Informacije

7.2.2: Upotreba fizičkih metoda za kontrolu mikroorganizama - Biologija

7.2.2: Upotreba fizičkih metoda za kontrolu mikroorganizama - Biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ciljevi učenja

  • Razumjeti i uporediti različite fizičke metode kontrole rasta mikroba, uključujući grijanje, hlađenje, zamrzavanje, tretman pod visokim pritiskom, isušivanje, liofilizaciju, zračenje i filtraciju

Hiljadama godina ljudi su koristili različite fizičke metode mikrobne kontrole za očuvanje hrane. Uobičajene metode kontrole uključuju primjenu visokih temperatura, zračenja, filtracije i isušivanja (sušenja), između ostalog. Mnoge od ovih metoda nespecifično ubijaju ćelije razbijanjem membrana, promjenom propusnosti membrane ili oštećenjem proteina i nukleinskih kiselina denaturacijom, razgradnjom ili kemijskom modifikacijom (slika (PageIndex{12}) i slika (PageIndex{13} )). U ovom odeljku opisane su različite fizičke metode koje se koriste za kontrolu mikroba.

Toplota

Grijanje je jedan od najčešćih – i najstarijih – oblika kontrole mikroba. Koristi se u jednostavnim tehnikama poput kuhanja i konzerviranja. Toplota može ubiti mikrobe mijenjajući njihove membrane i denaturirajući proteine. The tačka termalne smrti (TDP) mikroorganizma je najniža temperatura na kojoj se svi mikrobi ubijaju u 10-minutnom izlaganju. Različiti mikroorganizmi će različito reagirati na visoke temperature, a neki (npr. C. botulinum) otporniji na toplotu. Sličan parametar, tj vrijeme termalne smrti (TDT), je dužina vremena potrebnog da se ubiju svi mikroorganizmi u uzorku na datoj temperaturi. Ovi parametri se često koriste za opisivanje postupaka sterilizacije koji koriste visoku toplinu, kao što je autoklaviranje. Kuhanje je jedna od najstarijih metoda kontrole vlage i topline mikroba, i obično je prilično učinkovito u ubijanju vegetativnih stanica i nekih virusa. Međutim, ključanje je manje efikasno u ubijanju endospora; neke endospore su u stanju da prežive i do 20 sati ključanja. Uz to, ključanje može biti manje efikasno na većim visinama, gdje je tačka ključanja vode niža i vrijeme ključanja potrebno za ubijanje mikroba je stoga duže. Iz ovih razloga, kuhanje se ne smatra korisnom tehnikom sterilizacije u laboratorijskim ili kliničkim uvjetima.

Mnogi različiti protokoli grijanja mogu se koristiti za sterilizaciju u laboratoriju ili klinici, a ovi protokoli se mogu podijeliti u dvije glavne kategorije: sterilizacija suvom toplotom i sterilizacija vlažnom toplotom. Aseptička tehnika u laboratoriji obično uključuje neke protokole sterilizacije suhom toplinom koristeći direktnu primjenu visoke topline, kao što je sterilizacija inokulacijskih petlji (Slika (PageIndex{1})). Spaljivanje na vrlo visokim temperaturama uništava sve mikroorganizme. Suva toplota se takođe može primeniti tokom relativno dugog vremenskog perioda (najmanje 2 sata) na temperaturama do 170 °C korišćenjem sterilizatora sa suvom toplotom, kao što je pećnica. Međutim, sterilizacija vlažnom toplotom je obično efikasniji protokol jer bolje prodire u ćelije nego suva toplota.

Autoklavi

Autoklavi se oslanjaju na sterilizaciju vlažnom toplotom. Koriste se za podizanje temperature iznad tačke ključanja vode za sterilizaciju predmeta kao što je hirurška oprema od vegetativnih ćelija, virusa, a posebno endospora, za koje se zna da prežive temperature ključanja, bez oštećenja predmeta. Charles Chamberland (1851–1908) dizajnirao je moderni autoklav 1879. dok je radio u laboratoriji Louisa Pasteura. Autoklav se i dalje smatra najefikasnijim metodom sterilizacije (slika (PageIndex{2})). Izvan laboratorijskih i kliničkih okruženja, veliki industrijski autoklavi koji se nazivaju retortoms omogućavaju sterilizaciju vlažnom toplotom u velikim razmerama.

Generalno, vazduh u komori autoklava se uklanja i zamenjuje sve većom količinom pare zarobljene unutar zatvorene komore, što dovodi do povećanog unutrašnjeg pritiska i temperature iznad tačke ključanja vode. Dvije glavne vrste autoklava razlikuju se po načinu uklanjanja zraka iz komore. Kod autoklava sa gravitacionim pomeranjem, para se uvodi u komoru sa vrha ili sa strane. Vazduh, koji je teži od pare, tone na dno komore, odakle se istiskuje kroz ventilacioni otvor. Potpuno istiskivanje vazduha je teško, posebno kod većih opterećenja, tako da mogu biti potrebni duži ciklusi za takva opterećenja. U sterilizatorima za predakumiranje, zrak se u potpunosti uklanja pomoću vakuuma velike brzine prije uvođenja pare u komoru. Budući da se zrak potpunije eliminira, para može lakše prodrijeti u umotane predmete. Mnogi autoklavi su sposobni za gravitacijske i prevakuumske cikluse, koristeći prvi za dekontaminaciju otpada i sterilizaciju medija i neumotanog staklenog posuđa, a drugi za sterilizaciju upakovanih instrumenata.

Standardne radne temperature za autoklave su 121 °C ili, u nekim slučajevima, 132 °C, obično pri pritisku od 15 do 20 funti po kvadratnom inču (psi). Dužina izlaganja zavisi od zapremine i prirode materijala koji se steriliše, ali obično je 20 minuta ili više, a veće količine zahtevaju duže vreme izlaganja kako bi se obezbedio dovoljan prenos toplote na materijale koji se sterilišu. Para mora direktno doći u kontakt sa tečnostima ili suvim materijalima koji se sterilišu, tako da se kontejneri ostavljaju labavo zatvoreni, a instrumenti se labavo umotaju u papir ili foliju. Ključ autoklaviranja je da temperatura mora biti dovoljno visoka da ubije endospore kako bi se postigla potpuna sterilizacija.

Budući da je sterilizacija toliko važna za sigurne medicinske i laboratorijske protokole, kontrola kvaliteta je neophodna. Autoklavi mogu biti opremljeni snimačima za dokumentovanje pritisaka i temperatura postignutih tokom svakog rada. Dodatno, unutrašnje indikatore različitih tipova treba autoklavirati zajedno sa materijalima koji se sterilišu kako bi se osiguralo da je dostignuta odgovarajuća temperatura sterilizacije (Slika (PageIndex{3})). Jedan uobičajeni tip indikatora je upotreba autoklav trake osjetljive na toplinu, koja ima bijele pruge koje postaju crne kada se postigne odgovarajuća temperatura tokom uspješnog rada u autoklavu. Ovaj tip indikatora je relativno jeftin i može se koristiti tokom svake vožnje. Međutim, traka za autoklav ne daje indikaciju dužine izlaganja, tako da se ne može koristiti kao pokazatelj sterilnosti. Druga vrsta indikatora, biološki indikator spora, koristi ili traku papira ili tečnu suspenziju endospora Geobacillus stearothermophilus kako bi se utvrdilo da li su endospore ubijene ovim procesom. Endospore obavezne termofilne bakterije G. stearothermophilus su zlatni standard koji se koristi za ovu svrhu zbog njihove ekstremne otpornosti na toplinu. Biološki indikatori spora se također mogu koristiti za testiranje učinkovitosti drugih protokola sterilizacije, uključujući etilen oksid, suhu toplinu, formaldehid, gama zračenje i plazma sterilizaciju vodonik peroksidom G. stearothermophilus, Bacillus atrophaeus, B. subtilis, ili B. pumilus spore. U slučaju potvrđivanja funkcije autoklava, endospore se inkubiraju nakon autoklaviranja kako bi se osiguralo da nema živih endospora. Rast bakterija nakon klijanja endospora može se pratiti biološkim indikatorskim testovima spora koji otkrivaju metabolite kiseline ili fluorescenciju koju proizvode enzimi dobiveni iz održivih G. stearothermophilus. Treći tip indikatora za autoklav je Diack cijev, staklena ampula koja sadrži pelet osjetljiv na temperaturu koji se topi na odgovarajućoj temperaturi sterilizacije. Trake sa sporama ili Diack cijevi se povremeno koriste kako bi se osiguralo da autoklav ispravno funkcionira.

Pasterizacija

Iako je potpuna sterilizacija idealna za mnoge medicinske primjene, nije uvijek praktična za druge primjene i također može promijeniti kvalitetu proizvoda. Kuhanje i autoklaviranje nisu idealni načini za kontrolu rasta mikroba u mnogim namirnicama jer ove metode mogu uništiti konzistenciju i druge organoleptičke (senzorne) kvalitete hrane. Pasterizacija je oblik mikrobne kontrole hrane koja koristi toplinu, ali ne čini hranu sterilnom. Tradicionalna pasterizacija ubija patogene i smanjuje broj mikroba koji uzrokuju kvarenje uz očuvanje kvalitete hrane. Proces pasterizacije je prvi razvio Louis Pasteur 1860-ih kao metodu za sprečavanje kvarenja piva i vina. Danas se pasterizacija najčešće koristi za ubijanje patogena osjetljivih na toplinu u mlijeku i drugim prehrambenim proizvodima (npr. sok od jabuke i med) (Slika (PageIndex{4})). Međutim, budući da pasterizirani prehrambeni proizvodi nisu sterilni, na kraju će se pokvariti.

Metode koje se koriste za pasterizaciju mlijeka balansiraju temperaturu i dužinu vremena tretmana. Jedna metoda, visokotemperaturna kratkotrajna (HTST) pasterizacija, izlaže mlijeko temperaturi od 72 °C u trajanju od 15 sekundi, čime se smanjuje broj bakterija uz očuvanje kvalitete mlijeka. Alternativa je ultravisoka temperatura (UHT) pasterizacija, u kojoj se mlijeko izlaže temperaturi od 138 °C 2 ili više sekundi. UHT pasterizirano mlijeko može se dugo čuvati u zatvorenim posudama bez hlađenja; međutim, vrlo visoke temperature mijenjaju proteine ​​u mlijeku, uzrokujući male promjene u okusu i mirisu. Ipak, ovaj način pasterizacije je povoljan u regijama gdje je pristup hlađenju ograničen.

Vježba (PageIndex{1})

  1. Kako se u autoklavu postižu temperature iznad ključanja?
  2. Kako se može usporediti početak kvarenja između HTST-pasteriziranog i UHT-pasteriziranog mlijeka?
  3. Zašto se ključanje ne koristi kao metoda sterilizacije u kliničkom okruženju?

Hlađenje i zamrzavanje

Kao što su visoke temperature efikasne za kontrolu mikrobnog rasta, izlaganje mikroba niskim temperaturama takođe može biti laka i efikasna metoda mikrobne kontrole, sa izuzetkom psihrofila, koji preferiraju niske temperature (pogledajte Temperatura i mikrobni rast). Frižideri koji se koriste u kućnim kuhinjama ili u laboratorijima održavaju temperaturu između 0 °C i 7 °C. Ovaj temperaturni raspon inhibira mikrobni metabolizam, značajno usporava rast mikroorganizama i pomaže u očuvanju rashlađenih proizvoda kao što su hrana ili medicinski materijal. Određene vrste laboratorijskih kultura mogu se čuvati u frižideru za kasniju upotrebu.

Smrzavanje ispod -2 °C može zaustaviti rast mikroba, pa čak i ubiti osjetljive organizme. Prema američkom Ministarstvu poljoprivrede (USDA), jedini sigurni načini da se smrznuta hrana može odmrznuti su u frižideru, uronjeni u hladnu vodu koja se mijenja svakih 30 minuta ili u mikrovalnoj pećnici, držeći hranu na temperaturama koje nisu pogodne za razvoj bakterija. .1Osim toga, zaustavljeni rast bakterija može se ponovo pokrenuti u odmrznutim namirnicama, tako da odmrznutu hranu treba tretirati kao svježu kvarljivu hranu.

Bakterijske kulture i medicinski uzorci koji zahtijevaju dugotrajno skladištenje ili transport često se zamrzavaju na ultra niskim temperaturama od -70 °C ili niže. Ove ultra niske temperature mogu se postići skladištenjem uzoraka na suhom ledu u zamrzivaču sa ultra niskim temperaturama ili u specijalnim spremnicima za tekući dušik, koji održavaju temperature niže od -196 °C (Slika (PageIndex{5})).

Vježba (PageIndex{2})

Da li stavljanje hrane u frižider ubija bakterije na hrani?

NIZ LOŠIH POTLUKA

Jednog ponedeljka u proleće 2015. žena iz Ohaja počela je da ima zamagljen, dvostruki vid; otežano gutanje; i spuštenih kapaka. Hitno je prebačena u hitnu pomoć njene lokalne bolnice. Prilikom pregleda počela je da osjeća grčeve u trbuhu, mučninu, paralizu, suva usta, slabost mišića lica, teškoće u govoru i disanju. Na osnovu ovih simptoma aktiviran je bolnički komandni centar za incidente, a službenici javnog zdravstva u Ohaju su obaviješteni o mogućem slučaju botulizma. U međuvremenu, drugi pacijenti sa sličnim simptomima počeli su se pojavljivati ​​u drugim lokalnim bolnicama. Zbog sumnje na botulizam, antitoksin je preko noći dopremljen iz CDC-a u ove medicinske ustanove, kako bi se dao oboljelim pacijentima. Prvi pacijent je preminuo od respiratorne insuficijencije kao posljedica paralize, a oko polovice preostalih žrtava je bila potrebna dodatna hospitalizacija nakon primjene antitoksina, a najmanje dvije su zahtijevale respiratore za disanje.

Službenici javnog zdravstva istražili su svaki od slučajeva i utvrdili da su svi pacijenti prethodnog dana bili na istoj večeri u crkvi. Štaviše, izvor zaraze su pronašli u salati od krompira napravljenom od krompira iz domaće konzerve. Više nego vjerovatno, krompir je konzerviran pomoću kipuće vode, metode koja omogućava endospore Clostridium botulinum preživjeti. C. botulinum proizvodi botulinum toksin, neurotoksin koji je često smrtonosan kada se jednom proguta. Prema CDC-u, slučaj u Ohaju bio je najveća epidemija botulizma u Sjedinjenim Državama u gotovo 40 godina.4

Ubijanje C. botulinum endospora zahtijeva minimalnu temperaturu od 116 °C (240 °F), znatno iznad tačke ključanja vode. Ova temperatura se može postići samo u konzervi pod pritiskom, koja se preporučuje za kućno konzerviranje hrane sa niskim sadržajem kiseline kao što su meso, riba, perad i povrće (Slika (PageIndex{6})). Osim toga, CDC preporučuje kuhanje domaće konzervirane hrane oko 10 minuta prije konzumiranja. Budući da je botulinum toksin toplotno labilan (što znači da je denaturiran toplinom), 10 minuta ključanja će učiniti nefunkcionalnim svaki botulinum toksin koji hrana može sadržavati.

