deystvie_fizicheskikh_i_khimicheskikh_fa ktorov (1125718)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Радиация, характер ее действия на микроорганизмы. Устойчивость микроорганизмов к ультрафиолетовым лучам и ионизирующему излучению. Фотореактивация.

По характеру дей­ствия излучения делятся на: 1) оказывающие физиологическое действие; 2) оказывающие легальное и мутагенное действие; 3) оказывающие тепловое и механическое действие.

Физиологическое действие оказывают ближний ультрафиолет, видимый свет и инфракрасные лучи (350—400 — 800 — 1 100 нм).

фотосинтез — процесс конверсии солнечной энергии в химическую. Разные фототрофные микроорганизмы по­глощают свет различной длины волны.

Под действием инфракрас­ных лучей может происходить перегрев клетки, а видимый свет и аэробных условиях приводит к образованию синглетного кисло­рода, что вызывает фотоокисленис клеточных ферментов. В каче­стве защиты микроорганизмы синтезируют каротинонды, служа­щие «тушителями» синглетного кислорода.

Ультрафиолет в зависимости от длины полны и дозы может вызывать как летальный, так и мутагенный эффект. При этом на­блюдается повреждение прежде всего молекул ДНК (особенно при X = 260 нм).

Ультрафиолет с X - 325 — 400 нм также вреден для микроорга­низмов, поскольку наряду с образованием тиминовых димерон происходит разрушение триптофана и образуются его токсичные фотопродукты, которые действуют как химические мутагены.

Ионизирующее излучение представлено очень короткими волнами с высокой энергией. Низкие – мутации (1-,2-нитевые разрывы, разрывы водородных связей, окисление двойных связей, раз­рушение кольцевых структур, полимеризация некоторых молекул), а высокие - гибель.

Микроорганизмы весьма существенно различаются по устой­чивости к радиации. Есть микроорганизмы, выделенные из облу­ченных продуктов и и:з воды атомных реакторов (Deinococcus iwlimiwam, Shizosacchammyces pombe, Boda marina) Устойчивость, по-видимому, связана с высокой эффективностью репарационных систем. Однако для большинства мик­роорганизмов ультрафиолетовое и ионизирующее излучения в оп­ределенных дозах губительны, поэтому такие излучения можно использовать при стерилизации. При этом следует помнить о воз­можности появления устойчивых к облучению форм.

Фотореактивация:

фермент фотолиаза, активируемый синим (видимым) светом, исправляет структуру ДНК, устраняя связи между пиримидиновыми основаниями в димерах.

Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Психрофилы, мезофилы и термофилы. Использование высоких температур для стерилизации. Действие низких температур на выживание микроорганизмов.

Большинство орга­низмов имеет низший температурный предел 0°С (Предел жизнеспособности организма определяется наличием жилдкой воды). Нижние пределы роста по темпера­туре ограничены температурой «застывания» мембраны, когда она теряет свои функции, а верхние — тепловой денатурацией жиз­ненно важных молекул.

Кривая зависимости скорости роста от температуры — опреде­ленная для каждого организма. При этом действует чакон Q₁₀: при возрастании температуры на 10'С скорость реакции увеличивает­ся в 2 — 4 раза. При переходе через оптимальную температуру рост существенно замедляется.

К психрафильным микроорганизмам относят представителей ро­дов Pseudomonas, Vibrio. Achromobacter, Hmwbacterium, Cytophaga, дрож­жей, миислиальных грибов, некоторых групп водорослей (в Ан­тарктике найдена CMamidamonas nivalis, растущая при -36 *С!). У таких микроорганизмов обнаружен особый состав мембран с пониженной точкой замерзания. Они содержат больше ненасы­щенных жирных кислот, короткоцепочечных и разветвленных и меньше циклических жирных кислот. У психрофилов белки менее стабильны при температуре выше 20 °С.

Многие виды микроорганизмов способны расти при 0'С. хотя \\\ температурный оптимум находится в интервале 20 —30 "С. Эти микроорганизмы называются психротрофными (психроактивными, факультативными психрофилами),

У термофилов найдены высокотемпературные стабильные бел­ки, мембранные липиды содержат больше тугоплавких насыщен­ных жирных кислот и больший процент гликолипидов. все ДНК п РНК — ГЦ-типа, а рибосомы более термостабильны.

В связи с развитием биотехнологии термофильные микроорга­низмы представляют особым интерес. Во-первых, при высокотемпсратурном культивировании уменьшается вероятность заражения, во-вторых, термофилы значительно быстрее растут, причем сре­ди термофилов есть автотрофные микроорганизмы, что позволя­ет использовать очень простые среды. В-трстьих, термофилы — источник термостабчльных ферментов (Taq- полимераза выделена из Termus aquaticus).

