Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы

Рентгеновское и гамма-излучение в больших дозах также вызывает гибель микробов. Облучение вызывает образование свободных радикалов, разрушающих нуклеиновые кислоты и белки с последующей гибелью микробных клеток. Применяют для стерилизации бактериологических препаратов, перевязочных материалов, инструментов и изделий из пластмасс.

Микроволновое излучение применяют для быстрой повторной стерилизации длительно хранящихся сред. Стерилизующий эффект достигается быстрым подъемом температуры.

 

 

 

 

 

 

 

Влияние электричества  и ультразвука

Электричество малой и высокой  частоты убивает микробы. Особенно сильное воздействие оказывают  на них токи ультравысокой частоты. Они приводят в колебание молекулы всех элементов клетки, вследствие чего происходит быстрое и равномерное  нагревание всей массы и повышение  температуры независимо от окружающей среды. Установлено, что длительное воздействие токов высокой частоты  приводит к электрофорезу некоторых  компонентов среды. Образующиеся при  этом соединения инактивирующе действуют на микроорганизм.

Ультразвук (волны с частотой около 20 000 Гц/с) используется для стерилизации пищевых продуктов (молока, фруктовых соков), питьевой воды и дезинфекции предметов. Механизм бактерицидного действия его заключается в том, что в цитоплазме бактерий, находящихся в жидкой среде (например, вода, молоко), образуется кавитационная полость, которая заполняется парами жидкости, в пузырьке возникает давление, что приводит к дезинтеграции цитоплазматических структур. И в кавитационных полостях озвученной среды возникают высокореактивные гидроксильные радикалы, которые парализуют жизнедеятельность микроба.

Определенные частоты ультразвука  при искусственном воздействии  способны вызывать деполимеризацию  органелл микробных клеток, под действием  ультразвука газы, находящиеся в  жидкой среде цитоплазмы, активируются и внутри клетки возникает высокое  давление ( до 10 000 атм). Это приводит к разрыву клеточной оболочки и гибели клетки.

 

 

 

 

 

 

 

Аэроионизация

Аэроионизация используется для оздоровления цехов предприятий, жилых помещений, а также медицинской и ветеринарной практике. Аэроионы, несущие положительный или отрицательный заряд, возникают в результате искусственной или естественной ионизации воздуха. Наибольшее влияние на бактерии оказывают отрицательно заряженные ионы, они действуют уже в средних концентрациях. Аэроионы положительные задерживают рост бактерий лишь в больших концентрациях.

 

Фильтрование

Для удаления микроорганизмов применяют  различные материалы (мелкопористое  стекло, целлюлоза, коалин); они обеспечивают эффективную элиминацию микроорганизмов из жидкостей и газов. Фильтрацию применяют для стерилизации жидкостей, чувствительных к температурным воздействиям, разделения микробов и их метаболитов (экзотоксинов, ферментов), а также для выделения вирусов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Химические факторы

 

Способность ряда химических веществ  подавлять жизнедеятельность микроорганизмов  зависит от концентрации химических веществ и времени контакта с микробом. Дезинфектанты и антисептики дают неспецифический микробицидный эффект. Бактерицидным действием обладают химические вещества различных групп: кислоты, щелочи, спирты, поверхностно-активные вещества, фенолы и их производные, соли тяжелых металлов, окислители, группа формальдегида, газообразные вещества и др. Большое разнообразие природы и химической структуры указанных веществ обусловливает и различные механизмы их бактерицидного действия на микробную клетку.

Спирты.

При разведении спирт приобретает  бактерицидные свойства, причем наибольшей бактерицидностью обладает 70 %-ный спирт. Более высокие концентрации свертывают белок, который выпадает на поверхности бактерий и уменьшает проникновение спирта вглубь клетки. Бактерицидность спиртов увеличивается с возрастанием молекулярной массы в ряду: метиловый — этиловый — пропиловый — бутиловый — амиловый и т.д.

Поверхностно-активные вещества

Поверхностно-активные вещества —  это жирные кислоты, мыла, детергенты. Все они изменяют энергетические соотношения на поверхности раздела, т.е бактериальные клетки теряют оотрицательный и приобретают положительный заряд, и далее устремляются к поверхности раздела клетки и повреждают клеточную оболочку, не затрагивая внутренних структур клетки.

          Красители

К красителям с бактерицидными свойствами относят бриллиантовый зеленый (бриллиантгрюн), риванол, трипафлавин, акрифлавин, фуксин, метионин, этакридин, флавакридин, и др. В основе их действия лежит выраженное сродство с нуклеиновыми кислотами. Эти красители могут нарушать процессы клеточного деления.

