Fizički uticaj na razvoj mikroorganizama

a) UTICAJ VODE

Voda ima odlučujući uticaj na razvoj i životnu aktivnost mikroorganizama. Svi životni procesi u ćeliji mikroorganizama vezani su za prisustvo određene količine vode. Ako sadržaj vode padne ispod potrebnog minimuma, životne funkcije se zaustavljaju i mikroorganizmi prelaze u latentno stanje (stanje anabioze), kada prestaje njihovo razmnožavanje. Pri tome prestaje ishrana mikroorganizama, jer bez vode hranjive materije ne mogu biti unešene u ćeliju, niti mogu izaći iz ćelije proizvodi životne djelatnosti. Plijesni trebaju malu količinu vode za razvoj, kvasci nešto više, a bakterijama treba najviše vode. U osušenom stanju neki mikroorganizmi mogu da produže svoju životnu sposobnost, npr. bakterijske spore i plijesni zadržavaju sposobnost klijanja i poslije više godina. Asporogene bakterije su znatno osjetljivije. Izuzetak su bakterije mliječnog vrenja koje mogu u osušenom stanju da zadrže svoju životnu sposobnost nekoliko mjeseci i do nekoliko godina.

b) TEMPERATURNI USLOVI

U svojim prirodnim staništima mikroorganizmi mogu rasti u temperaturnom rasponu od -100C do 1100C. S obzirom na temperaturu rasta, mikroorganizmi su klasificirani kao: a) Psihrofili (od 00C do 200C ) (oni koji vole hladno), Također se nazivaju i kriofili. Mogu rasti u antarktičkom i arktičkom ledu i u frižiderima u domaćinstvu. Rastu i u dubokim okeanima. Različiti rodovi algi, bakterije, gljive i protozoe pripadaju psihrofilima. b) Mezofili (od 200C do 450C ) (oni koji vode srednju temperaturu) Za nas su zanimljivi jer je u njihovom rasponu temperature rasta uključena i čovjekova tjelesna temperatura. Oni su također prisutni u zemljištu i u vodi. Mnogi od njih su izazivači različitih bolesti. c) Termofilni (od 450C do više od 900C) (oni koji vode toplinu) Rastu u vulkanskim izvorima, zemljištu i u vrućim izvorima, kao i u stajskom đubrivu. Naobični termofilni organizmi su opisani 1983. godine, kada su biolozi istraživajući okolne uslove u morskim dubinama nalazili arheobakterije koje su mogle rasti pod visokim pritiscima i pri temperaturi vode od 2500C i višoj. U životu mikroorganizama postoji minimalna, optimalna i maksimalna temperatura razvoja, koje nisu iste kod svih mikroorganizama. Ove temperature zavise od niza činilaca, npr. enzimi organizma, starost, prehrana i različiti uslovi okoline.

c) OSMOTSKI PRITISAK

Na rast mikroorganizama također utiče snaga ili pritisak koji se javlja kada voda prodire kroz njihove ćelijske membrane. Snaga koja tjera vodu poznata je kao osmotski pritisak i rezultat je težnje molekula vode da prolaze kroz membranu radi izjednačavanja koncentracije na objema stranama membrane. U svim živim ćelijama nalazi se voda koja sadrži otopljene soli, šećere i ostale tvari, a one daju određeni osmotski pritisak u tekućini. Pošto je osmotski pritisak jednak koncentraciji otopljenih tvari, u mediju koji sadrži više otopljenih molekula osmotski pritisak će biti viši.

- Ako živu ćeliju stavimo u tekućinu u kojoj vlada isti osmotski pritisak kao i u ćeliji, voda ne ulazi u ćeliju niti izlazi iz nje. Takvu otopinu zovemo izotonična, a u njoj ćelije niti bubre niti se skupljaju.

- Kada se ćelije izvade iz izotonične otopine i stave u tekućinu koja ima niži osmotski pritisak, voda ulazi u te ćelije i uzrokuje bubrenje. Tekućina koja okružuje ćeliju tada se naziva hipotonična. U mnogim slučajevima, čvrsti ćelijski zidovi bakterija i gljiva, algi i biljaka omogućuju tim ćelijama da se odupru, a ne rasprsnu zbog ulaska vode iz vanjskog okoliša koji je hipotoničan (sadrži manje koncentracije otopljenih tvari). Ćelijski zid se može rastezati samo malo, a to rezultira povećanjem dimenzija ćelija. U ćelijama bez ćelijskog zida dolazak u hipotoničnu otopinu rezultira rasprskavanjem, a ta se pojava zove plazmoptiza.

- Kada se ćelije koje imaju ćelijski zid stave u otopinu sa višom koncentracijom tvari- hipertonična otopina, voda izlazi iz ćelije u okolinu koja ih okružuje i sadržaj ćelije se skuplja. Taj se proces naziva plazmoliza.