Da biste saznali više o pravilnim tehnikama kućnog konzerviranja, posjetite web stranicu CDC-a.

Isušivanje

Sušenje, poznato i kao isušivanje ili dehidracija, je metoda koja se koristi milenijumima za očuvanje namirnica kao što su grožđice, suhe šljive i mljevene šljive. Djeluje jer sve stanice, uključujući mikrobe, zahtijevaju vodu za svoj metabolizam i opstanak. Iako sušenje kontrolira rast mikroba, ono možda neće ubiti sve mikrobe ili njihove endospore, koje mogu početi ponovno rasti kada su uvjeti povoljniji i sadržaj vode se obnovi.

U nekim slučajevima, hrana se suši na suncu, oslanjajući se na isparavanje kako bi se postiglo isušivanje. Sušenje zamrzavanjem ili liofilizacija je još jedna metoda sušenja u kojoj se predmet brzo zamrzava („brzo zamrzava”) i stavlja pod vakuum tako da se voda gubi sublimacijom. Liofilizacija kombinuje i izlaganje niskim temperaturama i isušivanje, što je čini prilično efikasnom za kontrolu rasta mikroba. Osim toga, liofilizacija uzrokuje manje štete na predmetu od konvencionalnog isušivanja i bolje čuva originalne kvalitete predmeta. Liofilizirani artikli mogu se čuvati na sobnoj temperaturi ako su pakirani na odgovarajući način kako bi se spriječilo skupljanje vlage. Liofilizacija se koristi za konzerviranje u prehrambenoj industriji, a koristi se iu laboratoriji za dugotrajno skladištenje i transport mikrobnih kultura.

Sadržaj vode u hrani i materijalima, koji se naziva aktivnost vode, može se smanjiti bez fizičkog sušenja dodavanjem otopljenih tvari kao što su soli ili šećeri. Pri vrlo visokim koncentracijama soli ili šećera, količina dostupne vode u mikrobnim stanicama se dramatično smanjuje jer će voda biti izvučena iz područja niske koncentracije otopljene tvari (unutar ćelije) u područje visoke koncentracije otopljene tvari (izvan stanice) ( Slika (PageIndex{7})). Mnogi mikroorganizmi ne prežive ove uslove visokog osmotskog pritiska. Med, na primjer, čini 80% saharoze, okruženje u kojem vrlo malo mikroorganizama može rasti, čime se eliminira potreba za hlađenjem. Slano meso i riba, kao što su šunka i bakalar, bili su kritično važna hrana prije doba hlađenja. Voće je konzervirano dodavanjem šećera, pravljenjem džemova i želea. Međutim, određeni mikrobi, kao što su plijesan i kvasac, imaju tendenciju da budu tolerantniji na isušivanje i visok osmotski pritisak, te stoga još uvijek mogu kontaminirati ove vrste hrane.

Vježba (PageIndex{3})

Kako dodavanje soli ili šećera hrani utiče na njenu aktivnost vode?

Radijacija

Zračenje u različitim oblicima, od visokoenergetskog zračenja do sunčeve svjetlosti, može se koristiti za ubijanje mikroba ili inhibiranje njihovog rasta. Jonizujuće zračenje uključuje X-zrake, gama zrake i visokoenergetske elektronske zrake. Jonizujuće zračenje je dovoljno jako da prođe u ćeliju, gdje mijenja molekularne strukture i oštećuje ćelijske komponente. Na primjer, jonizujuće zračenje uvodi dvostruke lomove u DNK molekulima. Ovo može direktno uzrokovati mutacije DNK ili se mutacije mogu uvesti kada stanica pokuša popraviti oštećenje DNK. Kako se ove mutacije akumuliraju, one na kraju dovode do smrti ćelije.

I rendgenski i gama zraci lako prodiru u papir i plastiku i stoga se mogu koristiti za sterilizaciju mnogih pakiranih materijala. U laboratoriji, jonizujuće zračenje se obično koristi za sterilizaciju materijala koji se ne mogu autoklavirati, kao što su plastične Petrijeve posude i plastične petlje za inokulaciju za jednokratnu upotrebu. Za kliničku upotrebu, jonizujuće zračenje se koristi za sterilizaciju rukavica, intravenskih cijevi i drugih predmeta od lateksa i plastike koji se koriste za njegu pacijenata. Jonizujuće zračenje se takođe koristi za sterilizaciju drugih vrsta delikatnih materijala osetljivih na toplotu koji se koriste u kliničkoj praksi, uključujući tkiva za transplantaciju, farmaceutske lekove i medicinsku opremu.

U Evropi se široko koristi gama zračenje za očuvanje hrane, iako se sporo uvažava u Sjedinjenim Državama (pogledajte okvir Micro Connections na ovu temu). Pakovani sušeni začini se takođe često zrače gama. Zbog njihove sposobnosti da prodiru u papir, plastiku, tanke listove drveta i metala i tkiva, mora se voditi računa o korištenju rendgenskih zraka i gama zračenja. Ove vrste jonizujućeg zračenja ne mogu prodrijeti u debele slojeve željeza ili olova, tako da se ovi metali obično koriste za zaštitu ljudi koji mogu biti potencijalno izloženi.

Druga vrsta zračenja, nejonizujuće zračenje, obično se koristi za sterilizaciju i koristi manje energije od jonizujućeg zračenja. Ne prodire u ćelije ili ambalažu.Ultraljubičasto (UV) svjetlo je jedan primjer; uzrokuje formiranje dimera timina između susjednih timina unutar jednog lanca DNK (slika (PageIndex{8})). Kada DNK polimeraza naiđe na timin dimer, ona ne uključuje uvijek odgovarajuće komplementarne nukleotide (dva adenina), a to dovodi do stvaranja mutacija koje u konačnici mogu ubiti mikroorganizme.

UV svjetlo mogu efikasno koristiti i potrošači i laboratorijsko osoblje za kontrolu rasta mikroba. UV lampe su sada uobičajeno ugrađene u sisteme za prečišćavanje vode za upotrebu u domovima. Osim toga, kamperi obično koriste male prijenosne UV svjetiljke za pročišćavanje vode iz prirodnog okruženja prije pijenja. Germicidne lampe se takođe koriste u hirurškim apartmanima, biološkim sigurnosnim ormarićima i kapuljačama za prenos, obično emitujući UV svetlost na talasnoj dužini od 260 nm. Budući da UV svjetlo ne prodire u površine i neće proći kroz plastiku ili staklo, ćelije moraju biti izložene direktno izvoru svjetlosti.

Sunčeva svetlost ima veoma širok spektar koji uključuje UV i vidljivu svetlost. U nekim slučajevima, sunčeva svjetlost može biti efikasna protiv određenih bakterija zbog stvaranja dimera timina UV svjetlom i zbog proizvodnje produkata reaktivnog kisika induciranih u malim količinama izlaganjem vidljivoj svjetlosti.

Vježba (PageIndex{4})

  1. Koje su dvije prednosti jonizujućeg zračenja kao metode sterilizacije?
  2. Kakva je efikasnost jonizujućeg zračenja u poređenju sa onom nejonizujućeg zračenja?

OZRAČENA HRANA: DA LI BI TO POJEO?

Od svih načina da se spriječi kvarenje hrane i bolesti koje se prenose hranom, gama zračenje može biti najneprijatnije. Iako je gama zračenje dokazana metoda eliminacije potencijalno štetnih mikroba iz hrane, javnost tek treba da prihvati. Većina njihovih zabrinutosti, međutim, potiče od dezinformacija i slabog razumijevanja osnovnih principa zračenja.

Najčešći način ozračivanja je izlaganje hrane kobaltu-60 ili cezijumu-137 propuštanjem kroz komoru za zračenje na pokretnoj traci. Hrana ne dolazi u direktan kontakt sa radioaktivnim materijalom i sama ne postaje radioaktivna. Dakle, ne postoji rizik od izlaganja radioaktivnom materijalu kroz konzumiranje gama ozračenih namirnica. Osim toga, ozračena hrana nije značajno promijenjena u pogledu nutritivnog kvaliteta, osim gubitka određenih vitamina, koji se također pogoršava produženim skladištenjem. Promjene u okusu ili mirisu mogu se javiti u ozračenoj hrani s visokim sadržajem masti, kao što su masno meso i mliječni proizvodi, ali ovaj efekat se može svesti na minimum korištenjem nižih doza zračenja na nižim temperaturama.

U Sjedinjenim Državama, CDC, Agencija za zaštitu životne sredine (EPA) i Uprava za hranu i lekove (FDA) su smatrali da je zračenje bezbedno i efikasno za različite vrste mesa, peradi, školjki, svežeg voća i povrća, jaja sa ljuskom i začini i začini. Gama zračenje hrane je takođe odobreno za upotrebu u mnogim drugim zemljama, uključujući Francusku, Holandiju, Portugal, Izrael, Rusiju, Kinu, Tajland, Belgiju, Australiju i Južnu Afriku. Kako bi se poboljšala zabrinutost potrošača i pomoglo u naporima u obrazovanju, ozračena hrana je sada jasno označena i označena međunarodnim simbolom ozračivanja, nazvanim “radura” (slika (PageIndex{9})). Čini se da je prihvaćenost potrošača u porastu, kao što je pokazalo nekoliko nedavnih studija.

Sonication

Upotreba ultrazvučnih valova visoke frekvencije za ometanje staničnih struktura naziva se sonikacija. Primena ultrazvučnih talasa izaziva brze promene pritiska unutar intracelularne tečnosti; ovo dovodi do kavitacije, stvaranja mjehurića unutar ćelije, što može poremetiti ćelijske strukture i na kraju uzrokovati lizu ili kolaps ćelije. Sonikacija je korisna u laboratoriji za efikasno liziranje ćelija kako bi se njihov sadržaj oslobodio za dalja istraživanja; izvan laboratorija, ultrazvuk se koristi za čišćenje hirurških instrumenata, sočiva i raznih drugih predmeta kao što su novčići, alati i muzički instrumenti.

Filtracija

Filtracija je metoda fizičkog odvajanja mikroba od uzoraka. Zrak se obično filtrira kroz visokoefikasne filtere za čestice zraka (HEPA) (slika (PageIndex{10})). HEPA filteri imaju efektivnu veličinu pora od 0,3 µm, dovoljno male da zahvate bakterijske ćelije, endospore i mnoge viruse, dok zrak prolazi kroz ove filtere, gotovo sterilizirajući zrak s druge strane filtera. HEPA filteri imaju različite primjene i široko se koriste u kliničkim okruženjima, u automobilima i avionima, pa čak i kod kuće. Na primjer, mogu se naći u usisivačima, sistemima grijanja i klimatizacije, te prečišćivačima zraka.

Ormari biološke sigurnosti

Biološki sigurnosni ormarići su dobar primjer upotrebe HEPA filtera. HEPA filteri u biološkim sigurnosnim ormarićima (BSC) koriste se za uklanjanje čestica u zraku koje ulaze u kabinet (usis zraka), napuštaju kabinet (ispuh zraka) ili tretiraju i usis i izduv. Upotreba HEPA filtera za usis zraka sprječava ulazak zagađivača iz okoliša u BSC, stvarajući čistu površinu za rukovanje biološkim materijalima. Upotreba HEPA filtera za odvod zraka sprječava da laboratorijski patogeni kontaminiraju laboratoriju, čime se održava siguran radni prostor za laboratorijsko osoblje.

Postoje tri klase BSC-a: I, II i III. Svaka klasa je dizajnirana da pruži drugačiji nivo zaštite za laboratorijsko osoblje i životnu sredinu; BSC II i III su takođe dizajnirani da zaštite materijale ili uređaje u ormaru. Tabela (PageIndex{1}) rezimira nivo sigurnosti koji pruža svaka klasa BSC za svaki BSL.

Tabela (PageIndex{1}): Biološki rizici i BSC
Procijenjen biološki rizikBSC klasaZaštita osobljaZaštita životne sredineZaštita proizvoda
BSL-1, BSL-2, BSL-3IDaDabr
BSL-1, BSL-2, BSL-3IIDaDaDa
BSL-4III; II kada se koristi u sobi sa odijelomDaDaDa

BSC klase I štite laboratorijske radnike i okolinu od niskog do umjerenog rizika od izlaganja biološkim agensima koji se koriste u laboratoriji. Vazduh se uvlači u kabinet, a zatim filtrira pre nego što izađe kroz izduvni sistem zgrade. BSC klase II koriste usmjereni protok zraka i djelomične barijere za zadržavanje infektivnih agenasa. BSC klase III su dizajnirani za rad sa visoko infektivnim agensima poput onih koji se koriste u laboratorijama BSL-4. Oni su nepropusni za gas, a materijali koji ulaze ili izlaze iz kabineta moraju biti propušteni kroz sistem dvostrukih vrata, omogućavajući dekontaminaciju međuprostora između upotrebe. Sav vazduh prolazi kroz jedan ili dva HEPA filtera i sistem za spaljivanje vazduha pre nego što se ispusti direktno napolje (ne kroz izduvni sistem zgrade). Osoblje može manipulirati materijalima unutar ormarića klase III korištenjem dugih gumenih rukavica pričvršćenih za kabinet.

Ovaj video prikazuje kako su BSC dizajnirani i objašnjava kako štite osoblje, životnu sredinu i proizvod.

Filtracija u bolnicama

HEPA filteri se takođe obično koriste u bolnicama i hirurškim odeljenjima za sprečavanje kontaminacije i širenja mikroba u vazduhu kroz ventilacione sisteme. HEPA sistemi filtracije mogu biti dizajnirani za cijele zgrade ili za pojedinačne prostorije. Na primjer, jedinice za opekotine, operacione sale ili jedinice za izolaciju mogu zahtijevati posebne sisteme HEPA-filtracije za uklanjanje oportunističkih patogena iz okoline jer su pacijenti u tim sobama posebno osjetljivi na infekciju.

Membranski filteri

Filtracija se također može koristiti za uklanjanje mikroba iz tekućih uzoraka pomoću membranske filtracije. Membranski filteri za tečnosti funkcionišu slično kao i HEPA filteri za vazduh. Tipično, membranski filteri koji se koriste za uklanjanje bakterija imaju efektivnu veličinu pora od 0,2 µm, manje od prosječne veličine bakterije (1 µm), ali filteri s manjim veličinama pora su dostupni za specifičnije potrebe. Membranska filtracija je korisna za uklanjanje bakterija iz različitih vrsta otopina osjetljivih na toplinu koje se koriste u laboratoriji, kao što su otopine antibiotika i vitaminske otopine. Velike količine podloge za kulturu mogu se također filtrirati sterilizirati umjesto autoklavirati kako bi se zaštitile komponente osjetljive na toplinu. Često se prilikom filtriranja malih količina koriste filteri za špriceve, ali se vakuumski filteri obično koriste za filtriranje većih količina (slika (PageIndex{11})).

