20. Формы изменчивости микроорганизмов
Фенотипическая изменчивость. Проявление
наследуемых морфологических признаков и
физиологических процессов у индивидуумов
называется фенотипом. Различия по фенотипу между
микроорг. одинак. по генотипу наз. модификациями.
Генотипическая изменчивость. Изменениям
подвержен также и генотип. Генотипическая
изменчивость играет большую роль в эволюции
организмов
Мутации. Под мутацией (от mutatio — изменение)
понимают внезапные, скачкообразные изменения
наследственных свойств.
Генотипическая изменчивость. Изменениям
подвержен также и генотип. Генотипическая
изменчивость играет большую роль в эволюции
организмов: если бы клетки не обладали способностью
к изменению генотипа, то любое неблагоприятное
изменение условий среды привело бы к вымиранию
вида.
В основе генотипической изменчивости лежат мутации
и рекомбинации. Они происходят в структуре ДНК —
генетическом аппарате клетки — и проявляются в
стабильности изменений каких-либо свойств.
Мутации. Под мутацией (от mutatio — изменение)
понимают внезапные, скачкообразные изменения
наследственных свойств. Основу этого явления
составляют качественные или количественные
изменения последовательности нуклеотидов в ДНК,
которые могут возникать при жизнедеятельности бак-
терий под влиянием эндогенных факторов или при
действии химических и физических мутагенов.
22. Влияние Факторов Внешней Среды На
МИКРООРГАНИЗМЫ
Влияние температуры. Об отношении микроорганизмов к
температуре обычно судят по способности их расти и размно-
жаться в определенных температурных границах.
Психрофильные микроорганизмы (психрофилы) являются
преимущественно обитателями северных морей, почвы, сточных
вод (светящиеся бактерии, некоторые железобактерии и др.).
Температурные границы психрофилов: температура минимум
около 0°С, оптимум 15—20, максимум 30—35 °С.
Мезофильные бактерии — наиболее обширная группа. Сюда
относятся большинство саирофитов и все патогенные ми-
кроорганизмы. Температурный минимум 10 °С оптимум 30—37,
максимум 40—45
Ч
С.
Термофильные бактерии часто и в большом количестве
встречаются в природе: почве, воде, теплых минеральных
источниках, а также в пищеварительном тракте животных и
человека. Температурный минимум 35 °С, оптимум 50—60,
максимум 70—75 °С.
Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бро-
дильные процессы.
Высокая температура, в особенности нагревание паром под
давлением, губительно действует на микробов. Чем больше
температура выходит за пределы максимума, тем быстрее
погибают вегетативные формы микроорганизмов: при 60 °С —
через 30 мин, при 70 °С —через 10—15, при 80—100 °С — через
1 мин.
Споры бактерий более устойчивы к действию высокой
температуры.
Применение высокой температуры является самым распро-
страненным, удобным и надежным способом стерилизации —
обеспложивания (sterilis — бесплодный) — уничтожения раз-
личных микробов и их спор в разнообразных объектах. Су-
ществуют разные способы стерилизации при помощи высокой
температуры: прокаливание на огне, кипячение, стерилизация
сухим паром в печах Пастера (сухожаровые шкафы), стери-
лизация паром под давлением в автоклавах, без давления в
аппарате Коха, тиндализация (дробная стерилизация при
температуре 56—58 °С), пастеризация— метод, предложенный
Пастером с целью сохранения питательной ценности молока,
вина, различных консервов, которые нагревают до 80
С
С 30 мин, а
затем быстро охлаждают до 4—8°С. При пастеризации погибают
вегетативные формы микробов, споры же сохраняются, но
быстрое охлаждение и хранение продукта при 4—5°С
препятствует их прорастанию и последующему размножению
микробов.
Влияние высушивания. Многие виды микроорганизмов надолго
сохраняются после высушивания, хотя расти и размножаться в
этих условиях не могут.
Дегидратация (обезвоживание) вегетативных форм
бактериальных клеток в большинстве случаев вызывает их
гибель.
Бактерии, устойчивые
!
к высокому давлению, 'называют
барофильными
Большое влияние на рост микроорганизмов оказывает ос-
мотическое давление.
Действие видимого света. Видимый, рассеянный свет (длина
волн 300—1000 нм) угнетает жизнедеятельность
микроорганизмов, правда, слабее, чем прямые солнечные лучи.
Прямые солнечные лучи убивают все микроорганизмы,
кроме пурпурных и зеленых серобактерий; развитию последних
. солнечный свет благоприятствует.
Влияние электричества. Электричество малой и высокой .
частоты убивает микробы. Особенно сильное действие оказы-
вают на них токи ультравысокой частоты.
