Міністерство освіти і науки україни

Львівський інститут економіки і туризму

Кафедра екології, оздоровчого харчування і безпеки туризму

Фізіологія мікроорганізмів Конспект лекції

з дисципліни ”Мікробіологія”

Фізіологія мікроорганізмів. Конспект лекції з з дисципліни ”Мікробіологія харчових продуктів”

Склав:

к.б.н., доц. Шах А.Є.

Розглянуто і затверджено

на засіданні кафедри екології,

оздоровчого харчування і безпеки туризму

Протокол №_________

від “_____”______________

Завідувач кафедри

____________

© А.Є.Шах

3. Фізіологія мікроорганізмів.

План лекції

3.1.Хімічний склад мікробної клітини.

3.2.Дихання мікроорганізмів.

3.3.Ферменти мікроорганізмів.

3.4.Пігменти та токсини мікроорганізмів.

3.5.Ароматичні речовини і світіння мікроорганізмів.

Рекомендована література:

1. Азаров В.Н. Основи микробиологии и санитарии: М.: Экономика, 1986. – 207 с.

2. Векірчик К.М. Мікробіологія з основами вірусології. Підручник. – К.: Либідь, 2001. – 312 с.

3. Ветеринарна мікробіологія та імунологія /А.В. Демченко, В.О. Бортнічук, В.Г. Скибіцький, В.М. Апатенко. – К.: Урожай, 1996. – 368 с.

4. Клевакин В.М. Микробиология пищевых продуктов. Л.: Медицина, 1986.

5. Кочемасова З.Н, Ефремова С.А. Рыбакова А. М. “Санитарная микробиология и вирусология.” М.: Медицина, 1987. – 352 с.

6. Медицинская микробиология. Под ред. В.И. Покровского и О.К. Поздеева. М.: ГЕОТАР Медицина, 1999. -1184 с.

7. Мудрецова-Висс К.А. Микробиология. М.: Экономика, 1985.

8. Промышленная микробиология /Под ред.Егорова Н.С. – М.: Высшая школа, 1989.

9. Рудавська Г.Б. Леріна І.В., Демкевич Л.І. Мікробіологія: Підручник. – К.: КНТЕУ. 2001.-324 с.

10. Харченко С.М. Мікробіологія: – Київ: Сільгоспосвіта, 1994. – 348 с.

У харчовій мікробіології при вивченні фізіології мікроорга­нізмів особливу увагу приділяють властивостям та біологічній діяль­ності мікроорганізмів, які виявляють вплив на формування якості харчових продуктів у процесі їх виробництва, а також мікроорганізмів - збудників псування харчових продуктів у процесі їх зберігання, транспортування та реалізації.

Знання фізіології мікроорганізмів дозволяє керувати їх життє­діяльністю, а саме:

ефективно використовувати корисні властивості мікробів з народногосподарською метою: посилювати накопичення мікробної маси або направляти біологічну активність відповідно до конкретних завдань виробництва (як приклад можна привести вирощування кормових дріжджів на поживних середовищах із надлишком азотистих речовин з метою отримання маси дріжджів, багатих білком), накопичення дріжджами етилового спирту із глюкози у кислому середовищі та накопичення гліцерину тими ж дріжджами, коли процес відбувається у лужному середовищі;

пригнічувати життєдіяльність шкідливих мікробів і, таким чином, розробляти раціональні способи зберігання харчових продуктів, шляхи профілактики харчових захворювань мікробної природи, санітарний режим підприємств.

Фізіологія мікроорганізмів тісно пов'язана з іншими приро­дознавчими науками, біохімією, загальною біологією, фізичною хімією та фізикою.

В наш час завдяки застосуванню найновіших методів дослідження - електронної мікроскопії, радіоак­тивних ізотопів, спектроскопії, електрофорезу та інших – стало можливим проводити дослідження фізіологічних процесів мікроорга­нізмів на молекулярному рівні.

Встановлено, що анатомічні структури у мікробів відрізняються за призначенням і виконують у клітині різні життєві функції: цитоплазматична мембрана - напівпроникна плівка, що підтримує у клітині визначений осмотичний тиск; ядерна речовина (молекула ДНК), що забезпечує передачу нащадкам спадкових особливостей; мітохондрії - своєрідні енергетичні станції, в яких зосереджені окисно-відновні ферменти, завдяки яким здійснюються процеси хімічного перетворення речовин і клітина отримує основну частину необхідної їй енергії; рибосоми, що є центрами синтезу білка у клітині.

