Изменения температуры, осмотического давления, облучение, высушивание и другие физические факторы вызывают значительное нарушение обменных процессов в цитоплазме клетки, что может привести к ее гибели.

Температура. Имеет в жизнедеятельности бактерий большое значение. В зависимости от интенсивности и экспозиции (времени) воздействия температурный фактор может стимулировать рост или, наоборот, вызывать необратимые смертельные изменения микробной клетки. Для каждого вида микроорганизмов существует определенный температурный диапазон роста, в котором различают: оптимальную температуру, наиболее благоприятную для роста и размножения микробов, максимальную и минимальную температуры, выше и ниже которых развитие микроорганизмов прекращается. Оптимальная температура обычно соответствует температурным условиям естественной среды обитания.

Все микроорганизмы по отношению к температуре делятся на три группы, внутри которых границы температурного диапазона варьируют.
Психрофилы (от греч. psychros — холодный) приспособились в процессе эволюции к жизни при низких температурах. Оптимальная температура для их развития 10—20°С, максимальная 30°С и минимальная 0°С. Это главным образом сапрофитные микробы северных морей, почвы, железобактерии.
Мезофилы (от греч. mesos — средний) развиваются в диапазоне 20—45°С; оптимальной для них является температура 30—37°С. К этой обширной группе относятся все патогенные микробы.
Термофилы (от греч. termos — теплый), растущие при температуре выше 55°С, развиваются при оптимальной температуре 50—60°С. Минимальная температура для их развития 25°С, а максимальная 70—80°С. Микробы этой группы обнаруживаются в почве, навозе, воде горячих источников. Среди них много споровых форм.
Неблагоприятное воздействие на микроорганизмы могут оказывать как высокие, так и низкие температуры. Значительно более чувствительн
ы микробы к высоким температурам. Повышение температуры за пределы максимальной для их жизнедеятельности вызывает убыстрение биохимических реакций в клетке, нарушение проницаемости клеточных оболочек, повреждение термочувствительных ферментов. Это влечет за собой расстройство жизненно важных процессов метаболизма в клетке, свертывание (денатурация) белков клетки и ее гибель. Гибель большинства вегетативных форм бактерий наступает при 60°С в среднем через 30 мин, при 70°С — через 10—15 мин, а при 80—100°С— через 1 мин. Споры бактерий гораздо устойчивее к высоким температурам, на-пример споры возбудителя столбняка выдерживают кипячение до 3 ч, а ботулизма — до 6 ч. Гибель спор при использовании влажного тепла (автоклав) наступает при 110—120°С через 20—30 мин, а сухого тепла (печь Пастера) при 180°С в течение 45 мин. Действие высоких температур положено в основу стерилизации — обеспложивания различных материалов и предметов.

К влиянию низких температур микроорганизмы чрезвычайно устойчивы. При температуре ниже 0°С они впадают в состояние анабиоза, при котором происходит торможение всех процессов жизнедеятельности клетки и прекращается ее размножение. Многие бактерии в жидком водороде при температуре — 253°С часами остаются живыми. Холерный вибрион и кишечная палочка могут долгое время сохраняться во льду. Возбудители дифтерии переносят замораживание в течение 3 мес, возбудители чумы — до 1 года. Особенно устойчивы к низким температурам вирусы и бактерии, образующие споры, менее устойчивы такие патогенные бактерии, как гонококки, менингококки, бледная спирохета, риккетсии. Губительно действуют на микробы повторное и быстрое замораживание и оттаивание, которые приводит к разрыву клеточных оболочек и выпадению содержимого клетки. Угнетающее действие низкой температуры на рост и размножение микроорганизмов используют при сохранении пищевых продуктов в погребах, холодильниках, в замороженном виде.

Высушивание, или дегидратация, у вегетативных форм бактерий в большинстве случаев вызывает гибель клетки, так как для нормальной жизнедеятельности ее необходима вода. При влажности субстрата, в котором размножаются микроорганизмы, ниже 30% развитие большинства из них прекращается. Сроки отмирания различных микробов под влиянием высушивания широко варьируют: холерный вибрион выдерживает высушивание до 2 сут, шигеллы — 7 дней, возбудители дифтерии— 30 дней, брюшного тифа — 70 дней, стафилококки и микобактерии туберкулеза — 90 дней, а молочнокислые бактерии и дрожжи — несколько лет. Очень устойчивы к высушиванию споры бактерий. Метод дегидратации после предварительного замораживания широко используют в целях консервирования стандартных культур микроорганизмов (бактерии, вирусы и т. д.), иммунных сывороток и вакцинных препаратов. Такие препараты могут храниться длительно. Сущность метода состоит в том, что культуры бактерий в ампулах быстро замораживают при температуре —78°С в сосудах с уплотненной углекислотой, а потом высушивают в безвоздушном пространстве (вакуумная, лиофильная сушка). Ампулы с культурой после этого запаивают.

Неблагоприятное действие высушивания на рост и размножение микроорганизмов используют при изготовлении, консервации сухих продуктов. Однако такие продукты, попав в условия высокой влажности, быстро портятся из-за восстановления активности микробов.

Действие облучений. На жизнедеятельность микроорганизмов может оказывать влияние как лучистая энергия, так и звуковое облучение.

Солнечный свет губительно влияет на все микроорганизмы, за исключением зеленых и пурпурных серобактерий. Прямые солнечные лучи убивают большинство микробов в течение нескольких часов. Патогенные бактерии более чувствительны к действию света, чем сапрофиты. Гигиеническое значение света как естественного обеззараживающего средства очень велико. Оно освобождает от болезнетворных бактерий воздух, внешнюю среду. Наиболее сильное бактерицидное (уничтожающее бактерий) действие оказывают лучи с короткой длиной волны—ультрафиолетовые. Их используют для стерилизации операционных, бактериологических лабораторий и других помещений, а также воды и молока. Источником этих лучей являются ртутно-кварцевые и бактерицидноувиолевые лампы. Другие виды лучистой энергии — рентгеновские, гамма-лучи — вызывают гибель микробов лишь при действии в больших дозах. Их используют для стерилизации бактериологических препаратов и некоторых пищевых продуктов. Вкусовые свойства пищи при этом не изменяются. В процессе действия лучистой энергии разрушается клеточная ДНК.

Звуковые облучения: обычные звуковьіе лучи практически лишены губительного действия на микроорганизмы в отличие от ультразвуковых. Ультразвуковые лучи вызывают значительное поражение клетки, при котором происходят разрыв ее наружной оболочки и освобождение цитоплазмы. Полагают, что газы, растворенные в жидкой среде цитоплазмы, под действием ультразвука активируются, возникает большое давление внутри клетки и она механически разрывается.

Действие давления (механическое, газовое, осмотическое).
Бактерии, особенно спороносные, очень устойчивы к механическому давлению. Давление 600 атм в течение 24 ч не влияет на возбудителя сибирской язвы, а при 20 000 атм в течение 45 мин он разрушается неполностью. Неспороносные бактерии более чувствительны к высокому давлению: холерный вибрион выдерживает давление 3000 атм, но у него частично снижаются подвижность и способность к размножению. Коринебактерии дифтерии, стрептококки, нейссерии, возбудители брюшного тифа устойчивы к давлению 5000 атм в течение 45 мин, но чувствительны к 6000 атм. Вирусы, бактериофаги инактивируются при давлении 5000—6000 атм, а бактериальные токсины (столбнячный и дифтерийный) ослабляются при давлении 12 000—15 000 атм. Механизм действия высокого механического давления — результат физико-химических изменений жидкости: уменьшения ее объема, повышения вязкости, скорости химических реакций.

Давление газов, растворенных в питательной среде, оказывает действие на микроорганизмы в зависимости от природы газа и типа обменного процесса в клетке. Водород при давлении 120 атм за 24 ч вызывает гибель 10— 40% клеток кишечной палочки, углекислота при давлении 50 атм убивает вегетативные формы за 90 мин, а азот и при 120 атм не оказывает выраженного действия на микробов. 

Осмотическое давление имеет большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов. По переносимости различных концентраций минеральных солей бактерии разделены на две большие группы: галофильные, которые могут развиваться в среде обитания с высоким содержанием солей, особенно хлорида натрия, и негалофильные, жизнедеятельность которых возможна при содержании хлорида натрия 0,5—2%. Оптимальным содержанием хлорида натрия для большинства патогенных микроорганизмов является среда с 0,5% этого вещества.

Губительное действие концентрированных растворов солей и сахара на микроорганизмы используют при консервировании ряда продуктов: рыбы, мяса, овощей, фрук¬тов. Содержание 15—30% хлорида натрия в растворе обеспечивает гибель вегетативных форм и подавляет спорообразование. Чувствительность микроорганизмов к наличию хлорида натрия в среде различна: возбудители ботулизма прекращают жизнедеятельность в 6% растворе, дрожжи — в 14%, а некоторые галофилы могут размножаться в 20—30% растворах хлорида натрия.

Механическое встряхивание. Умеренная частота встряхиваний (1—60 в минуту) обеспечивает хорошую аэрацию питательной среды и создает благоприятные условия для роста аэробов. Резкие и быстрые встряхивания тормозят развитие, а при воздействии в течение длительного времени вызывают изменения клеточных белков и даже полное разрушение клеток. Сильное механическое встряхивание бактерий в контакте с инертными плотными частицами (стеклянные бусы, кварц) оказывает непосредственное вредное действие на клетки—бактерии разрушаются. Такой метод механической дезинтеграции используют для разрушения биомассы микробов при получении из них различных антигенов.


Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний

Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины.

Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован...


Практические занятия вирусы

Занятие 1-е. Методы вирусологических исследований.

Вопросы для обсуждения: 1. Особенности биологии вирусов. 2. Принципы классификации вирусов. 3. Вирион, его строение, размеры и химический состав. 4. Микроскопические методы изучения морфологии вирусов. 5. Методы культивирования вирусов на культурах клеток, куриных эмбрионах, лаб...


Препараты для профилактики и лечения вирусных заболеваний

Препараты для профилактики и лечения оспы. Оспенная вакцина сухая — Vaccinum variolae siccum является живой вакциной. В зависимости от субстрата, на котором культивируют вирус, различают дермальную (культивирование на коже животных), тканевую (культивирование в клеточных культурах) и яичную или ововакцину (культивирование на куриных эмбрионах).

Возбудители основных вирусных заболеваний

Возбудитель оспы. Возбудитель оспы является одним из самых крупных вирусов (200—350 нм). Этот вирус может быть обнаружен в оптическом микроскопе при применении специальных методов окраски (тельца Пашена).

При натуральной оспе в эпителиальных клетках обнаруживаются внутриклеточные включения — тельца Гуарниери.



Приспособления для поддержания численности вида

Все обитающие на земле виды животных и растений истребляются в огромном количестве. Вследствие этого естественный отбор должен был создать и создал многочисленные приспособления для защиты видов от полного истребления.

Одним из основных способов защиты вида от истребления является большая прогрессия размножения. Чем в большей степени подвергается истреблению тот...


Природа препятствий, задерживающих размножение по Дарвину

Дарвин подробно останавливается на природе препятствий, задерживающих размножение. При объективном рассмотрении его данных видно, что истребление организмов так велико, что перенаселенности внутри вида в природе, как правило, не бывает.


Взаимоотношения, определяющие отбор по Дарвину

Естественный отбор способен творить новые формы только при условии размножения. Дарвин говорит, что все существующие на земле виды растений и животных обладают геометрической прогрессией размножения, тем не менее большинство видов в течение длительного времени сохраняет свою среднюю численность.

Следовательно, огромное количество особей погибает, не достигнув п...


Естественный и половой отбор по Дарвину

По аналогии с образованием пород домашних животных Дарвин считает, что в естественных условиях должно существовать какое-то начало, управляющее накоплением изменений в последующем ряду поколений, приводящее к расхождению признаков и образованию новых форм. Естественный отбор был открыт Дарвином и обоснован на принципах искусственного отбора. Открытию Дарвином в природе процесса, аналогичного селекционной практике человека, способствов...



Развитие зобной железы

Зобная железа (gl. thymus) закладывается у человека рано — у эмбриона длиной в 3 мм — в виде небольшого утолщения эпителия главным образом третьего жаберного кармана. По мере развития органа эпителий из компактного становится сетчатым, образуя reticulum. Петли этой эпителиальной ретикулярной ткани некоторое время совершенно свободны от каких-либо клеточных включений, и только у эмбриона длиной в 30—40 мм в них начина...


Развитие лимфатических желез и лимфоцитов

Закладкой лимфатических желез является [Кларк (Clark), Сабин] образование лимфатического синуса около больших вен (яремная, полая вена и др.). Формирование его очень легко проследить на шее, на уровне щитовидной железы. У эмбриона человека длиной в 4,5—5 см получается сначала небольшое, а затем все более увеличивающееся дивертикулообразное выпячивание эндотелия яремной вены. Таким образом, получается сосуд (лимфатический синус),...


Развитие эозинофильных и базофильных лейкоцитов

Таким образом, мы познакомились с циклом развития нейтрофильного лейкоцита из миэлобласта. Из миэлобласта также диференцируются эозинофильные и базофильные лейкоциты.

Салтыков, Николаев и некоторые другие авторы еще до сих пор придерживаются тог...


Развитие нейтрофильных лейкоцитов

Приблизительно во второй половине первого месяца у эмбриона человека в крови обнаруживаются совершенно другого вида клетки — миэлобласты (Негели); это — большие клетки (рис. 12) с большим круглым светлым ядром, с нежной сеткой базихроматина, почти совсем без диференцированного оксихроматина, чем они резко выделяются среди эритроблаетов; в ядре имеется несколько ядрышек; протоплазма голубая, так как всякая молодая клетка со...