Шпаргалка по "Микробиологии"

Простая диффузия – проникновение молекул вещества в клетку без помощи каких-либо переносчиков. Движущей силой этого процесса служит градиент концентрации вещества, т.е. различия в его концентрации по обе стороны ЦПМ – во внешней среде и в клетке. Молекулы воды, некоторых газов (молекулярного кислорода, азота, водорода), некоторые ионы, концентрация которых во внешней среде выше, чем в клетке, перемещаются через ЦПМ путем пассивной диффузии. Пассивный перенос протекает до тех пор, пока концентрация веществ по обе стороны цитоплазматической мембраны не выравняется. Поступающая вода прижимает цитоплазму и ЦПМ к клеточной стенке, и в клетке создается внутреннее давление на клеточную стенку, называемое тургором. Простая диффузия происходит без затраты энергии. Скорость такого процесса незначительна.

Подавляющее большинство  веществ может проникнуть внутрь клетки только при участии переносчиков – специфических белков, называемых пермеазами и локализованных на цитоплазматической мембране. Пермеазы захватывают молекулы растворенных веществ и переносят их к внутренней поверхности клетки. С помощью белков-переносчиков осуществляется перенос растворенных веществ путем облегченной диффузии и активного транспорта.

Облегченная диффузия происходит по градиенту концентрации с помощью белков-переносчиков. Как и пассивная диффузия, она протекает без затраты энергии. Скорость ее зависит от концентрации веществ в растворе. Предполагают, что путем облегченной диффузии осуществляется также выход продуктов обмена из клетки. Путем облегченной диффузии в клетку проникают моносахара, аминокислоты.

Активный  транспорт – растворенные вещества переносятся независимо от градиента концентраций. Этот вид транспорта веществ нуждается в затратах энергии (АТФ). При активном транспорте скорость поступления веществ в клетку достигает максимума даже при малой концентрации его в питательной среде. Большинство веществ проникает в клетку микроорганизмов в результате активного транспорта.

Пищевые потребности  и типы питания  микроорг-мов

Разнообразные в-ва, в крых нуждаются микроорг-мы и крые потребляются д/синтеза основных орган-ких в-в клетки, роста, размножения и д/получения энергии назыв-я питательными в-вами, а среда, содержащая питательные в-ва, называется питательной средой.

Источниками водорода и кислорода  явл-я вода, молекулярный водород и кислород и хим-кие в-ва, содержащие эти эл-ты. Источниками  макроэлементов  явл-я  минеральные  соли  (калий фосфорнокислый, магний сернокислый, железо хлорное и др.).

Источниками углерода и азота  м. б. как орган-кие, так и неорган-кие соед-ния.

В соотв-вии с принятой классификацией микроорг-мов по типу питания их разделяют на группы в зависимости источника углерода, источника энергии и источника электронов (природы окисляемого субстрата) (рис.6.2.).

В зависимости отисточника углерода микроорганизмы делятся на: автотрофы (сами себя питающие), крые используют углерод из неорганических соединений (углекислого газа и карбонатов); гетеротрофы (питаются за счет других) – используют углерод из органических соединений.

В зав-ти отисточника энергии различают:  фототрофы – микроорганизмы,которые в качестве источника энергии используют энергию солнечногосвета;  хемотрофы – энерг-ким мат-лом д/ этих микроорг-мов явл-я разнообразные орган-кие и неорг-кие в-ва.   В зав-ти от источника электронов (природы окисляемого субстрата) микроорг-мы делятся на: литотрофы – окисляют неорган-кие в-ва и за счет этого получают энергию;  органотрофы – получают энергию путем окисления орган-ких в-в.

Среди микроорг-мов встречаются микроорг-мы, имеющие следующие типы питания: Фотолитоавтротрофия – тип питания, хар-ный д/микробов, использующих энергию света и энергию окисления неорган-ких соед-ний д/синтеза в-в клетки из диоксида углерода.  Фотоорганогетеротрофия –тип питания микроорг-мов, когда д/ получения энергии, необходимой д/ синтеза в-в клетки из диоксида углерода, помимо световой энергии, используется энергия окисления орган-ких соед-ний.

20. Влияние химических факторов  на микроорганизмы

Влияние концентрации водородных ионов (рН среды)

В зависимости от отношения  к рН среды микроорг-мы делятся на 3 группы:

• нейтрофилы – предпочитают нейтральную реакцию среды. Растут в диапазоне значений рН от 4 до 9. Относятся больш-во бактерий, в том числе гнилостные бактерии;

• ацидофилы (кислотолюбивые). Растут при рН 4 и ниже. Относятся молочнокислые, уксуснокислые бактерии, грибы и дрожжи.

