ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 34
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Количество липидов (жиров, жироподобных веществ — липоидов) обычно не превышает 3-10% сухой массы. В редких случаях у дрожжей и грибов их содержание может доходить до 40%. В клетках микроорганизмов жировые вещества находятся в свободном (как запасные вещества) и в связанном состоянии — в комплексе с белками и углеводами. Больше всего липидов сосредоточено в цитоплазматической мембране клеток.
В микроорганизмах имеются также кислоты и их соли, спирты, пигменты, витамины.
Пигменты (красящие вещества) в значительном количестве находятся в составе бактерий, дрожжей, грибов. Они содержатся, главным образом, в клеточном соке и этим обусловливают окраску микроорганизмов. Пигменты могут выделяться из клеток в среду. У некоторых бактерий они выполняют роль хлорофилла зеленых растений, участвуя в ассимиляции углекислого газа. Они участвуют в процессах дыхания, обладают антибиотической активностью.
Из минеральных веществ встречаются сульфаты, карбонаты, фосфаты, хлориды. Они играют роль в регуляции внутриклеточного осмотического давления и коллоидного состояния цитоплазмы. Влияют на скорость и направление многих биохимических реакций, протекающих в клетке. Некоторые являются стимуляторами роста, активаторами ферментов.
4.РОЛЬ ВОДЫ В МИКРООРГАНИЗМАХ
Для ряда микроорганизмов вода является естественной средой обитания. Особенно богата микрофлора открытых водоемов и рек. Наибольшее количество микроорганизмов находится в поверхностных слоях воды, в прибрежной зоне водоемов. С увеличением глубины количество микроорганизмов уменьшается. Содержание их в воде зависит от времени года и метеорологических условий. Осенью, а также во время разливов рек, сильных дождей, когда в воду попадают микробы, смываемые с поверхности почвы, число их бывает наибольшим. Попадая в природные водные резервуары — моря, реки, озера, пруды с поверхности земли, из воздуха с дождем и пылью, со сточными и хозяйственнобытовыми потоками, многие микроорганизмы находят там благоприятные условия для жизни. Загрязненность в таких случаях может составлять от десятков тысяч клеток до миллиона в 1 мл. В соленых водах морей и океанов, в минеральных источниках также обитают приспособившиеся к высокому осмотическому давлению разнообразные микроорганизмы. Важную роль в формировании микрофлоры природных водных источников играет микрофлора придонного ила. Численность обитающих там бактерий достигает 400 млн. на 1 г ила. На поверхности ила они образуют особый слой, содержащий серобактерии, нитрифицирующие и азотофиксирующие бактерии, а также анаэробные бактерии, разлагающие клетчатку, жиры и другие вещества. Все они обеспечивают круговорот веществ в водоеме. В воде и илистых отложениях морей, болот, горячих источников обитают древнейшие живые существа нашей планеты — метанообразующие бактерии, использующие в процессе жизнедеятельности водород и углекислоту. В природных .водах могут активно размножаться и обитать также некоторые из случайно попадающих бактерий, способные довольствоваться минимальными количествами органических веществ. Значительно ограничивает численность микроорганизмов в воде до глубины 1,5-3 м солнечный свет. Беднее микрофлора почвенных вод, особенно глубоколежащих водоносных слоев, куда из-за фильтрационных свойств почвы микроорганизмы почти не попадают. Со сточными водами, выделениями больных людей и животных в воду могут попадать и различные патогенные микробы — холерный вибрион, возбудители брюшного тифа, дизентерийные микробы, сибиреязвенные бациллы и др. Они могут сохраняться в воде длительное время. Так, холерный вибрион, например, в воде выживает до нескольких месяцев и даже перезимовывает, шигеллы — от нескольких дней до 2-6 недель. Возбудитель туберкулеза выживает в речной воде до 5 месяцев, возбудитель туляремии и сальмонеллы — до 3 месяцев. Отсюда становится ясным, что вода, загрязненная патогенными микробами, может явиться причиной массовых заболеваний людей. Поэтому при использовании воды из того или иного источника важно знать степень ее загрязнения. Воду, сомнительную по степени чистоты, следует обязательно кипятить. Особенно опасно фекальное загрязнение воды, так как именно с ним в воду могут вноситься возбудители желудочно-кишечных заболеваний. Оценка санитарных
