Микробиология ТЕМС - Кафедра товароведения и экспертизы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ
И СПОРТА УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМЕНИ МИХАИЛА ТУГАНБАРАНОВСКОГО
Кафедра товароведения и экспертизы
продовольственных товаров
О.В. Кудинова
Конспект лекций
по дисциплине
«МИКРОБИОЛОГИЯ»
для студентов профессионального направления –
6.030510.02 – «Товароведение и експертиза в
таможенном деле»
Донецк 2014
Модуль 1
Тема: ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ И МОРФОЛОГИИ
МИКРООРГАНИЗМОВ
1. Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов.
2. Размеры, форма, строение и подвижность бактериальной клетки.
3. Общая характеристика грибов.
3.1. Строение и способы размножения.
3.2. Систематика грибов.
3.3. Общая характеристика дрожжей.
1. Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов.
Микроорганизмы
(бактерии,
грибы,
простейшие,
вирусы)
систематизированы по их сходству, различиям и взаимоотношениям между
собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроорганизмов.
Классификация
раздел
систематики,
распределяющий
микроорганизмы по таксономическим категориям - таксонам (от греч.
taxis -расположение, порядок) на основе сходства однородных признаков. В
основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические,
физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства.
Чем больше сведений имеется о микроорганизмах, тем точнее их можно
отнести к соответствующей таксономической категории. Различают
следующие основные таксономические категории: царство, отдел, класс,
порядок, семейство, род, вид.
Номенклатура - это система названий таксономических категорий в
соответствии с международными правилами.
Одной из основных таксономических категорий является вид (species).
Вид - это совокупность особей, имеющих общее происхождение, близких
между собой по генетическим, морфологическим и физиологическим
признакам, приспособленных к определенной среде обитания, обладающих
сходным обменом веществ и характером межвидовых отношений.
В микробиологии, как и в биологии, для обозначения вида бактерий
принята двойная (бинарная) номенклатура, которая характеризуется тем, что
каждый микроорганизм имеет родовое и видовое название.
Если при изучении бактерий обнаруживают отклонения от типичных
видовых свойств, то такую культуру рассматривают как подвид.
Различают также типы (варианты), т.е. внутривидовые подразделения,
которые основаны на отличии особей какими-либо небольшими
наследственными свойствами.
Совокупность
однородных
микроорганизмов,
выросших
на
питательной
среде,
обладающая
сходными
морфологическими,
тинкториальными
(отношение
к
красителям),
культуральными,
биохимическими и антигенными свойствами, называется чистой культурой.
Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного
источника и отличающихся от других представителей вида, называется
штаммом.
Близким к штамму является понятие клона. Клон представляет собой
совокупность особей, выращенных из одной микробной клетки.
Американский микробиолог Д. Берги (1938-1999) выпустил первый
международный определитель бактерий. Последующие
издания
определителя под названием «Bergey's Manual of Determinative
Bacteriology» подготовлены Международным комитетом по систематике
бактерий. В них детально и полно приводятся последние сведения о
микроорганизмах,
их
таксономии,
номенклатуре
и
принципах
идентификации, дана экологическая характеристика (место обитания,
ниши) и другие свойства. В связи с постоянным появлением новых сведений
о свойствах микроорганизмов каждое очередное издание определителя
отличается от предыдущего.
Все живые организмы делят на следующие группы: прокариоты,
эукариоты и вирусы.
Вирусы имеют неклеточное строение.
Прокариоты (греч. - про - до, кариоп - ядро) - не имеют оформленного
ядра, генетический материал (ДНК) не окружен в них ядерной мембраной и
находится прямо в цитоплазме. К прокариотам относят бактерии и
цианобактерии (сине-зеленые водоросли).
Эукариоты (греч. - эи - настоящий, истинный, кариоп - ядро) – имеют
настоящее ядро, генетический материал окружен ядерной оболочкой двойной мембраной. К эукариотам относят грибы, водоросли, простейшие,
растения и животные.
Согласно с новым Кодексом номенклатуры бактерий выделяют
следующие классификационные категории царства Procaryotae: Отдел –
Класс – Порядок – Семейство – Род – Вид.
В восьмом издании (1974) «Руководства Берги по определению
бактерий» все микроорганизмы объединены в царство прокариоты
(Procaryotae), в которое включены два отдела – цианобактерии и бактерии
(Приложение 1).
В девятом (1984) издании «Руководства Берги по определению
бактерий» все микроорганизмы разделены на 4 отдела и объединены в
царство Procaryotae.
1. Отдел грацикулиты (Gracilicutes) (т.е. тонкостенные,
грамотрицательные бактерии) (классы Scotobacteria, Anoxyphotobacteria,
Oxyphotobacteria)
объединяет
грамотрицательные,
полиморфные,
бесспоровые микроорганизмы, у которых в состав ригидной клеточной
стенки
входит
пептидогликан
(муреин).
Сверху
упругой
стенки располагается наружная мембрана, покрытая слоем белка
и гликопротеида. Между клеточной стенкой и цитоплазматической
мембраной грациликут имеется периплазматическое пространство.
2.
Отдел
фермикуты
(Firmicutes)
(т.е.
толстостенные,
грамположительные бактерии) (классы Firmibacteria, Tallobacteria)
объединяет грамположительные палочковидные, шаровидные и
нитевидные микроорганизмы. Среди них имеются аэробы, анаэробы и
факультативные анаэробы. Подвижные и неподвижные формы, образующие
эндо- и экзоспоры.
3. Отдел тенерикуты (Tenericutes) (класс Mollicutes). Молликуты —
полиморфные прокариоты, которые не синтезируют пептидогликан, а
следовательно, не образуют клеточной стенки. Функцию стенки выполняет
прочная
трехслойная
цитоплазматическая
мембрана. Молликуты
нечувствительны к пенициллину. Собирательное название таких
микроорганизмов — микоплазмы.
4. Отдел мендозикуты (Mendosicutes) (класс Archaeobacteria)
включает прокариоты с несовершенной клеточной стенкой, в которой
вместо муреина содержится псевдомуреин, в котором отсутствует мурамовая
кислота. Клетки имеют форму кокков, палочек и спиралей, а также
пирамид, квадратов и т. д.
2. Размеры, форма, строение и подвижность бактериальной клетки
Форма. Различают несколько основных форм бактерий кокковидные, палочковидные, извитые и ветвящиеся (рис.).
Ш а р о в и д н ы е ( к о к к о в ы е ) микробы по форме напоминают
шар, но бывают овальные, плоские, односторонне вогнутые или слегка
вытянутые. Шаровидные формы образуются в результате деления клеток в
одной, двух, трех взаимно перпендикулярных или разных плоскостях. При
делении клеток в одной плоскости клетки могут располагаться попарно, в
связи с чем такие формы получили название диплококков. Если деление
происходит последовательно в одной плоскости и клетки соединены в
виде цепочки — это стрептококки (2). Деление кокка в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях ведет к образованию четырех клеток, или
тетракокка. Пакетообразные кокки, или сарцины (3), — результат деления
кокков в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.
П а л о ч к о в и д н ы е , и л и ц и л и н д р и ч е с к и е , формы
принято делить на бактерии и бациллы (рисунок 3). Бактерии — палочковидные формы, не образующие спор (пишут Bact., например
Bact. aceti). Бациллы — палочковидные формы, образующие споры
(пишут Вас., например Вас. subtilis). Бактерии и бациллы бывают
разными по форме и размерам. Концы палочек чаще закруглены, но
могут быть срезаны под прямым углом (возбудитель сибирской язвы),
иногда сужены.
Рисунок - Основные формы бактерий:
1стафилококки; 2 - стрептококки; 3 пневмококки; 6 - капсула пневмококков; 7 клостридии; 9 – бациллы; 10 - вибрионы; 11 бореллии; 14 - лептоспиры; 15 - актиномицеты;
монотрих; б - лофотрих; в - амфитрих, г – перитрих
сарцины; 4 - гонококки; 5
коринебактерии дифтерии; 8
спириллы; 12 - трепонемы; 13
16 - расположение жгутиков: а
-
Среди палочковидных форм, образующих споры (бациллы),
различают бациллы (9) и клостридии (8). Бациллы, за исключением
Вас. anthracis, подвижны. Бациллы — аэробы. У бацилл споры не
превышают толщины вегетативной клетки. Клостридии — анаэробы.
Споры толще вегетативной клетки. Такие формы напоминают
веретено, ракетку, лимон, барабанную палочку. Клостридии
принимают участие во многих процессах в природе. Являются
возбудителями анаэробных инфекций. Вызывают аммонификацию
белковых веществ, мочевины. Разлагают фосфорорганические
соединения. Фиксируют молекулярный азот и др.
Палочки, как и кокки, могут располагаться попарно или
цепочкой. При соединении бактерий попарно образуются диплобактерии, при таком же соединении бацилл — диплобациллы. Соответственно образуются стрептобактерии и стрептобациллы, если
клетки располагаются цепочкой. Тетрад и пакетов палочковидные
формы не образуют, так как они делятся в одной плоско сти,
перпендикулярной продольной оси.
И з в и т ы е формы микробов определяют не только по длине и
диаметру, но и по количеству завитков. Вибрионы(10) напоминают по
форме запятую. Спириллы (11)— извитые формы, образующие до 5
завитков. Спирохеты — тонкие длинные извитые формы с множеством
завитков. Они занимают промежуточное положение между бактериями
и простейшими. Микобактерии — палочки с боковыми выростами
(возбудители
туберкулеза,
паратуберкулеза).
Коринебактерии
напоминают микобактерии, но отличаются от них образующимися на
концах утолщениями и включениями зерен в цитоплазме (дифтерийная
палочка). Нитчатые бактерии — многоклеточные организмы,
имеющие форму нити. Миксобактерии — скользящие микробы, по
форме напоминающие палочки или веретено. Простекобактерии
могут быть треугольной или иной формы. У некоторых из них лучевая
симметрия. Свое название такие организмы получили по наличию
остроконечных выростов — простек. Размножаются они делением, или
почкованием.
Размеры. Размеры микроорганизмов определяются в микрометрах
(мкм) (10 -6 м по системе СИ) . Диаметр шаровидных форм 0,7—1,2 мкм;
длина палочковидных 1,6—10 мкм, ширина 0,3—1 мкм. Вирусы — еще
более мелкие существа. Их размеры определяются в нанометрах (1 нм =
10 -9 м). Нитчатые формы микробов достигают длины в несколько
десятков микрометров. Для того чтобы представить размеры этих
существ, достаточно сказать, что в одной капле воды может вмещаться
несколько миллионов или миллиардов микроорганизмов.
Строение. Бактериальная клетка состоит из оболочки, наружный
слой которой называется клеточная стенка, а внутренний цитоплазматическая мембрана, а также цитоплазмы с
включениями
и
нуклеоида. Имеются дополнительные структуры: капсула, микрокапсула,
слизь, жгутики, пили, плазмиды; некоторые бактерии в неблагоприятных
условиях способны образовывать споры.
Клеточная стенка - прочная, упругая структура, придающая
бактерии определенную форму и вместе с подлежащей цитоплазматической
мембраной «сдерживающая» высокое осмотическое давление в
бактериальной клетке. Она защищает клетку от действии вредных факторов
внешней среды, участвует в процессе ее деления и транспорте метаболитов.
Наиболее толстая клеточная стенка у грамположительных бактерий (до
50-60 нм); у грамотрицательных бактерий она составляет 15-20 нм.
В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится
небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основным
компонентом клеточной стенки грамположительных бактерий является
многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 4090% ее массы. У грамотрицательных бактерий количество
пептидогликана в клеточной стенке - 5- 20%.
Цитоплазматическая
мембрана
прилегает
к
внутренней
поверхности клеточной стенки бактерий и окружает наружную часть
цитоплазмы. Она состоит из двойного слоя липидов, а также
интегральных белков, пронизывающих ее насквозь. Цитоплазматическая
мембрана участвует в регуляции осмотического давления, транспорте
веществ и энергетическом метаболизме клетки.
Цитоплазма
бактериальной
клетки
представляет
собой
полужидкую, вязкую, коллоидную систему. Цитоплазма занимает
основной объем бактериальной клетки и состоит из растворимых белков,
рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких гранул рибосом. В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул
гликогена, полисахаридов, жирных кислот и полифосфатов (волютин).
Местами цитоплазма пронизана мембранными структурами —
мезосомами, которые произошли от цитоплазматической мембраны и
сохранили с ней связь. Мезосомы выполняют различные функции, в них
и в связанной с ними цитоплазматической мембране расположены
ферменты, участвующие в энергетических процессах — в снабжении
клетки энергией.
Рибосомы рассеяны в цитоплазме в виде мелких гранул размером
20—30 нм; рибосомы состоят примерно наполовину из РНК и белка.
Рибосомы ответственны за синтез белка клетки. В бактериальной клетке
их может быть 5—50 тыс.
Нуклеоид - эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в цитоплазме
бактерий в виде двухнитчатой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно
уложенной наподобие клубка. В отличие от ядра эукариот нуклеоид
бактерий не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков
(гистонов). Обычно в бактериальной клетке содержится одна хромосома,
представленная замкнутой в кольцо молекулой ДНК.
Кроме нуклеоида в бактериальной клетке могут находиться
внехромосомные факторы наследственности - плазмиды, представляющие
собой ковалентно замкнутые кольца ДНК и способные к репликации
независимо от бактериальной хромосомы.
Капсула - слизистая структура, прочно связанная с клеточной стенкой
бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Обычно капсула
состоит из полисахаридов, иногда из полипептидов, например, у
сибиреязвенной бациллы. Капсула препятствует фагоцитозу бактерий.
Капсулы присущи некоторым видам бактерий или могут образовываться
при попадании микроба в макроорганизм.
Жгутики бактерий определяют подвижность клетки. Жгутики
представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической
мембраны, они прикреплены к цитоплазматической мембране и
клеточной стенке специальными дисками, имеют большую длину, чем
сама клетка. Они состоят из белка - флагеллина, закрученного в виде
спирали.
Ворсинки, или пили (фимбрии), - нитевидные образования, более
тонкие и короткие, чем жгутики. Пили отходят от поверхности клетки и
состоят из белка пилина. Они ответственны за прикрепление бактерий к
поражаемой клетке, за питание, водно-солевой обмен; половые пили (Fпили) характерны для так называемых «мужских» клеток-доноров.
Споры - своеобразная форма покоящихся грамположительных
бактерий, образующихся во внешней среде при неблагоприятных условиях
существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и
др.). Процесс спорообразования проходит несколько стадий, в течение
которых часть цитоплазмы и хромосома отделяются, окружаются
цитоплазматической мембраной; образуется проспора, затем формируется
многослойная, плохо проницаемая оболочка, придающая споре устойчивость
к температуре и другим неблагоприятным факторам. При этом внутри
одной бактерии образуется одна спора. Спорообразование способствует
сохранению вида и не является способом размножения, как у грибов. Споры
бактерий могут долго сохраняться в почве (возбудители сибирской язвы и
столбняка - десятки лет). В благоприятных условиях споры прорастают,
при этом из одной споры образуется одна бактерия.
Подвижность. Шаровидные бактерии, как правило, неподвижны.
Палочковидные бактерии бывают как подвижными, так и
неподвижными. Изогнутые и спиралевидные бактерии подвижны.
Движение бактерий осуществляется с помощью жгутиков. Жгутики могут
осуществлять вращательные движения. Наличие
жгутиков,
их
расположение являются постоянным для вида признаком и имеют
диагностическое значение. Скорость передвижения велика: за секунду
клетка со жгутиками может пройти расстояние в 20-50 раз больше,
чем длина ее тела.
Жгутики располагаются на поверхности тела бактерий по
одиночке — монотрихиальное жгутикование, пучком на одном конце
клетки — лофотрихиальное, пучком на обеих концах клетки амфитрихиальное; они могут находиться на всей поверх ности
клетки — перитрихиальное жгутикование. При неблагоприятных
условиях жизни, при старении клетки, при механическом воздействии
подвижность может быть утрачена.
3. Общая характеристика грибов.
3.1. Строение и способы размножения.
Грибы - гетеротрофные нефотосинтезирующие (бесхлорофильные)
эукариотические микроорганизмы. Царство грибов (Fungi, Mycetes)
насчитывает свыше 100 000 видов, объединенных в 7 классов, которые в
свою очередь подразделяются на подклассы, порядки, семейства, роды,
виды и штаммы. Среди них встречаются сапрофиты, паразиты и
факультативные паразиты растений, животных и человека.
Строение тела гриба. Вегетативное тело большинства грибов
предcтaвляeт собой грибницу или мицелий из ветвящихся нитей гифов,
толщина которых колеблется от 2 до 3 мкм. Такие грибы называют
мицелиальными (еще их называют плесенями).
Отдельные виды микроскопических грибов не имеют мицелия. Это
некоторые представители низших грибов, а также дрожжи,
представляющие собой одиночные округлые или удлинeнныe клетки.
Мицелий одних грибов клеточный – гифы разделены перегородками
(септами), а клетки часто многоядерные; мицелий других неклеточный, гифы
не имеют перегородок, и весь мицелий представляет собой как бы одну
гигантскую клетку с большим числом ядер.
Из плотного сплетения гифов состоят так называемые плодовые тела
грибов, в которых находятся органы размножения. Мицелий начинает свое
развитие из спор, прорастающих при определенной температуре и
влажности.
В зависимости от характера роста различают субстратный и воздушный мицелий. Мицелий может развиваться частично в субстрате
(субстратный мицелий), пронизывая его и всасывая из него воду и
питательные вещества, а частично – на поверхности субстрата (воздушный
мицелий) в виде пушистых, паутинообразных или тонких налетов, пленок.
Строение грибной клетки. Клетки большинства грибов покрыты
жесткой оболочкой, которая состоит из клеточной стенки и различных
внеклеточных выделений. Клеточная стенка – основной структурный
компонент оболочки. Она придает клетке устойчивyю и характерную для нее
форму, механически защищает от осмотического давления.
Клеточная стенка состоит на 80 - 90 % из полисахаридов; в
небольшом количестве в ней имеются белки, липиды, полифосфаты.
Основным полисахаридом клеточной стенки большинства грибов является
хитин, некоторых – целлюлоза.
Обычно клеточная стенка имеет толщину около 0,2 мкм. Она
составляет от 10 до 50 % сухой массы организма.
Под
клеточной
стенкой
расположена
трехслойная
цuтоплазматическая мембрана толщиной около 8 нм. Она служит
осмотическим
барьером
организма,
контролирует
избирательное
поступление веществ в клетку.
Внутреннее содержание клетки можно разделить на мембранные
структуры и цитоплазму. Цитоплазма представляет собой коллоидный
раствор. В его состав входят ферменты, белки, аминокислоты, углеводы,
нуклеиновые кислоты, гранулы запасных веществ. В цитоплазме грибов
содержится сильно развитая система внутренних мембран.
К мембранным структурам относятся: эндоплазматический
ретикулум; аппарат Гольджи; митохондрии.
.
Эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть) мембранная система из взаимосвязанных канальцев (местами суживающихся
или расширяющихся), которая пронизывает цитоплазму и связана с
цитоплазмaтической мембраной и мембраной ядра. В этом органоиде
происходит синтез многих веществ (липидов, углеводов и др.).
Митохондрии – образования из липопротеиновых мембран, в
которых осуществляются энергетические процессы и синтезируется АТФ, –
вещество, богатое энергией.
Аппарат Гольджи – мембранная система, связанная с ядерной
мембраной и с эндоплазматической сетью. К его многообразным функциям
относится транспорт веществ, синтезируемых в эндоплазматической сети, а
также удаление из клетки продуктов обмена.
Рибосомы – очень мелкие, округлые, многочисленные образования.
Часть их находится в свободном состоянии, часть прикреплена к мембранам.
В рибосомах происходит синтез белка.
Лизосомы – мелкие округлые тельца, покрытые мембраной. В них
содержатся ферменты, переваривающие (расщепляющие) поступающие
извне белки, углеводы, липиды.
Ядро (или несколько ядер) окружено двойной мембраной. В ядре
находятся ядрышко и хромосомы, содержащие ДНК. В ядерной оболочке
расположены поры, обеспечивающие транспорт веществ от ядра к
цитоплазме.
Вакуоли – полости, окруженные мембраной и заполненные клеточным
соком, а также включениями запасных питательных веществ.
Способы размножения грибов. Особенностью грибов является
большое разнообразие способов и органов размножения. Один и тот же
гриб часто имеет несколько форм размножения.
Грибы размножаются вегетативным, бесполым и половым путями.
Вегетативное
размножение
происходит
без
образования
специализированных органов – любая часть мицелия дает начало новому
организму. Вегетативное размножение происходит обычно при поддержании
культуры на искусственных питательных средах.
При
бесполом
и
половом
размножениu
образуются
специализированные клетки – споры, с помощью которых и осуществляется
размножение.
При бесполом способе размножения споры образуются на особых
гифах воздушного мицелия, внешне отличающихся от других гифов. У одних
грибов споры образуются экзогенно (открыто) на вершине гифов снаружи
их. Такие споры называются конидиями, а гифы, несущие их, конидиеносцами.
Конидии образуются непосредственно на конидиеносце или на
специальных клетках, расположенных на его вершине. Эти клетки обычно
имеют форму бутылочек и называются стеригмами. Конидии располагаются
на конидиеносцах (или на стеригмах) поодиночке, группами, цепочками и
т.д.
