Це – компоненти навколишнього середовища, які впливають на стан і властивості клітини і багатоклітинного організму. За своєю природою вони можуть бути абіотичними та біотичними. Абіотичні – усі компоненти неживої природи, серед яких найважливішими є температура, концентрація кисню, тиск, а також кислотність, вологість та інші фактори середовища. Температура. Мікроорганізми позбавлені механізмів, що регулюють температуру, тому їх існування визначається температурою навколишнього середовища. Щодо залежності від температури мікроорганізми можна поділити на психрофілів, мезофілів і термофілів. До психрофілів (від грецьк. psychros — холод) відносять холодолюбні мікроорганізми, зокрема деякі ґрунтові і морські бактерії, а також хвороботворні для риб і водяних рослин мікроорганізми. Багато з психрофілів добре розмножуються при температурах, сприятливих для мезофілів, однак можуть рости, хоча і повільно, при 0 °С й нижче, тому їх називають факультативними психрофілами. Інші мікроорганізми пристосувалися до існування при досить низьких температурах (близько 0 °С і нижче), а при температурі 25 °С і вище вони гинуть. Подібні мікроорганізми належать до облігатних психрофілів. Психрофіли зустрічаються головним чином у холодних районах зі стійким температурним режимом. Для мезофілів оптимальна температура становить 30 – 45 °С. До цієї групи належить більшість мікроорганізмів, у тому числі патогенних для людини і тварин. Термофіли розвиваються при високій температурі: мінімум не нижче 35 – 40 °С, оптимум 55 – 75 °С. Здатність деяких неспороутворювальних бактерій гарячих джерел існувати при температурі 80 – 93 °С і вище дала підставу для виділення цих організмів у нову групу екстремально термофільних бактерій. У природі термофільні мікроорганізми живуть у гарячих джерелах і беруть безпосередню участь у процесах самонагрівання гною, сіна, зерна тощо. Термофільні форми є серед бактерій, актиноміцетів, водоростей, грибів і найпростіших. Мікроорганізми по-різному ставляться до граничних температури. Якщо низькі температури мікробні клітини переносять, після розморожування зберігаючи здатність до росту, то під впливом високих температур вони досить швидко гинуть. Високі температури (60 °С і вище) викликають коагуляцію білків та інактивацію ферментів. Як правило, при 60 – 70 °С гинуть вегетативні клітини. Нагрівання до 100 – 120 °С використовують у мікробіології для повного знищення як вегетативних форм мікроорганізмів, так і їх спор. Це найбільш зручний і надійний спосіб стерилізації. Концентрація молекулярного кисню. По відношенню мікроорганізмів до молекулярного кисню їх прийнято поділяти на облігатних аеробів, факультативних анаеробів, аеротолерантних анаеробів та облігатних анаеробів. Більшість мікроорганізмів, як і макроорганізми, є облігатними аеробами (для росту їм необхідний молекулярний кисень). Окремі види можуть рости навіть в атмосфері чистого кисню. Поряд з цим, є мікроорганізми, що хоч і мають потребу в наявності кисню, але можуть рости чи краще ростуть тільки при низькому його вмісті (2—10 %). Такі мікроорганізми називають мікроаерофілами, а умови, у яких вони ростуть, мікроаеробними. Факультативні анаероби ростуть як у присутності, так і за відсутності кисню. Але залежно від умов росту відбуваються зміни в їхньому метаболізмі, насамперед в енергетичних процесах. Як правило, при наявності молекулярного кисню такі мікроорганізми переключаються на окиснювання субстрату за участю О2, тобто на аеробне дихання, оскільки воно енергетично більш вигідно, ніж одержання енергії в результаті анаеробних процесів. Наочним прикладом можуть служити деякі дріжджі, здатні здійснювати в анаеробних умовах спиртове бродіння, а в аеробних цілком окислюють у процесі дихання цукри з утворенням вуглекислоти і води. Досить