Vježba (PageIndex{5})

  1. Da li bi membranska filtracija sa filterom od 0,2 µm vjerovatno uklonila viruse iz otopine? Objasni.
  2. Navedite barem dvije uobičajene upotrebe HEPA filtracije u kliničkim ili laboratorijskim uvjetima.

Slike (PageIndex{12}) i Slika (PageIndex{13}) sumiraju fizičke metode kontrole o kojima se govori u ovom odjeljku.

Ključni koncepti i sažetak

  • Toplina je široko korištena i vrlo učinkovita metoda za kontrolu rasta mikroba.
  • Sterilizacija suvom toplotom protokoli se obično koriste u aseptičkim tehnikama u laboratoriji. Kako god, sterilizacija vlažnom toplotom je obično efikasniji protokol jer bolje prodire u ćelije nego suva toplota.
  • Pasterizacija koristi se za ubijanje patogena i smanjenje broja mikroba koji uzrokuju kvarenje hrane. Visokotemperaturna, kratkotrajna pasterizacija obično se koristi za pasterizaciju mlijeka koje se hladi; pasterizacija na ultravisokim temperaturama može se koristiti za pasterizaciju mlijeka za dugotrajno skladištenje bez hlađenja.
  • Hlađenje usporava rast mikroba; smrzavanje zaustavlja rast, ubijajući neke organizme. Laboratorijski i medicinski uzorci mogu se zamrznuti na suhom ledu ili na ultra niskim temperaturama radi skladištenja i transporta.
  • Obrada pod visokim pritiskom može se koristiti za ubijanje mikroba u hrani. Hiperbarična terapija kisikom za povećanje zasićenosti kisikom također se koristi za liječenje određenih infekcija.
  • Isušivanje se dugo koristi za očuvanje hrane i ubrzava se dodavanjem soli ili šećera, koji smanjuju aktivnost vode u hrani.
  • Liofilizacija kombinuje izlaganje hladnoći i isušivanje za dugotrajno skladištenje hrane i laboratorijskog materijala, ali mikrobi ostaju i mogu se rehidrirati.
  • Jonizujuće zračenje, uključujući gama zračenje, je efikasan način za sterilizaciju materijala osjetljivih na toplinu i upakovanih materijala. Nejonizujuće zračenje, kao i ultraljubičasto svjetlo, ne može prodrijeti u površine, ali je korisno za površinsku sterilizaciju.
  • HEPA filtracija se obično koristi u bolničkim ventilacijskim sistemima i biološkim sigurnosnim kabinetima u laboratorijama kako bi se spriječio prijenos mikroba iz zraka. Membranska filtracija se obično koristi za uklanjanje bakterija iz otopina osjetljivih na toplinu.

Više izbora

Koja od sljedećih metoda dovodi do lize stanica zbog kavitacije izazvane brzim lokaliziranim promjenama pritiska?

A. mikrovalna
B. gama zračenje
C. ultraljubičasto zračenje
D. sonication

D

Koji od sljedećih pojmova se koristi za opisivanje vremena potrebnog da se ubiju svi mikrobi u uzorku na datoj temperaturi?

A. D-vrijednost
B. tačka termalne smrti
C. vrijeme termalne smrti
D. decimalno vrijeme redukcije

C

Koja od sljedećih metoda kontrole mikroba zapravo ne ubija mikrobe ili inhibira njihov rast, već ih umjesto toga fizički uklanja iz uzoraka?

A. filtracija
B. isušivanje
C. liofilizacija
D. nejonizujuće zračenje

A

Popunite prazninu

U autoklavu, pritisak na ________ se povećava kako bi se omogućilo da para postigne temperature iznad tačke ključanja vode.

pare

Tačno/Netačno

Jonizujuće zračenje može prodrijeti u površine, ali nejonizujuće zračenje ne može.

Istinito

Protokoli sterilizacije vlažnom toplinom zahtijevaju korištenje viših temperatura tokom dužeg vremenskog perioda nego što to čine protokoli sterilizacije suhom toplinom.

False

Kratak odgovor

Koja je prednost HTST pasterizacije u odnosu na sterilizaciju? Koja je prednost UHT tretmana?

Kako dodavanje soli ili šećera pomaže u očuvanju hrane?

Šta je efikasnije u ubijanju mikroba: autoklaviranje ili zamrzavanje? Objasni.

Kritično mišljenje

2001. godine endospore od Bacillus anthracis, uzročnika antraksa, poslani su državnim službenicima i novinskim agencijama putem pošte. Kao odgovor, američka poštanska služba počela je da zrači poštu UV svetlom. Da li je ovo bila efikasna strategija? Zašto ili zašto ne?

Fusnote

  1. 1 Ministarstvo poljoprivrede SAD. “Smrzavanje i sigurnost hrane.” 2013. http://www.fsis.usda.gov/wps/portal/...afety/CT_Index. Pristupljeno 8. juna 2016.
  2. 2 C. Ferstl. “Obrada pod visokim pritiskom: uvid u tehnologiju i regulatorne zahtjeve.” Hrana za razmišljanje/Bela knjiga. Serija Volume 10. Livermore, CA: The National Food Lab; jul 2013.
  3. 3 US Food and Drug Administration. “Kinetika mikrobne inaktivacije za alternativne tehnologije prerade hrane: obrada pod visokim pritiskom.” 2000. www.fda.gov/Food/FoodScienceR.../ucm101456.htm. Pristupljeno 19. jula 2106.
  4. 4 CL McCarty et al. “Velika epidemija botulizma povezana s crkvenim obrokom za piće – Ohajo, 2015.” Sedmični izvještaj o morbiditetu i mortalitetu 64, br. 29 (2015):802–803.
  5. 5 AM Johnson et al. “Potrošači prihvataju meso peradi ozračeno elektronskim snopom spremnim za jelo.” Prerada hrane Preservation, 28 br. 4 (2004):302–319.

Polica za knjige

NCBI Bookshelf. Služba Nacionalne medicinske biblioteke, Nacionalnog instituta za zdravlje.

Odbor Nacionalnog istraživačkog vijeća (SAD) za identifikaciju i procjenu neželjenih efekata genetski modifikovane hrane na ljudsko zdravlje. Sigurnost genetski modificirane hrane: pristupi procjeni neželjenih efekata na zdravlje. Washington (DC): National Academies Press (SAD) 2004.


Fizičke, hemijske i biološke metode za uklanjanje jedinjenja arsena

Arsen je otrovni metaloid koji je široko rasprostranjen u prirodi. Obično je prisutan u obliku arsenata u oksidnim uslovima, dok je arsenit dominantan u redukcionom stanju. Najveća ispuštanja arsena u okoliš uglavnom su posljedica prirodnih izvora kao što su vodonosnici i antropogeni izvori. Poznato je da su soli arsenita toksičnije od arsenata jer se veže sa vicinalnim tiolima u piruvat dehidrogenazi, dok arsenat inhibira proces oksidativne fosforilacije. Uobičajene mehanizme za detoksikaciju arsena preuzimaju transporteri fosfata, akvagliceroporini i aktivni ekstruzioni sistem i redukuju arsenat reduktaze putem disimilacionog mehanizma redukcije. Neke vrste autotrofnih i heterotrofnih mikroorganizama koriste oksianione arsena za regeneraciju energije. Određene vrste mikroorganizama su u stanju da koriste arsenat kao svoj nutrijent u respiratornom procesu. Detoksikacijski operoni su uobičajen oblik otpornosti na arsen kod mikroorganizama. Stoga bi upotreba bioremedijacije mogla biti efikasan i ekonomičan način za smanjenje ovog zagađivača iz okoliša.

1. Uvod

Arsen je jedan od toksičnih metaloida koji postoji u više od 200 različitih oblika minerala, od kojih su 60% obično arsenati, 20% su sulfosoli i sulfidi, a preostalih 20% su arsenit, oksidi, arsenid, silikati i elementarni arsen [1 , 2]. Intruzija orogeneze i granitne magme dovela je do stvaranja arsenopirita [1]. Arsen je prvi otkrio Albertus Magnus 1250. godine [3]. U prirodnim uvjetima, arsen normalno kruži na površini zemlje gdje je razbijanje stijena pretvorilo arsenik sulfide u arsenov trioksid [2, 4]. Nadalje, poznato je da arsen ima višestruka oksidacijska stanja gdje je prisutan u organskim ili neorganskim spojevima u vodenoj sredini [5, 6]. I Zobrist et al. [7] i Root et al. [8] su ukazali da je pokretljivost anorganskog jedinjenja arsena u kontaminiranoj vodenoj i sedimentnoj sredini kontrolisana redoks procesima, precipitacijom, sorpcijom i procesima rastvaranja. Poznato je da faza feri željeza igra važnu ulogu za sorpciju otopljenog arsenata u oksidnim podzemnim vodama [8]. U međuvremenu, redukcija arsenata u arsenit u prijelazu iz aerobnih u anoksične vode pora često je posredovana mikrobnom aktivnošću, što uključuje detoksikaciju i metaboličke mehanizme [8]. U drugoj studiji, Saalfield i Bostick [9] su predložili da će prisustvo kalcija i bikarbonata iz nusproizvoda bioloških procesa u vodonosnicima povećati oslobađanje arsena i tada su uočene korelacije između kalcija i bikarbonata s arsenom.

Arsen obično postoji u četiri oksidaciona stanja: As −3 (arsin), As° (arsen), As +3 (arsenit) i As +5 (arsenat) [4, 10]. U zemljištu, arsen je generalno prisutan u dva oksidaciona stanja koja su As +3 (arsenit) i As +5 (arsenat) i normalno prisutan kao mešavina As +3 (arsenit) i As +5 (arsenat) u vazduhu [ 2]. Od dva oksidaciona stanja, arsenat je glavna vrsta povezana sa kontaminacijom tla arsenom i često se piše kao

koji je vrlo sličan fosfatu [11, 12]. Arsenat bi mogao djelovati kao potencijalni inhibitor oksidativne fosforilacije. Ovo je razlog za zabrinutost jer je oksidaciona fosforilacija glavna ključna reakcija energetskog metabolizma kod ljudi i metazoa [4]. Arsenit je prijavljen kao najtoksičniji i najtopljiviji oblik arsena u poređenju s arsenatom, a može se vezati s reaktivnim atomima sumpora prisutnim u mnogim enzimima, uključujući enzime koji su uključeni u disanje [4, 13]. Nadalje, poznato je da je rastvorljivi neorganski arsen često toksičniji od organskog oblika [2]. Za razliku od arsenata i arsenita, arsin je često dostupan kao visoko otrovni plinovi kao što su (CH3)3 i H3Kao i često prisutni u niskoj koncentraciji u okolišu [4].

U međuvremenu, prosječna koncentracija arsena u slatkoj vodi je oko 0,4 μg/L i mogao bi dostići 2,6 μg/L u morskoj vodi [13]. Međutim, termalna aktivnost je na nekim mjestima izazvala visok nivo arsena u vodama sa koncentracijom arsena u geotermalnoj vodi u Japanu od 1,8 do 6,4 mg/L, dok bi koncentracija arsena u vodi Novog Zelanda mogla doseći i do 8,5 mg/ L [2, 29, 30]. U ekstremnim slučajevima, analiza iz bunara za piće u Jessoreu, Bangladeš, otkrila je da nivoi arsena mogu doseći i do 225 mg/L [31].S druge strane, koncentracija arsena u biljkama ovisi isključivo o količini arsena kojoj je biljka izložena gdje bi koncentracija arsena mogla biti manja od 0,01 μg/g (osušena težina) u nekontaminiranom području na oko 5 μg/g (osušena težina) u kontaminiranom području [2]. Za razliku od biljnog, koncentracija arsena u morskim organizmima i sisavcima ima širok raspon varijacija u rasponu od 0,005 do 0,3 mg/kg kod nekih rakova i mekušaca, 0,54 μg/g u ribi, preko 100 μg/g u nekim školjkama, a manje od 0,3 μg/g kod ljudi i domaćih životinja [2]. Prisustvo huminske kiseline u plitkoj podzemnoj površini moglo bi uticati na pokretljivost arsena jer bi huminska kiselina mogla stupiti u interakciju s vodenim arsenom za formiranje stabilnih koloidnih kompleksa koji bi mogli igrati istaknutu ulogu u poboljšanju mobilnosti arsena. Nadalje, kombinacija huminske kiseline zajedno s površinom željeznog hidroksida dovest će do stvaranja stabilnih kompleksa koji bi se nadmetali s arsenom za svoja adsorpciona mjesta [32].

2. Upotreba arsena

Prva upotreba arsena u medicini datira prije oko 2500 godina, gdje se uglavnom konzumirao za poboljšanje problema s disanjem, kao i za davanje svježine, ljepote i debljine kod žena [2]. Arsen u obliku arsena salvarsana (lijeka koji sadrži arsen) bio je početno antimikrobno sredstvo koje se koristilo u liječenju zaraznih bolesti kao što su sifilis i bolest spavanja 1908. [3]. Ovaj lijek je posebno razvio Sahachiro Hata pod vodstvom Paula Ehrlicha 1908. godine, gdje su ga nazvali arsfenamin br. 606 [33]. U međuvremenu, arsen u obliku arsenikovog trioksida (As2O3) je jedan od najčešćih oblika arsena, koji se često koristi u proizvodnji i poljoprivredi te u medicinske svrhe kao što je liječenje akutne promijelocitne leukemije [34]. Arsenov trioksid je također dokazano koristan u kriminalnim ubistvima zbog svoje karakteristike koja je bezukusna, bezbojna, vrlo toksična i topiva u vodi [2, 4]. Velika upotreba arsenik trioksida u slučajevima samoubistva dovela je do toga da se u 18. veku često naziva „prašak za nasleđe“ [4].

Tokom 1970-ih, arsen se uglavnom koristio u poljoprivrednoj industriji u obliku insekticidne komponente kako bi se riješili insekata [2, 13, 35]. Arsen se također koristio kao sredstva za sušenje pamuka i sredstva za zaštitu drveta u Sjedinjenim Državama [2]. Upotreba arsena kao sredstva za sušenje pamuka uvedena je oko 1956. godine i bila je široko korištena zbog svoje djelotvornosti i pristupačne cijene [36]. Osim toga, arsen se koristio iu industriji keramike i stakla, farmaceutskoj industriji, te prehrambenim aditivima kao i pigmentima u bojama [13, 34]. U međuvremenu, arsen u obliku 4-aminoben-zenarsenske kiseline (p-arsenilna kiselina, p-ASA) se koristi kao dodatak hrani za životinje za ishranu pilića u kotlarnicama [37].

