Изменение условий внешней среды оказывает воздействие на жизнедеятельность микроорганизмов. Физические, химические, биологические факторы среды могут ускорять или подавлять развитие микробов, могут изменять их свойства или даже вызывать гибель.
К факторам среды, оказывающим наиболее заметное действие на , относятся влажность, температура, кислотность и химический состав среды, действие света и других физических факторов.
Влажность
Микроорганизмы могут жить и развиваться только в среде с определенным содержанием влаги. Вода необходима для всех процессов обмена веществ микроорганизмов, для нормального осмотического давления в микробной клетке, для сохранения ее жизнеспособности. У различных микроорганизмов потребность в воде не одинакова. Бактерии относятся в основном к влаголюбивым, при влажности среды ниже 20 % их рост прекращается. Для плесеней нижний предел влажности среды составляет 15%, а при значительной влажности воздуха и ниже. Оседание водяных паров из воздуха на поверхность продукта способствует размножению микроорганизмов.
При снижении содержания воды в среде рост микроорганизмов замедляется и может совсем прекращаться. Поэтому сухие продукты могут храниться значительно дольше продуктов с высокой влажностью. Сушка продуктов позволяет сохранять продукты при комнатной температуре без охлаждения.
Некоторые микробы очень устойчивы к высушиванию, некоторые бактерии и дрожжи в высушенном состоянии могут сохраняться до месяца и более. Споры бактерий и плесневых грибов сохраняют жизнеспособность при отсутствии влаги десятки, а иногда и сотни лет.
Температура
Температура — важнейший фактор для развития микроорганизмов. Для каждого из микроорганизмов существует минимум, оптимум и максимум температурного режима для роста. По этому свойству микробы подразделяются на три группы:
- психрофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при низких температурах с минимумом при -10-0 °С, оптимумом при 10-15 °С;
- мезофилы - микроорганизмы, для которых оптимум роста наблюдается при 25-35 °С, минимум — при 5-10 °С, максимум — при 50-60 °С;
- термофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при относительно высоких температурах с оптимумом роста при 50-65 °С, максимумом — при температуре более 70 °С.
Большинство микроорганизмов относится к мезофилам, для развития которых оптимальной является температура 25-35 °С. Поэтому хранение пищевых продуктов при такой температуре приводит к быстрому размножению в них микроорганизмов и порче продуктов. Некоторые микробы при значительном накоплении в продуктах способны привести к пищевым отравлениям человека. Патогенные микроорганизмы, т.е. вызывающие инфекционные заболевания человека, также относятся к мезофилам.
Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, но не убивают их. В охлажденных пищевых продуктах рост микроорганизмов замедленно, но продолжается. При температуре ниже О °С большинство микробов прекращают размножаться, т.е. при замораживании продуктов рост микробов останавливается, некоторые из них постепенно отмирают. Установлено, что при температуре ниже О °С большинство микроорганизмов впадают в состояние, похожее на анабиоз, сохраняют свою жизнеспособность и при повышении температуры продолжают свое развитие. Это свойство микроорганизмов следует учитывать при хранении и дальнейшей кулинарной обработке пищевых продуктов. Например, в замороженном мясе могут длительно сохраняться сальмонеллы, а после размораживания мяса они в благоприятных условиях быстро накапливаются до опасного для человека количества.
При воздействии высокой температуры, превышающей максимум выносливости микроорганизмов, происходит их отмирание. Бактерии, не обладающие способностью образовывать споры, погибают при нагревании во влажной среде до 60-70 °С через 15-30 мин, до 80-100 °С — через несколько секунд или минут. У спор бактерий термоустойчивость значительно выше. Они способны выдерживать 100 °С в течение 1-6 ч, при температуре 120-130 °С споры бактерий во влажной среде погибают через 20-30 мин. Споры плесеней менее термостойки.
Тепловая кулинарная обработка пищевых продуктов в общественном питании, пастеризация и стерилизация продуктов в пищевой промышленности приводят к частичной или полной (стерилизация) гибели вегетативных клеток микроорганизмов.
При пастеризации пищевой продукт подвергается минимальному температурному воздействию. В зависимости от температурного режима различают низкую и высокую пастеризацию.
Низкая пастеризация проводится при температуре, не превышающей 65-80 °С, не менее 20 мин для большей гарантии безопасности продукта.
Высокая пастеризация представляет собой кратковременное (не более 1 мин) воздействие на пастеризуемый продукт температуры выше 90 °С, которая приводит к гибели патогенной неспороносной микрофлоры и в то же время не влечет за собой существенных изменений природных свойств пастеризуемых продуктов. Пастеризованные продукты не могут храниться без холода.
Стерилизация предусматривает освобождение продукта от всех форм микроорганизмов, в том числе и спор. Стерилизация баночных консервов проводится в специальных устройствах — автоклавах (под давлением пара) при температуре 110-125°С в течение 20-60 мин. Стерилизация обеспечивает возможность длительного хранения консервов. Молоко стерилизуется метолом ультравысокотемпературной обработки (при температуре выше 130 °С) в течение нескольких секунд, что позволяет сохранить все полезные свойства молока.
Реакция среды
Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от концентрации водородных (Н +) или гидроксильных (ОН -) ионов в субстрате, на котором они развиваются. Для большинства бактерий наиболее благоприятна нейтральная (рН около 7) или слабощелочная среда. Плесневые грибы и дрожжи хорошо растут при слабокислой реакции среды. Высокая кислотность среды (рН ниже 4,0) препятствует развитию бактерий, однако плесени могут продолжать расти и в более кислой среде. Подавление роста гнилостных микроорганизмов при подкислении среды имеет практическое применение. Добавление уксусной кислоты используется при мариновании продуктов, что препятствует процессам гниения и позволяет сохранить продукты. Образующаяся при квашении молочная кислота также подавляет рост гнилостных бактерий.
Концентрация соли и сахара
Поваренная соль и сахар издавна используются для повышения стойкости продуктов к микробной порче и лучшей сохранности пищевых продуктов.
Некоторые микроорганизмы нуждаются для своего развития в высоких концентрациях соли (20 % и выше). Их называют солелюбивыми, или галофилами. Они могут вызывать порчу соленых продуктов.
Высокие концентрации сахара (выше 55-65 %) прекращают размножение большинства микроорганизмов, это используется при приготовлении из плодов и ягод варенья, джема или повидла. Однако эти продукты тоже могут подвергаться порче в результате размножения осмофильных плесеней или дрожжей.
Свет
Некоторым микроорганизмам свет необходим для нормального развития, но для большинства из них он губителен. Ультрафиолетовые лучи солнца обладают бактерицидным действием, т. е. при определенных дозах облучения приводят к гибели микроорганизмов. Бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей ртутно-кварцевых ламп используют для дезинфекции воздуха, воды, некоторых пищевых продуктов. Инфракрасные лучи тоже могут вызвать гибель микробов за счет теплового воздействия. Воздействие этих лучей применяют при тепловой обработке продуктов. Негативное воздействие на микроорганизмы могут оказывать электромагнитные поля, ионизирующие излучения и другие физические факторы среды.
Химические факторы
Некоторые химические вещества способны оказывать на микроорганизмы губительное действие. Химические вещества, обладающие бактерицидным действием, называют антисептиками. К ним относятся дезинфицирующие средства (хлорная известь, гипохлориты и др.), используемые в медицине, на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания.
Некоторые антисептики применяются в качестве пищевых добавок (сорбиновая и бензойная кислоты и др.) при изготовлении соков, икры, кремов, салатов и других продуктов.
Биологические факторы
Антагонистические свойства некоторых объясняются способностью их выделять в окружающую среду вещества, обладающие антимикробным (бактериостатическим, бактерицидным или фунгицидным) действием, - антибиотики. Антибиотики продуцируются в основном грибами, реже бактериями, они оказывают свое специфическое действие на определенные виды бактерий или грибов (фунгицидное действие). Антибиотики применяются в медицине (пенициллин, левомицетин, стрептомицин и др.), в животноводстве в качестве кормовой добавки, в пищевой промышленности для консервирования пищевых продуктов (низин).
Антибиотическими свойствами обладают фитонциды — вещества, обнаруженные во многих растениях и пищевых продуктах (лук, чеснок, редька, хрен, пряности и др.). К фитонцидам относятся эфирные масла, антоцианы и другие вещества. Они способны вызывать гибель патогенных микроорганизмов и гнилостных бактерий.
В яичном белке, рыбной икре, слезах, слюне содержится лизоцим — антибиотическое вещество животного происхождения.
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени »
_____________________________________________________
Влияние физических, химических и биологических факторов
на микроорганизмы
Москва – 2011
Грязнева физических, химических и биологических факторов на микроорганизмы /Лекция.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 20с.
Предназначена для студентов высших учебных заведений по специальностям 111801 - «Ветеринария», 020207 - «Биофизика», 020208 - «Биохимия», 110501 – «Ветсанэкспертиза», 080– «Товароведение и экспертиза товаров», 111100 – «Зоотехния».
Рецензенты:
доктор ветеринарных наук, профессор
Утверждены учебно-методической и клинической комиссией факультета ветеринарной медицины ФГОУ ВПО МГАВМиБ (протокол от 21 марта 2011 г.).
Влияние физических, химических и биологических факторов на микроорганизмы
Введение.
1. Физические факторы, влияющие на микроорганизмы.
