Биологические факторы окружающей среды подразумевают совокупность биологических объектов, воздействие которых на человека или окружающую среду связано с их способностью размножаться в естественных или искусственных условиях или продуцировать биологически активные вещества. Основным компонентом биологического фактора являются макроорганизмы, микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности.

Микробиологический синтез – способность микроорганизмов к синтезу новых структурных элементов (веществ) или к избыточному накоплению продуктов обмена веществ за счёт присущих микробной клетке ферментативных веществ. К числу таких производств относят производство антибиотиков, белков, ферментов и т. д. Эти органические соединения, обладая высокой специфичностью действия на какие – либо органы и системы организма получили название биологически активные вещества.

Создание микробиологической промышленности позволило появлению: Базы микробиологической фармации Обеспечения сельского хозяйства источниками кормового белка микробными удобрениями, микробиологическими средствами защиты растений от вредителей, препаратами стимулирующими откорм сельскохозяйственных животных.

В связи с бурным развитием микробиологической промышленности повышается опасность неблагоприятного влияния биологического загрязнения производственной и внешней среды на здоровье человека, как прямым воздействием (изменение иммунобиологической реактивности, возникновение аллергических заболеваний), так и опосредованно, через окружающую среду (угнетение процессов самоочищения, формирование антибиотик устойчивых микроорганизмов). Опасность биологического загрязнения усугубляется сочетанным действием биологических и химических факторов на организм.

Заводы по производству кормовых дрожжей могут служить источниками распространения, через газовоздушные выбросы, не только жизнеспособных микроорганизмов, но и белкового продукта состоящего из убитых клеток продуцентов. Сенсибилизирующее действие кормовых белков зависит от вида используемого сырья. Установлено, что микробный кормовой белок, выращиваемый на парафинах нефти, обладает более сильным сенсибилизирующим действием, чем белок микробов выращиваемых на непищевое растительное сырьё.

Значительными аллергенами являются грибы, вызывающие аллергические заболевания: бронхиальную астму, экзогенный аллергический альвеолит. Поражения дрожжеподобными грибами, на данных производствах, могут возникать при длительном контакте с антибиотиками изменяющими микробный фон аутофлоры (дисбактериоз). У людей возникают микозы. Они делятся на поверхностные и глубокие. Поражаются кожные покровы, реже слизистые оболочки, внутренние органы, имеют доброкачественное течение. Доказано, что некоторые виды грибов способны к токсинообразованию (микотоксины).

Наиболее изучены афлотоксины, продуцентами которых являются некоторые штаммы грибов, которые могут размножаться в любых продуктах, во всех климатических поясах, кроме холодного. Они имеют выраженное гепатотропное действие, вызывают некроз печени. Различают охратоксины, токсические метаболиты плесневых грибов из рода пенициллинов и аспергиллов, они способны изменять процессы окислительного фосфорилирования в клетках почек. К группе микотоксинов также относятся цитрины, оказывающие токсический эффект на почки, который похож на нефроз. Некоторые микотоксины канцерогены.

На основе культивируемых грибов и бактерий микробиологическая промышленность производит различные ферменты. Однако эти препараты недостаточно очищены от микотоксинов, взвеси бактерий или грибов и при контакте с пищевыми продуктами могут включаться в пищевые цепи и оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Бактериальные средства защиты растений вырабатываются на основе вирусов бактерий, грибов, качественной основой этого класса является живое начало. Характерной особенностью воздействия биологических факторов, микробиологической промышленности, можно считать нарушение иммунитета. Аллергены вызывают полинозы, дерматиты и др.

Отходы сельскохозяйственного производства, среди которых значительным источником загрязнения окружающей среды являются животноводческие комплексы, наряду с традиционными вредностями, важное значение приобретают биологические факторы, связанные с использованием кормовых белков, белков - витаминов, гормональные препараты. Отходы животноводческих производств создают напряжённую санитарно – эпидемиологическую ситуацию. Сточные воды этих производств, представляют серьёзную опасность при их сбросе с паводковыми и дождевыми водами. Загрязнения водоёмов сточными водами, содержащими поверхностно – активные вещества (ПАВ), создают условия для перехода под их воздействие микроорганизмов из объёма воды, на её поверхность, и образование поверхностной плёнки микроскопической величины.

Наличие ПАВ ведёт к снижению барьерной функции современных водоочистительных систем в отношении бактерий и вирусов. ПАВ снижают бактерицидные свойства активного хлора, и как следовательно, эффективное обеззараживание воды. Поступление со сточными водами пестицидов, нарушает микробный биосинтез в водоёме, изменяет индикаторно - значимых санитарно - показательных бактерий. Удлинение сроков выживания сальмонелл и шигелл под действием пестицидов может привести к возникновению неблагоприятной эпидемиологической ситуации. Поступление в непроточные или малопроточные пресноводные водоёмы биогенных элементов (P, K, N и др.) приводит к быстрому развитию планктона, особенно сине – зелёных водорослей. Расстройства ЖКТ и дыхательной системы.

Осуществление строгого санитарного контроля за размещением, строительством и эксплуатацией животноводческих комплексов, предприятий по производству микробиологических средств защиты растений, антибиотиков, белково – витаминных препаратов и других БАВ, а также сооружений по очистке сточных вод, производств по переработке зерна, где биологический фактор выступает как фактор профессионального риска.

Осуществление строгого санитарного контроля за условиями спуска сточных вод предприяти й микробиологической промышленности, животноводчески х комплексов и соблюдени е технологи й производства. Осуществление строгого санитарного контроля за исполнением минеральных удобрений, пестицидов, кормовых добавок и др. БАВ.