В останнє десятиріччя встановлена схожість у будові та механізмі спадковості й мінливості мікробів з вищими організмами.

Живлення мікробів

У кожному живому організмі, в т. ч. і у мікробів, по­стійно відбувається обмін речовинами з навколишнім се­редовищем. Для існування мікроорганізмам потрібні певні джерела живлення, з яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію.

Мікроорганізми поглинають поживні речовини, необхід­ні для синтезу складових частин мікробної клітини (асимі­ляція) і виділяють у навколишнє середовище продукти життєдіяльності (дисиміляція).

За типом живлення (конструктивним обміном) мікро­організми поділяють на дві основні групи: авто- і гетеротрофи. Залежно від джерел енергії і електронів їх поділя­ють на фотоліто-, хемоліто-, фотооргано- і хемоорганотрофи.

Автотрофи (грец. autos – сам, trophe – їжа:) використо­вують вуглець з вуглекислого газу повітря і утворюють ор­ганічну речовину за допомогою енергії Сонця (фотосинтез) або енергії, що вивільняється в процесі окислення деяких мінеральних і органічних сполук (хемосинтез).

Класифікацію мікробів-автотрофів за способом одер­жання енергії можна умовно представити так:

А. Фототрофи (джерело енергії – сонячне світло).

1. Фотолітотрофи (пурпурні і зелені сіркобактерії, синьо-зелені водорості та інші мікроорганізми) характеризу­ються фотосинтезуючою здатністю. До складу їх цитоплаз­ми входять хлорофілоподібні пігменти (бактеріохлорофіл, бактеріопурпурин, каротиноїди), за допомогою яких фото­бактерії, як і зелені рослини, синтезують органічну речови­ну. Автотрофи можуть рости на мінеральних середовищах; вони не здатні засвоювати більш складні сполуки вуглецю і тому не можуть бути патогенними для тварин.

2. Фотоорганотрофи – мікроорганізми які для одер­жання енергії можуть використовувати крім фотосинтезу ще й органічні сполуки. До цієї групи відносять пурпурні бактерії, що не здатні окислювати сірководень (H₂S) до сірки.

Б. Хемотрофи (джерело енергії – окислення неор­ганічних та органічних сполук).

І. Хемолітотрофи – мікроорганізми, які одержують енергію при окисленні неорганічних сполук і елементів: Н₂, CO, NH₃, HO - Fe, Mn, Sb, H₂S, S, S₂O₃.

2. Хемоорганотрофи – мікроорганізми, які одержують енергію при окисленні або бродінні органічних речовин. До них відноситься більшість мікробів ґрунту, води, повітряно­го басейну.

Гетеротрофи – численна група мікроорганізмів, які ви­користовують для живлення вуглець органічних сполук. Гетеротрофів розділяють на сапрофітів і паразитів.

Сапрофіти, або метатрофи – мікроби, які ростуть на мертвому субстраті (продуктах харчування, кор­мах, тваринних та рослинних рештках та ін.).

Паразити, або паратрофи – мікроби, що живляться органічними сполуками живих організмів. Це збудники інфекційних хвороб тварин (патогени) і рослин (фітопатогени).

Більшість мікроорганізмів є міксотрофами, тобто здат­ними змінювати тип живлення.

Крім вуглецю життєвоважливим компонентом мікроб­ної клітини – білків і нуклеїнових кислот – є азот. Залеж­но від джерела азоту мікроби розділяють на дві групи. Аміноавтотрофи синтезують білок з мінеральних або найпростіших сполук азоту (нітратів, амонійних солей, а також з повітря). Аміногетеротрофи викорис­товують для живлення головним чином готові амінокис­лоти.

Аміноавтотрофний тип живлення властивий більшос­ті ґрунтових мікробів, аміногетеротрофний – патоген­них і деяких сапрофітів. Встановити чітку межу між авто-і гетеротрофами не «завжди вдається. Деякі патогенні мік­роорганізми в навколишньому середовищі ведуть сапро­фітний спосіб життя і, навпаки, деякі сапрофіти залежно від стану макроорганізму можуть викликати захворюван­ня. Наприклад, бульбочкові бактерії (аміноавтотрофи) при ослабленні бобової рослини перетворюються у фітопатогени, припиняють фіксувати атмосферний азот і починають використовувати готові органічні форми азоту рослинного походження.