2. Химические факторы.
3. Биологические факторы.
4. Стерилизация.
5. Приспособляемость микроорганизмов к неблагоприятным факторам окружающей среды.
Заключение.
Вопросы для самоконтроля
Литература
1. , Бурла-кова Г. И., Шайкова подготовка студентов по дисциплине «Микробиология» с тестовыми заданиями: Учебное пособие.– М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2008.
2. , Родионова //Методи-ческие рекомендации по изучению дисциплины и выполнению самостоятельной работы для студентов факультета ветеринар-ной медицины очного, заочного и очно-заочного обучения.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2008.
3. , Госманов микробиология и иммунология : Учебник.- М.: КолосС.- 2006.
4. , Скородумов тикум по ветеринарной микробиологии.- М.: КолосС.- 2008.
5. Поздеев микробиология: Учебник для вузов.- М.: Геотар-Мед.- 2001.
6. , Банникова морфологии популяций патогенных бактерий.- М.: Колос. 2007.
Введение
Жизнь микроорганизмов находится в тесной зависимости от условий окружающей среды, поэтому микроорганизмы должны постоянно к ней приспосабливаться.
Как на человека, животных и растения, так и на микроорганизмы существенное влияние оказывают различные факторы внешней среды. Их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.
Антимикробные факторы окружающей среды |
Физические | Химические | Биологические |
Результаты действия факторов внешней среды на микроорганизмы:
1. Благоприятные.
2. Неблагоприятные (бактериостатическое и бактерицидное действие).
3. Изменяющие свойства микроорганизмов.
4. Индифферентные.
Антимикробные факторы окружающей среды используются при стерилизации , дезинфекции, лечении, соблюдении правил асептики и антисептики и др.
1. Физические факторы, влияющие на микроорганизмы
Из физических факторов наибольшее влияние на микроорганизмы оказывают:
1. Температура.
2. Высушивание (лиофильная сушка).
3. Лучистая энергия (СВЧ-энергия, ультрафиолетовые лучи, ионизирующая радиация).
4. Ультразвук.
5. Давление (атмосферное, гидростатическое, осмотическое).
6. Электричество.
7. Кислотность среды (рН среды).
8. Наличие кислорода.
9. Влажность и вязкость среды обитания.
Температура - один из самых мощных факторов воздействия на микроорганизмы. Они или выживают, или погибают, или приспосабливаются и растут.
Последствия влияния температуры на бактерии:
1. Способность микроорганизмов к выживанию после длительного нахождения в экстремальных температурных условиях.
2. Способность микроорганизмов к росту в экстремальных температурных условиях.
Жизнедеятельность каждого микроорганизма ограничена определенными температурными границами.
Эту температурную зависимость обычно выражают тремя точками:
§ минимальная (min) температура - ниже которой размножение прекращается;
§ оптимальная (opt) температура - наилучшая температура для роста и развития микроорганизмов;
§ максимальная (max) температура - температура, при которой рост клеток или замедляется, или прекращается совсем.
Оптимальная температура обычно приравнивается к температуре окружающей среды.
Все микроорганизмы по отношению к температуре условно можно разделить на 3 группы: психрофилы, мезофиллы, термофилы.
Сапрофиты
Иерсинии
Псевдомонады
Клебсиеллы
Листерии и др.
Оптимальная температура роста и размножения психрофилов
Психрофилы - это холодолюбивые микроорганизмы, растут при низких температурах: min t - 0°С, opt t - от 10-20°С, max t - до 35°С. К таким микроорганизмам относятся обитатели северных морей и водоемов , а также некоторые патогенные бактерии - возбудители иерсиниоза, псевдомоноза, клебсиеллеза, листериоза и др.
К действию низких температур многие микроорганизмы очень устойчивы. Например, листерии, холерный вибрион, некоторые виды синегнойной палочки (Pseudomonas аtrobacter) долго могут храниться во льду, не утратив при этом своей жизнеспособности.
Некоторые микроорганизмы выдерживают температуру до минус 190°С, а споры бактерий могут выдерживать до минус 250°С. Действие низких температур приостанавливает гнилостные и бродильные процессы, поэтому в быту мы пользуемся холодильниками.
При низких температурах микроорганизмы впадают в состояние анабиоза, при котором замедляются все процессы жизнедеятельности, протекающие в клетке. Однако, многие из психрофилов способны быстро вызывать микробиальную порчу пищевых продуктов и кормов, хранящихся при 0°С.
Большинство патогенных и условно-патогенных микроорганизмов
Оптимальная температура роста и размножения мезофилов
Мезофилы - это наиболее обширная группа бактерий, в которую входят сапрофиты и почти все патогенные микроорганизмы, так как opt температура для них 37°С (температура тела), min t - 10°С, max t - 50°C.
Термофилы - теплолюбивые бактерии, развиваются при температуре выше 55°С, min t для них - 40°С, max t – до 100°С. Эти микроорганизмы обитают в основном в горячих источниках. Среди термофилов встречается много споровых форм (В. stearothermo-philus. В. aerothermophilus) и анаэробов.
https://pandia.ru/text/78/203/images/image006_13.jpg" width="335 height=140" height="140">
Вегетативные формы Споры
Температурные диапазоны гибели микроорганизмов
Споры бактерий гораздо устойчивей к высоким температурам, чем вегетативные формы бактерий. Например, споры бацилл сибирской язвы выдерживают кипячение в течение 2 часов.
Все микроорганизмы, включая и споровые, погибают при температуре 165-170°С в течение 1 часа.
Действие высоких температур на микроорганизмы положено в основу стерилизации.
Высушивание . Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов нужна вода. Высушивание приводит к обезвоживанию цитоплазмы и нарушается целостность цитоплазматической мембраны, что ведет к гибели клетки.
Некоторые микроорганизмы (многие виды кокков) под влиянием высушивания погибают уже через несколько минут.
Более устойчивыми к высушиванию являются возбудители туберкулеза, которые могут сохранять свою жизнеспособность до 9 месяцев, а также капсульные формы бактерий.
Особенно устойчивыми к высушиванию являются споры. Например, споры возбудителя сибирской язвы могут сохраняться в почве более 100 лет.
Для хранения микроорганизмов в музеях микробных культур и изготовления сухих вакцинных препаратов из бактерий применяется метод лиофильной сушки.
Сущность метода состоит в том, что в аппаратах для лиофильной сушки – лиофилизаторах микроорганизмы сначала замораживают, а потом высушивают при положительной температуре в условиях вакуума . При этом цитоплазма бактерий замерзает и превращается в лед, а потом этот лед испаряется и клетка остается жива (переход воды из замороженного состояния в газообразное, минуя жидкую фазу - сублимация ).
Замороженные бактерии (I этап лиофильного высушивания)
Образование внеклеточного (а) и внутриклеточного (б) льда при лиофильном высушивании бактерий
Лиофильно высушенные диплококки
При правильном лиофильном высушивании микробные клетки переходят в состояние анабиоза и сохраняют свои биологические свойства в течение нескольких лет.
Лифильно высушенные живая (а) и погибшая (б) бактерии
Если режим лиофильного высушивания не соблюдался (а для разных видов бактерий он различен), то клеточная стенка у бактерий разрывается и они гибнут.
Лучистая энергия . Существуют разные формы лучистой энергии, характеризующиеся различными свойствами, силой и характером действия на микроорганизмы.
В природе бактериальные клетки постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации.
Прямые солнечные лучи губительно действуют на микроорганизмы. Это относится к ультрафиолетовому спектру солнечного света (УФ-лучи).
Растения Фотосинтез Фототропизм Фотопериодизм | Бактерии Фототаксис Мутации Бактерицидное действие | Животные и человек Фотоэритема Фотодинамика |
Вследствие присущей УФ-лучам высокой химической и биологической активности, они вызывают у микроорганизмов инактивацию ферментов, коагуляцию белков, разрушают ДНК в результате чего наступает гибель клетки. При этом обеззараживается только поверхность облученных объектов из-за низкой проникающей способности этих лучей.
Патогенные бактерии более чувствительны к действию УФ-лучей, чем сапрофиты, поэтому в бактериологической лаборатории микроорганизмы выращивают и хранят в темноте.
Опыт Бухнера показывает, насколько УФ-лучи губительно действуют на бактерии: чашку Петри с плотной средой засевают сплошным газоном. Часть посева накрывают бумагой, и ставят чашку Петри на солнце, а затем через некоторое время (15-30 мин) ее ставят в термостат.
Прорастают только те микроорганизмы, которые находились под бумагой. Поэтому значение солнечного света для обеззараживания окружающей среды очень велико.
Используемые для этих целей приборы, испускающие ультразвук, называют ультразвуковыми дезинтеграторами (УЗД).
Высокое давление . К высокому атмосферному или гидростатическому давлению бактерии, а особенно споры, очень устойчивы (барофильные микроорганизмы). В природе встречаются бактерии, которые живут в морях и океанах на глубине м под давлением от 100 до 900 атм. Эти бактерии являются сапрофитными и относятся к археям.
Бактерии переносят давление атм, а споры бактерий - до 20000 атм. При таком высоком давлении снижается активность бактериальных ферментов и токсинов.
Сочетанное действие повышенных температур и повышенного давления используется в паровых стерилизаторах (автоклавах) для стерилизации паром под давлением.
