Факторы физической природы.

При высокой температуре белки, нуклеиновые кислоты и другие компоненты клетки могут необра-

тимо инактивироваться, что приводит к ее гибели. При слишком низкой температуре также нарушаются процессы биосинтеза, ограничивая развитие микроорганизмов.

По отношению к температуре бактерии делят на три основные группы: мезофилы, психрофилы и термофилы, которые в свою очередь подразделяют на отдельные подгруппы.

Представителем мезофилов является E. coli, оптимальная температура роста которой 37 .С.

Психрофильные бактерии делятся на облигатные и факультативные. Основное различие между ними заключается в том, что облигатные психрофилы не способны к росту при температуре выше 20С, а верхняя температурная граница роста факультативных психрофилов намного выше. Облигатные психрофилы – узкоспециализированные микроорганизмы, обитающие в постоянно холодной среде; их температурный оптимум ниже 15 .С. бактерии Bacillus psychrophilus, морские светящиеся бактерии. Факультативные психрофилы распространены значительно шире. Многие из них вызывают порчу пищевых продуктов при низких температурах. К этой группе относятся некоторые виды бактерий

родов Pseudomonas, Arthrobacter и др.

• температурный оптимум активности ферментов у них ниже, чем у аналогичных ферментов мезофильных микроорганизмов;

• проницаемость их мембран остается высокой при охлаждении благодаря содержанию в липидах ненасыщенных жирных кислот, вследствие чего мембраны не застывают и остаются полужидкими;

• белоксинтезирующий аппарат психрофилов способен функционировать при низких температурах.

К термофильным относят микроорганизмы, которые растут при температуре выше 45–50С.

1) термотолерантные – расти при повышенных температурах. Methylococcus capsulatus;

2) факультативные термофилы имеют температурный максимум гомоферментативные молочнокислые бактерии рода Lactobacillus.

3) облигатные термофилы не растут при температуре ниже 40 .С. Bacillus stearothermophilus и др.;

4) экстремальные термофилы в горячих источниках, особенно в районах активной вулкани-

ческой деятельности. Представители – бактерии родов Thermus, Thermomicrobium, Thermoplasma и др.

• липиды, входящие в состав клеточных мембран, содержат насыщенные жирные кислоты.

• у экстремально термофильных бактерий обнаружено повышенное содержание гуанина и цитозина;

• ферменты термофилов гораздо устойчивее к нагреванию. Устойчивость ферментов термофилов обеспечивается также ионами Са2+, кофакторами.

Термофильные бактерии играют также большую роль в биологической очистке бытовых отходов и образовании метана.

Микроорганизмы подвержены воздействию различных видов электромагнитных излучений. Эффект воздействия зависит от дозы облучения и длины волны. Наиболее длинноволновая радиация (радиовол-

ны – длина волны более 1100 нм) не вызывает биологического эффекта. Инфракрасные лучи (700–1100 нм и более) оказывают тепловое воздействие на микроорганизмы и используются зелеными и пурпурными бактериями в процессе фотосинтеза. Видимая часть спектра (300–700 нм) используется цианобактериями и другими фототрофными бактериями в процессе фотосинтеза. УФ-лучи (10–300 нм) могут оказывать на микроорганизмы как микробоцидное, так и мутагенное действие, что определяется видом микроорганизмов и дозой облучения. Наибольший летальный эффект УФ-лучей наблюдается при длине волны 260 нм, при которой отмечается максимум поглощения УФ-лучей молекулами ДНК.

У гетеротрофных каротиноиды служат защитной системой, снижающей повреждения нуклеиновых кислот, а у фототрофных бактерий они предохраняют бактериохлорофиллы от фотоокисления.

Ионизирующая радиация, под которой обычно подразумевают рентгеновское и гамма-излучение (с длиной волны менее 10 нм), вызывает летальный для клетки эффект. Вызывая образование свободных радикалов и органических перекисей. Абсолютным «чемпионом» по устойчивости к ионизирующей радиации являются бактерии Micrococcus radiodurans.

Высокие значения гидростатического давления приводят к разрушению клеточных структур, происходит денатурация белков, прекращается деление и клетки приобретают нитевидную форму.

Из осадков на дне океанов выделяют бактерии двух групп: баротолерантные и пьезофильные (барофильные). Баротолерантные бактерии размножаются как при обычном, так и при давлении в несколько сот атмосфер. Пьезофильные бактерии (бактерии вида Bacillus submarinus) – это обитатели глубоководных впадин морей и океанов.

Концентрация веществ, растворенных в окружающей среде, осмотическое давление, также оказывает большое влияние на жизнеспособность микроорганизмов: чем концентрированнее раствор, тем труднее

клетке поглощать из него воду. В гипертонических растворах, в которых осмотическое давление больше, чем в клетке, происходит обезвоживание клеток (плазмолиз) и полное прекращение роста. Это явление называется физиологической сухостью. Осмофильные микроорганизмы, для которых требуется высокое содержание NaCl, получили название галофильных. К экстремальным галофилам относятся бактерии из родов Halobacterium и Halococcus, живущие в растворах NaCl. Белки галофильных бактерий отличаются по строению от таковых негалофильных: содержание кислотных групп в них преобладает над основными. Эти кислотные группировки нейтрализуются катионами.

Высокочастотные (более 16 кГц) механические колебания упругой среды, или ультразвук, не воспринимаются нашими органами слуха. Чувствительность микроорганизмов к ультразвуку, пропорциональная частоте колебаний и длительности воздействия.

Кроме охарактеризованных физических факторов, на развитие микроорганизмов оказывает воздействие изменение напряжения магнитных полей. Особенно чувствительны к изменению напряжения магнитного поля магниточувствительные микроорганизмы, содержащие в клетках магнитосомы. Небезразличны микроорганизмы и к действию земного притяжения, сотрясений, электрического тока.