• алкалофилы   (щелочелюбивые).   – микроорг-мы, крые растут и развиваются при рН 9 и выше.

Некрые микроорг-мы, образуя продукты обмена и выделяя их в среду, способны изменять р-цию среды.

Д/ бактерий кислая среда более опасна, чем щелочная (особенно для гнилостных бактерий). Это используется для консерв-ния продуктов путем маринования или квашения. При мариновании к продуктам добавляют уксусную кислоту, при квашении создаются условия для развития молочнокислых бактерий, которые образуют молочную кислоту и тем самым способствуют подавлению роста гнилостных бактерий.

Окислительно-восстановительные  условия  среды.   Степень аэробности  среды (насыщения среды кислородом)  м.  б. охар-зована вел-ной окислительно-восстановитель-ного потенциала, крый выражают в единицах rН₂. В среде, окислительные св-ва крой соответствуют насыщению среды кислородом rН₂ = 41. В среде с высокими восстановительными условиями rН₂ = 0. При равновесии окислительных и восстановительных процессов rН₂ = 28.

Облигатные анаэробы (микроорганизмы, для которых кислород является ядом) живут при rН₂  меньше 12–14, но размножаются при rH₂  менее 3–5. Факультативные анаэробы (микроорганизмы, способные расти как в аэробных, так и в анаэробных условиях) развиваются при rH₂  от 0 до 20–30, а аэробы – при rН₂  от 12–15 до 30.

Регулируя окислительно-восстановительные  условия среды, можно затормозить  или вызвать активное развитие той  или иной группы микроорганизмов.

Хим-кие в-ва. Многие хим-ские в-ва действуют губительно на микроорганизмы. Такие в-ва называют антисептиками. Их действие зависит от концентрации и продолжительности воздействия, а также от рН среды и t°.

Из неорган-ких соединений наиболее сильно действуют на микроорг-мы соли тяжелых металлов (золота, меди и особенно серебра). Например, ионы серебра адсорбируются на поверхности клетки, вызывая изменения св-в и функций ЦПМ.

Бактерицидным действием обладают многие окислители (хлор, йод, перекись водорода, калий марганцево-кислый), минеральные соли (сернистая, борная,  фтористо-водородная).  Эти вещества  вызывают активные окислительные процессы, не свойственные метаболизму клетки, а также разрушают ферменты.

Органические соединения (формалин, фенол, карболовая кислота, спирты, органические кислоты – салициловая, уксусная, бензойная, сорбиновая) также могут  губительно воздействовать на микроорганизмы.

Органические соединения вызывают коагуляцию клеточных белков, растворяют липиды и т.д. Бактерицидным действием  обладают также эфирные масла,дубильные вещества, многиекрасители (фуксин, метиленовая синь, бриллиантоваязелень).

Многие химические вещества используются в медицине, сельском хозяйстве, пищевой  промышленности как дезинфицирующие вещества.  Дезинфицирующие вещества вызывают быструю (в течение нескольких минут) гибель бактерий. Они более активны в средах, бедных органическими веществами. Уничтожают не только вегетативные клетки, но и споры. Они не вызывают появления устойчивых форм микроорганизмов. В пищевой промышленности в качестве дезинфицирующих веществ применяют вещества, содержащие активный хлор (хлорамин, хлорная известь и т.д.).

Применение антисептиковдля консервирования  пищевыхпродуктовограничено,к использованию допущены немногиехимические консерванты (бензойная, сорбиноваякислотыи их соли) в малых дозах (от сотых до десятых долей процента).

 

21. Влияние физических факторов  на микроорганизмы

Температура – один из основных факторов, определяющих возможность и интенсивность размножения микроорганизмов.

Микроорганизмы могут  расти и проявлять свою жизнедеятельность  в определенном температурном диапазоне  и в зависимости от отношения к температуре делятся на психрофилы,  мезофилы и термофилы.

Группа  микроорганизмов	Т(°С) миним.	Т(°С) максим.	Т(°С) оптим.	Отдельные представители
1. Психрофилы (холодолюбивые)	(+10)- (-2)	Около +30	10-15	Бактерии, обитающие в  холодильниках, морские бактерии
2. Мезофилы	5-10	45-50	25-40	Большинство грибов, дрожжей, бактерий
3. Термофилы (теплолюбвые)	около 30	70-80	50-60	Бактерии, обитающие в  горячих источниках.  Большинство  образуют  устойчивые споры

 

Разделение микроорганизмов  на 3 группы весьма условно, так как  микроорганизмы могут приспосабливаться  к несвойственной им температуре.