У других грибов споры образуются эндогенно - внутри особых
клеток, развивающихся на концах гифов. Эти клетки – вместилища спор –
называются спорангиями, находящиеся в них споры спорангиоспорами, а
гифы, несущие спорангии со спорами, спорангиеносцами (рис. 6).
Распространение спор грибов обычно происходит при помощи ветра,
дождя, насекомых, животных и человека. Споры бесполого размножения
служат для быстрой колонизаuии субстрата.
При половом размножении грибов спорообразованию предшествует
половой процесс - слияние половых клеток с последующим объединением их
ядер. При этом образуются специализированные органы размножения.
Развитие этих органов и формы полового процесса у грибов многообразны.
Большинство грибов может размножаться бесполым и половым
путем, такие грибы называют совершенными. Некоторые грибы не способны
к половому размножению, их называют несовершенными.
Особенности способов размножения и строения органов
размножения используют при распознавании грибов. Эти особеннocти
лежат в основе их классификации.
3.2. Систематика грибов.
Систематика организмов, в том числе и грибов, периодически
совершенствуется. В настоящее время большинство микологов (М. В.
Горленко и др.) считают, что развитие грибов шло разными
эволюционными путями, в результате чего сформировались два отдела.
У представителей отдела Oomycota, как и у растений, в стенках
клеток содержится целлюлоза. Подвижные стадии имеют один или два
жгутика.
У настоящих грибов (отдел Eumycota) в стенках клеток содержится
хитин. Они составляют более 95 % всех грибов и объединены в пять
классов: 1) хитридиемицеты (Chytridiomycetes); мицелий слаборазвитый,
одноклеточный; подвижные стадии имеют один бичевидный жгутик; 2)
зигомицеты (Zygomycetes);
мицелий
несептированный,
хорошо
развитый; размножение осуществляется чаще спорангиеспорами
(эндоспорами); 3) аскомицеты, или сумчатые грибы (Ascomycetes); мейоспоры (споры полового размножения) образуются внутри специальных
клеток — сумок, или асков; митоспоры (споры бесполого размножения)
представлены конидиями; 4) базидиомицеты (Basidiomycetes); имеют
хорошо развитый многоклеточный мицелий; митоспоры представлены
конидиями; мейоспоры образуются на специальных клетках — базидиях;
к этому классу относится большинство съедобных грибов —
макромицетов; 5) дейтеромицеты (Deuteromycetes); размножаются
бесполовым путем — конидиями; мицелий септированный; они
представляют собой «бывшие» аскомицеты, или базидиомицеты, которые
в процессе эволюции утратили половые спороношения; многие из
дейтеромицетов — паразиты животных, растений и человека.
3.3. Общая характеристика дрожжей.
Дрожжи
являются
одноклеточными
неподвижными
микроорганизмами, широко распространенными в природе; они встречаются в почве, на листьях, стеблях и плодах растений, в разнообразных
пищевых субстратах растительного и животного происхождения.
Форма и строение дрожжевой клетки. Форма клеток дрожжей чаще
округлая, овально-яйцевидная или эллиптическая, реже цилиндрическая и
лимоновидная (рис. 7). Встречаются дрожжи особой формы – серповидные,
игловидные, стреловидные, треугольные. Размеры дрожжевых клеток
обычно не превышают 10-15 мкм.
Форма и размеры дрожжей могут заметно изменяться в зависимости от условий развития, а также возраста клеток. Внутреннее
строение клетки дрожжей сходно со строением клетки грибов.
Основы систематики дрожжей. Дрожжи относят к классу сумчатых грибов (Ascomycetes), к подклассу голосумчатых. Подразделение
голосумчатых грибов на порядки, семейства, роды основано
на
особенностях
их
размножения,
физиологических, биохимических и
морфологических признаков.
Наибольший
интерес
представляет
род
сахаромицес
(Saccharomyces), который объединяет как природные виды, так и
культурные, применяемые в промышленности. Отдельные виды
различаются способностью сбраживать те или иные сахара,
интенсивностью
брожения,
количеством
образуемого
спирта,
оптимальными температурами почкования и образования спор и т. д.
В промышленности наиболее широко используют два вида дрожжей
рода сахаромицес: церевизиа и сахаромицес эллипсоидеус.
С а х а р о м и ц е с ц е р е в и з и а (Sacch. cerevisiae) — дрожжи
округлой или овальной формы. Применяют их в производстве этилового
спирта, пивоварении, квасоварении и хлебопечении. Каждое производство
применяет свои специфические расы
(разновидности) данного вида
дрожжей.
Сахаромицес эл липсоид еус (Sac ch. ellipsoideus — S. vini)—
дрожжи эллиптической формы. Их используют преимущественно в
виноделии. Этот вид дрожжей также представлен многими расами.
Эти и некоторые другие виды рода Saccharomyces при спонтанном
развитии в содержащих сахара пищевых продуктах вызывают их порчу —
забраживание, прокисание.
Помимо спорообразующих существуют дрожжи, не образующие
спор, — аспорогенные. Нередко их называют дрожжеподобными
или
несовершенными дрожжевыми организмами.
Из аспорогенных дрожжей наибольшее значение имеют виды
кандида (Candida) и т о р у л о п с и с (Torulopsis). Многочисленные
представители их широко распространены и природе; большинство не
способно к спиртовому брожению, многие вызывают порчу пищевых
продуктов.
Т о р у л о п с и с имеет клетки круглой или овальной формы. Многие из
них способны вызывать лишь слабое спиртовое брожение. Отдельные
виды используют в производстве кумыса и кефира.
Кандида — дрожжи, клетки которых имеют вытянутую форму;
они способны к образованию примитивного мицелия. Многие из них
не способны к спиртовому брожению. Некоторые виды (например, С.
mycoderma), окисляющие
сахар и этиловый спирт в органические
кислоты или в углекислый газ и воду, являются вредителями в
производстве вин, пива, пекарских дрожжей. Эти дрожжи вызывают
также порчу квашеных овощей, безалкогольных напитков и многих других
продуктов. Имеются виды, вызывающие заболевания к а н д и д о з ы у
людей.
Некоторые виды кандида используют в производстве кормовых
дрожжей. Дрожжевание кормов — это обогащение их белком и
витаминами при сравнительно небольших затратах.
Приложение 1
Восьмое издании (1974) «Руководства Берги по определению
бактерий».
Царство прокариоты включает 2 отдела:
1 отдел: цианобактерии, или синезеленые водоросли - фототрофные
(фотосинтезирующие) организмы. Фотосинтез осуществляют с выделением
кислорода. Некоторые цианобактерии одноклеточны, другие многоклеточны,
образуют простые или ветвящиеся нити.
Цианобактерии привлекают
внимание ученых как продуценты пищевого белка.
2 отдел: бактерии. Этот отдел разделен на 19 частей, каждая из
которых делится на порядки, порядки — на семейства, семейства —
на роды, роды — на виды.
Часть 1. Фототрофные бактерии (фотосинтезирующие). Это
преимущественно водные бактерии, имеющие клетки различной формы. В
клетках содержатся бактериохлорофиллы и каротиноидные пигменты. К
фототрофным бактериям относятся пурпурные бактерии и зеленые
серобактерии.
Часть 2. Скользящие бактерии. Такие бактерии передвигаются путем
скольжения (ползающие). Скользящие бактерии делят на два порядка:
- миксобактерии (Myxobacterales) — это палочки, образующие
плодовые тела — скопления клеток, заключенных в слизи. Клетки в
плодовых телах переходят в покоящееся состояние — миксоспоры.
Миксобактерии живут в основном в почве, на разлагающемся растительном
материале;
- цитофаги (Cytophagales) — одно- и многоклеточные палочки и нити.
Плодовых тел не образуют. Это преимущественно водные бактерии, но
живут они и в почве.
Часть 3. Хламидобактерии. В основном это бактерии с чехлом или
«влагалищем», которые могут содержать окись марганца или окислы железа.
Хламидобактерии могут быть в виде одиночных клеток или нитей,
подвижными либо прикрепленными к субстрату. Живут они в водоемах,
встречаются в почве.
Часть 4. Почкующиеся и (или) стебельковые бактерии. К этой
группе относят бактерии, размножающиеся почкованием; они образуют
стебельки или почки и стебельки. В эту группу включают новые виды
бактерий с выростами-простеками. Широко распространены в почве и в водоемах.
Часть 5. Спирохеты. Это тонкие, гибкие, спирально извитые
одноклеточные бактерии длиной от 3 до 500 мкм. Истинная клеточная
стенка у них отсутствует. Они подвижны, эндоспор не образуют. Некоторые
виды патогенны, вызывают заболевания человека (сифилис, возвратный
тиф).
Часть 6. Спиральные и изогнутые бактерии. Это спирально извитые
палочки с одним или многими витками. Они подвижны, имеют жгутики. В
основном это сапрофиты, встречаются паразиты и патогенные виды.
Часть 7. Грамотрицательные аэробные палочки и кокки. Это
преимущественно прямые или изогнутые подвижные палочки, с полярными
жгутиками, имеются и неподвижные. Широко распространены в природе,
среди них существуют виды, патогенные для растений. К этой группе
относятся многие бактерии, являющиеся возбудителями порчи пищевых
продуктов.
Часть 8. Грамотрицательные факультативно-анаэробные палочки.
Они могут быть подвижными (перитрихи) и неподвижными, широко
распространены.
Некоторые
бактерии
этой
группы
(семейства
Enterobacteriaceae) являются обычными обитателями кишечника человека и
животных; другие — возбудителями инфекционных кишечных заболеваний
(дизентерии, брюшного тифа, паратифа); есть и возбудители пищевых
отравлений (сальмонеллы, протей).
Часть 9. Грамотрицательные анаэробные бактерии. Это
однотипные или плеоморфные палочки, неподвижные или подвижные, не
образуют спор. Имеются патогенные виды, вызывающие гнойные или
гангренозные инфекции.
Часть 10. Грамотрицательные кокки и коккобациллы. Клетки таких
бактерий сферические, иногда в виде пар или скоплений, неподвижны.
Встречаются виды, патогенные для человека и животных.
Часть 11. Грамотрицательные анаэробные кокки. Кокки обычно
образуют пары, но бывают и одиночными, и в виде цепочки. Живут в
пищеварительном тракте человека и животных. Непатогенны.
Часть 12. Грамотрицательные хемолитотрофные бактерии. Это
палочковидные, эллипсовидные, сферические клетки без эндоспор,
подвижные и неподвижные. Энергию они получают за счет окисления
аммиака или нитрита, за счет окисления серы или ее соединений, углерод
фиксируют из углекислого газа. Живут в почве, в воде.
Часть 13. Метанообразующие бактерии. Это палочки или кокки,
подвижные и неподвижные, грамположительные и грамотрицательные. Спор
не образуют. Они анаэробы, образуют метан. Широко распространены в
природе.
Часть 14. Грамположительные кокки. Клетки этих бактерий
сферические, делятся в одной и нескольких плоскостях с образованием
правильных или неправильных групп, цепочек, пакетов и др. Они аэробы,
факультативные анаэробы или микроаэрофилы. Широко распространены в
природе. Многие из них (различные микрококки) являются возбудителями
порчи пищевых продуктов, некоторые стафилококки могут развиваться на
пищевых продуктах, вырабатывать токсические вещества и вызывать
отравления. К этой группе бактерий отнесены также молочнокислые
стрептококки, используемые в технологии производства кисломолочных и
других продуктов переработки молока.
Часть 15. Палочки и кокки, образующие эндоспоры. Большинство
палочек грамположительны, подвижны, имеют латеральные или
перитрихиальные жгутики. Эти бактерии аэробы, анаэробы, факультативные
анаэробы; многие являются возбудителями порчи пищевых продуктов.
Существуют патогенные виды, которые могут передаваться через пищевые
продукты и вызывать заболевания (сибирская язва) или отравления
(ботулизм).
Часть 16. Грамположительные аспорогенные палочковидные
бактерии. Это прямые или изогнутые палочки, встречаются одиночные и в
цепочках. Неподвижные и подвижные. В эту группу бактерий включены
палочковидные молочнокислые бактерии, которые широко распространены
на пищевых продуктах и могут вызывать их порчу. Многие из бактерий этой
группы используются в технологии приготовления теста, кисломолочных
продуктов, сыров и для квашения овощей.
Часть 17. Актиномицеты и родственные организмы. К ним относят
коринеформные бактерии, пропионовокислые бактерии и актиномицеты.
Бактерии этой группы палочковидные, часто неправильной формы, образуют
гифы. Некоторые актиномицеты растут в виде тонких ветвящихся нитей,
образующих мицелий, размножаются спорами, развивающимися на
воздушных ветвях мицелия. Часто окрашены в разные цвета. Широко
распространены в природе. Встречаются на пищевых продуктах и могут
вызывать их порчу; при этом продукты приобретают характерный землистый
запах. Существуют виды, патогенные для человека (дифтерийная и
туберкулезная палочки) и для растений. Многие виды актиномицетов
являются продуцентами антибиотиков, получаемых в промышленном
масштабе.
Часть 18. Риккетсии. Это палочковидные и кокковидные
микроорганизмы. Они неподвижны, грамотрицательны, спор не образуют.
Являются внутриклеточными паразитами. Размножаются делением клеток.
Некоторые вызывают заболевания животных и человека (сыпной тиф, кулихорадку). Переносчиками риккетсии в основном являются беспозвоночные
животные (вши, блохи, клещи).
Часть 19. Микоплазмы. Клетки этих организмов не имеют клеточной
стенки, покрыты лишь трехслойной мембраной. Клетки очень мелкие, иногда
ультрамикроскопических размеров (около 200 им), плеоморфные
(разнообразной формы) — от кокковидных до нитевидных. Способ их
размножения до конца не выяснен. Это сапрофиты, паразиты; некоторые
могут вызывать заболевания у человека, животных и растений.
Тема: ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
1. Химический состав микроорганизмов.
2. Питание микроорганизмов.
3. Дыхание микроорганизмов.
4. Рост и размножение микроорганизмов.
5. Культивирование микроорганизмов.
1. Химический состав микроорганизмов.
Вода составляет основную массу микробной клетки. Ее количество в
среднем колеблется от 75 до 85 %, в спорах — до 50%. В спорах вода находится в связанном состоянии, у вегетативных форм — в свободном. Больше
воды содержат молодые формы и меньше — зрелые. Связанная вода входит
в состав молекул белков, углеводов, жиров и других соединений. Свободная
вода служит средой, в которой происходит движение ионов и электрических
зарядов. С участием воды осуществляются биохимические и
физиологические процессы в клетке. Уменьшение ее ведет к замедлению
жизнедеятельности (анабиоз), высушивание — даже к гибели вегетативных
форм. Следовательно, вода — один из главных компонентов, с которым
связана жизнедеятельность микробной клетки.
Сухого вещества в микробах в среднем 15—25%, в нем содержатся
органогены, входящие в состав органических веществ, и зольные элементы.
Органические вещества представлены белками, нуклеиновыми кислотами,
углеводами, липидами. В их состав входят: углерод (45—55%), кислород
(30—40%), азот (8— 10%), водород (6—8 %), содержание которых достигает
90—97 % сухого вещества.
Белки среди органических веществ занимают первое место: в теле
патогенных микробов их количество составляет более половины сухого
вещества, у других достигает 80%. Содержание белков зависит от вида
микроорганизма и состава питательной среды. Такие вещества, как
антигены, токсины, ферменты, представляют собой белки, что указывает на
большое значение их в жизни микробной клетки.
Велика роль в жизни микробной клетки нуклеиновых кислот. Из
других протеидов следует отметить хромопротеиды, участвующие в
процессе дыхания, и ферменты, роль которых неизмеримо велика как
катализаторов биологических процессов.
Углеводы в микробной клетке представлены полисахаридами. В
цитоплазме углеводы могут встречаться в виде зерен крахмала и гликогена.
Они служат главным образом энергетическим материалом, их содержание в
микробной клетке от 12 до 28 %. В каждом из микроорганизмов имеется
определенный полисахарид, что дает возможность дифференцировать их.
Образующаяся на поверхности патогенных микробов капсула, состоящая из
углеводов, обусловливает их вирулентность и выполняет защитную
функцию.
Количество липидов может колебаться от 3,8 до 40% (дифтерийная
бактерия содержит 3,8 %, туберкулезная — 40 %). Липиды поддерживают
определенную структуру цитоплазмы, входят в состав цитоплазматических
мембран. В микробной клетке липиды распределены неравномерно, их
больше содержится в поверхностных слоях и оболочке клетки. Липиды и
липоиды повышают устойчивость микробов к кислотам и другим веществам.
Минеральные вещества разнообразны как по составу, так и по количеству.
Они составляют от 2 до 14% сухого вещества клеток. В большем количестве
встречаются фосфор, калий, натрий, сера, кальций, магний, железо, хлор, а
также микроэлементы (цинк, медь, кобальт, барий, марганец и др.).
Микроэлементы обнаруживаются в золе в очень малых количествах, они
входят в состав ферментов, витаминов и других компонентов микробной
клетки.
2. Питание микроорганизмов.
Одно из основных свойств живого организма — обмен веществ. Он
включает в себя два процесса: 1) поступление из окружающей среды
питательных веществ, необходимых для синтеза составных частей
микробной клетки; 2) выделение в окружающую среду продуктов
жизнедеятельности. Хотя обмен веществ (метаболизм) делят на два
процесса: анаболизм (ассимиляцию) и катаболизм (диссимиляцию),
деление это условное, так как в живой клетке они взаимосвязаны.
Микроорганизмы могут получать углерод из неорганических и
органических углеродсодержащих соединений, в связи с чем их делят на две
большие группы: автотрофы и гетеротрофы. А с учетом еще и источника
энергии — доноров-электронов их разделяют хемолитотрофы,
фотолитотрофы, хемоорганотрофы и фотолитотрофы.
Автотрофы (хемолитотрофы, фотолитотрофы) получают углерод из
диоксида углерода (СО2) воздуха и создают органическое вещество при
помощи энергии, освободившейся в процессе окисления некоторых
минеральных соединений (хемосинтез), или энергии Солнца (фотосинтез).
Энергия, образующаяся в процессе окислительных реакций, используется
бактериями для усвоения углерода и создания органического вещества.
Фотолитотрофы (цианобактерии, пурпурные серобактерии и другие
микробы) обладают фотосинтезирующей способностью, так как содержат
пигменты (красящие вещества). Пигменты фотолитотрофов по своему
составу близки к хлорофиллу зеленых растений. Фотобактерии, как и
растения, создают органическое вещество, используя углерод из диоксида
углерода и энергию солнца.
Автотрофы могут развиваться в чисто минеральных средах. Они не
способны усваивать более сложные соединения углерода и поэтому не
являются патогенными для животных.
Гетеротрофы (хемоорганотрофы) — микроорганизмы, которые для
питания используют углерод из готовых органических соединений. Эта
группа наиболее многочисленна по своему составу. Она включает в себя как
сапрофитов, так и паразитов. Сапрофиты, или метатрофы, питаются
мертвой тканью животных и растений. Паразиты, или паратрофы,
используют для питания органические соединения живых организмов и
ведут паразитический образ жизни. Это возбудители инфекционных
болезней.
Фотоорганотрофы (несерные пурпурные бактерии) являются
факультативными анаэробами, которые могут развиваться как на свету, так и
в темноте. Необходимую энергию они получают не только от солнца, но и в
результате окисления органических веществ.
Теперь остановимся на основных химических элементах, необходимых
микробной клетке для нормального метаболизма.
Азот входит в состав жизненно важных компонентов микробной
клетки — белков и нуклеиновых кислот. Источники азота для микробов
разные, в связи с чем некоторые исследователи (Н. Д. Иерусалимский) делят
их на группы: аминоавтотрофы и аминогетеротрофы. Первые из них
синтезируют белок из минеральных или простейших соединений азота, а
также из воздуха; вторые используют главным образом готовые
аминокислоты. Аминоавтотрофный тип питания свойствен большинству
почвенных микробов, аминогетеротрофный — патогенным и некоторым
сапрофитам. Установить резкую грань между автотрофами и гетеротрофами
не всегда удается. Некоторые патогенные микробы во внешней среде ведут
сапрофитный образ жизни, и наоборот, некоторые сапрофиты в зависимости
от состояния макроорганизма могут вызывать заболевания.
Микробная клетка нуждается в минеральных веществах. Потребность в
них невелика, но без некоторых элементов невозможны рост и развитие
организма.
Калий активизирует ферментативные системы, ускоряет течение
физиологических процессов, в связи с чем его нельзя заменить другими
элементами.
Магний входит в состав хлорофилла у зеленых и пурпурных
серобактерий, активизирует карбоксилазу, пептидазу и другие ферменты.
Магний в клетке находится в виде ионов.
На фосфор приходится почти половина всей золы, он входит в состав
нуклеиновых кислот, в живой клетке находится в форме окисла (оксида)
Р2О5, принимает активное участие в процессах дыхания (окисление).
Сера — один из компонентов белков, входящих в состав аминокислот:
цистина, цистеина и метионина. Большинство микроорганизмов усваивают
серу из сернокислых солей. Серо- и тионовые бактерии используют
молекулярную серу.
