07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Термофильные микроорганизмы
 16.02.2013

Термофильные микроорганизмы имеют форму палочки и образуют споры. Способность термофильных микробов образовывать споры рассматривается как приспособление к условиям среды, в которой они обитают. Это естественно, так как при размножении термофилов в ряде случаев образуется такая температура, которая превышает максимум, необходимый не только для размножения, но и для самого существования вегетативных форм. Споры же термофилов легко переносят нагревание до 100° С в течение 10-29 и даже 50-60 часов. Описаны термофилы, которые не образуют спор.

Термофильные микроорганизмы

Так, в молоке был обнаружен микрококк, размножавшийся при температуре от 20 до 70°.
Циклинская выделила молочнокислую бактерию с оптимальной температурой роста, равной 50° С. Кроме того, известны термофильные вибрионы, спирохеты, нитчатые формы.
Термофильные микроорганизмы нуждаются для своего размножения в свободном доступе кислорода (аэробы), но известны также и анаэробные термофилы. Некоторые термофилы обладают подвижностью.
Микроорганизмы, которые способны к размножению в условиях высоких температур, разделяют на три группы в зависимости от температурных пределов их роста (максимума, оптимума и минимума).
1. Стенотермные, или истинные, термофилы размножаются при температуре 75-80°. Оптимальная температура роста 50-65°. Не развиваются при 28-30°.
2. Эвритермные термофилы размножаются при температуре от 28 до 75°. Оптимум размножения тот же, т. е. 50-65°.
3. Термотолерантные термофилы способны развиваться в условиях широких температурных пределов (от 5-10 до 70°). Оптимум размножения 35-45°.
Вторая и третья группы микроорганизмов в природе встречаются часто, тогда как представители первой группы обнаруживаются реже. Многие микроорганизмы южных почв (мезофилы) близко примыкают к термофилам и могут развиваться при температуре 50-55°.
Термофильные микроорганизмы

Термофильные микроорганизмы питаются разнообразными веществами. Некоторые из них используют в качестве пищи только белковые вещества, другие усваивают только аминокислоты жирного и ароматического ряда.
Термофильные микроорганизмы

Мишустиным доказано, что некоторые термофильные бактерии вызывают ферментацию мочевины. Имшенецкий, Егорова и др. описали термофилов, ассимилирующих аммонийный азот. Известны также термофильные бактерии, усваивающие газообразный азот, а также автотрофные термофильные бактерии, ассимилирующие минеральный азот. Возможность усвоения атмосферного азота термофильными микроорганизмами изучена недостаточно.
На мясопептонном агаре многие термофилы образуют очень крупные колонии, нередко распространяющиеся на всю поверхность агаровой пластинки. Различные виды термофилов образуют колонии разной величины, формы и структуры. Многие виды термофильных микробов разжижают желатину и на белковых средах выделяют сероводород. Нередко они образуют индол. Некоторые виды пептонизируют молоко, другие свертывают его; часто молоко не изменяется. Многие термофилы разлагают сахар, крахмал и спирты с образованием кислот - уксусной, муравьиной, молочной, масляной; некоторые ассимилируют жирные кислоты и ароматические углеводороды. Для культивирования термофильных микробов пригодны обычные мясопептонные среды.
В целях их лучшего роста применяют экстракты печени, цистин, а также экстракты шпината, гороха и растительные отвары.
Термофилы встречаются на земном шаре повсеместно. Горячие источники вулканических местностей содержат их постоянно. Много термофилов обнаруживается в грунте озер, прудов, рек. Огромное количество их находится в сточных водах и в иле очистных сооружений. Очень часто они обитают в кишечнике животных, птиц, человека. Термофилы встречаются также в воздухе и пищевых продуктах (молоко, сыр, консервы). Окультуренные почвы содержат до 10% термофилов из общего количества находящихся в них микроорганизмов. Самонагревание сена, зерна, хлопка, торфа, навоза, кож животных и прочего обусловлено деятельностью термофилов. Проф. Е.Н. Мишустиным доказано, что населенность почвы термофилами зависит от степени ее окультуренности и удобрения навозом.
Раньше считали, что южные почвы богаче термофилами, что почвы местностей с жарким климатом являются местом их происхождения. На деле оказалось, что целинные почвы, независимо от места их нахождения, беднее термофилами; установлено также, что унавоженные почвы северных районов содержат громадное количество термофилов.
Обилие термофильных микроорганизмов в природе приводит к загрязнению ими кормовых средств и различных продуктов. Термофильные микробы проникают в кишечник животных и человека и вместе с экскрементами попадают в навоз, где происходит их размножение. Особенности термофилов зависят от условий, в которых они обитают. При повышении температуры среды до 60-70° и более условия обитания микроорганизмов изменяются; при этом, во-первых, уменьшается растворимость газов (углекислоты, азота, водорода, аммиака, метана); во-вторых, уменьшается вязкость жидкостей и возрастает их осмотическое давление. При повышении температуры возрастает скорость химических и ферментативных процессов, ускоряется и усиливается действие образующихся токсических продуктов. Указанные явления обусловливают физиологические особенности термофилов. Термофильные микроорганизмы растут при повышенных температурах гораздо быстрее, чем другие микроорганизмы. Такие функции термофилов, как движение, дыхание и превращение питательных веществ, совершаются у них значительно быстрее, чем у других видов микробов. При низкой температуре микробные клетки находятся в состоянии покоя; с ее повышением они начинают делиться. Деление каждой микробной клетки совершается в несколько минут. Размножение микроорганизмов ускоряется с повышением температуры среды до пределов свойственного им оптимума. Однако и после прекращения роста продолжающиеся ферментативные процессы вызывают дальнейшее повышение температуры навоза. От особенностей органического вещества, на котором обитают термофилы, в значительной степени зависит их качественный состав. Так, в хлопке, соломе и соломистом навозе развиваются целлюлозные термофилы, в разогревающихся кожах - протеолитические и т. д.
Термофильные микроорганизмы