3. Toksičnost arsena

Primijećeno je da je ekstenzivna upotreba arsena u industrijskoj i agrohemijskoj primjeni samo nekoliko uzroka kontaminacije podzemnih voda i sedimenta arsenom u okolišu [6, 38] kod kojih su efekti mnogo manji u odnosu na prirodne uzroke [39]. Prisutnost arsena u tlu i vodi postalo je sve veći problem u mnogim zemljama širom svijeta, uključujući Bangladeš, Indiju, Čile i Tajvan [2, 40, 41], a prirodni geološki izvor jedan je od glavnih uzroka kontaminacije [ 34]. Konzumacija vode za piće koja je kontaminirana opasnim nivoom arsena dovest će do širokog spektra bolesti kao što su arsenova dermatoza, rak pluća, rak jetre, rak maternice, rak kože i pojava kože, te karcinoma mokraćne bešike i hepatocelularnog karcinoma koji će rezultirati u sporoj i bolnoj smrti [1, 2, 41–43]. U jugozapadnom Tajvanu, ljudska potrošnja vode iz arteških bunara koja sadrži visoku koncentraciju arsena dovela je i do bolesti crnonoge stopala, koja je endemska periferna vaskularna bolest u tom području [40]. U Kini je do 2012. godine u 19 provincija utvrđeno da koncentracija As u vodi za piće prelazi standardnu ​​razinu (0,05 mg/L). Provincije Unutrašnja Mongolija, Xinjiang i Shanxi su istorijske dobro poznate „vruće tačke“ geogene vode za piće kontaminirane As [44].

Zagađena podzemna voda rijeka Gang-Meghna-Brahmaputra u deltaskoj ravnici u Bangladešu i Zapadnom Bengalu rezultirala je alarmantnim ekološkim problemom jer ovu vodu često konzumiraju ljudi koji žive u tom području [6, 45]. Prisustvo vodenog arsena uglavnom je posljedica trošenja stijena, kao i taloženja sedimenata i nizvodnog transporta bogatog mineralnog arsena koji je izvorno bio prisutan na Himalajima [4]. Masivne konstrukcije bunara koji imaju za cilj da snabdijevaju ljude koji žive u ovom području boljim kvalitetom vode sa patogenima koji se prenose vodom, stvorili su još jedan problem jer je podzemna voda na tom području bila kontaminirana arsenom [4]. U Nepalu, kontaminacija arsenom (As) bila je glavni problem u vodovodnim sistemima za piće, posebno u populaciji visoke gustine kao što su okruzi Terai. Lokalno stanovništvo još uvijek koristi ručne cijevi i iskopane bunare (sa ručnim pumpama koje se buše na malim i srednjim dubinama) za svoje dnevne potrebe za vodom [46]. Rezultati analize na 25.058 uzoraka testiranih u 20 okruga, objavljeni u izvještaju o arseniku u Nepalu, pokazali su da je 23% uzoraka sadržavalo 10-50 μg/L As, a 8% uzoraka je sadržavalo više od 50 μg/L As. Nedavni status od preko 737.009 testiranih uzoraka pokazao je da je 7,9% i 2,3% kontaminirano sa 10-50 μg/L i >50 μg/L As, respektivno [46]. Ostala mjesta koja prijavljuju kontaminaciju podzemne vode arsenom uključuju jugozapadnu obalu Tajvana Antofagasta u Čileu, šest područja regije Lagunera koja se nalazi u središnjem dijelu sjevernog Meksika, pokrajina Monte Quemado Cordoba u Argentini, okrug Millard u Utahu, Sjedinjene Američke Države Nova Škotska u Kanadi i Unutrašnja Mongolija , Qinghai, Jilin, Shanxi, Xinjiang Uygur AR, Ningxia, Liaoning i Henan provincije u Kini [2].

Slučajno gutanje pesticida ili insekticida koji sadrže arsen također će rezultirati akutnim trovanjem arsenom koje ponekad može dovesti do smrtnosti kada se konzumiraju doze od 100 mg do 300 mg [1]. Simptomi akutnog trovanja arsenom su povraćanje, bol u trbuhu, dijareja i grčevi, koji će potom uzrokovati zatajenje bubrega, hematološke abnormalnosti kao što su leukemija i anemija, plućni edem i respiratorna insuficijencija, a to može dalje dovesti do šoka, kome i smrt [1, 2, 34]. U drugoj studiji, Lai et al. [47] izvijestili su da će konzumacija vode kontaminirane arsenom dva puta povećati rizik od dijabetes melitusa. U SAD-u se prevalencija dijabetesa povećala među ljudima koji imaju koncentraciju arsena u urinu u više od 20% opće populacije [48]. Kontaminacija arsenom iz industrijskih izvora također je dovela do kožne manifestacije kroničnog trovanja arsenom, koje je zahvatilo 19,9% ljudske populacije koja živi u Ron Phibunu, Tajland [2]. S druge strane, trovanje arsenom uzrokovano unosom hrane (posebno proizvoda od morskih plodova) i pića kontaminiranih arsenom prijavljeno je u Japanu, Engleskoj, Njemačkoj i Kini [2]. U Campinasu, Brazil, 116 uzoraka morskih plodova (koji se koriste za pravljenje sašimija) iz japanskih restorana procijenjeno je na prisustvo As [49]. Pronađeno je nekoliko uzoraka s postotkom iznad maksimalne granice dozvoljene evropskim propisima, uključujući 90% tune, 48% lososa, 31% cipala i 100% hobotnice. Zaključeno je da je hobotnica sashimi koji najviše doprinosi arsenu. U drugom slučaju, utvrđeno je da je koncentracija arsena u pirinču visoka u Bangladešu [50].

Predlaže se gnojenje fosfatom da se smanji unos arsenata u biljke jer oba spoja ulaze u rižu preko istog transportera. Međutim, postoje argumenti u određenim slučajevima jer je u uvjetima plavljenja As prisutan kao arsenit, koji se ne može natjecati s fosfatom nadalje, fosfat povećava mobilnost As jer se natječe s arsenatom za mjesto adsorpcije na Fe-oksidima/hidroksidima [51]. Prisutnost preko 1.0 μg/g koncentracija arsena u kosi, 20 do 130 μg/g u noktima i preko 100 μg dnevno u urinu je indikacija trovanja arsenom [2]. Značajna korelacija je također uočena sa nivoima u ljudskom urinu, noktima na nogama i uzorcima kose [31]. Meta-analiza koja procjenjuje efekte izloženosti arsenu sugerira da bi povećanje nivoa arsena u urinu od 50% bilo povezano sa smanjenjem kvocijenta inteligencije (IQ) za 0,4 djece uzrasta 5-15 godina [52]. Unos arsena je slučajan jer su arsenat i arsenit hemijski slični potrebnim nutrijentima [53]. Pri neutralnom pH, trovalentni oblici ovih metaloida su strukturno slični glicerolu, pa stoga mogu ući u ćelije preko akvaporina [54].

4. Tehnologije/metode za uklanjanje arsena iz životne sredine

Prema standardu Svjetske zdravstvene organizacije (WHO) postavljenom 1993. godine, maksimalna granica kontaminacije arsenom u vodi za piće je 10 μg/L ili 10 ppb. [1]. Ovu granicu je kasnije usvojila Evropska unija 1998. godine (Direktiva Vijeća 98/83/EC), prenešena portugalskim zakonodavstvom Zakonskom uredbom (DL) broj 236/2001 [1, 55]. Godine 2006, Sjedinjene Države su također usvojile standard SZO za smanjenje federalnog standarda vode za piće za maksimalnu granicu arsena sa 50 μg/L do 10 μg/L [8]. Tehnologije za uklanjanje arsena iz životne sredine treba da ispunjavaju nekoliko osnovnih tehničkih kriterijuma koji uključuju robusnost, bez drugih nuspojava na životnu sredinu i sposobnost dugotrajnog održavanja sistema vodosnabdevanja i ispunjavanje zahteva za kvalitetom fizičko-hemijskih i mikrobioloških pristupa [1 ]. Trenutno postoji mnogo metoda za uklanjanje arsena iz tla kontaminiranog arsenom, koje se mogu podijeliti u tri kategorije, uključujući fizičke, kemijske i biološke pristupe [14].

U fizičkim pristupima, koncentracija arsena u tlu mogla bi se smanjiti miješanjem kontaminiranog i nekontaminiranog tla zajedno što će dovesti do prihvatljivog nivoa razrjeđenja arsena [14]. Ispiranje tla je još jedna metoda koja je grupirana u fizičke pristupe gdje će se tlo kontaminirano arsenom oprati različitim koncentracijama kemikalija kao što su sumporna kiselina, dušična kiselina, fosforna kiselina i bromovodonik [14]. Izbor hemikalija koje se koriste za ekstrakciju i visoka cijena često su ograničavali korištenje ispiranja tla u operacije manjeg obima jer su to nedostaci korištenja metode ispiranja tla [14]. U međuvremenu, cement može imobilizirati topljive arsenite i uspješno se koristi za stabilizaciju mulja bogatog As-om koji može biti prikladan za obradu mulja nastalog iz jedinica za taložno uklanjanje [15]. Nadalje, odlaganje otpada od prečišćavanja vode koji sadrži As, s posebnim naglaskom na tehnologije stabilizacije/učvršćivanja (S/S), procijenjeno je u pogledu njihove prikladnosti u tretiranju otpada koji sadrži As. U ovom procesu, slana otopina koja nastaje regeneracijom aktiviranih filtera glinice vjerovatno će ubrzati hidrataciju cementa. Nadalje, aditivi (tenzidi, korastvarači, itd.) su također korišteni za poboljšanje efikasnosti ispiranja tla korištenjem vodenih otopina jer je topljivost u vodi kontrolni mehanizam rastvaranja zagađivača. Upotreba samo surfaktanta daje oko 80-85% efikasnosti u laboratorijskim eksperimentima. Studije su pokazale da kada se ispiranje tla primjenjuje na terenu, efikasnost može varirati od 0% do skoro 100%. Često daje umjerenu efikasnost upotrebom samo jednog proizvoda (surfaktant, korastvarač i ciklodekstrin). S druge strane, primjena složenijih metoda s ubrizgavanjem polimera dovodi do veće učinkovitosti [16].

Trenutni dostupni pristupi kemijske remedijacije uglavnom uključuju metode kao što su adsorpcija korištenjem specifičnih medija, imobilizacija, modificirana koagulacija zajedno s filtracijom, precipitacijom, imobilizacijom i reakcijama kompleksiranja [1, 14]. Koagulacija zajedno sa metodom filtracije za uklanjanje arsena iz kontaminiranih izvora je prilično ekonomična, ali često pokazuje nižu efikasnost (<90%) [1]. Formiranje stabilnih faza, na primjer, nerastvorljivog FeAsO4 (i vodne vrste ovog jedinjenja kao što je skorodit, FeAsO4

2H2O), je koristan za postupak stabilizacije [17]. Nadalje, upotreba selektivnih stabilizirajućih amandmana je izazovan zadatak jer je većina zagađenih lokacija kontaminirana višestrukim metalima(loidima). Nanodimenzionirani oksidi i Fe(0) (veličina čestica od 1 do 100 nm) su još jedno moguće poboljšanje metode stabilizacije [17]. Prirodni oksidi nanočestica su važni hvatači zagađivača u tlu [56] i zbog svoje reaktivne i relativno velike specifične površine (desetine do stotine m 2 /g), konstruirane oksidne nanočestice su obećavajući materijali za sanaciju tla kontaminiranog anorganskim zagađivačima [ 18, 19]. Prijavljeno je da je hemijska remedijacija postala popularna zbog svoje visoke stope uspješnosti, ali bi mogla biti skupa kada bi neko želio sanirati veliku površinu [14]. Nasuprot tome, biološka remedijacija ili bioremedijacija tla kontaminiranog anorganskim ili organskim arsenom prisutnim u pesticidima i ugljovodonicima je široko prihvaćena na nekim mjestima [14]. Iako bioremedijacija trpi nekoliko ograničenja, ovi pristupi postaju sve veći interes za sanaciju tla kontaminiranog metalom (loidom) zbog svoje isplativosti [14]. U osnovi, tehnologija bioremedijacije se može podijeliti u potkategorije: intrinzična bioremedijacija i inženjerska bioremedijacija [14]. Intrinzična bioremedijacija se općenito naziva degradacijom arsena prirodnim mikroorganizmima bez ljudske intervencije, a ova metoda je prikladnija za remedijaciju tla s niskim nivoom kontaminanata [14]. Inženjerska bioremedijacija se često oslanja na intervenciju čovjeka za optimizaciju uslova okoline kako bi se promoviralo razmnožavanje i aktivnost mikroorganizama koji su živjeli u tom području. Kao rezultat toga, upotreba inženjerske metode bioremedijacije je povoljnija u visoko kontaminiranom području [14].

Mehanizam za detoksikaciju arsena može se podijeliti na četiri koji su poznati kao apsorpcija As(V) u obliku arsenata transporterima fosfata, apsorpcija As(III) u obliku arsenita od strane akvagliceroporina, redukcija As(V) u As( III) arsenat reduktazama, i ekstruzijom ili sekvestracijom As(III) [57]. Pokazalo se da AQP olakšavaju difuziju arsena [53, 54]. Mikrobnu oksidaciju As u slivovima Altiplano (rijeke u sjevernom Čileu) demonstrirali su Leiva et al. [20]. Oksidacija As (As(III) u As(V)) je kritična transformacija [58] jer pogoduje imobilizaciji As u čvrstoj fazi. As(III) je aktivno oksidirao mikrobni konzorcij, što je dovelo do značajnog smanjenja koncentracije otopljenog As i odgovarajućeg povećanja koncentracije As u sedimentu nizvodno od hidrotermalnog izvora. Eksperimenti oksidacije in situ pokazali su da oksidacija As zahtijeva biološku aktivnost, a mikrobiološka molekularna analiza je potvrdila prisustvo As(III)-oksidirajućih grupa (aro A-slični geni) u sistemu. Osim toga, pH mjerenja i analiza čvrste faze snažno sugeriraju da mehanizam uklanjanja As mora uključivati ​​adsorpciju ili koprecipitaciju sa Fe-oksihidroksidima. Uzeti zajedno, ovi rezultati su pokazali da je oksidacija As posredovana mikroorganizmima doprinijela smanjenju koncentracije As i stabilizaciji As u čvrstoj fazi, čime se kontrolira količina As transportiranog nizvodno [20]. Budući da je većina slučajeva trovanja arsenom posljedica konzumiranja vode kontaminirane arsenom, proces čišćenja ili smanjenja koncentracije arsena u vodi postaje vrlo važan. Metode koje se koriste za smanjenje nivoa arsena u vodi prvenstveno se dijele na (i) fiziohemijske metode, koje uključuju filtraciju ili koagulacijsku sedimentaciju, osmozu ili elektrodijalizu, adsorpciju i kemijske precipitacije i (ii) biološke metode kao što je fitoremedijacija korištenjem vodenih biljaka ili mikrobne detoksikacije arsena [14].