Термином инфекция обозначают процесс внедрения и размножения возбудителя в организме с последующим развитием носительства или выраженности болезни. Зависимости от того кто является источником инфекции, инфекционные болезни делят на: антропонозные, зоонозные, антопозоонозные. Механизм передачи состоит из трёх фаз: выход возбудителя из заражённого организма пребывание возбудителя во внешней среде внедрение возбудителя в организм.

Выделяют по распространённости: спорадические заболевания, эпидемии, пандемии, экзотические заболевания. Источники: больной человек, бактерионоситель, бактерионоситель – реконвалесцент. Пути: контактный (прямой и непрямой), воздушно – капельный, воздушно – пылевой, водный, пищевой (алиментарный), трансмиссивный, почвенный, внутриутробный.

Биологические факторы Это высокомолекулярные органические соединения, являющиеся частями микробных тел, продукты деструкции микробных тел, сухой белок, токсины микроорганизмов, микроводоросли, пыльца и т. д.

Компоненты биологического загрязнения биосферы 1. 1. Микроорганизмы: а) патогенные; б) условно патогенные; в) сапрофиты; г) вакцины. 2. 2. Макроорганизмы: а) люди; б) животные; в) птицы; г) рыбы. 3. 3. Продукты микробиологического синтеза: а) токсины; б) ферменты; в) антибиотики; г) аминокислоты; д) БВК. 4. 4. Органические вещества растительного происхождения: а) пыльца ветроопыляемых растений; б) пыль растительного происхождения; в) сине-зелёные водоросли.

Естественно-природные источники 1. Инфекционные заболевания: а) человека; б) животных; в) птиц. 2. Естественные отходы животного и растительного происхождения. 3. Цветение растений. 4. Цветение водоёмов.

Индустриальные источники 1. 1. Производство микробиологических средств защиты растений. 2. 2. Сооружения по очистке сточных вод. 3. 3. Сельскохозяйственное производство. 4. 4. Производство вакцин и сывороток. 5. 5. Промышленно-животноводческие комплексы. 6. 6. Производство антибиотических средств. 7. 7. Производство БВК. 8. 8. Детоксикация стойких соединений с помощью микроорганизмов.

Биологические аэрозоли — это аэродинамическая система, в которой твёрдая (пылевые аэрозоли) или жидкая (капельные аэрозоли) дисперсная фаза содержит биологически активные субстраты в виде микроорганизмов (бактерий, риккетсий, вирусов, патогенных грибов) или их токсинов.

Биологические аэрозоли Возникают в результате испарения жидких, высыхания и подъёма в воздух с пылью сухих экскрементов от больных животных и человека, а также при выделении больными воздушно-капельным путём возбудителей некоторых инфекционных заболеваний (легочная чума, натуральная оспа, грипп, дифтерия, туберкулёз, сибирская язва и др.), а иногда и бактерионосителями.

Условия поступления в воздух биоаэрозолей Бактерионоситель или больной человек выделяют в воздух патогенные микроорганизмы с капельками слюны, слизи, гноя, слущивающимися пластинками ороговевающего слоя эпидермиса и обломками волос в момент разговора, кашля, чихания, причёсывания и т. д.

Термофорез — самопроизвольное удаление частиц аэрозоля от источника тепла. Термофорез вызывается тем, что молекулы воздуха перед частицей прогреваются сильнее и с большей силой ударяют о частицу, чем молекулы воздуха за ней.

Фотофорез — Самопроизвольное перемещение частиц аэрозоля от источника света (положительный фотофорез) или к источнику света (отрицательный фотофорез).

Агрегатная устойчивость мала вследствие небольшого электрического заряда на частицах (не более 10 элементарных частиц заряда). Почти каждое столкновение частиц приводит к их слипанию (коагуляции), поэтому средняя частичная концентрация этих систем составляет всего лишь 10 77 частиц/см 33. .

Кинетическая устойчивость аэрозолей велика, что обеспечивается малыми размерами частиц и небольшой плотностью воздушной среды (аэрозоли всё время в движении).

Кинетические свойства биоаэрозоля Аэрозоль с диаметром частиц более 0, 1 мм в воздухе перемещается за счёт приобретённой кинетической энергии и действия силы тяжести. Перемещение в пространстве их невелико, а продолжительность пребывания в воздухе исчисляется секундами.

Кинетические свойства биоаэрозоля Аэрозоль с диаметром частиц 0, 1 мм и менее вступают в связь с воздухом и приобретают свойства коллоидной системы. Они долгое время могут находиться во взвешенном состоянии и перемещаются потоками воздуха со значительной скоростью на большие расстояния.

Судьба капелек биоаэрозоля Капельки аэрозоля оседают на окружающие предметы, подсыхают и превращаются в пыль с пылинками размером от 1 до 100 мк. Пыль является хранительницей и носительницей микробов, долгое время способных переносить высыхание.

Условия, влияющие на время пребывания микробного аэрозоля в воздухе и на скорость его перемещения: — Размер пылинок; — Подвижность воздуха; — Влажность воздуха; — Температура воздуха.

Способы разрушения аэрозоля — Изменение скорости и направления потока аэрозоля (циклоны, мультициклоны, ратационные уловители); — Действие электрического поля (электрофильтры); — Фильтрация (сетчатые или волокнистые фильтры, ткань Петрянова); — Ультразвук; — Поглощение частиц аэрозоля водой (кондиционеры, скруберы).

Значение размера аэрозоля Частицы размером до 5 мкм способны проникать в дыхательные пути до альвеол и задерживаться в них. Частицы величиной 10 и более микрометров задерживаются в верхних дыхательных путях и бронхах, в альвеолы не заносятся.