Влияние гидростатического давления.

Большинство микроорганизмов, живущих на поверхности земли или воды, не подвергается существенным изменениям давления и растет при давлении около I атм.

По отношению к высокому давлению микроорганизмы под­разделяются на:

1. пьезочувствительные (барочувствительные) — организмы (обычно с газовыми вакуолями), которые при повышении давле­
   ния перестают расти;

2. пьезотояерантные (баротолсрантные), выдерживающие до
   400 атм. но способные расти и при обычном давлении;

3. пьезофильные (барофильные), нуждающиеся для роста в по­
   вышенном давлении. Умеренные барофилы выдерживают давле­
   ние до 850 атм, а экстремальные — свыше 1000 атм. Работа с
   такими микроорганизмами требует осторожности при взятии и
   доставке проб в лабораторию и очень дорогостоящего оборудова

При повышении гидростатического давления происходит ряд изменений в протекании биологических процессов. Замедляются реакции, приводящие к увеличению объема (например, броже­ния с образованием газообразных продуктов). Наоборот, усилива­ются реакции поглощения газов. Химическое равновесие сдвига-пел в сторону субстратов реакции. При повышенном давлении происходят денатурация биологических полимеров и диссоциа­ция сложных агрегатов клеток. Клетки после деления не расходят­ся (образуются филаменты). При давлении выше 1 атм спадаются газовые вакуоли, определяющие плавучесть водных микроорга­низмов. В целом у прокариот энергетические процессы преоблада­ют над биосинтетическими.

Рост микроорганизмов в зависимости от активности воды, высушивание.

активность воды а= отношению давления паров раствора к давлению паров чистой воды. Активность воды зависит как от самого ее на­личия, т.е. от степени высушивания, так и от количества раство­ренных и ней веществ. Одни микроорганизмы не способны расти на твердых средах, а другие, называемые ксерофитами, растут при низких значениях a_w. В природе такие местообитания есть в пусты­нях и горах. К тому же там активность воды может резко меняться в течение суток (в ночное время выпадает роса и а = I).

Осмотическое давление. Особенности осмофилов. Галофилы. Способы осморегуляции у разных микроорганизмов.

Поскольку микроорганизмы отделены от окружающей среды полупроницаемой мембраной, в гипотонических растворах вода будет стремиться по градиенту концентраций растворенных ве­ществ внутрь клетки, и нужно приложить определенную силу (ос­мотическое давление), чтобы предотвратить поступление воды в клетку. У грамположительных бактерий осмотическое давление может достигать в разбавленных растворах 20 атм и более. В гипер­тонических растворах имеет место обратное явление («отсасыва­ние» воды из клеток), вызывающее плазмолиз.

В общем случае, 1 М раствор любого соединения, если оно не диссоциирует, создает давление 22,4 атм (например, 10%-й раствор сахарозы (0.29 М} — 6,5 атм, 10%-й раствор NaCl (1,724 М) — 77 атм). Для развития организмов без клеточной стенки применя­ют изотонические растворы.

Высокие концентрации солей и Сахаров давно используются для консервирования пищевых продуктов. В природе высокие кон­центрации разных солей есть в Мертвом море, соленых озерах, солонцах, содовых озерах, солеварнях. Микроорганизмы, способ существовать в растворах с высокой концентрацией веществ, называются осмофшшми.

Наиболее изучены такие микроорганизмы по отношению к кон­центрации NaCl, их называют галофшшми и подразделяют на груп­пы:

галотолерантные — до 2,0 М NaCl, но могут расти и без соли (Streptococcus):

слабогалофильные — 0,2 — 0,5 М NaCl;

среднегалофильные — 0,5 — 2.5 М NaCl (морские бактерии);

жстремально галофильные — 2,5 — 5,2 М NaCl (до насыщен­ны ч растворов, галоархеи).

Удерживание воды у галофилов осуществляется путем синтеза гчвместимых растворителей (осмомтюв), нейтральных по отно­шению к метаболитам клетки Иногда такие вещества образуются и значительных количествах. Например, Dunalietla viridis накапли-иает глицерола до 30 % от массы клетки. Это свойство применяют м.ля промышленного получения глицерола.

Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду: аэробы и анаэробы (облигатные и факультативные); аэротолерантные анаэробы и микроаэрофилы. Возможные причины ингибирующего действия молекулярного кислорода на микроорганизмы.

