39.Вплив температури,вологи та світла на життєдіяльність мікроорганізмів

Умови довкілля мають велике значення для життєдіяльності мік¬роорганізмів. Чим сприятливіші вони, тим інтенсивніше розвиваю¬ться мікроби, і навпаки. Надлишок або брак вологи, низька або ви¬сока температура, освітлення, радіоактивне випромінювання, наяв¬ність поживних речовин тощо зумовлюють відповідний темп розвитку мікробної клітини. Розвиваючись у певних умовах довкілля прокаріоти пристосовуються до них. Цим і пояснюється той факт, що в південних широтах бактерії можуть добре розвиватися при під¬вищеній температурі, у північних — при пониженій, галофільні мік¬роорганізми — у водоймищах з високим вмістом солей.

Усі чинники зовнішнього середовища, які впливають на розви¬ток прокаріотів, можна розподілити на три основні групи: фізичні, хімічні і біологічні. До фізичних факторів належать: волога, температура, концентрація розчинених речовин, світло та інші форми променевої енергії, радіохвилі, ультразвук. Серед хіміч¬них чинників розрізняють рН середовища, отруйні речовини, кисень тощо. До біологічних належать різного типу взаємозв'язки і взаємо¬відношення між бактеріями, а також між ними та іншими організма¬ми довкілля (симбіоз, метабіоз, коменсалізм, синергізм, антагонізм, паразитизм тощо).

Фізичні фактори

Волога. Активна життєдіяльність бактерій мож¬лива лише в умовах достатнього зволоження. Надходження поживних речовин у клітину та виділення продуктів обміну в зовнішнє середовище можливі тільки при достатньому вмісті води. Найменша кількість води, при якій ще можливий розвиток прокаріотів, становить 20-30 % загальної маси організму. Менш вимогливі до умов зволоження цвілеві гриби. Вони можуть розвиватися навіть тоді, коли вміст вологи в субстраті дорів¬нює 10-15 %.

Більшість мікробів витримують висушування непогано. Наприк¬лад, туберкульозні палички після висушування зберігають свою жит-тєздатність протягом кількох місяців, а спори сибірки — упродовж 10 років. Молочнокислі бактерії і дріжджові гриби зберігають жит¬тєздатність після висушування протягом кількох років. Ця власти¬вість мікробів широко використовується, наприклад, для отримання сухих заквасок, які застосовуються при виготовленні різних молоч¬нокислих продуктів тощо, а також для зберігання музейних мікробів. При цьому культури піддаються заморожуванню в умовах вакууму (ліофілізація).

Температура. Мікроорганізми не регулюють температуру свого тіла, а тому існування їх визначається температурою оточуючого се-редовища. Розрізняють три основні температурні зони, які мають вирішальне значення для розвитку бактерій: мінімум, опти¬мум і максимум. Найменша температура, при якій можуть розвиватися дані мікроби, називається мінімальною. Найвища тем¬пература, при якій ці самі організми ще можуть жити, називається максимальною. Між двома крайніми точками є температура, при якій прокаріоти розвиваються найкраще. Така температура дістала назву оптимальної. Кардинальні температурні точки для деяких мік¬роорганізмів наведено в табл. 3. Ці точки, хоча і є характерними для кожного виду мікроба, але вони можуть змінюватися під впливом ін¬ших чинників зовнішнього середовища.

Щодо температурних умов, усі мікроорганізми прийнято поділяти на три групи: психрофіли, мезофіли, термофіли.

Психрофіли — холодолюбні мікроби. Мінімальні температури для них — у межах від -10 до О °С, оптимальні — від 10 до 15 °С і максимальні — близько ЗО °С. Психрофіли живуть у грунтах полярних країн, холодних морях і океанах, льодах, на заморожених продуктах тощо.

Мезофіли — мікроорганізми, мінімальні температури для яких перебувають у межах від 0 до 10 °С, оптимальні — близько 25—35 °С, максимальні — 40—50 °С. До них належать більшість сап¬рофітних і патогенних мікроорганізмів, наприклад, кишкова паличка, протей, стафілокок та інші.

Термофіли — група теплолюбних мікробів, які можуть розвиватися при відносно високих температурах.