Generalno, dva pristupa se uglavnom koriste u metodi fitoremedijacije. Prvi pristup koristi “slobodno plutajuće biljke kao što je vodeni zumbul” koje bi mogle adsorbirati metal(loide) i biljke bi bile uklonjene iz ribnjaka kada se postigne ravnotežno stanje [14]. Drugi pristup koristi biljke ukorijenjene u vodi (tj. Agrostis sp., Pteris vittata, Pteris cretica, i drugi) za uklanjanje arsena iz slojnih filtera i vode [14, 21–23]. Yang et al. [23] je naveo da će dodavanje bakterija koje redukuju arsenat potaknuti rast P. vittata u zemljištu. Dva važna procesa u uklanjanju arsena iz vode od strane mikroorganizama su biosorpcija i biometilacija [14]. Izvještava se da je biometilacija (po As(III) S-adenozilmetionin metiltransferaza) je pouzdan biološki proces za uklanjanje arsena iz vodenih medija [14].

Nedavno je arsenit (As(III)) Sgen adenozilmetionin metiltransferaze (ArsM) umetnut je u hromozom Pseudomonas putida KT2440 za potencijalnu bioremedijaciju arsena iz okoliša [59]. Prva struktura As(III) S-adenozilmetionin metiltransferazu rendgenskom kristalografijom opisao je [60]. U ovom enzimu postoje tri konzervirana cisteinska ostatka na pozicijama 72, 174 i 224 u CmArsM ortologu iz termofilne eukariotske alge Cyanidioschyzon sp. 5508 [61]. Zamjena bilo koje od tri dovela je do gubitka As(III) metilacije [61]. Odnos između arsena i S-adenozilmetionin vezujuća mjesta do konačne rezolucije od

1.6 Å.As(III) vezivanje uzrokuje male promjene u konformaciji, ali vezivanje SAM-a preorijentira heliks α4 i petlju (ostaci 49-80) prema As(III) vezujućem domenu, pozicionirajući metil grupu koja se prenosi na metaloid [60].

5. Mikroorganizmi otporni na arsen

Studije rasta bakterija pri visokim omjerima arsena i fosfora pokazale su da se visoke koncentracije arsena mogu relativno tolerirati i da može biti uključen u vitalne funkcije u ćeliji [62]. Corynebacterium glutamicum preživljava stres od arsena sa dvije različite klase arsenat reduktaza. Cg-ArsC1 i Cg-ArsC2 su monomerni enzimi sa jednim cisteinom povezani sa redoks putem mikotiola/mikoredoksina pomoću mehanizma mikotiol transferaze, dok je Cg-ArsC1' homodimer koji sadrži tri cisteina koji koristi redukcioni mehanizam vezan za put tioredoksina. [63]. Prisustvo prirodnog arsenata i arsenita u vodenoj i zemljišnoj sredini, koji bi mogli ući u ćelije putem fosfatnog transportnog sistema, stvorilo je pritisak na mikroorganizme da održavaju svoje sisteme detoksikacije arsena za potrebe preživljavanja. Jedan od najčešćih oblika otpornosti na arsen kod mikroorganizama je detoksikacijski operoni, koji su kodirani na genomima ili plazmidima [64].

Većina operona za detoksikaciju sastoji se od tri gena, koji su poznati kao arsC (redukcija arsenata u arsenit), arsR (represor transkripcije), i arsB (može biti i podjedinica ArsAB As(III)-translocirajuće ATPaze, efluksne pumpe pokretane ATP-om) [3, 53, 64]. Štaviše, neki operoni za detoksikaciju takođe sadrže dva dodatna gena (arsD-metalochaperone i arsA-ATPaza) [3, 64]. ArsD metalošaperon vezuje citosolni As(III) i prenosi ga u ArsA podjedinicu efluksne pumpe [53]. U normalnom procesu, arsenat koji ulazi u ćeliju će se reducirati u arsenit ArsC gen prije nego što se transportuje iz ćelije ArsB gen [10, 64]. Kao rezultat toga, toksičniji oblik arsena bit će unesen u okoliš. U drugoj studiji, Villegas-Torres et al. [65] ukazalo je da je otpornost na arsen u Bacillus sphaericus može biti zbog prisustva arsC gen, koji se može horizontalno prenositi između mikroorganizama izolovanih iz tla zagađenog kolumbijskim naftom koji sadrži visoke razine arsena.

Druga redukcija arsenata u arsenit od strane mikroorganizama je putem disimilacijskog redukcionog mehanizma koji bi se mogao provesti u fakultativnom anaerobnom ili strogom anaerobnom stanju s arsenatom koji djeluje kao terminalni akceptor elektrona [24]. Ovi mikroorganizmi imaju sposobnost oksidacije anorganskih (sulfid i vodik) i organskih (npr. formata, aromata i laktaze acetata) kao donora elektrona što će dovesti do proizvodnje arsenita, a obično su se nazivali disimilacijski prokarioti koji dišu arsenat ( DARPs) [4].

Dvije druge porodice arsenat reduktaze poznate su kao tioredoksin (Trx) klada i Arr2p arsenat reduktaza. Izvještava se da je Trx klada povezana sa arsC gen arsenat reduktaze, dok je Arr2p povezan sa različitim klasama većih protein tirozin fosfataza [66]. Zargar i dr. [67] je to prijavio ArxA (arsenit oksidaza) enzimi, koji su prisutni u Alkalilimnicola ehrlichii MLHE-1 soj (hemoliautotrofna bakterija) mogao bi se povezati s oksidacijom arsenita, kao i redukcijom nitrata. Postoje različite vrste bakterija sa sposobnošću otpornosti na arsen Rhodococcus, Arthrobacter, Acinetobacter, Agrobacterium, Staphylococcus, Escherichia coli, Thiobacillus, Achromobacter, Alcaligene, Pseudomonas, Microbacterium oxydans, Ochrobactrum anthropi, Cupriavidus, Desulfomicrobium, Cylfurobacter, Cylfurobacter, Cylfurobacterium, Cylfurobacter, bakterija koja reducira arsen Flavobacterium-Cytophaga grupa, Scopulariopsis koningii, Fomitopsis pinicola, Penicillium gladioli, Fusarium oxysporum meloni, Fucus gardneri, Bosea sp., Psychrobacter sp., Polyphysa peniculus, Methanobacterium, Bradyrhizobium, Rhodobium, Sinorhizobium, i Clostridium [13, 21, 53, 68–71].

Liao et al. [69] izvijestili su da je 11 sojeva bakterija koje redukuju arsen iz sedam različitih rodova (tj. Pseudomonas, Psychrobacter, Citrobacter, Bacillus, Bosea, Vibrio, i Enterobacter) izolovani su iz uzoraka podzemnih voda okoliša prikupljenih iz bunara AG1 u okrugu Southern Yunlin, zapadno-centralni Tajvan. U Liao et al. [69] izvješću, oni su naznačili da raznolika zajednica mikroorganizama ima značajan utjecaj na biotransformaciju arsena koji je prisutan u vodonosniku, a ove zajednice bakterija su dobro prilagođene visokim koncentracijama arsena koje su prisutne u vodi. U drugoj studiji, Mumford et al. [72] je to prijavio Alkaliphilus oremlandii i bakterije koje smanjuju ferum kao npr Geobacter vrste su bile prisutne u podzemnim vodama bogatim arsenom ispod lokacije specifične za lokaciju (C6) u Crosswicks Creeku, New Jersey. Druge bakterije sa sposobnošću redukcije arsenata u arsenit su Sulfurospirillum barnesii i Sulfurospirillum arsenophilum iz ε-proteobakterije kao i Pyrobaculum arsenaticum iz reda Thermoproteales i Chrysiogenes arsenatis [4, 10, 73, 74]. Afkar [10] je izvijestio da se redukcija arsenata u arsenit vrši S. barnesii soj SeS-3 povezan je sa ćelijom membrane gdje je ovaj mehanizam otpornosti kodiran jednim operonom koji se sastoji od represora induciranog jonom arsenita. Osim toga, na to je ukazao i Afkar [10]. S. barnesii soj SeS-3 reducira arsenat u arsenit u anaerobnim uslovima koristeći arsenat kao terminalne akceptore elektrona, dok laktat kao izvor ugljika.

U drugoj studiji, Youssef et al. [75] je prijavio da oboje Neisseria mucosa i Rahnella aquatilis su u stanju da redukuju arsenat i selenat. U njihovoj studiji, oboje N. mucosa i R. aquatilis uzgajane su u neutralnom pH mediju (pH 7) koji sadrži pet mM natrijevih arsenata gdje natrijum laktat djeluje kao donor elektrona dok N. mucosa i R. aquatilis djeluju kao organizmi primaoci elektrona. Iako oboje N. mucosa i R. aquatilis proučavani sojevi su u stanju da rastu na višim pH medijuma (pH10), njihova stopa rasta je drastično smanjena (smanjenje od 43% u N. mucosa i 67,2% u R. aquatilis) i uočeno je [75]. U međuvremenu, archaebacterium Sulfolobus acidocaldarius soj BC, Alcaligenes faecalis, alge Shewanella, β-proteobakterije soj UPLAs1, Alcaligenes faecalis, Comamonas terrae sp. nov, neke heterotrofne bakterije (Herminiimonas arsenicoxydans), a prijavljeno je da hemoliautotrofne bakterije imaju sposobnost da oksidiraju arsenit u manje toksičan arsenat [4, 14, 25–28]. U ovom slučaju, arsenit će često služiti kao donor elektrona za redukciju nitrata ili kisika koji će proizvoditi energiju za fiksiranje ugljičnog dioksida [26]. dva gena, aoxA i aoxB kodiranje za arsenit oksidazu odigralo je bitnu ulogu u oksidaciji arsenita u arsenat [27]. Umetanje mini-Tn5::lacZ2 transposon in aoxA ili aoxB gen će zaustaviti proces oksidacije arsenita [27].

U drugom pregledu od strane Silvera i Phunga [12], oni su naveli da oboje asoA i asoB geni koji su kodirali za veliki molibdopterin koji sadrži i mali Rieske (2Fe-2S) klaster podjedinicu oksidacije arsenita u Alcaligenes faecalis. Utvrdili su da uzvodno od asoB sastoje se od 15 gena dok nizvodno od asoA sastoji se od šest gena, koji su uključeni u otpornost na arsen i metabolizam [12]. Osim bakterija, određene vrste algi kao npr Fucus gardneri i Chlorella vulgaris takođe je poznato da imaju sposobnost akumulacije arsena [76, 77].

Tabela 1 pokazuje prednosti i nedostatke fizičkih, hemijskih i bioloških metoda za uklanjanje jedinjenja arsena. Fizička metoda pokazuje najjednostavniji izbor, ali je ipak ograničena na operacije malog obima. Hemijska metoda je stekla popularnost zbog svoje visoke uspješnosti, međutim, područje sanacije može biti izloženo drugim vrstama hemijskih zagađivača. Upotreba bioloških i fitoremedijacijskih metoda mogla bi biti najpraktičnija metoda za malo područje, ali je potrebno provesti više istraživanja, posebno u metilaciji, redukciji i oksidaciji koristeći mikroorganizme za učinkovitiju metodu uklanjanja spojeva arsena jer oni imaju veliki potencijal aplikacija u budućnosti.

Ranije su se za detekciju neorganskog arsena koristili bakterijski biosenzori (cijela stanica) [78]. Biosenzorska tehnologija je široko proučavana upotrebom potenciometrije, amperometrije i konduktometrije [79–81]. Provedeno je samo nekoliko studija na osnovu kapacitometrije [82], posebno korištenjem DNK i antitijela [83, 84]. Ranije je uveden kapacitivni senzor koji koristi enzim za detekciju toksina [82]. Biosenzor selektivan za trovalentne organoarsenike metil arsenat i fenil arsenit u odnosu na neorganski arsenit objavili su Chen et al. [78] koji može biti koristan za otkrivanje degradacije herbicida koji sadrže arsen i promotora rasta. Liu et al. [85]. Ovaj biosenzor pokazuje da su senzori obloženi 3D hidrogelom nanočesticama pokazali veću osjetljivost od senzora ukrašenih 2D AuNPs. Pokazalo se da je vezivanje As(III) za ArsA u velikoj meri olakšano prisustvom jona magnezijuma i ATP-a. Za buduća istraživanja, biosenzor zasnovan na kapacitometriji koristeći enzime [82] kao što je As(III) S-adenozilmetionin metiltransferaza za detekciju arsena ostaje zanimljiva za istraživanje.

6. Zaključak

Arsen je metaloid koji nanosi štetu ljudima i životnoj sredini. Međutim, određene vrste prokariota imaju sposobnost da koriste arsen bilo kroz proces oksidacije ili redukcije u svrhu očuvanja energije i rasta. Važno je ukloniti i smanjiti ovaj zagađivač iz okoliša različitim pristupima kao što su fizički, kemijski i biološki. Upotreba bioremedijacije za uklanjanje i mobilizaciju arsena iz kontaminiranog tla i vodonosnika mogla bi biti efikasan i ekonomičan način jer je utvrđeno da širok spektar mikroorganizama uspješno razgrađuje ovaj zagađivač iz okoliša.

Sukob interesa

Autori izjavljuju da ne postoji sukob interesa u vezi sa objavljivanjem ovog rada.