багато факультативних анаеробів і серед бактерій. Це Escherichia, деякі представники роду Bacillus, Paracoccus denitrificans і ряд інших. : До аеротолерантних анаеробів належать багато молочнокислих бактерій, здатних рости в присутності молекулярного кисню, але при цьому їхній метаболізм залишається таким же, як і в анаеробних умовах. І в тому, і в іншому разі вони здійснюють бродіння. Облігатні анаероби не тільки не потребують для росту наявності молекулярного кисню, але для багатьох видів він токсичний навіть у мізерно малій концентрації. Тому виділення і культивування таких мікроорганізмів часто ускладнено. До числа суворих (облігатних) анаеробів відносять метаноутворювальні, сульфатредукуючі бактерії і ряд інших прокаріотів. Серед еукаріотичних мікроорганізмів облігатними анаеробами є деякі найпростіші, зокрема окремі представники тріхомонад. Виявлено такі форми і серед грибів, але ця властивість має в еукаріотів, мабуть, вторинне походження — виникла в результаті втрати здатності використовувати молекулярний кисень у своєму метаболізмі. Навпаки, облігатні анаероби з числа бактерій розглядаються як найбільш давні форми життя. Гідростатичний тиск. Звичайний тиск майже не впливає на мікробні клітини. Дуже високе гідростатичний тиск може зупинити розвиток мікробів. Існують мікроорганізми, здатні розмножуватися при високому і зовсім не розмножуватися при звичайному атмосферному тиску, їх називають барофільними (від грецьк. baros – важкість). Вони живуть у ґрунтах і водах океану. Існують також баротолерантні мікроорганізми, що розмножуються при нормальному атмосферному тиску, але здатні витримувати і високий тиск. Кислотність середовища. Реакція середовища (рН), у якому живуть мікроорганізми, — один з найбільш важливих факторів, від якого залежать їхній ріст і розмноження. Для більшості мікроорганізмів оптимальна реакція середовища близько 7. Дуже кисла чи лужна реакція середовища, як правило, токсична для бактерій. При рН 1 можуть існувати лише деякі бактерії і гриби, при рН 11 – тільки деякі водорості, гриби і бактерії. За рідкісними винятками, бактерії не здатні рости при реакції середовища за межами інтервалу 4 – 9. Однак існують бактерії, що краще ростуть при лужній реакції (рН 10 і вище). Такі організми називають алкалофільними або базофільними. Знайдені також бактерії, здатні розвиватися в дуже кислому середовищі (рН 3 і менш), це ацидофільні мікроорганізми. Гриби і дріжджі добре розмножуються як при низькому (рН 2 – 3), так і досить високому значенні рН (8 – 10). Багато грибів надають перевагу кислому середовищу і краще розвиваються при рН 5 – 6. Частина бактерій здатна витримувати реакцію середовища зі значеннями 1, не піддаючись помітному пригніченню. Це так звані кислотостійкі мікроорганізми. До них належать тіонові бактерії, що окиснюють сірководень і сірку і деякі інші мікроорганізми. Концентрація розчинених речовин. Якщо вона мала, розчин називають гіпотонічним. Розчин з високою концентрацією солей, тобто з великим осмотичним тиском, називають гіпертонічним. У розчинах з осмотичним тиском, більш високим, ніж усередині мікробних клітин, останні гинуть. Це зумовлюється тим, що вода виходить із клітин назовні, клітини знезводнюються і їхній протопласт стискується. Це явище має назву плазмоліз. У середовищі з дуже низьким осмотичним тиском відбувається протилежне явище – плазмоптиз, коли вода надходить усередину клітини, викликаючи розрив клітинної оболонки. Високий осмотичний тиск середовища не перешкоджає росту лише деяких мікроорганізмів, що називаються осмофільними (від грецьк. osmos – тиск, phileo – люблю). До них належать багато цвілевих грибів родів Aspergillus і Penicillium , а також деякі види дріжджів, здатних розвиватися при високій концентрації цукру, але не витримують