Прокариоты и факторы внешней среды Выполнила студентка 3

Прокариоты и факторы внешней среды. Выполнила студентка 3 курса Химико – биологического факультета 32 группы : Овсянникова Наталья Геннадьевна

1. Влияние физических факторов на жизнедеятельность микроорганизмов. 2. Влияние химических факторов на жизнедеятельность микроорганизмов. 3. Ассоциативные взаимоотношения микроорганизмов. 4. Конкурентные взаимоотношения микроорганизмов. 5. Антибиотики.

В отличии от эукариот, прокариоты обладают практически безграничными способностями к расселению на нашей планете. Микроорганизмы обильно населяют: • Почву • Воду • Воздух • Организмы растений , животных и человека. В каждой микрозоне прокариоты формируют сложнейшие микробоценозы. Структура и функции во многом зависят от совокупности действующих факторов среды. Определенные факторы могут стимулировать развитие микроорганизмов, действовать угнетающе либо вызывать гибель микробной популяции.

1. Влияние физических факторов на жизнедеятельность микроорганизмов. К числу физических факторов, оказывающих воздействие на микроорганизмы, относятся: - Температура. - Влажность среды - Лучистая энергия. - Свет - Электромагнитные волны - Ультразвук.

Влажность. Развитие прокариот в первую очередь определяется условиями влажности. Именно наличие влаги обусловливает уровень процессов метаболизма. . Различные группы прокариот характеризуются разной потребностью к условиям влажности и по – разному реагируют на высушивание. Высушивание бактерий приводит к обезвоживанию цитоплазмы клетки, почти полному прекращению процессов метаболизма и в конечном итоге к переходу микробной клетки в состояние анабиоза. Однако и в условиях глубокого иссушения бактерии сохраняют жизнеспособность Споры сибирской язвы в сухом состоянии выживают до 10 лет. Микобактерии туберкулеза сохраняют жизнеспособность в высохшей мокроте больного более 10 месяцев

Температура. Это один из важнейших факторов внешней среды. Все микроорганизмы могут развиваться только в определенных пределах температуры. Прокариоты не имеют физиологического механизма, регулирующего температуру клетки, и, следовательно их жизнедеятельность непосредственно зависит о температуры окружающей среды

Температурный диапазон: Минимальная температура, ниже которой прекращается рост и развитие бактерий Оптимальная температура, соответствующа я наивысшей скорости роста микроба. Максимальная температура, выше которой скорость роста бактерий практически снижается до нуля На основании этого выделяют три группы прокариот: Психрофилы Мезофилы Термофилы

Мезофилы (средний). К ним Психрофилы (люблю относят подавляющее холод ), представлены большинство прокариот, для бактериями, которых температурный развивающимися при низких температурах от - 5 диапазон лежит в пределах 10 – 47°С, при оптимальных до 20 -35°С. Среди них температурах 30 -40 °С. выделяют подгруппу облигатных психрофилов , не способных расти при В эту группу входят многие температуре выше 20 °С. патогенные бактерии, вызывающие заболевания Механизм действия низкой теплокровных животных и температуры на микробную человека, имеющие клетку заключается в температурный оптимум затормаживании в ней около 37 °С. процессов метаболизма , прекращении роста и размножения и переходе микроба в состояние анабиоза. В отличии от низких температур, высокие оказывают более губительное действие на микробную клетку. Термофилы( тепло, жар) составляют достаточно обширную и разнообразную группу бактерий, растущих в температурном пределе от 10 до 55 -60 Среди °С. них имеются факультативные термофилы , развивающиеся как при температуре 55 -60 °С, так и при 10 - 20 °С, но не способные к росту при температуре ниже 40 °С. Сравнительно недавно обнаружены экстремальные термофилы , температурный оптимум которых лежит выше 70 °С.