Otopine sa velikom koncentracijom soli ili šećera izvlače vodu iz ćelija u okolinu, a kao rezultat toga nastupa dehidratacija (uklanjanje vode, sušenje) i inhibicija reakcija metabolizma. Ovo isušivanje ćelija u hipertoničnim otopinama se primjenjuje radi zaštite mesa i riba, jer mikroorganizmi koji kvare ove namirnice ne mogu rasti u otopini koja sadrži 30 % NaCl-a. Ova činjenica se primjenjuje i kod zaštite džemova, želea, sirupa dodatkom 40 % do 60 % šećera. Osmotska dehidratacija pojašnjava antimikrobna svojstva: slanoga mesa i riba, ukuhanog voća, meda, mlijeka u prahu, slatkog kondenzovanog mlijeka i dr. Mnogi mikroorganizmi ipak rastu samo pri povišenom osmotskom pritisku, npr. morske bakterije rastu u umjerenoj koncentraciji NaCl-a (3,5%). Organizmi koji zahtijevaju velike koncentracije NaCl-a, nazivaju se halofilni (grč. halos= sol). Ostali organizmi, npr. Staphylococcus vrste normalno žive na ljudskoj koži primjer su halotolerantnih bakterija: Mogu rasti u visokim koncentracijama NaCl-a, ali najbolje rastu u normalnim uslovima (0,85% NaCl). Saharofilni (koji vole šećer) mikroorganizmi mogu u prirodi rasti u medu i ostalim tvarima koje sadrže visoke koncentracije šećera. Ovi se mikroorganizmi zovu još i osmofilni (vole visok osmotski pritisak). Ovdje spadaju gljive (neki kvasci i plijesni) koji su poznati po tome da mogu rasti u džemu sa visokom koncentracijom šećera. Saharofilni kvasci su: Candida, Hansenula, Saccharomyces i Torulopsis. Saharofilne plijesni su: Rhizopus i Neurospora. Endospore nekih bakterija npr. Clostridium botulinum, lako preživljavaju u osmotski nepovoljnim uslovima- u medu ! Gotovo polovina svih slučajeva trovanja tom bakterijom (botulizam) kod djece uzrokovano je prehranom male djece medom koji je bio kontaminiran endosporamam C. botulinumom. Općenito gljive se najbolje uzgajaju u podlogama koje sadrže 2% do 4% šećera, a bakterije u podlogama koje sadrže 0,5% do 1% šećera. U nekim vanrednim osmotskim okolišnim uslovima tri vrste bakterija iz roda Pseudomonas mogu rasti u destiliranoj vodi. Postoje i mikroorganizmi (neke asporogene bakterije, kvasci i plijesni) koji mogu preživjeti u destiliranoj vodi i do 5 godina!

d) UTICAJ SVJETLOSTI

Najveći broj vrsta mikroorganizama je posebno osjetljiv na djelovanje direktne Sunčeve svjetlosti. Neke vrste mikroorganizama brane se od ove svjetlosti stvaranjem pigmenata u ćeliji. Najosjetljivije prema svjetlosti su bakterije, posebno patogene, kvasci su otporniji, a najotpornije su plijesni. Bakterije se dobro razvijaju u odsustvu svjetlosti- u mraku. Otpornost prema svjetlosti zavisi do vrste i stadija razvoja mikroorganizama. Jača direktna Sunčeva svjetlost djeluje smrtonosno na mikroorganizme. Ako se hranjiva podloga sa zasijanim mikroorganizmima izloži nekoliko sati djelovanju direktne Sunčeve svjetlosti, na njima se neće zapaziti porast mikroorganizama- uništeni su. Na njih su smrtonosno djelovali nevidljivi ultraljubičasti zraci Sunčevog spektra. Za neke mikroorganizme koji imaju u svojim ćelijama hlorofil (alge, lišajevi, neke bakterije), svjetlost je neophodna, jer je koriste kao izvor energije za obavljanje hlorofilne asimilacije.

e) UTICAJ ZRAČENJA

Zraci kratkih talasnih dužina u većim dozama djeluju smrtonosno na mikroorganizme, mada su mikroorganizmi u odnosu na druge organizme otporniji. U manjim dozama, koje nisu smrtonosne, zraci izazivaju promjene u ćeliji mikroorganizama. Postoje razlike u načinu djelovanja ultraljubičastog i jonizujućeg zračenja: (alfa, beta, gama, X- zraci ).

f) UTICAJ ULTRAZVUKA

Ultra-zvuk ima ogromnu razornu moć, pa je našao primjenu i za uništavanje mikroorganizama ili za spriječavanje njihovog razvoja. Ultrazvuk na mikroorganizme djeluje mehanički. Ako se mikroorganizmi nađu u tečnoj sredini kroz koju se prostire ultrazvuk dolazi do njihovog razaranja i odumiranja. Osjetljivost je različita kod pojedinih vrsta i sojeva mikroorganizama. Najosjetljivije na djelovanje ultrazvuka su mikroorganizmi končastog izgleda, a najotporniji loptastog oblika. Šta je veći intenzitet ultrazvučnih talasa, to je jače njihovo smrtonosno djelovanje na mikroorganizme. Efikasnost dejstva ultrazvuka zavisi i od dužine djelovanja, hemijskog sastava sredine, temperature i dr.