Факторы, определяющие поражающий эффект биологического аэрозоля — Характер возбудителя; — Величина ингалированной дозы биоагента. Она зависит от концентрации живых микробов во вдыхаемом воздухе (биологическая концентрация); — Продолжительность ингаляции; — Объём легочной вентиляции заражённого субъекта.

Земледельческие поля орошения — Короткоструйные аппараты, зона рассеивания бактерий составляет 250 м; — Сруднеструйные аппараты, зона рассеивания бактерий составляет 450 м; — Дальнеструйные аппараты, зона рассеивания бактерий составляет более 600 м от установки.

Микроорганизмы атмосферного воздуха Отражают видовой состав почвенной и отчасти водной микрофлоры данной местности. Патогенные микроорганизмы в воздухе открытой атмосферы почти никогда не обнаруживаются.

Видовой состав микроорганизмов воздуха закрытых помещений в значительной степени зависит от микрофлоры человека. Чем больше людей в помещении, чем больше дефектов в его постройке, чем хуже уход за ним и эксплуатация, тем значительнее обсеменение воздуха.

Полисапробная зона — В воде много высокомолекулярных органических веществ, нет кислорода, отсутствуют окислительные процессы, преобладают сапрогенные (вызывающие гниение органических веществ) микробы и микроорганизмы брожения (вода сильно загрязнена, М. Ч. = 1 млн).

Мезосапробная зона — Преобладают окислительные процессы, в воде содержатся простые органические вещества: аммиак и метан. В 1 мл воды содержится несколько сот тысяч бактерий. Вода умеренно загрязнена.

Олигосапробная зона — В воде завершены окислительные процессы, вода освобождена от органических веществ. МЧ не превышает сотен. Вода чистая.

Факторы, способствующие самоочищению воды от патогенных микроорганизмов: — Микробный антагонизм; — Температура; — Простейшие; — Черви; — Ракообразные; — Моллюски; — Личинки насекомых; — Амёбы; — Бактериофаги; — Bdellovibrio bacterio vorus ; ; — Разбавление воды; — Ультрафиолетовые лучи; — Адсорбция частицами почвы и осаждение на дно в виде ила; — Кислотность или щёлочность воды; — Фильтрация воды через пласты земли.

Факторы, способствующие самоочищению почвы от патогенных микроорганизмов: — Тип почвы; — Содержание и качественный состав органических веществ, доступных для микробов; — Аэрация почвы; — р. Н почвы; — Температура почвы; — Влажность почвы; — Ультрафиолетовые лучи; — Микробные биоценозы; — Бактериофаги; — Растения.

Пищевые токсикоинфекции — заболевания, возникающие после употребления пищи, содержащей большое количество микроорганизмов и их эндотоксинов.

Пищевые интоксикации — заболевания, возникающие после употребления пищи, содержащей экзотоксины.

Последствия биологического загрязнения для человека 1. 1. Сенсибилизация организма. 2. 2. Рост числа аллергических заболеваний. 3. 3. Поствакцинальные осложнения. 4. 4. Рост числа заболеваний, вызываемых условнопатогенными микроорганизмами. 5. 5. Рост числа внутрибольничных инфекций.

Последствия биологического загрязнения для окружающей среды и косвенно для человека 1. 1. Нарушение экологического равновесия между микро- и макроорганизмами. 2. 2. Нарушение внутримикробных ассоциаций. 3. 3. Нарушение естественных процессов самоочищения воды и почвы. 4. 4. Появление штаммов микроорганизмов с изменёнными свойствами. 5. 5. Появление устойчивых к антибиотикам микроорганизмов.

Биологический фактор

В последние годы значение биологического фактора производственной и окружающей среды несомненно возросло в связи с интенсивным ростом городов и поселков городского типа. Биологическое загрязнение включает патогенные бактерии и вирусы, условно-патогенные микроорганизмы антропогенного и зоогенного происхождения, микроорганизмы-продуценты, продукты производств биотехнологической промышленности (антибиотики, антибиотиксодержащие препараты, витамины, ферменты, кормовые дрожжи и др.) и биологические средства защиты растений.

Под биологическим фактором , как известно, понимается совокупность биологических объектов, воздействие которых на человека или окружающую среду связана с их способностью размножаться в естественных или искусственных условиях или продуцировать биологически активные вещества. Основными компонентами биологического фактора, оказывающими неблагоприятное влияние на человека, являются самые разнообразные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, а также некоторые органические вещества естественного происхождения.

Всевозрастающая роль микробиологической промышленности, связанная с производством аминокислот, вакцин, иммуногенных препаратов, пищевых добавок, белково-витаминных концентратов сопровождается и возрастанием уровня антропогенного биологического загрязнения объектов окружающей среды. Использование в промышленном производстве дрожжевых, плесневых грибов, актиномицетов, бактерий привело к возникновению качественно нового вида биологического загрязнения – микроорганизмами-продуцентами и продуктами их жизнедеятельности, которые также загрязняют воздух производственных помещений и окружающую среду.

Принципы гигиенического нормирования биологических факторов. Научно обоснованная система контроля качества объектов окружающей среды в отношении бактериального и вирусного загрязнения, опирающаяся на гигиенические требования, сформулированные в документах санитарного законодательства и направленные на обеспечение эпидемической безопасности, заложена в основу неспецифической профилактики инфекционных заболеваний. В связи с этим, вопросы разработки и научного обоснования гигиенической регламентации микробного загрязнения окружающей среды были и остаются актуальными, как в настоящем, так и на перспективу.