Фенолы 

Фенолы и их производные первоначально  повреждают клеточную стенку, а затем  и белки бактериальной клетки. Некоторые вещества этой группы подавляют функцию кофермента (дифосфопиридин нуклеотида), участвующего в дегидрировании глюкозы и молочной кислоты.

Соли тяжелых металлов

Соли тяжелых металлов (свинец, медь, цинк, серебро, ртуть) и их соли оказывают коагулирующее влияние  на цитоплазму либо на ферментные системы, связывая их сульфгидрильные группы.

Ряд металлов (серебро, медь, цинк, олово, свинец и др.) обладают олигодинамическим  действием (бактерицидной способностью). Так, например, посуда из серебра, посеребренные предметы, посеребренный песок при контакте их с водой сообщают ей бактерицидные свойства по отношению к многим видам бактерий. Механизм олигодинамического действия заключается в том, что положительно заряженные ионы металлов адсорбируются отрицательно заряженной поверхностью бактерий и изменяют проницаемость их цитоплазматической мембраны, что приводит к гибели бактерий.

Окислители

Окислители действуют на сульфгидрильные  группы активных белков. К окислителям относят — хлор, поражающий дегидразы, амилазы, протеазы бактерий, хлорная известь, хлорамин, употребляемые в целях дезинфекции. Хорошим окислителем является йод в виде йодного раствора, который не только окисляет активные группы белков (например, сульфгидрильные группы, фенольные, тиоэтильные, индольные, аминные и т.д) цитоплазмы бактерий, но и вызывает их денатурацию. Окисляющим свойством обладают марганцовокислый калий, перекись водорода и др.

 

Формальдегид

Формальдегид употребляют в  виде 40 %-ного раствора (так называемый формалин). Формальдегид денатурирует белки, присоединяясь к аминогруппам, он убивает как вегетативные формы, так и споры. Его применяют для обезвреживания дифтерийного и столбнячного токсинов, благодаря чему они превращаются в анатоксины.

Кислоты и основания

Бактерицидное действие кислот и оснований прежде всего связано с изменением рН  питательной среды.

Кислоты в концентрированных растворах  коагулируют белки микробной  клетки, изменяют концентрацию Н-ионов в растворах и их окисляющее действие. На практике применяются как средства уничтожения микробов на объектах окружающей среды (карболовая, серная, соляная, уксусная), для создания определенной зоны рН в микробиологических средах (соляная); при изготовлении и консервировании пищевых продуктов (уксусная, лимонная), так как позволяют создать реакцию среды (кислотность), неблагоприятную для развития гнилостных микроорганизмов.

Бактерицидное действие кислот зависит  от их электролитической диссоциации, то есть концентрации Н-ионов в растворах  и их окисляющего действия. Чувствительность к кислотам различна у разных микроорганизмов. Так, показано, что если оптимальная  концентрация Н-ионов для CI. botulinum соответствует 7,6, то при доведении рН до 4,6 наступает гибель этих бактерий. Самое низкое значение рН, при которой еще наблюдался рост, — это 4,8; при рН 4,7 могут прорастать только споры, а при рН 4,6 наступает прекращение роста вообще.

Бактерицидная активность едких щелочей  зависит от степени диссоциации  и концентрации ОН-ионов. Наиболее частов ветеринарной практике применяют гидроокись натрия, гидроокись калия, гашеную известь, натрия карбонат, натрия гидрокарбонат (сода). Бактерицидное действие проявляется при сравнительно невысокой концентрации щелочей: гибель вегетативных форм микроорганизмов наступает под влиянием 2-3 %-ного и спор бацилл – 4-5%-ного растворов. Щелочи гидролизуют коллоидные системы, вследствие чего происходит гибель микробной клетки. Наибольшей бактерицидной силой обладает КОН, затем следуют NaOH и другие щелочи. Так же как и в отношении кислот, бактерии обладают определенной щелочной устойчивостью.

Химические вещества (хлор, формальдегид, щелочи, кислоты, фенол и др.) используются в практике в качестве дезинфицирующих  веществ. Дезинфекция заключается  в уничтожении патогенных микробов. К ней обычно прибегают для  обеззараживания помещений, скотных  дворов, территории.

Химиотерапевтические средства проявляют  избирательное противомикробное действие.

