Влияние излучения

Более 1200 нм – радиоволны

800-1200 нм – инфракрасное излучение

400 – 800 нм – видимый свет

200-400 нм – ультрафиолетовое излучение

Менее 200 нм – ионизирующее излучение

Эффекты, вызываемые облучением живых организмов:

200-300 нм – повреждение ДНК и белков

300-500 нм – фотореактивация ДНК

300-750 нм – фототаксис и фотосинтез эукариот

300 – 1100 - фототаксис и фотосинтез прокариот

Важнейшим источником естественного излучения является солнечная радиация. Основная масса падающей на Землю солнечной энергии (примерно 75%) приходится на долю видимых лучей, почти 20% — на ИК-область спектра и только приблизительно 5% — на УФ с длиной волны 300 — 380 нм.

Все живые организмы находятся под воздействием разных видов излучения. Эффекты, вызываемые облучением живых организмов, зависят от длины волны излучения и его дозы. Излучение в области длин волн от 300 до 1100 нм, обеспечивает возможность осуществления фотосинтеза, фототаксиса, фотореактивации ДНК, синтеза некоторых макромолекул. Для излучений с длиной волны больше 1100 нм к настоящему времени не зарегистрировано каких-либо биологических эффектов. Основное действие ИК-излучения — ускорение движения молекул (нагревание). Действие коротковолнового излучения на организмы приводит к возникновению мутаций. Начиная с 300 нм и дальше, излучение индуцирует фотосинтетические и фототактические реакции, при этом у прокариот диапазон длин волн, в котором возможны оба процесса, значительно шире, чем у эукариот.

Фотосинтез, сопровождающийся выделением O₂, свойственный всем эукариотным организмам и двум группам эубактерий (цианобактериям и прохлорофитам), возможен в диапазоне от 300 до 750 нм. Для эубактерий, способных к осуществлению бескислородного фотосинтеза, диапазон излучений, обеспечивающих фотосинтетическую активность, увеличивается в сторону более длинных волн, захватывая ближнюю ИК-область: для зеленых бактерий вплоть до 840 нм, пурпурных — до 920 нм, а для некоторых представителей этой группы — до 1100 нм.

Прямой солнечный свет убивает почти все виды бактерий,за исключением пурпурных и фотобактерий. Биологическое действие солнечного света на микробы обусловлено находящимися в нём 

ультрафиолетовыми лучами. После проникновения в клетку  они вызывают фотохимические и окислительные процессы, губительно действующие на микроорганизмы. Ультрафиолетовые лучи убивают через несколько минут и вегетативные формы и споры.

Отношение к кислотности среды.

Концентрация ионов водорода в окружающей среде действует на организм прямо или косвенно (через влияние на ионное состояние и доступность многих неорганических ионов и метаболитов, стабильность макромолекул, равновесие электрических зарядов на поверхности клетки). При низких значениях рН растворимость углекислоты понижается, а растворимость некоторых ионов (Cu++, Mo++, Mg++, Al+++) возрастает и достигает токсичных уровней. Наоборот, при высоких значениях рН растворимость многих катионов (Fe++, Ca++, Mg++, Мn++), необходимых клетке, понижается, они становятся недоступными. Органические кислоты в кислой среде находятся в недиссоциированной форме, в которой легко проникают в клетку, становясь токсичными для нее.

Группа микроорганизмов	Пределы действия фактора, pH		Микроорганизмы
	предельные	оптимальные
1)Ацидофилы -облигатные	1-5	2-4	Sulfolobus acidocaldarius, Bacillus acidocaldarius, Bacillus coagulans, Thermoplasma acidophilum, Thiobacillus thiooxidans, молочнокислые бактерии, уксуснокислые бактерии
-факультативные	1-9	2-4
2)Нейтрофилы	4-9	6-8	Escherichia coli , Bacillus megaterium , Streptococcus faecalis
3)Алкалофилы -облигатные	8.5-11.5	9-10.5	Bacillus , Pseudomonas , Flavobacterium , Streptococcus, аммонифицирующие бактерии и др.
-факультативные	5-11.5	9-10

Прокариоты, растущие при экстремальных значениях рН, выработали разные механизмы для поддержания стабильного внутриклеточного рН. Облигатно ацидофильная Т. acidophilum, например, поддерживает градиент рН, составляющий 4,5 единицы за счет непроницаемости ЦПМ для ионов Н+. У облигатных алкалофилов в поддержании цитоплазматического рН, более низкого по сравнению с наружным, ведущая роль принадлежит Na+/H+-aнтипортеру, катализирующему движение внутрь клетки протонов в обмен на ионы натрия. В любом случае основными барьерами, обеспечивающими необходимый рН, служат клеточная стенка и ЦПМ. Поиски особенностей строения этих клеточных структур не привели пока к расшифровке конкретных механизмов. Неизвестно также, почему облигатные ацидофилы и алкалофилы потеряли способность расти в нейтральной среде.

В мембранах термофильных ацидофилов обнаружены липиды необычного химического строения. У В.acidocaldarius компонентом липидов служат жирные кислоты, содержащие циклические группировки. Исключительный интерес в этом плане представляет Т.acidophilum, ЦПМ которой, непосредственно контактирующая с внешней средой (горячей и кислой), отличается необычайной прочностью: не разрушается при нагревании почти до 100 градусов по С, обработке ферментами, ультразвуком. В мембране этой архебактерии резко снижено количество полярных групп. Обнаруженные у термофильных ацидофилов особенности химического строения мембран нельзя, однако, прямо связать со свойством ацидофильности этих организмов, так как они одновременно находятся под двойным стрессовым воздействием (температуры и кислотности среды).