вирусных частиц) инфекционного агента, необходимых для заражения организма. Вирулентность может значительно колебаться для представителей одного вида микроорганизма. При поддержании инфекционного агента в лабораторных условиях его вирулентность часто ослабляется, что используется при производстве вакцины Изменения вирулентности, как в сторону усиления, так и ослабления можно также добиться в результате мутагенного воздействия на инфекционный агент.

Способность микроорганизмов, в частности, бактерий, заражать организм-хозяин описывается в количестве бактерий, которое достаточно для заражения, пути проникновения в организм, эффективности защитных механизмов заражаемого организма, а также факторов вирулентности. Факторы вирулентности бактерий — обычно белки или другие молекулы, синтезируемые ферментами клетки. Эти белки и ферменты кодируются как хромосомальной ДНК микроорганизма, так и ДНК, содержащихся в клетке ДНК бактериофагов и плазмид.

24. Определение экологии и ее основные понятия: аутэкология, демэкология, синэкология. Особенности микробной экологии.

Экология - наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Аутэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой.

Демэкология - экология популяций — раздел общей экологии, объектами изучения которого являются изменение численности популяций, отношения групп внутри них. В рамках демэкологии выясняются условия, при которых формируются популяции. Демэкология описывает колебания численности различных видов под воздействием экологических факторов и устанавливает их причины.

Синэкология - раздел экологии, изучающий многовидовые сообщества организмов — биоценозы.

Микробная экология – раздел экологии, изучающий особенности взаимодействия колоний микроорганизмов с окружающей средой и между собой. Ввиду огромной роли микроорганизмов в экосистемах является одним из самых важных аспектов при рассмотрении взаимоотношений микроорганизмов. В экосистемах микроорганизмы обычно выполняют роль редуцентов (уничтожая мертвые органические остатки, попадающие в почву).

Многочисленные микроорганизмы окружающей среды участвуют в процессах круговорота веществ в природе, уничтожают остатки погибших животных и растений, повышают плодородие почвы, поддерживают устойчивое равновесие в биосфере. В качестве нормальной микрофлоры они выполняют ряд полезных функций для организма человека.

Почва заселена разнообразными микроорганизмами, которые принимают участие в процессах почвообразования и самоочищения почвы, кругооборота в природе азота, углерода и других элементов. В почве обитают бактерии, грибы, лишайники (симбиоз грибов с цианобактериями) и простейшие. Численность бактерий в почве достигает 10 млрд клеток в 1 г. На поверхности почвы микроорганизмов относительно мало, так как на них губительно действуют УФ-лучи, высушивание и другие факторы.

Микрофлора воды отражает микробный пейзаж почвы, так как микроорганизмы, в основном, попадают в воду с ее частичками. В воде формируются определенные биоценозы с преобладанием микроорганизмов, адаптировавшихся к условиям местонахождения, т. е. физико-химическим условиям, освещенности, степени растворимости кислорода и диоксида углерода, содержания органических и минеральных веществ и т. д.

С микрофлорой почвы и воды взаимосвязана микрофлора воздуха. В воздух также попадают микроорганизмы из дыхательных путей и с каплями слюны человека и животных. Здесь обнаруживаются кокковидные и палочковидные бактерии, бациллы, клостридии, актиномицеты, грибы и вирусы. Солнечные лучи и другие факторы способствуют гибели микрофлоры воздуха. Большее количество микроорганизмов присутствует в воздухе крупных городов, меньшее — в воздухе сельской местности. Особенно мало микроорганизмов в воздухе над лесами, горами и морями. Много микроорганизмов содержится в воздухе закрытых помещений, микробная обсемененность которых зависит от условий уборки помещения, уровня освещенности, количества людей в помещении, частоты проветривания и др.

25. Влияние физических факторов на рост микроорганизмов: температура, влажность, излучения.

Изменение условий внешней среды оказывает воздействие на жизнедеятельность микроорганизмов. Физические, химические, биологические факторы среды могут ускорять или подавлять развитие микробов, могут изменять их свойства или даже вызывать гибель.

К факторам среды, оказывающим наиболее заметное действие на микроорганизмы, относятся влажность, температура, кислотность и химический состав среды, действие света и других физических факторов.

Влажность. Микроорганизмы могут жить и развиваться только в среде с определенным содержанием влаги. Вода необходима для всех процессов обмена веществ микроорганизмов, для нормального осмотического давления в микробной клетке, для сохранения ее жизнеспособности. Бактерии относятся в основном к влаголюбивым, при влажности среды ниже 20

% их рост прекращается. При снижении содержания воды в среде рост микроорганизмов замедляется и может совсем прекращаться. Некоторые микробы очень устойчивы к высушиванию, некоторые бактерии и дрожжи в высушенном состоянии могут сохраняться до месяца и более.

Температура. Температура — важнейший фактор для развития микроорганизмов. Для каждого из микроорганизмов существует минимум, оптимум и максимум температурного режима для роста.

По этому свойству микробы подразделяются на три группы:

психрофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при низких температурах с минимумом при -10-0 °С, оптимумом при 10-15 °С;

мезофилы - микроорганизмы, для которых оптимум роста наблюдается при 25-35 °С, минимум — при 5-10 °С, максимум — при 50-60 °С;

термофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при относительно высоких температурах с оптимумом роста при 50-65 °С, максимумом — при температуре более 70 °С.

Большинство микроорганизмов относится к мезофилам, для развития которых оптимальной является температура 25-35 °С. Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, но не убивают их. При воздействии высокой температуры, превышающей максимум выносливости микроорганизмов, происходит их отмирание.

