"Микробиология негіздері" пәнінен лекциялар жинағы

 

Бақылау сұрақтары:

1. Микрофлора дегеніміз не?
2. Атмосферада микроағзалардың таралуы неге байланысты?
3. Су және су қоймалары микрофлорасы немен сипатталады?
4. Топырақ биоценозы дегеніміз не және ондағы микрофлораның қалыптасуына не себеп болады?

 

Әдебиеттер:

1. Мишустин Е.Н., Емцов В.Т. Микробиология. М.: Агропромиздат, 1978, 391с.
2. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология.-М.:МГУ,1992.-448с.
3. Киреева Н.А. Основы микробиологии. –Уфа:Изд-во БГУ, 2003.-С. 352.
4. Чурбанов И.Н. Микробиология: Учебник. – М.: Высш.шк., 1987. – 239с.:ил.
5. Драчук С.В., Кокшаров Н.В., Фирсов Н.Н. Микрофлора почв, загрязненных нефтепродуктами //Экология. – 2002. - №2. – С. 148-150.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция № 14

Тақырыбы: Микроорганизмдерге әсер ететін факторлар.

Сабақтың мақсаты: студенттерде микроағзаларға әсер ететін факторлардың алуантүрлілігімен және соның салдарынан қалыптасқан индивидтерді топтарға жіктеу барысы туралы түсінік қалыптастыру

Түйін сөздер: абиотикалық, химиялық, биологиялық

Жоспар:

1. Микроағзаларға физикалық факторлардың әсері
2. Микроағзаларға химиялық факторлардың әсері
3. Микроағзаларға биологиялық факторлардың әсері. 

 

Микроорганизмдердің қарқындап  кебеюі өзі тіршілік ететін ортасына тығыз байланысты. Микроорганизмдердің осы қасиеттері негізінде оларға әсер етіп белгілі бір пайдалы жағын дамытуға, зиянды жағын жоюға мүмкіндік болады. Микроорганизмдерге әсер ететін жағдайлар (факторлар) үш топқа жіктеледі, олар: физикалық, химиялық және биологиялык факторлар.

1. Микроорганизмдерге физикалық факторлардың әсері. Микроорганизмдерге ылғалдың әсері. Микроорганизмдер клеткаларының 85%-тейі су. Сондықтан олардың тіршілік әрекеті ылғалды жерде ғана жүреді. Көптеген қоректік заттарды микробтар клеткасы тек ертінді күйінде ғана сіңіре алады. Ылғал әсіресе, микроорганизмдер клеткасы бөлінгенде және көбейгенде қажет. Кейбір микроорганизмдер ылғалдың тапшылығына қарамастан тіршілік ете береді. Ал микроорганизмдердің қайсыбір топтары құрғақ жерде бірнеше жылдар бойы тіршілік қабілетін жоймайды. Бактериялар және төменгі сатыдағы саңырауқұлақтар спораларының тіршілігі ұзақ уақыт бойы сақталады. Бірақ құрғақ жерде өніп-өсе алмайды. Бактериялар мен ашытқы саңырауқұлақтардың тіршілігі ортаның ылғалдылығы 20—30%, зең санырауқұлақтарының тіршілігі —15—20% болғанда тоқталады. Бұл олардың клеткаларының copy күшінің көптігін көрсетеді.

Грам оң бактериялардың клеткасындағы осмостық қысым 3 • 106 Па, ал Грам терістеріңде 4 -105 — 8-105 Па. Сонда осмостық қысымы тым жоғары ертіндіде (9 10 - 107 Па), яғни ас тұзының концентрациясы 15—20 проценттей болғанда тек бактериялар емес басқа да организмдер тіршілігіне қауіп төнеді. Табиғатта едәуір осмостық қысымда тіршілік ете алатын микроорганизмдер кездеседі. Мәселен, Aspergillus және Penicillum туысына жататын организмдер жоғары осмостық қысымға төзімді келеді. Кейбір микроорганизмдер ас тұзының жоғары кон-центрациясына бейімді. Олар галофильді организмдер, яғни тұздың жоғары концентрациясын "сүйгіштер".