свойств воды осуществляется с помощью физических, химических и биологических методов. Мутные, окрашенные, пахнущие различными веществами, особенно аммиаком, содержащие много органических веществ воды не должны использоваться без специальной обработки. Однако и прозрачная вода, безупречная по внешним показателям, может быть обильно обсеменена опасной микрофлорой. Примеси в воде различных химически активных веществ, например аммиака, сероводорода, солей азотной и азотистой кислот, хлоридов и солей фосфорной кислоты, свидетельствуют о загрязнении ее промышленными стоками. Неудовлетворительная по санитарным показателям вода может явиться не только источником различных инфекций, но и средством их распространения на другие области. Такую воду перед использованием очищают — отстаивают, фильтруют, хлорируют, озонируют, обрабатывают ультрафиолетовыми лучами. Используют другие приемы. Загрязненные промышленными стоками и бытовыми водами естественные водоемы могут быть приведены в такое состояние, когда их дальнейшее хозяйственное использование невозможно, когда они сами становятся источником опасности — отравлений и инфекций. В большинстве случаев при умеренном загрязнении водоемов их свойства, чистота воды через некоторое время восстанавливаются в результате естественно протекающего процесса самоочищения. Процесс естественного самоочищения заключается в комплексе физико-химических и биохимических превращений веществ. Из физико-химических процессов важное значение имеют оседание частиц и включение их в состав ила, окисление и другие химические превращения загрязняющих веществ. Сточные воды, попав в водоемы, оказываются значительно разбавленными. В этих условиях внесенная со стоками микрофлора, а также естественная микрофлора водоема получают возможность бурно развиваться. При этом ею утилизируются (используются вплоть до полного исчезновения) все внесенные химические загрязнения. Развивавшаяся масса микроорганизмов в свою очередь становится пищевой средой для инфузорий, простейших организмов — обитателей природных вод; она уничтожается также бактериофагами, микробами-антагонистами. В конечном счете, и эта группа организмов в свою очередь потребляется личинками насекомых, мальками рыб, и постепенно таким образом восстанавливается естественное состояние водоема. Однако такой процесс протекает с достаточной интенсивностью лишь в том случае, когда в водоемы попадают не слишком большие количества загрязнений. Сильно загрязненные органическими и другими веществами сточные воды, прежде чем они будут выпущены в водоем, должны проходить предварительную очистку. Очистка сточных вод. Одним из методов биологической очистки сточных вод является фильтрация их через почву на специальных земельных участках, называемых полями фильтрации. Поступающая на полз фильтрации вода просачивается сквозь почву и отводится дренажными трубами в близлежащий водоем. Накапливающиеся в верхних слоях фильтрационного поля органические вещества под действием бактерий, постоянных обитателей этого слоя, подвергаются аммонификации с образованием аммонийных солей. Последние окисляются в соли азотной кислоты». Большая часть микробов, попавших в фильтрационный слой из сточных вод, задерживается им и вскоре погибает. Более рациональный способ очистки сточных вод — обработка их на полях орошения. Принцип действия полей орошения такой же, но используются попеременно два участка — на одном идет очистка вод, другой используют для выращивания сельскохозяйственных культур. Через некоторое время функции участков меняются — первое поле используют для выращивания каких-либо культур, второе — для фильтрации. Почвы таких полей, богатые удобрительными веществами, дают отличные урожаи. Очистка с помощью биологических фильтров заключается в фильтрации сточных вод через резервуары, заполненные пористыми материалами. На большой поверхности этих материалов в виде пленки развиваются разнообразные микроорганизмы, быстро перерабатывающие органические и другие загрязняющие вещества. На первом этапе идут процессы окисления и аммонификации этих веществ, а затем окисления уже самих аммиачных соединений в соли азотной кислоты. Описанные способы очистки хотя и надежны, но требуют использования больших земельных площадей и времени. Быстрее очистка осуществляется в аэротэнках — проточных бассейнах, в которые вводится так называемый активный ил, в массе которого основная доля приходится на микроорганизмы. С помощью активного ила адсорбируются и перерабатываются органические загрязнения. Воздух, подаваемый под давлением снизу, способствует поддержанию частиц ила во взвешенном состоянии и очень быстрому окислению и переработке веществ. Остатки,
