322. Брожение пектиновых веществ. Целлюлозное брожение (водородное и метановое), протекающее при очистке твердой фазы сточных вод.

Стадии целлюлозного брожения:

1. Стадия кислотного брожения. Эту стадию осуществляют кислотообразующие бактерии. Обладая высокой гидролитической активностью, бактерии гидролизуют белки, жиры и углеводы осадка и ила и превращают их в соединения, легко проникающие внутрь клеток. Внутриклеточные превращения продуктов гидролиза приводят к образованию кислот и спиртов жирного ряда, H2 и CO2. Более 70% от образовавшихся кислот составляет уксусная кислота и около 25% масляная и пропионовая кислоты.

2. Стадия метанового брожения. Метаногенные бактерии, осуществляющие эту стадию, не способны утилизировать сложные органические компоненты осадков, но потребляют низшие жирные кислоты и соответствующие спирты - продукты метаболизма кислотообразующих бактерий. Биологическая роль образования метана состоит в получении клеткой необходимой энергии.

Существует 2 основных пути метанового брожения:

1) Восстановление метильной группы уксусной кислоты и метилового спирта.

CH₃COOH = CH₄ + CO₂;

4CH₃OH = 3CH₄ + CO₂ + H₂O.

2)Восстановление диоксида углерода:

4AH₂ + CO₂ = CH₄ + 2H₂O + A ( где АН₂ - жирные кислоты и спирты, кроме уксусной и метилового).

Для нормальной работы сооружений, в которых идет разложение осадка, необходимо создавать условия для непременного прохождения второй стадии - метанового (щелочного) брожения. Нормальное течение процесса метанового брожения определяется такими факторами, как температура, время сбраживания, степень перемешивания, pH, концентрация летучих орг. кислот,  наличие токсичных примесей, биогенных элементов, количество микроорганизмов. Метановое брожение наиболее активно идет при pH 7.0-7.6.

Метановое брожение нарушается тогда, когда появляются условия для задержки процесса на стадии кислого брожения. Этому способствует перегрузка сооружения свежим осадком, малое количество микроорганизмов, резкое колебание температуры и pH ниже оптимума, неравномерное поступление осадка.

Пектиновые вещества разлагаются микроорганизмами. Брожение пектиновых веществ происходит в две фазы. Первая фаза – гидролиз пектиновых веществ до моносахаров под действием экзоферментов, выделяемых микроорганизмами. Вторая фаза - это маслянокислое брожение образовавшихся моносахаров  (галактозы, арабинозы, ксилозы).

337. Патогенные микроорганизмы. Инфекции, распространяющиеся через воду. Что такое инфекция.

Патогенный микроорганизм — любой микроорганизм (включая грибы, вирусы, бактерии, и проч.), способный вызывать патологическое состояние (болезнь) другого живого существа. В более общем случае под патогеном понимают любой фактор внешней среды, способный вызвать повреждение каких-либо систем организма или развитие каких-либо заболеваний. Патогенными микроорганизмами называются паразитирующие микроорганизмы (особенно бактерии у животных, грибы у растений) по отношению к их хозяину. Негативное воздействие патогенов на организм может осуществляться различными механизмами, вызывающими интоксикацию, разрушение тканей, нарушение регуляторных механизмов или другими путями. Негативное воздействие инфекционных патогенных микроорганизмов обычно связано с их размножением в организме и воздействием продуктов их жизнедеятельности на хозяина. Инфекционные патогены, как правило, обладают способностью мигрировать между различными хозяеваеми (перемещаясь различными путями передачи), вызывая инфекционное заболевание в популяции хозяев. Для большинства инфекционных заболеваний патоген является специфичным возбудителем — то есть данное заболевание может вызвать исключительно данный патоген, наличие данного патогена в организме означает наличие этого заболевания, а при отсутствии патогена в организме данное заболевание возникнуть не может.

Инфекция, или инфекционный процесс, представляет собой совокупность физиологических и патологических адаптационный и репарационных реакций, которые возникаю и развиваются в макроорганизме в процессе взаимодействия с патогенными микроорганизмами, вызывающими нарушения его внутренней среды и физиологических функций. Аналогичные процессы, вызванные простейшими, называют инвазиями. Инфекцию нельзя отождествлять только с микробами — возбудителем болезни, поскольку он является одним из факторов, обуславливающих развитие патологического процесса, но не определяет это состояние вцелом. Сложные процессы взаимодействия между патогенными микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности — токсинами, ферментами — с одной стороны, клетками, тканями и органами организма хозяина — с другой, весьма разнообразны по своим проявлениям. Последние определяются свойствами возбудителя, состоянием макроорганизма и условиями окружающей среды, в том числе социальными факторами.

Разнообразие патогенных микроорганизмов, которые могут быть обнаружены в воде, очень велико. Ниже перечислены опасные патогенные микроорганизмы, заражение которыми может происходить водным путем.