високої концентрації солей. Організми, що можуть жити тільки при дуже високих концентраціях солей, називають галофільними, (греч. hals — сіль), тобто "люблячими" високу концентрацію солей. Вони представлені двома основними групами: помірними галофілами, здатними розвиватися при концентрації солей 1 – 2 %, добре рости у присутності 10 % солі і витримувати 20 %-й її вміст (більшість бактерій не витримує концентрації NaCI вище 5 %); екстремально галофільними бактеріями, що потребують концентрації солей близько 12 – 15% і здатних розвиватися в насиченому (32 %-у) розчині NaCI. Деякі мікроорганізми ростуть на дуже складних органічних середовищах, що містять ті чи інші фактори росту, тобто речовини, необхідні їм у готовому вигляді, оскільки синтезувати їх вони самі не можуть. Найчастіше факторами росту є вітаміни, але це можуть бути амінокислоти, пурини, піримідини й інші органічні сполуки. Навіть окремі види і штами мікроорганізмів, які належать до автотрофів, виявляють таку потребу. Організми, що мають потребу у факторах росту, називають ауксотрофами з указівкою на те, у якому чи в яких конкретно готових сполуках вони мають потребу. Відповідно види і штами, що не виявляють цю потребу, називають прототрофами. До числа мікроорганізмів, що виявляють високу вимогливість до складу середовища і факторів росту, належать багато видів молочнокислих бактерій, а також представники найпростіших. Ауксотрофні штами мікроорганізмів легко утворюються в результаті мутацій. Вологість середовища. Вода важлива як середовище для розмноження мікроорганізмів. При її дефіциті мікроорганізми не розмножуються. Найстійкіші до зневоднювання – актиноміцети і гриби. Їхня здатність витримувати дефіцит вологи має велике значення для підтримки безперервності круговороту поживних речовин у природі. Вплив води на розвиток мікроорганізмів пов’язаний з її поверхневим натягом. Існує багато речовин, здатних знижувати поверхневий натяг. Це так звані поверхнево-активні речовини, що не утворюють з водою гомогенних розчинів, а перебувають у більш високій концентрації в її поверхневому шарі. Біотичні фактори середовища – взаємодія між живими організмами прямо або опосередковано через продукти метаболізму чи швидкість споживання поживних компонентів. Можуть бути сприятливими, нейтральними або негативними. Сприятливі фактори. Симбіоз (мутуалізм) – кожний з організмів, що взаємодіють, отримує від взаємодії певну користь. Приклади: водорості і гриби (лишайник), водорость і кораловий поліп, бактерії рубця жуйних тварин тощо. Нейтральні фактори. Комменсалізм – взаємна користь не виражається чітко, але співіснування не завдає шкоди організмам (існування одних організмів у полостях тіла інших, яке використовується лише як притулок). Несприятливі фактори. Конкуренція – використання певного ресурсу (їжі, води, світла тощо) будь-яким організмом, який тим самим зменшує доступність цих ресурсів для інших організмів. Розрізняють внутрішньовидову та міжвидову. Хижацтво – живлення організмами, які були живими до моменту перетворення на об’єкт живлення. Приводить до взаємного пристосування хижака та його здобичі, що проявляється в анатомо-морфологічних, фізіологічних та інших особливостях, які допомагають хижаку ловити здобич, а здобичі – уникати зустрічі з хижаком. Паразитизм – тип взаємодії, коли один організм більш-менш тривалий час використовує інший організм (хазяїна) як джерело їжі та місце існування. При цьому паразит повністю або частково перекладає регуляцію своїх взаємовідносин з навколишнім середовищем на організм хазяїна. Паразитизм може бути постіним або тимчасовим; зовнішнім (екто-) або внутрішнім (ендо-).
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Фактори середовища, які впливають на живу клітину» з дисципліни «Біологія клітин»