Железо необходимо в малых количествах. Оно входит в состав
дыхательных ферментов, ускоряет процессы окисления. Железо содержится
в туберкулезной, кишечной и других бактериях.
Микроэлементы нужны микробной клетке еще в меньших количествах,
но их отсутствие или недостаток ведут к нарушению нормального роста и
развития. Молибден, бор, марганец, кобальт, медь и другие микроэлементы
являются компонентами многих ферментов и витаминов.
Факторы роста. Активаторы биологических процессов по своему
действию напоминают витаминоподобные соединения. Ничтожное
количество активаторов в среде изменяет обмен веществ, ведет к
увеличению массы микробных клеток. Особенно большую потребность в
них испытывают те микроорганизмы, которые не способны синтезировать
витамины. Дрожжи, азотобактер и другие микробы не только обеспечивают
себя биологически активными веществами, но и выделяют их в
окружающую среду, создавая тем самым благоприятные условия для
развития других организмов. Некоторые микробы вырабатывают
относительно большое количество факторов роста. В связи с этим, например,
пропионовокислые бактерии применяют в промышленности для получения
витамина В12 и других биологически активных веществ.
3. Дыхание микроорганизмов.
Дыхание микроорганизмов представляет собой биологическое
окисление различных органических соединений и некоторых минеральных
веществ. В итоге окислительно-восстановительных процессов и брожения
образуется тепловая энергия, часть которой используется микробной
клеткой, а остальное количество выделяется в окружающую среду. В
настоящее время окисление определяют как процесс отнятия водорода
(дегидрирование), а восстановление — его присоединения. Эти термины
применяют к реакциям, связанным с переносом протонов и электронов или
только электронов. При окислении вещества происходит потеря электронов,
а при восстановлении — их присоединение. Считают, что перенос водорода
и перенос электронов — эквивалентные процессы.
Энергия, освобождаемая в процессе окислительно-восстановительных
реакций, накапливается в макроэргических соединениях АДФ и АТФ
(аденозиндифосфат и аденозинтрифосфат). Эти соединения имеют
макроэргические связи, обладающие большим запасом биологически
доступной энергии. Они локализованы в сложно устроенных структурах
микробных клеток — мезосомах, или митохондриях.
По типу дыхания микроорганизмы делят на аэробов, анаэробов и
факультативных анаэробов.
Аэробное дыхание микроорганизмов — это процесс, при котором
последним акцептором водорода (протонов и электронов) является
молекулярный кислород. В результате окисления главным образом сложных
органических соединений образуется энергия, которая выделяется в среду
или накапливается в макроэргических фосфатных связях АТФ. Различают
полное и неполное окисление.
Полное окисление. Основной источник энергии у микроорганизмов —
углеводы. В результате расщепления глюкозы в аэробных условиях процесс
окисления идет до образования диоксида углерода и воды с выделением
большого количества свободной энергии:
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 674 ккал.
Неполное окисление. Не все аэробы доводят реакции окисления до
конца. При избытке углеводов в среде образуются продукты неполного
окисления, в которых заключена энергия. Конечными продуктами неполного
аэробного окисления сахара могут быть органические кислоты: лимонная,
яблочная, щавелевая, янтарная и другие, которые образуются плесневыми
грибами. Так же осуществляется аэробное дыхание уксуснокислыми
бактериями, в которых при окислении этилового спирта образуется не
диоксид углерода и вода, а уксусная кислота и вода:
С2Н5ОН + О2 → СН3СООН + Н2О + 116 ккал.
этиловый спирт
уксус. к-та
Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями может идти и
дальше — до появления диоксида углерода и воды, при этом освобождается
большое количество энергии:
С2Н5ОН + 3О2 → 2СО2 + 3Н2О + 326 ккал.
этиловый спирт
Анаэробное дыхание осуществляется без участия молекулярного
кислорода. Различают собственно анаэробное дыхание (нитратное,
сульфатное) и брожение. При анаэробном дыхании акцептором водорода
являются окисленные неорганические соединения, которые легко отдают
кислород и превращаются в более восстановленные формы. Нитратное
дыхание — восстановление нитратов до молекулярного азота. Сульфатное
дыхание — восстановление сульфатов до сероводорода.
Брожение — расщепление органических углеродсодержащих
соединений в анаэробных условиях. Оно характеризуется тем, что последним
акцептором водорода служит молекула органического вещества с
ненасыщенными связями. Вещество при этом разлагается только до
промежуточных продуктов, представляющих собой сложные органические
соединения (спирты, органические кислоты). Заключенная в них энергия не
используется микробами, а образовавшаяся в небольших количествах
энергия выделяется в окружающую среду.
Типичными примерами анаэробного дыхания являются:
- спиртовое брожение (дыхание дрожжей в анаэробных условиях):
С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2 + 27 ккал;
этилов. спирт
- молочнокислое брожение (дыхание молочнокислых бактерий):
С6Н12О6 → 2С3Н6О3 + 18 ккал;
молочн. к-та
- маслянокислое брожение (дыхание маслянокислых бактерий):
С6Н12О6 → С3Н7СООН + 2СО2 + 2Н2 + 15 ккал;
маслян. к-та
Как видно из приведенных уравнений, при анаэробном дыхании
освобождается значительно меньше энергии, чем при аэробном. Поэтому при
анаэробном дыхании для того, чтобы обеспечить потребность в необходимом
количестве энергии, микроорганизмам необходимо потреблять больше
сахаров, чем при аэробном.
Большая часть энергии, образующейся при дыхании, освобождается в
окружающую среду. Это вызывает нагревание продуктов, в которых
развиваются микроорганизмы. Именно так нагревается вино, в котором
происходит спиртовое брожение; нагревается влажное зерно, торф, сено.
4. Рост и размножение микроорганизмов.
Размножение
бактерий.
Большинство
микроорганизмов
размножается путем простого (бинарного) деления клетки пополам
(вегетативное размножение), реже — путем почкования. Грибы
размножаются при помощи спор, половым путем и почкованием (дрожжи)
(лекция 1). Скорость размножения микробных клеток зависит от вида
микроорганизма, возраста культуры, состава питательной среды,
температуры, наличия или отсутствия кислорода воздуха и других факторов.
Большинство клеток делится через 20—30 мин. Чем оптимальнее условия,
тем быстрее происходит деление микробной клетки. На скорость деления
влияет температура. У патогенных микробов, которые адаптировались к
организму животного или человека, размножение при 37—39 С происходит
в несколько раз быстрее, чем при комнатной температуре.
Шаровидные формы микробов делятся в разных плоскостях, в
результате чего образуются одиночные, парные клетки или расположенные
в виде гроздьев, тюков и т. д. Палочковидные клетки делятся поперек.
Сначала появляется перетяжка, а затем происходит разъединение
образовавшихся дочерних клеток.
Грибы размножаются в основном при помощи спор, дрожжи —
почкованием. Споры при попадании в благоприятную среду прорастают и
дают начало новой вегетативной клетке. На поверхности дрожжевых клеток
обычно появляется выпячивание (почка), в которое переходит часть
цитоплазмы и ядра, после его отделения образуется дочерняя клетка и т. д.
Деление микроорганизмов может быть изоморфным и гетероморфным
(когда одна из клеток больше другой). Вместе с цитоплазмой в дочерние
клетки переходит и нуклеоид, в котором находится ДНК двуспирального
строения. После разрыва водородных связей образуются две нити ДНК,
каждая из которых включается в состав новой клетки, где затем происходит
их репликация (удвоение). Вместе с нуклеиновой кислотой передаются и
наследственные признаки.
Размножение микроорганизмов происходит хотя и быстро, но не
беспредельно. Однако же, как известно, безграничного размножения
микроорганизмов не происходит. Имеется много факторов, которые нарушают оптимальные условия роста и развития. К ним относятся: истощение
среды, неблагоприятная температура, свет, продукты жизнедеятельности и
т. д. Процесс размножения культуры микроорганизмов на несменяемой
среде протекает неравномерно. В нем определяют несколько стадий, или
фаз. Одни авторы период роста культуры делят на 8 фаз, другие — на 4 .
Рисунок 2 – Кривая роста бактерий
а – лаг-фаза (от англ. lag - отставание, запаздывание); б – экспоненциальная
фаза, фаза роста; в - стационарная фаза; г - фаза отмирания
Длительность отдельных фаз развития может значительно колебаться у
разных бактерий и у бактерий одного вида в зависимости от условий роста.
Размножение дрожжей. Наиболее характерным и широко
распространенным у дрожжей вегетативным способом размножения
является почкование, лишь немногие дрожжи размножаются делением.
Процесс почкования заключается в том, что на клетке появляется
бyгорок (иногда их несколько), который постепенно увеличивается. Этот
бугорок называют почкой. По мере роста почки в месте соединения ее с
материнской клеткой образуется перетяжка, отграничивающая молодую
дочернюю клетку, которая затем либо отшнуровывается (отделяется) от
материнской клетки, либо остается при ней. При благоприятных условиях
этот процесс длится около 2 ч.
Помимо почкования, многие дрожжи размножаются с помощью спор,
которые могут образовываться бесполым и половым путями.
5. Культивирование микроорганизмов.
Культивирование (выращивание) микроорганизмов проводят на
питательных средах. Естественные среды, такие, как молоко, пивное сусло,
сенной отвар, морковный сок и др., могут иметь разное соотношение
входящих в их состав компонентов. Искусственные среды готовят по
рецептам, где количество и соотношение веществ строго определенные.
Питательные среды должны содержать все необходимое для роста и
развития микроорганизмов: азот, углерод, неорганические соединения в виде
солей, витамины, микроэлементы и другие вещества. Среда считается
оптимальной, если она имеет определенные показатели рН, окислительновосстановительного потенциала, осмотического давления и т.д.
По консистенции различают плотные, полужидкие и жидкие
питательные среды. Для получения плотных сред к жидким питательным
средам (растворам) добавляют 2—3% агар-агара, 10—15% желатина и
другие вещества. По составу питательные среды могут быть простыми и
сложными. Простые среды (МПБ, МПА) наиболее распространены. Их
используют для выращивания многих микроорганизмов, а также для
первичного выделения их из разных субстратов. В состав сложных сред
входят дополнительные компоненты: сыворотка крови, сахара и т. д.
Сложные среды используют для дифференциальной диагностики.
Для выращивания определенных видов микроорганизмов применяют
элективные (селективные, избирательные) среды, которые были введены в
практику русским микробиологом С. Н. Виноградским при изучении
процессов нитрификации. Такие среды не содержат органических
соединений и избирательны для нитрифицирующих бактерий. Элективной
средой для молочнокислых бактерий служит молоко, для азотобактера —
маннитный агар и т. д.
Температура культивирования зависит от вида микроорганизмов.
Оптимальная температура для плесневых грибов 15—25 С, для большинства
сапрофитов 25—30, для патогенных — 35—37 С. Температурный оптимум
определяется условиями жизни микроорганизма. В лабораториях
необходимую температуру для микроорганизмов создают в термостатах.
Характер роста микроорганизмов. На плотных питательных средах
микроорганизмы растут в виде колоний, представляющих собой популяцию
микробных клеток, между которыми существует относительно прочная связь
(когезия). Как полагают, когезия является закономерным процессом развития
многих микробных популяций.
Колонии разных культур микроорганизмов различают по форме,
размерам, консистенции, цвету и другим признакам. Кроме того, наблюдают
гладкую и другие поверхности колоний.
Размеры колоний колеблются от одного до нескольких миллиметров.
Колонии образуются также в результате поступательного движения клеток.
Так, клетки вульгарного протея способны перемещаться по наклонной
поверхности питательной среды (проба по Шукевичу). Микроорганизмы с
капсулой образуют слизистые, вязкие, полупрозрачные колонии. У бацилл
колонии матово-серые и обычно непрозрачные. На жидких питательных
средах микроорганизмы образуют муть, осадок, пленку, пристеночное
кольцо. Иногда среда приобретает цвет пигмента, образуемого
микроорганизмом.
Тема: ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА
МИКРООРГАНИЗМЫ
1. Физические факторы.
1.1. Действие высоких и низких температур.
1.2. Действие видимого излучения (света).
1.3. Действие ультрафиолетового излучения.
1.4. Действие рентгеновских лучей и др.
2. Химические факторы.
3. Биологические факторы.
4. Хранение пищевых продуктов, основанное на биологических, физических
и химических принципах.
1. Физические факторы.
1.1. Действие высоких и низких температур.
Температура — один из наиболее важных факторов в жизни
микроорганизмов. Она может быть оптимальной, т. е. наиболее
благоприятной для развития, а также максимальной, когда подавляются
жизненные процессы, и минимальной, ведущей к замедлению и прекращению
роста. Зоны роста для разных групп микроорганизмов колеблются в довольно
широком диапазоне.
Психрофилы, криофилы (холодолюбивые) — микроорганизмы,
развивающиеся при низких температурах (+ 15 — - 8°С). Их можно
встретить в северных морях, ледниках, холодильных камерах и других
местах. Среди них могут быть возбудители болезней рыб и водных растений,
микроорганизмы, разлагающие пищевые продукты.
Мезофилы развиваются при средних температурах 20—40°С.
Температура 25—39°С для них оптимальная. Мезофилы — возбудители
болезней животных и человека, брожений, вызывающих аммонификацию и
другие процессы.
Термофилы (теплолюбивые) развиваются при более высокой
температуре — 40—80°С. Такие микроорганизмы встречаются в горячих
источниках, в пищеварительном тракте животных, в почвах районов с
жарким климатом. При оптимальной влажности термофилы повышают
температуру органических веществ, разлагают их, в результате чего
накапливаются горючие газы — метан, водород, которые могут вызывать
самовоспламенение растительной массы. Резкие колебания температуры
ведут к гибели микробов.
Действие на микроорганизмы высоких температур. К высокой
температуре особенно чувствительны вегетативные формы. С повышением
температуры время жизни сокращается. Подобная картина, но при более
высокой температуре наблюдается и у спор. На микроорганизмы более
эффективно по сравнению с сухим жаром действует насыщенный водяной
пар. На качество стерилизации влияет также число клеток в 1 мл суспензии.
Чем их больше, тем выше должна быть температура или более
продолжительной — экспозиция.
При воздействии на клетки сухого жара гибель происходит в
результате
активных
окислительных
процессов.
Отмирание
микроорганизмов при нагревании во влажной среде наступает вследствие
происходящих необратимых изменений в клетке. Главными из них являются
денатурация белков и нуклеиновых кислот, а также инактивация ферментов;
возможно повреждение цитоплазматической мембраны.
На устойчивость микробов к температуре оказывают влияние среда
обитания, условия, при которых образовались споры. Белки, жиры
предохраняют микроорганизмы от действия высокой температуры, а
бактерицидные вещества, наоборот, усиливают это действие. Быстрее
наступает гибель в кислой среде и гораздо медленнее — в нейтральной
среде.
В пищевой промышленности применяют два способа воздействия
высоких температур на микроорганизмы: пастеризацию и стерилизацию.
Пастеризация – это нагрев продукта при температуре 63-80°С в
течение 20-40 мин. Иногда пастеризацию производят кратковременным (в
течение нескольких секунд) нагреванием до 90-100°С. При пастеризации
погибают не все микроорганизмы. Некоторые термоустойчивые бактерии, а
также споры многих бактерий остаются живыми. В связи с этим
пастеризованы продукты следует немедленно охлаждать до температуры не
выше 10°С и хранить на холоде, чтобы задержать прорастание спор и
развитие сохранившихся клеток.
Стерилизация – это нагревании при температурах, которые в течение
определенного времени вызывают гибель всех вегетативных клеток
микроорганизмов и их спор. Процесс проводится при температурах 112125°С в течение 20-60 мин в специальных приборах – автоклавах
(перегретым паром под давлением) или при 160-180°С в течение 1-2 ч в
сушильных шкафах (сухим горячим воздухом).
Действие на микроорганизмы низких температур. Низкие
температуры обычно не вызывают гибели микроорганизмов, а лишь
задерживают их рост и размножение. Жизнеспособность многих
микроорганизмов сохраняется при температуре, близкой к абсолютному
нулю, а сами они переходят в анабиотическое состояние, т.е. состояние
«скрытой жизни», подобное зимней спячке животных. При повышении
температуры они вновь возвращаются к активной жизни.
Еще более устойчивы к низким температурам вирусы.
Конечно, не все микроорганизмы способны длительно сохранять свою
жизнеспособность при температурах ниже минимальной для их развития.
Многие из них в таких условиях более или менее скоро погибают. Однако
отмирание происходит значительно медленнее, чем под воздействием
высоких температур. Причиной гибели клеток в субстратах при
температурах выше их криоскопической точки является главным образом
нарушение обмена веществ клеток. Инактивируются ферменты, в связи с чем
снижаются скорости внутриклеточных химических реакций, при этом
отдельные реакции подавляются не в одинаковой степени.
Вегетативные формы микробов более чувствительны к действию
низких температур. Охлаждение до минус 10 — минус 20 °С в течение 1—2
сут снижает численность кишечных палочек в суспензии на 90 %. Поэтому,
возможно, температура минус 190°С и ниже, когда замораживание
происходит без образования кристаллов, менее губительна для живого, чем
температура минус 20°С и выше, при которой образуются кристаллы льда,
ведущие к механическим повреждениям и необратимым изменениям в
микробной клетке.
При хранении охлажденных продуктов лучше, чем при
замораживании, сохраняются их натуральные свойства, однако рост на них
многих микроорганизмов не исключается, а лишь замедляется. Для
удлинения сроков хранения продуктов применяют дополнительные меры
воздействия на микроорганизмы, например, облучение ультрафиолетовым и
гамма-излучениями, озонирование, повышенное содержание в атмосфере
СО2, создание анаэробных условий и др.
При хранении охлажденных продуктов большое значение имеет
относительная влажность воздуха. При ее повышении микроорганизмы
развиваются быстрее. Поэтому холодильные камеры необходимо содержать
в чистоте, регулярно дезинфицировать и поддерживать в них необходимый
температурно-влажностный режим.
При замораживании продукта отмирает значительное количество
находящихся в нем микроорганизмов. При последующем хранении
замороженного продукта выжившие отмирают в нем медленнее.
Замораживание не оказывает стерилизующего действия. Во время
размораживания продуктов микроорганизмы вновь размножаются и
вызывают порчу.
1.2. Действие видимого излучения (света).
Свет представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны
400—780 нм. Естественным источником видимого излучения являются
Солнце, звезды, атмосферные разряды, люминесцирующие объекты и т.д.
Энергия Солнца необходима зеленым и пурпурным бактериям, которые с
помощью пигментов превращают световую энергию в доступную
биохимическую и используют ее для синтеза компонентов клеток.
Некоторым микроорганизмам световая энергия может приносить вред,
вызывая их гибель. Бактерицидность видимого излучения зависит от длины
волны: чем она короче, тем в ней больше энергии. Поэтому и ее действие на
живые организмы сильнее и наоборот.
Под действием видимого излучения (прямых солнечных лучей)
погибают многие микробы, особенно патогенные (возбудитель туберкулеза
— в течение 3—5 ч, вирус ящура — в течение 2 ч). Такие излучения часто
используют для санации помещения. Там, где больше солнца, там меньше
микробов. Народная мудрость гласит: «Куда не заглядывает Солнце, туда
часто приходит врач». Облучение ведет к усилению фотохимических
окислительных процессов. Действие облучения на микробы увеличивается в
присутствии кислорода или окисляющих веществ.
1.3. Действие ультрафиолетового излучения.
Биологическое значение ультрафиолетового излучения имеет участок
спектра 230—400 нм. Наибольшей цидной активностью обладают короткие
ультрафиолетовые лучи (254—265 нм), поглощаемые в основном
нуклеиновыми кислотами и белками. Они вызывают мутации, нарушают
генетические процессы, инактивируют биосинтез жизненно важных
компонентов клеток, что приводит их к гибели.
Эффективность воздействия УФ-лучей на микроорганизмы зависит от
дозы облучения. Кроме того, имеет значение характер облучаемого
субстрата: его рН, степень обсеменения микробами, температура.
Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующее на
отдельные функции микроорганизмов. Более высокие, но не приводящие к
гибели дозы вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменяют
свойства микроорганизмов, вплоть до наследственных. Дальнейшее
увеличение дозы приводит к гибели.
Споры бактерий значительно устойчивее к действию УФ-лучей, чем
вегетативные клетки. Споры грибов более выносливы, чем мицелий.
Излучаемые бактерицидными, ртутно-кварцевыми лампами ультрафиолетовые лучи задерживают рост микробов в воздухе боксов,
операционных, на поверхности пищевых продуктов, т. е. там, где нельзя
применять другие средства стерилизации (температура и т. п.). В пищевой
промышленности наиболее часто применяют лампы ультрафиолетового
излучения с длиной волны 253,7 нм, представляющие собой газоразрядные
ртутные светильники низкого давления.
электродами при подаче на них напряжения.
Разряд
происходит
между
1.4. Действие рентгеновских лучей и др.
При облучении микроорганизмов дозой 0,5 Гр (Грей) (1 Гр = 100 рад*радиан) усиливаются рост и образование пигментов; доза 1 Гр действует
менее благоприятно, а излучение дозой 3—5 Гр приводит к остановке роста.
К излучениям более чувствительны молодые клетки, находящиеся в стадии
деления или роста.