Почва тоже может оказывать вредное влияние на здоровье человека при попадании в нее патогенных энтеробактерий и кишечных вирусов со сточными водами, когда имеет место непосредственный контакт человека с почвой в период проведения полевых работ, так и через загрязненные овощи, обувь и др. Работа в теплицах и парниках, независимо от сезона года, может приводить к тем или иным инфекционным заболеваниям при несоблюдении санитарно-гигиенических условий труда.

Хозяйственно-бытовые, больничные и некоторые виды промышленных сточных вод являются основными источниками микробного загрязнения водоемов. Наибольшую эпидемическую опасность представляют недостаточно очищенные и обеззараженные сточные воды инфекционных больниц, а также детских лечебных учреждений, в которых имеются больные с хроническими кишечными заболеваниями. При этом следует учитывать видовые и штаммовые особенности патогенных микроорганизмов, попадающих в воду. Была обнаружена повышенная жизнеспособность синтомицин-устойчивых штаммов бактерий Зонне и Флекснера по сравнению с синтомицин-чувствительными.

В целях оценки санитарного значения различных и индикаторных микроорганизмов и определения их нормативных уровней установлены количественные зависимости и коррелятивные связи между содержанием их в воде и загрязнением воды возбудителями кишечных инфекций. Так, получена высокая степень прямой связи между содержанием в воде сальмонелл и бактерий группы кишечных палочек, сальмонелл и лактозоположительных кишечных палочек, сальмонелл и E.coli, сальмонелл и фагов кишечных палочек, а также кишечных вирусов и фагов.

В качестве нормативного принят тот уровень микробного загрязнения по различным индикаторным микроорганизмам, при котором патогенные бактерии и кишечные вирусы не выделяются из воды водоемов в условиях их промышленно-бытового загрязнения и при обеззараживании спускаемых сточных вод: ЛКП, E.coli не более 1000 в 1 л, энтерококки не более 100 в 1 л, фаги кишечных палочек не более 1000 кл/л.

В распространении респираторных инфекций бактериальной и вирусной природы атмосферный воздух в обычных условиях не имеет существенного значения. Главным фактором в распространении аэрогенных инфекций является воздух закрытых помещений, в первую очередь больничных. Как правило, вспышки внутрибольничных инфекций в родильных домах, детских и хирургических отделениях наиболее часто обусловлены эпидемическими штаммами St.pyogenes. Выявлена также возможность загрязнения воздуха жилых и лечебных помещений такими возбудителями бактериальных и вирусных инфекций, как гемолитические стрептококки, менингококки, вирусы гриппа, оспы и др. Обсемененность микроорганизмами воздушной среды больничных помещений во многом зависит от величины воздухообмена, соблюдения дезрежима, характера уборки и прочее.

Гигиенические нормативы микробных загрязнений воздуха закрытых помещений установлены только для операционных блоков хирургических отделений и родильных домов. Общая бактериальная загрязненность воздуха операционных блоков до операции не должна превышать 500 кл/м 3 и 1000 кл/м 3 – к концу операции. Присутствие золотистого стафилококка не допускается.

Существующие ПДК для микроорганизмов-продуцентов, как правило, являются максимальными, а большинство из них обладают выраженными сенсибилизирующими и аллергенными свойствами. Присутствуя в воздухе рабочей зоны в виде аэрозолей, величины гигиенических нормативов микроорганизмов-продуцентов выражают в микробных клетках на один метр кубический (кл/м 3). Максимально допустимая ПДК микроорганизмов-продуцентов в воздухе рабочей зоны ограничивается 50 000 кл/м 3 .

Следует отметить, что биологические факторы обладают не только токсическим и аллергизирующим действием на организм, но и специфическим влиянием. Исходя из этого биологический фактор, как один из вредных и опасных факторов производственной среды, включен в соответствующую гигиеническую классификацию труда. Поэтому важным мероприятием органов здравоохранения является организация четкого и оперативного контроля за загрязнением производственной и окружающей среды микроорганизмами и биологически активными веществами. Методы контроля биологического фактора в воздушной среде регламентируются многими нормативными документами и методическими указаниями.

В соответствии с методическими указаниями по гигиеническому нормированию микробных препаратов в производственной среде, а также при изучении условий труда, состояния здоровья работающих в производстве микробиологических препаратов необходимо учитывать следующие моменты: 1) более тщательно подойти к оценке технологического процесса и продолжительности воздействия пыли; 2) оценить агрегатное состояние биопрепарата, его активность и длительность хранения; 3) методологически правильно определить количество микробных тел в одном грамме биопрепарата, а также дать токсиколого-гигиеническую характеристику используемому наполнителю; 4) вывести развернутую санитарно-гигиеническую характеристику содержания пыли, в том числе микробных тел на рабочих местах с учетом особенностей технологий и времени года.

В нижеприведенных нормативных документах определены комплексные санитарно-гигиенические требования по оздоровлению условий труда на предприятиях, связанных с воздействием биологического фактора: СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию и эксплуатации объектов по производству растительных масел» № 277 от 15.05.2008 г.; СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию и эксплуатации зернохранилищ (элеваторов и хлебоприемных пунктов)» № 293 от 10.07.2006 г.; СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям работы с микроорганизмами I-IV групп патогенности» № 325 от 05.07.2005 г.; СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию объектов по производству молока и молочной продукции, их хранению и транспортировке» № 201 от 28.04.2005 г.; СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию и эксплуатации животноводческих и звероводческих объектов» № 143 от 24.03.2005 г.; СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию и эксплуатации объектов по производству мяса и мясной продукции, их хранению и транспортировке» № 60 от 17.02.2005 г.; СанПиН «Санитарно-эпидемиологические и ветеринарно-санитарные требования к содержанию и эксплуатации объектов, предназначенных для заготовки молока» утверждены приказами № 105/214 и.о. МЗ РК от 09.03.2005 г. и МСХ РК 18.03.2005г.