Мікробна клітина потребує також мінеральних речовин, або зольних елементів. Потреба в них не дуже велика, але без деяких сполук мікроб не може існувати.-Наприклад, Aspergillus niger не розвивається без калію, фосфору, маг­нію, відсутність же в середовищі сірки майже не впливає на ріст гриба.

Калій активізує ферментативні системи, прискорює фі­зіологічні процеси. Магній входить до складу пігментів пурпурних і зелених сіркобактерій, підвищує активність карбоксилази, пептидази та інших ферментів. Фосфор бере участь у процесах дихання, входить до складу нуклеїнових кислот. Сірка – один з компонентів білків, що складають­ся з амінокислот цистину, цистеїну та метіоніну. Більшість мікробів засвоюють сірку із сірчанокислих солей. Сірко­бактерії і тіонові бактерії використовують молекулярну сірку. Залізо необхідне в незначній кількості, воно входить до складу дихальних ферментів. Для мікробної клітини по­трібні мікродози міді, цинку, молібдену, кобальту та інших мікроелементів, нестача яких призводить до порушення нормального росту мікроорганізму.

Фактори росту за своєю дією нагадують вітаміно­подібні сполуки. Вони впливають на обмін речовин, при­скорюють накопичення біомаси мікробних клітин. Особливо велику потребу в них мають мікроби, які не здатні син­тезувати вітаміни. Наприклад, дріжджі, азотобактерії, пропіонові бактерії не тільки забезпечують себе біологічно активними речовинами, але й виділяють їх у навколишнє середовище, створюючи тим самим сприятливі умови для розвитку інших організмів.

У лабораторії мікроби культивують на живильних се­редовищах. Джерела живлення надходять в середину кліти­ни через її поверхню. Це складний фізико-хімічний процес, в якому важливе значення мають концентрація пожив­них речовин, їх хімічна будова, розмір молекули, розчинність, ступінь проникності цитоплазматичної мембрани, активність ферментів, рН середовища тощо.

Анаболізм (конструктивний обмін) та катаболізм (енергетичний обмін) звичайно відбуваються одночасно. Вони взаємозв'язані і складають єдиний процес метаболіз­му. Найпростіший спосіб живлення мікробної клітини – це пасивна-дифузія, яка не потребує енергії.

При більш високій концентрації речовин у навколиш­ньому середовищі цитоплазма зморщується і відштовхує­ться від оболонки (плазмоліз) і гине. Протилежне явище називається деплазмолізом. Воно спостерігається при дуже низькій концентрації солей у розчині. Рідина проходить у клітину доти, доки концентрація речовин клітини і середо­вища не зрівняються. Так буває, коли мікроби потрапля­ють у дистильовану воду. Плазмоліз і деплазмоліз неспри­ятливо впливають на мікроорганізми і нерідко викликають їх загибель. Коли рідина з розчиненими в ній сполу­ками проходить у клітину, протоплазма щільно притис­кується до мембрани і знаходиться у стані напруги (тур­гор).

Перенесення речовин живильного субстрату в клітину може відбуватися також за допомогою ферментів. Це так звані пермеази (транслокази). їх синтез і локалізація від­буваються в цитоплазматичній мембрані. Такий процес потребує витрат метаболічної енергії (АТФ), яку виділя­ють клітини внаслідок окислювально-відновних реак­цій.

Джерела живлення можуть потрапляти в клітину за ра­хунок обмінної адсорбції. Вона обумовлена здатністю елек­трично зарядженої поверхні мікробної клітини адсорбува­ти протилежно заряджені речовини. її заряд залежить від рН середовища порівняно з ізоелектричним станом цито­плазми: в кислому середовищі він позитивний, у лужному – негативний. Адсорбовані сполуки проходять в середину клітини і використовуються для побудови її тіла. Швид­ше і легше проникають дрібні молекули. Після гідролізу екзоферментами, білки, жири та вуглеводи поступають у мікробну клітину, а мінеральні — при дисоціації на іони. Вихід продуктів метаболізму з мікробної клітини відбуває­ться за допомогою пермеаз шляхом пасивної дифузії. Як правило, засвоєння (асиміляція) їжі та біосинтетична ді­яльність клітини перевищують розклад (дисиміляцію) спо­лук протоплазми. Це сприяє тому, що клітина росте, роз­вивається, розмножується. Мікроорганізми здатні присто­совуватися до навколишнього середовища і змінювати тип живлення.