Более устойчивы к излучению грамположительные микробы и менее
устойчивы грамотрицательные. Повышенная устойчивость к излучениям
отмечена у клостридий ботулизма: они погибают только после воздействия
на них дозами 25—40 кГр, Для достижении стерильности в некоторых
случаях необходимо излучение 50 кГр. Устойчивы к излучению вирусы и
риккетсии; их устойчивость примерно такая же, как и у спор бацилл. Чем
меньше размеры вирусных частиц, тем выше летальная доза. Некоторые
микробы (возбудитель сибирской язвы, кишечная палочка и др.)
приобретают устойчивость к излучениям. После нескольких облучений она у
них повышается в два раза и более. Возрастание устойчивости к излучениям
зависит также от среды, в которой выращивались микроорганизмы.
Ультразвук — высокочастотные (20 кГц и более) механические
колебания упругой среды, не воспринимаемые ухом человека. Действуя на
культуру микроорганизмов, ультразвук создает большую разницу в
давлениях и повреждает клетку. Часть микробов погибает очень быстро
(немедленно), другие подвергаются сильному механическому сотрясению, в
результате чего нарушаются физиологические процессы: разжижается и
вспенивается цитоплазма, увеличивается ее объем, разрывается клеточная
стенка, во внешнюю среду выходит содержимое. На принципе кавитации
(образование в жидкости пузырьков, заполненных газом) основано
использование ультразвука для извлечения токсинов, ферментов, антигенов.
Эффективность действия ультразвука понижается при содержании в
среде протеина. Поэтому использование ультразвука для стерилизации
молока и других продуктов не всегда дает желаемые результаты. Быстрее
подвергаются разрушению палочковидные формы и более медленно —
шаровидные. Чем меньше объект, тем выше его устойчивость к действию
ультразвука.
Электричество, по-видимому, не оказывает сильного действия
непосредственно на микробы. Проходя через среду, ток высокого
напряжения может вызвать электролиз некоторых компонентов и
образование соединений, которые неблагоприятно влияют на микробы.
Электрический ток усиливает цидное действие дезинфицирующих веществ,
особенно ртутных препаратов. В поле электрического тока происходит
диссоциация молекул на ионы, что сокращает срок действия веществ и
повышает их эффективность. Электролиз применяют при дезинфекции воды,
обеззараживании сточных вод и т. п. При этом губительное действие на
микробы обеспечивается не самим электричеством, а теми продуктами
(кислород, хлор, кислоты), которые образуются в результате его
прохождения через среду.
Влияние
магнитных
полей
на
микроорганизмы.
У
микроорганизмов, как и у других живых существ, установлен
магнитотропизм. Движение некоторых из них происходит по магнитному
меридиану: в Северном полушарии на север, в Южном — к противоположному полюсу. Еще в большей степени магнитотропизм выражен у
микроскопических грибов, которые могут расти по силовым линиям
магнитного поля. Такое явление объясняется наличием особых продуктов
биосинтеза, содержащих низкомолекулярные белки-ферменты, в молекулах
которых имеются атомы железа с ферромагнитными свойствами.
Микробы реагируют на любое напряжение геомагнитного моля, что
приводит к изменению морфологических, культуральных и биохимических
свойств. Клетки увеличиваются в размерах, образуют длинные нити; на
плотных питательных средах могут расти мелкие беспигментные колонии
(стафилококки, чудесная палочка). Иногда изменяются обмен веществ,
вирулентность, повышается резистентность к антибиотикам и т.д.
Следовательно, магнитное поле можно рассматривать как экологический
фактор, определяющий течение биологических процессов, способствующий
появлению и временному исчезновению инфекционных и других болезней
на Земле.
Гидростатическое давление, превышающее 108—110 МПа, вызывает
денатурацию белков, инактивацию ферментов, электролитическую
диссоциацию, увеличивает вязкость многих жидкостей. Все это
неблагоприятно сказывается на жизнедеятельности микробов и нередко
приводит их к гибели. Среди микроорганизмов имеются и такие
(барофильные), которые живут и размножаются при более высоких
давлениях, например глубоководные бактерии морей и океанов.
Большинство же микробов выдерживают давление около 65 МПа в течение 1
ч.
Действие сотрясений часто вызывает гибель бактерий (но не вирусов). Если поместить культуру бактерий в сосуд со стеклянными
шариками и встряхивать, то через некоторое время происходит
механическое разрушение клеток. Бактерии разрушаются быстрее, если их
предварительно заморозить. Подобное наблюдается в горных и других
быстротекущих реках, благодаря чему вместе с действием лучей Солнца и
других факторов они очищаются от микробов.
Влияние невесомости. Как известно, запускаемые в космос
микроорганизмы переносят невесомость без особых изменений. Например,
культура (споры) микроорганизма Вас. subtilis на одинаковой среде и при
такой же температуре на Земле развивалась быстрее (на 30 %), чем на
орбитальной станции «Салют-6». Полагают, что земное тяготение
обеспечивает больший контакт клеток в колонии, улучшает условия
метаболизма, чего не наблюдается в космосе.
2. Химические факторы.
Микробы, как и все живое, чувствительны к факторам среды. Они
способны реагировать на малейшие изменения среды перемещением или
другими реакциями. При возникновении благоприятных импульсов микробы
устремляются к объекту раздражения, неблагоприятные импульсы —
отталкивают их. Такое явление получило название хемотаксиса. Веществааттрактанты, благоприятно действующие на микробную клетку (мясной
экстракт, пептон), вызывают положительный хемотаксис; сильнодействующие, ядовитые вещества-репелленты (кислоты, щелочи), ведущие
к перевозбуждению или угнетению, приводят к отрицательному
хемотаксису.
Микроорганизмы приспособились к определенной среде обитания.
Одни (плесневые грибы) — ацидофильные организмы — живут в кислой
среде; другие (холерный вибрион) — алкалофильные организмы— в
щелочной. Большинство же микробов предпочитают среду, концентрация
водородных ионов в которой делает ее ближе к нейтральной (рН 6,5—7,5).
Оптимальную среду обитания в естественных условиях микроорганизмы
создают себе сами.
Знание действия химических веществ на микробы имеет практическое
значение, так как многие из них используются для проведения
оздоровительных мероприятий в хозяйствах. Наиболее широко
распространены из дезинфицирующих веществ щелочи, кислоты,
хлорсодержащие препараты, фенолы, соли тяжелых металлов.
Чем выше концентрация веществ, тем сильнее их действие на
микробную клетку. Увеличение концентрации фенола в 2 раза снижает
время стерилизации в 64 раза. Наиболее выраженное цидное действие имеют
водные растворы дезинфицирующих веществ; в масляных растворах оно
более слабое. Стерилизация быстрее протекает в кислой среде и медленнее
— в щелочной. Более устойчивы к действию химических веществ из
неспорообразующих шаровидные формы. Палочковидные и извитые формы
микробов при прочих равных условиях быстрее погибают.
Споры почти не содержат свободной воды, имеют плотную двойную
оболочку, поэтому отличаются более высокой устойчивостью к действию
химических веществ. Таким образом, действие химических веществ зависит
от состава, концентрации, экспозиции, температуры и других факторов.
3. Биологические факторы.
Микроорганизмы подвержены не только физическим, химическим, но
и биологическим воздействиям. В природе все связано и взаимозависимо.
Живые существа объединены в устойчивые экологические системы —
биоценозы. Для каждого из них характерны видовое и количественное
соотношения популяций, структура, взаимоотношения и другие признаки.
Среди разных ценозов (фитоценозы, зооценозы) большое место в природных
условиях занимают микробоценозы — сообщества микроорганизмов. Между
ними и другими живыми организмами существуют самые разнообразные
взаимоотношения. Они могут проявляться в форме симбиоза,
комменсализма, метабиоза, сателлизма, синергизма, антагонизма и т. д.
Симбиоз — сожительство двух или более видов микроорганизмов
между собой или с другими существами. Классическим примером симбиоза
может служить сожительство гриба и водоросли (цианобактерии) в
лишайнике, а также нахождение аэробов и анаэробов в одной замкнутой
среде (в изолированных пустотах в почве и других местах), когда после
использования кислорода аэробами создаются благоприятные условия для
анаэробов, жизнь которых может протекать без атомарного кислорода.
Микробы, находящиеся в клубеньках корней, живут в симбиозе с бобовыми
растениями. Целлюлозоразлагающие бактерии в рубце жвачных могут
служить примером симбиоза микроба и животных.
Комменсализм — неярко выраженная форма сожительства микробов с
другими организмами, при этом один организм использует пищу или
выделения другого, не принося ему вреда. Комменсалы — представители
нормальной микрофлоры животных, обитающей в желудочно-кишечном
тракте, дыхательных путях, на коже, а также эпифитные микробы растений.
Метабиоз — форма взаимоотношений, при которой один из микробов
использует продукты жизнедеятельности другого и тем самым создает
благоприятные условия для его развития (сожительство аммонификаторов и
нитрификаторов, целлюлозоразлагающих и азотфиксирующих бактерий).
Нитрификаторы окисляют продукты жизнедеятельности гнилостных
микробов — аммиак, а азотобактер использует органические кислоты,
которые накапливаются при разложении клетчатки.
Сателлизм — стимуляция роста одного микроорганизма продуктами
жизнедеятельности другого, который затем становится его спутником.
Выделяемые азотобактером витамины и другие биологически активные
вещества стимулируют развитие микробов, превращающих органические
формы фосфора в неорганические, что, и свою очередь, благоприятно
сказывается на развитии высших растений. Такое же действие оказывают
дрожжи — продукты витаминов группы В — на другие микробы.
Синергизм — одинаковые физиологические процессы разных особей
микробной ассоциации, в результате чего происходит увеличение конечных
продуктов (увеличение гетероауксина — стимулятора роста растений при
совместном культивировании азотобактера и грибовидной бациллы).
Антагонизм — враждебное взаимоотношение, когда продукты
жизнедеятельности одного микроорганизма губительно действуют на
таковые другого. Гнилостные микробы не могут жить в одной среде с
молочнокислыми, так как образуемая молочная кислота понижает рН и
подавляет рост алкалофильных организмов. Этот принцип используется в
сельском хозяйстве: на нем основаны процессы силосования, квашения,
приготовления и сохранения кисломолочных продуктов. Антагонизм между
микробами широко распространен в природе. В борьбе с возбудителями
разных болезней его использует человек. Применяемые антибиотические
вещества имеют специфическое действие. Этим они отличаются от других
продуктов жизнедеятельности микробов.
Паразитизм — это такое отношение между микробами, когда пользу
от сожительства получает лишь паразит, нанося вред хозяину, что обычно
приводит к гибели последнего.
4. Хранение пищевых продуктов, основанное на биологических,
физических и химических принципах.
Применяемые на практике и разрабатываемые новые приемы хранения
продуктов с использованием предложенной Я.Я. Никитинским схемы можно
подразделить на четыре группы:
1. Биоз (bios —жизнь). На этом явлении основано хранение свежих
фруктов и овощей. В помещениях, где размещаются такие продукты,
создают условия, препятствующие развитию микробов, путем понижения
температуры до 5°С и поддержания определенной влажности. Микробы,
расположенные на поверхности, замедляют свое развитие и тем самым
предотвращают разложение ими органического вещества.
2. Абиоз (abiosis — отрицание, уничтожение жизни) достигается
физическими и химическими способами. Этот принцип положен в основу
хранения мясных и овощных консервов после обработки их в паровом
стерилизаторе при 120°С и выше. При высокой температуре погибают
вегетативные и споровые формы микробов, прекращается жизнь и
сопутствующие ей процессы, благодаря чему содержимое консервных банок
может храниться длительное время. Уничтожить микробы можно и
химическими веществами, безвредными для организма человека;
облучением различными формами лучистой энергии; применением
антибиотиков; обработкой ультразвуком и др.
3. Анабиоз (anabiosis — задержка жизни) направлен на
приостановление жизнедеятельности микроорганизмов в продуктах. При
этом создаются такие условия, при которых микробы могут сохраняться
живыми, но не жизнедеятельными. Анабиоз наблюдается во время сушки
или замораживания, вяления, добавления соли или сахара, маринования,
хранении продуктов в газонепроницаемом упаковочном материале, в
вакуумной упаковке, в атмосфере азота. Так хранят рыбные и мясные
продукты, фрукты и овощи. При недостатке свободной воды
жизнедеятельность микробов приостанавливается, процессы, вызываемые
ими, задерживаются. Увеличение влаги и тепла ведет к восстановлению
жизнедеятельности микробов, разложению органического вещества,
увеличению порчи продуктов. Поэтому при отсутствии анабиотических
условий такие продукты следует немедленно реализовать.
4. Ценоанабиоз направлен на использование антагонистических
взаимоотношений между микроорганизмами, входящими
в состав
микрофлоры продукта. При этом вызывают развитие микроорганизмов,
которые в процессе своей жизнедеятельности хотя и изменяют свойства
продукта, но не только не портят, а даже улучшают его пищевые и вкусовые
свойства. В то же время продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов
подавляют развитие микробов – возбудителей порчи. Это способ хранения
главным образом растительной пищи, при котором консервирующее
вещество (молочная кислота) вырабатывают сами микроорганизмы при
силосовании, квашении и других способах приготовления кормов и овощей.
Модуль 2
МИКРОФЛОРА ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА, ВОДЫ, ВОЗДУХА
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ И САНИТАРНЫЕ
ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
1. Микрофлора тела человека.
1.1. Микрофлора кожи.
1.2. Микрофлора ротовой полости, горла и дыхательных путей.
1.3. Микрофлора желудочно-кишечного тракта.
2. Микрофлора воды и санитарные требования к ней.
3. Микрофлора воздуха. Санитарно-гигиенические требования к воздуху
закрытых помещений.
1. Микрофлора тела человека.
1.1. Микрофлора кожи.
Поверхность кожи человека чаще всего заселяют
микрококки,
сарцины, коринебактерии, стафилококки. На коже одного человека
содержится около 1 млрд микробных клеток. Питаются они выделениями
жировых и потовых желез, отмершими клетками и продуктами иx распада.
Микроорганизмы прочно закрепляются в потовых, сальных железах,
волосяных фолликулах и даже старательной мойкой их нельзя удалить.
Чаще всего инфицируются открытые участки тела, главным образом руки.
Оценка чистота рук приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Оценка чистоты рук по общему количеству МАФАМ
Оценка чистоты
Количество микроорганизмов в 1 см3 смыва с
рук (МАФАМ, КУО)
Отлично
До 1000
Хорошо
1001-5000
Удовлетворительно
5001-10000
Неудовлетворительно
10001 и более
На поверхности кожи рук встречаются кишечная палочка, споры
бактерий, стафилококки, стрептококки, дрожжи, плесневые грибы. При
роботе с почвой могут попасть возбудители столбняка, ботулизма, газовой
гангрены и др. Нарушение санитарно-гигиенического режима, нормальных
условий работы и быта часто является причиной гнойничковых, грибковых и
других поражений кожных покровов человеческого тела.
1.2. Микрофлора ротовой полости, горла и дыхательных путей.
Чрезвычайно разнообразная микрофлора полости рта. Благоприятная
температура, щелочная реакция слюны, остатки пищи обусловливают бурное
развитие микроорганизмов. Питательной средой является слюна, в которой
содержатся белки, углеводы, аминокислоты, неорганические вещества.
Большинство видов микроорганизмов полости рта – аэробы и
факультативные анаэробы. Практически у каждого человека в ротовой
полости встречаются микрококки, стрептококки, стафилококки, споровые и
неспоровые палочки, вибрионы, спирохеты, актиномицеты и другие.
Особенно много микробов содержат зубной налет поврежденных кариесом
зубов и миндалины.
У больных людей и бактерионосителей в ротовой полости могут
встречаться гемолитические стрептококки, дифтерийные палочки,
менингококки, туберкулезная палочка и др.
Органы дыхания человека не имеют постоянную микрофлору. Состав
ее полностью зависит от микрофлоры окружающего воздуха. Человек с
воздухом вдыхает большое количество пыли и адсорбируемых на ней
микроорганизмов. Большинство их задерживается в полости носа и
только незначительная часть проникает в бронхи. Альвеолы легких и
конечные бронхиолы - стерильны.
При ослаблении защитных сил организма, в результате
охлаждения, недостатка витаминов, еды, травм постоянные микробы
дыхательных путей могут вызывать разные болезни (ОРВИ, ангины,
пневмонию, бронхиты и тому подобное).
В полости носа всегда присутствуют микрококки, стафилококки,
стрептококки, диплококки, дифтероиды, капсульные грамотрицательные
бактерии, встречаются микоплазмы и аденовирусы. Хоть слизистая
оболочка и продуцирует муцин и лизоцим, которые имеют
бактерицидные свойства, но в полости носа есть относительно
постоянная флора (микрококки, пневмококки, диплококки и тому
подобное). В 1 мг слизи из носа содержится около 1800 микробов.
Большинство микроорганизмов задерживаются в полсти носа,
небольшое их количество
проникает в верхние дыхательные пути.
Бронхиолы и альвеолы не содержат микроорганизмов и практически
стерильны. На носовой оболочке верхних дыхательных путей (носоглотка,
зев) микрофлора беднее, т.к. осев, микроорганизмы гибнут под действием
веществ слизи (муцин и лизоцим).
1.3. Микрофлора желудочно-кишечного тракта.
В пищеводе содержится мало микроорганизмов. Сюда они попадают из
ротовой полости с пищей. В пищеводе длительное время задерживаются
стафилококки, палочки дифтерии, некоторые молочнокислые бактерии и
дрожжи.
В желудке в норме флора отсутствует. Желудочный сок бактерицидный. Это барьер для проникновения в кишечник патогенных и
условно патогенных бактерий. Но кислотность желудка не всегда постоянна и
зависит от еды, количества выпитой воды. Поэтому патогенные микробы
(дизентерии, брюшного тифа) сначала попадают в желудок, а затем в
кишечник.
В желудок микроорганизма поступают с пищей. Количество их не
превышает 103-104 микробных тел в 1 см3 желудочного содержимого. Тут
встречаются сарцины, дрожжи, спороносные палочки. Размножение
микроорганизмов невозможно в связи с кислой реакцией желудка. При
нарушении нормальной работы желудка кислотность сока изменяется, что
может быть причиной размножения в нем сенной палочки, молочнокислых,
дизентерийных, паратифозных и других патогенных бактерий, дрожжей.
Двенадцатиперстная кишка в норме стерильна. Иногда определяются
грибы и Streptococcus faecalis. В тонком отделе кишечника микроорганизмов
немного. Могут находиться энтерококки, молочнокислые бактерии,
клостридии, иногда – сарцины и грибы.
В толстом кишечнике и прямой кишке микроорганизмов очень много
12
(10 клеток в 1 г каловых масс). За сутки взрослый человек выделяет с
экскрементами около 17 триллионов микроорганизмов.
В составе микрофлоры кишечника
выявлено боле 260 видов
микроорганизмов. Основную массу составляют анаэробные бифидобактерии
и бактероиды (анаэробы, которые не образуют спор). Факультативноанаэробная микрофлора представлена кишечной палочкой, лактобацилами и
энтерококками. Постоянно определяются в незначительных количествах
протей, стафилококки, клостридии, дрожжи, энтеровирусы.
У новорожденных пищеварительный тракт стерильный. Через
некоторое время он заселяется микрофлорой, поступающей главным образом
во время кормления молоком. Далее в кишечнике устанавливается
специфическая микрофлора в которой преобладают бифидобактерии. С
прекращением кормления детей молоком эти бактерии исчезают а
микрофлора кишечника полностью изменяется.
2. Микрофлора воды и санитарные требования к ней.
В морях, реках, озерах и других водоемах, а также в грунтовых водах
содержится значительное число видов микроорганизмов. Совокупность всех
микроорганизмов,
заселяющих
водоёмы,
обозначают
термином
«микробиальный планктон».
Изучением водных
сообществ занимается гидробиология. Вода
– естественная среда обитания микробов, основная масса которых поступает
из почвы, воздуха с оседающей пылью, с отходами, стоками промышленных
и животноводческих объектов и др. Особенно много микроорганизмов в
открытых водоемах и реках, нередко встречаются они в илистых отложениях
океанов, морей, болот, минеральных водах. Их находят как в поверхностных
слоях, так и на глубине до 10 тыс. метров. Обитают микроорганизмы и в
горячих источниках. Характер микрофлоры водоемов определяется
особенностями конкретной водной среды. Микрофлору водоемов образуют
две группы: аутохтонные (собственно водные) и аллохтонные (попадающие
извне при загрязнении) микроорганизмы.
Аутохтонная микрофлора – совокупность микроорганизмов,
постоянно живущих и размножающихся в воде. Микробный состав воды
напоминает микрофлору почвы, с которой вода соприкасается (придонные и
прибрежные почвы).
Аллохтонная микрофлора – совокупность микроорганизмов,
случайно попавших в воду и сохраняющихся в ней сравнительно короткое
время.
Качественный состав обитающих в воде микроорганизмов зависит в
основном от свойств самой воды, поступления в нее сточных и
промышленных отходов. К постоянно живущим в воде микроорганизмам
относятся Azotobacter, Nitrobacter, Micrococcus, Pseudomonas, Proteus,
Spirillum и др.
В морских и океанических водоемах умеренной зоны бактерии
являются основным источником питания микрозоопланктона. В
загрязненных водоемах могут существовать микробы-антагонисты, фаги,
которые способствуют биологической очистке воды, а также патогенные
бактерии - возбудители лептоспироза, сальмонеллеза, туляремии,
бруцеллеза, дизентерии, холеры и других заболеваний.