получаемые при отстаивании сточных вод, могут перерабатываться в анаэробных условиях в так называемых метантэнках. В результате процессов брожения и гниения осадки, содержащие клетчатку, жиры, белки и другие вещества, превращаются в простые соединения, в том числе горючие газы, используемые в промышленных целях. Предварительно очищенные указанными способами сточные воды после этого выпускаются в природные водоемы или после дополнительной очистки вновь используются в тех же производствах. В связи с нехваткой пресной воды на ряде промышленных предприятий в процессах, не связанных непосредственно с выпуском пищевых товаров, допускается повторное использование очищенной воды. Очистка питьевых вод. Одним из методов очистки питьевой воды является отстаивание в бассейнах-отстойниках. При этом взвешенные частицы оседают, а вместе с ними и большинство бактерий. Более полное осветление воды достигается коагуляцией ее сернокислым алюминием. Образующиеся хлопья, оседая, увлекают взвешенные частички и микроорганизмы. Далее происходит фильтрация воды через песочные фильтры. На фильтрах задерживается до 98-99 % остававшихся в воде бактерий. Однако и после фильтрации все еще остается некоторое их количество, среди которого возможны и болезнетворные формы. Поэтому воду после фильтрации подвергают дезинфекции. Ее чаще всего осуществляют хлорированием. Хлорирование — доступный способ обеззараживания воды, позволяющий уничтожить многие, в том числе паратифозные, бруцеллезные и другие бесспоровые патогенные микроорганизмы. При этом действие обработки на микробов оказывается в течение всего времени нахождения в ней остаточных количеств хлора. Для хлорирования используется хлорная известь. Использование ее основано на том, что активный хлор, обладая окисляющими свойствами, губительно действует на бактерии при достаточном его содержании. Может употребляться в этих целях и газообразный хлор. Перспективной является обработка воды для обеззараживания бактерицидными ультрафиолетовыми лучами. Они в отличие от хлора не придают воде неприятного привкуса, более губительны для; спор бактерий. Недостаток этого метода, препятствующий повсеместному его использованию, — слабая эффективность при обработке вод с пониженной прозрачностью. Питьевая вода должна удовлетворять целому ряду требований, в том числе и микробиологическим. В 1 мл водопроводной воды должно быть не более 100 микробов. В 1 мл колодезной и речной питьевой воды должно быть не более 1000 клеток. Водопроводная вода считается сомнительной, если в 1 мл содержится от 100 до 500 микробов-клеток, и загрязненной — 500 и более клеток. Коли-титр допускается в водопроводной не менее 300 мл, в колодезной и речной — не более 100 мл. В питьевой воде не должно быть патогенных бактерий. Нормируется содержание органических примесей. Вода открытых водоемов перед использованием в пищевых целях должна быть очищена и обеззаражена. Допускается использование без обработки только артезианской воды. Требования, предъявляемые по микробиологическим показателям к питьевой воде, предъявляются и к пищевому льду, как искусственному, так и естественному.
5.ФЕРМЕНТЫ,ИХ РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ЖИЗНЕДЕТЕЛЬНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ.
Все разнообразные и многочисленные биохимические реакции, протекающие в живом организме в связи с его обменом веществ, ростом и развитием, совершаются при участии ферментов – биологических катализаторов, вырабатываемых клетками организма. Ферменты «есть в полном смысле возбудители жизни»,— писал академик И. П. Павлов. Ферменты представляют собой белки простые (протеины) или сложные (протеиды), состоящие из белка и небелкового компонента, называемого простетической (активной) группой. Таким образом, есть ферменты однокомпонентные и двухкомпонентные. В состав простетической группы ферментов входят витамины или их производные, различные металлы (Fе, Со, Сu), азотистые основания и др. Простетическая группа ферментов обусловливает их каталитическую способность, а белковая часть – специфические свойства, избирательную способность действовать на определенный субстрат. Прочность связи простетической группы с белком у разных ферментов неодинакова. У некоторых простетическая группа легко может отделяться от белковой части и вступать во временную связь с другими белками. Такие простетические группы называют коферментами. В однокомпонентных ферментах роль активной группы выполняют определенные химические группировки в молекуле белка, составляя активный центр фермента. Такими группировками могут быть SН-группа, остатки отдельных аминокислот и др. Ферменты обладают очень высокой активностью. Ничтожно малого количества фермента достаточно, чтобы вовлечь в реакцию значительную массу реагирующего вещества (субстрата). Например, грамм амилазы при благоприятных условиях может превратить в сахар тонну крахмала. Ферменты действуют чрезвычайно быстро, резко ускоряя реакцию. Молекула фермента за минуту может вызвать превращение десятков и сотен тысяч молекул соответствующего субстрата. Характерной особенностью ферментов, отличающей их от неорганических катализаторов, является субстратная специфичность и специфичность действия – каждый фермент взаимодействует лишь с одним определенным веществом и катализирует лишь одно из тех превращений, которым может подвергаться данное вещество. Например, фермент лактаза вызывает расщепление только молочного сахара (лактозы) на глюкозу и галактозу и не действует на другие углеводы