Свет. Некоторым микроорганизмам свет необходим для нормального развития, но для большинства из них он губителен. Ультрафиолетовые лучи солнца обладают бактерицидным действием, т. е. при определенных дозах облучения приводят к гибели микроорганизмов. Бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей ртутно-кварцевых ламп используют для дезинфекции воздуха, воды, некоторых пищевых продуктов. Инфракрасные лучи тоже могут вызвать гибель микробов за счет теплового воздействия. Негативное воздействие на микроорганизмы могут оказывать электромагнитные поля, ионизирующие излучения и другие физические факторы среды.

26. Влияние химических факторов на рост микроорганизмов: реакция среды (рН), окислительно-восстановительные условия (концентрация кислорода), питательные и токсичные вещества.

Реакция среды. Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от концентрации водородных (Н+) или гидроксильных (ОН-) ионов в субстрате, на котором они развиваются. Для большинства бактерий наиболее благоприятна нейтральная (рН около 7) или слабощелочная среда. Плесневые грибы и дрожжи хорошо растут при слабокислой реакции среды. Высокая кислотность среды (рН ниже 4,0) препятствует развитию бактерий, однако плесени могут продолжать расти и в более кислой среде. Подавление роста гнилостных микроорганизмов при подкислении среды имеет практическое применение. Добавление уксусной кислоты используется при мариновании продуктов, что препятствует процессам гниения и позволяет сохранить продукты. Образующаяся при квашении молочная кислота также подавляет рост гнилостных бактерий.

Химические факторы. Некоторые химические вещества способны оказывать на микроорганизмы губительное действие. Химические вещества, обладающие бактерицидным действием, называют антисептиками. К ним относятся дезинфицирующие средства (хлорная известь, гипохлориты и др.), используемые в медицине, на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания.

Биологические факторы. Между различными микроорганизмами могут устанавливаться разные взаимоотношения: симбиозвзаимовыгодные отношения; метабиоз — жизнедеятельность одного за счет другого без принесения вреда; паразитизм — жизнедеятельность одного за счет другого с причинением ему вреда; антагонизм — один из видов микроорганизмов угнетает развитие другого, что может привести к гибели микробов.

27. Статические характеристики микробных популяций.

К статическим характеристикам популяции относятся общая численность и плотность, пространственное распределение особей, а также демографическая структура (возрастной состав) популяции.

Численность – количество клеток в единице обьёма.

Плотность – количество клеток (биомассы) в единице обьёма субстрата.

Демографическая структура – возраст культуры/колонии.

28. Динамические характеристики микробных популяций.

К динамическим характеристикам популяции относятся рождаемость и смертность в популяции. Для микробных популяций данный показатель напрямую зависит от совокупности условий окружающей среды и субстрата поэтому. Очень часто для определения этих показателей используют метод измерения оптической плотности, что позволяет вычислить скорость роста или смертность популяции в относительных единицах.

29. Механизмы генетической гетерогенности микробных популяций. Мутации, диссоциации, генетический обмен.

Гетерогенность фенотипов — универсальное свойство любой популяции живых организмов, которое проявляется в том, что в популяции одновременно присутствуют особи, отличающиеся друг от друга по совокупности наследуемых либо ненаследуемых признаков. От полиморфизма популяции гетерогенность отличается, прежде всего, тем, что в первом случае предполагается наличие в популяции двух или нескольких устойчивых генетических разновидностей, находящихся в длительном равновесии друг с другом. Тогда как во втором случае неоднородность свойств индивидуальных организмов является следствием реализации тех адаптивных возможностей, которые уже заложены в геноме организма.

Прокариоты способны изменять уровень гетерогенности своих популяций, поддерживая его адекватным условиям среды. В частности, это проявляется в явлении гистерезиса, когда условия предварительной инкубации популяции микроорганизмов определяют ее реакцию на внешние воздействия.

Мутация– изменение первичной структуры ДНК, проявляющееся наследственно закрепленной утратой или изменением какого-либо признака или группы признаков.

Фенотипическим проявлением мутаций могут быть: изменение морфологии бактериальной клетки, возникновение потребностей в факторах роста (например, в аминокислотах, витаминах), т.е. ауксотрофностью; появление устойчивости к антибиотикам; изменение чувствительности к температуре; снижение вирулентности (аттенуация).

Мутации могут быть спонтанными, т.е. возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, и индуцированными. Спонтанные мутации проявляются в результате ошибок репликации ДНК и вследствие перемещения подвижных генетических элементов в процессе роста и размножения бактерий. Индуцированные мутации возникают под влиянием внешних факторов, которые называются мутагенами.

Диссоциация бактерий - появление в популяции бактерий особей, отличающихся от исходного типа внешним видом и структурой колоний, а также наследственно закреплёнными изменениями нек-рых морфологич., культуральных и биол. свойств. При этих изменениях осн. таксономич. характеристики данного вида обычно сохраняются. Д. б. наблюдается у бактерий всех видов и возникает как в инфицированном организме, так и вне его. Признаком Д. б., доступным наблюдению, является изменение колоний на плотной питательной среде.

У бактерий существует и горизонтальный перенос генов, при котором из клетки-донора в клеткуреципиента передается часть генетического материала (хромосомы), в результате образуется неполная зигота, или мерозигота. Затем переданный фрагмент хромосомы донора спаривается с хромосомой реципиента с последующей рекомбинацией. За рекомбинацией следует процесс репликации ДНК и деления,возникают клетки, содержащие только рекомбинантную хромосому,