Излучения

Свет — фактор, необходимый для роста фотосинтезирующих микроорганизмов, например цианобактерий, зеленых и пурпурных бактерий, которые имеют пигменты, обеспечивающие возможность поглощать энергию светового луча и превращать ее в химическую. Для большинства других бактерий радиация, видимая и невидимая, как правило, является бесполезной или даже вредной.

Энергия излучения переносится квантами. Количество энергии изменяется в зависимости от длины волны: чем больше длина волны света, тем меньше дает он энергии.

Так, кванты инфракрасного света, имеющего длину волны более 1200 нм, содержат такое незначительное количество энергии, что не способны вызывать химических изменений в поглощающей их материи, и вся энергия превращается в тепло. Данное обстоятельство объясняет хорошо известный тепловой эффект инфракрасных ламп. Энергия радиации с длиной волны от 1200 (близкая к инфракрасным лучам) до 200 нм (ультрафиолетовые лучи) достаточна для того, чтобы произвести фотохимические изменения в поглощающих молекулах или атомах. При длине волны 200 нм и менее (рентгеновские лучи, ά-частицы, космические лучи) энергия квантов столь высока, что молекулы ионизируются. Радиацию данного рода относят к ионизирующей.

Клетки организмов содержат многие виды молекул, химическая структура которых позволяет поглощать лучистую энергию. Такие молекулы могут подвергаться фотохимическим реакциям. Нуклеиновые кислоты и белки — важнейшие составные части живой клетки — обладают структурами, допускающими очень сильное поглощение ультрафиолетового (УФ) света. Фотохимические изменения, возникающие в результате действия УФ, очень вредны для микроорганизмов. Следовательно, ультрафиолетовый свет — сильный бактерицидный агент, поэтому ультрафиолетовые лампы используют для стерилизации воздуха.

Однако УФ-излучение не всегда вызывает гибель клеток микроорганизмов, многие из них обладают механизмами репарации (устранения повреждений). Так, повреждения, вызванные не очень высокой дозой УФ-излучения, могут быть частично сняты при обработке клеток бактерий видимым светом с длиной волны 400 нм. Такую обработку называют фотореактивацией, ее можно проводить только в течение нескольких часов после действия УФ-излучения. В клетках бактерий, устойчивых к УФ-излучению, синтезируются ферменты, которые устраняют повреждения ДНК и без реактивации светом.

Видимое излучение также оказывает некоторое отрицательное воздействие на микроорганизмы, особенно лишенные пигмента. Поэтому микроорганизмы, живущие на поверхности субстратов, подвергающихся воздействию солнечных лучей, содержат в клетках каротиноидные пигменты, защищающие клетку от повреждений, вызываемых УФ- и видимым излучением.

Ионизирующая радиация (рентгеновские лучи, ά-частицы, γ-излучение и др.) с длиной волны менее 10 нм в низких дозах оказывает мутагенное действие на микроорганизмы, в высоких — летальное. Ионизирующие излучения в отличие от ультрафиолетового вызывают не только прямые, но и косвенные повреждения ДНК, что связано с образованием свободных радикалов и органических перекисей. Существуют и резистентные к ионизирующей радиации бактерии. Радиорезистентность у них варьирует в довольно широких пределах и зависит от систем репарации и регуляции. Весьма высока радиоустойчивость некоторых кокков, изолированных из облученных продуктов. Так, очень высокоустойчив к УФ- и γ-излучению кокк Deinococcus radiodurans, который способен репарировать двух-нитевые разрывы ДНК, гибельные для многих бактерий. Ионизирующую радиацию используют для стерилизации различных материалов, консервирования пищевых продуктов и т. д. При этом свойства стерилизуемого материала не изменяются.