Pseudomonas aeruginosa - это грамотрицательная подвижная бактерия палочковидной формы, является облигаторным (строгим) аэробом. Имеет размеры 0,5-0,8 мкм в толщину и 1,5-3 мкм в длину. Является одним из самых подвижных патогенных микроорганизмов, наблюдаемых в образцах воды из природных источников. Способна не только длительное время сохраняться в окружающей среде (влажной атмосфере или воде), но и успешно размножаться. Оптимальная температура для развития 37 ^оС, но может расти и при 42 ^оС. Синегнойная палочка - одна из причин обеззараживания воды в бассейнах, так как она способна колонизировать кафельную поверхность, забиваясь в швы и образуя защитную биопленку, в силу чего на нее плохо воздействуют стандартные дезинфицирующие средства. P. Aeruginosa является для человека условно-патогенным организмом. Она никогда не поражает здоровые неповрежденные ткани. С другой стороны, в организме нет таких тканей, которые в случае повреждения или другого снижения защитных функций не могли бы подвергнуться атаке синегнойной палочки. Поэтому, инфекции, вызванные Pseudomonas aeruginosa, являются довольно распространенными госпитальными инфекциями (места порезов, инфекции мочевыводящих путей, инфекцию глаз, инфекцию кожи и мягких тканей). К другим серьезным инфекциям, вызываемым синегнойной палочкой можно отнести пневмонию, эндокардит (заражение клапанов сердца), инфекции центральной нервной системы (менингит и абсцесс мозга), костно-мышечного аппарата (в т.ч. суставов) и желудочно-кишечного тракта. К сожалению, локальная инфекция очень часто перерастает в подчас фатальную бактериемию (общее заражение организма, связанное с проникновением бактерий в кровь).

Возбудитель гепатита Е впервые описан в 1983 году и представляет собой вирус сферической формы с одной спиралью РНК. Передается гепатит Е в основном через загрязненную воду (фекально-оральный путь). Вспышки заболеваемости данным патогенным микроорганизмом обладают выраженной сезонностью: осенне-зимний период в странах с умеренным климатом и сезон дождей в жарких странах.

Aeromonas spp. - это семейство грамотрицательных палочковидных бактерий, являющихся факультативными анаэробами (т.е. могут развиваться как в безкислородной, так и в кислородной среде). Установлено, что бактерии Aeromonas hydrophila могут вырабатывать энтеротоксин, сходный с токсином, вырабатываемым вибрионом холеры, а некоторые штаммы способны вырабатывать также и цитотоксин. При заражении A. hydrophila могут возникнуть острые кишечные инфекции двух типов: либо холероподобная, сопровождаемая обильной водянистой диареей, либо похожая на дизентерию с кровяным стулом. Aeromonas hydrophila обычно распространяется через зараженную воду, но может передаваться и через пищу. Человек заражается данным патогенным микроорганизмом в основном либо через открытые раны или при поступлении значительного числа бактерий с питьевой водой.

Шигеллы – это грамотрицательные неподвижные аэробные бактерии, которые имеют палочковидную форму. Бактерии рода Shigella вызывают у человека целый ряд кишечных инфекционных заболеваний, объединяемых общим названием шигеллез (шигеллёз). Не менее распространенным термином для этих заболевания является "бактериальная дизентерия" или просто дизентерия. Пути передачи - через воду, загрязненную фекальными стоками, пищевой (через загрязненные пищевые продукты, особенно молоко и молочные продукты, также опасны сырые овощи, различные салаты) и бытовой ( грязные руки, посуда, игрушки и др.).

Vibrio cholerae (холерный вибрион) - небольшая грамотрицательная палочка изогнутая в форме запятой. Холерный вибрион (здесь и далее мы говорим о V. Cholerae O1) хорошо развивается при температурах 30-40 С. При температуре 8 C размножение возбудителя прекращается. При температуре 5 C возбудители холеры могут сохранятся до 4 лет. Болезнь, вызываемая бактерией Vibrio cholerae, называется холера. Это острое кишечное инфекционное заболевание, приводящее к нарушению водно-солевого обмена и обезвоживанию организма с прогрессирующим падением сердечно-сосудистой деятельности, расстройством электролитного обмена и тканевого дыхания. Заболевание может протекать в разных формах, от практически бессимптомного до тяжелого. Заражение происходит при употреблении воды, реже пищевых продуктов, загрязненных выделениями, содержащими вибрионы (при употреблении овощей, которые выращивают на полях и огородах, удобряемых не обеззараженными сточными водами, при мытье посуды зараженной водой). Заражение возможно при заглатывании воды во время купания в загрязненных водоемах.

Также распространены Иерсинии (Yersinia enterocolitica), энтеровирусы, сальмонеллы.