Reference

  1. A. A. L. S. Duarte, S. J. A. Cardoso, i A. J. Alcada, “Nove i inovativne tehnike za uklanjanje arsena primijenjene na mali sistem vodosnabdijevanja,” Održivost, vol. 1, str. 1288–1304, 2009. Pogled na: Google Scholar
  2. B. K. Mandal i K. T. Suzuki, “Arsen oko svijeta: pregled,” Talanta, vol. 58, br. 1, str. 201–235, 2002. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  3. B. P. Rosen, “Porodice transportera arsena”, Trendovi u mikrobiologiji, vol. 7, br. 5, str. 207–212, 1999. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  4. R. S. Oremland i J. F. Stolz, “Arsen, mikrobi i kontaminirani vodonosnici,” Trendovi u mikrobiologiji, vol. 13, br. 2, str. 45–49, 2005. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  5. J. G. Sanders, “Bicikliranje arsena u morskim sistemima”, Istraživanje morskog okoliša, vol. 3, br. 4, str. 257–266, 1980. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  6. S. M. Tareq, S. Safiullah, H. M. Anawar, M. M. Rahman i T. Ishizuka, “Zagađenje arsenom u podzemnim vodama: samoorganizirajući složeni geohemijski proces u deltskom sedimentnom okruženju, Bangladeš,” Nauka o totalnom okruženju, vol. 313, br. 1𠄳, str. 213–226, 2003. Pogledaj na: Site izdavača | Google Scholar
  7. J. Zobrist, P. R. Dowdle, J. A. Davis i R. S. Oremland, “Mikrobna redukcija arsenata naspram sorpcije arsenata: eksperimenti sa suspenzijama ferihidrita,” Minerološki časopis A, vol. 62, str. 1707–1708, 1998. Pogled na: Google Scholar
  8. R. A. Root, D. Vlassopoulos, N. A. Rivera, M. T. Rafferty, C. Andrews i P. A. O⟚y, “Specijacija i prirodno slabljenje arsena i željeza u plimskom vodonosniku pod utjecajem plime,” Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 73, br. 19, str. 5528–5553, 2009. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  9. S. L. Saalfield i B. C. Bostick, “Sinergistički efekat kalcijuma i bikarbonata u povećanju oslobađanja arsenata iz ferihidrita,” Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 74, br. 18, str. 5171–5186, 2010. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  10. E. Afkar, “Lokalizacija disimilacijske arsenat reduktaze u Sulfurospirillum barnesii soj SeS-3,” Američki časopis za poljoprivredu i biološke nauke, vol. 7, str. 97–105, 2012. Pogled na: Google Scholar
  11. J. F. Artiola, D. Zabcik i S. H. Johnson, “In situ tretman tla kontaminiranog arsenom sa opasnog industrijskog mjesta: laboratorijske studije,” Upravljanje otpadom, vol. 10, br. 1, str. 73–78, 1990. Pogled na: Google Scholar
  12. S. Silver i L. T. Phung, “Geni i enzimi uključeni u bakterijsku oksidaciju i redukciju anorganskog arsena,” Primijenjena mikrobiologija okoliša, vol. 71, br. 2, str. 599–608, 2005. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  13. C. Cervantes, G. Ji, J. L. Ramírez i S. Silver, “Otpornost na jedinjenja arsena u mikroorganizmima”, FEMS Microbiology Reviews, vol. 15, br. 4, str. 355–367, 1994. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  14. S. Mahimairaja, N. S. Bolan, D. C. Adriano, i B. Robinson, “Zagađenje arsenom i upravljanje rizikom u složenim okruženjima,” Napredak u agronomiji, vol. 86, str. 1–82, 2005. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  15. C. Sullivan, M. Tyrer, C. R. Cheeseman i N. J. D. Graham, “Odlaganje otpada od tretmana vode koji sadrži arsen𠅊 pregled,” Nauka o totalnom okruženju, vol. 408, br. 8, str. 1770–1778, 2010. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  16. O. Atteia, E. D. C. Estrada i H. Bertin, “Ispiranje tla: pregled porijekla varijabilnosti efikasnosti”, Pregled životne sredine, nauke i biotehnologije, vol. 12, str. 379–389, 2013. Pogled na: Google Scholar
  17. M. Komárek, A. Vaněk i V. Ettler, “Kemijska stabilizacija metala i arsena u kontaminiranom tlu korištenjem oksida,” Zagađenje životne sredine, vol. 172, str. 9–22, 2013. Pogled na: Google Scholar
  18. N. C. Mueller i B. Nowack, “Nanočestice za remedijaciju: rješavanje velikih problema s malim česticama,” Elementi, vol. 6, br. 6, str. 395–400, 2010. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  19. K.-R. Kim, B.-T. Lee i K.-W. Kim, “Stabilizacija arsena u jalovini rudnika korištenjem magnetita nano veličine i nultovalentnog željeza uz poboljšanje mobilnosti površinskim premazom,” Journal of Geochemical Exploration, vol. 113, str. 124–129, 2012. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  20. E. D. Leiva, C. D. P. Rámila, I. T. Vargas et al., “Prirodni proces slabljenja putem mikrobne oksidacije arsena u visokom slivnom dijelu Anda,” Nauka o totalnom okruženju, vol. 466-467, str. 490–502, 2014. Pogled na: Google Scholar
  21. E. K. Porter i P. J. Peterson, “Akumulacija arsena u postrojenjima na otpadu iz rudnika (Ujedinjeno Kraljevstvo)” Nauka o totalnom okruženju, vol. 4, br. 4, str. 365–371, 1975. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  22. M. I. Silva Gonzaga, J. A. Gonzaga Santos i L. Q. Ma, “Fitoekstrakcija i hiperakumulacija arsena kod vrsta paprati,” Scientia Agricola, vol. 63, br. 1, str. 90–101, 2006. Pogled na: Google Scholar
  23. Q. Yang, S. Tu, G. Wang, X. Liao i X. Yan, “Efektivnost primjene bakterija koje smanjuju arsenat kako bi se poboljšalo uklanjanje arsena iz zagađenog tla pomoću Pteris vittata L,” Međunarodni časopis za fitoremedijaciju, vol. 14, br. 1, str. 89–99, 2012. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  24. J. Xiong, W. Wang, H. Fan, L. Cai i G. Wang, “Bakterije otporne na arsen u otpadu iz rudarstva iz rudnika uglja Shangrao u Kini”, Nauka o životnoj sredini i tehnologija, vol. 1, str. 535–540, 2006. Pogled na: Google Scholar
  25. H. M. Sehlin i E. B. Lindstrom, “Oksidacija i redukcija arsena putem Sulfolobus acidocaldarius soj BC,” FEMS Microbiology Letters, vol. 93, br. 1, str. 87–92, 1992. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  26. D. Lièvremont, P. N. Bertin i M.-C. Lett, “Arsen u kontaminiranim vodama: biogeohemijski ciklus, mikrobni metabolizam i procesi biotretmana,” Biochimie, vol. 91, br. 10, str. 1229–1237, 2009. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  27. D. Muller, D. Lièvremont, D. D. Simeonova, J.-C. Hubert i M.-C. Lett, “Arsenit oksidaza aox geni iz metala otpornih β-proteobakterije” Časopis za bakteriologiju, vol. 185, br. 1, str. 135–141, 2003. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  28. K. Chitpirom, S. Tanasupawat, A. Akaracharanya et al., “Comamonas terrae sp. nov., bakterija koja oksidira arsenit izolirana iz poljoprivrednog tla na Tajlandu,” Časopis za opću i primijenjenu mikrobiologiju, vol. 58, str. 245–251, 2012. Pogled na: Google Scholar
  29. J. A. Ritchie, “Arsen i antimon u novozelandskim termalnim vodama”, New Zealand Journal of Science, vol. 4, str. 218–229, 1961. Pogled na: Google Scholar
  30. H. Nakahara, M. Yanokura i Y. Murakami, “Ekološki efekti geotermalne otpadne vode na obližnji riječni sistem,” Časopis za radioanalitičku hemiju, vol. 45, br. 1, str. 25–36, 1978. Pogled na: Google Scholar
  31. M. Kato, M. Y. Kumasaka, S. Ohnuma et al., “Poređenje koncentracija barija i arsena u vodi za piće u bunarima i u uzorcima ljudskog tijela i novi sistem sanacije ovih elemenata u vodi za piće iz bunara,” PLoS ONE, vol. 8, str. 1–6, 2013. Pogled na: Google Scholar
  32. E. D. Burton, S. G. Johnston, i B. Planer-Freidrich, “Spajanje mobilnosti arsena u transformacije sumpora tokom redukcije mikrobnog sulfata u prisustvu i odsustvu huminske kiseline,” Chemical Geology, vol. 343, str. 12–24, 2013. Pogled na: Google Scholar
  33. Sahachiro Hata, “Prvi čudesni lijek na svijetu za liječenje sifilisa”, The World’s Greatest Japanese, 2008, http://www.japanese-greatest.com/biology-medicine/sahachiro-hata.html. Pogledajte na: Google Scholar
  34. R. N. Ratnaike, “Akutna i hronična toksičnost arsena”, Postdiplomski medicinski časopis, vol. 79, br. 933, str. 391–396, 2003. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  35. O. Spiegelstein, A. Gould, B. Wlodarczyk et al., “Razvojne posljedice in utero izloženosti natrijum arsenatu kod miševa s nedostatkom transporta folata,” Toksikologija i primijenjena farmakologija, vol. 203, br. 1, str. 18–26, 2005. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  36. S. Crawford, J. T. Cothren, D. E. Sohan i J. R. Supak, “Istorija AIDS-a u žetvi pamuka”, u Upravljanje žetvom pamuka: upotreba i utjecaj pomagala za žetvu, J. R. Supak i C. E. Snipes, ur., str. 1–19, The Cotton Foundation, Cordova Memphis, Tenn, SAD, 2001. Pogledaj na: Google Scholar
  37. B. P. Jackson i P. M. Bertsch, “Određivanje specijacije arsena u otpadu peradi pomoću IC-ICP-MS,” Nauka o životnoj sredini i tehnologija, vol. 35, br. 24, str. 4868–4873, 2001. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  38. N. E. Keon, C. H. Swartz, D. J. Brabander, C. Harvey i H. F. Hemond, “Validacija metode sekvencijalne ekstrakcije arsena za procjenu mobilnosti u sedimentima,” Nauka o životnoj sredini i tehnologija, vol. 35, br. 13, str. 2778–2784, 2001. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  39. O. Mondal, S. Bhowmick, D. Chatterjee, A. Figoli i B. V. der Bruggen, “Remedijacija neorganskog arsena u podzemnim vodama za sigurno vodosnabdijevanje: kritička procjena tehnoloških rješenja,” Hemosfera, vol. 92, str. 157–170, 2013. Pogled na: Google Scholar
  40. C.-H. Tseng, „Bolest crnog stopala i arsen: priča bez kraja“, Časopis za nauku o životnoj sredini i zdravlje C, vol. 23, br. 1, str. 55–74, 2005. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  41. A. Hadi i R. Parveen, “Arsenikoza u Bangladešu: prevalencija i socio-ekonomski korelati,” Zdravstvo, vol. 118, br. 8, str. 559–564, 2004. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  42. N. K. Mandal i R. Biswas, “Studija o arsenskoj dermatozi u ruralnoj zajednici Zapadnog Bengala,” Indijski časopis za javno zdravlje, vol. 48, br. 1, str. 30–33, 2004. Pogled na: Google Scholar
  43. S.-N. Lu, N.-H. Chow, W.-C. Wu et al., “Karakteristike hepatocelularnog karcinoma u području visokog arsenicizma na Tajvanu: studija slučaja-kontrole,” Journal of Occupational and Environmental Medicine, vol. 46, br. 5, str. 437–441, 2004. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  44. J. He i L. Charlet, “Pregled prisustva arsena u pitkoj vodi u Kini,” Journal of Hydrology, vol. 492, str. 79–88, 2013. Pogled na: Google Scholar
  45. R. Nickson, J. McArthur, W. Burgess, K. Matin Ahmed, P. Ravenscroft, i M. Rahman, “Otrovanje podzemnih voda Bangladeša arsenom”, Priroda, vol. 395, br. 6700, str. 338, 1998. Pogledaj na: Stranica izdavača | Google Scholar
  46. J. K. Thakur, R. K. Thakur, A. L. Ramanathan, M. Kumar i S. K. Singh, “Kontaminacija podzemnih voda arsenom u Nepalu – pregled,” Voda, vol. 3, str. 1–20, 2011. Pogled na: Google Scholar
  47. GOSPOĐA. Lai, Y.-M. Hsueh, C.-J. Chen et al., “Uneseni neorganski arsen i prevalencija dijabetes melitusa,” Američki časopis za epidemiologiju, vol. 139, br. 5, str. 484–492, 1994. Pogled na: Google Scholar
  48. E. A. Maull, H. Ahsan, J. Edwards, M. P. Longnecker, A. Navas-Acien i J. Pi, “Evaluacija povezanosti između arsena i dijabetesa: pregled nacionalne toksikološke radionice,” Perspektive zdravlja životne sredine, vol. 120, str. 1658–1670, 2012. Pogled na: Google Scholar
  49. M. A. Morgano, L. C. Rabonato, R. F. Milani, L. Miyagusku i K. D. Quintaes, “As, Cd, Cr, Pb i Hg u vrstama morskih plodova koji se koriste za sashimi i procjenu izloženosti ishrani,” Kontrola hrane, vol. 36, str. 24–29, 2014. Pogled na: Google Scholar
  50. R. Y. Li, J. L. Stroud, J. F. Ma, S. P. Mcgrath i F. J. Zhao, “Ublažavanje akumulacije arsena u riži upravljanjem vodom i gnojivom silicijumom,” Nauka o životnoj sredini i tehnologija, vol. 43, br. 10, str. 3778–3783, 2009. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  51. P. K. Sahoo i K. Kim, “Pregled koncentracije arsena u neoljuštenom pirinču iz perspektive geonauke,” Geosciences Journal, vol. 17, str. 107–122, 2013. Pogled na: Google Scholar
  52. M. Rodríguez-Barranco, M. Lacasa༚, C. Aguilar-Garduño et al., “Povezivanje izloženosti arsenu, kadmijumu i manganu s neurorazvojom i poremećajima ponašanja kod djece: sistematski pregled, meta-analiza ” Nauka o totalnom okruženju, vol. 454, str. 562–577, 2013. Pogled na: Google Scholar
  53. H. C. Yang, H. L. Fu, Y. F. Lin i B. P. Rosen, “Putevi preuzimanja i efluksa arsena”, Aktuelne teme u Membranama, vol. 69, str. 325–358, 2012. Pogled na: Google Scholar
  54. B. P. Rosen i M. J. Tamás, “Transport arsena u prokariotima i eukariotskim mikrobima,” Napredak u eksperimentalnoj medicini i biologiji, vol. 679, str. 47–55, 2010. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  55. Direktiva Vijeća 98/83/EC, “Kvalitet vode namijenjene za ljudsku potrošnju,” Službeni list Europskih zajednica, vol. 330, str. 32–54, 1998. Pogled na: Google Scholar
  56. G. A. Waychunas, C. S. Kim, i J. F. Banfield, “Nanočesticani minerali željeznog oksida u tlu i sedimentima: jedinstvena svojstva i mehanizmi uklanjanja zagađivača,” Journal of Nanoparticle Research, vol. 7, br. 4-5, str. 409–433, 2005. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  57. B. P. Rosen, “Biohemija detoksikacije arsena”, FEBS Letters, vol. 529, br. 1, str. 86–92, 2002. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  58. R. Mukhopadhyay, B. P. Rosen, L. T. Phung i S. Silver, “Mikrobni arsen: od geociklusa do gena i enzima”, FEMS Microbiology Reviews, vol. 26, br. 3, str. 311–325, 2002. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  59. J. Chen, J. Qin, Y. G. Zhu, V. de Lorenzo i B. P. Rosen, “Inženjering bakterije u tlu pseudomonas putida za metilaciju arsena,” Primijenjena mikrobiologija okoliša, vol. 79, str. 4493–4495, 2013. Pogled na: Google Scholar
  60. A. A. Ajees, K. Marapakala, C. Packianathan, B. Sankaran i B. P. Rosen, “Structure of an As(III) S-adenozilmetionin metiltransferaza: uvid u mehanizam biotransformacije arsena,” Biohemija, vol. 51, str. 5476–5485, 2012. Pogled na: Google Scholar
  61. B. Rosen, K. Marapakala, A. A. Abdul Salam, C. Packianathan i M. Yoshinaga, “Putevi biotransformacija arsena: ciklus metilacije arsena”, u Razumijevanje geološkog i medicinskog sučelja arsena, 4. međunarodni kongres o arseniku u okolišu, str. 185–188, 2012. Pogled na: Google Scholar
  62. B. P. Rosen, A. A. Ajees i T. R. Mcdermott, “Život i smrt s arsenom”, BioEssays, vol. 33, br. 5, str. 350–357, 2011. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  63. L. M. Mateos, B. Rosen i J. Messens, “Odbrambeni mehanizam od stresa arsenom Corynebaterium glutamicum otkriveno”, u Razumijevanje geološkog i medicinskog sučelja arsena, 4. međunarodni kongres o arseniku u okolišu, str. 209–210, 2012. Pogled na: Google Scholar
  64. W. Musingarimi, M. Tuffin i D. Cowan, “Karakterizacija gena otpornosti na arsen u Bacillus sp. UWC izolovan iz drenaže rudnika sazrelog pepela Neutralizovane čvrste materije,” Južnoafrički časopis za nauku, vol. 106, br. 1-2, str. 59–63, 2010. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  65. M. F. Villegas-Torres, O. C. Bedoya-Reina, C. Salazar, M. J. Vives-Florez i J. Dussan, “Horizontal arsC prijenos gena među mikroorganizmima izolovanim iz tla zagađenog arsenom,” International Biodeterioration and Biodegradation, vol. 65, br. 1, str. 147–152, 2011. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  66. R. Mukhopadhyay i P. R. Barry, “Arsenate reduktaze u prokariota i eukariota,” Perspektive zdravlja životne sredine, vol. 10, br. 5, str. 745–748, 2002. Pogled na: Google Scholar
  67. K. Zargar, S. Hoeft, R. Oremland i C. W. Saltikov, “Identifikacija novog gena za arsenit oksidazu, arxA, u haloalkalifilnoj bakteriji koja oksidira arsenit Alkalilimnicola ehrlichii soj MLHE-1,” Časopis za bakteriologiju, vol. 192, br. 14, str. 3755–3762, 2010. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  68. J. F. Stolz i R. S. Oremland, “Bakterijsko disanje arsena i selena,” FEMS Microbiology Reviews, vol. 23, br. 5, str. 615–627, 1999. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  69. V. H.-C. Liao, Y.-J. Chu, Y.-C. Su et al., “Bakterije koje oksidiraju arsenit i smanjuju arsenat povezane s podzemnim vodama bogatim arsenom na Tajvanu,” Journal of Contaminant Hydrology, vol. 123, br. 1-2, str. 20–29, 2011. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  70. S. Honschopp, N. Brunken, A. Nehrkorn i H. J. Breunig, “Izolacija i karakterizacija nove bakterije metiliranja arsena iz tla,” Microbiological Research, vol. 151, br. 1, str. 37–41, 1996. Pogled na: Google Scholar
  71. P. Aksornchu, P. Prasertsan i V. Sobhon, “Izolacija bakterija tolerantnih na arsen iz tla kontaminiranog arsenom,” Songklanakarin Journal of Science and Technology, vol. 30, br. 1, str. 95–102, 2008. Pogled na: Google Scholar
  72. A. C. Mumford, J. L. Barringer, W. M. Benzel, P. A. Reilly i L. Y. Young, “Mikrobne transformacije arsena: mobilizacija iz glaukonitskih sedimenata u vodu”, Water Research, vol. 46, br. 9, str. 2859–2868, 2012. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  73. R. Huber, M. Sacher, A. Vollmann, H. Huber i D. Rose, “Respiracija arsenata i selenata od strane hipertermofilnih arhea,” Sistematska i primijenjena mikrobiologija, vol. 23, br. 3, str. 305–314, 2000. Pogled na: Google Scholar
  74. R. S. Oremland i J. F. Stolz, “Ekologija arsena”, Nauka, vol. 300, br. 5621, str. 939–944, 2003. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  75. G. A. Youssef, S. A. El-Aassar, M. Berekaa, M. El-Shaer i J. Stolz, “Smanjenje arsenata i selenata nekim fakultativnim bakterijama u delti Nila,” Američko-evroazijski časopis za poljoprivredu i nauku o životnoj sredini, vol. 5, str. 847–855, 2009. Pogled na: Google Scholar
  76. S. C. R. Granchinho, E. Polishchuk, W. R. Cullen i K. J. Reimer, “Biometilacija i bioakumulacija arsena(V) od strane morskih algi Fucus gardneri,” Primijenjena organometalna hemija, vol. 15, br. 6, str. 553–560, 2001. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  77. S. Maeda, S. Nakashima, T. Takeshita i S. Higashi, “Bioakumulacija arsena slatkovodnim algama i primjena za uklanjanje neorganskog arsena iz vodene faze. Dio II. By Chlorella vulgaris izolovan od sredine zagađene arsenom,” Odvajanje nauke i tehnologije, vol. 20, br. 2-3, str. 153–161, 1985. Pogled na: Google Scholar
  78. J. Chen, Y. G. Zhu i B. P. Rosen, “Novi biosenzor selektivan za organoarsenike,” Primijenjena mikrobiologija okoliša, vol. 78, str. 7145–7147, 2012. Pogled na: Google Scholar
  79. W. Ngeontae, W. Janrungroatsakul, P. Maneewattanapinyo, S. Ekgasit, W. Aeungmaitrepirom i T. Tuntulani, “Novi potenciometrijski pristup u biosenzoru glukoze koristeći nanočestice srebra kao redoks marker,” Senzori i aktuatori B, vol. 137, br. 1, str. 320–326, 2009. Pogled na: stranica izdavača | Google Scholar
  80. Y. Zhou i J. Zhi, “Primjena dijamantskih elektroda dopiranih borom u amperometrijskim biosenzorima,” Talanta, vol. 79, br. 5, str. 1189–1196, 2009. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  81. Z. Gao i N. Tansil, “DNK biosenzor zasnovan na elektrokatalitičkoj oksidaciji amina pomoću interkalatora navoja,” Analytica Chimica Acta, vol. 636, br. 1, str. 77–82, 2009. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  82. H. Wasoh, L. Y. Heng, F. Abu Bakar et al., “Jednostavan kapacitivni biosenzorski uređaj za mjerenje histamina,” Pregled senzora, vol. 32, str. 245–250, 2012. Pogled na: Google Scholar
  83. L. Malić, T. Veres, i M. Tabrizian, “Funkcionizacija biočipa korištenjem digitalne mikrofluidike elektrokvašenja na dielektriku za površinsku plazmonsku rezonantnu detekciju hibridizacije DNK,” Biosenzori i bioelektronika, vol. 24, br. 7, str. 2218–2224, 2009. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  84. R. Hao, D. Wang, X. Zhang et al., “Rapid detection of Bacillusanthracis koristeći QCM senzor funkcionaliziran monoklonskim antitijelima,” Biosenzori i bioelektronika, vol. 24, br. 5, str. 1330–1335, 2009. Pogled na: Stranica izdavača | Google Scholar
  85. C. Liu, V. Balsamo, D. Sun et al., “3D lokalizirani površinski plazmonski rezonantni biosenzor za proučavanje vezivanja trovalentnog arsena na ArsA ATPazu,” Biosenzori i bioelektronika, vol. 38, str. 19–26, 2012. Pogled na: Google Scholar