2. Дихання мікроорганізмів

Розмежувати процеси живлення і дихання у мікроорга­нізмів дуже важко. Вважають, що в процесі живлення від­буваються ендотермічні реакції (з поглинанням теплоти), основу дихання складають екзотермічні реакції (з виді­ленням теплоти). Ці процеси відбуваються паралельно; ви­ділена при диханні енергія необхідна мікробам для синтезу ними живих білків клітини. Джерелом для ендо- та екзо­термічних реакцій, тобто дихальним і будівельним мате­ріалами може бути одна й та ж органічна сполука. На­приклад, цукор для гетеротрофів – це джерело вуглецю і енергетичний субстрат. Для одержання енергії найчастіше використовуються безазотисті речовини, для синтезу цито­плазми – азотисті органічні сполуки.

У більшості мікробів, які живуть і розмножуються при наявності кисню повітря, дихання відбувається за допомо­гою ферментів, що активізують дихальні субстрати і мо­лекулярний кисень. У деяких мікробів реакція окислення не доходить до одержання кінцевих продуктів, тобто вугле­кислоти. Наприклад, у певних видів плісеневих грибів при окисленні цукру утворюються цитринова та щавлева кисло­ти. Ці мікроміцети використовують у промисловості для виготовлення органічних кислот.

У багатьох видів бактерій-автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт – це окислення неорганічних спо­лук. Так, нітрифікуючі бактерії окислюють аміак та амо­нійні солі в азотисту, а потім азотну кислоти. Залежно від потреби забезпечення мікробів киснем Л. Пастер у 1861 р. поділив усі мікроорганізми на аероби та анаероби.

Хімізм дихання бактерій вивчено недостатньо. Відомо, що молекулярний" кисень повітря нездатний окислювати речовини мікробної клітини. Необхідно спочатку активізу­вати молекулярний кисень або водень в окислювальному субстраті. Кисень активізується завдяки дихальним фер­ментам оксидазам, водень – дегідразам.

Окислення визначають як процес віддачі водню (дегід­рування), а відновлення — його приєднання до дихального субстрату. Тобто при окисленні речовина втрачає електро­ни, а При відновленні — приєднує їх.

Аеробне дихання мікроорганізмів — процес, при якому акцептором водню, протонів і електронів є молеку­лярний кисень. Внаслідок окислення складних органічних сполук енергія може виділятись у навколишнє середовище (термогенез) або накопичуватись у макроенертетичних фосфатних зв'язках АТФ.

Енергія мікробів-термогенів може підвищувати темпе­ратуру навколишнього середовища. Це явище спостеріга­ється при силосуванні кормів, біотермічному знезараженні гною, а також у скиртах або недосушених грубих кормах, сирому зерні. Теплоту, що виділяється мікроорганізмами, називають біопаливом. Його можна використовувати в сіль­ському господарстві, наприклад, у парниках та при заго­тівлі бурого сіна.

Анаеробне дихання відбувається без участі мо­лекулярного кисню. Акцепторами водню можуть бути окис­лені неорганічні сполуки, що легко віддають кисень і від­новлюються (процеси денітрифікації і десульфікації) або органічні речовини з ненасиченими зв'язками (альдегіди, кетони). Коли дихальний субстрат розкладається лише до проміжних продуктів (спиртів, органічних кислот), йдеться про процес бродіння. При анаеробному розщепленні моле­кули гексози кількість звільненої енергії в 24,5 рази мен­ша, ніж при аеробному окисленні цукру.

Прикладами ана­еробного дихання є спиртове, молочнокисле, маслянокисле, пектинове та інші види бродіння. За Л. Пастером, «бро­діння – це життя без кисню».

3. Ферменти мікробів

Біохімічні процеси, що відбуваються в мікробних клітинах, зумовлюються і спрямовуються ферментами (ензи­мами) — біологічними каталізаторами білкової та небілкової природи. У 1981-1986 pp. було встановлено, що рибону­клеїнові кислоти поєднують в собі функції носія генетичної інформації і ензиму.