По механизму действия противомикробные вещества разделяются на:

а) деполимеризующие пептидогликан клеточной стенки,

б) повышающие проницаемость клеточной  мембраны,

в) блокирующие те или иные биохимические  реакции,

г) денатурирующие ферменты,

д) окисляющие метаболиты и ферменты микроорганизмов,

е) растворяющие липопротеиновые структуры,

ж) повреждающие генетический аппарат  или блокирующие его функции.

У микроорганизмов химической деструкции, прежде всего, подвергаются белки и липиды цитоплазматической мембраны, белковые молекулы жгутиков, фимбрий, секс-пили, порины клеточной стенки грамположительных бактерий, связывающие белки периплазмы, протеиновые капсулы, экзотоксины, ферменты-токсины и ферменты питания. Деструкция гетерогенных полимеров (белки, полиэфиры и др.) происходит как при действии окислителей, так и при действии гидролизующих и детергентных антисептиков (кислоты, щелочи, соли двух- и поливалентных металлов и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Биологические факторы

 

К биологическим средствам могут быть отнесены препараты, содержащие живых особей - бактериофагов и бактерий, обладающих выраженной конкурентной активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным для человека и животных видам микробов. Они вводятся в организм в жизнеспособном состоянии. Фаги и антагонисты оказывают прямое повреждающее действие на патогенных и условно-патогенных микробов; изготовленные из них лекарственные препараты предназначены для местного применения, для них характерна специфичность действия на микроорганизмы и безвредность для пациента; целью их внесения в организм человека и животных является лечение или профилактика инфекционных заболеваний. По механизму действия они близки к химическим антисептикам.

Необходимо также помнить и  о молочнокислых бактериях, которые вызывают процесс молочнокислого брожения. Некоторые молочнокислые бактерии способны синтезировать антибиотики и с их помощью подавлять развитие болезнетворных микробов.

Препараты, содержащие бактерии (эубиотики или пробиотики): колибактерин, лактобактерин, бифидумбактерин, бификол, микрококкобактерин, линекс, бактисубтил и другие.

Препараты, содержащие бактериофаги: бактериофаг брюшнотифозный, бактериофаг дизентерийный, бактериофаг сальмонеллезный, бактериофаг коли-протейный, бактериофаг стафилококковый, бактериофаг стрептококковый, бактериофаг пиоцианеус, бактериофаг синегнойный, бактериофаг клебсиеллезный, пиофаг комбинированный и другие.

 

 

 

 

Антибиотики

Представляют собой разновидность  химиотерапевтических препаратов. Это  химические вещества, выделяемые некоторыми микроорганизмами и подавляющие  рост и развитие тех или иных микробов. Начало учения об антибиотиках было положено в 1929 г., когда английский ученый А. Флеминг  доказал, что фильтрат бульонной  культуры плесневого гриба Penicillium notatum обладает антибактериальными свойствами в отношении стафилококков и некоторых других грамположительных микроорганизмов. Однако извлечь пенициллин из культуральной жидкости плесневого гриба удалось лишь в 1940 г., группе английских химиков: Э. Чейн, Г. Флори и Э. Эбрахем. В СССР пенициллин был получен в 1942 г., З. В. Ермольевой. Открытие пенициллина послужило толчком для широких поисков антибиотических веществ. В настоящее время известно более 2000 антибиотических веществ, выделенных из различных источников.

Рассмотрим группы антибиотиков по происхождению, их разделяют всего  на 4 группы:

1. Антибиотики, выделенные из грибов.

Грибы и актиномицеты являются наиболее активными продуцентами антибиотиков. Так, Penicillium notatum (А. Флеминг, 1929) и Pencillium crustosum (З.В. Ермольева, 1942) выделяют антибиотическое вещество – пенициллин, Acinomyces streptomycini – стрептомицин, Streptomyces aurefacious – биомицин (хлортетрациклин), Streptomyces rimosus - окситетрамицин (террамицин), Streptomyces noursei – нистатин.

2. Антибиотики, выделенные из бактерий.

          Группа  антибиотиков бактериального происхождения  менее обширна и имеет меньшее  практическое значение, так как эффективность их значительно ниже, чем антибиотиков грибного и актиномицетного происхождения. Продуценты антибиотиков – разнообразные бактерии. В большинстве своем это сапрофиты, обитающие в почве и обладающие ярко выраженной биохимической активностью. К ним относятся грамицидин, колицин, пиоционин, субтилин, полимиксин и др. Большинство этих антибиотиков токсичны при парентеральном введении, поэтому применяются местно.