; фермент. Каталаза – только перекись водорода с образованием воды и свободного кислорода и т. д. Специфичность ферментов обусловлена структурными особенностями молекул фермента и субстрата. Субстрат и фермент подходят друг к другу, как ключ к замку. Катализируемая ферментом реакция начинается со связываания субстрата с белковой частью фермента в определенном участке ее – активном центре. Образуется комплекс фермент-субстрат. По окончании реакции образовавшийся комплекс фермента с продуктами реакций распадается с освобождением исходного фермента и конечных продуктов ферментативного процесса. Ферменты отличаются неустойчивостью (лабильностью) к воздействию ряда факторов внешней среды. Эта неустойчивость во многом объясняется белковой природой ферментов и выражается в том, что они теряют свою активность (инактивируются). Условия действия ферментов. Важнейшим фактором, определяющим активность ферментов, является температура. По мере повышения температуры возрастает начальная скорость ферментативной реакции. Однако при достижении известного предела дальнейшее повышение температуры вызывает денатурацию ферментного белка. Концентрация активного фермента в субстрате непрерывно уменьшается, и чем выше температура, тем быстрее происходит деструкция фермента. Эта сложная зависимость ферментных реакций от температуры показана на рис. 19. Ход ферментативной реакции при различных значениях температуры практически характеризуется кривой ОМС, как некоторой результирующей двоякое действие повышения температуры: с одной стороны, ускорение химической реакции, с другой— повышение скорости инактивации фермента. Оптимальная температура, при которой данный фермент наиболее активен, для разных ферментов различна и в известной мере характеризует каждый фермент. У холодолюбивых микроорганизмов температурный оптимум ферментов значи‐ тельно ниже, чем у теплолюбивых. Однако оптимальная температура действия каждого фермента не является постоянной величиной и зависит от условий, в частности от продолжительности реакции. Некоторые ферменты после тепловой инактивации восстанавливают свою каталитическую активность (в случае обратимого процесса денатурации белка). Уровень температуры, вызывающий денатурацию различных ферментов, неодинаков. Для одних ферментов это 40— 50 °С, для других (термоустойчивых) — только 70 °С, но при температуре около 100 °С почти все ферменты полностью инак-тивируются. При температуре ниже оптимальных пределов скорость ферментативных процессов уменьшается. В условиях температур, близких к нулю, и особенно ниже нуля, эти реакции значительно замедляются, а некоторые приостанав‐ ливаются, хотя при таких температурах ферменты заметно не разрушаются. Имеются исследования, показывающие, что ферменты сохраняют свою активность в замороженных продуктах. Лучистая энергия (ультрафиолетовые лучи, радиоактивные излучения) инактивирует ферменты. Большое влияние на ход ферментативных процессов оказывает рН среды. Для одних ферментов лучшей является среда со слабокислой реакцией, для других со слабощелочной реакцией. Для действия каждого фермента имеется свое оптимальное значение рН среды. При значении рН выше или ниже оптимальной величины активность ферментов снижается. На активность ферментов влияет и присутствие в среде некоторых химических веществ. Одни из них ускоряют ферментативную реакцию (активаторы), другие способны снижать ее или полностью приостановить (ингибиторы). Действие многих активаторов и ингибиторов специфично. Активаторами ферментов являются металлы (Си, N1, Л^, Со) и некоторые органические вещества, например витамины. Ингибиторами ферментов служат соли тяжелых металлов, антибиотики, и др. Сущность действия ингибиторов состоит в том, что они соединяются с активными группами или активными центрами ферментов, парализуя тем самым связывание с ними субстрата. Концентрация субстрата, т. е. вещества, на которое действует фермент, и концентрация фермента также влияют в известной мере на скорость процессов. При малых концентрациях субстрата, когда фермент оказывается в избытке, скорость ферментативной реакции падает; уменьшение скорости реакции наблюдается и при избытке субстрата. Биохимические процессы, протекающие в микробных клетках, регулируются ферментами, поэтому любой фактор, действующий на активность фермента, будет, действовать и на микроорганизм. Каждый микроорганизм обладает комплексом разнообразных ферментов, своеобразием и активностью которых определяется их биохимическая деятельность, избирательность в отношении питательных веществ, роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе, в процессах порчи пищевых продуктов. Многие ферменты микроорганизмов аналогичны ферментам растений и животных, но существуют и такие,