Важным фактором является внутриклеточное осмотическое давление у различных микроорганизмов.
Влияние осмотического давления на микробную клетку:
1. Плазмолиз (потеря воды и гибель клетки) происходит с микроорганизмами, если их помещают в среду с более высоким осмотическим давлением.
2. Плазмоптиз (поступление воды в клетку и разрыв клеточной стенки) – происходит с микроорганизмами при перемещении их в среду с низким осмотическим давлением.
https://pandia.ru/text/78/203/images/image034.jpg" width="219" height="142">Водород" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark">водородных ионов.
Для ацидофилов оптимальная для жизни рН -6,0-7,0; для алкалофилов - 9,0-10,0; для нейтралофилов - 7,5.
Значение рН оказывает существенное влияние на синтез того или иного метаболита.
В ряде случаев оптимум для роста культуры и образования продукта неодинаков. С увеличением температуры культивирования диапозон переносимых значений рН сужается.
Вязкость среды определяет диффузию питательных веществ из объема среды к поверхности клетки.
2. Химические факторы
Известно, что изменение состава и концентрации питательных элементов питательной среды может затормозить, прекратить или стимулировать процессы роста и размножения бактериальной популяции. Следовательно, химические факторы способны влиять на жизнедеятельность микроорганизмов.
Степень воздействия химического агента на микроорганизм может быть различной. Она зависит от химического соединения, его концентрации, продолжительности воздействия, а так же от индивидуальных свойств микроорганизма.
Бактериостатическое действие регистрируется в том случае, если химическое вещество подавляет размножение бактерий, а после его удаления процесс размножения восстанавливается.
Бактерицидное действие вызывает необратимую гибель микроорганизмов.
Некоторые химические вещества безразличны для бактерий, другие могут стимулировать процессы их развития или являться питанием для бактерий. Например, соль NaCl в малых количествах добавляют в питательные среды.
Химические вещества, способные оказывать бактерицидное действие на разные группы микроорганизмов, используют для дезинфекции.
Дезинфекция (уничтожение инфекции, обеззараживание объектов окружающей среды) – это комплекс мероприятий, направленный на уничтожение возбудителей инфекционных болезней в окружающей среде.
Другими словами, дезинфекция – это уничтожение патогенных микроорганизмов во внешней среде с помощью химических веществ, обладающих антимикробным действием.
К химическим веществам, действующим на микроорганизмы относятся:
1. Окислители.
2. Поверхностно-активные вещества.
3. Галогены.
4. Соли тяжелых металлов.
5. Кислоты.
6. Щелочи.
7. Спирты.
8. Фенолы, крезолы и их производные.
9. Альдегиды (формальдегид, формалин).
10. Красители.
По механизму противомикробного действия все химические вещества подразделяются на 5 классов :
1. Денатурирующие белки – коагулируют и свертывают белки.
2. Омыляющие белки – приводят к набуханию и растворению белков.
3. Окисляющие белки - повреждают сульфгидрильные группы активных белков.
4. Реагирующие с фосфатнокислыми группами нуклеиновых кислот.
5. Поверхностно активные вещества - вызывают повреждения клеточной стенки.
Денатурирующие вещества :
§ фенол, крезол и их производные - бактерицидное действие связано с повреждением клеточной стенки и денатурацией белков цитоплазмы;
§ формальдегид - бактерицидное действие обусловлено дегидратацией поверхностных слоев и денатурацией белка;
§ спирты - бактерицидное действие обусловлено способностью отнимать воду и свертывать белки;
§ соли тяжелых металлов (сулема, мертиолат, соли ртути, серебра, цинка, свинца, меди) - положительно заряженные ионы металлов адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности бактерий и изменяют проницаемость их цитоплазматической мембраны, при этом изменяется структура дыхательных ферментов и разобщаются процессы окисления и фосфорилирования в митохондриях.
Омыляющие белки – щелочи, гашеная известь.
Окисляющие белки (хлор, бром, йодосодержащие, перекись водорода, перманганат калия) - выделяют активный атомарный кислород, вызывая цепную реакцию свободнорадикального перекисного окисления липидов, что ведет к деструкции мембран и белков микроорганизмов.
Поверхностно-активные вещества (жирные кислоты, мыла, моющие средства , детергенты) - изменяют энергетическое соотношение поверхности микробной клетки (заряд с отрицательного меняется на положительный), что нарушает проницаемость и осмотическое равновесие.
Галогены (хлорсодержащие: хлорная известь, хлорамин Б, дихлор-1, сульфохлорантин, хлорцин и др.; йодосодержащие: спиртовый раствор йода, йодинол, йодоформ, раствор Люголя и др.) – разрушают ферментативные структуры бактериальной клетки, угнетают гидролитическую и дегидрогеназную активность бактерий, инактивируют такие ферменты, как амилазы и протеазы, денатурируют белки цитоплазмы, а также выделяют атомарный кислород, оказывающий окисляющее действие на микроорганизмы.
Красители (бриллиантовый зеленый, риванол, трипофлавин, метиленовая синь) - обладают сродством к фосфорно-кислым гру-ппам нуклеиновых кислот и нарушают процесс деления бактерий. Многие красители используются в составе антисептиков.
Бактерицидный эффект кислот (салициловая, борная) и щелочей (едкий натр) на микроорганизмы обуславливается:
§ дегидратацией микроорганизмов;
§ изменением рН среды;
§ образованием кислотных и щелочных альбуминатов .
Новое поколение дезинфицирующих средств – четвертичные аммонийные соединения (ЧАС) и их соли.
Одним из наиболее эффективных дезинфицирующих средств на сегодняшний день является Велтолен - жидкий концентрат на основе уникальной отечественной, запатентованной субстанции «Велтон» (клатрат ЧАС с карбамидом).
Велтолен оказывает бактерицидное, фунгицидное, спорулицидное и вирулицидное действие в невысоких концентрациях, безвреден для животных и человека, экологически безопасен.
Механизмы противомикробного действия Велтолена
Антимикробное действие 0,5%-ного раствора Велтолена на возбудителя сибирской язвы B. аnthracis при экспозиция 5 мин. вызывает вакуолизацию цитоплазмы бактерий и отслоение клеточной стенки.
на B .а nthracis при экспозиция 5 мин.
Антимикробное действие 0,5% раствора Велтолена на возбудителя сибирской при экспозиция 15 мин. вызывает отслоение клеточной стенки, ее разрыв и вакуолизацию цитоплазмы.
Антимикробное действие 0,5% раствора Велтолена
на B .а nthracis при экспозиция 15 мин.
Антимикробное действие 0,5% раствора Велтолена на возбудителя сибирской при экспозиция 60 мин. вызывает разрушение большей части бактериальных клеток с потерей клеточной стенки и выхода наружу клеточного детрита. Часть спор под действием Велтолена формирует миелиновые фигуры.
Антимикробное действие 0,5% раствора Велтолена
на B .а nthracis при экспозиция 60 мин.
Активность различных дезинфицирующих веществ не одинакова и зависит от времени экспозиции, концентрации, температуры дезинфицирующих растворов и окружающей среды.
Дезинфекция с помощью химических веществ в качестве составляющей входит в совокупность мер, направленных на уничтожение микроорганизмов не только в окружающей среде, но и в макроорганизме, например, в ране и является основой асептики и антисептики.
Асептика - это комплекс профилактических мероприятий, направленных на предупреждение попадания микроорганизмов в рану или организм человека и животного.
Антисептика - это комплекс мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране или в организме в целом, на предупреждение и ликвидацию воспалительного процесса.
Антисептики - это противомикробные вещества, которые используются для обеззараживания биологических поверхностей.
К антисептическим химическим веществам относятся красители (метиленовый синий, бриллиантовый зеленый) - обладают денатурирующим и литическим эффектом, и производные 8-окси-хинолина (хинозол, нитроксалин, хинолон) и нитрофурана (фурацилин, фуразолидон), которые нарушают биосинтетические и ферментативные процессы в бактериальной клетке.
3. Биологические факторы
К биологическим факторам , негативно воздействующим на микроорганизмы, можно отнести:
§ микроорганизмы-антагонисты;
§ пробиотики;
§ бактериофаги;
§ защитные факторы организма (клеточные и гуморальные).
Во внешней среде и в организме человека и животных обитает огромное количество разных видов микроорганизмов, которые по - разному взаимодействуют между собой.
Молочнокислые бактерии
Хищничество – нападение одного вида бактерии на другой с целью использование другого вида в качестве пищи.
https://pandia.ru/text/78/203/images/image049.jpg" width="302" height="201">
Bdellovibrio bacteriovorus проникает в сальмонеллу
Нейтрализм – микроорганизмы не оказывают друг на друга никакого влияния.
Наибольший интерес для науки и практики представляют различные биологически активные вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, и одними их них является антибиотики.
Антибиотики - продукты метаболизма живых организмов или их аналоги, получаемые синтетическим путем, способные избирательно подавлять рост микроорганизмов.
Термин "антибиотик" был предложен В. Вюименом в 1889 г., чтобы обозначить действующий агент процесса "антибиоза", т. е. сопротивления, оказываемого одним живым организмом другому.
В 1929 году А. Флемингом был открыт пенициллин, который в 1940 году удалось выделить в кристаллическом виде.