Ферменти беруть участь у розщепленні та синтезі речо­вин. Вони специфічні, тобто виявляють свою активність що­до певних сполук, нестійкі до впливу несприятливих зов­нішніх факторів: руйнуються при температурі 60°С, а також під дією лугів, кислот, солей важких металів тощо. Роз­різняють ендоферменти та екзоферменти. Перші міцно зв'я­зані з цитоплазмою і здійснюють перетворення поживних речовин у складі частини клітини. Другі виділяються в живильне середовище, розчиняються в ньому, проходять через бактеріальні фільтри, розкладають складні сполуки на прості. Останні є пластичним матеріалом для побудови тіла мікробної Клітини.

Еміль Дюкло (1898) запропонував називати ферменти за речовиною, на яку вони впливають, з додаванням закін­ченні -аза. Наприклад, фермент, що розкладає жири, називають. ліпаза, білки – протеїназа, пеніцилін – пеніциліиаза.

Ферменти — це збудники усіх хімічних перетворень, вони обумовлюють життєво важливі процеси.

Ферменти в основному білкові комплекси, що мають ве­лику молекулярну масу, за формою — кристали, які можуть випадати в розчинах, мають електричний заряд. Фер­менти бувають одно- і двокомпонентними. До складу ос­танніх входять білок-носій і простетична, або активна, гру­па. Білковий носій називається апоферментом, активна група – коферментом. Власне ні білкова, ні простетична група не має ферментативної активності і тільки разом во­ни набувають її.

Каталітичну дію ферментів визначають надзвичайна ма­лі їх кількості: 1 г амілази може розщепити 1 т крохмалю, а 1 г хімозину може зумовити зсідання 12 т молока; 1 г пепсину здатний розщепити 50 кг коагульованого білка, 1 молекула каталази при 40 °С за 1 с руйнує 550 тис. мо­лекул пероксиду водню.

Ферменти діють при певному рН: пепсин активний тіль­ки в кислому середовищі (рН 1,5-2,5), трипсин – слабко-лужному (рН 7,8-8,7), каталаза і уреаза – нейтральному (_РН7,0).

Ферменти не змінюються до кінця реакції, не входять до складу кінцевих продуктів. Вони не токсичні. Ця важ­лива властивість має велике значення для багатьох галузей народного господарства, особливо харчової промисловості і медицини.

На сьогодні відомо близько 2000 ферментів, які за кла­сифікацією, розробленою Міжнародним біохімічним това­риством (1961), об'єднані в шість класів: оксидоредуктази, трансферази, гідролази, ліази, ізомерази, лідази, або синтетази.

1. Оксидоредуктази – окислювально-відновні ферменти, що прискорюють процеси окислення і відновлен­ня різних сполук, беруть участь у процесах дихання мік­робів. Ця група включає більше 200 ферментів. Наприк­лад, дегідрогенази – ферменти, що обумовлюють процес біологічного окислення шляхом відняття водню від субстра­ту донора і приєднання його до кисню або іншого акцептора. Розрізняють аеробні і анаеробні дегідрогенази. Аеробні де­гідрогенази переносять водень безпосередньо до молекуляр­ного кисню або інших систем. їх називають оксидазами (аеробіоз). Анаеробні дегідрогенази взаємодіють з субстра­том, віднімають від нього водень і передають акцептору — ненасиченим речовинам. В результаті утворюються орга­нічні кислоти і спирти (анаеробіоз).

2. Трансферази – ферменти переносу. Вони пере­носять окремі групи, радикали і атоми як між окремими молекулами, так і всередині них (метальні, карбоксильні та ін.). Представниками цього класу є амінотрансферази, фосфотрансферази та ін. Амінотрансферази переносять амі­ногрупу з однієї амінокислоти на іншу, фосфотрансфера­зи – фосфатний залишок з АТФ на глюкозу і фруктозу.

3. Гідролази – ферменти, що прискорюють гідро­ліз — реакцію обмінного розкладу між водою і різними спо­луками. Вони є у багатьох мікроорганізмів. Гідролази об'єд­нують більше 200 ферментів. У цю групу входять естерази, фосфатази, глюкозидази, що відповідно розщеплюють складні ефіри, глюкозидні зв'язки у вуглеводах і їх похід­них; пептидази, що прискорюють гідроліз пептидних зв'яз­ків у білках; амідази, які регулюють гідроліз амідів, амі­нокислот та інших сполук.

