиза и плазмоптиза для микробной клетки. Изучить влияние на микроорганизмы гидростатического давления, механических воздействий, ультразвука, электричества. Особого внимания заслуживает изучение влияние на микроорганизмы лучистой энергии, особенно ультрафиолетовых лучей и ионизирующей радиации. Следует уяснить, что наибольшим бактерицидным эффектом обладают ультрафиолетовые лучи с длиной волны 260 нм. Эти лучи активно поглощаются азотистыми основаниями ДНК, подавляют ее репликацию, вследствие чего клетка теряет способность к делению. Рассмотреть различные аспекты практического применения воздействия лучистой энергии на микроорганизмы.

Для жизнедеятельности микроорганизмов большое влияние имеет рН среды. Уяснить, что бактерии предпочитают нейтральную среду, микроскопические грибы – кислую. Уметь привести примеры ацидофильных и алкалифильных микроорганизмов, практического использования низких значений рН среды для подавления роста микроорганизмов. Знать, что в зависимости от потребности в молекулярном кислороде микроорганизмы разделяют на четыре группы, уметь охарактеризовать эти группы. Уяснить, что степень аэробности характеризует шкала окислительно-восстановительного потенциала rН₂. Представлять назначение фермента каталазы аэробных микроорганизмов. Обратить внимание на способы создания условий анаэробиоза при культивировании микроорганизмов. Рассматривая воздействие химических соединений на развитие микроорганизмов, уяснить, что это воздействие может быть стимулирующим, микробостатическим и микробоцидным. Уметь привести примеры таких воздействий. Особое внимание уделить вопросам химической стерилизации (дезинфекции). Самостоятельно рассмотреть отношение микроорганизмов к ксенобиотикам, которые представляют собой неприродные органические вещества (пестициды, повехностно-активные вещества, синтетические полимерные материалы и др.).

Микроорганизмы являются составной частью биоценоза, они связаны между собой и с макроорганизмами симбиотическими и антагонистическими взаимоотношениями. Уметь охарактеризовать такие виды симбиоза, как мутуализм, комменсализм, метабиоз, синтрофия, сателитизм, синергизм, а также привести примеры этих взаимоотношений. Антагонистические взаимоотношения характеризуются подавляющим воздействием одних членов микробного сообщества на другие, это воздействие может быть пассивным или активным и наиболее активно проявляется в форме паразитизма и хищничества. Следует уметь приводить примеры таких воздействий.

Особое внимание следует уделить изучению антибиотиков и пробиотиков, четко представлять, в чем их принципиальное различие. Следует ознакомиться с историей открытия антибиотиков, с их научным и практическим значением этого явления. Обратить внимание на классификацию антибиотиков по происхождению, химическому составу, механизму и спектру антимикробного действия. Уяснить, что является причиной устойчивости микроорганизмов к антибиотикам, как возникает приобретенная устойчивость к антибиотикам и какие последствия она имеет. Знать основные методы определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам. Следует обратить внимание на пищевые антибиотики, а также антибиотики, используемые в ветеринарии, в том числе для лечения рыб и других гидробионтов, на перспективы применения пробиотиков и пребиотиков.

Литература. [1], с.11-26, 153-173; [2], с.131-148; [4], с.145-157; [7], с.101-113; [9], с.85-92.

Вопросы для самопроверки:

1. Как подразделяются микроорганизмы по отношению к температуре?

2. Какими факторами обусловливается термоустойчивость микроорганизмов?

3. Воздействие высоких или низких температур микроорганизмы переносят лучше?

4. В чем различие процессов пастеризации и стерилизации?

5. Как влияет влажность среды на развитие микроорганизмов?

6. Какое влияние оказывают осмотическое и гидростатическое давление на развитие микроорганизмов?

7. Какое влияние оказывают на развитие микроорганизмов механические воздействия и звуковые колебания?

8. Как влияет на развитие микроорганизмов лучистая энергия?

9. Какая длина волны ультрафиолетовых лучей обладает наибольшим бактерицидным эффектом?

10. Какое воздействие оказывают ультрафиолетовые лучи на молекулу ДНК?