Профилактические мероприятия. Профилактика неблагоприятного воздействия факторов биологической природы складывается из борьбы с болезнями животных, соблюдением санитарно-гигиенических норм и борьбой с загрязненностью предприятий агроиндустрии, санитарно-гигиенического мониторинга условий труда работающих контингентов.

В современных условиях возрастает роль санитарно-микробиологического контроля за качеством тех или иных объектов окружающей среды и разработка соответствующих методов анализа. Каждый вновь вводимый в производственные условия биологический препарат должен иметь токсикологическую и микробиологическую характеристики, медицинские и гигиенические рекомендации по его применению. В системе профилактических мероприятий важное место занимает регламентация и нормирование биологического фактора.

Особое значение играет проведение предварительных и периодических медицинских осмотров. Периодические медицинские осмотры должны проводиться с обязательным участием аллерголога и дермато-венеролога. Важным представляется также, при обследовании аллергологического статуса, постановка не только кожных аппликационных проб и специфических аллерготестов, но и использование проб, характеризующих сенсибилизацию организма.

Большое значение следует придавать обеспечению рабочих средствами индивидуальной защиты, спецодежды, соблюдению правил личной гигиены и организации рационального режима труда и отдыха. Регулярно должна проводиться диспансеризация как практически здоровых лиц, но имеющих отдельные признаки заболевания (группа риска), так и больных. С профилактической целью рекомендуется применение иммуномодуляторов, способствующих нормализации клинико-иммунологических показателей и повышающих неспецифическую резистентность организма.

Все живые существа, включая микроорганизмы, обитают в природе не изолированно, а в биоценозах, где представители раз­личных видов оказывают значительное влияние друг на друга. Возникающие при этом положительные или отрицательные взаимоотношения называют биологическими факторами.

В процессе эволюции каждая группа организмов вынужде­на была адаптироваться к окружающим ее особям. Лишь немно­гие из них приобрели способность развиваться в химико-физических нишах, т.е. там, где не могут существовать другие.

Между живыми существами вырабатывались отношения зависимости адаптации к существованию с другой формой жиз­ни. После того как прокариоты и эукариоты поднялись на совре­менным уровень развития, появились более совершенные формы жизни животные и растения, представляющие собой возмож­ные места обитания для микробов. Таким образом, создалось множество взаимных или односторонних отношений между организмами.

При одновременном попадании в субстрат двух или не­скольких микроорганизмов, принадлежащих к разным видам, между ними устанавливаются следующие типы взаимоотноше­ний:

1. Индифферентные отношения - независимое развитие
двух видов. В этом случае микроорганизмы не оказывают влия­ния друг на друга, но имея сходные потребности в питательных
веществах, со временем они становятся конкурентами за суб­страт, что неизбежно приводит к преобразованию одного орга­низма над другим.

2. Симбиоз - (от греч. symbiosis - сожительство) тесное со­вместное существование разных видов, оказывающих друг на
друга благоприятное воздействие (мутуалистический симбиоз).

Симбиотическое отношения широко варьируют по степени их взаимной близости. Их можно условно разделить на две кате­гории в зависимости от пространственных отношений: эктосимбиоз (внешнее положение микроорганизма по отношению к хо­зяину) и эндосимбиоз (микроорганизм развивается внутри клеток хозяина). Особый случай симбиоза - синантропные организмы: животные, растения, грибы и микроорганизмы, которые приспо­собились к существованию рядом с человеком. Синантропизация микроорганизмов привела к возникновению микробов - возбуди­телей различных болезней, характерных лишь для человека, а также бактерий, которые приспособились к новой среде обита­ния, связанной с индустриализацией. Например, появились бак­терии, способные усваивать искусственные полимеры.

Различают следующие виды симбиоза.

Метабиоз - форма взаимоотношений, когда продукты об­мена одного вида микроорганизма служат питательным материалом для другого. Например, дрожжи, развиваясь в сахаристых субстратах, образуют спирт. После этого в культуральной среде, со­держащей спирт, могут развиваться уксуснокислые бактерии, окисляющие спирт в уксусную кислоту, а последняя использует­ся микроскопическими грибами, которые утилизуют ее до диок­сида углерода и воды. Гнилостные бактерии разлагают орга­нические субстраты до аммиака, который впоследствии окисля­ется бактериям нитрофикаторами. Таким образом, при метабиозе один вид микроорганизмов создаёт в процессе жизнедея­тельности благоприятные условия для развития другого вида, обусловливая тем самым этапность процессов и смену одних форм микроорганизмов другими. Следовательно, метабиоз основа круговорота веществ в природе.