Менее всего микроорганизмов (10 клеток в 1 мл) содержат подземные
воды (артезианская и родниковая). Незначительное количество их
обнаружено в дождевой и снежной воде. Содержание микроорганизмов в
речной воде значительно более высоко: на глубине от 10 до 100 см
насчитывается от 60 тыс. до 10 млн клеток в 1 см3 воды. Такой же
многочисленный мир микроорганизмов в водах озер.
В пресноводных водоемах интенсивно развиваются цианобактерии
родов Spirulina, Anabaean, Synechcystis и др. Массовое их развитие в
естественных условиях вызывает биологическое загрязнение воды, которое
пагубно влияет на экосистему водоемов: изменяются цвет, рН, вязкость
воды, запах и прозрачность, появляются токсины и аллергены. За счет
интенсивного роста цианобактерий, биомасса которых в местах
"цветения" достигает 40-50 кг/м3, в воде значительно уменьшается
содержание кислорода. Это ведет к гибели рыбы и других гидробионтов.
В пресноводных водоемах, кроме бактерий, обнаружены водоросли,
дрожжи, плесневые грибы, простейшие.
В соленой воде морей, озер, океанов, минеральных источников живут
солелюбивые микроорганизмы (галобактерии, галококки). Из прибрежной
зоны морей систематически высевают галофильные вибрионы, которые
вызывают у людей острый гастроэнтерит, возникающий при употреблении
малосоленой рыбы, недостаточно термически обработанных креветок и
мидий.
В водоемах могут находиться и определенное время хранить
жизнедеятельность патогенные микроорганизмы.
Количественные соотношения микроорганизмов в открытых водоемах
варьируют в широких пределах, что зависит от типа водоема, степени его
загрязнения, смены метеорологических условий, времени года.
Степень
обсеменения
воды
микроорганизмами
выражают
сапробностью - совокупностью живых организмов, которые живут в водах
и содержат значительное количество животных или растительных остатков.
Выделяют 4 зоны сапробности: полисапробную, мезосапробную,
олигосапробную и катасапробную.
Полисапробная зона содержит до нескольких миллионов
микробов в 1 см3 воды и большое количество легкоусвояемых органических
соединений. Вода в этой зоне очень загрязнена. Микробиологические
процессы происходят почти в анаэробных условиях и сопровождаются
выделением метана, меркаптанов, аммиака, сероводорода. Вода в этой зоне
содержит много кишечной палочки и анаэробных бактерий, которые
предопределяют процессы гниения и брожения.
В мезосапробной зоне меньшее содержание органических веществ. Это
зона умеренного загрязнения. В ней происходят процессы минерализации, а
также
окисления
и
нитрификации.
Общая
численность
3
микроорганизмов в 1 см воды этой зоны не превышает 1 млн клеток.
Олигосапробная зона характерна для чистой воды. В этой зоне
отсутствует кишечная палочка и снижено общее количество
микроорганизмов до нескольких десятков или сотен микробных клеток в 1
см3 воды. В воде олигосапробной зоны происходят процессы окисления
нитритов и железа.
Катасапробная зона - это зона очень чистой воды (особенно в
осенне-зимний период), расположенная вдали от населенных пунктов и
берегов.
Степень загрязнения, в том числе болезнетворными микробами, может
быть препятствием для использования воды. Поэтому любой водный
источник необходимо подвергать санитарно-микробиологической оценке.
Для
оценки
санитарно-гигиенического
состояния
водоемов
применяют ряд показателей, в частности:
- микробное число - количество колоний (МАФАМ), которые
вырастают на чашке Петри с мясо-пептонным агаром из 1 см3 воды при
температуре 27°С на протяжении 24 часов;
- коли-титр - наименьший объем воды в см3, в котором оказывается
кишечная палочка;
- коли-индекс - количество клеток кишечной палочки в 1 дм3 воды.
Питьевая вода, которая подается централизовано хозяйственнопитьевыми системами водоснабжения и используется для моечных,
технических, хозяйственных и коммунальных потребностей должна отвечать
требованиям стандарта. По бактериологическим показателям в воде, которая
подает в водопроводную сеть общее количество микроорганизмов
(МАФАМ) в 1 см3 неразбавленной воды не должно превышать 100
клеток, коли-титр должен быть не менее 300, коли-индекс – не более 3.
Для воды из колодцев микробное число составляет 300-400 клеток в 1
см3, коли-титр не менее 100.
В отдельных случаях при санитарной оценке воды как санитарнопоказательный микроорганизм вместе с бактериями группы кишечных
палочек используют энтерококк. В Международном Европейском
стандарте на питьевую воду энтерококк является дополнительным
показателем фекального загрязнения воды.
С целью улучшения качества питьевой воды по бактериологическим
показателям проводят ее обеззараживание. На сегодня наиболее
распространенными методами является хлорирование, озонирование и
облучение ультрафиолетовыми лучами.
3. Микрофлора воздуха. Санитарно-гигиенические требования к воздуху
закрытых помещений.
Попадают микроорганизмы в воздух с пылью, мелкими капельками
воды, а также слюны и слизи, которые выделяет человек при разговоре,
чихании, кашле. Источниками поступления микроорганизмов в воздух
являются также почвы, водоемы, растения, тела человека и животных.
Воздух – неблагоприятная среда для размножения микроорганизмов.
Отсутствие питательных веществ, солнечные лучи, и высушивание
обусловливают быструю гибель микроорганизмов. Вследствие этого в
атмосферном воздухе постоянно происходят процессы самоочищения.
Состав микрофлоры воздуха весьма разнообразен – это пигментные
сапрофитные бактерии (микрококки, сарцины), актиномицеты, плесневые,
дрожжевые грибы и др.
Больше всего микроорганизмы в воздухе обнаружены над большими
промышленными городами, меньше - над сельской местностью. Чем
больше загрязнен воздух дымом, копотью, пылью, тем более в нем
микроорганизмов.
С отдалением от населенных пунктов количество микроорганизмов
уменьшается. Ветры способствуют обогащению воздуха микроорганизмами,
а осадки, напротив, значительно очищают от них воздух.
Общая численность микроорганизмов в воздухе колеблется в широком
диапазоне - от нескольких до многих десятков тысяч клеток в 1 м.
Многочисленные анализы образцов атмосферного воздуха позволили
идентифицировать в нем до 1200 разных видов микроорганизмов.
Преимущественно встречаются безвредные бактерии; сарцины, споровые
бактерии рода Bacillus, пигментированные сапрофитные бактерии рода
Micrococcus, а также дрожжи, актиномицеты, плесневые грибы, то есть
микроорганизмы, стойкие к действию света и высыханию.
Микроорганизмы в воздухе находятся в состоянии аэрозоля.
Аэрозоль – коллоидная система, состоящая из воздуха, капелек
жидкости или твердых частиц, и включающая различные микроорганизмы.
Размер аэрозольных частиц варьируется от 10 до 2000 нм.
В воздухе могут находиться патогенные виды микроорганизмов:
стафилококки,
микобактерии
туберкулеза,
бактерии
туляремии,
сальмонеллы,
возбудители
дифтерии,
сибирки,
стрептококковых,
менингококковых и вирусных инфекций, которые попадают в него с
капельками слизи и мокроты от больных людей.
Уровень микробного загрязнения зависит от плотности населения,
активности движения людей, санитарного состояния помещения,
вентиляции, частоты проветривания, способа уборки, степени освещенности
и т. д.
Микроорганизмов, которые бы постоянно жили в воздухе, не
существует.
Воздух является источником заражения микроорганизмами сырья,
продовольственных и непродовольственных товаров, оборудования,
производственных культур и других объектов. В связи с этим чистота
воздуха является важным условием для производства продукции высокого
качества.
Показателями санитарно-гигиенического состояния воздуха закрытых
помещений является микробное число - общее количество микроорганизмов
(МАФАМ) в 1м3, число санитарно показательных бактерий: гемолитических
стафилококков и стрептококков в 1 м3. Требования к качеству воздуха
невентилируемых помещений приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Оценка качества воздуха невентилируемых помещений по
общему количеству МАФАМ
Воздух
Количество микроорганизмов в 1 м3 (МАФАМ, КУО)
Летний режим
Зимний режим
Чистое
1500
4500
Загрязненное
2500
7000
Воздух считается чистым в обитаемых помещениях, если
количество микроорганизмов в 1 м3 не превышает 1500, в том числе
стрептококков не больше 10.
В воздухе производственных цехов пищевых предприятий в 1 м3 должно
быть не больше 100-500 микроорганизмов в зависимости от характера
производства. Так, для предприятий молочной промышленности воздух
цехов оценивают "хорошо", если в посевах после 5-минутного оседания на
мясо-пептонный агар в чашке Петри вырастает до 50 колоний бактерий и
до 5 колоний дрожжей и плесневых грибов.
Воздух холодильных камер исследуют на загрязнение спорами и
плесневыми грибами. В соответствии с санитарными требованиями воздух
холодильных камер оценивают "хорошо", если общее количество спор
плесневых грибов, которые осели на чашку Петри с питательной средой за
5 мин не больше 10, "удовлетворительно" - не больше 50 и "плохо" - больше
50.
Для таких помещений, как операционные, роддома, детские
учреждения микробное загрязнение воздуха должно быть ограниченным.
Общее количество микроорганизмов в операционном отделении перед
началом операции не должно превышать 500 в 1 м3 воздуха, а после
операции - 1000, патогенные же стафилококки и стрептококки не должны
оказываться в объеме 250 дм3 (л) воздуха.
Для снижения количества микроорганизмов воздух обрабатывают
ультрафиолетовыми лучами, которые оказывают сильное микробоцидное
действие. Этот метод широко используется для стерилизации воздуха в
больницах, на заводах и в лабораториях. Летальное действие на
микроорганизмы воздуха обнаруживают формалин, окись этилена, двуокись
азота, молочная кислота в виде аэрозоля, пропиленгликоль и
триэтиленгликоль. Их используют для стерилизации воздуха очень
загрязненных
помещений,
оборудования
в
микробиологической
промышленности, космических аппаратов и тому подобное.
Тема: ПОНЯТИЕ ОБ ИНФЕКЦИЯХ И ИММУНИТЕТЕ. СВОЙСТВА
ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
1. Инфекция. Стадии инфекционного процесса.
2. Понятие о патогенности и вирулентности.
3. Факторы патогенности микробов.
4. Основы эпидемиологии инфекционных болезней.
5. Понятие об иммунитете.
1. Инфекция. Стадии инфекционного процесса.
Термин «инфекция» или «инфекционный процесс» подразумевает
совокупность биологических реакций, происходящих в макроорганизме при
внедрении в него патогенных микробов.
В основе инфекционного процесса лежит феномен паразитизма формы взаимоотношений между двумя организмами разных видов, при
которой паразит использует «хозяина» в качестве источника питания и как
место постоянного или временного обитания, причем оба организма
находятся между собой в антагонистических отношениях. Паразитизм свойство, закрепленное за видом и передающееся по наследству.
Выделяют три категории паразитов: облигатные, факультативные и
случайные.
1. Облигатные паразиты на всех стадиях цикла своего развития
связаны только с хозяином. Они никогда не попадают в окружающую
среду.
2. Факультативные паразиты, помимо организма хозяина, в
процессе циркуляции могут использовать и внешнюю среду, но
паразитическая фаза у них имеет определяющее значение.
3. Случайные паразиты, для которых внешняя среда (почва, вода,
растения и другие органические субстраты) является нормальной
средой обитания.
В отличие от инфекционного процесса инфекционная болезнь индивидуальный случай, определяемый клинически или лабораторно,
сопровождающийся различными степенями нарушения гомеостаза
макроорганизма, т.е. это крайний случай инфекционного процесса.
В развитии инфекционного процесса можно выделить несколько
стадий:
• Проникновение
микроба
в
макроорганизм
(заражение,
инфицирование), его адаптация в месте внедрения (адгезия), т.е. связывание с
чувствительными клетками и их колонизация.
• Образование ферментов, токсинов и других продуктов агрессии в
процессе размножения и жизнедеятельности микробов, которые оказывают
как местное, так и генерализованное болезнетворное воздействие на ткани и
органы, что ведет к нарушению гомеостаза организма-хозяина.
• В ряде случаев диссеминация (распространение) микробов за
пределы первичного очага приводит к генерализации инфекции.
• Формирование защитной реакции макроорганизма в ответ на
патогенное действие, направленной на нейтрализацию микроба и
его токсинов, а также восстановление гомеостаза
• Восстановление гомеостаза (выздоровление) и приобретение
макроорганизмом иммунитета, т. е. невосприимчивости к микробу.
Формы проявления инфекционного процесса разнообразны: он может
протекать на молекулярном (субклеточном), клеточном, тканевом, органном
и организменном уровнях. Инфекционный процесс не всегда проходит все
присущие ему стадии и может заканчиваться уже на ранних этапах,
например, абортивное течение заболевания у иммунизированных лиц или
лиц, ранее перенесших данное заболевание.
2. Понятие о патогенности и вирулентности.
Для того чтобы вызвать инфекционный процесс, возбудитель должен
обладать патогенностъю (болезнетворностью). Патогенность - видовой
признак микроба, потенциальная способность при соответствующих
условиях вызвать характерное для него инфекционное заболевание.
Патогенность характеризуется специфичностью, т. е. способностью
вызывать определенное инфекционное заболевание. Патогенность микробов
зависит от многих факторов и подвержена большим колебаниям в различных
условиях.
Для
обозначения
степени
патогенности
введено
понятие
вирулентности. Вирулентность - степень патогенности микроба. Это
динамическое индивидуальное свойство (способность) данного штамма
вызывать инфекционный процесс. По этому признаку все штаммы микроба
данного вида могут быть подразделены на высоко-, умеренно-, слабо- и
авирулентные. О вирулентности патогенных микробов в лабораторных
условиях судят по величине летальной и инфицирующей дозы для
экспериментальных животных.
Летальная доза (LD) - это наименьшее количество возбудителя или
токсина, вызывающее в определенный срок гибель конкретного количества
(%) животных, взятых в опыт. Различают также DCL (Dosis certe letalis) гибель 100% особей, DLM (Dosis letalis minima) - гибель наиболее
чувствительных особей, LD (Letalis dosis) - гибель соответственно 90%
(LD90), 70% (LD70), 50% (LD50) и т.д.
Инфицирующая доза (ID) - минимальное количество микробов,
способное вызвать инфекционное заболевание у определенного количества
(%) опытных животных. Например, ID100 - это 100%-я заболеваемость, ID50 50%-я и т. д. В лабораторной практике чаще пользуются показателями LD50 и
ID50, обеспечивающими достоверность и стандартность оценки летальной и
инфицирующей доз возбудителя.
Под действием физических, химических и биологических факторов
возможно изменение вирулентности: ослабление или усиление.
3. Факторы патогенности микробов.
Для существования в макроорганизме микробы должны обладать
способностью к адгезии и колонизации, инвазивностью и агрессивностью,
оказывать повреждающее воздействие на ткани и органы. Материальные
носители, выполняющие данные функции, называются факторами
патогенности.
Пусковым моментом инфекционного процесса являются адгезия и
колонизация. Этот процесс высокоспецифичен, поскольку происходит в
результате
комплементарного
взаимодействия
макромолекул,
расположенных на поверхности микроба, с рецепторами эукариотической
клетки хозяина. Структуры микроба, ответственные за прилипание, т. е.
связывание с клетками хозяина, называются адгезинами. Колонизация
зависит от дозы микробов и количества рецепторов для них на поверхности
клеток макроорганизма. При отсутствии адгезинов или комплементарных
рецепторов инфекционный процесс не развивается.
Под инвазивностью понимают способность микробов проникать через
кожные покровы и слизистые оболочки во внутреннюю среду организма
хозяина и распространяться по его тканям и органам, а под агрессивностью способность противостоять защитным факторам организма и размножаться в
нем.
Наиболее важную роль в развитии инфекционного процесса играют
микробные токсины. По физико-химической структуре и биологическим
свойствам бактериальные токсины делятся на экзотоксины и эндотоксины.
Экзотоксины - белки, вырабатываемые микробами, которые
взаимодействуют со специфическими рецепторами клеток, проникают
внутрь клетки и блокируют жизненно важные метаболические процессы.
Эндотоксины представляют белково-липополисахаридный комплекс
клеточной стенки грамотрицательных бактерий, который выделяется в
окружающую среду при их лизисе. Эндотоксины термостабильны, менее
ядовиты, чем экзотоксины, не обладают специфичностью действия,
малочувствительны к химическим веществам, из них нельзя получить
анатоксины.
По степени патогенности для человека или другого хозяина микробы
делят на три группы: патогенные, условно-патогенные и непатогенные
(сапрофиты).
Патогенные микробы - это возбудители заболеваний человека,
животных и растений. Они могут существовать как вне, так и внутри клетки.
Условно-патогенные
микробы
(потенциально-патогенные,
оппортунистические) - это большая группа микробов, которые оказывают
патогенное воздействие на макроорганизм в том случае, если они
проникают во внутреннюю среду организма в больших количествах на фоне
резкого снижения резистентности макроорганизма. Большинство видов
условно-патогенных микробов являются нормальными обитателями кожи и
слизистых оболочек организма человека, не оказывая при этом вредного
воздействия.
Для заболеваний, вызванных условно-патогенными микробами,
характерно широкое распространение в больничных учреждениях
(госпитальные или нозокомиальные инфекции), где формируются
госпитальные штаммы, устойчивые к антибиотикам и дезинфектантам.
4. Основы эпидемиологии инфекционных болезней.
Эпидемический процесс - это процесс возникновения и
распространения среди населения специфических инфекционных состояний
от бессимптомного носительства до манифестных заболеваний, вызванных
циркулирующим в коллективе возбудителем.
Эпидемический процесс обусловлен непрерывностью взаимодействия
трех его элементов:
1) источника инфекции;
2) механизмов, путей и факторов передачи;
3) восприимчивости коллектива.
Отсутствие любого из этих звеньев приводит к прерыванию эпидемического процесса. На развитие эпидемического процесса большое
влияние оказывают также социальные факторы окружающей среды.
1) Источник инфекции или «источник возбудителя инфекции» означает живой или абиотический объект, являющийся местом естественной
жизнедеятельности и размножения патогенных микробов, из которого
происходит заражение людей или животных. Источником инфекции могут
быть организмы человека и животного (больного или носителя), а также
абиотические объекты окружающей среды (вода, пища и др.). Инфекции,
при которых источником инфекции служит только человек, называются
антропонозными, а инфекции, при которых источником являются больные
животные, но может болеть и человек - зоонозными. Кроме того, выделяют
группу сапронозов, при которых источником инфекции служат объекты
окружающей среды. К сапронозам, например, относятся легионеллезы,
иерсиниозы.
2) Под механизмом передачи (табл. ) понимают способ перемещения
возбудителя инфекционных и инвазивных заболеваний из зараженного
организма в восприимчивый. Этот механизм включает последовательную
смену трех фаз (стадий):
1) выведение возбудителя из организма хозяина в окружающую среду;
2) пребывание возбудителя в объектах окружающей среды
(биотических или абиотических);
3) внедрение возбудителя в восприимчивый организм.
Различают фекалъно-оралъный, аэрогенный (респираторный), кровяной
(трансмиссивный), контактный и вертикальный (от одного поколения к
другому, т.е. от матери плоду трансплацентарно) механизмы передачи.
Факторы передачи - элементы внешней среды, обеспечивающие
перенос микробов из одного организма в другой. К ним относятся вода,
воздух, почва, пища, живые членистоногие, предметы окружающей
обстановки.
Путь передачи - конкретные элементы внешней среды или их
сочетание, обеспечивающие попадание возбудителя из одного организма в
другой при определенных внешних условиях. Для фекально-орального
механизма передачи характерны алиментарный (пищевой), водный и
контактный (непрямой контакт) пути передачи; для аэрогенного воздушно-капельный и воздушно-пылевой; для кровяного - через укусы
кровососущих эктопаразитов, парентеральный и половой; для контактного
- раневой и контактно-половой (прямой контакт); для вертикального трансплацентарный путь.
Таблица 1 - Механизмы, пути и факторы передачи инфекции для различных
групп инфекционных болезней (по Л.В.Громашевскому)
Локализация
Механизм
Пути передачи
Факторы
возбудителя в передачи
передачи
организме
ЖелудочноФекальнокишечный тракт оральный
Респираторный
тракт
Аэрогенный
(респираторный)
Алиментарный(через
пищу, посуду, руки)
Водный
Контактно-бытовой
Воздушнокапельный
Воздушно-пылевой
Пища
Вода
Грязные руки
Посуда и т. п.
Воздух
Эктопаразиты
Кровь
Шприцы
Хирургический
инструмент
Инфузионные
растворы и т.п.
Пули и т.п.
Режущие
предметы и т.п.
Кровь
Кровяной
Через
укусы
кровососущих
Парентеральный
Половой
Наружные
покровы
Контактный
Раневой
Контактно-половой
Зародышевые
клетки
Вертикальный
Трансплацентарный
Пыль
3) Следующим элементом эпидемического процесса является
восприимчивость людей в коллективе. Установлено, что если иммунная
«прослойка» в популяции составляет 95% и выше, то в данном коллективе
достигается состояние эпидемического благополучия, и циркуляция
возбудителя прекращается. Поэтому задачей по предупреждению эпидемий
является создание в коллективах иммунной «прослойки» путем проведения
массовой вакцинации против определенных возбудителей.