11. Какое влияние оказывает реакция среды на развитие микроорганизмов?

12. Как подразделяются микроорганизмы по отношению к молекулярному кислороду? В каких значениях rН₂происходит развитие микроорганизмов этих групп?

13. Какие взаимоотношения микроорганизмов называются симбиотическими?

14. Какие разновидности симбиотических взаимоотношений микроорганизмов можно выделить? Охарактеризовать их.

15. Какие взаимоотношения микроорганизмов называются антагонистическими?

16. В чем различия пассивного и активного антагонизма?

17. Что такое антибиотики? Как они подразделяются в зависимости от происхождения, химического состава, механизма и спектра антимикробного действия?

18. Какие требования предъявляются к антибиотикам, используемым в пищевой промышленности и ветеринарии?

19. Как определяется чувствительность микроорганизмов к антибиотикам?

20. В чем заключается принципиальная разница антибиотиков и пробиотиков?

7 РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРИРОДЕ

Микрофлора воды. Значение микроорганизмов в жизни водоемов, автохтонные и аллохтонные микроорганизмы. Факторы, определяющие видовой и количественный состав микрофлоры в водоемах. Бактериальная продукция, сравнение ее с первичной продукцией. Особенности микрофлоры пресных и соленых вод. Микрофлора илов.

Почва как среда обитания микроорганизмов. Количественный и качественный состав микрофлоры почвы. Биологическая контаминация и процессы самоочищения в почве.

Микрофлора атмосферного воздуха. Источники загрязнения и процессы самоочищения атмосферного воздуха.

Цель изучения. Ознакомиться с микрофлорой воды, почвы, воздуха.

Методические указания. Тема рассматривается самостоятельно с использованием рекомендуемой литературы.

При изучении микрофлоры воды следует уяснить, что вода является естественной средой обитания разнообразных микроорганизмов. Микрофлора природных вод в значительной мере зависит от их происхождения. Различают воды поверхностные (пресные и морские), подземные, артезианские, атмосферные. Отдельно следует выделить сточные воды, которые бывают хозяйственно-фекальные, промышленные, ливневые; они загрязняют природные воды. Следует уяснить, что с экологической точки зрения микроорганизмы, находящиеся в водоемах, можно разделить на две группы – автохтонные и аллохтонные. Необходимо представлять различие между этими микроорганизмами. Автохтонные микроорганизмы постоянно живут и размножаются в воде. Состав автохтонной микрофлоры незагрязненных водоемов относительно стабилен. Эта микрофлора играет значительную роль в круговороте веществ в водах, в процессах их самоочищения и поддержания биологического равновесия.

Следует уяснить понятие сапробности, которое характеризует степень загрязнения воды водоема органическими веществами, уметь охарактеризовать основные зоны сапробности. Обратить внимание, что в полисапробной зоне водоема (зоны сильного загрязнения) почти полностью отсутствует кислород, содержится большое количество легкоразлагающихся органических веществ, являющихся субстратом для обильного развития микрофлоры. Количество микроорганизмов в 1 см³ воды достигает миллиона и более, число видов ограничено, преимущественно обнаруживаются палочковидные бактерии (до 80% и более), актиномицеты, микроскопические грибы, вызывающие процессы гниения и брожения. Вода в мезосапрбной зоне (зоне мереного загрязнения) содержит в 1 см³ сотни тысяч микроорганизмов, но их видовой состав разнообразен, в основном это микроорганизмы, принимающие участие в минерализации углеводов, окислительных процессах, нитрификации. Олигосапробная зона (зона чистой воды) характеризуется окончанием процесса самоочищения и небольшим количество органических веществ, минерализация которых завершается. Количество микроорганизмов в 1 см³ воды исчисляется десятками, реже сотнями, преобладают кокки (до 80% и более), видовой состав микрофлоры приближается к обычному составу автохтонных микроорганизмов.

Принять во внимание, что процессы самоочищения в водоемах происходят последовательно и непрерывно, характеризуются постепенной сменой биоценозов. На эти процессы влияет целый ряд факторов (разбавление загрязненных вод чистыми, температура и прозрачность воды, скорость оседания загрязняющих частиц, химический состав воды, симбиотические и антагонистические взаимоотношения микроорганизмов в водных биоценозах).