4. Ліази – ферменти, що негідролітичним шляхом від­щеплюють від субстратів яку-небудь групу (реакція між вуглецем і киснем, азотом, сіркою, галогеном). Цей клас ензимів об'єднує близько 90 ферментів. Найважливіше зна­чення з них мають карбоксилаза, альдегідліаза (альдо­лаза) та ін.

5. Ізомерази – ферменти, які каталізують реакції ізомеризації – переміщення всередині молекул водню, фосфору, що має важливе значення в обміні речовин. До цієї групи відносяться фосфорогексоізомераза, тріозофосфорізомераза та ін.

6. Лідази, або синтетази – ферменти, що при­ скорюють синтез складних сполук за рахунок розпаду пірофосфорних зв'язків у АТФ, або інших багатих на енергію пірофосфатів. Лідази беруть участь у синтезі білків, нуклеї­нових, жирних кислот та інших речовин.

Ферменти мікробного походження широко застосовують у харчовій промисловості, сільському господарстві, особли­во тваринництві, медицині, а також інших галузях народ­ного господарства. Наприклад, амілази використовуються при ферментативному одержанні глюкози з крохмалю, глюкозної та мальтозної патоки, в спиртовій, пивоварній та хлі­бопекарській промисловості. У ветеринарії високоактивні очищені препарати амілаз застосовують для лікування тва­рин, хворих на дистрофію, що зумовлене неперетравленням крохмалю.

Пектинази розщеплюють пектини – речовини, що «склею­ють» окремі клітини рослин. Вони містяться в ягодах, фруктах, стеблах та коренях. Пектиназй мікроорганізмів різних видів застосовують у технологічних процесах, що вимагають руйнування рослинних тканин, звільнення клітин та зміни структури клітинних оболонок. Пектинази використовують для мацерації фруктової або плодоягідної м'язги, що спри­яє збільшенню виходу соку, його освітленню та руйнуван­ню розчинених у ньому пектинових речовин.

Ферменти мікроорганізмів целюлази розкладають основ­ний компонент клітинної оболонки рослин целюлозу, і шля­хи їх використання давно відомі людству.

Лротеїнази здатні покращувати .якість м'ясних виробів, рибопродуктів, збільшувати строки зберігання і підвищува­ти поживну цінність кормів тощо.

Сичужний ензим, який одержують з сичуга, використо­вують у виробництві сирів, де головним процесом є зсідання білків молока під дією цього ферменту.

4. Пігменти та токсини мікробів

Наявність пігментів у світі мікроорганізмів спадково за­кріплюється при їх розмноженні. Багато кольорових бак­терій знаходиться в повітрі. Вважають, що пігменти вико­нують захисну функцію проти згубної дії на мікроорганіз­ми ультрафіолетового випромінювання. Забарвлені колонії у кисневому середовищі та при освітленні зберігаються кра­ще, ніж безпігментні. Більшість пігментоутворюючих мік­робів - сапрофіти.

Першим пігментом, відомим людству, був криваво-чер­воного кольору продигіозин, який утворює чудова паличка (Bact. prodigiosum). Синій пігмент піоціанін продукує Pseudomonas aeruginosa, фіолетовий – Chromobacterium violaccum. Ці види бактерій характеризуються антибіотич­ною активністю. Вони нерідко забруднюють рани, забарвлю­ючи гній у синьо-зелений колір. Жовтий пігмент утворюють сарцини, стафілококи; чорний (меланіни) – деякі види дріжджів та міцеліальних грибів Stachybotrys alternans тощо.

Важливою групою мікробних пігментів є каротиноїди, які утворюють більшість фототрофних бактерій, деякі ро­дини дріжджів, мікроміцетів та актиноміцетів. У фототрофів каротиноїди беруть участь у процесах фотосинтезу. У гетеротрофів вони локалізуються в цитоплазматичній мембрані. У гіфоміцетів каротиноїди зв'язані головним чи­ном з ліпідами.

Гіатогенні мікроорганізми в процесі життєдіяльності ви­робляють отруйні речовини – токсини, які спричиняють за­хворювання людини, тварин, рослин (токсикози). Розріз­няють екзотоксини — токсичні речовини, що виділяються мікробами назовні, та ендотоксини, що тісно зв'язані з мік­робною клітиною і вивільняються з неї лише після її роз­паду. Ендотоксини синтезуються сальмонелами, ешерихіями, збудниками бруцельозу, туберкульозу та ін.