Интенсивность эпидемического процесса выражается в показателях
заболеваемости и смертности на 10 000 или 100 000 населения, с указанием
названия болезни, территории и исторического отрезка времени.
Эпидемиологи различают 3 степени интенсивности эпидемического
процесса:
• спорадическая заболеваемость - обычный уровень заболеваемости
данной нозологической формой на данной территории
в
данный исторический отрезок времени;
• эпидемия - уровень заболеваемости данной нозологической
формой на данной территории в конкретный отрезок времени
резко превышает уровень спорадической заболеваемости;
• пандемия - уровень заболеваемости данной нозологической
формой на данной территории в конкретный отрезок времени
резко превышает уровень обычных эпидемий. Как правило, такой
уровень заболеваемости трудно удержать в рамках определенного
географического
региона,
и
инфекция
обычно
быстро
распространяется, захватывая новые и новые территории (например,
пандемии чумы, холеры, гриппа, ВИЧ-инфекции и др.).
5. Понятие об иммунитете.
Под термином «иммунитет» (от лат. immunitas - освобождение,
избавление от чего-либо) понимают способ защиты организма от
генетически чужеродных веществ - антигенов экзогенного и эндогенного
происхождения с целью сохранения и поддержания гомеостаза,
структурной и функциональной целостности организма, а также
биологической (антигенной) индивидуальности и видовых различий.
Различают иммунитет врожденный и приобретенный.
Врожденным (или видовым) иммунитетом называют присущую
данному виду животных или человека генетически закрепленную
невосприимчивость (нечувствительность) к определенным возбудителям
болезней или антигенам. Этот вид иммунитета передается из поколения в
поколение и обусловлен генетическими и биологическими особенностями
вида.
Врожденный иммунитет может быть абсолютным и относительным.
Приобретенный иммунитет формируется в процессе жизни
индивидуума, в результате перенесенного инфекционного заболевания
(постинфекционный иммунитет) или вакцинации (поствакцинальный
иммунитет), а также пассивной передачи антител от матери плоду при
внутриутробном развитии. Приобретенный иммунитет может возникать
естественным путем (естественно приобретенный иммунитет) как
результат перенесенных инфекций или искусственным путем (искусственно
приобретенный иммунитет) после иммунизации, вакцинации, серотерапии и
других манипуляций.
Иммунитет по своему механизму бывает активным и пассивным.
Активный иммунитет - это вид невосприимчивости, который формируется
в результате активного вовлечения в процесс иммунной системы под
влиянием конкретного антигена, например, при вакцинации или инфекции.
Пассивный иммунитет обеспечивается введением в организм извне уже
готовых специфически «настроенных» к определенному антигену
иммунореагентов, например, иммуноглобулинов, иммунных сывороток или
сенсибилизированных лимфоцитов.
Как активный, так и пассивный виды иммунитета могут быть
гуморальными (обусловлены преимущественно антителами), клеточными
(обусловлены преимущественно иммунными клетками) и гуморальноклеточными (смешанная форма реагирования).
Различают также иммунитет стерильный и нестерильный. Стерильный
иммунитет сохраняется и в отсутствие антигена в организме, а
нестерильный существует только при наличии в организме возбудителя
(например, при туберкулезе).
В зависимости от локализации иммунитет может быть также общим и
местным. Местный иммунитет осуществляет защиту кожных покровов и
слизистых оболочек - наиболее вероятных путей попадания в организм
экзогенных инфекционных агентов. Общий иммунитет обеспечивает
генерализованную иммунную защиту внутренней среды макроорганизма.
По направленности к тому или иному антигену иммунитет
подразделяют
на
противобактериальный,
противовирусный,
противогрибковый,
противогельминтный,
антитоксический,
противоопухолевый, трансплантационный.
Защита организма от антигенов, т.е. поддержание гомеостаза,
осуществляется двумя группами факторов:
- факторами, обеспечивающими неспецифическую резистентность
(устойчивость)
организма
к
антигенам
независимо
от
их
происхождения;
- специфическими факторами иммунитета, которые направлены против
конкретных антигенов.
К факторам неспецифической резистентности относятся механические, физико-химические и иммунобиологические барьеры.
Основными защитными факторами этих барьеров являются кожа и
слизистые оболочки, фагоцитирующие клетки, комплемент, интерферон,
ингибиторы сыворотки крови.
Факторы неспецифической резистентности участвуют в защите
организма от любых антигенов независимо от их природы и характера. Они
не имеют специфической направленности действия применительно к
конкретному антигену, поэтому их и называют факторами неспецифической
резистентности.
Специфическая защита, направленная против конкретного антигена,
осуществляется комплексом специальных форм реагирования иммунной
системы:
- антителообразование;
- иммунный фагоцитоз;
- киллерная функция лимфоцитов;
- аллергические реакции, протекающие в виде гиперчувствительности
немедленного типа (ГНТ) и гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ);
- иммунологическая память;
- иммунологическая толерантность.
Между факторами неспецифической резистентности и специфическими
иммунными реакциями существуют тесная связь и взаимодействие. Так,
антигены прежде чем проникнуть в организм, должны преодолеть
механические и физико-химические барьеры. Если эти барьеры преодолены,
на пути антигена возникает третий мощный барьер в виде клеточной реакции
(фагоцитоз) и многочисленных гуморальных факторов (комплемент,
интерферон, защитные белки крови). В случае прорыва третьего барьера
начинает функционировать клеточная система Т- и В-лимфоцитов.
Происходит распознавание антигена и включение одной или нескольких
специфических реакций иммунитета с целью полной нейтрализации и
обезвреживания антигена.
Тема: ПИЩЕВЫЕ ИНФЕКЦИИ. ПИЩЕВЫЕ ОТРАВЛЕНИЯ:
ИНТОКСИКАЦИИ И ТОКСИКОИНФЕКЦИИ.
1. Пищевые инфекции.
1.1. Антропонозные (кишечные) инфекции.
1.2. Зоонозные инфекции.
2. Пищевые отравления.
2.1. Токсикоинфекции
2.2. Токсикозы (интоксикации)
1. Пищевые инфекции.
К пищевым инфекциям относят инфекционные заболевания, при
которых пищевой продукт является только передатчиком патогенных
микроорганизмов. Как правило, возбудители инфекционных заболеваний в
пищевом продукте не размножаются, при этом они могут длительное время
сохранять жизнеспособность и вирулентность, большинство из них
выживают в продуктах и при криозамораживании.
Среди инфекционных заболеваний, передающихся пищевыми
продуктами, различают антропонозные (кишечные) и зоонозные инфекции.
1.1. Антропонозные (кишечные) инфекции.
К кишечным инфекциям, которые являются антропонозами, относят
брюшной тиф и паратифы А и В, дизентерию, холеру, возбудители которых
поражают только людей. Источником инфицирования являются люди,
больные кишечными инфекциями, и бактерионосители. Наиболее
распространенным фактором передачи этих заболеваний являются
инфицированы пищевые продукты (путь – алиментарный), но возможна
передача возбудителя от больных к здоровым и другими путями: контактнобытовым - через инфицированные предметы, с грунтовыми загрязнениями, а
также водным путем.
Поскольку возбудители кишечных инфекций выделяются из организма
больных и бактерионосителей с выделениями (фекалиями), а заражение
здоровых людей происходит через ротовую полость (с едой, водой или при
контакте с инфицированными предметами), механизм передачи при
кишечных инфекциях называется фекально-оральным.
Брюшной тиф и паратифы А и В протекают у людей как острое
кишечное заболевание с подавляющим поражением тонкого кишечника.
Возбудителями этих инфекций являются бактерии
семейства
Enterobacteriaceae, рода Salmonella. Возбудителем брюшного тифа является
Salmonella paratyphi (открытая в 1870 г. К. Ебертом), паратифов А и В соответственно Salmonella paratyphi А и Salmonella schottmueleri. Все они
имеют похожие морфологические и большинство биохимических свойств:
это мелкие, грам-, чаще - неподвижные палочки, хорошо растут на
питательных средах, факультативные анаэробы. При гибели микробной
клетки в среду выделяется эндотоксин, который имеет выраженное
болезнетворное действие. Более вирулентными для человека являются
сальмонеллы, вызывающие брюшной тиф.
Основным фактором передачи возбудителя брюшного тифа является
вода из любого источника, которая загрязнена фекалиями (выделениями)
больных людей и бактерионосителей. Из пищевых продуктов наибольшую
опасность имеет молоко, которое заражено людьми при его переработке и
реализации; возможно заражение через кулинарные изделия и еду, при
употреблении сырых плодов и овощей. При паратифозных инфекциях
главным фактором передачи являются пищевые продукты.
Срок выживания брюшнотифозных палочек в воде составляет от 5 до
30 дней, в мясе - больше 3 месяцев, на овощах и фруктах - до 10 дней, в
кисломолочных продуктах -3-5 дней, в сливочном масле - до 26 дней.
Паратифозные бактерии живут в сливочном масле - до 33 дней; в
кулинарных изделиях (мясных котлетах, жареной рыбе, картофельном
пюре, крупяных гарнирах и др.) при комнатной температуре могут
интенсивно размножаться.
Сальмонеллы брюшного тифа и паратифа чувствительны к
нагреванию: при 56°С они погибают на протяжении 45-60 мин, при
кипячении - за несколько секунд, под воздействием дезинфицирующих
веществ - за несколько минут. Присутствие в воде активного хлора при
дозе 0,05-0,5 мг на 1 л обеспечивает надежное обеззараживание воды от
брюшнотифозных и паратифозных сальмонелл, что положено в основу
государственных регламентов из обеззараживания питьевой воды.
Бактериальная дизентерия является типичной антропонозной
кишечной инфекцией с фекально-оральным механизмом заражения.
Возбудителями дизентерии является бактерии рода Shigella. В соответствии
с Международной классификацией известны четыре разновидности
(подгруппы) шигелл: Sh. disenteriae, Sh. flexneri, Sh. boydii, Sh. sonne.
Подгруппы отличаются по ферментативным и антигенным свойствам,
способностью к токсинообразованию и, следовательно, вирулентностью к
человеку, который является единственным биологическим "хозяином" этого
возбудителя. Sh. disenteriae продуцирует экзотоксин, который избирательно
поражает слизистую оболочку кишечника и нервную систему. Другие
подгруппы дизентерийных бактерий растворимых токсинов не образуют.
Они содержат в клетках эндотоксины.
Дизентерийные бактерии могут сохранять жизнеспособность до 5—14
дней на предметах, посуде, в пресной и морской воде, на денежных знаках,
сырых фруктах и овощах. В молоке и молочных продуктах шигеллы
выживают на протяжении одного месяца и больше, колбасных изделиях - до
7 дней, кулинарных, - от нескольких часов до 40 дней и больше в
зависимости от кислотности изделия и температуры его хранения.
Под воздействием высокой температуры дизентерийные бактерии
погибают при 60ºС через 10-20 мин, при кипячении - через 3-4 мин; они
чувствительны к действию дезинфицирующих вещественный, например,
растворов хлорной извести и хлорамина, поэтому причиной заболеваний
человека, как правило, является нарушение санитарных и технологических
режимов производства пищевых продуктов и охраны водоемов. Более
чувствительная к физическим и химическим факторам Sh. disenteriae, менее
чувствительная - Sh. sonne.
Наиболее распространенным фактором передачи (путь алиментарный)
возбудителей дизентерии являются пищевые продукты, которые загрязнены
фекалиями людей - больных и бактерионосителей; известно также водный
путь передачи, а также контактно-бытовой - через предметы быта (игрушки,
посуда и др.). Из пищевых продуктов наибольшую эпидемическую опасность
составляют молоко и молочные продукты. С ними связано большинство
вспышек дизентерии, которые называют "молочными вспышками". Чаще
всего они вызываются шигеллами Зонне, имеют выраженный сезонный
(летом и осенью) и территориальный характер, то есть распространяются в
регионе реализации инфицированного молока. Водные вспышки дизентерии
в 80 % случаев вызываются шигеллами Флекснера. Для них характерна
зимне-весенняя сезонность, которая связана с паводками и вымыванием
фекалий в водоемы, и массовость заболеваний (до 1000 и больше).
Клинические проявления дизентерии разные и зависят от вида шигелл:
от заболеваний типа пищевых отравлений до тяжелых длительных форм.
Особенно трудно проходит дизентерия, которая вызвана Sh. disenteriae,
которая способна продуцировать экзотоксин. После перенесенного
заболевания часто остается длительное бактерионосительство, которое
особенно эпидемиологически опасно среди персонала пищевых
предприятий.
Холера - это острый гастроэнтерит, тяжелая кишечная инфекция,
которая возникает, как правило, в виде вспышек заболевания в определенных
регионах. Смертность от холеры в прошлом составляла от 50-60%. По
данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в связи с
использованием современной терапии (при условии своевременно
начатого лечения) смертность значительно снизилась и составляет до 17%
среди больных.
Холера - древнее заболевание. Ее естественными ячейками
постоянного нахождения (эпидемическими) является Индия, бассейны рек
Ганг и Брахмапутра. После перенесенного заболевания остается
длительное бактерионосительство.
Возбудителями холеры является холерный вибрион Vibrio cholerae,
который принадлежит к семейству Vibrionaceae, роду Vibrio. Впервые
холерные вибрионы описаны в 1854 г. Ф. Пацини и детально исследованы в
1883 г. Г. Кохом. Они имеют форму выгнутой маленькой (до 3,0 мкм)
палочки, очень подвижные благодаря присутствию жгутика, не образуют
споры и капсулы, грам-, продуцируют как экзо-, так и эндотоксины, которые
имеют выраженное токсичное действие.
Холерные вибрионы стойкие в окружающей среде: в выделениях
выживают до 5 месяцев, в почве - 2 месяца, на поверхности рыбы - до 40
дней. Наиболее вирулентная и стойкая к низким температурам
разновидность холерных вибрионов Ель-Тор выживает в морской и речной
воде больше 4 недель, на пищевых продуктах - до 10 дней, в кишечнике мух
- до 5 дней. Как показали исследования, холерный вибрион может не
только выживать в водоемах, но и размножаться в них, что обусловливает
наиболее распространенный путь передачи холеры - водный. Вместе с тем,
холерные вибрионы менее стойкие к высушиванию, высоким температурам
(при температуре 100°С они погибают мгновенно, при 80°С - на
протяжении 5 мин), чувствительные к дезинфицирующим веществам,
особенно к кислотам, наиболее чувствительны к действию желудочного сока
(в растворе соляной кислоты 1/10000 погибают за 1 мин).
Факторами передачи холерных вибрионов является вода, еда,
загрязнены предметы, грязные руки. В реализации пути передачи инфекции
большую роль играют мухи. Микробы попадают в организм человека через
ротовую полость в тонкий кишечник. Следовательно механизм передачи
инфекции, как и при других кишечных инфекциях, - фекально-оральний.
Главным в профилактике холеры является проведение общих
противоэпидемических мероприятий по выявлению и изоляции по
особенными правилами больных и бактерионосителей, санитарноэпидемический контроль водоемов и пищевых предприятий.
Вирусные кишечные инфекции
Возбудителями
вирусных
кишечных
инфекций
являются
энтеровирусы.
Это
большая группа вирусов, которые живут
преимущественно в кишечнике человека, выделяются с фекалиями в
окружающее среду и вызывают разные по проявлениям заболевания
человека.
Энтеровирусы самые мелкие (диаметр 20-30 нм) и наиболее просто
организованные, имеют сферическую форму, состоят из одноцепочной
линейной РНК и капсида.
Энтеровирусы стойкие к факторам окружающего среды. Они
длительное время сохраняются и выживают в воде, почве, на некоторых
пищевых продуктах и предметах быта. Вирусы погибают при высушивании,
действии УФ-излучения, окислиелей, формалина, при температуре 50°С в
течение трех минут, при кипячении - через несколько секунд.
Вспышки энтеровирусных инфекций регистрируют в течение всего
года, но больше всего в летние месяцы. Заболевания, вызванные
энтеровирусами отмечаются массовым характером. В отношении
большинства
отсутствуют.
заболеваний
специфические
средства
профилактики
Протозойные кишечные инфекции
Возбудителями протозойных кишечных инфекций являются самые
простые одноклеточные организмы, которые относятся к роду Протозоа.
Амебиоз - инфекционная болезнь, вызванная амебами Entamoeba
histolytica. Возбудитель был открыт в 1875 г. Ф. Лешем. Он существует в
двух стадиях развития: вегетативной и цистной. Вегетативная стадия
имеет несколько форм - тканевую, большую вегетативную, просветную и
предцистную. Циста (клетка в стадии покоя) имеет овальную форму,
диаметр 9-14 мкм, образуется из вегетативных форм в кишечнике.
Просветная форма имеет размер 15-20 мкм, передвигается медленно, живет
в просвете толстой кишки, безвредная, но при определенных условиях
становится патогенной и превращается в тканевую форму. Тканевая форма
имеет размер около 30 мкм, подвижная, проникает в стенку кишки,
вызывает язвенные процессы.
Вне организма человека тканевая и просветная формы погибают через
30 мин. Цисты стойкие в окружающей среде, в воде и фекалиях сохраняются
при температуре 20°С в течение месяца. В продуктах питания, на овощах и
фруктах цисты сохраняются несколько дней.
Источником инфекции амебиоза является человек. Заражение
происходит при заносе цист с продуктами питания, особенно овощами и
фруктами, реже с водой и через предметы домашнего быта.
Цисты, которые попали в кишечник человека, при благоприятных
условиях начинают размножаться, вызывая болезнь. Поражаются
верхний отдел толстой кишки с образованием язв, а временами и прямая
кишка. Возможна перфорация кишечной стенки с развитием гнойного
перитонита. Амебы с током крови часто заносятся в печень, головной
мозг, легкие, вызывая некишечный амебиоз.
Профилактика амебиоза связана с выявлением и лечением носителей
амеб и цист.
1.2. Зоонозные инфекции.
Зоонозные инфекции – это заболевания, которыми болеют люди и
животные. Источником заражения в большинстве зоонозных инфекций
является больное животное или бактерионоситель.
Сибирка или сибирская язва. В России эта болезнь была названа
сибирской язвой в связи с большой эпидемией, описанной на Урале в конце
XVІІI в. С. С. Андреевским. Bacillus anthracis — возбудитель сибирской язвы
у человека и животных.
В. anthracis — крупные палочки, располагаются попарно или
короткими цепочками. Неподвижны, вне организма образуют споры, очень
устойчивые во внешней среде. В организме человека и животных образуют
капсулы. Грам+, аэробы или факультативные анаэробы. Хорошо растут на
простых средах при рН 7,2—7,8. На мясопептонном агаре образуют
шероховатые колонии с неровными краями, напоминающими львиную гриву.
При росте на жидких средах не дают равномерного помутнения, а образуют
осадок на дне пробирки, который напоминает комочек ваты.
Вегетативные формы быстро погибают при кипячении, при
температуре 60°С — погибают через 15 мин, в бульонной культуре в
запаянных ампулах могут сохраняться до 40 лет. Споры сибирской язвы в
почве могут сохранять свою жизнеспособность до 100 лет; кипячение
выдерживают 15—20 мин, при действии 1 % раствора формалина
разрушаются только через 2 часа.
Сибирская язва — антропозоонозная инфекция. Среди животных чаще
всего болеют травоядные, которые заражаются при заглатывании спор во
время выпаса или при поедании загрязненных кормов. У животных
преобладают кишечная и септическая формы заболевания. С мочой и
испражнениями животные выделяют бациллы сибирской язвы в
окружающую среду. Летальность среди животных высокая. Клинические
признаки болезни (судороги, диарея с кровью) проявляются перед гибелью
животного.
Человек заражается при контакте с инфицированным материалом (уход
за больными животными); при употреблении плохо проваренного мяса от
больных животных, а также заражение может произойти через кожные
покровы (порезы, ссадины), куда могут попасть споры сибирской язвы.
Ежегодно в мире регистрируют до 100 тыс. случаев заражения сибирской
язвы. Большую эпидемическую опасность представляют скотомогильники,
особенно если трупы животных, погибших от сибирской язвы, были зарыты
без достаточных предосторожностей.
Сибирская язва проявляется в трех основных клинических формах:
кожной, легочной и кишечной. Патогенность возбудителя сибирской язвы
зависит от капсуло- и токсинообразования. Капсула защищает возбудителя
от клеток фагоцитов, а токсин опосредует проявление признаков и
симптомов сибирской язвы. Токсин действует на ЦНС и может приводить к
летальному исходу.
Клинические проявления зависят от места проникновения возбудителя.
Инкубационный период составляет 2—6 суток. Поскольку в начале
заболевания практически невозможно поставить диагноз, дальнейшее
развитие болезни приводит к летальному исходу. Смерть наступает через 3—
4 дня после начала заболевания
Проводится комплексное лечение больных сибирской язвой,
направленное
против
токсина
и
бацилл.
Больным
вводится
противосибиреязвенный
глобулин
(30—50
мл)
и
проводится
антибиотикотерапия
(пенициллин,
эритромицин,
антибиотики
тетрациклинового ряда и стрептомицин).