Комменсализм неярко выраженная форма мутуалистического (взаимовыгодного) симбиоза, когда пользу из совместного существования из­влекает только один партнер. Примером может служить ассоциа­ция аэробных и анаэробных бактерий: аэробы быстро восстанав­ливают кислород и делают среду, благоприятной для анаэробов. К комменсализму следует отнести и симбиотические отношения между представителями нормальной микрофлоры кишечника че­ловека и животных с организмом хозяина. В частности, целлю­лозные компоненты кормов (до 90%) подвергаются в рубце жвачных разложению бактериями до жирных кислот и спиртов, которые всасываются здесь же в рубце. Сами бактерии при пере­ходе содержимого рубца в кишечник перевариваются так, что вещество их клеток тоже подвергается разложению и усваивается животным. Таким образом, благодаря бактериям-комменсалам жвачные животные усваивают целлюлозу. Кроме того, симбиотическая микрофлора рубца обеспечивает синтез белка. Это объ­ясняется тем, что мочевина, образующаяся в печени в процессе обезвреживания аммиака, частично выводится с мочой, а основ­ная ее масса поступает через слюнные железы и стенку рубца жвачных в первые отделы желудка, где может использоваться микроорганизмами рубца для синтеза белка.

Синергизм - форма симбиотических отношений, при кото­рых разные особи микробной ассоциации имеют одинаковые фи­зиологические процессы, в результате, чего увеличивается выход конечных продуктов. Так, при совместном культивировании Azotobacter и Bacillus mycoides увеличивается выход стимулятора роста гетероауксина.

Сателлизм - это стимуляция роста одного микроба продук­тами жизнедеятельности другого, который затем становится его спутником. Например, дрожжи Saccharomyces cerevisiae проду­цируют витамины группы В, которые благоприятно влияют на других микробов.

Антагонизм - это форма конкурентных взаимоотношений, когда один микроорганизм угнетает или вызывает гибель друго­го. Открытие его принадлежит Л.Пастеру (1877), который на­блюдал подавление роста сибиреязвенной палочки под влиянием синегнойной бактерии, случайно попавшей в среду.

Активный антагонизм (антибиоз) связан с образованием продуктов обмена, вызывающих подавление развития и полное отмирание микроорганизмов под влиянием веществ, вырабаты­ваемых конкурентами. Например, молочнокислые бактерии вы­рабатывают молочную кислоту, исключающую развитие гнилостной микрофлоры; дрожжи продуцируют спирт, микромицеты - лимонную кислоту, уробактерии аммиак и т.д., метаболиты, ос­танавливающие развитие других микроорганизмов. В большой мере антибиоз обусловлен образованием антибиотиков.

Антибиотики продукты обмена микроорганизмов, спо­собные в незначительных количествах избирательно задерживать рост или убивать микробы. В отличие от дезинфицирующих ан­тисептикой действуют избирательно, подавляя только определен­ные виды микроорганизмов. Антибиотики оказывают бактериостатическое, бактерицидное и бактериолитическое действие.

К антибиотикам микробного происхождения следует отне­сти стрептомицин (продуцент - Streptomyces griseus), тетрацик­лин (продуцент Actinomyces aureofaciens), эритромицин (про­дуцент - Actinomyces erythreus), нистатин (продуцент Strepto­myces noursei), субтилин (продуцент - Bacillus subtilis), грамици­дин (продуцент - Bacillus brevis). полимиксин (продуцент - Bacil­lus polymyxa), низин (продуцент - Lactotococcus lactis), пеницил­лин (продуцент - Penicillium notatum).

Антибиотические вещества нашли широкое применение в консервной промышленности: при сохранении свежего мяса, ры­бы, птицы; при хранении сыров и молочных продуктов, фруктов, овощей. Применение их при консервировании продуктов питания позволяет значительно снижать длительность термообработки, что сохраняет витамины, вкусовые качества, консистенцию про­дукта и обеспечивает гибель клостридиальных и термофильных бактерий, устойчивых к температуре.

Антибиотики животного происхождения обнаружены в слезах, носовой слизи, слюне, яичном белке. Лизоцим подавляет в силу своей неспецифичности как Г+, так и Г- микрофлору. Од­нако первые более чувствительны. Экмолин действует на возбу­дителей дизентерии, тифа, стафилококки, вирусы гриппа. Эритрин обнаружен в эритроцитах крови. Антибиотики животного происхождения способствуют созданию иммунитета различно­го рода заболеваниям, являясь естественным барьером для про­никающей инфекции.

Метаболизм (обмен веществ) микроорганизмов

1. Понятие метаболизма, катаболизма, анаболизма и их взаимосвязь.

2. Дыхание, как одна из форм катаболизма.

3. Спиртовое брожение. Химизм, характеристика возбудителей, значение в пищевой биотехнологии.

4. Молочнокислое брожение. Химизм, характеристика возбудителей, значение в пищевой биотехнологии.

5. Брожение смешенного типа. Химизм, характеристика возбудителей.

6. Маслянокислое брожение. Химизм, характеристика возбудителей.

1. Совокупность химических реакций, в результате которых из сравнительно простых веществ внешней среды, образуется новое клеточное вещество и энергия, а так же все другие химические проявления жизнедеятельности называется метаболизмом.

Метаболизм состоит из двух противоположных, взаимоисключающих и одновременно взаимодополняющих друг друга процессов: катаболизма (энергетический обмен) и анаболизма (конструктивный обмен).

Катаболизм – процесс расщепления органических веществ, который происходит в основном за счет реакций окисления, в результате чего выделяется энергия. Может протекать с участие кислорода и без него.

У микроорганизмов известны две формы катаболизма:

Дыхание

Брожение

Дыхание – это сложный процесс биологического окисления с участием кислорода, связанный с образованием большого количества энергии в форме АТФ. Различают:

Аэробное дыхание – полное окисление субстратов с участием молекулярного кислорода до углекислого газа и воды.

Анаэробное дыхание – с участием «связанного» кислорода.

Неполное окисление – с участием кислорода и накоплением неполно окисленных продуктов.

Брожение – это жизнь без кислорода. Осуществляется неполный распад органических веществ с образованием незначительного количества энергии и продуктов, богатых энергией.