Микроорганизмдерге температураның әсері. Орта температурасы — микроорганизмдерге әсер ететін негізгі факторлардың бірі. Өсімдіктер мен жануарлардан микроорганизмдердің айырмашылығы — микроорганизмдер температураның өзгеруіне төзімді келеді. Мәселен, пішен таяқшасы +5 — 57° көптеген сапрофит бактериялар +20 -35° арасында тіршілік етуге бейімделген. Бірақ ауру қоздырушы паразит микроорганизмдердің басым көпшілігі тірі организмдер, солардың дене қызуының шамасында, яғни +35 — 36°-та тіршілік етеді. Әр түрлі микроорганизмдер топтары үшін температураның үш нүктесі бар. Олар: оптималь, максималь және минималь температуралар. Оптималь температурада микроорганизмдерге ең қолайлы жағдай туады. Бірақ көптеген спора түзуші микроорганизмдердің өніп-өсуі мен олардың споралар түзуі қажетті бұл температураға үнемі сәйкес келмейді. Мәселен, өсіп дамуы ушін +37° керек болса, олардың спора түзуге қажетті температурасы + ЗГ. Сүт қышқылы бактерияларьшың оптималь температурасы + 25° — 30°, ал темофильді микроорганизмдер үшін ол + 45° шамасында болады.

Әр түрлі температураға  бейімделулеріне байланысты барлық микроорганизмдерді психрофильді, мезофильді және термофильді деп үш топқа  бөледі.

Психрофильдер, яғни салқын сүйгіш микроорганизмдер, төменгі температурада жақсы тіршілік етеді. Олар үшін оптималь температура +10°, минималь — 10° пен 0° аралығында, ал максималь температура + 30° шамасында болады. Бұл топка кейбір шіріту бактериялары зең саңырауқұлақтары, суда тіршілік ететін бактериялар және кейбір темір бактериялары жатады.

Мезофильдер орташа температурада тіршілік етеді. Бұл топқа көптеген сапрофит, шіріту бактериялары, барлық ауру коздырушы — патогендік микроорганизмдер мен зең" саңырауқұлақтар жатады. Бұлардың өсуіне қажетті оптималь температура + 30°, минималь температура + 10°, ал максималь температура +43 — 50° шамасында болады.

Термофильдер едәуір жоғары температурада тіршілік етеді, оларды жылу сүйгіш микроорганизмдер деп те атайды. Оларға қажетті оптималь температура + 50 — 60°, минималь + 30 және максималь — + 70 — 80° шамасында болады. Бұл топқа жататын микроорганизмдер ыстық бұлақтарда, өздігінен қызған дәндерде, шөпте және көңде кездеседі. Олардың кепшілігі + 85° температурада өлмейді. Осы топқа көрсетілген микроорганизмдерден басқа көптеген топырақ бактериялары, актиномицеттер, микроскоптық саңырауқұлактар (пеницилл, аспергилл т. б.) жатады.

 

К е с т е - Кейбір бактериялардың өсіп дамуына қажетті  температураның шамасы (градус мөлшерімен)

Бактериялардың түрлері	Минималь	Оптималь	Максималь
Туберкулез таяқшасы	+29	+37—38	+41
Іріңдетуші стафилакоккалар	+10	+32—35	+42
Ішек таяқшасы		+37,5	+44
Ботулизм таяқшасы		+25	+37
Пішен таяқшасы	+5	+25—30	+57

 

Төменгі температурада  микроорганизмдер өлмейді, бірақ олардың  тіршілігі тежеледі, ашу, шіру процестері тоқтайды. Ет, балық, май, сүт және оңай бұзылатын тағамдарды сақтау үшін төменгі температураның қажеттігі осыдан. Зерттеулерге қарағаңда, бірнеше он мыңдаған жылдар бойына мәңгі мұз сақталған жерлерде қалған мамонттардың қалдықтарынан тіршілікке қабілеті бар шіріту бактериялары мен олардың споралары табылған. Микроорганизмдерге, әсіресе салқын мен жылы жиі алмасып отырса, өте қолайсыз әсер етеді.

Жоғары температурада  бактериялардың цитоплазмасы ұйып, тіршілік қабілеті жойылады. Бірақ, олардың барлық топтары бірдей бір мезгілде қырылмайды. Мұнда жоғары температураның әсер ету ұзақтығы, микроор-ганизмдердің түрі мен ортаның химиялық құрамын ескерудің зор маңызы бар.