Мероприятия по предупреждению сибирской язвы обеспечивают
совместно с ветеринарной службой. Они должны включать своевременное
выявление, изоляцию и лечение больных животных, а также иммунизацию
животных живой вакциной. Профилактика включает тщательную
дезинфекцию помещений, территории и всех предметов, где находились
больные животные. Трупы животных, погибших от сибирской язвы, сжигают
или закапывают в специально отведенном месте (скотомогильник) на
глубину не менее 2 м и засыпают хлорной известью. Кроме того,
ветеринарная
служба
обеспечивает
надзор
за
предприятиями,
занимающимися переработкой мяса, а также осуществляет контроль за
выпуском и реализацией кожевенных и меховых изделий из животного
сырья.
Бруцеллез. Возбудители этого заболевания относятся к роду Brucella.
Впервые палочки бруцеллеза открыл Д. Брюс в 1887 г.
Бруцеллы — мелкие неподвижные палочки или коккобактерии.
Располагаются отдельно, парами или беспорядочно. Грам-, спор и капсул не
образуют. Аэробы. Рост на питательных средах появляется через 4—30
суток, рН среды — 6,5—7,2, оптимальная температура— 37°С.
Бруцеллы очень устойчивы в окружающей среде. В почве,
испражнениях животных, навозе бруцеллы сохраняются от 4 до 5 мес.; в
пищевых продуктах — до 4 мес.; в пыли — 1 мес. Хорошо переносят низкие
температуры. Чувствительны бруцеллы к высокой температуре и действию
дезинфицирующих веществ. При кипячении палочки бруцелл погибают
мгновенно. Быстро погибают при действии дезрастворов группы хлора и
карболовой кислоты.
Источником инфекции бруцеллеза являются домашние животные.
Возбудители передаются человеку через контакт с зараженными фекалиями,
молоком, мочой и мясом. Заразными также являются выделения больных
животных — околоплодная жидкость и влагалищная слизь. В Украине
заболеваемость людей бруцеллезом носит профессиональный характер.
Заражаются главным образом ветеринарный и зоотехнический персонал,
работники молочных ферм и мясокомбинатов и др. Возбудитель попадает в
организм человека через поврежденную кожу, слизистую оболочку
дыхательных путей и ЖКТ, конъюнктиву глаз.
В условиях сельского хозяйства отмечается сезонность заболеваний
бруцеллезом в период окота овец и коз (март— май).
Инкубационный период длится 1—3 недели, иногда больше. В первые
10 суток бактерии размножаются в лимфатических узлах (миндалины,
заглоточные, язычные, подчелюстные, шейные узлы). Через 3 недели
начинается процесс формирования гранулем. Из лимфатических узлов
бруцеллы попадают в кровоток, с током крови они попадают в печень,
селезенку, костный мозг. У больного часто отмечается поражение опорнодвигательного аппарата, кроветворной, нервной и половой систем. Бруцеллез
нередко дает рецидивы, продолжаясь месяцами и годами. Летальный исход
наблюдается редко. Бруцеллез у человека имеет много общих признаков с
туберкулезом, брюшным тифом, малярией. Поэтому лабораторная
диагностика бруцеллеза имеет большое значение.
После перенесенного заболевания у человека вырабатывается
устойчивый иммунитет.
Профилактика заболеваний человека обеспечивается путем проведения
совместно с ветеринарными организациями комплекса общих и
специфических мероприятий. Снижению заболеваемости способствует
элементарное соблюдение правил личной гигиены и режима обработки
сельскохозяйственной продукции.
Туберкулезом болеет много сельскохозяйственных животных.
Вызывается заболевание микобактериями туберкулеза Mycobacterіum
tuberculosis, которые были открыты Р. Кохом в 1882 г. В честь этого
открытия возбудитель туберкулеза до сих пор называют палочкой Коха.
Микобактерии туберкулеза характеризуются полиморфизмом. Это
тонкие, длинные, слегка изогнутые палочки. Иногда имеют небольшие
вздутия на концах. В молодых культурах палочки более длинные, а в старых
склонны к простому ветвлению. Иногда образуются короткие, толстые
палочки. Неподвижны, грамм+, не образуют спор и капсул.
Туберкулезная
палочка
—
это
очень
медленнорастущий
микроорганизм; требовательна к питательным средам, глицеринзависима.
Аэробы, но способны расти и в факультативно анаэробных условиях.
Крайние температурные пределы 25—40°С, opt — 37°С. Реакция среды
почти нейтральная (рН 6,4—7,0), но может расти в пределах рН 4,5—8,0. На
жидких средах туберкулезная палочка образует через 5—7 суток сухую
морщинистую пленку, поднимающуюся на края пробирки. Среда при этом
остается прозрачной. На плотных средах туберкулезная палочка образует
колонии кремового цвета, напоминающие цветную капусту, крошковатые,
плохо снимаются бактериологической петлей. Этот рост наблюдают на 14—
40-е сутки.
По сравнению с другими неспорообразующими палочками
микобактерии туберкулеза очень устойчивы во внешней среде. В проточной
воде они могут сохранять жизнеспособность до 1 года, в почве и навозе — 6
мес., на различных предметах — до 3 мес., в библиотечной пыли — 18 мес., в
высушенном гное и мокроте— до 10мес. При кипячении палочка Коха
погибает через 5 мин, в желудочном соке— через 6 ч, при пастеризации—
через 30 мин. Микобактерии чувствительны к солнечному свету и
активированным растворам хлорамина и хлорной извести.
Туберкулез у человека вызывается двумя основными видами
микобактерий — человеческим (М. tuberculosis) и бычьим (М. bovis), реже
микобактериями птичьего типа (М. avium). Заражение происходит воздушнокапельным и воздушно-пылевым путем, иногда через рот, при употреблении
пищевых продуктов, инфицированных туберкулезными микобактериями,
через кожу и слизистые. Возможно внутриутробное инфицирование плода
через плаценту.
Заражение человека возможно через дыхательные пути при контакте с
больными животными, через молоко и молочные продукты, при
употреблении в пищу недостаточно проваренного мяса больных животных
или куриных яиц.
Профилактика туберкулеза обеспечивается путем ранней диагностики,
своевременного выявления больных и их диспансеризации, обезвреживания
молока и мяса больных животных. Профилактика заключается в проведении
социальных мероприятий (улучшение условий труда и быта населения,
повышение
его
материального
и
культурного
уровня).
Для
иммунопрофилактики используется вакцина БЦЖ — аттенуированные
микобактерии бычьего типа. В Украине вакцинацию проводят всем
новорожденным.
М. bovis — вызывает туберкулез у крупного рогатого скота и в 5%
случаях у человека. Крупный рогатый скот заражается туберкулезом
аспирационно, при вдыхании инфицированной пыли, а также алиментарно —
через зараженные корм и воду. Бацилловыделение с молоком часто
происходит даже у животных, у которых нет клинически выраженных
изменений. В связи с этим большое значение имеет инфицирование человека
молоком или молочными продуктами, полученных от больных животных.
Особую опасность туберкулез крупного рогатого скота и птиц
представляет
для
работников
животноводства
и
птицеводства,
мясокомбинатов, убойных пунктов, среди которых туберкулез носит
выраженный профессиональный характер.
Ящур. Возбудителями зоонозов могут быть и вирусы. Примером
вирусной пищевой инфекции является ящур – острое инфекционное
заболевание, источником инфекции которого являются больные животные –
крупный рогатый скот, овцы, козы и свиньи. Вирус нестоек к нагреванию:
при 60-70°С гибнет через 5-15 мин, при 100°С – моментально. Вирус очень
устойчив к низким температурам, может длительно сохраняться в пищевых
продуктах, например, в масле – до 25 дней, в мороженом мясе – до 145 дней.
Человек может заразиться при контакте с больным животным, при
употреблении сырого молока.
Проявляется заболевание в воспалении с изъязвлением слизистой
ротовой полости.
Мясо, полученное от больных и подозрительных на заболевание
ящуром животных, используют для переработки на колбасы и консервы или
оно должно подвергаться длительной тепловой обработке.
2. Пищевые отравления.
Пищевые отравления микробного происхождения – это острые
заболевания, возникающие в результате употребления пищевых продуктов,
которые массово загрязнены определенными видами микроорганизмов или
содержат токсические для организма вещества микробного происхождения.
Общими признаками для пищевых отравлений микробного
происхождения являются: четкая связь с приемом определенной пищи,
внезапное начало, короткий инкубационный период, быстрое выздоровление
после изъятия из рациона недоброкачественной пищи, а также отсутствие
заражения людей непосредственно при контакте с больными.
Возбудителями пищевых отравлений являются, как правило,
потенциально-патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевания в
результате одновременного попадания в желудочно-кишечный тракт
микробных тел и продуктов их жизнедеятельности – токсинов.
Микробные пищевые отравления делят на токсикоинфекции,
токсикозы (интоксикации) и миксты (смешанной этиологии).
В числе микробных токсикозов различают бактериотоксикозы и
микотоксикозы.
2.1. Токсикоинфекции
Пищевые токсикоинфекции – это острые, нередко массовые
заболевания, возникающие при употреблении пищевых продуктов,
содержащих большое количество (105-106 и более на 1 г или 1 мл продукта)
живых возбудителей и их токсины, выделенные во время размножения или
гибели микроорганизмов.
К
наиболее
распространенным
возбудителям
пищевых
токсикоинфекций относятся бактерии родов Escherichia и Proteus,
ентерококи, Cl. perfringens, Bac. cereus, Vibrio parahaemoliticus и др.
Бактерии Escherichia coli
- постоянные обитатели толстого
кишечника человека, составляют значительную часть нормальной
микрофлоры кишечника и в большом количестве выделяются с фекалиями.
Кишечные палочки мелкие, грамм-, спор не образуют, факультативные
анаэробы. Эшерихии участвуют в регулировании биологических процессов в
толстом кишечнике, синтезируют витамины К2, Е и группы В. При угнетении
деятельности кишечной микрофлоры, в том числе и кишечной палочки,
наблюдается дисбактериоз. В тоже время известно много штаммов
Escherichia coli - возбудителей заболеваний человека.
Сегодня штаммы Escherichia coli делят на патогенные и непатогенные.
Токсичность Эшерихий связана с глюцидо-липидо-протеиновым комплексом
клетки (эндотоксином).
Вместе с токсикоинфекциами вызываются и другие заболевания,
вызванные патогенными штаммами Escherichia coli: менингит, пиелит,
цистит, сепсис и др.
Escherichia coli могут длительное время сохранять жизнеспособность в
грунте, воде, на бытовых предметах; хорошо переносят высушивание,
выдерживают охлаждение до -12…-20С в течение месяца. При t 55-55С –
гибнут в течение 1 часа, 60С – через 15 мин, 100С – 1 сек.
Источниками патогенных штаммов эшерихии являются люди и
животные. Основным источником загрязнения пищевых продуктов являются
люди больные колиэнтеритом и другими заболеваниями, вызываемыми
Escherichia coli, а также бактерионосители. Из животных – больные
колиэнтеритом телята, поросята, ягнята..
Причиной пищевого отравления может быть употребление овощных,
яичных, молочных, мясных, рыбных блюд уже термически обработанных и
зараженных бактериями через инвентарь, оборудование тару, руки в
результате несоблюдения санитарных правил. Заболевание чаще
наблюдается в теплое время года.
При колибактериальной инфекции инкубационный период составляет
4-10 часов, длительность заболевания – 1-3 дня. Клинические проявления
подобны другим токсикоинфекциям.
Профилактика: обнаружение и лечение больных и бактерионосителей
среди персонала пищевых предприятий, ветеринарно-санитарный надзор за
животными с целью выявления больных колиэнтеритом и реализация мяса
больных животных по правилам «условно пригодного» сырья, четкое
соблюдение санитарного режима обработки продуктов питания.
Бактерии рода Proteus включают 5 видов. Это мелкие, граммпалочки, активно двигаются, с четко выраженными гнилостными
свойствами. Факультативный анаэроб, развивается при t 25-37С,
размножается при рН 3,5-12, переносит низкие температуры и высушивание.
При t 60С протей гибнет через час, при 65С – через 30 мин. Токсичность
протея связана с эндотоксином и проявляется при разрушении клетки.
Протей широко распространен в природе, может находиться в
кишечнике здоровых людей, возбудитель гнилостной порчи продуктов. На
пищевые продукты попадает через загрязнение фекалиями людей и
животных во время транспортировки, хранения и технологической
обработки. Чаще всего вспышки протейных токсикоинфекций возникают при
употреблении сырого фарша, кровяных колбас, рыбы, иногда – блюд из
овощей и картофеля, которые приготовлены с нарушением санитарных
правил.
Возбудителями
пищевых
токсикоинфекций
являются
преимущественно Proteus vulgaris и Proteus mirabilis. Инкубационный
период – 4-6 часов, иногда – 24-36. Клинические проявления: t 38,5С, редко
до 40С, боль в животе, многоразовая рвота, стул с частицами крови, в
тяжелых случаях - общая слабость, колики, синюшно-красная окраска кожи.
Особенностью протейной токсикоинфекции является длительный, иногда
возвращающийся характер. Вспышки чаще в теплое время года.
Профилактика – как и при других токсикоинфекциях.
Энтерококки (стрептококки) включены в род Streptococcaceae.
Являются постоянными жителями кишечника человека и животных, часто
обнаруживаются во внешней среде. Это овальные или ланцетоподобные
клетки, располагающиеся попарно или виде коротких цепочек. Некоторые
подвижны. Размножаются при t от 10 до 45С, выдерживают 60С в течение
30 мин, при 85С гибнут за 10 мин. Устойчивы к действию неблагоприятных
факторов, стойки к высушиванию.
Источниками инфицирования пищевых продуктов энтерококками
являются люди и животные; пути заражения – те же, что и при других
токсикоинфекциях. Механизм заражения – фекально-оральный. Как правило
энтерококковые отравления происходят после употребления в пищу
продуктов, не подвергающихся повторной тепловой обработке: ливерных и
кровяных колбас, сосисок, сыра, мясных рубленых изделий, холодца,
картофельного пюре, кремов, пудингов и др.
Энтерококки интенсивно размножаются при комнатной t , вызывают
ослизнение продуктов и придают им неприятный горький вкус.
Инкубационный период – 3-18 часов. Клинические проявления:
тошнота, рвота, боль в желудке и животе, диарея. Длительность заболевания
– от нескольких часов до нескольких дней.
Профилактические мероприятия – см. выше.
Бактерии рода Clostridium. Cl. рerfringens является нормальным
жителем кишечника людей и животных. В грунте сохраняется годами в виде
спор. Является одним из возбудителей газовой гангрены. Cl. perfringens большая полиморфная, с закругленными концами, грамм+ палочка. В
организме людей образует капсулу, во внешней среде – споры. Клостридии
хорошо растут в анаэробных условиях пи t 37-43С, рН 6,0-8,0. Крайние
границы – 16 и 50С. Задерживает рост кухонная соль в концентрации 7-10%.
В кислой среде не размножаются. На вегетативные клетки активно действует
перекись водорода, фенол. Споры выдерживают кипячение в течение
нескольких часов.
Различают 6 типов Cl. perfringens: A, B, C, D, E, F. Пищевые инфекции
вызывают преимущественно типы А, реже – С и F. Микробы выделяют
токсины, имеющие протеолитическую, некротическую и гемолитическую
активность.
Источник заражения пищевых продуктов – люди и животные, наиболее
вероятный фактор передачи – грунтовые загрязнения сырья, и следовательно,
несоблюдение режимов первичной обработки сырья.
Токсикоинфекции могут возникать при употреблении в пищу котлет из
говядины и баранины, тушеного, жареного и вареного мяса, пирогов с
ливером, изделий из куриного мяса, холодца, а также молока, брынзы, рыбы.
Инкубационный период короткий; у больных появляется тошнота
диарея, боль в животе, спазмы, t нормальная. Длительность заболевания – до
5 суток и более. При эпидемических вспышках смертность может составлять
7%, при поражении штаммами С и F – до 30% и более.
Т.к. основной механизм передачи обусловлен сохранностью спор в
продуктах после термической обработки, профилактические мероприятия
включают строгое соблюдение сроков быстрой реализации кулинарных
изделий и блюд из мяса, молока, рыбы для предотвращения прорастания
спор и накопления в продуктах активных вегетативных клеток.
Бактерии Bacillus cereus – аэробные палочки рода Bacillus.
Заболевания вызывают лишь два вида данного рода: B. antracis – возбудитель
сибирки и B. cereus - возбудитель пищевых токсикоинфекций.
B. cereus широко распространены в природе, основная среда обитания –
грунт также встречаются в воде, на растениях и во многих видах продуктов.
Это большие грамм+ палочки, стойки в окружающей среде из-за
спорообразования. Оптимальная температура – 30-32С, минимальная – 1015С; могут расти при концентрации соли 10-12% и сахара – 6-8%. Споры
термостойкие: выдерживают нагревание до 105-125С в течение 10 мин и
более. Вегетативные формы гибнут при 60С в течение 30 мин. При хранении
продуктов при 4-6С размножение бактерий не происходит. Задерживают
рост B. cereus в продуктах концентрация соли более 10%, высокое
содержание жира и сахара (более 60%).
Источник заражения окружающей среды – люди и животные. Путь
передачи – продукты растительного и животного происхождения (жареная
рыба, свинина, ливерная колбаса, копченые колбасы, котлеты, рубленая
свинина, молоко).
B. cereus - условно-патогенный микроорганизм, т.к. для развития
пищевого отравления важен количественный фактор (более 105-106 КУО/г).
Токсическое действие на организм человека оказывают экзотоксины,
выделяемые B. cereus. Инкубационный период – 4-16 часов. Заболевание
начинается остро: тошнота, редко рвота. Коликоподобные боли в животе,
диарея до 10-20 раз в сутки, t нормальная или слегка повышена.
Длительность заболевания – до 2 суток. При тяжелой форме болезни
возможна общая интоксикация организма.
Сальмонеллезы среди пищевых бактериальных отравлений занимают
первое место. Бактерии рода Salmonella относятся к группе патогенных
кишечных бактерий. Это грамм- короткие палочки, активно двигаются при
помощи перитрихиальных жгутиков. Есть и неподвижные формы. Не
образуют спор, факультативные анаэробы. Известно более 2200 антигенных
вариантов, но более 90% сальмонеллезов вызывают типы S. typhimurium –
60% заболевавний, S. enteriditis - 20%, S. cholerae suis – 4,5%.
Сальмонеллы хорошо переносят низкие t: при 0С – живут 142 дня, при
комнатной t активно размножаются и сохраняются в пищевых продуктах: в
засоленном мясе (12-19% соли) – до 3 мес., молоке – до 40 дней, сливочном
масле – до 90 дней, куриных яйцах – до 3 недель, плодах и овощах – до 2
недель.
Хорошо переносят кипячение, большие концентрации хлорида натрия,
некоторых кислот. Их экзотоксины могут длительно сохраняться после варки
мяса. Характерно то, что в зараженных продуктах не изменяются
органолептические свойства.
Главным источником заражения людей являются больные
сальмонеллезом животные и птицы: крупный рогатый скот, свиньи,
домашняя птица, водоплавающая птица. Также заражение может
происходить от домашних животных (собак кошек, черепах) и больных
людей. Т.о. сальмонеллезы относятся к зоонозно-антропонозным
заболеваниям.
Основной путь передачи инфекции – пищевые продукты: мясо (как при
жизни животных, так и после забоя); мясопродукты (при нарушении
технологических режимов и санитарных условий производства и хранения);
молоко и молочные продукты; также известен перекрестный путь – продукты
соприкасаются с инфицированными продуктами животного происхождения
(салаты из овощей, винегреты и т.п.). При нарушении правил личной гигиены
персоналом пищевых предприятий источником и фактором передачи могут
быть выделения больных и бактерионосителей а также зараженные ими
продукты.
Эндотоксин, выделяемый при гибели сальмонелл, вызывает комплекс
пищевой токсикоинфекции. Клинические проявления: острый гастроэнтерит
или гастроэнтероколит. Течение – от легкой формы до очень тяжелой со
смертельным исходом; инкубационный период – 6-24 часа, длительность
заболевания – 1-2 суток, реже – 4-5. Сальмонеллезы могут проходить по типу
токсикоинфекции или как инфекционное заболевание.
Профилактика
сальмонеллезов
базируется
на
комплексных
мероприятиях, включающих строгое выполнение регламентируемых
технологических и санитарных режимов на всех этапах оборота пищевых
продуктов,
а
также
микробиологический
контроль
качества
продовольственного сырья и пищевых продуктов.
2.2. Токсикозы (интоксикации).
Пищевые бактериальные токсикозы развиваются в организме человека
как острое заболевание, вызванное употреблением продуктов питания,
которые содержат микробные экзотоксины. При этом живые микробные
клетки в продукте могут отсутствовать или выделяться в незначительных
количествах.
Стафилококковый токсикоз. Среди микробов-возбудителей пищевых
отравлений стафилококки занимают одно из первых мест. От 20 до 40%
вспышек заболеваний, связанных с использованием пищевых продуктов,
являются результатом стафилококкового отравления.
Пищевые отравления возникают в результате накопления в продуктах
энтеротоксинов, которые выделяют стафилококки, размножающиеся в
продукте. Стафилококки – шаровидные, грамм+ бактерии, делящиеся в
нескольких плоскостях.