Отщепляемый от органического вещества водород передается не на кислород, а на органическое соединение, образующееся в ходе самого брожения, т.е. это процесс окисления без кислорода.

В зависимости от основного вещества, образующегося в ходе брожения различают:

Спиртовое

Молочнокислое

Маслянокислое и другие.

Катаболизм – это процесс распада веществ, т.е. диссимиляция с образованием энергии.

Установлено, что микробная клетка запасается энергией в форме соединений, обладающих макроэ. ргической связью (АТФ, АДФ, УТФ). При гидролитическом расщеплении этой связи, от нуклеотида отщепляется один остаток фосфорной кислоты и освобождается энергия, которая используется в процессе биосинтеза. Основной носитель энергии - АТФ, который образуется путем субстратного фосфорилирования и транспорта электронов по дыхательной цепи. Энергия используется в процессах анаболизма.

Анаболизм включает процессы синтеза макромолекул клетки из более простых соединений, присутствующих в окружающей среде, связан с потреблением энергии и синтезом веществ, участвующих в процессах катаболизма (ферментов). Т.о. анаболизм и катаболизм протекают в клетке одновременно, многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими. Их невозможно разделить, как невозможно разделить процессы дыхания и питания.

Основная роль в обмене веществ принадлежит ферментам.

Экзоферменты – не связаны со структурой цитоплазмы, легко выделяются из клетки при ее жизни, связаны с процессами питания (гидролазы).

Эндоферметы – прочно связаны со структурами цитоплазмы, действуют только внутри клетки, синтезируются независимо от присутствия в среде индуктора, осуществляют дальнейшее разложение поступивших в клетку веществ (оксидоредуктазы, трансферазы, изомеразы и т.д.).

Ферменты – это биологические катализаторы белковой природы, которые повышают скорость химических реакций в живых организмах, не входят в состав конечных продуктов этой реакции.

По своим свойствам они близки к белкам.

Свойства ферментов

Высокомолекулярные

Гидрофильные

Денатурируют под действием высоких температур, крепких кислот, щелочей

Высаливаются из растворов.

По химическому составу выделяют:

Однокомпонентные – только белковой природы

Двухкомпонентные – белковая часть – ферон, небелковая – агон.

Агон выполняет активную роль. В состав его могут входить витамины, мононуклеотиды, ионы металлов или другие активные группы (никотинамидаденидинуклеотид,НАД→агон анаэробной дегидрогеназы; флавинадениндинуклеотид, ФАД –агон аэробной дегидрогеназы)

Механизм действия ферментов:

Каталитические функции ферментов проявляются в снижении энергии активации, необходимой молекуле, чтобы вступить в реакцию. Это происходит за счет образования фермент-субстратного комплекса, где субстрат – это вещество, на которое действует фермент.

Допустим, что у нас вещество АВ, должно расщепиться на А и В.

В присутствии фермента образуется фермент-субстратный комплекс: (АВЕ), где АВ – субстрат, Е – фермент.

АВ+Е→А В Е, при этом W активации снижается.

АВЕ→А+ВЕ

При этом происходит глубокая деформация разрываемой связи в веществе АВ.

При изучении каталитической активности ферментов используют количественную оценку скоростей катализируемых реакций.

Кинетика – это наука, изучающая закономерности изменения скорости реакции.

Основные закономерности:

1. Скорость ферментной реакции зависит от концентрации фермента.

V=k х Е, где Е – концентрация фермента.

k=tgα

Уравнение справедливо, если [Е]« [S], то есть концентрация фермента значително меньше концентрации субстрата

Для различных ферментов К различно.

2. Скорость ферментативной реакции зависит от концентрации субстрата и описывается основным уравнением Михаэлиса – Ментен

V=V max [S]/K m +[S]

где V – скорость реакции

V max – максимальная скорость реакции

К m – константа Михаэлиса: физический смысл которой состоит в том, что она соответствует концентрации субстрата, при которой V=½V max .

Графически зависимость выглядит так:

n- порядок реакции

Особенности ферментативного катализа

1. Обратимость – способны ускорять реакции синтеза и расщепления.

2. Специфичность - каждый фермент действует только на свой конкретный субстрат и даже на конкретную связь в нем. Например: амилазы действуют на крахмал. Причем α-амилаза действует на эндо- 1,4-гликозидную связь, а β-амилаза – на экзо- α-1,4- гликозидную связь. Эстеразы действуют на жиры. Протеиназы – на белки и т. д.

3. Лабильность (чувствительность) – активность ферментов или скорость ферментной реакции зависит от условий, в которых она протекает. Основные факторы – рН и температура. Кривая зависимости имеет колоколообразный вид.

4. Ферменты имеют высокую активность, где активность - количество молей субстрата, которые превращаются в продукты реакции одним молем фермента за одну минуту. Есть вещества - активаторы, повышающие активность действия ферментов, и есть вещества – ингибиторы, снижающие активность ферментов.

Классификация ферментов

Строится с учетом природы катализируемой реакции.

Различают 6 классов:

1. Окислительно-восстановительные – ферменты (оксидоредуктазы) – это дегидрогеназы, электроназы, каталазы.

2. Трансферазы – катализируют перенос радикалов частей молекул от одних соединений к другим (фосфоферазы катализируют перенос остатков фосфорной кислоты).

3. Гидролазы – катализируют реакции гидролиза – расщепление субстратов в присутствии воды.

4. Лиазы – катализируют реакции отщепления от субстрата определенных групп с образованием двойных связей.

5. Изомеразы (изомеризуют молекулы) – гексоизомераза катализирует превращение глюкозо-6-фосфата в фруктозо-6-фосфат.