Көпшілік спора түзбейтін  бактериялар 60°-тық жылылықта 30—60 минут  ішінде тіршілігін жояды. Ал температура жоғарылған сайын олар тез өледі. 160 — 170° құрғақ ыстықпен 1—1,5 сағаттай және осымен қатар 120° ыстықпен екі атмосферадай қысыммен қоса әсер еткенде микроорганизм-дердің тек вегетативтік клеткалары емес, спораларының барлығы түгелдей қырылады. Ашытқы және зең саңырауқұлақтар қыздыруға тым төзімсіз. Олардың көпшілігі 65 — 80° ыстыкқа төзбейді. Бірақ зең саңырауқұлақтарының 100° ыстықта аз уақытқа шыдайтын түрлері де кездеседі.

Практикада қолданылып жүрген бірқатар әдіс-тәсілдер жоғары температураның микробтарға осылай тікелей әсер етуіне негізделген.

Микроорганизмдерге  құрғатудың әсері. Микроорганизмдер спорасы денесінде ылғал кем болғандықтан, ұзақ жылдар бойына тіршілігін жоймай сақталады. Құрғату, әсіресе микроорганизмдердін вегетативтік клеткасына күшті әсер етеді. Әр түрлі микроорганизмдердің құрғақшылыққа қатысы да түрліше. Мәселен, сүт қышқылы бактериялары тіршілігін құрғақшылық жағдайда 10 жылдай жоймайды, туберкулез таяқшасы 3—9 айдай сақтайды. Құрғатқанда микроорганизмдердің тіршілік процесі өте баяулайды, көбеюі тоқталады. Сондықтан ет, балық, сүт, түрлі овощ және басқа да тағамдарды құрғату арқылы сақтайды. Тіпті шөпті шауып кептіру де микроорганизм-дердің осы қасиеттеріне негізделген.

Оттегінің әсері. Тірі организмдердің тыныс-тіршілігіне оттегі қажет. Облигатты аэробты микроорганизмдер тек оттегінің қатысуымен өніп өседі. Бұларға — кейбір бактериялар мен саңырауқұлақтар жатады. Оттегін пайдаланбайтын микроорганизмдерді анаэробтар деп атайды. Олар екі үлкен топқа бөлінеді:  облигатты анаэробтарға оттегі улы болады, ал оттегінің қатысуымен тіршілік ететін бактерияларды аэротолерантты анаэробтар дейді. Облигатты анаэорбтардың құрамында тотықтырушы ферменттердің болмауынан оттегі у ретінде әсер етеді. Бұл ферменттер каталаза және дегидрогеназа. Облигатты анаэробтарға жататын бактериялар: Clostridium және актиномицеттер, Streptomyces туыстары. Сонымен қатар факультативтік анаэробтар да кездеседі. Факультативті анаэробты микроорганизмдер сыртқы орта жағдайына қарай оттекті және оттексіз ортада тіршілік ете алады. Мысалы, ашытқылар (дрожжылар). Аэробты жағдайда оттегінің қатысуымен қантты СО2 және Н20 тотықтырады. Ал анаэробты жағдайда қант спиртке және қышкылдарға, С02 айналады. Факультативті анаэробты бактериялардың өкілдері: Bacillus, Vibrio, Escherichia, ал ауру қоздырғыш бактериялар туысынан Salmonella, Shigella, Staphylococcus т. б. атап өтуге болады. Табиғатта микроаэрофильді бактериялар да кездеседі. Бұларға жататын микроорганизмдердің тіршілік етуіне оттегінің аз мөлшері де жеткілікті.

Микроорганизмдерге жарықтың әсері. Жарық, негізінен зат алмасу процесінде жарық энергиясын пайдаланатын микроорганизмдер үшін ғана қажет, ал басқа микроорганизмдерге тікелей әсер ететін сәуле аса зиянды. Паразит бактериялардан гөрі сапрофит микроорганизмдер күн сәулесіне төзімді келеді. Туберкулез таяқшалары, сүзек және топалаң микробтары күн сәулесінен тез қырылады. Шашырап түскен күн сәулесінің күші, тікелей түскен сәулеге қарағанда, әлсіздеу болатыны белгілі. Дегенмен, шашырай түскен сәуле ұзақ әсер етсе, микроорганизмдер тіршшігі тежеледі. Сондықтан да лаборатория жағдайында микроорганизмдерді қараңғы жерде сақтаған жөн.

