Характер воздействия на микробную клетку
Внешняя среда оказывает постоянное влияние на жизнедеятельность микроорганизмов. В зависимости от силы, концентрации и природы фактора, реакция микробной клетки развивается по трём основным сценариям:
- Бактерицидное действие: фактор вызывает необратимые повреждения, приводящие к полной гибели клетки.
- Бактериостатическое действие: жизнеспособность сохраняется, однако микроорганизмы полностью теряют способность к размножению и росту.
- Мутагенное действие: фактор затрагивает генетический аппарат, провоцируя стойкие изменения наследственных свойств бактерии.
Температурный фактор и классификация бактерий
Температура — важнейший регулятор микробной активности. По отношению к температурному диапазону бактерии делят на три большие группы.
1. Психрофилы (холодолюбивые) Растут в границах от −10 до 40 °C (оптимум 15–40 °C). В природе это обитатели сточных, пресных и морских вод, а также почвы (железобактерии, светящиеся бактерии, псевдомонады). В быту они часто становятся причиной порчи продуктов в холодильнике. Среди них встречаются и опасные патогены с выраженной психротолерантностью. Например, возбудитель псевдотуберкулеза успешно размножается при 4 °C, а возбудитель чумы (Yersinia pestis) имеет диапазон роста от 0 до 40 °C (оптимум около 25 °C). Интересно, что смена температуры культивирования способна менять фенотип микроорганизмов:
- Serratia marcescens синтезирует больше красного пигмента (продигиозана) при 20–25 °C, чем при 37 °C.
- Возбудитель чумы становится более вирулентным при 25 °C.
- Синтез защитных капсульных полисахаридов у некоторых бактерий активизируется именно при снижении температуры.
2. Мезофилы Самая значимая группа для медицинской микробиологии, так как включает основную массу патогенных и условно-патогенных бактерий. Их температурные границы составляют 10–47 °C, а оптимальная температура для роста совпадает с температурой тела человека (около 37 °C).
3. Термофилы Адаптированы к сильному нагреву с оптимумом от 40 до 90 °C. Экстремальные виды способны выживать в гидротермальных источниках (на дне океана) при давлении 265 атмосфер и температуре 250–300 °C. Обитают в горячих источниках, а также в самонагревающемся сене, зерне и навозе. Обнаружение высокой концентрации термофилов в почве служит индикатором её загрязнения компостом или навозом.
На практике высокие температуры используют для стерилизации. Вегетативные формы гибнут при 60 °C за 20–30 минут. Споры значительно устойчивее и требуют автоклавирования при 120 °C.
Влажность и устойчивость к высушиванию
Наличие воды критически важно для бактерий: обезвоживание нарушает базовые физиологические функции. Степень чувствительности к высушиванию варьирует у разных видов.
- Высокочувствительные: возбудители менингита, гонореи, дизентерии, брюшного тифа и холеры погибают при высыхании очень быстро.
- Защищенные формы: выживаемость повышается, если бактерия укрыта внешними барьерами. Микобактерии туберкулеза, находясь в слизи (мокроте), сохраняют жизнеспособность до 90 дней. Слизеобразующие и капсульные бактерии также обладают повышенной резистентностью.
- Споровые формы: обладают абсолютной устойчивостью. Споры возбудителя сибирской язвы способны сохраняться в высохшей почве на протяжении столетий.
Для сохранения микроорганизмов и иммунобиологических препаратов в лабораториях активно используют лиофилизацию. Метод заключается в высушивании предварительно замороженного материала в условиях вакуума. В результате биопрепараты могут храниться годами, не теряя своих первоначальных свойств.
Радиация и химические вещества
Излучение Коротковолновое излучение оказывает сильное губительное воздействие на микрофлору. Ионизирующая радиация применяется для «холодной» стерилизации изделий, которые нельзя нагревать: одноразового пластика, перевязочных материалов, питательных сред и некоторых лекарств. Исключение составляют специфические радиорезистентные микроорганизмы (например, Micrococcus radiodurans, который был выделен из контура ядерного реактора). Ультрафиолетовое (УФ) излучение также широко применяется на практике. Бактерицидные лампы, генерирующие УФ в диапазоне 200–400 нм, массово используются для обеззараживания воздуха и поверхностей в родильных домах, больницах и лабораториях (природный солнечный УФ-свет, достигающий Земли, имеет длину волны 290 нм).
Химические вещества Химикаты могут выступать источником питания, быть безразличными для клетки или оказывать выраженное подавляющее воздействие (бактериостатическое и бактерицидное). В медицине агрессивные химические вещества применяются в качестве дезинфектантов и антисептиков. Они обладают широким спектром активности, включая вирулицидное и фунгицидное действие. Основными группами таких химических агентов выступают сильные окислители и галогенсодержащие соединения (препараты на основе хлора, брома и йода).
Для запоминания типов действия факторов: ЦИД — убивает (бактерии*цид*ное, созвучно с суицид), СТАТ — останавливает (бактерио*стат*ическое, как статика), МУТ — меняет гены (*мут*агенное).
Вопросы с занятий и экзамена
Как низкие температуры влияют на бактерии?
Микроорганизмы в большинстве своем хорошо переносят холод. При низких температурах они впадают в состояние анабиоза, что широко применяется в микробиологии для долгосрочного сохранения культур.
Может ли температура изменить опасные свойства патогена?
Да, температурный режим сильно влияет на фенотип. Например, возбудитель чумы проявляет значительно большую вирулентность при 25 °C, нежели при стандартных 37 °C.
В чем заключается суть лиофилизации?
Это лабораторный метод консервации, при котором замороженный биологический материал мягко высушивают в условиях вакуума. Он позволяет годами хранить живые вакцины и культуры без изменения их исходных свойств.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы действия галогенсодержащих антисептиков на клеточную стенку
- Специфическая устойчивость спор: химический состав и структура
- Радиорезистентные бактерии на примере Micrococcus radiodurans
- Проблема порчи пищевых продуктов психрофилами при холодовом хранении
- Влияние температуры на синтез факторов вирулентности у патогенов
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Экология микробов — микроэкология»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.