Природа термофілії досі ще не розкрита. Висловлюються припущення, що ліпіди відіграють певну роль у молекулярних механізмах термофілії, сприяючи термостабільності мембран, і що нижня температурна межа росту термофілів визначається температурою плавлення мембранних ліпідів. За іншою гіпотезою, визначальна роль у термофіла належить ферментним білкам, а саме: основні температурні точки термофілів залежать від конформації одного або декіль¬кох основних ферментів. Деякі вчені поділяють твердження, згідно з яким термофілія зумовлюється термостабільністю структурних компонентів клітин термофілів.

Зниження температури нижче оптимальної не так згубно впливає на прокаріотів, як її підвищення понад максимальну. На явищі впливу високих температур грунтуються поширені способи знезара¬ження продовольчих продуктів, поживних середовищ, посуду та інструментів. Вони дістали назву пастеризації і стерилізації.

Низькі температури мікроби витримують порівняно легко. На¬приклад, деякі види бактерій не втрачають життєздатності навіть при температурі рідкого водню (-253 °С). При дії низьких температур прокаріоти можуть впадати в анабіотичний стан, зберігаючи трива-лий час свою життєдіяльність. Низькі температури широко викорис¬товуються для зберігання різних продуктів, які швидко псуються. Використовують два способи зберігання продуктів на холоді: в охо¬лодженому стані при температурі від 10 °С до -2 °С і в замороженому стані при температурі від -12 до -ЗО °С.

Випромінювання. Пряме сонячне світло шкідливо впливає на більшість видів бактерій. Тільки фототрофні мікроорганізми ви-тримують вплив сонячної радіації порівняно легко. Вплив різних видів випромінювання на прокаріотів залежить від довжини хвилі, а також інтенсивності і тривалості випромінювання. Променева енергія поширюється в просторі у вигляді електромагнітних хвиль. Це можуть бути радіохвилі, видимі, інфрачервоні й ультрафіолетові світлові промені, іонізуючі промені — рентгенівські і космічні промені, а також випромінювання, які виникають при ядерних ре¬акціях.

Найбільшою довжиною характеризуються радіохвилі. Вони не викликають біологічного ефекту. Дещо меншу довжину хвилі мають інфрачервоні промені. При поглинанні живим організмом вони пе¬ретворюються на тепло. Видиме світло, з довжиною хвилі від 300 до 800 нм, поглинається фотосинтезуючими прокаріотами і перетворю¬ється на хімічну енергію. Цей вид випромінювання індукує такі про¬цеси у прокаріотів, як фотосинтез, фототаксис, фотореактивацію ДНК тощо.

Найбільш згубними для бактерій є короткохвильові промені, на¬приклад, ультрафіолетові (УФ) з довжиною хвилі 250-260 нм. Вони поглинаються ДНК, РНК і білками та зумовлюють зміни їхніх моле¬кул, що призводить до пошкодження клітини. УФ-промені виклика-ють також мутагенний ефект, спричиняючи спадкові зміни прока¬ріотів, а тому їх часто використовують для одержання мутантів різ¬них мікроорганізмів. Штучні джерела УФ-променів — бактерицидні лампи — широко використовують для дезинфекції повітря, холо-дильних камер, лікувальних і виробничих приміщень тощо.

Іонізуюче випромінювання на мікроорганізми мо¬же діяти згубно (бактерицидна дія) або викликати мутагенний ефект. Ефективність дії іонізуючої радіації залежить від виду, дози і об'єкту опромінення. Наприклад, прокаріоти набагато витриваліші до дії ядерних випромінювань, ніж вищі організми. Тіонові бактерії, які живуть у покладах уранових руд, мають високу стійкість до радіації. Бактерії знаходили у воді атомних реакторів, де концентрація іонізу¬ючої радіації перевищувала 20-30 тис. Гр (2—3 млн рад).

Щодо механізму дії радіації на живі організми, то вважають, що вона виявляє пряму і непряму дію. Пряма дія полягає в радіаційно-хімічних перетвореннях молекул у місці поглинання радіоактивних променів. Вплив останніх спричинює набуття молекулою збуджено¬го стану, в результаті цього утворюються вільні радикали і переокси-ди, які реагують з ДНК, РНК і білками. При непрямій дії радіації відбувається пошкодження молекул мембран, органел, клітин цими ж продуктами радіолізу води.