Термофильные микроорганизмы

Микробиологические процессы разложения органических веществ, в зависимости от темпера турных условий, могут протекать под влиянием мезофильных микроорганизмов (при обычной температуре), а при повышенной- под влиянием термофилов. Термофилы в физиологическом отношении представляют формы, близкие к мезофилам. Считают вероятным, что приспособление мезофилов к размножению в условиях высокой температуры изменяет их видовые признаки, вследствие чего сходство с исходной формой в значительной степени утрачивается. Некоторые хорошо известные бактериальные виды не имеют термофильных рас. Существует много переходных форм между мезофильными и термофильными микроорганизмами, а некоторые мезофилы обладают отдельными свойствами или признаками, весьма характерными для термофилов (например, чрезвычайной быстротой размножения на питательных средах).
Термофильные микроорганизмы

Проф. А.А. Имшенецкий полагает, что термофильные микроорганизмы имеют настолько характерные особенности, что это позволяет выделить их в самостоятельную группу, объединенную следующими свойствами:
1) клетки термофилов способны ассимилировать и диссимилировать при высоких температурах, что основано на физико-химических особенностях их белков;
2)термофилы обладают способностью чрезвычайно быстро размножаться, но вместе с тем клетки их также быстро стареют и отмирают;
3)термофилам свойственна высокая биохимическая активность.
Термофильные микроорганизмы

Существует несколько гипотез для объяснения происхождения термофильных микроорганизмов. Микробиологи считают, что микроорганизмы, приспособляясь к окружающим условиям, в силу законов эволюции изменяют свою наследственность. Приспособление микроорганизмов к существованию при высоких температурах, т. е. превращение мезофильных микроорганизмов в термофильные, в природе происходит постоянно. Точно так же обратное превращение термофильных микроорганизмов в мезофильные может иметь место при стойком изменении температурного режима внешней среды в сторону его понижения.
Известны экспериментальные работы ряда авторов, которым удалось в лабораторных условиях повысить в значительной степени предельную температуру роста различных микробов.
Имеется большой материал, собранный микробиологами, подтверждающий правильность гипотезы, объясняющей происхождение термофильных микроорганизмов от мезофилов приспособлением последних к высокой температуре.
Эта гипотеза, называемая адаптационной, основывается на материалистическом учении мичуринской биологии о влиянии внешних условий на изменение наследственного вещества. «Внешние условия, будучи включены, ассимилированы живым телом, становятся уже не внешними условиями, а внутренними, т.е. они становятся частицами живого тела и для своего роста и развития уже требуют той пищи, тех условий внешней среды, какими в прошлом они сами были». Таким образом, мезофильные микробы, ассимилируя условия жизни при высокой температуре, изменяют тип обмена веществ, утрачивают свои консервативные признаки, изменяют свою наследственность и превращаются в термофилов.
Саморазогревание органических остатков находится в тесной зависимости от размножения и биохимической активности термофилов. Количество термофильных микробов в свежем навозе сравнительно невелико. Оно равняется приблизительно 1-4% общего количества находящихся в навозе микроорганизмов, в то время как 96-99% составляют мезофильные микробы, способные размножаться при сравнительно низких температурах. Но при сильном разогревании органических веществ количество термофилов достигает 73% и более, а число мезофилов уменьшается.
По данным Тукалевской, количество мезофильных микроорганизмов во взятой сю пробе компоста достигало 173 млн., но это количество мезофилов сократилось до 7 млн. в первую же неделю после биотермического разогревания компоста. По нашим наблюдениям, уменьшение количества мезофилов при разогревании навоза - явление вполне закономерное. Наиболее сильно оно выражено в первые дни после повышения температуры до 60-70° (табл. 4). Из таблицы 4 видно, что количество термофилов в свежем навозе не превышает, за некоторыми исключениями, одной, иногда нескольких тысяч на единицу исходного материала; исключения объясняются тем, что исходный материал находился уже в стадии разогревания. Количество микробов, способных размножаться при сравнительно низких температурах (28-37°), было при этом огромно.
Термофильные микроорганизмы

Отношения становятся обратными в горячем навозе. С повышением температуры навоза до 60° и более вегетативные формы микроорганизмов погибают, невидимому, полностью. В первую очередь повышение температуры навоза влияет на вегетативные формы патогенных микробов, которые погибают через 1-2 суток, а возможно и быстрее. Прежде думали, что биотермическое обезвреживание навоза происходит исключительно под влиянием повышения его температуры при саморазогревании. Теперь доказано, что патогенные микробы подвергаются вредным воздействиям до и после наступления саморазогревания навоза, однако влияние этих воздействий бывает наиболее резко выраженным в период подъема температуры.
Растворение микробов бактериофагами и биохимические процессы, активизирующиеся при высокой температуре навоза, являются теми главными агентами, благодаря которым условия обитания для патогенных вирусов, бактерий, гельминтов и семян сорных растений становятся неблагоприятными. В результате этого происходит гибель их большей части. «Все те организмы, которые не могут измениться соответственно изменившимся условиям жизни, не выживают, не оставляют потомства». При этом семена растений теряют всхожесть, многие возбудители заболеваний утрачивают жизнеспособность и вирулентность и навоз практически становится обеззараженным. Возможно, что некоторые микроорганизмы под влиянием высокой температуры греющегося навоза изменяют температуру своего роста в сторону ее повышения.