Род Staphylococcus включает 3 вида: Staph. aureus, Staph. epidermidis и
Staph. saprophiticus.
Патогенными свойствами характеризуется
преимущественно стафилококки вида Staph. aureus – «золотистый».
Возбудителями пищевых токсикозов являются штаммы, выделяющие
экзотоксин – энтеротоксин, поражающий тонкий кишечник.
Основные источники возбудителей
- люди,
болеющие
гнойничковыми заболеваниями, и бактерионосители. У человека патогенные
стафилококки локализуются на коже, слизистой носоглотки, кишечнике.
Поэтому пути загрязнения могут быть разными: контактно-бытовыми и
воздушно-капельными. Реже источником заражения могут быть животные.
Стафилококки размножаются при t 10-45С, оптимум – 35-37С.
Клетки стафилококков гибнут при 70-80С в течение 10-30 минут
нагревания. В высушенном состоянии стафилококки сохраняются 6 мес. И
более, в замороженном – несколько лет. Бактерицидными для стафилококков
являются многие органические кислоты, соляная, хлорамин, стойки к солям и
сахару (необходимо соли более 12%, сахара – более 60%).
Биологической особенностью стафилококков является выраженный
микробный антагонизм, поэтому наиболее активно они размножаются в
пищевых продуктах, прошедших тепловую обработку, при которой основная
микрофлора сырья уничтожена или угнетена в развитии, а также в продуктах
с высоким содержанием соли и сахара.
Благоприятной средой для накопления стафилококками энтеротоксина
является мясо и мясопродукты, молоко и молочные продукты. В
кисломолочных продуктах молочная кислота тормозит размножение
стафилококков. Оптимальной средой для развития стафилококка и
токсинообразования являются кондитерские изделия с заварным кремом при
концентрации сахара ниже 50%, в которых при t 36-37С энтеротоксин
накапливается за 4 часа. В мясном фарше, вареном мясе при оптимальной t
(35-37С) энтеротоксин накапливается через 14-26 часов, в картофельном
пюре и кашах – через 5-8 часов.
Энтеротоксины, накопившиеся в среде, более стойкие к факторам
внешней среды, чем микробные клетки, и сохраняют свою активность в
условиях, при которых размножение стафилококков и токсинообразование
угнетается. Так, в нейтральной и слабокислой среде для полного разрушения
энтеротоксинов необходимо 2-часовое кипячение.
Т.о. стафилококковые отравления возникают, в основном, после
употребления мяса и мясных продуктов, кондитерских изделий с заварным
кремом, в условиях предприятий массового питания и в быту –
картофельного пюре, пшеничной каши, макарон «по-флотски», сладких
крахмалсодержащих подлив, окрошек и т.д.
Профилактика включает:
выявление
источников
загрязнения
пищевых
продуктов
стафилококками;
- обеззараживание возможного пути передачи возбудителя, в том
числе, обеспечение условий приготовления, хранения и реализации пищевых
продуктов, при которых не образуется энтеротоксин.
С этой целью санитарными правилами предусмотрены:
- отстранение от работы с пищевыми продуктами лиц, больных
гнойничковыми заболеваниями;
- лечение работников пищевой промышленности – бактерионосителей
стафилококков в верхних дыхательных путях;
- сезонное регламентирование ассортимента продукции (например,
запрет производства и реализации кондитерских изделий с заварным кремом
в летний период).
Ботулизм – бактериальный токсикоз, часто со смертельным исходом,
возникает при употреблении пищи, содержащей токсин, производимый
бактериями Clostridium botulinum. Токсин ботулизма рассматривается как
наиболее сильнодействующий яд, входящий в арсенал бактериологического
оружия. Свое название ботулизм получил от лат. «botulus» - колбаса, т.к.
первые вспышки данного заболевания были описаны при употреблении
кровяных колбас (1792 г, Германия).
Cl.
botulinum – большая с закругленными концами палочка,
малоподвижна, имеет до 4-30 жгутиков, грамм+, образует споры, анаэроб.
Различают 7 серотипов – A, B, C, D, E, F, G, продуцирующих экзотоксин
(нейротоксин), который по силе действия превышает все известные
биологические яды. Наибольшим токсическим действием обладают серотипы
А, В, Е. Ботулинический токсин имеет белковое происхождение, он стоек к
действию протеолитических ферментов и всасывается организмом
неизмененным.
Ботулизм – самое тяжелое пищевое отравление. За последние годы
смертность от него достигла 20%. Инкубационный период – 4-72 часа. За это
время токсин всасывается в кишечнике и достигает ЦНС, где фиксируется яд
и вызывает нервно-паралитические симптомы поражения организма. При
попадании в ЦНС токсин не нейтрализуется даже антитоксической
сывороткой.
Только
своевременная
диагностика
и
введение
противоботулической сыворотки могут обеспечить выздоровление.
Cl. botulinum широко распространен в природе: споры находятся в
грунте и воде. Источник загрязнения окружающей среды – люди, домашние
и дикие животные, птицы, рыбы, ракоподобные, в кишечнике которых
находятся споры клостридий.
Оптимальная t для роста и размножения – 20-37С, вегетативные
клетки гибнут при нагревании до 80С за 30 мин, но споры выдерживают
кипячение в течение 6 часов, при 105С они сохраняются 2 часа, при 120С до 10 мин. При t 12-14С и ниже размножение Cl. botulinum угнетается, но
споры выдерживают замораживание до -190С. Кислая среда (рН 4,4-3,7)
тормозит развитие бактерий.
Экзотоксины Cl. botulinum термостойки, не гибнут при кипячении в
течение 10 мин, не гибнут в замороженных продуктах, стойкие к высоким
концентрациям соли, высокой кислотности, сохраняют активность в
консервах до 6-8 месяцев.
Заражение обусловлено фекалиями, содержащими споры клостридий.
Для массового прорастания спор и выделения экзотоксинов необходимы
анаэробные условия и определенное время, поэтому ботулизм никогда не
возникает после употребления свежеприготовленных блюд. Наибольшее
количество
случаев
ботулизма
возникает
при
употреблении
консервированных продуктов, не подлегающих термической обработке перед
употреблением (домашние маринованные грибы (30% случаев), рыба
домашнего засола и рыба вяленная (28%), консервированные овощи и
фрукты (20%), сало (11%), мясные консервы (10%).
Органолептические свойства продуктов, зараженных Cl. botulinum и
содержащие их токсины, не всегда меняются. Возможен запах прогорклого
масла, появление деформаций (бомбажа) консервных банок.
Профилактика включает:
- максимальное удаление спор клостридий из сырья т.е. эффективная
первичная и термическая обработка сырья;
предупреждение возможного развития спор, оставшихся в
полуфабрикатах, и накопление токсина.
Так, не рекомендуется консервировать в домашних условиях мясо,
рыбу, растения и овощи, растущие в земле, грибы. Мариновать плоды и
овощи необходимо при концентрации кислоты не мене 5-8%. Консервы
нельзя хранить при комнатной t. Обеззаразить токсин ботулизма можно
термической обработкой перед едой некоторых консервированных
продуктов. Санитарными правилами торговли прод. товарами запрещается
без лабораторного анализа реализация консервов с признаками бомбажа или
повышенным уровнем брака (более 2%): негерметично закупоренными
крышками, деформациями корпуса и др.
Микотоксикозы. К пищевым отравлениям этой группы относят как
острые. Так и хронические заболевания, вызванные употреблением
продуктов, загрязненных микотоксинами – метаболитами микроскопических
грибов.
Микотоксины в организме человека оказывают нейротоксическое
действие, поражают печень, почки, сердечно-сосудистую систему. Многие из
них могут изменять генетическую информацию, вызывать уродства у
потомства, стимулировать рост злокачественных опухолей. Известно более
250 видов плесневых грибов, продуцирующих около 100 токсических
веществ.
Профилактика микотоксикозов включает строгое соблюдение правил
переработки и хранения пищевой продукции, которые предупреждают
развитие микроскопических грибов и продуцирование микотоксинов, а также
их обеззараживание. Вместе с тем, самым важным методом профилактики
микотоксикозов является санитарный контроль качества продовольственного
сырья и пищевых продуктов, при котором устанавливается соответствие
содержания в них микотоксинов действующим регламентам.
По медико-биологическим требованиям микотоксины отнесены к
группе критериев безопасности – «токсические элементы», их допустимое
содержание в продуктах выражается гранично (предельно) допустимой
концентрацией (ГДК) в массе продукта. В продуктах детского и
диетического питания присутствие микотоксинов запрещено.
Наиболее токсигенными и распространенными в природе являются
афлатоксин, патулин, охратоксины, трихотецены, эрготоксины и зеараленон
(таблица).
Таблица – Микотоксины и их продуценты
Микотоксин
Продуценты
Афлотоксины
Aspergillus
flavus,
Aspergillus
parasiticus
Патулин
Penicillium
expansum
Охратоксины
Aspergillus
ochraceus
Penicillium
viridicatum
Fusarium
sporotrichoides
Трихотецены
Зеараленон
Эрготоксины
(алкалоиды
рожков)
Характер действия на
организм
Поражения печени, почек,
нервной
системы,
рак
печены,
угнетение
иммунитета
Продукты, поражаемые
грибом
Зерновые,
масличные
культуры, бобы зерна
какао, кофе, кукурузы.
Риса, пшеницы, ячменя,
орехи; молоко, мясо, яйца
птиц
Злокачественные
Овощи, фрукты, ягоды и
новообразования, поражение продукты их переработки
печени, сердечно-сосудистой
и нервной системы
Заболевания почек
Зерновые,
бобовые,
какао, кофе, корма
Фузариозотоксикозы
– Зерновые, зернобобовые,
поражения
кроветворной масличные культуры
системы,
нервной
(алиментарно-токсическая
алейкия,
отравление
«пьяный хлеб»)
Penicillium
Мутагенное действие
Зерновые.
Масличные
(разные виды)
культуры
Рожок
Эрготизм –поражение ЦНС, Зерновые культуры
склероции
- гладкой мускулатуры и др.
Claviceps
purpurea
Модуль 3
Тема: МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ
НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ
1. Микробиология кожи и кожаных изделий.
2. Микробиология резиновых изделий.
3. Микробиология текстильных товаров.
К изменениям качества непродовольственных товаров и материалов,
вызванных микроорганизмами, относят:
- изменение окраски и развитие грибов (на хлопке, бумаге,
полихлорвиниле или краске);
- коррозию металлов;
- деформацию – вздутие малярного покрытия, вызванное грибами;
- расслоение масляно-водной эмульсии, вызванное бактериями;
- вибрилизацию – раздвоение волокнистых материалов;
- изменение механических свойств (снижение прочности хлопка);
- изменение электрических свойств (снижение сопротивления
электроизоляционных материалов);
- изменение оптических свойств (опалесценции стекла);
- изменение химических свойств (распад целлюлозы в тканях или
составных краски);
- изменение органолептических свойств (появление неприятного запаха
товара или материала).
Разложение непродовольственных товаров и материалов под влиянием
микроорганизмов происходит постепенно и имеет следующие фазы:
- фаза заражения микроорганизмами (через загрязненную воду, грунт,
воздух);
- фаза инкубации – время от заражения до появления первых признаков
разложения материала;
- фаза разложения – время от появления первых признаков до полного
разложения материала.
1. Микробиология кожи и кожаных изделий.
Основным компонентом сырой кожи являются белки (коллаген,
эластин и кератин, а также альбумины и глобулины). В составе кожи
содержание воды составляет 65-75%, белков – около 33%. Кроме того, в ее
состав входят: 0,5-2% липидов, около 0,5% минеральных веществ,
незначительное количество пигментов и углеводов.
Микрофлора кожи ее микробиологические разложение находится в
прямой зависимости от рода кожи, метода ее окраски и использованных
красителей, а также способа дубления.
Развитие микроорганизмов на поверхности кожи проявляется в виде
пятен разного цвета, особенно заметных на крашеной коже:
- серо-белые пятна – образуются в результате развития бактерий
Bacillus megaterium на кожах, крашенных растительными красителями;
- серо-бронзовые и фиолетовые – в результате развития плесневых
грибов Aureobasidium или Paecilomyces на кожах, крашенных растительными
красителями;
- фиолетовые пятна – в результате развития грибов Aspergillus nidulons
на кожах, крашенных растительными красителями;
- красные пятна – в результате развития грибов Aureobasidium или
Paecilomyces на кожах, крашенных экстрактом guebracho;
- серые и черные – в результате развития гриба Aspergillus niger;
- розовые и красные пятна – в результате развития грибов
Chaetospharia, Rhodotorula rubra, Penicillium islandicum, Penicillium
purpurogenum и других м/о;
- зеленые пятна – под влиянием гриба Verticillium glaucum на кожах,
окрашенных растительными или хромовыми красителями, предназначенных
для изготовления изделий спортивного ассортимента;
- желто-бронзовые, темно-бронзовые, серые и зелено-бронзовые пятна
– в результате развития грибов рода Aspergillus и Penicillium на коже цвета
беж, предназначенной для изготовления спортивного ассортимента.
Главную роль в развитии микроорганизмов и появлении дефектов на
кожаных изделиях играют: содержание воды, содержание питательных
веществ и отсутствие антисептиков.
При микробиологическом исследовании обуви необходимо учитывать
возможность наличия патогенных грибов и бактерий. К грибам,
вызывающим грибковые заболевания ног, относят грибы рода Trichophyton
mentagrophytes,
Trichophyton
vernecosum,
Microsporum
gypseum,
Epidermophyton flocosum, а также некоторые виды рода Candida. Из числа
бактерий, которые могут быть причиной заболевания кожи ног, необходимо
отметить Staphylococcuc aureus и Bacillus megaterium.
Чаще всего в кожаном производстве используют антисептик 4нитрофенол. Н задерживает в мокрой коже развитие микроорганизмов на 14
дней. К другим антисептикам относят 4-нитрофенолан содовый, -метило-4хлорфенол, пентахлорфенол, о-фенилофенол.
2. Микробиология резиновых изделий.
Одним из свойств резиновых изделий является их устойчивость к
микроорганизмам.
Латекс каучука натурального, а также натуральный каучук очень
нестойкие против воздействия микроорганизмами. Поэтому при покупке
импортных продуктов из каучука необходимо обратит внимание на степень
повреждения их грибами. А в отдельных случаях необходимо получить
экспертные данные об антисептиках, которые использовались на стадии
получения латекса и каучука.
Микрофлора латекса представлена, в основном, бактериями и
дрожжами.
В состав резиновых смесей входит большое количество компонентов,
поэтому необходимо знать их микробиологическую стойкость. Это имеет
важное значение при прогнозировании микробиологических свойств
резиновых изделий.
Резиновая обувь может быть причиной грибковых заболеваний ног.
Причиной этих же заболеваний могут быть резиновые покрытия пола и
разные резиновые изделия, использующиеся в бассейнах, банях и др.. в этих
изделиях неоднократно находили такие виды патогенных грибов, как
Trichophyton
rubrum,
Trichophyton
mentagrophytes,
Epidermophyton
flocosum.эти виды грибов являются возбудителями заболеваний кожи и
ногтей у человека.
Наилучшим антисептиком для резиновых изделий считается
пентахлорфенол в концентрации 2,5 части на 100 частей каучука. В рабочей
обуви количество возбудителей можно уменьшить, используя подстилки из
ткани, пропитанные антисептиками.
3. Микробиология текстильных товаров.
Текстильные товары готовят из волокон натуральных и химических.
Натуральные бывают растительного и животного происхождения. На
растительные волокна микроорганизмы попадают их грунта, воды, внешней
среды. Источником загрязнения волокон животного происхождения
являются воздух, вода. Тело животных. Волокна являются потенциальными
питательными веществами для микробов, особенно при достаточной
влажности и доступе воздуха.
Хлопок-сырец сильно загрязнен бактериями и плесневыми грибами,
распространенными в грунте и на поверхности растений: бактерии рода
Bacillus и Flavobacterium, плесневые грибы родов Fusarium, Hormodendrum,
Alternaria, Sporotrichum и Monillia. Споры бактерий и грибов могут
сохранять жизнеспособность при переработке и в готовых изделиях..
При вымачивании льна и конопли специально создают условия, при
которых развиваются микроорганизмы, продуцирующие пектолитические
ферменты.
Негативное влияние микроорганизмов возрастает в результате
длительного хранения сырья и эксплуатации готовых изделий во влажных
помещениях, при постоянном контакте с грунтом или водой. Развитие грибов
проявляется в виде пятен разного цвета:
- желто-оранжевые пятна являются результатом развития грибов
Oidium aurautiacum, Aspergillus flavus, Aspergillus ochraceus, Aspergillus
glaucus;
- зеленые и оливково-зеленые – Penicillium crustaceum, Penicillium
glaucum, Aspergillus galucus, Aspergillus versicolor, Aspergillus fumnigatus, а
также Trichoderma viride и рода Botrytis;
- красные пятна – Aspergillus rubber, Aspergillus roseus;
- фиолетовые пятна – грибы рода Fusarium;
- бронзовые пятна – Cladosporium herbarium и грибы рода
Hormodendrum;
- темно-бронзовые и черные пятна – Mucor mucedo, Rhizopus nigricans,
Aspergillus niger, Aspergillus terreus, а также грибы родов Stemphylium и
Curvularia.
Развитие микроорганизмов придает волокнам неприятный затхлый
запах. Если процесс зашел далеко, то изделия теряют свою прочность.
Процесс разложения клетчатки волокон растительного происхождения
происходит в результате действия экзоферментов которые выделяются
микроорганизмами. Гифы грибов проникают внутрь волокна и разрушают
его с внутренней и внешней сторон. Разложение клетчатки начинается когда
влажность растительных волокон или изделий из них превышает 10%.
Микрофлора органических волокон животного происхождения
обусловлена белковой природой этих волокон. Главной составляющей
шерсти является белок ά-кератин. На шерсти были найдены плесневые
грибы, актиномицеты, бактерии и дрожжи. Плесневые грибы, такие как
Alternaria, Stemphylium, Oospora, Penicillium полностью
или частино
разрушают структуру шерсти. Изменяют структуру - плесневые грибы
Fusotium, Aspergillus, Dematium, Trichoderma, Cephalothecium. Из бактерій
шерсть разрушают некоторые аэробные бациллы.
Еще до стрижки руно является хорошей средой для развития
микроорганизмов. У основания шерстяного волокна могут быть разные
несвойственные окраски:
- голубые, бронзовые, красные и зеленые окраски, вызванные
развитием бактерий Pseudomonas aeruginosa;
- фиолетовые окраски – Chromatobacterium violaceum;
- розовые – Bacillus subtilis.
Почти
всегда
возбудителями
данных
дефектов
являются
спорообразующие бактерии из группы гнилостных, которые ведут
разложение белковых веществ шерстяного волокна.
Признаки микробиологической порчи проявляются не только в
изменении окраски, но и в потере однородности пряжи или ткани, а главное –
в появлении затхлого запаха. Развитие бактерий в шерстяных изделиях
может происходить при их хранении во влажном состоянии, т.е. при
недостатоной сушке после изготовления, также при перевозке морским
транспортом. Пот, которым загрязнены изделия, способствует развитию
бактерий.
Лучше всего бактерии развиваются при температуре 30-40С и рН 8-8,5
(в кислой среде гнилостные бактерии не развиваются). Деятельность
бактерий в недосаточно высушенной шерсти может привести к ее
согреванию и даже самозажжения. Причиной самосогревания шерсти
являются термофильные бактерии, например Bacillus coagulaus, Bacillus
stearthermophilus, а также Bacillus subtilis.
Выявлена причастность микроорганизмов к разложению некоторых
синтетических волокон и тканей. Развитие микробов на этих тканях может
создавать для человека опасность передачи инфекции. Кроме того, в
результате деятельности м/о снижается плотность полистероловых волокон
на 20%, а полиамидных – на 30%.
С целью защиты волокон и тканей от разрушения и увеличения срока
эксплуатации
текстильных
товаров
проводятся профилактические
мероприятия. Одним из направлений является добавление к волокнам
препаратов, задерживающих рост бактерий или вызывающих их гибель.
В зависимости от типа и активности препарата, используемого для
обработки, его концентрации на волокне, условий внешней среды, материалы
имеют бактерицидные (фунгицидные) свойства – вызывают гибель бактерий
или бактериостатические (фунгистатические) свойства – только
задерживают рост бактерий.
Защита тканей от м/о осуществляется разными способами:
1) механическим устранением контакта волокнистого материала со
спорами,
бактериями
или
насекомыми
(покрытие
поверхности
непроницаемой пленкой);
2) нанесением ядовитых для м/о веществ – фунгицидов или
гермицидов;
3) химическим изменением волокон (придание им несъедобности для
м/о).
К текстильным материалам бытового назначения применяют 2 и 3
способы при условии, что обработка не изменяет основные свойства
материалов.
Для придания тканям антимикробных свойств используют:
- гексахлорофен;
- специальные красители;
- соединения серебра и меди;
- антибиотики группы неомицина;
- соединения нитрофуронового ряда;
- галоидопроизводные фенолов и салициланилидов.
Антимикробная обработка не должна придавать изделиям запах,
изменять их физико-механичесике и гигиенические всойства, препятствовать
окрашиванию. Она должна быть стойкой к действию света, тепла,
окислителей, сохраняться в течение всего периода эксплуатации.