6. Лигазы (синтетазы) катализируют синтез органических соединений, связанный с расщеплением пирофосфатной связи в АТФ

По расположению клетки, по месту действия все ферменты делятся на экзоферменты и эндоферменты. Экзоферменты связаны с внеклеточным питанием. Эндоферменты действуют внутри клетки.

Катаболические реакции, общие для дыхания и брожения.

И брожение, и дыхание на первом этапе имеют общую анаэробную стадию: глюкоза превращается в пировиноградную кислоту. У разных микроорганизмов используются различные пути этого превращения:

1. Эмбдена – Мейергофа – Парнаса (ЭМП, или фруктозодифосфатный путь, или гликолиз).

2. Энтнера – Дудорова (КДФГ – 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный путь).

3. Пентозофосфатный путь (ПФ).

Биологические факторы окружающей среды подразумевают совокупность биологических объектов, воздействие которых на человека или окружающую среду связано с их способностью размножаться в естественных или искусственных условиях или продуцировать биологически активные вещества. Основным компонентом биологического фактора являются макроорганизмы, микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности.

По структуре факторы делятся на две группы:

• - природные (возбудители инфекционных заболеваний, продукты цветущих растений, водоёмов и др.);
• - индустриальные (факторы животноводческих комплексов, продукция микробиологической промышленности и др.)

Неинфекционные биологические факторы окружающей среды

Микробиологический синтез - способность микроорганизмов к синтезу новых структурных элементов (веществ) или к избыточному накоплению продуктов обмена веществ за счёт присущих микробной клетке ферментативных веществ. К числу таких производств относят производство антибиотиков, белков, ферментов и т. д. Эти органические соединения, обладая высокой специфичностью действия на какие - либо органы и системы организма получили название биологически активные вещества.

Создание микробиологической промышленности позволило появлению:

• - базы микробиологической фармации;
• - обеспечения сельского хозяйства источниками кормового белка микробными удобрениями, микробиологическими средствами защиты растений от вредителей, препаратами стимулирующими откорм сельскохозяйственных животных.

В связи с бурным развитием микробиологической промышленности повышается опасность неблагоприятного влияния биологического загрязнения производственной и внешней среды на здоровье человека, как прямым воздействием (изменение иммунобиологической реактивности, возникновение аллергических заболеваний), так и опосредованно, через окружающую среду (угнетение процессов самоочищения, формирование антибиотик устойчивых микроорганизмов). Опасность биологического загрязнения усугубляется сочетанным действием биологических и химических факторов на организм.

Заводы по производству кормовых дрожжей могут служить источниками распространения, через газовоздушные выбросы, не только жизнеспособных микроорганизмов, но и белкового продукта состоящего из убитых клеток продуцентов. Сенсибилизирующее действие кормовых белков зависит от вида используемого сырья. Установлено, что микробный кормовой белок, выращиваемый на парафинах нефти, обладает более сильным сенсибилизирующим действием, чем белок микробов выращиваемых на непищевое растительное сырьё.

Значительными аллергенами являются грибы, вызывающие аллергические заболевания: бронхиальную астму, экзогенный аллергический альвеолит. Поражения дрожжеподобными грибами, на данных производствах, могут возникать при длительном контакте с антибиотиками изменяющими микробный фон аутофлоры (дисбактериоз). У людей возникают микозы. Они делятся на поверхностные и глубокие. Поражаются кожные покровы, реже слизистые оболочки, внутренние органы, имеют доброкачественное течение. Доказано, что некоторые виды грибов способны к токсинообразованию (микотоксины).

Наиболее изучены афлотоксины, продуцентами которых являются некоторые штаммы грибов, которые могут размножаться в любых продуктах, во всех климатических поясах, кроме холодного. Они имеют выраженное гепатотропное действие, вызывают некроз печени. Различают охратоксины, токсические метаболиты плесневых грибов из рода пенициллинов и аспергиллов, они способны изменять процессы окислительного фосфорилирования в клетках почек. К группе микотоксинов также относятся цитрины, оказывающие токсический эффект на почки, который похож на нефроз. Некоторые микотоксины канцерогены.

На основе культивируемых грибов и бактерий микробиологическая промышленность производит различные ферменты. Однако эти препараты недостаточно очищены от микотоксинов, взвеси бактерий или грибов и при контакте с пищевыми продуктами могут включаться в пищевые цепи и оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Бактериальные средства защиты растений вырабатываются на основе вирусов бактерий, грибов, качественной основой этого класса является живое начало. Характерной особенностью воздействия биологических факторов, микробиологической промышленности, можно считать нарушение иммунитета. Аллергены вызывают полинозы, дерматиты и др

Наличие ПАВ ведёт к снижению барьерной функции современных водоочистительных систем в отношении бактерий и вирусов. ПАВ снижают бактерицидные свойства активного хлора, и как, следовательно, эффективное обеззараживание воды. Поступление со сточными водами пестицидов, нарушает микробный биосинтез в водоёме, изменяет индикаторно - значимых санитарно - показательных бактерий. Удлинение сроков выживания сальмонелл и шигелл под действием пестицидов может привести к возникновению неблагоприятной эпидемиологической ситуации. Поступление в непроточные или малопроточные пресноводные водоёмы биогенных элементов (P, K, N и др.) приводит к быстрому развитию планктона, особенно сине - зелёных водорослей. Расстройства ЖКТ и дыхательной системы.

Главная » Транскрипции » Естественно биологические факторы. Презентация, доклад биологические факторы окружающей среды и здоровье