ВПЛИВ ЗОВНІШНІХ ФАКТОРІВ НА МІКРООРГАНІЗМИ
Розвиток мікроорганізмів пов'язане з впливом факторів зовнішнього середовища. Умовно ці фактори можна розділити на фізичні, хімічні та біологічні. Одні і ті ж умови середовища можуть як супроводжувати росту й розмноженню одних мікроорганізмів, так і пригнічувати інші види або викликати їх загибель. Вивчаючи вплив зовнішнього середовища на мікроорганізми необхідно звертати увагу на кардинальні (лат. Cardinalis - основний, головний, найважливіший) точки їх дії - мінімум, максимум, оптимум. Для нормального розвитку мікроорганізмів необхідно, щоб всі фактори зовнішнього середовища мали оптимальне значення. Зведення до максимуму або мінімуму хоча б одного фактора може різко загальмувати розвиток мікроорганізмів і навіть викликати їх загибель. Якщо мікроорганізм має вузькі межі розвитку під впливом будь-якого фактора, то до назви приставка - стіно. якщо широкі - приставка еврі-.
Температура є одним з найбільш потужних факторів, що визначають можливість існування і інтенсивність розвитку мікроорганізмів. Життя мікроорганізмів можлива лише в певних температурних умовах. Характерно, що оптимальна температура завжди ближче до максимальної, ніж до мінімальної. Мікроорганізми, що мають широкі температурні діапазони розвитку, називаються Еврітермние. Зазвичай вони живуть в умовах, де температура значно варіює (грунт, вода, повітря). Мікроорганізми, що мають вузькі температурні межі розвитку, називаються стенотермним. Вони, як правило, знаходяться в середовищі з відносно постійною температурою (гарячі джерела, зона вічної мерзлоти). По відношенню до температури мікроорганізми діляться на три групи - псіхрофіли, мезофіли, термофіли.
Таблиця 5.1 Температурні межі росту мікроорганізмів
Межі температур розвитку, 0 С
Мезофіли (грец. Meson - середній, phileo - люблю) розвиваються в інтервалі температур від 10 0 С до 50 0 С. Оптимальна температура для них 25-37 0 С. Це найбільш широко поширена група мікроорганізмів. До них відносяться як сапрофітні мікроорганізми, так і патогенні для людини і теплокровних тварин.
Термофіли (грец. Termo - тепло). Ензими і механізм синтезу білка у Термофіли більш стійкі до нагрівання, ніж у мезофіл. Більш стійка до високої температури і клітинна мембрана термофільних мікроорганізмів. Вона багата насиченими жирними кислотами. утворюють сильні гідрофобні зв'язку, що надає ліпідної мембрані стійкість при високій температурі.
Групу Термофіли ділять на чотири підгрупи. Термотолерантні види ростуть в межах від 10 до 55-65 0 С, оптимальна область лежить при 35-40 0 С; основна їх відмінність від мезофілов - здатність рости при підвищених температурах, хоча оптимальні температури зростання для обох груп знаходяться на одному рівні; прикладом таких бактерій є Bacillus subtilis. Факультативні термофіли мають максимальну температуру росту між 50 і 65 0 С, але здатні також до розмноження при кімнатній температурі, оптимум припадає на область температур, близьких до верхньої межі зростання; особливість цієї групи - здатність до зростання в області 20-40 0 С. До облігатним термофіли відносять види, які виявляють здатність рости при температурах близько 70 0 С і не ростуть нижче 40 0 С; оптимальна температурна область таких Термофіли примикає до їх верхньої температурної межі росту. Нещодавно виявлені прокаріоти, виділені в групу екстремальних Термофіли. мають оптимум розвитку при температурі 80 0 С і вище.
Термогенние мікроорганізми здатні не тільки витримувати підвищену температуру, але і самі створюють її, виділяючи тепло (в компостах, при зберіганні зерна, борошна, сіна, в пташиних гніздах).
Здатність розвиватися при певній температурі слід відрізняти від здатності переносити ту чи іншу температуру. Багато мікроорганізмів при низьких температурах тривалий час зберігають життєздатність, але їх активна життєдіяльність припиняється. При температурі мінус 30 0 С клітинний ріст припиняється, однак ферментні реакції, хоча і повільно, але можуть відбуватися. Низькі температури викликають у мікроорганізмів стан анабіозу.
Значно менш стійкі мікроорганізми до дії високих температур. Згубна дія високих температур пов'язане з денатурацією білка, пошкодженням рибосом, порушенням осмотичного бар'єру клітини. Найкраще витримують високі температури спороутворюючі бактерії, а серед них - термофільні спороутворюючі бактерії. Такі бактерії є найбільш термостійкими серед усіх живих організмів (наприклад, Bacillus stearothermophilus).
На вплив високих температур на мікроорганізми засновані такі способи обробки матеріалу і поживних середовищ, як теплова стерилізація іпастерізація. Процес відмирання мікроорганізмів під впливом температури виражається рівнянням:
де К-константа процесу; t- тривалість впливу; А - початкове число бактерій; В - число бактерій, що залишилися після впливу температури.
Молоді вегетативні клітини мікроорганізмів багаті водою, при нагріванні гинуть швидше, ніж старі, що втратили певну кількість води. Наявність в середовищі жиру пом'якшує дію температур. Мікроорганізми гинуть при нагріванні швидше при низьких значеннях рН. Сухі клітини більш термостійкий, ніж вологі. тому стерилізація сухих об'єктів вимагає більш високих температур і більш тривалого часу.