Copyright

Autorska prava © 2014 K. T. Lim et al. Ovo je članak otvorenog pristupa koji se distribuira pod licencom Creative Commons Attribution, koja dozvoljava neograničenu upotrebu, distribuciju i reprodukciju na bilo kojem mediju, pod uslovom da je originalno djelo pravilno citirano.


Organski molekuli i izomerizam

Organski molekuli u organizmima općenito su veći i složeniji od neorganskih molekula. Njihovi karbonski skeleti drže zajedno kovalentne veze. Oni formiraju ćelije organizma i izvode hemijske reakcije koje olakšavaju život. Svi ovi molekuli, tzv biomolekule jer su dio žive tvari, sadrže ugljik, koji je građevni blok života. Ugljik je vrlo jedinstven element po tome što ima četiri valentna elektrona u svojim vanjskim orbitalama i može formirati četiri jednostruke kovalentne veze sa do četiri druga atoma u isto vrijeme (vidi Dodatak A). Ti atomi su obično kisik, vodik, dušik, sumpor, fosfor, a sam ugljik najjednostavniji organski spoj je metan, u kojem se ugljik vezuje samo za vodonik (slika 2).

Kao rezultat jedinstvene kombinacije veličine i svojstva vezivanja ugljika, atomi ugljika se mogu vezati zajedno u velikom broju, stvarajući tako lanac ili karbonski skelet. Ugljični skelet organskih molekula može biti ravan, razgranat ili prstenast (cikličan). Organske molekule su izgrađene na lancima atoma ugljika različite dužine, većina je tipično veoma dugačka, što omogućava veliki broj i raznovrsnost jedinjenja. Nijedan drugi element nema sposobnost formiranja toliko različitih molekula toliko različitih veličina i oblika.

Slika 2. Atom ugljika se može povezati s do četiri druga atoma. Najjednostavniji organski molekul je metan (CH4), prikazano ovdje

Zovu se molekule s istim atomskim sastavom, ali različitim strukturnim rasporedom atoma izomeri. Koncept od izomerizam je vrlo važno u hemiji jer je struktura molekula uvijek direktno povezana s njegovom funkcijom. Male promjene u strukturnom rasporedu atoma u molekulu mogu dovesti do vrlo različitih svojstava. Hemičari predstavljaju molekule po njihovom strukturnu formulu, što je grafički prikaz molekularne strukture, koji pokazuje kako su atomi raspoređeni. Jedinjenja koja imaju identične molekularne formule, ali se razlikuju po redoslijedu vezanja atoma nazivaju se strukturni izomeri. The monosaharidi glukoza,galaktoza, i fruktoza svi imaju istu molekularnu formulu, C6H12O6, ali možemo vidjeti iz Slika 3 da su atomi različito povezani.

Slika 3. Glukoza, galaktoza i fruktoza imaju istu hemijsku formulu (C6H12O6), ali ovi strukturni izomeri se razlikuju po svojim fizičkim i hemijskim svojstvima.​

Izomeri koji se razlikuju po prostornom rasporedu atoma nazivaju se stereoizomeri jedna jedinstvena vrsta je enantiomeri. Svojstva enantiomera je prvobitno otkrio Louis Pasteur 1848. dok je pomoću mikroskopa analizirao kristalizirane proizvode fermentacije vina. Enantiomeri su molekuli koji imaju karakteristike kiralnost, u kojima su njihove strukture nenaklapajuće zrcalne slike jedna druge. Kiralnost je važna karakteristika mnogih biološki važnih molekula, što ilustruju primjeri strukturnih razlika u enantiomernim oblicima monosaharida glukoze ili aminokiseline alanina (slika 4).

Mnogi organizmi mogu koristiti samo jedan enantiomerni oblik određenih vrsta molekula kao hranjive tvari i kao građevne blokove za stvaranje struktura unutar ćelije.Neki enantiomerni oblici aminokiselina imaju izrazito različite okuse i mirise kada se konzumiraju kao hrana. Na primjer, L-aspartam, koji se obično naziva aspartam, ima sladak okus, dok je D-aspartam bezukusan. Enantiomeri lijekova mogu imati vrlo različite farmakološke učinke. Na primjer, spoj metorfan postoji kao dva enantiomera, od kojih jedan djeluje kao antitusik (dextrometorfan, sredstvo za suzbijanje kašlja), dok drugi djeluje kao analgetik (levometorfan, lijek sličan kodeinu).

Slika 4. Enantiomeri su stereoizomeri koji pokazuju kiralnost. Njihove hemijske strukture su nepreklapajuće zrcalne slike jedna druge. (a) D-glukoza i L-glukoza su monosaharidi koji su enantiomeri. (b) Enantiomeri D-alanin i L-alanin su enantiomeri koji se nalaze u zidovima bakterijskih i ljudskih ćelija.​

Enantiomeri se također nazivaju optičkim izomeri jer mogu rotirati ravan polarizirane svjetlosti. Neki od kristala koje je Pasteur uočio tokom fermentacije vina rotirali su svjetlo u smjeru kazaljke na satu, dok su drugi rotirali svjetlo u suprotnom smjeru. Danas enantiomere koji rotiraju polariziranu svjetlost u smjeru kazaljke na satu (+) označavamo kao d forme, i zrcalna slika istog molekula koji rotira polariziranu svjetlost u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (−) kao l formu. The d i l oznake su izvedene od latinskih riječi dexter (desno) i laevus (na lijevoj strani), respektivno. Ova dva različita optička izomera često imaju vrlo različita biološka svojstva i aktivnosti. Određene vrste plijesni, kvasca i bakterija, kao npr Rhizopus,Yarrowia, i Lactobacillusspp., odnosno mogu metabolizirati samo jednu vrstu optičkog izomera, a suprotni izomer nije prikladan kao izvor hranjivih tvari. Još jedan važan razlog da budete svjesni optičkih izomera je terapijska upotreba ovih vrsta kemikalija za liječenje lijekova, jer na neke mikroorganizme može utjecati samo jedan specifični optički izomer.

  • Kažemo da je život zasnovan na ugljeniku. Šta čini ugljik tako pogodnim da bude dio svih makromolekula živih organizama?

7.2.2: Upotreba fizičkih metoda za kontrolu mikroorganizama - Biologija

Producirao Jim Deacon
Institut za ćelijsku i molekularnu biologiju, Univerzitet u Edinburgu

Ovo je jedan od 8 Biocontrol profila. Uvodi temu biokontrole i bavi se komercijalnom upotrebom bakterije mliječne bolesti Bacillus popilliae za suzbijanje japanske bube, ozbiljne štetočine travnjaka, voćaka i baštenskih ukrasa u SAD.

Ostali Biocontrol profili su:

Prirodno okruženje obično je uravnoteženo okruženje, gde organizmi zavise jedni od drugih i takođe ograničavaju jedni druge nadmetanjem za resurse ili parazitizmom, grabežljivošću, itd. Ali ljudski uticaji mogu poremetiti ovu ravnotežu, a to je najočitije kada se uvede egzotični organizam namerno ili slučajno. Mnogi od najozbiljnijih štetočina, bolesti usjeva ili invazivnih korova su rezultat "unosa" iz stranih zemalja. Novouvedeni organizmi pronalaze povoljno okruženje, oslobođeno svojih prethodnih ograničenja, i razmnožavaju se kako bi postigli status "štetnika". Entomolozi imaju koristan izraz za ovo - oni nazivaju ograničavajuće organizme u regionu porekla "kompleks prirodnog neprijatelja".

Biološku kontrolu (biokontrolu) možemo definisati kao:

praksa ili proces kojim se nepoželjni organizam kontrolira pomoću drugog (korisnog) organizma.

Drugim riječima, biokontrola je i prirodni proces (koji možemo iskoristiti) i svrsishodna upotreba jednog organizma za kontrolu drugog.

U praksi se biokontrola može postići pomoću tri metode.