Рассматривая микрофлору почвы, следует иметь в виду, что почва является главным резервуаром микроорганизмов и их естественной средой обитания. Микроорганизмы участвуют в процессах формирования почвы, ее загрязнения и самоочищения. Количественный состав микрофлоры почвы зависит от ее структуры, содержания органических и минеральных соединений, влажности, кислотности, аэрации, температуры. В 1 г почвы может содержаться миллиарды микроорганизмов. Больше всего их содержится в унавоженной, подвергающейся обработке почве, меньше – в песках. Количество микроорганизмов в почве подвержено сезонным колебаниям (весной увеличивается, достигая максимума к началу лета, затем снижается в результате активной солнечной радиации, осенью опять увеличивается и снижается зимой). Распределение микроорганизмов по глубине также неравномерно. Наиболее обильна микрофлора на глубине 10-20 см, где протекают основные биохимические процессы. Особенно многочисленны микробные популяции в ризосферной зоне растений, где микроорганизмы, минерализуя органические вещества, обеспечивают питание растений. В составе микрофлоры почвы выделяются различные физиологические группы микроорганизмов – аммонифицирующие, нитрифицирующие, азотфиксирующие (клубеньковые и свободноживущие бактерии), микроорганизмы, расщепляющие клетчатку, вызывающие различные виды брожений, участвующие в круговороте серы, фосфора, железа. С выделениями человека и животных, с различными хозяственно-бытовыми, промышленными, ливневыми стоками в почву может попадать громадное количество разнообразных микроорганизмов, в том числе и патогенных. На сроки выживания этих микроорганизмов в почве оказывает влияние различные физические, химические, биологические факторы. Естественные процессы, протекающие в почве под воздействием разнообразных физиологических групп микроорганизмов, обусловливают ее самоочищение и обеззараживание.

Изучая микрофлору воздуха, уяснить, что воздух не является естественной средой обитания микроорганизмов, но играет большую роль в распространении разнообразной микрофлоры, попадающей в воздушную среду из почвы, воды, организма человека и животных. Вследствие отсутствия в воздухе питательных веществ и недостатка влаги, жизнеспособными остаются только микроорганизмы, находящиеся в частичках пыли или мельчайших капельках влаги. Микрофлора атмосферного воздуха и воздуха закрытых помещений значительно различается в количественном отношении и по видовому составу. На микрофлору атмосферного воздуха оказывают влияние солнечные лучи, колебания температуры, скорость ветра, атмосферные осадки. Эта микрофлора весьма динамична и подвергается непрерывному обновлению. Количество микроорганизмов в воздухе напрямую зависит также от наличия зеленых насаждений, так как растениями задерживается пыль, а также выделяются фитонциды, способствующие процессам самоочищения воздуха. Обсемененность микроорганизмами воздуха помещений обильнее атмосферного. Кроме того, более вероятно нахождение в воздухе помещений патогенной микрофлоры. Особенно много микроорганизмов обнаруживается в воздухе закрытых, непроветриваемых помещений зимой.

Литература. [1], с.130-144; [2], с.151-178; [3], 150 с.; [9], с.123-167; [10], с.501-523.

Вопросы для самопроверки:

1. Как классифицируют природные и сточные воды в зависимости от их происхождения?

2. В чем заключаются различия между автохтонными и аллохтонными микроорганизмами?

3. Что такое сапробность? Какие различают основные зоны сапробности?

4. Кратко охарактеризовать основные зоны сапробности.

5. Какие факторы влияют на процессы самоочищения воды?

6. Чем определяется количественный состав микрофлоры почвы?

7. Какие группы микроорганизмов встречаются в почве?

8. Какие факторы влияют на процессы самоочищения почвы?

9. Какие микроорганизмы встречаются в воздухе?

10. В чем различие микрофлоры атмосферного воздуха и воздуха закрытых помещений?

Дата добавления: 2014-11-15; просмотров: 557; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!