Механизм действия антибиотиков на бактерии
Классификация антибиотиков
По биологичес-кому происхождению | По механизму биологического действия | По спектру биологичес- кого действия | По химическому строению |
Эубактерии Род Pseudomo-nas : пиоцианин, вискозин. | Ингибирует синтез клеточной стенки (пенициллины, цефало-спорины) | Узкого спектра (пеницил-лины, цефалоспорины) | Ациклические соединения (микозамин, пирозамин) |
Актиномицеты Род Streptomy ces : тетрациклины, стрептомицины, эритромицин. Род Мicromono-spora : гентамицины, сизомицин. | Нарушает фун-кцию мембран (нистатин, кандицидин) | Широкого спектра (тетрациклины, хлорамфеникол, гентамицин, тобрамицин) | Алициклические соединения (актидион, туевая кислота). Тетрациклины |
Цианобактерии (малинголид) | Подавляет синтез РНК (канами-цин, неомицин) и синтез ДНК (актидион, эдеин) | Противотуберкулезные (стрептомицин, канамицин) | Ароматические соединения (галловая кислота, хлорамфеникол). |
Грибы (пенициллины) | Ингибиторы синтеза пуринов и пиримидинов (азасерин) | Противогрибные (нистатин, кандицин) | Кислородсоде-ржащие гетероциклические соединения (пеницилловая кислота, карлинаоксид) |
Лишайники, растения, водоросли (усниновая кислота, хлореллин) | Подавляет синтез белка (канамицин, тетрациклины, эритромицин, хлорамфеникол) | Противоопухолевые (адриамицин) | Макролиды (эритромицин) |
Животного происхождения (интерферон, экмолин) | Ингибиторы дыхания (усниновая кислота, пиоцианин). Ингибиторы окислительного фосфорилирования (валиномицин, олигомицин) | Противоамебные (фумагиллин) | Аминогликозиды (тобрамицин, гентамицин, стрептомицины). Полипептиды (грамицидины) |
«Феномен жемчужного ожерелья» у возбудителя сибирской язвы при выращивании его на питательной среде с пенициллином
В результате действия на B. аnthracis пени-циллина, у возбудителя разрушается клеточная стенка, образуются шаровидные протопласты, соединенные между собой в виде нитки бус.
Пенициллин способен вызвать разрушение клеточной стенки у многих видов бактерий. До недавнего времени к нему были особенно чувствительны стафилококки и стрептококки.
У большинства грамотрицательных бактерий к пенициллину выработалась устойчивость, связанная с их способностью синтезировать фермент пенициллиназу, разрушающий пенициллин.
https://pandia.ru/text/78/203/images/image055.jpg" width="204" height="169">.jpg" width="224" height="168">DIV_ADBLOCK169">
Возможные механизмы действия пробиотиков:
1. Подавление живых патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.
а) продукция антибактериальных веществ - бактериоцинов;
б) конкуренция за источники питания;
в) конкуренция за рецепторы адгезии.
2. Влияние на микробный антагонизм.
а) уменьшение ферментативной активности;
б) увеличение ферментативной активности.
3. Стимуляция иммунитета.
б) увеличение активности макрофагов.
Пробиотические препараты, выпускаемые в странах –
членах ЕС и используемые в них виды микроорганизмов
Препарат | Вид микроорганизмов |
Жидкое ацидофильное молоко, продукты класса йогуртов (повсеместно) | L. acidophilus, B. bifidum, B. longum |
Биоград, Бифийогурт Йога-Лайн, Лактоприв, Эугалин, Витацидофилюс, Омнифлора Мутафлор, Коливит, Симбиофлор, Лактана-Б (Германия) | L. acidophilus, S. thermophilus, B. longum, B. bifidum, E. coli |
Гефилак, Бактолак (Финляндия) | L. rhamnosum, L. casei, S. faecium |
Йокульт, Бифидер, Тойоцерин, Лакрис, Грауген, Кальспорин, Миаризан, Королак, Биофермин, Балантол, Лактофед (Япония) | L. rhamnosum, L. casei, E. coli, B. cereus, L. sporo-genes, B. subtilis, B. thermophilus, C. butyricum, B. pseudolongum, S. faecalis, L. acidophilus, B. toyo |
Биокос (Чехия) | B. bifidum, L. acidophilus, P. acidilactis |
Синелак, Ортобактер, Бифидиген, Лиобифидус, Пробиомин, Нормофлор, Биолакталь (Франция) | L. bulgaricus, L. acidophilus, B. longum E. coli, S. thermophilus, B. bifidum |
Инфлоран (Швейцария) | S. thermophilus, L. bulgaricus, L. acidophilus |
Пионер (Испания) | Комплекс кишечной микрофлоры |
Вентракс оцидо (Швеция) | L. acidophilus, S. faecium, S. thermophilus |
Гастрофарм, Нормофлор (Болгария) | L. acidophilus, L. bulgaricus |
Био-Плюс2 (Германия, Дания) | B. subtilis, B. licheniformis |
Протексин, Припалак (Голландия) | |
Бактисубтил (Югославия) | |
Эсид-Пак-4-Уэй, Лакто-Сак (США) | S. thermophilus, L. acidophilus |
Кроме перечисленных видов бактерий, в ряде стран в составе пробиотиков для животных используют Saccaharomyces cerevisiae, Candida pintolopesii, Aspergillus niger и Aspergillus orysae.
К молочнокислым бактериям, широко используемым для производства пробиотиков, относятся молочнокислые стрептококки (S. lactis и S. cremoris) и лактобактерии (L. acidophilum, L. casei, L. plantarum, L. bulgaricum).
Метаболиты молочнокислых бактерий и их регуляторные функции
Механизм действия | Биологический эффект |
Молочная кислота |
|
Синергизм сочетания с уксусной, пропионовой, масляной кислотами. Синтез внутри - и внеклеточного лактоферрина. | Ингибиция роста патогенных микроорганизмов. Снижение синтеза токсинов у плесневых грибов корма. |
Углекислый газ |
|
Поддержание анаэробных условий и высокого парциального давления. | Снижение дыхательного потенциала у аэробных кишечных бактерий. |
Перекись водорода |
|
Образование гипотиоцината в бактериях. Истощение ферментной системы у каталазозависящих микроорганизмов. Инактивация клеточных энзимов. | Токсическое действие на каталазоположительную микрофлору. Снижение синтеза белков, ограничение передачи генетической информации, снижение факторов адгезии у грамотрицательных бактерий. |
Связывание антилизоцимного фактора у энтеропатогенных бактерий. Лизис клеточных стенок бактерий. | Повышение фагоцитарной активности макрофагов. Снижение колонизационной активности у грамотрицательных бактерий. Неспецифическая стимуляция макрофагов. |
Бактериоцины |
|
Ограничение синтеза белков. Нарушение процессов транспорта через клеточную мембрану, снижение синтеза ДНК, уплотнение ядерного материала, изменение рибосом и лизосом. | Бактерицидное и бактериостатическое действие. Сдерживание процессов деления бактерий, нарушение передачи наследственной информации. Деструкция рецепторных связей. |
В России чистые культуры молочнокислых бактерий стали применять с 1890 года. Большой вклад в разработку способов приготовления чистых культур, сохранения их в сухом виде и использования в производстве кисломолочных продуктов внёсли и.
Сухожаровая стерилизация - проводится в печах Пастера (сухожаровой шкаф). Это шкаф с двойными стенками, изготовленный из металла и асбеста, нагревающийся с помощью электричества и снабженный термометром. Сухим жаром стерилизуют, в основном, лабораторную посуду. Обеззараживание материала в нем происходит при 160°С в течение 1 часа.
В бактериологических лабораториях используется такой вид стерилизации, как прокаливание над огнем (фломбирование) . Этот способ применяют для обеззараживания бактериологических петель, шпателей, пипеток. Для прокаливания над огнем используют спиртовки или газовые горелки.
К физическим способам стерилизации относятся также УФ-лучи и рентгеновское излучение . Такую стерилизацию проводят в тех случаях, когда стерилизуемые предметы не выдерживают высокой температуры.
Тиндализация (двухступенчатая стерилизация) используется для обеззараживания материала, обсемененного спорами бактерий. При этом используется два режима нагревания материала – первый режим является оптимальным для прорастания спор и перехода споровой формы бактерий в вегетативную, а второй режим направлен на уничтожение вегетативных клеток микроорганизмов.
Механическая стерилизация (фильтрующая стерилизация) - проводится при помощи фильтров (керамических, стеклянных, асбестовых) и особенно мембранных ультрафильтров из коллоидных растворов нитроцеллюлозы.
Морфология" href="/text/category/morfologiya/" rel="bookmark">морфология (округление, удлинение клетки), культуральные свойства (стафилококки не образуют пигмент при недостатке кислорода), биохимические или ферментативные свойства (выработка адаптивных ферментов у эшерихий - фермент лактаза на среде с лактозой). При фенотипической изменчивости кАк правило, через определенное время происходит возврат к исходному состоянию («новый фенотип» утрачивается).
2. Генотипическая изменчивость (наследуемая) - возникает в результате мутаций и генетических рекомбинаций. При этом смена фенотипа связана с изменением генотипа и передается по наследству. Нет возврата к исходному фенотипу.
Мутации (от лат. mutatio - изменять) - это стойко передаваемые по наследству структурные изменения генов, связанные с реорганизацией нуклеотидов в молекуле ДНК. При мутациях изменяются участки геномов (т. е. наследственного аппарата).
Бактериальные мутации могут быть спонтанными (самопроизвольными) и индуцированными (направленными), т. е. появляются в результате обработки микроорганизмов специальными мутагенами (химическими веществами, температурой, излучением и т. д.).
В результате бактериальных мутаций могут отмечаться:
§ изменение морфологических свойств микроорганизмов;
§ изменение культуральных свойств;
§ возникновение у микроорганизмов устойчивости к лекарственным препаратам;
§ ослабление патогенных свойств и др.
К генетическим рекомбинациям относятся рекомбинации генов, которые происходят вследствие трансформации, трансдукции и конъюгации.
Трансформация -передача генетического материала от бактерии-донора бактерии-реципиенту при помощи изолированной ДНК другой клетки.
Бактерии, способные воспринимать ДНК другой клетки, называются компетентными.
Состояние компетентности часто совпадает с логарифмической фазой роста.
Для трансформации необходимо создавать особые условия, например, при добавлении в питательную среду неорганических фосфатов частота трансформации повышается.
Трансдукция - это перенос наследственного материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту бактериофагом.
Например, с помощью бактериофага можно воспроизвести трансдукцию жгутиков, ферментативные свойства, резистентность к антибиотикам, токсигенность и другие признаки.
Конъюгация - передача генетического материала от одной бактерии другой путем непосредственного контакта. Причем происходит односторонний перенос генетического материала - от донора реципиенту . Необходимым условием для конъюгации является наличие у донора цитоплазматической кольцевой молекулы ДНК - плазмиды и специфического фактора плодовитости F. У грамотрицательных бактерий обнаружены половые F-волоски, через которые происходит перенос генетического материала. Клетки, играющие роль донора, обозначают F+, а реципиенты – F–-.
3. Промежуточная изменчивость - диссоциация. В однородной популяции бактерий появляются различные по биологическим свойствам клетки, образующие две формы колоний – R (шероховатые, с рваными краями, часто связанные с приобретением бактериями патогенных свойств) и S (круглые, гладкие, блестящие).
Заключение
На микроорганизмы во внешней среде воздействует огромное количество разнообразных неблагоприятных факторов, что заставляет их постоянно совершенствоваться, приспосабливаться и эволюционировать.
Именно неблагоприятные факторы внешней среды являются для микроорганизмов движущей силой видообразования.
Вопросы для самоконтроля
1. Результаты действия факторов внешней среды на микроорганизмы.
2. Какие физические факторы оказывают наибольшее влияние на микроорганизмы?
3. Каков температурный диапазон выращивания разных видов микроорганизмов?
4. В чем сущность лиофильного высушивания микроорганизмов?
5. Опишите опыт Бухнера.
6. Значение осмотического давления для бактерий.
7. На какие группы классифицируют микроорганизмы по отношению к концентрации водородных ионов в среде?
8. Что такое дезинфекция и дезинфектанты?
9. Классификация химических веществ по механизму противомикробного действия.
10. Какие средства называют антисептиками?
11. Перечислите биологические факторы, негативно воздействующие на микроорганизмы.
12. Какие взаимоотношения между бактериями обуславливает антагонистический симбиоз?
13. Каков механизм действия антибиотиков на бактерии?
14. Назовите возможные механизмы действия пробиотиков.
15. На какие группы подразделяют бактериофаги?
16. Что такое фильтрующая стерилизация?
17. Назовите отличия между фенотипической и генотипической изменчивостью бактерий.
Лекция № 10
Словарик
СЫРЬЕ – сырые материалы, предназначенные для дальнейшей обработки. Лекарственное сырье.
ПАСТИ – следить за пасущимся скотом, домашними животными; сущ. Выпас.
ЗАКУПОРИТЬ - плотно закрыть, заткнуть.
УВЯДАТЬ – вянуть. Цветы увядают.
КАРЛИК – растение неестественно маленького роста.
ОТРАВА – ядовитое вещество.
МЫТЬ – смыть, смывать, сущ. Смыв.
ШОК – тяжелое расстройство функций организма из-за физического повреждения;
ПОКАЧИВАТЬ (приводить в движение) -слегка качать.
БЫСТРО ≠ МЕДЛЕННО.
Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы. Стерилизация. Методы и аппаратура. Контроль качества стерилизации. Понятие о дезинфекции, асептике и антисептике.
На микроорганизмы влияют физические, химические и биологические факторы внешней среды. Физические факторы : температура, лучистая энергия, высушивание, ультразвук, давление, фильтрация. Химические факторы : реакция среды (рН), вещества различной природы и концентрации. Биологические факторы – это взаимоотношения микроорганизмов друг с другом и с макроорганизмом, влияние ферментов, антибиотиков.
Факторы окружающей среды могут оказывать на микроорганизмы благоприятное воздействие (стимуляция роста) и отрицательное влияние : микробицидное действие (уничтожающее) и микробостатическое действие (подавление роста), а также мутагенное действие.
Действие температуры на микроорганизмы.
Температура – важный фактор, влияющий на жизнедеятельность микроорганизмов. Для микроорганизмов различают минимальную, оптимальную и максимальную температуру. Оптимальная – температура, при которой происходит наиболее интенсивное размножение микробов. Минимальная – температура, ниже которой микроорганизмы не проявляют жизнедеятельности. Максимальная – температура, выше которой наступает гибель микроорганизмов.
По отношению к температуре различают 3 группы микроорганизмов:
2. Мезофилы. Оптимум – 30-37°С . Минимум – 15-20°С. Максимум – 43-45°С. Обитают в организме теплокровных животных. К ним относятся большинство патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.
3. Термофилы. Оптимум – 50-60°С. Минимум - 45°С. Максимум - 75°С . Обитают в горячих источниках, участвуют в процессах самонагревания навоза, зерна. Они не способны размножаться в организме теплокровных животных, поэтому не имеют медицинского значения.
Благоприятное действие оптимальной температуры используется при выращивании микроорганизмов с целью лабораторной диагностики, приготовления вакцин и других препаратов.
Тормозящее действие низких температур используется при хранении продуктов и культур микроорганизмов в условиях холодильника. Низкая температура приостанавливает гнилостные и бродильные процессы. Механизм действия низких температур – затормаживание в клетке процессов метаболизма и переход в состояние анабиоза.
Губительное действие высокой температуры (выше максимальной) используетсяпри стерилизации . Механизм действия – денатурация белка (ферментов), повреждение рибосом, нарушение осмотического барьера. Наиболее чувствительны к действию высокой температуры психрофилы и мезофилы. Особую устойчивость проявляют споры бактерий.
Действие лучистой энергии и ультразвука на микроорганизмы.
Различают неионизирующее (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи солнечного света) и ионизирующее излучение (g-лучи и электроны высоких энергий).
Ионизирующее излучение обладает мощным проникающим действием и повреждает клеточный геном. Механизм повреждающего действия: ионизация макромолекул, что сопровождается развитием мутаций или гибелью клетки. При этом летальные дозы для микроорганизмов выше, чем для животных и растений.
Механизм повреждающего действия УФ-лучей : образование димеров тимина в молекуле ДНК , что прекращает деление клеток и служит основной причиной их гибели. Повреждающее действие УФ-лучей в большей мере выражено для микроорганизмов, чем для животных и растений.
Ультразвук (звуковые волны 20 тыс. гц)обладает бактерицидным действием. Механизм: образование в цитоплазме клетки кавитационных полостей , которые заполняются парами жидкости и в них возникает давление до 10 тыс. атм. Это приводит к образованию высокореактивных гидроксильных радикалов, к разрушению клеточных структур и деполимеризации органелл, денатурации молекул.
Ионизирующее излучение, УФ-лучи и ультразвук используются для стерилизации.
Действие высушивания на микроорганизмы.
Вода необходима для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов. Снижение влажности среды приводит к переходу клеток в состояние покоя, а затем и к гибели. Механизм губительного действия высушивания: обезвоживание цитоплазмы и денатурация белков.
Более чувствительны к высушиванию патогенные микроорганизмы: возбудители гонореи, менингита, брюшного тифа, дизентерии, сифилиса и др. Более устойчивы споры бактерий, цисты простейших, бактерии, защищенные слизью мокроты (туберкулезные палочки).
В практике высушивание используется для консервирования мяса, рыбы, овощей, фруктов, при заготовке лекарственных трав .
Высушивание из замороженного состояния под вакуумом – лиофилизация или лиофильная сушка. Ее используют для сохранения культур микроорганизмов, которые в таком состоянии годами (10-20 лет) не теряют жизнеспособности и не меняют свойств. Микроорганизмы находятся при этом в состоянии анабиоза. Лиофилизация используется в производстве препаратов из живых микроорганизмов: эубиотиков, фагов, живых вакцин против туберкулеза, чумы, туляремии, бруцеллеза, гриппа и др.
Действие химических факторов на микроорганизмы.
Химические вещества по-разному влияют на микроорганизмы. Это зависит от природы, концентрации и времени действия химических веществ. Они могут стимулировать рост (используются как источники энергии), оказывать микробицидное, микробостатическое , мутагенное действие или могут быть безразличными для процессов жизнедеятельности
Например: 0,5-2% раствор глюкозы – источник питания для микробов, а 20-40% раствор оказывает угнетающее действие.
Для микроорганизмов необходимо оптимальное значение рН среды . Для большинства симбионтов и возбудителей заболеваний человека – нейтральная, слабощелочная или слабокислая среда. При росте рН сдвигается чаще в кислую сторону, рост микроорганизмов при этом приостанавливается. А затем наступает гибель. Механизм: денатурация ферментов гидроксильными ионами, нарушение осмотического барьера клеточной мембраны.
Химические вещества, которые обладают противомикробным действием, используются для дезинфекции, стерилизации и консервации.
Действие биологических факторов на микроорганизмы.
Биологические факторы – это различные формы влияния микробов друг на друга, а также действие на микроорганизмы факторов иммунитета (лизоцим, антитела, ингибиторы, фагоцитоз) во время их пребывания в макроорганизме. Совместное существование различных организмов – симбиоз . Выделяют следующие формы симбиоза.
Мутуализм – такая форма сожительства, когда оба партнера получают взаимную выгоду (например, клубеньковые бактерии и бобовые растения).
Антагонизм – форма взаимоотношений, когда один организм наносит вред (вплоть до гибели) другому организму своими продуктами метаболизма (кислоты, антибиотики, бактериоцины), благодаря лучшей приспособленности к условиям среды, путем непосредственного уничтожения (например, нормальная микрофлора кишечника и возбудители кишечных инфекций).
Метабиоз – форма сожительства, когда один организм продолжает процесс, вызванный другим (использует его продукты жизнедеятельности), и освобождает среду от этих продуктов. Поэтому создаются условия для дальнейшего развития (нитрифицирующие и аммонифицирующие бактерии).
Сателлизм – один из сожителей стимулирует рост другого (например, дрожжи и сарцины вырабатывают вещества, способствующие росту других, более требовательных к питательным средам, бактерий).
Комменсализм – один организм живет за счет другого (извлекает выгоду), не причиняя ему вреда (например, кишечная палочка и организм человека).
Хищничество – антагонистические взаимоотношения между организмами, когда один захватывает, поглощает и переваривает другой (например, кишечная амеба питается кишечными бактериями).
Стерилизация.
Стерилизация – это процесс полного уничтожения в объекте всех жизнеспособных форм микробов, в том числе спор.
Различают 3 группы методов стерилизации: физические, химические и физико-химические. Физические методы: стерилизация высокой температурой, Уф облучением, ионизирующим облучением, ультразвуком, фильтрованием через стерильные фильтры. Химические методы – использование химических веществ, а также газовая стерилизация. Физико-химические методы – совместное использование физических и химических методов. Например, высокая температура и антисептики.
Стерилизация высокой температурой.
К этому методу относятся: 1) стерилизация сухим жаром ; 2) стерилизация паром под давлением ; 3) стерилизация текучим паром ; 4) тиндализация и пастеризация ; 5) прокаливание ; 6) кипячение .
Стерилизация сухим жаром.
Метод основан на бактерицидном действии нагретого до 165-170°С воздуха в течение 45 мин.
Аппаратура: сухожаровой шкаф (печь Пастера) . Печь Пастера – металлический шкаф с двойными стенками, обшитый снаружи материалом, плохо проводящим тепло (асбест). Нагретый воздух циркулирует в пространстве между стенками и выходит наружу через специальные отверстия. При работе необходимо строго следить за нужной температурой и временем стерилизации. Если температура будет более высокой, то произойдет обугливание ватных пробок, бумаги, в которую завернута посуда, а при более низкой температуре требуется более длительная стерилизации. По окончании стерилизации шкаф открывают только после его остывания, иначе стеклянная посуда может потрескаться из-за резкой смены температуры.
а) стеклянные, металлические, фарфоровые предметы, посуда, завернутые в бумагу и закрытые ватно-марлевыми пробками для сохранения стерильности (165-170°С, 45 мин);
б) термостойкие порошкообразные лекарственные средства - тальк, белая глина, окись цинка (180-200°С, 30-60 мин);
в) минеральные и растительные масла, жиры, ланолин, вазелин, воск (180-200°С, 20-40 мин).
Стерилизация паром под давлением.
Наиболее эффективный и широко применяемый в микробиологической и клинической практике метод.
Метод основан на гидролизующем действии пара под давлением на белки микробной клетки. Совместное действие высокой температуры и пара обеспечивает высокую эффективность этой стерилизации, при которой погибают самые стойкие споровые бактерии.
Аппаратура – автоклав. Автоклав состоит из 2-х металлических цилиндров, вставленных друг в друга с герметически закрывающейся крышкой, завинчивающейся винтами. Наружный котел – водопаровая камера, внутренний – стерилизационная камера. Имеется манометр, паровыпускной кран, предохранительный клапан, водомерное стекло. В верхней части стерилизационной камеры – отверстие, через которое пар проходит из водопаровой камеры. Манометр служит для определения давления в стерилизационной камере. Между давлением и температурой существует определенная зависимость: 0,5 атм - 112°С, 1-01,1 атм – 119-121°С, 2 атм - 134°С. Предохранительный клапан – для защиты от чрезмерного давления. При повышении давления выше заданного, клапан открывается и выпускает лишний пар. Порядок работы. В автоклав наливают воду, уровень которой контролируют по водомерному стеклу. В стерилизационную камеру помещают материал и плотно завинчивают крышку. Паровыпускной кран открыт. Включают нагрев. После закипания воды кран закрывают лишь тогда, когда будет вытеснен весь воздух (пар идет непрерывной сильной сухой струей). Если кран закрыть раньше, показания манометра не будут соответствовать нужной температуре. После закрытия крана, в котле постепенно повышается давление. Начало стерилизации – тот момент, когда стрелка манометра показывает заданное давление. По истечении срока стерилизации прекращают нагрев и охлаждают автоклав до возвращения стрелки манометра к 0. Если выпустить пар раньше, жидкость может вскипеть из-за быстрой смены давления и вытолкнуть пробки (стерильность нарушается). Когда стрелка манометра вернется к 0, осторожно открывают паровыпускной кран, спускают пар и затем вынимают стерилизуемые объекты. Если не выпустить пар после возвращения стрелки к 0, вода может конденсироваться и смочить пробки и стерилизуемый материал (стерильность нарушится).
Материал и режим стерилизации:
а) стеклянная, металлическая, фарфоровая посуда, белье, резиновые и корковые пробки, изделия из резины, целлюлозы, древесины, перевязочный материал (вата, марля) (119 - 121°С, 20-40 мин));
б) физиологический раствор, растворы для инъекций, глазные капли, дистиллированная вода, простые питательные среды - МПБ, МПА(119-121°С, 20-40 мин);
в) минеральные, растительные масла в герметически закрытых сосудах (119-121°С, 120 мин);
Стерилизация текучим паром.
Метод основан на бактерицидном действии пара (100°С) в отношении только вегетативных клеток.
Аппаратура – автоклав с незавинченной крышкой или аппарат Коха .
Аппарат Коха - это металлический цилиндр с двойным дном, пространство в котором на 2/3 заполнено водой. В крышке – отверстия для термометра и для выхода пара. Наружная стенка облицована материалом, плохо проводящим тепло (линолеум, асбест). Начало стерилизации – время от закипания воды и поступления пара в стерилизационную камеру.
Материал и режим стерилизации. Этим методом стерилизуют материал, который не выдерживает температуру выше 100°С : питательные среды с витаминами, углеводами (среды Гисса, Эндо, Плоскирева, Левина), желатином, молоко.
При 100°С споры не погибают, поэтому стерилизацию проводят несколько раз - дробная стерилизация - 20-30 мин ежедневно в течение 3-х дней.
В промежутках между стерилизациями материал выдерживают при комнатной температуре для того, чтобы проросли споры в вегетативные формы. Они будут погибать при последующем нагревании при 100°С.
Тиндализация и пастеризация.
Тиндализация - метод дробной стерилизации при температуре ниже 100°С. Она используются для стерилизации объектов, которые не выдерживают 100°С: сыворотка, асцитическая жидкость, витамины . Тиндализация проводится в водяной бане при 56°С по 1 часу 5-6 дней.
Пастеризация - частичная стерилизация (споры не погибают), которая проводится при относительно низкой температуре однократно. Пастеризацию проводят при 70-80°С, 5-10 мин или при 50-60°С, 15-30 мин. Пастеризация используется для объектов, теряющих свои качества при высокой температуре.Пастеризацию, например, используют для некоторых пищевых продуктов: молока, вина, пива . При этом не повреждается их товарная ценность, но споры остаются жизнеспособными, поэтому эти продукты нужно хранить на холоде.
К числу основных физических факторов, воздействующих на микроорганизмы как в естественной среде обитания, так и в условиях лаборатории, относят температуру, свет, электричество, высушивание, различные виды излучения, осмотическое давление и др.
Температура . О влиянии температуры на микроорганизмы судят по их способностирасти и размножаться в определенных температурных границах. Для каждого вида микроорганизмов определена оптимальная температура развития. В зависимости от пределов этой температуры бактерии разделены на три физиологические группы:
· Психрофильные микроорганизмы (психрофилы) – способны расти и размножаться от 0 0 С до 30…35 0 С, а температурный оптимум составляет 15…20 0 С. Среди представителей этой группы обитатели северных морей, почвы, сточных вод.
· Мезофильные бактерии – способны расти и размножаться при температуре от 10 0 С до 40…45 0 С, температурный оптимум – 30…37 0 С. Наиболее обширная группа микроорганизмов, в нее включают большинство сапрофитов ивсе патогенные микроорганизмы.
· Термофильные бактерии – способны расти и размножаться в температурных границах от 35 0 С до 70…75 0 С, температурный оптимум – 50…60 0 С. Микроорганизмы этой группы довольно часто встречаются в природе: почве, воде, теплых минеральных источниках, пищеварительномтракте животных и человека
· Экстремально-термофильные бактерии – способны существовать при температурах от 40 до 93 0 С и выше. Возможность существования при высоких температурах обусловлена особым составом липидных компонентов клеточных мембран, высокой термостабильностью белков, ферментов и клеточных структур.
Высокие и низкие температуры по-разному влияют на микроорганизмы. При низких температурах клетка переходит в состояние анабиоза, в котором она может существовать длительное время. Так, эшерихии сохраняют жизнеспособность при -190 0 С до 4 месяцев, возбудитель листериоза при -10 0 С до 3 лет. Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бродильные процессы. На этом принципе основано сохранение продуктов в холодильниках.
Высокая температура губительно действует на микробы. Чем выше температура, тем меньшее время необходимо для инактивации микроорганизмов. В основе бактерицидного действия высоких температур лежит разрушение ферментов за счет денатурации белков и нарушения осмотического барьера.
Разные виды микроорганизмов обладают различной устойчивостью к высоким температурам, значительно отличается устойчивость спор и вегетативных клеток. Так большинство вегетативных форм патогенных микроорганизмов гибнут при температуре 80…100 0 С в течение 1 минуты, а споры возбудителя сибирской язвы выдерживают кипячение более 1 часа.
Действие видимого излучения (света) .
Видимый (рассеянный свет), имеющий длину волны 300…1000 нм, обладает способность угнетать рост и жизнедеятельность большинства микроорганизмов. В связи с этим культивирование микроорганизмов осуществляют в темноте. Видимый свет положительно влияет только на бактерии, которые используют свет для фотосинтеза.
Прямые солнечные лучи действуют на микроорганизмы более активно, чем рассеянный свет. Бактерицидное действие света связано с образованием гидроксильных радикалов и других высокореактивных веществ, разрушающих вещества, входящие в состав клетки. Например, происходит инактивация ферментов.
Микроорганизмы-сапрофиты более устойчивы к воздействию света, чем патогенные. Это объясняется тем, что они, чаще подвергаясь действию прямых солнечных лучей, более адаптированы к ним. В связи с этим следует отметить большую гигиеническую роль солнечного света. Именно под воздействием солнечного излучения происходит самоочищение воздуха, верхних слоев почвы и воды.
Ультрафиолетовое излучение .
Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 295…200 нм является бактерицидно активным, то есть способным губительно действовать на микроорганизмы. Механизм действия ультрафиолетового излучения заключается в его способности частично или полностью подавлять репликацию ДНК и повреждать рибонуклеиновые кислоты (особенно мРНК).
Ультрафиолетовое излучение широко применяют для санации воздуха в животноводческих помещениях, в лабораториях, в промышленных цехах, микробиологических боксах. Для дезинфекции воздуха промышленность выпускает различные лампы. В животноводческой практике широко применяют установки ИКУФ-1, как источник ультрафиолетового и инфракрасного излучения.
Ионизирующее излучение .
Ионизирующее (рентгеновское) излучение представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 0,006…10нм. В зависимости от длины волны различают гамма-излучение, бета-излучение и альфа-излучение. Наиболее активным действие на биологические объекты отличается гамма-излучение, но даже его бактерицидные свойства значительно ниже, чем бактерицидные свойства ультрафиолетового излучения. Гибель бактерий наступает только при облучении их большими дозами от 45000 до 280000 рентген. Отдельные виды способны выживать в воде атомных реакторов, где величина радиоактивного облучения достигает 2…3 млн. рентген. Более того, получены данные, что воздействие небольших дозгамма-излучения на патогенные микроорганизмы, способны усилить их вирулентные свойства.
Механизм действия рентгеновского излучения заключается в поражении ядерных структур, в частности нуклеиновых кислот цитоплазмы, что приводит к гибели микробной клетки или изменению ее генетических свойств (мутации).
Электричество .
Электрический ток малой и высокой частоты уничтожает микроорганизмы. Особенно сильным бактерицидным действием обладают токи ультравысокой частоты. Они приводят в колебание молекулы всех элементов клетки, вследствие чего происходит быстрое и равномерное нагревание всей массы клетки не зависимо от температуры окружающей среды. Кроме того, установлено, что длительное воздействие токов высокой частоты приводит к электрофорезу некоторых компонентов питательной среды. Образующиеся при этом соединения инактивируют микробную клетку.
Ультразвук .
Механизм бактерицидного действия ультразвука (волны с частотой 20 000 Гц) заключаетсяв том, что в цитоплазме микроорганизмов, находящихся в жидкой среде, образуется кавитационная полость, которая заполняется парами жидкости, в пузырьке возникает давление, что приводит к дезинтеграции цитоплазматических структур. Ультразвук используют для стерилизации пищевых продуктов и дезинфекции предметов.
Аэроионизация .
Аэроионы, несущие положительный или отрицательный заряд, возникают в воздухе при искусственной или естественной ионизации. Наибольшее влияние на бактерии оказывают отрицательно заряженные ионы, действуя уже в средних концентрациях (5*10 4 в 1 см 3 воздуха). Положительно заряженные ионы обладают менее выраженным бактерицидным действием, они способны задерживать рост и развитие микроорганизмов только в больших концентрациях (10 6 в 1 см 3 воздуха). Сила действия аэроионов зависит от их концентрации, длительности экспозиции и расстояния от источника. Используют аэроионы для обеззараживания воздуха жилых помещений, цехов предприятий, медицинских учреждений.
Почти все факторы физического воздействия на микроорганизмы могут быть использованы с целью стерилизации. Стерилизация – уничтожение патогенных и непатогенных микроорганизмов, их вегетативных и споровых форм в каком-либо объекте. Стерилизации подвергают питательные среды, стеклянную посуду, инструменты, перевязочный материал, халаты. Стерилизации также подвергают воздух и предметы в микробиологических боксах.
Механизм действия различных методов стерилизации не одинаков, но в основе каждого лежит способность нарушать жизненные процессы микробной клетки (денатурация белков, угнетение функции ферментных систем).
Физические методы стерилизации:
1. Прокаливание (фламбирование). Подвергаются металлические предметы (петли, иглы, скальпель, ножницы, шпатель).
2. Стерилизация путем кипячения. Кипячением стерилизуют иглы, шприцы, пинцеты, ножницы, скальпели и другие инструменты, которые раскладывают в стерилизаторах на решетчатые вставки. В стерилизатор наливают дистиллированную воду в количестве, достаточном для полного закрывания инструментов. В воду можно добавлять 2% гидрокарбоната натрия. Кипятят в течение 25 – 30 минут.
3. Стерилизация сухим жаром. Стерилизация осуществляется при помощи сухого нагретого воздуха в сушильном шкафу с двойными стенками (печь Пастера). Снаружи шкаф облицован теплонепроницаемым материалом. Контроль температурного режима осуществляется при помощи температурного датчика. В сушильном шкафу стерилизуют чистую, предварительно высушенную стеклянную посуду, завернутую в пергаментную бумагу. Режимы стерилизации: 155…160 0 –2 часа; 165…170 0 – 1…1,5 часа; 180 0 – 1 час. Время экспозиции отмечают от момента достижения температурой заданного значения.
4. Стерилизация текучим паром. Стерилизацию проводят в аппарате Коха, который представляет собой сосуд с неплотно закрытой крышкой. На дне аппарата имеется решетчатая подставка, до уровня которой наливают воду. На подставку помещают сосуд с решетчатым дном, в котором находятся объекты, подлежащие стерилизации (питательные среды). В процессе кипения воды образуются пары, нагревающие содержимое сосуда. Время стерилизации – 30…40 минут. Однократная стерилизация уничтожает только вегетативные формы бактерий, а споры сохраняют свою жизнеспособность, стерилизацию проводят «дробно» - три дня подряд. Таким способом стерилизуют среды с углеводами, молоко, среды с желатиной, то есть субстраты, которые не выдерживают нагревания более 100 0 С, длительного действия пара или сухого жара.
5. Тиндализация – это дробная стерилизация в водяной бане при 56…58 0 С в течение 5…6 суток: в первый день прогревают в течение 2 часов, в последующие дни – по1 часу. Метод используется для стерилизации материалов, разрушающихся при температуре выше 58…60 0 С – веществ, содержащих белки (сыворотка крови).
6. Пастеризация – это метод не полной стерилизации, используемы с целью сохранения питательной ценности пищевого продукта, которая может снижаться при кипячении. Продукт нагревают при 80 0 С в течение 30 минут, а затем резко охлаждают до 4…8 0 С. Резкое охлаждение препятствует прорастанию спор и последующему размножению бактерий.
7. Стерилизация паром под давлением (автоклавирование). Это самый эффективный метод стерилизации. Принцип стерилизации основан на том, что чистый насыщенный водяной пар при высоком давлении, конденсируясь, повышает температуру внутри автоклава выше температуры кипения. При повышении давления пара соответственно повышается и температура в стерилизационной камере: 50,6 кПа (0,5 атм.) – 110…112 0 С, 101,3 кПа (1 атм.) – 120…121 0 С, 151,9 кПа (1,5 атм.) – 124…126 0 С, 202,6 кПа (2 атм.) – 132…133 0 С.Конструкции и объем стерилизационной камеры автоклавов могут быть различными (горизонтальные и вертикальные), но принцип действия остается таким же. В автоклаве стерилизуют питательные среды, выдерживающие температуру выше 100 0 С, стеклянную посуду, завернутую в бумагу, перевязочный материал, халаты (в биксах). Кроме того, обеззараживают микробные культуры, отработанные питательные среды, посуду. Режимы работы автоклава нуждаются в постоянном контроле. Для этого используют химические и биологические методы.
8. Стерилизация фильтрованием . Осуществляется пропускание материала через бактериологические фильтры. Фильтрация связана с механической задержкой бактерий мелкопористыми фильтрами и с адсорбционной способностью материала из которого изготовлен фильтр. Фильтрации обычно подвергают жидкости не выдерживающие нагревания. Различают фильтры:
· керамические – их изготавливают из каолина или кварцевого песка;
· асбестовые - фильтры Зейтца (пластины из смеси асбеста с целлюлозой);
· мембранные – имеют вид тонких листков белой бумаги, ихготовят из гемицеллюлозы, обработанной соответствующими реактивами, температурой и прессованием. Эти фильтры различают по диаметру и величине пор, имеют наиболее точную калибровку.
Стерильность фильтратов контролируют высевом на питательные среды с термостатированием.
9. Стерилизация ультрафиолетовым излучением. В лаборатории источником ультрафиолетового излучения обычно служат бактерицидные лампы, используемые для обеззараживания воздуха.
Стерилизация ультразвуком. С помощью ультразвука стерилизуют воду, молоко, некоторые продукты, кожевенное сырье. Стерилизующее действие ультразвука связано с разрушением бактериальной клетки под действием кавитационных полостей, возникающих в цитоплазме.Введение……………………………………………………………..………….….2
1)Влияние физических факторов на микроорганизмы…………………..………3
1.1Излучения………………………………………..………………………3
1.2Ультразвук…………………………………….....………………………4
2)Ионизирующие излучения…………………………..…….…………………….5
2.1Практическое использование ионизирующих излучений……….......7
3)Заключение………………………………………………………...……..………8
Список литературы………………….………………………………..………….9
Введение
Все существующие микроорганизмы живут в непрерывном взаимодействии с внешней средой, в которой они находятся, поэтому подвергаются разнообразным влияниям. В одних случаях они могут способствовать лучшему развитию, в других подавлять их жизнедеятельность. Необходимо помнить, что изменчивость и быстрая смена поколений позволяет приспосабливаться к разным условиям жизни. Поэтому быстро закрепляются новые признаки.
Находясь в процессе развития в тесном взаимодействии со средой, микроорганизмы не только могут изменяться под её воздействием, но могут изменять среду в соответствии с особенностями. Так микробы в процессе дыхания выделяют продукты обмена, которые в свою очередь изменяют химический состав среды, поэтому меняется реакция среды и содержание различных химических веществ.
Все факторы, влияющие на развитие микробов, делят на:
· Физические
· Химические
· Биологические
Ниже подробнее рассмотрим каждый из факторов.
1)Влияние физических факторов на микроорганизмыТемпература по отношению к температурным условиям микроорганизмы разделяют на термофильные, психрофильные и мезофильные.
· Термофильные виды . Зона оптимального роста равна 50-60°С, верхняя зона задержки роста - 75°С. Термофилы обитают в горячих источниках, участвуют в процессах самонагревания навоза, зерна, сена.
· Психрофильные виды (холодолюбивые) растут в диапазоне температур 0-10°С, максимальная зона задержки роста 20-30°С. К ним относит большинство сапрофитов, обитающих в почве, пресной и морской воде. Но есть некоторые виды, например, иерсинии, психрофильные варианты клебсиелл, псевдомонад, вызывающие заболевания у человека.
· Мезофильные виды лучше растут в пределах 20-40°С; максимальная 43-45°С, минимальная 15-20°С. В окружающей среде могут переживать, но обычно не размножаются. К ним относится большинство патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.
1.1Излучения
Солнечный свет губительно действует на микроорганизмы, исключением являются фототрофные виды. Наибольший микробицидный эффект оказывает коротковолновые УФ-лучи. Энергию излучения используют для дезинфекции, а также для стерилизации термолабильных материалов.
Ультрафиолетовые лучи (в первую очередь коротковолновые, т.е. с длиной волны 250-270 нм) действуют на нуклеиновые кислоты. Микробицидное действие основано на разрыве водородных связей и образовании в молекуле ДНК димеров тимидина, приводящем к появлению нежизнеспособных мутантов. Применение ультрафиолет излучения для стерилизации ограничено его низкой проницаемостью и высокой поглотительной активностью воды и стекла.
Рентгеновское и g-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, изделий из пластмасс.
Микроволновое излучение применяют для быстрой повторной стерилизации длительно хранящихся сред. Стерилизующий эффект достигается быстрым подъемом температуры.
1.2Ультразвук.
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. Ультразвук используют для стерилизации пищевых продуктов (молока, фруктовых соков), питьевой воды.
Давление.
Бактерии относительно мало чувствительны к изменению гидростатического давления. Повышение давления до некоторого предела не сказывается на скорости роста обычных наземных бактерий, но в конце концов начинает препятствовать нормальному росту и делению. Некоторые виды бактерий выдерживают давление до 3 000 – 5 000 атм, а
бактериальные споры - даже 20 000 атм.
В условиях глубокого вакуума субстрат высыхает и жизнь невозможна.
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)Ионизирующие излучения
Потоки фотонов или частиц, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации ее атомов или молекул. Различают фотонное (электромагнитное) и корпускулярное
К фотонному И.и. относят вакуумное УФ и характеристическое рентгеновское излучения, а также излучения, возникающие при радиоактивном распаде и др. ядерных реакциях (гл. обр. g-излучение) и при торможении заряженных частиц в электрическое или магнитное поле - тормозное рентгеновское излучение, синхротронное излучение.
К корпускулярному И.и. относят потоки a- и b-частиц, ускоренных ионов и электронов, нейтронов, осколков деления тяжелых ядер и др.
Механизмы действия ионизирующих излучений на живые организмы
Процессы взаимодействия ионизирующего излучения с веществом в живых организмах приводят к специфическому биологическому действию, завершающемуся повреждением организма. В процессе этого повреждающего действия условно можно выделить три этапа:
b. влияние радиации на клетки;
c. действие радиации на целый организм.
Первичным актом этого действия является возбуждение и ионизация молекул, в результате чего возникают свободные радикалы (прямое действие излучения) или начинается химическое превращение (радиолиз) воды, продукты которого (радикал ОН, перекись водорода - H 2 O 2 и др.) вступают в химическую реакцию с молекулами биологической системы.
Первичные процессы ионизации не вызывают больших нарушений в живых тканях. Повреждающее действие излучения связано, по-видимому, со вторичными реакциями, при которых происходит разрыв связей внутри сложных органических молекул, например SH-групп в белках, хромофорных групп азотистых оснований в ДНК, ненасыщенных связей в липидах и пр.
Влияние ионизирующего излучения на клетки обусловлено взаимодействием свободных радикалов с молекулами белков, нуклеиновых кислот и липидов, когда вследствие всех этих процессов образуются органические перекиси и возникают быстропреходящие реакции окисления. В результате перекисного окисления накапливается множество измененных молекул, в результате чего начальный радиационный эффект многократно усиливается. Все это отражается прежде всего на структуре биологических мембран, меняются их сорбционные свойства и повышается проницаемость (в том числе мембран лизосом и митохондрий). Изменения в мембранах лизосом приводят к освобождению и активации ДНК-азы, РНК-азы, катепсинов, фосфатазы, ферментов гидролиза мукополисахаридов и ряда других ферментов.
Высвобождающиеся гидролитические ферменты могут путем простой диффузии достичь любой органеллы клетки, в которую они легко проникают благодаря повышению проницаемости мембран. Под действием этих ферментов происходит дальнейший распад макромолекулярных компонентов клетки, в том числе нуклеиновых кислот, белков. Разобщение окислительного фосфорилирования в результате выхода ряда ферментов из митохондрий в свою очередь приводит к угнетению синтеза АТФ, а отсюда и к нарушению биосинтеза белков.
Таким образом, в основе радиационного поражения клетки лежит нарушение ультраструктур клеточных органелл и связанные с этим изменения обмена веществ. Кроме того, ионизирующая радиация вызывает образование в тканях организма целого комплекса токсических продуктов, усиливающих лучевой эффект - так называемых радиотоксинов . Среди них наибольшей активностью обладают продукты окисления липидов- перекиси, эпоксиды, альдегиды и кетоны. Образуясь тотчас после облучения, липидные радиотоксины стимулируют образование других биологически активных веществ - хинонов, холина, гистамина и вызывают усиленный распад белков. Будучи введенными необлученным животным, липидные радиотоксины оказывают действие, напоминающее лучевое поражение. Ионизирующее излучение оказывает наибольшее воздействие на ядро клетки, угнетая митотическую активность.