69. Воздействие на микроорганизмы лучистой энергии.

Существуют различные формы лучистой энергии, характеризующиеся различными свойствами, силой и характером действия на микроорганизмы. Электромагнитные излучения с разной длиной волн: радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, УФ, рентгеновское, гамма-излучение, корпускулярные излучения (альфа- и бета-частицы нейтрона, протона и другие ядерные частицы).

Рентгеновское, гамма- и корпускулярное относятся к ионизирующим излучениям.

СВЧ-энергия – электромагнитные ультракороткие волны и микроволны с длиной волны от 10 м до нескольких мм при прохождении через среду вызывают в ней возникновение токов высокой и сверхвысокой частоты.

Причиной гибели при СВЧ-воздействии является повреждение клетки под влиянием высоких температур. СВЧ-энергия оказывает влияние на генетические признаки микроорганизмов, на изменение интенсивности деления клетки, активность некоторых ферментов, гемолитические свойства. Эффект воздействия сильно зависит от частоты колебаний и времени облучения. Метод нагрева с помощью СВЧ-энергии является перспективным способом тепловой обработки пищевых продуктов: варки, сушки, разогрева, выпечки, стерилизации и пастеризации.

Гибель микроорганизмов может быть следствием как непосредственного воздействия УФ-лучей на клетки, так и неблагоприятного для них изменения облученного субстрата.

УФ-лучи инактивируют ферменты, которые адсорбируются важнейшими веществами клетки (белками, нуклеиновыми кислотами) и вызывают изменения или повреждения их молекул. В облучаемой среде могут образоваться вещества (пероксид водорода, озон и др.), губительно действующие на микроорганизмы.

Репарация после воздействия УФЛ:

• В молекуле ДНК возникают тиминовые димеры, ингибирующие репликацию.

• Эти повреждения могут быть устранены с помощью фотореактивации – исправления поврежденного участка ДНК особым ферментом, расщепляющим тиминовые димеры и активируемым лучами синего света.

• Также исправить поврежденные структуры ДНК может комплекс ферментов: эндонуклеаза, которая вырезает поврежденный участок; полимераза, синтезирующая правильную структуру по комплиментарной цепи; лигаза, сшивающая синтезированные последовательности. Такой механизм носит название темновой репарации

Особенно чувствительны к свету различные патогенные микроорганизмы и гнилостные бактерии рода Pseudomonas. Пигментные бактерии и дрожжи значительно устойчивее к ультрафиолетовому облучению. Наибольшей устойчивостью к действию ультрафиолетовых лучей обладают споры.

В природе существуют микроорганизмы, для жизнедеятельности которых ультрафиолетовые лучи необходимы, это фотосинтезирующие бактерии, которые, подобно зеленым растениям, используют солнечную энергию для синтеза веществ протоплазмы из углекислоты и воды.

Действие ультрафиолетовых лучей широко используют на практике для дезинфекции воздуха лечебных учреждений и заводских помещений, обеззараживания тары, поверхности оборудования, воды.

Ионизирующая радиация, и в первую очередь гамма-лучи, рентгеновские лучи и ускоренные электроны способны вызывать процесс ионизации, т. е. превращать отдельные атомы и молекулы веществ в электрически заряженные частицы – ионы.

Под действием ионизирующей радиации происходит радиолиз воды, образование свободных радикалов и перекисей, которые активно вступают в химическое взаимодействие с другими веществами, происходит распад существовавших и возникновение новых веществ, изменяется течение физико-химических процессов.

Микроорганизмы более устойчивы к воздействию радиации, чем более высокоразвитые существа. Большие дозы радиоактивного воздействия, несомненно, губительно воздействуют на микробные клетки. Маленькие дозы, наоборот, способны вызвать мутации в клетки, что может привести к появлению новых признаков, например, таких как устойчивость микроорганизма к воздействию антибиотиков.

Наибольшей устойчивостью к радиации обладают микроорганизмы родов Deinococcus radiodurans, Shizosaccharomyces pombe, Boda marina, которые были выделены из воды атомных реакторов.

Ультразвуком принято называть механические колебания с частотами свыше 20000 колебаний в 1 с (20 кГц). С помощью ультразвуковых волн можно вызвать инактивацию ферментов, витаминов, токсинов, разрушить разнообразные материалы и вещества, многоклеточные и одноклеточные организмы. При этом происходит разрыв клеточных оболочек, разрушение клеток. Возникающие в этом процессе химически активные соединения и ионизация воды усугубляют бактерицидный эффект ультразвуковых волн.

Микрококки, споры бактерий отличаются повышенной устойчивостью к действию УЗ-волн. При помощи ультразвука можно осуществить стерилизацию различных жидкостей и даже пищевых продуктов. В последнем случае одновременно происходит их гомогенизация.