Лучистая энергия. Действие различного вида излучений на прокариоты зависит от энергии и от дозы облечения. 1. Инфракрасное излучение ( д. в от 760 нм до 400 мкм) из-за малого значения энергии не способно вызывать какие либо существенные фотохимические изменения в живых клетках. 2. Рентгеновские лучи (д. в волн менее 10 нм) заключают в себе столь огромную энергию, что поглощение их сопровождается фотохимическими изменениями, что приводит к развитию мутаций либо гибели клетки. 3. Видимый свет ( д. в от 380 до 760 нм) оказывает благоприятное влияние только на развитие специализированной группы фотосинтезирующих бактерий и цианобактерий. 4. Ультрафиолетовые лучи с д. в 253. , 7 н. м. Поглощение их сопровождается прекращением деления микробной клетки и гибели микроорганизма.

Электромагнитные волны имеют различную длину и частоту колебаний. Чем короче электромагнитная волна, тем выше частота ее колебаний. Короткие (от 10 до 50 м) и особенно ультракороткие (менее 10 м) электромагнитные волны влияют на микроорганизмы губительно. При прохождении через какую-либо среду эти волны образуют в ней переменные токи высокой и ультравысокой частот, которые нагревают эту среду, причем быстро и равномерно во всей ее массе. Вода в стакане под действием таких токов нагревается до кипения за 2 -3 секунды. Токами ультравысокой частоты пользуются для стерилизации продуктов при их консервировании. Такой метод консервирования имеет важные преимущества, так как не влияет на качество готового продукта.

Ультразвук. К воздействию ультразвуковых волн особенно чувствительны бактерии , споры же их более выносливы. Эффективность ультразвука зависит от продолжительности его воздействия, частоты колебаний, химического состава , вязкости и реакции среды, а также от температуры среды. Механизм бактерицидного действия ультразвука заключается в необратимых физико – химических повреждениях всех клеточных структур.

Свет Прямой солнечный свет губителен для микроорганизмов , а рассеянный свет подавляет их развитие. Сапрофитные бактерии менее чувствительны к действию света, чем бактерии-паразиты (болезнетворные); туберкулезная, брюшнотифозная, сибиреязвенная бактерии в лучах солнечного света погибают быстро. Бактерицидное (убивающее бактерии) действие солнечного света обусловлено прежде всего наличием в нем ультрафиоле товых лучей.

2. Влияние химических факторов на жизнедеятельность микроорганизмов. Химические факторы среды во многом определяют жизнедеятельность микроорганизмов. Среди химических факторов наибольшее значение имеют реакция среды. Кислород. Антисептики. р. Н>7. р. Н=7. р. Н‹ 7.

Реакция среды. Степень кислотности или щелочности среды оказывает сильное воздействие на микроорганизмы. Кислотность и щелочность здесь понимаются как концентрация водородных и гидроксильных ионов. Под влиянием реакции среды могут изменяться активность ферментов, характер обмена веществ клетки с окружающей средой, а также проницаемость клеточной оболочки для различных веществ. Разные микроорганизмы приспособлены к обитанию в средах с различной реакцией. Некоторые из них лучше развиваются в кислой среде, другие в нейтральной или слабощелочной. р. Н>7. р. Н‹ 7. р. Н=7.

По отношению к кислотности: 1. Нейтрофилы. Диапазон оптимального значения р. Н составляет 6, 5 -7, 5. 1. К кислототолерантам относятся бактерии, накапливающие органические кислоты в процессе метаболизма (аммониофицирующие, азотобактерии ). 2. Ацидофилы. Диапазон оптимального значения р. Н составляет 2 -3, обитают в воде кислых болот и озер, а так же в кислых низкоплодородных почвах ( Thermoplasma scidohila). 3. Алкофильные бактерии. Диапазон оптимального значения р. Н составляет 9 и выше – щелочная среда ( холерный вибрион). Устойчивость прокариот к кислой и щелочной среде объясняется спецификой химизма их клеточных барьеров. Помимо этого, в процессе метаболизма они способны удалять из клетки ионы Н+ или ОН- , поддерживая внутриклеточное значение р. Н в нейтральном диапазоне.

Кислород. По отношению к молекулярному кислороду прокариоты подразделяются: 1. Облигатные аэробы (нуждаются в кислороде). В их клетках большая часть молекулярного кислорода расходуется в процессе в дыхания в качестве конечного акцептора водорода(азотофиксирующие бактерии). 2. Облигатные анаэробы, окисление веществ субстрата происходит без участия кислорода (маслянокислые бактерии). 3. Среди прокариот известны микроорганизмы, способные расти как в аэробных, так и анаэробных условиях и переключать свой энергетический метаболизм с одного способа получения энергии на другой. Такие микроорганизмы получили название факультативных аэробов или факультативных анаэробов (денитрифицирующие бактерии).