Күн сәулесінің осы қасиетінің гигиеналык маңызы бар. Сондықтан үй, мектеп салғанда жарықтын жақсы түсуін еске алады. Қараңғы бөлмелерге қарағанда, жарык бөлмелерде микробтар анағұрлым аз болады. Күн сәулесінің ультракүлгін, күлгін және көк құрам беліктерінің әсері күшті. Ультракүлгін сәуле тура түскенде микроорганизмдер тез қырылады. Бұл сәуленің осындай әсері суды, сүтті, тағамдық басқа да заттарды және аздап бөлмелерді зарарсыздандыруда (стерелизация) тұрмыста кеңінен қолданылады. Ультракүлгін сәуле микроорганизмдердің тек вегетативтік клеткаларын ғана емес, спораларын да қырады.

Ультракүлгін  сәуленің мұнымен қатар кемшілігі де бар. Ол зарарсыздаңдырылатын заттардың терең қабатына өте алмайды. Олардың беткі жағындағы микробтарды және олардың спораларын ғана жоя алады.

Микроорганизмдерге  радиоактивті сәулелердің де әсері зор. Оларға атомдар мен молекулалардың иондануы тән. Сонда клетканың молекулалық құрылымы бүлініп, ол тіршілігін жояды. Бұл сәулелердің азғана мелшері әсер етсе, микроорганизмдер клеткасындағы тұқым қуалаушылық қасиеті атқаратын ДНҚ молекулаларын кейбір өзгеріске ұшыратады. Ал сәулелердің мөлшері арта бастаса, клеткадағы зат алмасуы бұзылып, яғни клетка ауруға шалдығады да, ақыр аяғында тіршілігі жойылады. Радиоактивті сәулелердің белгілі бір мөлшерімен әсер ете отырып, микроорганизмдер клеткасын-дағы майдың, нуклеин кышқылдарының немесе олар түзетін антибиотиктер мен витаминдердің мөлшерін арттыруға болады. Бұл қазіргі кезде микробиологиялық өнеркәсіпте кеңінен қолданылып келеді.

2. Микроорганизмдерге химиялық факторлардың әсері. Түрлі химиялық заттар әр түрлі микроорганизмдерге түрліше әсер етеді. Мәселен, ішінде шіріту бактериялары бар суға алдын ала пептон заты бар шыны каппилляр түтікті малса, бірнеше секундтан кейін осы араға бактериялар жиналады. Мұндай құбылысты оң хемотаксис деп атайды. Теріс хемотаксисте болуы мүмкін. Мұнда керісінше, бактериялар жаңағы зат толтырылған каппилляр түтігі малынған жерден қашықтайды. Пептон, минерал тұздар және фосфор қышқылы тұздары ортада өте аз мөлшерде болса, әдетте он хемотаксис реакциясын көрсетеді. Ал сілтілер мен спирттердің әсерінен көп бактериялар теріс хемотаксис реакциясын керсетеді.   .

Орта реакциясы. Химиялық факторлардың ішінде орта реакциясының айта қаларлықтай маңызы бар. Шынында ортаның қышқылдығы немесе сілтілігі ертіндідегі бос күйіндегі кездесетін сутегінің және гидроксил иондарының концентрациясына байланысты. Соларға байланысты клеткадағы ферменттердің әсері де өзгереді, зат алмасу процесі де тұрақты болмайды. Микроорганизмдер белгілі бір дәрежедегі қышқыл немесе сілтілі ортада көбейіп, дами алады. Көптеген бактериялар үшін ең қолайлы орта — нейтралды немесе шамалы сілтілі, ал зең саңырауқұлақтары мен ашытқы саңырауқұлақтар үшін шамалы қышқылды орта қолайлы. Орта реакциясы рН таңбасымен белгіленеді. рН жетіге жетпегенде қышқылды, ал одан артқанда сілтілі болады. Микроорганизмдердің әр түрлерінің қандай ортада жақсы дами алатынын мына 5— кестеден байқауға  болады.

Егер орта реакциясы  оптималь болмаса, бактериялардың тіршілігі  тежеледі. Мәселен, сүрлемдегі сүт қышқылы  бактериялары ашу барысында ортаны қышқылдандырады. Бұл кезде шіріту бактериялары тіршілік ете алмай, қырылып қалады. Бұдан кейін ортадағы рН керсеткіші одан әрі төмендегенде алдымен сүт қышқылы стрептококтар, кейіннен таяқша тәрізді бактериялар қырылады. Кейде ортаның реакциясын өзгерту арқылы ашу процесінің бағытын да өзгертуге болады.