Температурные пределы  роста определяются терморезистентностью ферментов и клеточных структур, содержащих белки.

Среди мезофилов встречаются  формы с высоким температурным  максимумом и низким минимумом. Такие  микроорганизмы называют термотолерантными.

Действие  высоких температур на микроорганизмы. Повышение t°ы выше максимальной может привести к гибели клеток. Гибель микроорганизмов наступает не мгновенно, а во времени. При незначительном повышении t°ы выше максимальной микроорганизмы могут испытывать «тепловой шок» и после недлительного пребывания в таком состоянии они могут реактивироваться.

Механизм губительного действия высоких t° связан с денатурацией клеточных белков. На t°у денатурации белков влияет содержание в них воды (чем меньше воды в белке, тем выше t° денатурации). Молодые вегетативные клетки, богатые свободной водой, погибают при нагревании быстрее, чем старые, обезвоженные.

Термоустойчивость – способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при t°ах, превышающих t°рный максимум их развития.

Гибель микроорганизмов  наступает при разных значениях t° и зависит от вида микроорганизма. Так, при нагревании во влажной среде в течение 15 мин при t°е 50–60 °С погибает большинство грибов и дрожжей; при 60–70 °С – вегетативные клетки большинства бактерий, споры грибов и дрожжей уничтожаются при 65–80° С. Наибольшей термоустойчивостью обладают вегетативные клетки термофилов (90–100 °С) и споры бактерий (120 °С).

Высокая термоустойчивость  термофилов связана с тем, что, во первых, белки и ферменты их клеток более устойчивы к t°е, во вторых, в них содержится меньше влаги. Кроме того, скорость синтеза различных клеточных структур у термофилов выше скорости их разрушения.

Термоустойчивость спор бактерий связана с малым содержанием  в них свободной влаги, многослойнойоболочкой, в состав которой входит кальциевая сольдипиколиновой кислоты.

На губительном действии высоких температур основаны различные  методы уничтожения микроорганизмов  в пищевых продуктах. Это кипячение, варка, бланширование, обжарка, а также  стерилизация и пастеризация. Пастеризация – процесс нагревания до 100˚С при котором происходит уничтожение вегетативных клеток микроорганизмов. Стерилизация – полное уничтожение вегетативных клеток и спор микроорганизмов. Процесс стерилизации ведут при температуре выше 100 °С.

Влияние низких температур на микроорганизмы.К низким температурам микроорганизмы более устойчивы, чем к высоким. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибели клеток не происходит, т.к. микроорганизмы переходят в состояние анабиоза (скрытой жизни) и остаются жизнеспособными длительное время. При повышении t°ы клетки начинают интенсивно размножаться.

Причинами гибели микроорганизмов при действии низких температур являются:

• нарушение обмена веществ;

• повышение осмотического  давления среды вследствие вымораживания  воды;

• в клетках могут образоваться кристаллики льда, разрушающие клеточную  стенку.

Низкая t° используется при хранении продуктов в охлажденном состоянии (при температуре от 10 до –2 °С) или в замороженном виде (от –12 до –30 °С).

Лучистая  энергия. В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации. Свет необходим для жизнедеятельности фототрофов. Хемотрофы могут расти и в темноте, а при длительном воздействии солнечной радиации эти микроорганизмы могут погибнуть.

Воздействие лучистой энергии  подчиняется законам фотохимии: изменения в клетках могут быть вызваны только поглощенными лучами. Следовательно, для эффективности облучения имеетзначение проникающая способность лучей, которая зависит от длины волны и дозы.

Доза облучения, в свою очередь, определяется интенсивностью и временем воздействия. Кроме того, эффект воздействия лучистой энергии  зависит от вида микроорганизма, характера   облучаемого   субстрата,   степени   обсемененности   его микроорганизмами, а также от температуры.

Низкие интенсивности  видимого света (350–750 нм) и ультрафиолетовых лучей (150–300 нм), а также низкие дозы ионизирующих излучений либо не влияют на жизнедеятельность микроорганизмов, либо приводят к ускорению их роста  и стимуляции метаболических процессов, что связано с поглощением  квантов света определенными  компонентами или веществами клеток и переходом их в электронно-возбужденное состояние.

Более высокие дозы излучений  вызывают торможение отдельных процессов  обмена, а действие ультрафиолетовых и рентгеновских лучей может  привести к изменению наследственных свойств микроорганизмов -мутациям, что широко используется для получения высокопродуктивных штаммов.