Антисептики. Химические соединения, оказывающие губительное действие на микроорганизмы, получили название антисептиков. Действие антисептика на бактерии может быть: Бактериостатическим , прекращает рост и размножение микробных клеток Бактерицидным, вызывает гибель бактерий Антисептики представлены различными органическими (этиловый и изопропиловый спирты, фенол и др. ) и неорганическими соединениями (соли тяжелых металлов, окислители, такие как хлор, хлорная известь, хлорамин и др. ).

3. Ассоциативные взаимоотношения микроорганизмов. 1. 2. 3. 4. Метабиоз - взаимоотношения, при которых один микроорганизм своей жизнедеятельностью создает условия для развития другого (аммонофицирующие бактерии). Симбиоз в узком смысле слова подразумевает тесные ассоциативные взаимоотношения микроорганизмов, стимулирующих и поддерживающих друга. Комменсализм, при котором взаимная польза совместно существующих микроорганизмов не выражена отчетливо, но они не причиняют вреда другу. Примером может служить нормальная микрофлора кишечника человека и животного. Сателлизм – разновидность ассоциативных взаимоотношений, предусматривающая стимуляцию одного микроорганизма другим.

4. Конкурентные взаимоотношения микроорганизмов. Антибиотики. Конкурентные взаимоотношения микроорганизмов проявляются в разной форме. Это прежде всего отношения антагонизма, при котором один микроорганизм своей жизнедеятельностью подавляет развитие другого. Эти отношения возникают в результате борьбы за вещества питательного субстрата, кислорода, за экологическую нишу. Разновидностью антагонистических отношений является антибиоз, в основе которого лежит выделение одним микроорганизмом вещества, токсичного для другого. Крайним проявлением конкурентных взаимоотношений микроорганизмов выступает паразитизм , когда один микроорганизм использует другой как источник питательного субстрата , что нередко сопровождается гибелью жертвы.

Антибиотики – высокоактивные метаболиты микроорганизмов, избирательно подавляющие рост многих бактерий, единичных вирусов и некоторых опухолей. Продуцентами антибиотических веществ являются актиномицеты, плесневые грибы и бактерии. Механизм действия А. на микроорганизмы различен. 1. Некоторые из них(пиницилины, цефалоспорины) подавляют синтез пептидогликана клеточной стенки бактерий. 2. Другие А. (грамицидин, нистатин, леворин) нарушают жизненно важные функции цитоплазматической мембраны. 3. Ряд А. (стрептомицин, левомицитин)выступают в роли ингибитора синтеза белков на рибосомах бактериальной клетки. 4. В последнее время созданы А. «резерва» (новобиомицитин, митоцин С), способные непосредственно подавлять репликацию ДНК и синтез РНК бактериальной клетки.

По характеру антимикробного эффекта выделяют: Антибиотики узкого спектра, широкого спектра например действия , например пеницилины, тетрациклины, подавляют рост грамположительны ляют рост многих х кокков и грамположительных, бактерий, грамотрицательных кокков и спирохет, и но не действуют на кислотоустойчивых кислотоустойчивые бактерий, а также и рост риккетсий, грамотрицательные хламидий и бактерии, микоплазмы, риккетсии и простейших. До настоящего времени антибиотики в основном производят биологическим путем, выращивая активные штаммы продуцентов на питательной среде. Дальнейшая технология производства заключается в очистке и концентрировании препарата, а также обязательной проверке его на токсичность и активность к тест-микроба.

С внедрением антибиотиков в киническую практику, стали появляться резестентные формы бактерий. На сегодняшний день число антибилтикорезестентных микроорганизмов постоянно увеличивается. Это обуславливается мутациями в генах, кодирующих синтез белков веществ клеточной стенки, цитоплазматической мембраны и других структурных компонентов бактериальной клетки. На сегодняшний день антибиотики являются наиболее сильными по действию лекарственными препаратами.

Спасибо за внимание!!!