Влияние ультразвука. Ультразвук (волны с частотой около
20000 Гц/с) используется для стерилизации пищевых продуктов и
дезинфекции предметов.
Аэроионизация используется для обезвреживания цехов
предприятий, жилых помещений, а также в медицинской и
ветеринарной практике.
25. Микрофлора почвы
Из структурных частей почвы для микробиологии
особый интерес представляет ее органическое вещество
— гумус, состоящий из остатков животных и
растительных организмов и обитающих в почве
микробов. Поверхностный слой почвы беднее
микробами, так как на них вредно воздействуют фак-
торы внешней среды: высушивание, ультрафиолетовые
лучи, солнечный свет, повышенная температура и др.
Наибольшее количество микроорганизмов находится на
глубине 5—15 см, меньше их на глубине 20—30 и еще
меньше на глубине 30—40 см.
Наиболее богаты микрофлорой возделываемые
(культурные) почвы; бедны — песчаные, горные, а
также почвы, лишенные растительности; содержание их
в почве увеличивается с севера на юг.
К типичным почвенным бактериям относятся Вас.
subtilis, Вас. mycoides, Вас. mesentericus, Вас. me-
gatherium, Cl. tetani, Cl. perfringens, Cl. oedomaticus, Cl.
histolyticus, Cl. botulinum, Cl. chauvoeij а также
термофильные, пигментные, непигментные и другие
микроорганизмы, составляющие иногда 80—90 % всей
микрофлоры почвы.
Микрофлора воды
Вода — естественная среда .обитания микробов,
основная масса которых поступает из почвы, воздуха с
оседающей пылью, с отбросами, стоками, мочой и т. д.
К постоянно живущим в воде микроорганизмам
относятся Azotobacter, Nitrobacter, Micro-coccus roseus,
Pseudomonas fluorescens, Bact. aquatalis, Proteus vulgaris,
Spirillum и др. Кроме сапрофитов в воде могут быть
возбудители инфекционных болезней животных и чело-
века.
Микрофлора воздуха
Состав микробов воздуха весьма разнообразен. В
воздухе часто встречаются пигментные сапрофитные
бактерии (микрококки, сарцины), споровые (сенная,
картофельная и др.) палочки, актиномицеты, плесневые,
дрожжевые грибы и др. Наряду с сапрофитами в
воздухе встречаются условно-паго-генные
микроорганизмы, опары грибов из родов Aspergillus,
Mucor, Penicillium.
Наибольшее количество микроорганизмов содержит
воздух крупных промышленных городов. Воздух же
полей, лесов, лугов, а также над водными
пространствами, в удалении от населенных пунктов
отличается сравнительной чистотой.
21. Способы передачи генетической информ у бакт.
Генетические рекомбинации. Кроме мутации,
ведущих к изменению генотипа, у бактерий известны
три способа передачи генетической информации от
донорской клетки с одним генотипом реципиенту с
другим генотипом. Эта передача осуществляется путем
трансформации, трансдукции и конъюгации. В
результате генетического обмена между бактериями
образуются рекомбинанты — то есть бактерии,
обладающие свойством обоих родителей.
Трансформация (преобразование, перестройка) —
изменение генома бактерии-реципиента в результате
поглощенной из среды свободного фрагмента ДНК
клет-ки-донора.
В процессе трансформации различают пять стадий: 1
— адсорбция трансформирующей ДНК на поверхность
микробной клетки; 2 — проникновение ДНК в клетку -
реципиент; 3 — спаривание внедрившейся ДНК с
хромосомными структурами клетки; 4 — включение
участка ДНК клетки-донора в хромосомные структуры
реципиента; 5— дальнейшее изменение нуклеотида в
ходе последующих делений.
Трансдукция. Трансдукцией называют передачу ДНК
от клетки-донора клетке-реципиенту при участии
бактериофагов. Трансдуцирующими свойствами
обладают в основном умеренные фаги.
Абортивная трансдукция — перенос фагом участка
ДНК клетки-донора в клетку-реципиент, которая не
включается в ее геном, а следовательно, проявление
нового признака не наблюдается.
Конъюгация (спаривание) — это передача генети-
ческого материала донорской клеткой клетке-
реципиенту при непосредственном контакте.
Способность бактериальной клетки конъюгировать
связана с наличием в ней полового фактора F (от fertility
—плодовитость)—внехромосомной автономной
детерминанты.
Таким образом, все три процесса генетической
рекомбинации у бактерий — трансформация,
трансдукция и конъюгация— различны по форме, но
одинаковы по существу; в результате каждого процесса
происходит перенос фрагмента ДНК от одной клетки к
другой.
26. Микрофлора организма животных
После рождения животный организм вступает в контакт с
различными микроорганизмами, которые проникают через
дыхательные и пищеварительные пути и заселяют желудочно-
кишечный тракт, половые и другие органы.
Микрофлора кожи. Постоянные обитатели кожи — стафи-
лококки, стрептококки, сардины, актиномицеты, микрококки,
вызывающие нагноительные процессы: фурункулы, гнойники,
флегмоны и др.
Из палочковидных форм обнаруживают кишечную, сине-
гнойную, псевдодифтерийную.
Микрофлора вымени. Микрофлору вымени составляют пре-
имущественно микрококки (М. luteus, M. flavus, M. eandidus, М.
caseolyticus), стафилококки, стрептококки, коринебакте-рии, в
частности Corynebacterium bovis.
Из патогенных микробов на коже вымени часто встречаются
возбудители маститов (Str. agalacitae, Str. ubens, Staph. aureus) и
колимаститов (Escherichia coli, Klebsiella aerogenes,
Corynebacterium pyogenes, Вас. stibtilis, Pseudomo-nas aerugynosa
и др.).
Микрофлора конъюнктивы. На конъюнктиве находят срав-
нительно небольшое количество микробов. Как правило, это
стафилококки, стрептококки, сардины, реже встречаются ми-
коплазмы, микрококки, актиномицеты, дрожжевые и плесневые
грибы.
Микрофлора дыхательных путей. У новорожденных животных
в дыхательных путях микроорганизмов нет. При дыхании на
слизистые оболочки верхних дыхательных путей оседают из
воздуха различные бактерии, актиномицеты, плесневые и
Дрожжевые грибы, микоплазмы и др.
Микрофлора пищеварительного канала. Она наиболее
обильна. У новорожденных животных желудочно-кишечный
тракт не содержит микробов. Через несколько часов организм
животного заселяется микрофлорой, которая в процессе жиз-ни
может видоизменяться, но в основном остается стабильной до
конца жизни животного.
К постоянной микрофлоре относятся молочнокислые стрептокок-
ки (Str. lactis), молочнокислые палочки (Bact. acidophilum),
кишечная палочка (Е. coli).
Микрофлора полости рта. Она наиболее обильна и разно-
образна. В ротовой полости обнаружено более 100 видов ми-
кроорганизмов. К постоянным обитателям ротовой полости
относятся диплококки, стафилококки, сарцины, микрококки,
дифтероиды, анаэробы и аэробы, целлюлозоразрушающие
бактерии, спирохеты, грибы, дрожжи и др.
Микрофлора желудка. Она относительно бедна как по ко-
личественному, так и по качественному составу. Объясняется это
бактерицидным действием кислого желудочного сока. В
содержнмо'М желудка выживают спо.ровые типа Вас. subtilis,
кислотоустойчивые микобактерия (М. bovis, M. avium), a также
сарцины (Sarcina ventriculi), молочнокислые бактерии,
актиномицеты, энтерококки и др.
Микрофлора рубца жвачных более богата. Здесь много
гнилостных бактерий, возбудителей различных брожений.
Микрофлора тонкого кишечника. Она наиболее бедна. В
двенадцатиперстной и тощей кишках ослабляется деятельность
целлюлозных микроорганизмов. Здесь чаще всего обитают
устойчивые к желчи энтерококки, ацидофильные, споровые
микробы (Вас. retiformis, Cl. perfringeris), актиномицеты, Е. coli и
др.
Микрофлора толстых кишок наиболее богата. Постоянные
обитатели —энтерококки, стафилококки, стрептококки, целлю-
лозные бактерии, актиномицеты, ацидофилы, термофилы, спо-
ровые формы, дрожжи, плесени, гнилостные бактерии.
У здоровых животных наряду с нормальной микрофлорой в ряде
случаев обнаруживают патогенные микроорганизмы—
возбудители столбняка, инфекционного аборта кобыл, сибирской
язвы, рожи свиней, пастереллеза, сальмонеллеза, анаэробных и
других инфекций.
Микрофлора мочеполовых органов. На слизистой оболочке
половых органов обнаруживают стафилококки, стрептококки,
микрококки, дифтероиды, кислотоустойчивые микобактерии
(Мус. smegmae) и др. Основной обитатель слизистой оболочки
влагалища— Bact. vaginale vulgare, обладающая резко
выраженным антагонизмом к другим микрорганизмам.
24. Экология микроорганизмов.
Взаимоотношениями организмов между собой и с окру-
жающей средой занимается экология. Экология
микроорганизмов исследует лишь отдельные части
целостных экологических систем.
Основной единицей в экологии является экосистема. В
нее входят как биотические, так и абиотические
компоненты. Биотические компоненты составляют
сообщество организмов, или биоценоз. Под
абиотическими компонентами следует понимать
физические и химические условия экосистемы, в ко-
торой живут организмы.
Можно исходить из того, что каждый вид (или
популяция) выполняет определенную функцию, которая
обусловлена его (ее) потребностями в пище,
подвижностью, способом размножения,
биохимическими возможностями, структурными
особенностями и пределами толерантности
(терпимости) к условиям среды.
В настоящее время эти взаимоотношения можно
представить в виде следующих форм:
1. Сожительство создает благоприятные моменты для
обоих партнеров (взаимовыгодный симбиоз-
мутуализм).
2. Один из партнеров по симбиозу испытывает вредное
воздействие другого (в этом случае говорят о
паразитизме, об антагонизме).
3. Во многих случаях партнеры могут не оказывать
друг на друга никакого влияния (нейтрализм).
4. Партнерство может быть выгодно одному из
организмов без оказания вредного воздействия на
другого ('комменсализм).
23. Действие химических и биологических факторов.
Действие химических веществ
Химические вещества могут тормозить или полностью
подавлять рост микроорганизмов. Если химическое
вещество подавляет рост бактерий, но после удаления
их рост вновь возобновляется.
Противомикробные вещества с учетом химического
строения и механизма их бактерицидного действия на
бактерии можно подразделить на следующие группы:
окислители, галогены, соединения металлов, кислоты и
щелочи, поверхностно-активные вещества, спирты,
красители, производные фенола и формальдегида.
Окислители. К этой группе относятся перекись водо-
рода и калия перманганат.
Галогены. Хлор, йод и их препараты: хлорная известь,
хлорамин Б, пантоцид, раствор йода спиртовый 5%-
ный, йодинол, йодоформ.
Соединения тяжелых металлов (соли свинца, меди,
цинка, серебра, ртути; металлорганические соединения
серебра: протаргол, колларгол). Эти соединения
способны оказывать как противомикробное, так и
разнохарактерное местное действие на ткани
макроорганизма.
Кислоты и щелочи. В основе бактерицидного действия
кислот и щелочей лежат дегидратация микроорганиз-
мов, изменение рН питательной среды, гидролиз
коллоидных систем и образование кислотных или
щелочных альбуминатов.
Красители обладают свойствами задерживать
рост бактерий. Они действуют медленно, но более
избирательно.
Формальдегид—бесцветный газ. В практике приме-
няют 40%-ный водный раствор формальдегида
(формалин). Газообразный и растворенный в воде
формальдегид губительно влияет на вегетативные и
споровые формы бактерий.
Действие биологических факторов
Действие биологических факторов проявляется прежде
всего в антагонизме микробов, когда продукты
жизнедеятельности одних микробов обусловливают
гибель других.
Антибиотики (от греч. anti — против, bios — жизнь) —
биологически активные вещества, образуемые в
процессе жизнедеятельности грибов, бактерий,
животных, растений и созданные синтетическим путем,
способные избирательно подавлять и убивать
микроорганизмы, грибы, риккетсии, крупные вирусы,
простейшие и отдельные гельминты.
27. Микрофлора молока и молочных продуктов
Источники микрофлоры в молоке. В молоке всегда
содержится незначительное количество микробов-
сапрофитов. Основными источниками микрофлоры
молока являются сами животные, помещения, воздух,
корма, плохо промытые доильные установки, цистерны,
молокопроводы, а также средства его доставки.
Среди молочнокислых стрептококков заслуживают
внимания лишь те, основным продуктом брожения
которых является молочная кислота. Это типичный
молочнокислый стрептококк Streptococcus lactis, а
также Str. cremoris, Str. citrovo-rum, Str. paracitrovorum,
используемые для изготовления сливок, масла и сыра
соответствующих сортов. Оптимальная температура
развития стрептококков 30—32°С, предел
кислотообразования в молоке— 120° по Тернеру.
Пороки молока и молочных продуктов. Гнилостные
микробы, размножаясь -в молоке и молочных
продуктах, расщепляют белки, что сопровождается
появлением неприятных вкуса и запаха. Молоко
приобретает горький вкус, издает неприятный затхлый
запах и не может быть использовано в пищу ни
человеку, ни животным.
Гнилостные микробы представлены споровыми
(сенная, картофельная бациллы) и неспоровыми
(бактерия гниения, протей) бактериями, а также
микрококками и отдельными видами молочнокислых
бактерий, обладающих протеолитиче-ской
активностью.
При поедании коровами большого количества
зеленого, легкобродящего корма, а также при развитии
в молоке бактерий группы кишечной палочки и
флюоресцирующих бактерий молоко приобретает