Как влияет концентрация растворенных в воде веществ на развитие групп микроорганизмов.

Оглавление

Введение
1 Влияние химических веществ на микроорганизмы
1.1 Элементы необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов
1.2 рН среды.
1.3 Антисептики или дезинфицирующие вещества
Заключение
Список литературы

Как влияет концентрация растворенных в воде веществ на развитие групп микроорганизмов.

Облигатные анаэробы вообще не нуждаются в молекулярном О2, так как он для них токсичен. Ферментативные системы таких бактерий денатурируют при контакте с молекулярным кислородом, что обусловлено образованием в их клетках перекиси водорода и перекисных соединений, которые в больших концентрациях ядовиты для микроорганизмов. Облигатные анаэробы погибают при концентрации Н2О2 0,0003 %, тогда как аэробы способны выдерживать до 0,015 %, то есть в 50 раз больше, что связано с образованием в клетках последних фермента каталазы, разлагающей перекись на воду и молекулярный кислород. Среди облигатных анаэробных бактерий – представители рода Clostridium, широко представленные в почве (возбудители опасных болезней человека – C. tetani – столбняка, C. botulinum – ботулизма, C. perfringens – газовой гангрены). Следует отметить, что некоторые микроорганизмы не способны переносить даже остаточные количества молекулярного кислорода в среде обитания. К таковым относятся метановые бактерии и фузобактерии (2, с. 138).
Факультативные анаэробы могут жить как при наличии, так и при отсутствии кислорода. Типичными представителями этой группы являются стрептококки, стафилококки, кишечная палочка. Так, кишечная палочка на среде с углеводами развивается как анаэроб, сбраживая сахар, а затем начинает использовать кислород как типичный аэробный организм, окисляя до СО2 и Н2О образовавшиеся продукты брожения.
Многие микроорганизмы нуждаются в обязательном присутствии таких элементов, как калий и магний. Роль этих элементов заключается в активации ферментных систем микробных клеток. Обладателями мощных ферментативных систем являются грибы, поэтому им крайне необходимы как калий, так и магний. Среди таких грибов Aspergillus niger.
В среде обитания многих микроорганизмов должны присутствовать такие элементы, как фосфор и сера, поскольку первый входит в состав нуклеиновых кислот и принимает активное участие в процессах дыхания и брожения, а сера является компонентом белков, в состав которых входят серосодержащие аминокислоты (метионин, цистеин).
Железо – крайне важный микроэлемент, используемый микрофлорой в процессе дыхания, так как, входя в состав дыхательных ферментов, способствует ускорению окислительных процессов. Для осуществления процессов дыхания микроорганизмам также необходима медь.
Кобальт используется микроорганизмами в процессе синтеза витамина В12, цинк же необходим им в процессах биосинтеза белка, так как принимает активное участие в формировании структуры ДНК (7, с. 356-360).
Отдельные микроорганизмы нуждаются в наличии в среде обитания специфических микроэлементов. Так, дрожжевым грибам рода Candida для роста и развития необходим йод, а молочнокислым бактериям – марганец.
Вообще микроорганизмы, хотя и способны выживать в самых неблагоприятных условиях, предпочитают среды обитания со сбалансированным содержанием элементов. При их дефиците они могут погибнуть. В то же время экспериментальным путем было установлено, что при оптимальном содержании в среде обитания необходимых бактериальным клеткам элементов, они характеризуются постоянством соотношения Мg : К : РНК-нуклеотид : РО4:
- для Грам+ – 1 : 13 : 5 : 13;
- для Грам – 1 : 4 : 5 : 8.
При повышении концентрации солей в среде обитания микроорганизмов нарушаются процессы обмена между клетками и внешней средой: вода выходит из клетки, вследствие чего развивается явление плазмолиза (отставание цитоплазмы от клеточной стенки и цитоплазматической мембраны) и приостанавливается поступление питательных веществ через эти структуры. Бактерицидное действие солей на микроорганизмы нашло свое применение в пищевой промышленности (соление мяса и рыбы впрок). Наряду с этим существуют бактерии, способные активно развиваться в условиях высокой концентрации солей, их называют галофилами.