По своему отношению к кислороду все микроорганизмы под­разделяются на две большие группы: аэробы, анаэробы, способные расти в его отсутствие.

Значение кислорода определяется его ролью как:

1) сильного окислителя для некоторых субстратов, например, метана или ароматических соединений с помощью моно- и диоксигеназ;

2) коигчиот акцептора электронов при осуществлении аэробного дыхания;

v дрожжей. Поэтому в анаэробных условиях дрожжи растут

недолго (до 6 делений), так как им для биосинтеза холина, входя­щего в состав мембран, необходим кислород.

Токсическое действие О₂ на микроорганизмы заключается п инактивации чувствительных к окислению белков (например, сульфгидрмльных групп нитрогеназы), а также в образовании сверхактивных производных кислорода. Образование активных форм кислорода происходит при работе некоторых ферментов:

Наиболее часто образующиеся перекисный анион и супероксид­радикал удаляются специальными ферментами. Каталаза разлага­ет перекись в реакции 2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂, а пероксидаза — в реакции RH₂ + Н₂О₂ → R + 2Н₂О, где R — окисленный субстрат пероксидазной реакции. Супероксидрадикал удаляется супероксид-дисмутазой (СОД): 2О₂. + 2Н⁺ -> Н₂О₂ + О₂

В присутствии света может также образовываться синглетный кислород. Под действием света пигмент-фотосенсибилизатор (Р) переходит в возбужденное состояние и передает энергию на мо­лекулу кислорода. Тушение выполняют каротиноиды (за счет большого кол-ва двойных связей).

У аэробов и факультативных анаэробов в клетках присутствуют и супероксиддисмутаза, и каталаза, и пероксидаза. У многих облигатных анаэробов этих ферментов нет.

Сульфидогены (сульфатредукторы), использующие водород, пюсобны активно бороться с кислородом, осуществляя сульфатное дыхание.

Несмотря на токсичность кислорода для облигатных анаэробов, эти микроорганизмы могут существовать в постоянно аэроб­ных местообитаниях, но в сообществах с аэробными или факультативно- анаэробными организмами, которые поглощают О₂.

Значение рН среды для роста микроорганизмов. Ацидофилы, нейтрофилы и алкалофилы.

среды (рН) изменяется от 0 до 14. И кислой среде в водных растворах преобладают ионы гидроксония Н3О⁺, в щелочной — гидроксила О^-. Концентрация водо­родных ионоп воздействует на ионное состояние и. следователь­но, на доступность для клетки многих метаболитов, так как в незаряженном состоянии они легче проникают через мембрану.

По отношению к оптимальным для роста значениям рН микро­организмы подразделяют на ацидофильные (0 — 5.5) - грибы и водоросли, нейтрофильные (5,5 — 8,0) - Большинство бактерий и простейших и алкалифильные (8,5—11,5)-цианобактерии.

Несмотря на экстремальные значения рН в окружающей среде, значение внутриклеточного рН достаточно постоянно за счет малой проницаемости мембраны для протонов. Однако, поскольку протоны все-таки медленно диф­фундируют по градиенту, клетка использует энергозависимые ме­ханизмы выброса протонов.

При небольшом закислении бактерии используют аитипорт протонов с Na* и К⁺. При скачкообразном падении рН включает­ся синтез специальных шаперонов (белков «кислотного шока»). Они предотаращают кислотную денатурацию белкоз и восстанав­ливают конформацию уже денатурированных белков.

В процессе развития микроорганизмы могут изменять рН сре­ды, образуя кислые или щелочные продукты. Например, Е. colt реагирует на повышение кислотности синтезом декарбокенлаз аминокислот. Образующиеся в результате амины подщелачивают среду. . Наоборот, повышение рН среды стимулирует синтез деза-миназ аминокислот, что ведет к подкислению среды. Такие меха­низмы есть обычно у рН-толерантных микроорганизмов. Яркий пример регулирования рН среды бактериями — двухфазный про­цесс аиетоно-бутилового брожения.

Понятие "питательные и антимикробные вещества". Природа антимикробных веществ и области их применения. Антибиотики. Мутагены, механизмы устойчивости.

Известно, что многие микроорганизмы имеют высокоактив­ные системы выброса ксенобиотиков (и антибиотиков), чем зача­стую и объясняется их устойчивость к этим соединениям. Из-за способности микроорганизмов к латеральной передаче генов та­кая устойчивость быстро распространяется. Поэтому необходимо найти способы эффективного подавления выбрасывающих транс­портных систем для поддержания высокой действующей концен­трации лекарственного препарата внутри клетки.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы