Ambiente externo de microrganismos. Efeito da radiação sobre microrganismos Causa da morte de microrganismos quando expostos à radiação ionizante

Perto do ultravioleta (UV)- radiação com comprimento de onda de 400 - 320 nm - mesmo em baixas doses tem certo efeito sobre as bactérias. Assim, quando células móveis de E. coli ou Salmonella typhimurium são iluminadas com UV próximo, observa-se primeiro um aumento na frequência de quedas celulares, isto é, efeito repelente, então a queda para completamente e ocorre a paralisia dos flagelos, ou seja, a luz atrapalha os mecanismos de movimento e táxis. Neste caso, o cromóforo é uma flavoproteína.

Em doses subletais, o UV próximo causa uma desaceleração no crescimento da cultura, principalmente devido ao prolongamento da fase de latência. A taxa de divisão celular também diminui ligeiramente, a capacidade das bactérias de apoiar o desenvolvimento do fago é suprimida e a indução enzimática é inibida. Esses efeitos são determinados principalmente pela absorção dos raios UV pela 4-tiouridina, uma base incomum presente na 8ª posição em muitos tRNAs em procariontes (mas não em eucariotos). O maior efeito é produzido pela luz com comprimento de onda de cerca de 340 nm. Excitada pela luz, a 4-houredina forma ligações cruzadas com a citosina localizada na 13ª posição no tRNA, o que impede a ligação do tRNA aos aminoácidos e leva a um aumento na formação de trifosfato de guanosina nos ribossomos e a uma suspensão de RNA e síntese de proteínas, respectivamente. Outro sistema quase sensível aos raios UV foi descoberto em Bacillus subtillis, no qual o cromóforo que percebe a luz é a menaquinona.

Em doses relativamente altas de radiação quase UV, são observados efeitos mutagênicos e letais. Os danos no DNA não são causados ​​tanto pelos próprios raios UV, mas por várias outras moléculas excitadas pela luz. E nestes efeitos, a absorção próxima do UV pela 4-tiouredina é importante. Os efeitos mutagênicos e letais do UV próximo dependem em grande parte da presença de oxigênio.

O efeito letal da irradiação UV próxima pode estar associado a danos não apenas no DNA, mas também nas membranas, em particular nos seus sistemas de transporte. A sensibilidade ao UV próximo de uma bactéria pode depender fortemente do estágio de crescimento da cultura, o que não é observado sob a influência do UV distante.

O efeito do UV próximo pode ser mediado por um fotossensibilizador. Assim, na presença de acridina em E. coli, o UV próximo causa ruptura tanto do DNA quanto da membrana citoplasmática externa, como resultado das células se tornarem sensíveis à lisozima, detergentes e choque osmótico.

Perto do UV pode, em baixas doses de radiação, causar fotoprojeção, ou seja, reduzir o efeito biológico da subsequente irradiação UV distante. As ideias sobre o mecanismo deste efeito são contraditórias. Em doses relativamente altas de irradiação quase UV, o efeito oposto pode ser observado, ou seja, aumentando o efeito da subsequente irradiação UV distante.

UV Médio- esta é uma radiação com comprimento de onda de 320 - 290 nm, e UV distante- com comprimento de onda de 290 - 200 nm. Os efeitos biológicos do UV médio e distante são semelhantes. Como já mencionado, quando expostas à luz solar, a morte das bactérias está associada principalmente à ação dos UV. O limite inferior do comprimento de onda da luz que atinge a superfície da Terra é de cerca de 290 nm, mas em pesquisas são usadas fontes de luz com comprimento de onda mais curto. Acredita-se que a resistência do corpo à radiação solar, via de regra, corresponde à sua resistência às radiações não ionizantes de fontes artificiais.

O DNA absorve UV intensamente na região de 240 - 300 nm, ou seja, na região do UV médio e distante, com pico de absorção em 254 nm. Isto explica a alta eficiência mutagênica e letal da irradiação UV média e distante. A formação de dímeros de pirimidina no DNA é o principal mecanismo responsável pelos efeitos letais e mutagênicos. Os dímeros podem conter 2 resíduos adjacentes de timina ou citosina ou 1 resíduo de timina e 1 resíduo de citosina. Sob a influência da irradiação UV, também ocorrem a hidroxilação da citosina e do uracil, a formação de adutos citosina-timina, ligações cruzadas DNA-proteína, formação de ligações cruzadas de DNA, quebras de fita e desnaturação do DNA. Esses danos aumentam com o aumento da intensidade da radiação.

Radiação ionizante constitui um determinado componente da radiação natural, determinado por isótopos instáveis ​​​​que estão constantemente presentes no solo e na precipitação. Em áreas onde ocorrem minerais radioativos, a radiação natural de fundo aumenta. Os isótopos podem entrar nos organismos vivos e então são expostos à irradiação interna. Às vezes, as bactérias são capazes de acumular certos elementos em quantidades muito grandes.

A radiação ionizante também ocorre sob a influência dos raios cósmicos. O espaço sideral serve como fonte de raios cósmicos primários, que dão origem a raios secundários que afetam os organismos vivos. A intensidade dessa radiação depende da latitude geográfica, especialmente da altitude acima do nível do mar, e aproximadamente dobra a cada 1.500 m. Durante as explosões solares, o fundo da radiação cósmica aumenta. A radiação ionizante artificial ocorre como resultado de testes armas nucleares, operação de usinas nucleares, uso de radioisótopos para fins médicos, científicos e outros. A presença de tais fontes é a razão pela qual os microrganismos hoje estão expostos a altas doses irradiação.

A radiação ionizante também causa danos ao DNA, que geralmente são divididos em diretos e indiretos, decorrentes da formação de radicais livres. O dano consiste predominantemente em quebras de fita simples ou dupla na molécula de DNA.

A radiorresistência de várias bactérias varia muito e é controlada por muitos genes. Mutantes que são mais radiorresistentes ou radiossensíveis podem ser obtidos com relativa facilidade. A radiorresistência depende principalmente do funcionamento de vários sistemas de reparo e regulação. Ao mesmo tempo, o grau de resistência do corpo a vários tipos de radiação, especialmente UV e radiação ionizante, pode não corresponder. Vários sistemas de reparo bacteriano serão discutidos abaixo.

Foi estabelecida uma ligação entre a radiorresistência das bactérias e as características do seu habitat. Assim, microrganismos isolados de fontes minerais de radônio revelam-se 3 a 10 vezes mais resistentes à radiação do que organismos da mesma espécie isolados de água não radioativa. Nos sistemas de resfriamento de reatores nucleares, onde a dose média de radiação ultrapassa 10 6 FER (equivalente físico dos raios X), vivem diversas bactérias, em particular representantes do gênero Pseudomonas. No entanto, é geralmente difícil encontrar uma explicação razoável para o significado adaptativo da elevada radiorresistência de algumas bactérias. A resistência à rádio de alguns cocos isolados de produtos irradiados é especialmente alta. Neste caso, é óbvio que a irradiação poderia servir como fator de seleção, mas não como fator causador de adaptação. Assim, a dose de UV necessária para inativar 90% das células de uma cepa de E. coli resistente a UV é de cerca de 1.000 erg/mm2, enquanto para alcançar o mesmo efeito em Deinococcus radiodurans é necessária uma dose de 10.000 - 15.000 erg/mm2. necessário." 2 ou 5 x 10 5 rad no caso de irradiação radioativa. O coccus Deinococcus radiophilus é ainda mais resistente à radiação UV e y. Como já mencionado, o nível de radiorresistência é determinado principalmente pelo grau de desenvolvimento dos sistemas de reparo .Deinococcus radiodurans é aparentemente capaz de reparar até mesmo quebras de fita dupla de DNA que são letais para a maioria dos microrganismos.

O grau de resistência à radiação de algumas bactérias excede significativamente o nível máximo de radiação que os organismos podem encontrar na natureza. A explicação mais provável para esta discrepância pode ser a suposição de que a resistência ao rádio é apenas uma das diversas manifestações da ação dos sistemas de uso geral. Seria mais correto falar do grau de resistência das bactérias a certos distúrbios na estrutura de suas células do que da resistência à influência de certos fatores ambientais, uma vez que os mesmos distúrbios podem ser causados por vários motivos. Isto se aplica principalmente aos sistemas de reparo de danos ao DNA.

Os microrganismos são encontrados nos nichos ecológicos mais inadequados, em nossa opinião. Assim, alguns tipos de bactérias (Bacillus submarinus) são capazes de viver nos oceanos a uma profundidade de mais de 5.000 m, suportando pressões hidrostáticas acima de 3,1–10 8 Pa, as bactérias extremamente termofílicas Thermus aquaticus são isoladas da água e do lodo de fontes termais, cuja temperatura chega a 92°C, bactérias extremamente halofílicas encontradas nas águas do Mar Morto.

Certos fatores ambientais podem ter efeitos diferentes sobre os microrganismos, ter um efeito deprimente sobre eles ou causar a morte da população microbiana. O efeito positivo ou negativo do fator ativo é determinado tanto pela natureza do próprio fator quanto pelas propriedades do microrganismo.

Umidade. A presença de umidade determina o nível de processos metabólicos na célula, o fluxo de substâncias do substrato nutriente para ela, a energia de crescimento e reprodução das bactérias.

A maioria das bactérias se desenvolve normalmente em umidade ambiental acima de 20%.

A secagem das bactérias leva à desidratação do citoplasma celular, à cessação quase completa dos processos metabólicos e, finalmente, à transição da célula microbiana para um estado de animação suspensa. A secagem é utilizada no armazenamento de alimentos.

Muitas vezes, mesmo em condições de secagem profunda, as bactérias permanecem viáveis. Assim, o Mycobacterium tuberculosis permanece viável no escarro seco de um paciente por mais de 10 meses; os esporos do bacilo do antraz em estado seco sobrevivem até 10 anos; Método sublimação (secagem) Atualmente, é amplamente utilizado para armazenamento a longo prazo de vacinas vivas contra tuberculose, peste, varíola, gripe, bem como para manutenção de culturas industriais e museológicas de microrganismos.

Temperatura. A atividade vital dos procariontes depende diretamente da faixa de temperatura. É caracterizada por três pontos cardeais: a temperatura mínima abaixo da qual cessa o crescimento e desenvolvimento das bactérias; a temperatura ideal correspondente à maior taxa de crescimento de um micróbio, a temperatura máxima acima da qual a taxa de crescimento das bactérias praticamente diminui para zero. Com base na faixa de temperatura, todos os procariontes são divididos em 3 grupos: psicrófilos, mesófilos e termófilos.

Psicrófilos(do grego psychros - frio, phileo - amor) são representados por bactérias que se desenvolvem quando baixas temperaturas de – 5 a 20–35 0 C. Entre eles, distingue-se um subgrupo de psicrófilos obrigatórios, incapazes de crescer em temperaturas acima de 20 ° C. Estas são bactérias de lagos profundos, mares e oceanos do norte. O segundo subgrupo muito grande consiste em psicrófilos facultativos - bactérias que se adaptaram à ação de temperaturas variáveis ​​de –5°C a 20–35°C e habitam a zona climática temperada.

As baixas temperaturas retardam os processos metabólicos nas células, o que é a base para o uso de geladeiras, adegas e geleiras para armazenamento de alimentos. Muitos microorganismos na espessura gelo natural capaz de permanecer em estado de animação suspensa “enterrado” por até 12.000 anos.

PARA mesófilos(do grego mesos - média) refere-se à esmagadora massa de procariontes, para os quais a faixa de temperatura está entre 10–47 ° C, com temperaturas ideais de 30–40 ° C. Este grupo inclui muitas bactérias patogênicas, causando doenças animais de sangue quente e humanos.

Termófilos(do grego garrafa térmica - calor, calor) constituem um grupo diversificado de bactérias que crescem na faixa de temperatura de 10 a 55–60° C. Os termófilos facultativos desenvolvem-se com igual sucesso em temperaturas de 55–60° C e de 10–20° C. , e termófilos obrigatórios, incapazes de crescer em temperaturas abaixo de 40° C. Termófilos extremos vivem em temperaturas acima de 70° C. Eles foram isolados de fontes termais e atribuídos aos gêneros Thermomicrobium, Thermus, Thermothrix, etc. temperaturas esporos bacterianos que podem suportar temperaturas de ebulição por duas a três horas.

Energia Radiante. Diferentes tipos de radiação têm efeitos diferentes nas bactérias. A radiação infravermelha (comprimentos de onda de 760 nm a 400 μm) não é capaz de causar alterações fotoquímicas significativas nas células vivas. Os raios X (comprimentos de onda inferiores a 10 nm) ionizam macromoléculas de células vivas. As alterações fotoquímicas resultantes causam o desenvolvimento de mutações ou morte celular. Espécies selecionadas as bactérias são notavelmente resistentes aos raios X. São bactérias tiônicas que vivem em depósitos de minério de urânio, assim como a bactéria Micrococcus radiodurans, isolada da água de reatores nucleares com uma dose de radiação ionizante de 2 a 3 milhões de rads.

A luz visível (comprimentos de onda de 380 a 760 nm) tem efeito benéfico apenas no desenvolvimento de bactérias fotossintéticas.

Os raios ultravioleta com comprimento de onda de 253,7 nm têm um forte efeito. O efeito bactericida dos raios ultravioleta sobre as bactérias baseia-se na sua utilização para a desinfecção de alimentos, meios de cultura, pratos, bem como na desinfecção de enfermarias, salas de cirurgia e maternidades.

Ultrassom. O ultrassom são vibrações de ondas sonoras de alta frequência (mais de 20.000 Hz). O ultrassom tem um poderoso efeito bactericida sobre os procariontes. A força desta ação depende da frequência das vibrações, da duração da exposição, bem como do estado fisiológico e das características individuais do microrganismo. Com sonicação prolongada de uma cultura microbiana, observa-se um efeito letal de 100%.

O efeito do ultrassom são alterações físico-químicas irreversíveis nos componentes da célula microbiana e dano mecânico todas as estruturas celulares. Atualmente, o ultrassom é utilizado para esterilizar alimentos, equipamentos de laboratório e vacinas.

Reação ambiental. A reação do meio ambiente é um dos fatores importantes que determinam o desenvolvimento das bactérias, afetando a solubilidade das substâncias nutrientes do substrato e sua entrada na célula. Uma mudança na reação do meio ambiente é frequentemente acompanhada por um aumento na concentração de compostos tóxicos.

Os procariontes podem ser divididos em vários grupos em relação à acidez do ambiente. A grande maioria deles pertence a neutrófilos, para o qual um ambiente neutro é ideal. Neste grupo, muitas bactérias são capazes de exibir resistência a ácidos ou álcalis.

Entre os procariontes existem acidófilos, desenvolvendo-se em um ambiente ácido com um valor de pH de 2–3. Acidófilos moderados incluem bactérias que vivem na água de pântanos e lagos ácidos, bem como em solos ácidos com
pH 3–4. Acidófilos extremos são bactérias dos gêneros Thiobacillus e Sulfomonas, assim como Thermoplasma acidophila.

Alcalofílico bactérias existem em um ambiente alcalino. As bactérias alcalifílicas incluem representantes dos gêneros Bacillus e Vibrio cholerae, cuja reprodução aumenta em valores de pH acima de 9.

O uso de marinadas baseia-se no efeito negativo do aumento da acidez na maioria dos microrganismos.

Oxigênio. A maioria dos procariontes necessita de oxigênio para sobreviver e são chamados aeróbios obrigatórios (estritos).

Os aeróbios obrigatórios são capazes de suportar concentrações de oxigênio de cerca de 40–50%. Bactérias para as quais o oxigênio molecular é necessário em pequenas quantidades - não mais que 2% - são chamadas microaerófilos.

O segundo grupo de procariontes consiste em microrganismos, para cuja atividade vital o oxigênio molecular não é necessário. Tais microorganismos são chamados anaeróbios obrigatórios. Estes incluem ácido butírico, formador de metano, redutor de sulfato e algumas outras bactérias. Nas células dos anaeróbios obrigatórios, a oxidação das substâncias do substrato ocorre sem a participação de oxigênio. Estes incluem representantes dos gêneros Methanobacterium, Methanosarcina, Fusobacterium, etc.

Muitos tipos de bactérias do ácido butírico exibem resistência ao oxigênio molecular e são chamadas aerotolerante. Um exemplo de aerotolerantes são as bactérias do gênero Clostridium. Os endósporos de bactérias do ácido butírico exibem uma aerotolerância particular. Os procariontes, capazes de crescer tanto em condições aeróbicas quanto anaeróbicas e de mudar seu metabolismo energético de um método de obtenção de energia para outro, são chamados aeróbios facultativos ou anaeróbios facultativos. Exemplos de anaeróbios facultativos são bactérias desnitrificantes e dessulfatantes, bem como um grande grupo de enterobactérias.

Anti-sépticos. Os compostos químicos que têm um efeito prejudicial sobre os microrganismos são chamados anti-sépticos.

O efeito de um anti-séptico sobre as bactérias pode ser bacteriostático ou bactericida. O efeito bacteriostático apenas interrompe o crescimento e a reprodução das células microbianas; bactericida - causa a morte de bactérias, muitas vezes acompanhada de lise celular. O efeito resultante depende da própria natureza compostos químicos, sua concentração, na duração da ação do anti-séptico sobre os microrganismos, bem como nos fatores ambientais associados - temperatura, valor de pH, etc.

Os anti-sépticos são representados por diversos compostos orgânicos e inorgânicos. Dos compostos inorgânicos, os anti-sépticos fortes são os sais de metais pesados ​​​​- mercúrio (sublimado), chumbo, prata, zinco, etc. Os sais de mercúrio, prata e arsênico exibem um forte efeito inibitório sobre as enzimas das células microbianas. Mesmo em pequenas concentrações de 1:1000, os sais de metais pesados ​​causam a morte da maioria das bactérias em poucos minutos.

Dos compostos orgânicos, os álcoois etílico e isopropílico (soluções a 70%), o fenol, o cresol e seus derivados e o formaldeído têm efeito anti-séptico. O fenol (ácido carbólico) é especialmente amplamente utilizado. A maioria dos micróbios morre pela ação de uma solução de ácido carbólico a 1–5%. O formaldeído é um forte anti-séptico.

ovaniya. A faixa de temperatura na qual o crescimento de bactérias psicrofílicas é possível varia de -10 a 40 °C, e a temperatura ótima varia de 15 a 40 °C, aproximando-se da temperatura ótima das bactérias mesófilas.

Os mesófilos incluem o principal grupo de bactérias patogênicas e oportunistas. Eles crescem na faixa de temperatura de 10-47 °C; o crescimento ideal para a maioria deles é de 37 °C.

Em temperaturas mais altas (40 a 90 °C), desenvolvem-se bactérias termofílicas. No fundo do oceano, em águas quentes com sulfureto, vivem bactérias que se desenvolvem a uma temperatura de 250-300 ° C e a uma pressão de 262 atm. Os termófilos vivem em fontes termais e participam dos processos de autoaquecimento de esterco, grãos e feno. Disponibilidade grandes quantidades termófilos no solo indica sua contaminação com esterco e composto. Como o esterco é o mais rico em termófilos, eles são considerados um indicador de contaminação do solo.

O fator temperatura é levado em consideração na esterilização. As formas vegetativas de bactérias morrem a uma temperatura de 60 ° C durante 20-30 minutos; esporos - em autoclave a 120 °C sob pressão de vapor.

Os microrganismos resistem bem a baixas temperaturas. Portanto, podem ser armazenados congelados por muito tempo, inclusive na temperatura do gás líquido (-173 ° C).

Secagem. A desidratação causa disfunção da maioria dos microrganismos. Os microrganismos patogênicos (agentes causadores de gonorréia, meningite, cólera, febre tifóide, disenteria, etc.) são mais sensíveis à secagem. Os microrganismos protegidos pelo muco do escarro são mais resistentes. Assim, as bactérias da tuberculose no escarro podem resistir à secagem por até 90 dias. Algumas bactérias formadoras de cápsulas e muco são resistentes à dessecação. Mas os esporos bacterianos são particularmente resistentes.

A secagem sob vácuo a partir do estado congelado - liofilização - é utilizada para prolongar a viabilidade e preservação de microrganismos. Culturas liofilizadas de microrganismos e preparações imunobiológicas são preservados por muito tempo (vários anos) sem alterar suas propriedades originais.

Efeito da radiação. Radiação não ionizante - raios ultravioleta e infravermelhos da luz solar, bem como radiação ionizante - radiação gama substâncias radioativas e elétrons de alta energia têm um efeito prejudicial sobre os microrganismos após um curto período de tempo. Os raios UV são usados ​​para desinfetar o ar e diversos objetos em hospitais, maternidades e laboratórios microbiológicos. Para tanto, são utilizadas lâmpadas UV bactericidas com comprimento de onda de 200-450 nm.

A radiação ionizante é usada para esterilizar vidrarias microbiológicas plásticas descartáveis, meios de cultura, curativos, medicação etc. Porém, existem bactérias que são resistentes à radiação ionizante, por exemplo Micrococcus radiodurans foi isolado de um reator nuclear.

Ação de produtos químicos. Os produtos químicos podem ter diferentes efeitos sobre os microrganismos: servir como fontes de nutrição; não exercer qualquer influência; estimular ou suprimir o crescimento. Os produtos químicos que destroem microorganismos no meio ambiente são chamados de desinfetantes. O processo de destruição de microrganismos no meio ambiente é denominado desinfecção. Os produtos químicos antimicrobianos podem ter efeitos bactericidas, virucidas, fungicidas, etc.

As substâncias químicas utilizadas para desinfecção pertencem a vários grupos, entre os quais as mais amplamente representadas são as substâncias relacionadas com compostos contendo cloro, iodo e bromo e agentes oxidantes. Nas preparações que contêm cloro, o cloro tem efeito bactericida. Esses medicamentos incluem alvejantes, cloraminas, pantocídeo, neopantocídeo, hipoclorito de sódio, hipoclorito de cálcio, desam, clordesina, sulfoclorantina, etc. A iodopirina e a dibromantina são consideradas medicamentos antimicrobianos promissores à base de iodo e bromo. Os agentes oxidantes intensos são o peróxido de hidrogênio, o permanganato de potássio, etc. Eles têm um efeito bactericida pronunciado.

Os fenóis e seus derivados incluem fenol, lisol, lisoide, creosoto, creolina, clor-p-naftol e hexaclorofeno.

Também são produzidos sabonetes bactericidas: fenol, alcatrão, verde médico, “Higiene”. O sabonete “Higiene” contém 3-5% de hexaclorofeno, possui as melhores propriedades bactericidas e é recomendado para a lavagem das mãos de funcionários de hospitais de doenças infecciosas, maternidades, instituições infantis, estabelecimentos de alimentação e laboratórios microbiológicos.

Os ácidos e seus sais (oxolínico, salicílico, bórico) também têm efeito antimicrobiano; álcalis (amônia e seus sais, bórax); álcoois (etanol 70-80°, etc.); aldeídos (formaldeído, p-propiolactona).

Um grupo promissor de desinfetantes são os surfactantes relacionados a compostos quaternários e anfólitos, que possuem propriedades bactericidas, detergentes e baixa toxicidade (nirtano, anfolano, etc.).

Para desinfetar instrumentos de precisão (por exemplo, em naves espaciais), bem como equipamentos e equipamentos, é utilizada uma mistura gasosa de óxido de etileno e brometo de metila. A desinfecção é realizada em condições seladas.

Influência de fatores biológicos. Os microrganismos mantêm várias relações entre si. A coexistência de dois organismos diferentes é chamada de simbiose (do grego simbiose - vida em conjunto). Existem várias opções de relações benéficas: metabiose, mutualismo, comensalismo, satéliteismo.

Metabiose é uma relação entre microrganismos em que um microrganismo utiliza os resíduos de outro organismo para suas funções vitais. A metabiose é característica das bactérias nitrificantes do solo, que usam amônia para o metabolismo - um produto residual das bactérias amonificantes do solo.

O mutualismo é uma relação mutuamente benéfica entre diferentes organismos. Um exemplo de simbiose mutualística são os líquenes - uma simbiose de um fungo e algas verde-azuladas. Recebendo de células de algas matéria orgânica, o fungo, por sua vez, fornece-lhes sais minerais e protege-os do ressecamento.

Comensalismo (do latim commensalis - companheiro de mesa) - coabitação de indivíduos tipos diferentes, em que uma espécie se beneficia da simbiose sem causar danos à outra. Comensais são bactérias, representantes da microflora humana normal.

Satellismo é um aumento no crescimento de um tipo de microrganismo sob a influência de outro microrganismo. Por exemplo, colônias de levedura ou sarcina, liberando metabólitos no meio nutriente, estimulam o crescimento de colônias de microrganismos ao seu redor. Com o crescimento conjunto de diversos tipos de microrganismos, suas funções e propriedades fisiológicas podem ser ativadas, o que leva a um efeito mais rápido no substrato.

As relações antagônicas, ou simbiose antagônica, se expressam na forma de efeito adverso de um tipo de microrganismo sobre outro, levando a danos e até à morte deste último. Microorganismos antagonistas são comuns no solo, na água e no corpo de humanos e animais. A atividade antagônica de representantes da microflora normal do intestino grosso humano - bifidobactérias, lactobacilos, E. coli, etc., que são antagonistas da microflora putrefativa, é bem conhecida.

O mecanismo das relações antagônicas é variado. Uma forma comum de antagonismo é a formação de antibióticos - produtos metabólicos específicos de microrganismos que suprimem o desenvolvimento de microrganismos de outras espécies. Existem outras manifestações de antagonismo, por exemplo, a elevada taxa de reprodução, a produção de bacteriocinas, em particular colicinas, a produção de ácidos orgânicos e outros produtos que alteram o pH do ambiente.

4.7. Microflora de matérias-primas medicinais vegetais, microrganismos fitopatogênicos, controle microbiológico de medicamentos

As matérias-primas fitoterápicas podem ser contaminadas com microrganismos durante o processo de sua produção: a infecção ocorre através da água, dos recipientes farmacêuticos não estéreis, do ar das instalações de produção e das mãos do pessoal. A contaminação também ocorre devido à microflora normal das plantas e microrganismos fitopatogênicos - patógenos de doenças de plantas. Microorganismos fitopatogênicos são capazes de se espalhar e infectar um grande número de plantas.

Os microrganismos que normalmente se desenvolvem na superfície das plantas são classificados como epífitas (do grego epi - acima, fiton - planta). Não causam danos, são antagonistas de alguns microrganismos fitopatogênicos e crescem devido às secreções normais das plantas e à contaminação orgânica da superfície da planta. A microflora epífita impede a penetração de microrganismos fitopatogênicos nos tecidos vegetais, fortalecendo assim a imunidade das plantas. Maior quantidade A microflora epifítica consiste em bactérias gram-negativas Erwinia herbicola, que formam colônias amarelo-ouro em ágar peptona de carne. Essas bactérias são antagonistas do agente causador da podridão mole dos vegetais. Outras bactérias também são encontradas normalmente - Pseudomonas fluorescens, menos comumente Bacillus mesentericus e uma pequena quantidade de fungos. Os microrganismos são encontrados não apenas nas folhas e caules, mas também nas sementes das plantas. A violação da superfície das plantas e de suas sementes contribui para o acúmulo de grandes quantidades de poeira e microorganismos sobre elas. A composição da microflora vegetal depende da espécie, idade da planta, tipo de solo e temperatura ambiente. Quando a umidade aumenta, o número de microrganismos epífitos aumenta e, quando a umidade diminui, diminui.

No solo, próximo às raízes das plantas, existe uma quantidade significativa de

Os microrganismos, de acordo com a sua sensibilidade à radiação, são geralmente classificados na seguinte ordem: - as bactérias são as mais sensíveis, depois os bolores, leveduras, esporos bacterianos e vírus. Porém, essa divisão não é absoluta, pois entre as bactérias existem espécies mais radiorresistentes que os vírus.

A radiossensibilidade dos microrganismos é modificada por vários fatores, tanto internos: a natureza genética da própria célula, a fase de vida da célula e outros, quanto externos: temperatura, concentração de oxigênio e outros gases, a composição e propriedades do ambiente em qual a irradiação é realizada, bem como o tipo de exposição à radiação e sua potência e outros fatores. A radiossensibilidade dos microrganismos é significativamente inferior à das plantas e animais em 1-2 ordens de grandeza. Em alguns casos, o efeito bactericida para algumas espécies só pode ser alcançado em doses significativas: 1-2 Mrad;

Já nas primeiras etapas do estudo da sensibilidade à radiação dos microrganismos, foi demonstrado que na dose de 5.000 R a taxa de sobrevivência da E. coli foi significativamente reduzida e na dose de 20 kR 95% das bactérias morreram. A cultura de microrganismos de cada tipo contém uma mistura de células que diferem na sensibilidade à radiação. Por exemplo, para uma cultura de Escherichia coli, 66% do LD50 correspondeu a uma dose de 1,2 krad, e para 34% das bactérias - 3,5 krad. Quando bactérias são irradiadas grupo intestinal raios gama, sua inativação ocorre na faixa de 24 a 168 krad, e a morte de todas as células em doses de cerca de 300 krad.

Para obter o mesmo efeito biológico, diferentes tipos de microrganismos requerem diferentes doses de radiação. Estas diferenças dependem de uma série de características biológicas das bactérias irradiadas, condições de irradiação, influências ambientais e outros factores. É dada especial importância à sensibilidade desigual do metabolismo dos ácidos nucleicos e do DNA de diferentes organismos à exposição à radiação.

A sensibilidade das bactérias à radiação varia significativamente dentro da mesma espécie e até mesmo dentro de uma população. células bacterianas. A população de células é constituída por bactérias, dispostas de acordo com sua resistência à radiação em uma série variacional, bem como de acordo com outras características biológicas. Portanto, células particularmente radiorresistentes estão sempre presentes na população, para matá-las é necessário irradiar com doses mais potentes do que aquelas que matam a maior parte das células mais radiossensíveis; As bactérias Gram-positivas são menos sensíveis à radiação do que as bactérias Gram-negativas.

Os esporos bacterianos têm radiossensibilidade muito baixa, mas mesmo entre os microrganismos não formadores de esporos existem organismos cuja radiorresistência pode exceder a dos esporos. Na maioria das vezes eles pertencem às cocas ou sarcins. Sabe-se que os micrococos têm uma dose semiletal de 400 krad (4 kGy). Durante a esterilização por radiação de carne, peixe e outros produtos, os cocos foram encontrados com mais frequência após irradiação em doses de 600 a 1.500 krad. Um exemplo de alta resistência ao rádio também podem ser as bactérias isoladas das águas dos reatores nucleares.

A mudança das condições ambientais afeta a atividade vital dos microrganismos. Fatores ambientais físicos, químicos e biológicos podem acelerar ou suprimir o desenvolvimento de micróbios, alterar suas propriedades ou até mesmo causar a morte.

Os fatores ambientais que têm o efeito mais notável incluem umidade, temperatura, acidez e composição química ambiente, a ação da luz e outros fatores físicos.

Umidade

Os microrganismos podem viver e desenvolver-se apenas num ambiente com um certo teor de humidade. A água é necessária para todos os processos metabólicos dos microrganismos, para a pressão osmótica normal na célula microbiana, para manter a sua viabilidade. Diferentes microrganismos têm diferentes necessidades de água. As bactérias gostam principalmente de umidade; quando a umidade ambiental está abaixo de 20%, seu crescimento para. Para moldes, o limite inferior de umidade ambiental é de 15%, e com umidade significativa do ar é menor. A sedimentação do vapor d'água do ar na superfície do produto promove a proliferação de microrganismos.

Quando o teor de água no meio diminui, o crescimento de microrganismos diminui e pode parar completamente. Portanto, os alimentos secos podem ser armazenados por muito mais tempo do que os alimentos com alta umidade. A secagem dos alimentos permite mantê-los em temperatura ambiente sem refrigeração.

Alguns micróbios são muito resistentes à secagem; algumas bactérias e leveduras podem sobreviver em estado seco por até um mês ou mais. Esporos de bactérias e fungos permanecem viáveis ​​na ausência de umidade por dezenas e às vezes centenas de anos.

Temperatura

A temperatura é o fator mais importante para o desenvolvimento de microrganismos. Para cada microrganismo existe um regime de temperatura mínimo, ótimo e máximo para crescimento. Com base nesta propriedade, os micróbios são divididos em três grupos:

• psicrófilos - microrganismos que crescem bem a baixas temperaturas com mínimo a -10-0 °C, ótimo a 10-15 °C;
• mesófilos - microrganismos para os quais o crescimento óptimo é observado a 25-35 °C, mínimo a 5-10 °C, máximo a 50-60 °C;
• termófilos - microrganismos que crescem bem em temperaturas relativamente altas, com crescimento ideal entre 50 e 65 °C, máximo em temperaturas acima de 70 °C.

A maioria dos microrganismos são mesófilos, para os quais a temperatura ideal é de 25-35 °C. Portanto, armazenar produtos alimentícios nesta temperatura leva à rápida proliferação de microrganismos neles e à deterioração dos alimentos. Alguns micróbios, quando significativamente acumulados nos produtos, podem levar a intoxicação alimentar pessoa. Microrganismos patogênicos, ou seja, ligando doenças infecciosas os humanos também são mesófilos.

As baixas temperaturas retardam o crescimento dos microrganismos, mas não os matam. Refrigerado produtos alimentares O crescimento dos microrganismos é lento, mas continua. A temperaturas abaixo de 0°C, a maioria dos micróbios para de se reproduzir, ou seja, Quando os alimentos são congelados, o crescimento de micróbios cessa, alguns deles morrem gradualmente. Foi estabelecido que a temperaturas abaixo de 0 °C, a maioria dos microrganismos entra num estado semelhante à anabiose, mantém a sua viabilidade e continua o seu desenvolvimento à medida que a temperatura aumenta. Esta propriedade dos microrganismos deve ser levada em consideração durante o armazenamento e posterior processamento culinário de produtos alimentícios. Por exemplo, a salmonela pode persistir por muito tempo na carne congelada e, após descongelar a carne, em condições favoráveis, acumula-se rapidamente em quantidades perigosas para os seres humanos.

Quando exposto alta temperatura excedendo a resistência máxima dos microrganismos, eles morrem. As bactérias que não têm a capacidade de formar esporos morrem quando aquecidas em um ambiente úmido a 60-70°C em 15-30 minutos, a 80-100°C em poucos segundos ou minutos. Os esporos bacterianos têm uma resistência ao calor muito maior. Eles são capazes de suportar 100 °C por 1-6 horas a uma temperatura de 120-130 °C, os esporos bacterianos em um ambiente úmido morrem após 20-30 minutos; Os esporos de mofo são menos resistentes ao calor.

O processamento culinário térmico de produtos alimentícios na alimentação pública, a pasteurização e a esterilização de produtos na indústria alimentícia levam à morte parcial ou total (esterilização) das células vegetativas dos microrganismos.

Durante a pasteurização, o produto alimentar é exposto a efeitos mínimos de temperatura. Dependendo do regime de temperatura, distinguem-se a pasteurização baixa e alta.

A baixa pasteurização é realizada a uma temperatura não superior a 65-80 ° C, durante pelo menos 20 minutos para melhor garantir a segurança do produto.

A alta pasteurização é uma exposição de curto prazo (não mais de 1 minuto) do produto pasteurizado a uma temperatura acima de 90 °C, o que leva à morte da microflora patogênica não portadora de esporos e ao mesmo tempo não acarreta alterações significativas. propriedades naturais produtos pasteurizados. Alimentos pasteurizados não podem ser armazenados sem refrigeração.

A esterilização envolve a libertação do produto de todas as formas de microorganismos, incluindo esporos. A esterilização de alimentos enlatados é realizada em dispositivos especiais - autoclaves (sob pressão de vapor) a uma temperatura de 110-125 ° C por 20-60 minutos. A esterilização oferece a possibilidade de armazenamento a longo prazo de alimentos enlatados. O leite é esterilizado por meio de tratamento em temperatura ultra-alta (em temperaturas acima de 130 ° C) por alguns segundos, o que permite conservar todos propriedades benéficas leite.

Reação ambiental

A atividade vital dos microrganismos depende da concentração de íons hidrogênio (H +) ou hidroxila (OH -) no substrato onde se desenvolvem. Para a maioria das bactérias, um ambiente neutro (pH cerca de 7) ou ligeiramente alcalino é mais favorável. Bolores e leveduras crescem bem em ambientes ligeiramente ácidos. Um ambiente altamente ácido (pH abaixo de 4,0) inibe o crescimento de bactérias, mas o mofo pode continuar a crescer num ambiente mais ácido. Suprimir o crescimento de microrganismos putrefativos quando o ambiente é acidificado tem aplicações práticas. A adição de ácido acético é utilizada na decapagem de alimentos, o que evita o apodrecimento e permite a conservação dos alimentos. O ácido láctico formado durante a fermentação também inibe o crescimento de bactérias putrefativas.

Concentração de sal e açúcar

O sal de cozinha e o açúcar têm sido utilizados há muito tempo para aumentar a resistência dos alimentos à deterioração microbiana e para melhor conservar os produtos alimentares.

Alguns microrganismos requerem altas concentrações de sal (20% ou mais) para o seu desenvolvimento. Eles são chamados de amantes do sal ou halófilos. Eles podem causar a deterioração de alimentos salgados.

Altas concentrações de açúcar (acima de 55-65%) impedem a proliferação da maioria dos microrganismos; é utilizado no preparo de geléias, geléias ou marmeladas de frutas e bagas; No entanto, estes produtos também podem ser estragados pelo crescimento de bolores osmófilos ou leveduras.

Luz

Alguns microrganismos necessitam de luz para o seu desenvolvimento normal, mas para a maioria deles é prejudicial. Os raios ultravioleta do sol têm efeito bactericida, ou seja, em certas doses de radiação levam à morte de microrganismos. As propriedades bactericidas dos raios ultravioleta das lâmpadas de mercúrio-quartzo são usadas para desinfetar o ar, a água e alguns produtos alimentícios. Os raios infravermelhos também podem causar a morte de micróbios devido a efeitos térmicos. A exposição a esses raios é utilizada no tratamento térmico de produtos. Impacto Negativo pode ter efeito sobre microorganismos campos eletromagnéticos, radiação ionizante e outros fatores ambientais físicos.

Fatores químicos

Alguns produtos químicos podem ter um efeito prejudicial sobre os microrganismos. Os produtos químicos que têm efeito bactericida são chamados anti-sépticos. Estes incluem desinfetantes (lixívia, hipocloritos, etc.) utilizados na medicina, na indústria alimentar e na restauração pública.

Alguns anti-sépticos são utilizados como aditivos alimentares (ácidos sórbico e benzóico, etc.) na produção de sucos, caviar, cremes, saladas e outros produtos.

Fatores biológicos

As propriedades antagônicas de alguns são explicadas pela capacidade de secretá-los em ambiente substâncias com efeitos antimicrobianos (bacteriostáticos, bactericidas ou fungicidas) - antibióticos. Os antibióticos são produzidos principalmente por fungos, menos frequentemente por bactérias, exercem o seu efeito específico sobre certos tipos de bactérias ou fungos (efeito fungicida). Os antibióticos são utilizados na medicina (penicilina, cloranfenicol, estreptomicina, etc.), na pecuária como aditivo alimentar, na indústria alimentícia para preservação de alimentos (várzeas).

Os fitoncidas, substâncias encontradas em muitas plantas e alimentos (cebola, alho, rabanete, raiz-forte, especiarias, etc.), possuem propriedades antibióticas. Os fitoncidas incluem óleos essenciais, antocianinas e outras substâncias. Eles são capazes de causar a morte de microrganismos patogênicos e bactérias putrefativas.

Clara de ovo, ovas de peixe, lágrimas e saliva contêm lisozima, uma substância antibiótica de origem animal.