Реакция среды (pH) является важным фактором, определяющим возможность существования прокариот. Влияние ионов водорода на микроорганизмы может быть как прямым, так и косвенным. Последнее связано с воздействием ионов водорода не на бактерии, а на определенные компоненты среды, доступность многих неорганических ионов и метаболитов, стабильность макромолекул, равновесие электрических зарядов на поверхности клетки. Реакция среды оказывает влияние на образование и активность микробных ферментов. 

У большинства микроорганизмов оптимум рН = 6-7 и лишь немногие могут расти при рН ниже 2 и выше 10. В зависимости от отношения к кислотности среды прокариоты могут быть разделены на группы (слайд

14. 9).

Большинство прокариотов, предпочитающих нейтральные или слабощелочные условия. 

Плесневые грибы, дрожжи и некоторые бактерии хорошо развиваются при кислой реакции рН = 5-6. Такие микроорганизмы называют ацидофильными. Существуют как факультативные ацидофилы (дрожжи, грибы), так и облигатные (Thiobacillus thiooxidans).

Гнилостные бактерии, напротив, хорошо растут в нейтральной и слабощелочной среде. Оптимум рН для них равен 7-7,6. Существуют

                                                          14.2.         химических

бактерии, которые, лучше развиваются при щелочной реакции. Например, холерный вибрион имеет оптимум рН=9. Подобные микроорганизмы называют алкалифильными.

Встречающиеся в природе щелочные условия обычно связаны с почвами. Таковы почвы, обогащенные щелочными минералами, экскрементами животных, разлагающимися белками.

От реакции среды зависит устойчивость микробов к действию других факторов. Так, в кислой среде усиливается отрицательное воздействие высокой температуры, в силу чего в кислых растворах свертываемость белков при нагревании происходит легче, чем в нейтральной и щелочной среде. 

Отношение микроорганизмов к кислотности среды широко используется для консервирования пищевых продуктов. 

Окислительно-восстановительный потенциал. Микроорганизмы различаются по своей потребности к молекулярному кислороду: облигатные аэробы, облигатные анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы (слайд 14.10).

Прокариоты, для роста которых необходим кислород, называют облигатными аэробами. К ним относится большинство прокариотных организмов. Некоторые представители этой группы не способны к росту при концентрации O₂, равной атмосферной, но могут расти, если содержание O₂ в окружающей среде будет значительно ниже (порядка 2%). Такие облигатно аэробные прокариоты получили название микроаэрофилов.

Потребность прокариот в низкой концентрации O₂ в окружающей среде связана с их метаболическими особенностями. Это объясняется ингибирующим действием молекулярного кислорода на активность нитрогеназы азотфиксаторов, а также гидрогеназы у бактерий, окисляющих водород. 

Известны прокариоты, для метаболизма которых O₂ не нужен. Такие организмы получили название облигатных анаэробов. К ним относятся метанобразующие архебактерии, сульфатвосстанавливающие, маслянокислые и некоторые другие бактерии. В естественных условиях бескислородными зонами являются грязевые отложения, болота, насыщенные водой почвы, пищеварительные каналы животных, подземные нефтехранилища и др.

Многие из облигатных анаэробов не выносят присутствия даже незначительных количеств молекулярного кислорода в среде и быстро погибают. Такие организмы называют строгими анаэробами. К числу строгих анаэробов относятся представители родов Bacteroides, Fusobacterium, Butyrivibrio, Methanobacterium и др., Маслянокислые, молочнокислые бактерии, обладающие метаболизмом только анаэробного типа, могут расти в присутствии воздуха, и выделены в отдельную группу аэротолерантных анаэробов.

Губительное воздействие кислорода на облигатные анаэробы обусловлено тем, что в живой клетке в присутствии кислорода образуется

                                                          14.2.         химических

пероксид водорода, который в больших концентрациях ядовит для бактериальной клетки. Для обезвреживания пероксида водорода клетки аэробных бактерий вырабатывают каталазу, разлагающую Н₂О₂ на воду и молекулярный кислород. У анаэробов и факультативных анаэробов каталаза отсутствует, что и является одной из причин их неспособности жить в аэробных условиях.

Совместное развитие анаэробов с облигатными аэробами, активно потребляющими молекулярный кислород, приводящее к образованию зон с низкой концентрацией O₂, создает возможности и для развития строго анаэробных видов.

Описаны прокариотные организмы, которые могут расти как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Такие организмы получили название факультативных анаэробов, или факультативных аэробов. В зависимости от наличия или отсутствия O₂ в среде они могут переключаться с одного метаболического пути на другой (молочнокислые бактерии, стрептококки, стафилококки, энтеробактерии). В аэробных условиях они получают энергию в процессе дыхания. В анаэробных условиях источником энергии для них служат процессы брожения или анаэробного дыхания.

Химические вещества по-разному действуют на микроорганизмы. Характер действия – стимулирующий или подавляющий – определяется их природой, концентрацией, биологическими свойствами микроорганизма

(слайд 14.11). 

Вещества-стимуляторы – витамины, аминокислоты, микроэлементы и пр. Так, аммиак на развитие многих бактерий оказывает неблагоприятное воздействие, а для нитрификаторов – это необходимый энергетический материал.

Антимикробные вещества губительно влияют на микроорганизмы. Из неорганических соединений сильным антимикробным действием обладают соли тяжелых металлов – ртути, серебра, свинца. Взаимодействуя с белками протоплазмы, они вызывают коагуляцию белков. Некоторые антимикробные вещества инактивируют ферменты микробов. 

Среди органических соединений сильным антимикробным действием обладает этиловый спирт, формальдегид, фенол и др.

Антимикробные вещества, получившие широкое применение для подавления патогенных микробов, называются дезинфицирующими, а прием использования их – дезинфекцией (слайд 14.12). Наибольшее применение для дезинфекции находит 0,5-5,0%-я хлорная известь, 2%-й раствор йода, 15%-й раствор карболовой кислоты и др.

Различают бактериостатическое, бактерицидное, бактериолитическое действие, которое соответственно останавливает рост бактерий, убивает клетки, разрушает их.

Возникновение устойчивости к тяжелым металлам, антибиотикам, дезинфектантам, которые широко применяются на практике, включает генетические изменения, часто обусловленные плазмидами.