Рост микроорганизмов в зависимости от активности воды, высушивание

Радиация, характер ее действия на микроорганизмы. Устойчивость микроорганизмов к ультрафиолетовым лучам и ионизирующему излучению. Фотореактивация.

По характеру дей­ствия излучения делятся на: 1) оказывающие физиологическое действие; 2) оказывающие легальное и мутагенное действие; 3) оказывающие тепловое и механическое действие.

Физиологическое действие оказывают ближний ультрафиолет, видимый свет и инфракрасные лучи (350—400 — 800 — 1 100 нм).

фотосинтез — процесс конверсии солнечной энергии в химическую. Разные фототрофные микроорганизмы по­глощают свет различной длины волны.

Под действием инфракрас­ных лучей может происходить перегрев клетки, а видимый свет и аэробных условиях приводит к образованию синглетного кисло­рода, что вызывает фотоокисленис клеточных ферментов. В каче­стве защиты микроорганизмы синтезируют каротинонды, служа­щие «тушителями» синглетного кислорода.

Ультрафиолет в зависимости от длины полны и дозы может вызывать как летальный, так и мутагенный эффект. При этом на­блюдается повреждение прежде всего молекул ДНК (особенно при X = 260 нм).

Ультрафиолет с X - 325 — 400 нм также вреден для микроорга­низмов, поскольку наряду с образованием тиминовых димерон происходит разрушение триптофана и образуются его токсичные фотопродукты, которые действуют как химические мутагены.

Ионизирующее излучение представлено очень короткими волнами с высокой энергией. Низкие – мутации (1-,2-нитевые разрывы, разрывы водородных связей, окисление двойных связей, раз­рушение кольцевых структур, полимеризация некоторых молекул), а высокие - гибель.

Микроорганизмы весьма существенно различаются по устой­чивости к радиации. Есть микроорганизмы, выделенные из облу­ченных продуктов и и:з воды атомных реакторов (Deinococcus iwlimiwam, Shizosacchammyces pombe, Boda marina) Устойчивость, по-видимому, связана с высокой эффективностью репарационных систем. Однако для большинства мик­роорганизмов ультрафиолетовое и ионизирующее излучения в оп­ределенных дозах губительны, поэтому такие излучения можно использовать при стерилизации. При этом следует помнить о воз­можности появления устойчивых к облучению форм.

Фотореактивация:

фермент фотолиаза, активируемый синим (видимым) светом, исправляет структуру ДНК, устраняя связи между пиримидиновыми основаниями в димерах.

Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Психрофилы, мезофилы и термофилы. Использование высоких температур для стерилизации. Действие низких температур на выживание микроорганизмов.

Большинство орга­низмов имеет низший температурный предел 0°С (Предел жизнеспособности организма определяется наличием жилдкой воды). Нижние пределы роста по темпера­туре ограничены температурой «застывания» мембраны, когда она теряет свои функции, а верхние — тепловой денатурацией жиз­ненно важных молекул.

Кривая зависимости скорости роста от температуры — опреде­ленная для каждого организма. При этом действует чакон Q₁₀: при возрастании температуры на 10'С скорость реакции увеличивает­ся в 2 — 4 раза. При переходе через оптимальную температуру рост существенно замедляется.

К психрафильным микроорганизмам относят представителей ро­дов Pseudomonas, Vibrio. Achromobacter, Hmwbacterium, Cytophaga, дрож­жей, миислиальных грибов, некоторых групп водорослей (в Ан­тарктике найдена CMamidamonas nivalis, растущая при -36 *С!). У таких микроорганизмов обнаружен особый состав мембран с пониженной точкой замерзания. Они содержат больше ненасы­щенных жирных кислот, короткоцепочечных и разветвленных и меньше циклических жирных кислот. У психрофилов белки менее стабильны при температуре выше 20 °С.

Многие виды микроорганизмов способны расти при 0'С. хотя \\\ температурный оптимум находится в интервале 20 —30 "С. Эти микроорганизмы называются психротрофными (психроактивными, факультативными психрофилами),

У термофилов найдены высокотемпературные стабильные бел­ки, мембранные липиды содержат больше тугоплавких насыщен­ных жирных кислот и больший процент гликолипидов. все ДНК п РНК — ГЦ-типа, а рибосомы более термостабильны.

В связи с развитием биотехнологии термофильные микроорга­низмы представляют особым интерес. Во-первых, при высокотемпсратурном культивировании уменьшается вероятность заражения, во-вторых, термофилы значительно быстрее растут, причем сре­ди термофилов есть автотрофные микроорганизмы, что позволя­ет использовать очень простые среды. В-трстьих, термофилы — источник термостабчльных ферментов (Taq- полимераза выделена из Termus aquaticus).

Влияние гидростатического давления.

Большинство микроорганизмов, живущих на поверхности земли или воды, не подвергается существенным изменениям давления и растет при давлении около I атм.

По отношению к высокому давлению микроорганизмы под­разделяются на:

1) пьезочувствительные (барочувствительные) — организмы (обычно с газовыми вакуолями), которые при повышении давле­
ния перестают расти;

2) пьезотояерантные (баротолсрантные), выдерживающие до
400 атм. но способные расти и при обычном давлении;

3) пьезофильные (барофильные), нуждающиеся для роста в по­
вышенном давлении. Умеренные барофилы выдерживают давле­
ние до 850 атм, а экстремальные — свыше 1000 атм. Работа с
такими микроорганизмами требует осторожности при взятии и
доставке проб в лабораторию и очень дорогостоящего оборудова

При повышении гидростатического давления происходит ряд изменений в протекании биологических процессов. Замедляются реакции, приводящие к увеличению объема (например, броже­ния с образованием газообразных продуктов). Наоборот, усилива­ются реакции поглощения газов. Химическое равновесие сдвига-пел в сторону субстратов реакции. При повышенном давлении происходят денатурация биологических полимеров и диссоциа­ция сложных агрегатов клеток. Клетки после деления не расходят­ся (образуются филаменты). При давлении выше 1 атм спадаются газовые вакуоли, определяющие плавучесть водных микроорга­низмов. В целом у прокариот энергетические процессы преоблада­ют над биосинтетическими.

Рост микроорганизмов в зависимости от активности воды, высушивание.

активность воды а= отношению давления паров раствора к давлению паров чистой воды. Активность воды зависит как от самого ее на­личия, т.е. от степени высушивания, так и от количества раство­ренных и ней веществ. Одни микроорганизмы не способны расти на твердых средах, а другие, называемые ксерофитами, растут при низких значениях a_w. В природе такие местообитания есть в пусты­нях и горах. К тому же там активность воды может резко меняться в течение суток (в ночное время выпадает роса и а = I).

Поиск по сайту: