Чувствительность микроорганизмов к поврежда­ющим факторам

В результате действия повреждающих факторов наступает гибель микроорганизмов. Микробная клетка считается погибшей, если она по­теряла способность к воспроизводству. Различают бактерицидное, фун- гицидное и вирицидное действие, вызывающее гибель соответствующих объектов. Для оценки эффективности летального действия того или ино­го фактора используют показатель D_]0 - время выдержки при заданной температуре или доза радиации, при которой происходит снижение кон­центрации клеток в 10 раз, т. е. гибель 90 % клеток в популяции.

Воздействие на микроорганизмы высоких температур Повышенная температура вызывает денатурацию и разрушение жизненно важных молекул клетки; при стерилизации паром под давлени­ем протекают реакции гидролиза, сухим паром - окислительные реакции.

По показателю устойчивости (резистентности) различают следую­щие группы микроорганизмов:

1) чувствительные - неспорообразующие бактерии, плесневые грибы, вирусы;

2) слаборезистентные - вирус гепатита, споры Clostridium perfringens;

3) высокорезистентные - С. tetani;

4) чрезвычайно резистентные - споры Bacillus subtilis, С. botulinum;

5) наиболее резистентные - споры В. stearothermophilus почвенных тер­мофилов, прионы.

Термоустойчивость одних и тех же микроорганизмов может изме­няться в зависимости от наличия влаги и свойств среды, в которой они находятся. Чувствительность микроорганизмов одного вида к высокой температуре зависит от нескольких причин:

1) от штаммовых различий, например, время гибели спор С. tetani при обработке паром при 100 °С составляет 5-90 мин;

2) от фазового состояния клеток, связанного с активностью их метабо­лических процессов;

3) от агрегатного состояния клеток, а именно наличия скопления (кон­гломератов), более устойчивых, чем отдельные клетки;

4) от вида термической обработки: при одинаковой температуре су­хой нагрев менее эффективен, чем влажный; отмирание микроор­ганизмов во влажной среде наступает вследствие денатурации нук­леиновых кислот, белков, повреждения мембран; при воздействии сухого жара происходит активация окислительных процессов (пи­ролиз);

5) от состава среды термообработки, так как многие органические и неорганические вещества обладают защитным действием на клет­ку, например, NaCl, соли магния, жиры, поверхностно-активные ве­щества идр;

6) от значения рН среды, например, при 100 °С некоторые споровые микроорганизмы при рН 6-7 погибают за 2,5 ч, а при рН 3-3,5 - за 30 мин.

Влияние на микроорганизмы лучистой энергии Антимикробным действием обладает ионизирующее и неионизиру- ющее излучение. К неионизирующим относят инфракрасное (ИК) и уль­трафиолетовое (УФ) облучения. ИК-лучи обладают сравнительно боль­шой длиной волны и поэтому их энергия невелика. Они оказывают, в ос­новном, тепловое воздействие.

УФ-лучи обладают более высокой энергией, они способны вызы­вать фотохимические изменения и в молекулах субстрата и в клетках микроорганизмов. Наиболее эффективны лучи с длиной волны 250-260 нм. Различные виды и формы микроорганизмов не одинаково чувствительны к одной и той же дозе облучения. Повышенной устойчивостью отличают­ся пигментные микроорганизмы и споровые формы бактерий и грибов. Эффективность воздействия УФ-излучения зависит от дозы облучения, т. е. от количества энергии, поглощенной клеткой, от характера облучае­мого объекта и условий воздействия (рН среды, влажности субстрата, тем­пературы, наличия защищающих клетки веществ).

Механизм губительного действия УФ-облучения связан с образова­нием димеров тиминовых и других пиримидиновых оснований ДНК, что сопровождается прекращением репликации и последующей гибелью клет­ки. Следует помнить о явлении фотореактивации под действием дневно­го света, активирующего ферменты, которые катализируют расщепление димеров, что приводит к восстановлению жизнедеятельности клетки. Кроме прямого воздействия УФ-излучения возможно и опосредованное в результате образования озона, перекиси водорода и других бактерицид­ных веществ в обрабатываемом субстрате.

К ионизирующим относят у-излучение и ускоренные электроны. Источником у-излучения являются радиоактивные элементы Со⁶⁰, Cs¹³⁷, Радиоустойчивость разных микробных видов существенно различается. Обычно клетки грамотрицательных микроорганизмов более чувствитель­ны по сравнению с грамположительными, наименее устойчивы вегета­тивные клетки, более резистентны грибы и дрожжи, далее - бактериаль­ные споры, вирусы. Известен микроорганизм Micrococcus radiodurans (ра­диоустойчивый), приспособившийся к жизни в реакторах атомных элект­ростанций. Радиопоражаемость клеток одного вида зависит от возраста клеток (молодые клетки более чувствительны, чем сформировавшиеся), от состава среды и поглощенной дозы облучения.

Поглощенной дозой излучения называют количество энергии, по­глощенное единицей массы среды, через которую проходит излучение. Единицей измерения дозы излучения является рад (radiation absorbed dose - адсорбированная доза радиации), 1 рад эквивалентен величине 100 эрг/г, 1 Мрад = 10⁶рад = 10 Кгр (килогрэй).

Для радиочувствительных микроорганизмов D₁₀< 1 кГр, для радио­резистентных D₁₀ составляет 2,3 кГр. Стерилизующей дозой является 25-35 кГр. Гибель клеток обусловлена протеканием многочисленных хи­мических реакций, в которых участвуют продукты радиолиза воды, обра­зовавшиеся в клетке и в субстрате-это высокоактивные свободные ради­калы атомарного кислорода, перекиси.