Екзотоксини бактерій мають білкову природу. Це високоактивні повноцінні антигени (збудники ботулізму, правця, дифтерії), на які організм виробляє антитіла. Антиток­сична сироватка діє проти токсину, а не проти мікробної клітини.

За молекулярною будовою ендотоксини більш складні білки, що містять фосфоліпіди і полісахариди, про що свід­чать основні відмінні ознаки екзо- і ендотоксинів, наведені нижче (за В. М. Аристовським):

Екзотоксини: Легко дифундують з клітини в навколишнє середовище. Високотоксичні, здатні вибірко­во уражати окремі органи. Термолабільні. Викликають утворення антитоксинів в організмі. Мають білкову природу, руйну­ються протеолітичними фермен­тами. Під дією формаліну переходять в анатоксини.

Ендотоксини: Міцно з'єднані з тілом бактері­альної клітини. Менш токсичні, вибіркова дія слабко виражена. Термостабільні. Антитоксична дія імунних сиро­ваток незначна. Належать до глюцидоліпідних комплексів, резистентні до дії протеолітичних ферментів. Під дією формаліну частково руйнуються.

Особливу загрозу для здоров'я людини та тварин ста­новлять токсичні речовини грибів, що пошкоджують про­дукти харчування і корми. На сьогодні описано 300 видів плісеневих мікроміцетів, що продукують більше 120 мікотоксинів. Вони відрізняються за хімічною будовою (білки, полісахариди, кислоти, спирти тощо) і характером загаль­ноноплазматичної токсичної дії на живий організм.

5. Ароматичні речовини та світіння мікроорганізмів

Деякі види дріжджів, плісеневих грибів та актиноміце­ти продукують ароматичні речовини – складні ефіри, леткі органічні кислоти та ін. їх використовують для надання приємного запаху винам та деяким харчовим продуктам, особливо сиру, сметані та маслу. Грибний, хлібний, медо­вий, тютюновий та інші аромати властиві грибам багатьох видів. Це може бути таксономічною ознакою при іденти­фікації видів.

Окремі мікроорганізми мають здатність до світіння – фосфоресценції. Вони поширені в природі і зумовлюють сві­тіння, наприклад, трухлявого дерева, риби, м'ясних туш, морської води та інших об'єктів навколишнього середовища. Світіння бактерій — своєрідна форма звільнення енергії при окислювальних процесах, що відбуваються в клітині. їх неможливо спостерігати в анаеробних умовах. Найбільш сприятливе середовище для фотобактерій – рибний буль­йон з додаванням до нього 3 %-го розчину хлориду натрію.

Випромінювати фосфоричне світло здатні мікроби – жи­телі морів та океанів. Світіння особливо помітне при коливанні морських хвиль. Серед фотобактерій не виявлено па­тогенних видів. З припиненням світіння в м'ясних, рибних та інших субстратах починають розвиватися процеси гниття.

Контрольні запитання

1. Назвіть суть стерилізації і з якою метою вона використовується?

2. Назвіть методи стерилізації.

3. Що являє собою повна і неповна стерилізації і коли їх використовують?

4. Назвіть фізичні методи стерилізації.

5. Назвіть хімічні методи стерилізації.

6. Назвіть біологічні методи стерилізації.

7. Що представляє собою дезінфекція і коли її використовують?

8. У чому полягає стерилізація парою під тиском і які її переваги над іншими методами? Що таке дробна стерилізація і для чого її використовують?

9. Як здійснюється стерилізація текучою парою і коли її використовують?

10. У чому суть тиндалізації і коли вона використовується?

11. У чому суть стерилізації фільтруванням і для чого вона використовується?

12. Як перевіряють правильність роботи автоклава?

13. Як здійснюється живлення мікроорганізмів?

14. Які вимоги ставляться до живильних середовищ?

15. Як поділяються живильні середовища за походженням? Наведіть приклади.

16. Як поділяються живильні середовища за складом? Наведіть приклади.

17. Як поділяються живильні середовища за консистенцією? Наведіть приклади.

18. Як поділяються живильні середовища за призначенням? Наведіть приклади.

10

9

1

8

2

7

3

6

4

5