Как было отмечено выше, многим микроорганизмам для роста и развития необходимы готовые органические вещества. Среди них – жирорастворимый витамин К (он необходим для молочнокислых бактерий). Потребность микроорганизмов в других жирорастворимых витаминах (А, Д, Е) небольшая. Некоторые микроорганизмы, в частности, лактобактерии, нуждаются в наличии в среде обитания ненасыщенных жирных кислот – олеиновой, линолевой, линоленовой, арахидоновой, в то же время для жизнедеятельности микоплазм необходим холестерин. Из водорастворимых витаминов микроорганизмы используют в обменных процессах практически все витамины группы В, в том числе тиамин (В1), рибофлавин (В2) и др.; в аскорбиновой кислоте (витамин С) микроорганизмы не нуждаются. В связи с тем что многие микроорганизмы являются продуцентами многих витаминов, их потребляют другие микроорганизмы, не способные к такому синтезу. К активным продуцентам витаминов группы В, а также жирорастворимых витаминов Е и К относятся дрожжи.
Высокие концентрации веществ (в том числе витаминов), которые являются аналогами метаболитов нормофлоры, могут участвовать не только в конкуренции за места биохимических взаимодействий, но и косвенно способствовать снижению функциональной активности естественной ассоциации некоторых микроорганизмов. И если антибиотические средства подавляют непосредственно жизнедеятельность (жизнеспособность) микроорганизмов, то метаболиты и их аналоги могут снижать активность тех систем микроорганизмов, которые ответственны за синтез этих соединений.
1.2 рН среды.
Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов нужно, чтобы активность воды рН в субстрате, на котором они развиваются, была не ниже определённой величины (эта величина различна для разных микроорганизмов). Добавление веществ, снижающих активность воды приводит к ослаблению жизнедеятельности микроорганизмов. Например, для пищевых продуктов важнейшими из таких веществ являются поваренная соль, сахар, глицерин и гликоли. Эти вещества активно применяются для консервантов (1, с.101). Большинство бактерий нуждаются в высокой активности воды, в то время как многие плесневые грибы и дрожжи хорошо развиваются даже при активности воды ниже 0,85.
По этому фактору микроорганизмы разделяют на 3 большие группы:
- ацидофилы (кислотолюбивые), оптимальный уровень рН для которых находится в интервале 3,0–6,0. К ним относятся грибы, молочнокислые бактерии и др.;
- нейтрофилы, живущие в интервале рН 6,5–7,5. К ним относится большинство бактерий (бактерии группы кишечных палочек – БГКП, стрептококки, сальмонеллы и большинство патогенных бактерий);
- алкалофилы (щелочелюбивые), рН среды обитания превышает 7,5. В эту группу входит холерный вибрион, Bacillus cereus и др.
Кроме этого, различают кислото- и щелочетолерантные (толерантность – устойчивость) бактерии, способные жить в широком интервале рН от 4,0 до 9,0. К первым относят молочнокислые бактерии, ко вторым – энтеробактерии (8, с. 98-99).
1.3 Антисептики или дезинфицирующие вещества
Ядовитые для микроорганизмов вещества (кислоты, спирты, щелочи, хлорпроизводные, формалин, фенол, перекись водорода и другие) называются антисептиками или дезинфицирующими веществами. Природа их бактериостатического действия различна. Эти соединения в высоких концентрациях в течение определенного времени приводят к гибели микробных клеток, а в небольшом количестве достаточно безвредны.
По механизму действия дезинфицирующие вещества делятся на:
1) окислители (хлор, бром, йодсодержащие, перекись водорода и др.), оказывающие бактерицидное действие, повреждая сульфгидрильные группы активных белков; некоторые из них губят споры и вирусы;
2) вещества, свертывающие белок (фенол, спирты, соли тяжелых металлов — сулема, мертиолат и др.), применение их ограничено при наличии в дезинфицируемом субстрате дополнительных белковых веществ;
3) вещества, приводящие к набуханию и растворению белков (щелочи, известь и др.), — однако на практике широко не применяются из-за повреждающего действия на различные предметы, например посуду, в которой проводят дезинфекцию;