  • Inundativno oslobađanje (takođe nazvana "klasična biokontrola") u kojoj se prirodni neprijatelj ciljanog štetočina, patogena ili korova unosi u regiju u kojoj je odsutan, kako bi se pružila dugoročna kontrola problema. Primjer za to je upotreba Bacillus popilliae za kontrolu japanske bube u SAD-u, o čemu se govori u nastavku.
  • The biopesticidni pristup u kojoj se sredstvo za biokontrolu primjenjuje prema potrebi (često više puta), na isti način kao što se koristi kemijsko sredstvo za kontrolu. Primjeri ovoga uključuju korištenje Bacillus thuringiensis , Phlebiopsis gigantea i Agrobacterium radiobacter.
  • Upravljanje i manipulacija okolinom radi favoriziranja aktivnosti prirodnih kontrolnih agenasa. Primjer ovoga se vidi u preuzimanju kontrole na travnatom travnjaku.


Kontrola japanske bube

U ovom dijelu raspravljamo o upotrebi bakterija, Bacillus popilliae, za suzbijanje velikog unesenog štetočina u SAD.

Veći dio teksta ispod je kopiran i ažuriran iz knjige koja se sada više ne štampa [JW Deacon, 1983. Mikrobna kontrola biljnih štetočina i bolesti. Van Nostrand Reinhold, Wokingham]

japanska buba, Popillia japonica (Slika A), slučajno je uneta u SAD početkom ovog veka. Iako nije problem u svom području porijekla, buba nanosi ozbiljnu štetu u SAD-u. Brzo se proširio od prvih viđenja u Nju Džersiju (1916.) i danas se nalazi na otprilike pola zemlje, u skoro svakoj državi istočno od Misisipija. Problem je kao odrasla buba jer se hrani širokim spektrom biljaka, izjedajući tkivo lista između lisnih žila (slika B), a akumulira se na dozrijevanju ploda uzrokujući znatnu štetu. Problem je i u fazi larve jer odrasle bube polažu jaja u travnati travnjak, a ličinke uništavaju korijenje trave, posebno na novim stambenim naseljima gdje nema prirodnih neprijatelja.

Slika A. Odrasle japanske bube, duge oko 1-2 cm. Slika B, oštećenje lišća hranjenjem. Na osnovu slajdova koje je obezbijedila biološka laboratorija Fairfax.


Do 1930-ih problem buba je postao toliko ozbiljan da je počela potraga za mjerom kontrole. To je dovelo do otkrića nekih prirodno prisutnih oboljelih ličinki. Bolest je nazvana mlečna bolest zbog mliječnobijelog izgleda ličinki, zbog velikog broja refraktilnih bakterijskih spora u hemolimfi (krvi insekata) (Slike C, D). Iz dva tipa mliječne bolesti naknadno su izolirane dvije vrste bakterija. Bolest tipa A je bila okarakterisana čisto belim izgledom ličinki i bakterija je u ovom slučaju dobila ime B. popilliae. Bolest tipa B razlikovala se po tome što su ličinke pokazivale prijelaz iz bijele u smeđu tokom zime, a bakterija koja uzrokuje ovu bolest je imenovana B. lentimorbus. Niz drugih bakterija mliječne bolesti izolovan je iz domaćina buba širom svijeta, ali je sada trend da se sve ove bakterije posmatraju kao varijante B. popilliae jer su bliži međusobno povezani nego s drugima Bacillus spp.

Sve ove bakterije su specijalizirani uzročnici buba (Coleoptera), posebno za scarabaeid bube (porodica Scarabaeidae). Ova porodica uključuje korisne balegarice, ali i neke od najvažnijih štetočina na pašnjacima - kukolje. U praksi B. popilliae se intenzivno i gotovo isključivo koristi za suzbijanje japanske bube u SAD-u, au manjoj mjeri i protiv europske kukuruzne bube Amphimallon majalis u toj zemlji.

Bakterije mliječne bolesti su vrlo patogene i vrlo postojane u okolišu tako da se mogu koristiti za masovno oslobađanje kako bi se postigla trajna kontrola. Ali B. popilliae ne može se lako proizvesti u umjetnim medijima, pa se inokulum za programe kontrole proizvodi u živim domaćinima.

Slika C, larve japanske bube u zemljištu ličinke su dugačke oko 2-3 cm. Slika D, zdrava ličinka (desno) i bolesna ličinka (lijevo). Na osnovu slajdova koje je obezbijedila biološka laboratorija Fairfax.

B. popilliae je gram-negativni štapić koji stvara spore, 1,3 do 5,2 x 0,5 do 0,8 mikrometara. To je izbirljiv organizam koji raste samo na bogatoj podlozi koja sadrži ekstrakt kvasca, hidrolizat kazeina ili ekvivalentan izvor aminokiselina i šećere. Poznato je da je nekoliko aminokiselina potrebno za rast, kao i vitamini tiamin i barbiturna kiselina. Trehaloza, šećer koji se nalazi u hemolimfi insekata, je omiljeni izvor ugljika, iako se glukoza također može koristiti.

Neke sorte B. popilliae formiraju kristalno tijelo unutar ćelije u vrijeme sporulacije i u tom pogledu liče B. thuringiensis . Ali smatra se da kristal ne igra značajnu ulogu u infekciji i sigurno nije toliko važan kao u B. thuringiensis. Raznolikost lentimorbus, na primjer, ne proizvodi kristal, a ipak uzrokuje bolest. Još jedna razlika između B. popilliae i B. thuringiensis je li to B. popilliae ne može se potaknuti na sporulaciju u laboratorijskim podlogama, iako to čini lako u bolesnom domaćinu. U stvari, postoji veliki broj oligosporogena mutanti - oni koji proizvode nekoliko spora - ali spore za programe kontrole mikroba obično se proizvode u živim larvama insekata - skup i dugotrajan proces.

B. popilliae izaziva oboljenje ličinki buba kada progutaju spore u tlu. Spore klijaju u crijevima u roku od 2 dana, a vegetativne ćelije proliferiraju, postižući maksimalan broj u roku od 3 do 5 dana. Do tog vremena neke od ćelija su prodrle u zid crijeva i počele rasti u hemolimfi, gdje se od 5. do 10. dana razvija veliki broj ćelija. Nekoliko spora se također formira u ovoj fazi, ali u različitim popilliae glavna faza sporulacije se javlja kasnije i završava se za 14 do 21 dan kada larva razvije tipičan mliječni izgled. U laboratorijskim uslovima larva ostaje živa do ove faze i obično sadrži oko 5 x 10 9 spora. U terenskim uslovima, međutim, postoje izvještaji da larve ponekad umiru ranije, prije nego što se završi glavna faza sporulacije. Ovo je zabrinjavajuće jer sporulacija prestaje kada domaćin umre i larva na kraju otpušta manje spora kako bi održala nivo zaraze na mjestu.



Slike E-G. Injekcija zdravih larvi japanske bube, kao prva faza u proizvodnji komercijalnog praha spora. Na osnovu slajdova koje je obezbijedila biološka laboratorija Fairfax.

B. popilliae je registrovan za suzbijanje japanske bube u SAD-u od oko 1950. godine - prva registracija bilo kojeg patogena insekata kao agensa za kontrolu mikroba. Strategija suzbijanja je usmjerena isključivo protiv ličinki, pa ako sama buba uzrokuje ozbiljnu štetu, za kratkotrajnu kontrolu mora se koristiti hemijski insekticid. Bakterijske spore se komercijalno proizvode u larvama sakupljenim sa travnatih terena na golf terenima, aerodromima, itd. Larvama se ubrizgavaju bakterijske ćelije (Slike EG), inkubiraju se dok ne razviju mliječni izgled, a zatim se drobe i suše kako bi se dobio prah spora. (Slika H). Prahovi spora se nanose na travnjak u malim hrpama na razmaku od otprilike 1 metar (Slike I, J), a spore se zatim prirodno distribuiraju vjetrom i kišom. Mogu opstati u tlu nekoliko godina i zaraziti ličinke koje ih pojedu. Stoga imaju potencijal da pruže trajnu kontrolu nad problemom štetočina, jer se broj spora u tlu povremeno povećava kada oboljela larva umre.

Komercijalni praškovi "mliječne spore" se prodaju pod nekoliko imena, od strane nekoliko kompanija. Na primjer, Fairfax Biologicals prodaje svoj proizvod pod trgovačkim imenom "Doom". Ostali proizvodi uključuju "Mliječne spore", "Grub Attack" i "Grub Killer".


Slika H. Nakon što su larve ubrizgane sa B. popilliae i inkubiraju se za razvoj mliječne bolesti, usitnjavaju se, suše i miješaju s razrjeđivačem, kako bi se proizveo komercijalni prah spora. Ovaj prah se nanosi na površinu travnjaka (slike I, J) gdje će se isprati u zemlju. Na osnovu slajdova koje je obezbijedila biološka laboratorija Fairfax.

Prednosti od B. popilliae uključuju (1) njegov vrlo uzak raspon domaćina (što je ekološki poželjno) i njegov posljedični nedostatak djelovanja na korisne insekte (2) njegovu potpunu sigurnost za čovjeka i druge kralježnjake (na primjer, ne raste na 37 o C) (3 ) njegovu kompatibilnost s drugim sredstvima za suzbijanje uključujući hemijske insekticide i, u novije vrijeme, nematode patogene za insekte (Thurston et al., 1994) (4) njegova postojanost, dajući trajnu kontrolu.

Njegovi nedostaci, međutim, uključuju (1) visoku cijenu proizvodnje in vivo (2) njegova spora brzina djelovanja (3) što je najvažnije, nedostatak djelovanja na odrasle bube koje često uzrokuju najočitiju i najtežu štetu, i (4) njegova relativna neprivlačnost za malog zemljoposjednika.

Postoje dokazi da se japanska buba ponovo pojavila kao ozbiljna štetočina u nekim regijama u kojima je bila efikasno suzbijana od početne primjene spore prašine 1940-ih (Dunbar & Beard, 1975). Gustine larvi su se kretale od 0 do 474 po kvadratnom metru travnjaka 1974. (prosječno 112), a ponekad su bile visoke kao one zabilježene 25 godina ranije, prije nego što je započeo program kontrole. Štaviše, u ovoj studiji samo 0,2% larvi sakupljenih sa poljskih lokacija pokazalo je simptome mliječne bolesti u poređenju sa 41,5% incidencije bolesti u istraživanju iz 1946. godine nakon B. popilliae je uveden. Spore prikupljene od ovih nekoliko oboljelih larvi uzrokovale su samo 7 do 17% infekcije larvi u laboratorijskim testovima, u poređenju sa 65 do 67% infekcije iz spora prikupljenih iz države New York gdje nije zabilježen pad stepena kontrole. Čak je i ova brojka bila niska u odnosu na očekivanu incidencu bolesti od 90% na korišćenom nivou inokuluma. Možda je došlo do smanjenja virulencije B. popilliae na poljima tokom godina, zajedno sa povećanim stepenom otpornosti ciljanog štetočina (videti Redmond & Potter, 1995). Ovo bi se moglo očekivati ​​prirodnom selekcijom, jer bi obavezno patogena bakterija koja prebrzo ubija svog domaćina bila u selektivnom nepovoljnom položaju.

WE Fleming (1968) Biološka kontrola japanske bube. Tehnički bilten Ministarstva poljoprivrede Sjedinjenih Država Broj 1383. Washington DC.

DM Dunbar & RL Beard (1975) Sadašnji status mliječne bolesti japanskih i drugih orijentalnih buba u Connecticutu. Časopis za ekonomsku entomologiju 68, 453-457.

GS Thurston, HK Kaya & R Gaugler (1994) Karakterizirajući povećanu osjetljivost skarabeida zaraženih mliječnom bolešću na entomopatogene nematode. Biološka kontrola 4, 67-73.

CT Redmond & DA Potter (1995.) Nedostatak efikasnosti in vivo i navodno in-vitro proizvedenih Bacillus popilliae protiv poljskih populacija ličinki japanske beve (Coleoptera: Scarabaeidae) u Kentuckyju. Časopis za ekonomsku entomologiju 88, 846-854.

JB Zhang, TC Hodgman, L Krieger, W Schnetter i HU Schairer (1997) Kloniranje i analiza prvog cry gena iz Bacillus popilliae. Časopis za bakteriologiju 179, 4336-4341.

Postoje mnoge web stranice o mliječnoj bolesti (upišite "Japanese+buba" ili "mliječne+spore" u tražilicu). Evo samo nekoliko:


Metode ubijanja bakterija

Toplota, UV zračenje, antibiotici i hemikalije se koriste za kontrolu bakterija, virusa i drugih mikroorganizama. Kako ubiti patogene, a da ne povrijede naše stanice?

* Kako kontrolna sredstva oštećuju mikrobe *

Postoji mnogo različitih metoda koje se koriste za kontrolu rasta mikroorganizama. Međutim, načini djelovanja (MOA) mjera kontrole mikroba općenito spadaju u jednu od četiri osnovne kategorije.

1. Promjena ćelijskog zida: ćelijski zid bakterije održava integritet ćelije, omogućavajući joj da zadrži svoj oblik čak i kada se nalazi u hipotoničnom okruženju. Kada je ćelijski zid oslabljen ili poremećen, on više ne može funkcionirati kako bi spriječio ćeliju da pukne zbog osmotskih efekata (voda juri u ćeliju).

2. Promjena plazma membrane: Vanjska membrana ćelije sadrži citoplazmu i sav unutrašnji sadržaj ćelije, kao i kontrolu prolaska hemikalija u i iz ćelije. Kada je oštećena, plazma membrana može dozvoliti da ćelijski sadržaj iscuri.

Neki virusi (acelularne čestice) su okruženi membranom koja se naziva virusna ovojnica. Ova ovojnica je odgovorna za vezivanje virusa za ciljne ćelije, tako da oštećenje virusne ovojnice ometa proces replikacije za viruse sa omotačem. Virusi bez ovojnice (oni koji imaju samo kapsid i nukleinsku kiselinu) imaju veću toleranciju na teške uslove.

* Interferencija sa strukturom proteina: funkcija proteina zavisi od 3-D oblika molekula. Ekstremna toplota ili određene hemikalije mogu denaturirati ili promijeniti oblik proteina. Denaturirani protein više ne može obavljati svoju funkciju unutar ćelije.

* Interferencija sa strukturom nukleinske kiseline: nukleinske kiseline (DNK i RNA) mogu biti oštećene ili uništene hemikalijama, zračenjem i toplotom. Rezultat može biti proizvodnja fatalnih mutacija DNK ili ometanje sinteze proteina djelovanjem na RNK.

* Vrste sredstava za kontrolu mikroba *

Postoje tri opšte kategorije agenasa za kontrolu mikroba:

* Fizički: Toplina, sušenje zamrzavanjem, ultraljubičasto zračenje i filtracija su svi fizički kontrolni agensi.
* Hemijska sredstva: Kontrolna hemijska sredstva, poput dezinfekcionih sredstava Lysol ili Clorox, uništavaju većinu vegetativnih ćelija i virusa.
* Kemoterapeutika: Antimikrobni lijekovi su lijekovi (antibiotici) koji se koriste za liječenje pacijenata kojima je dijagnosticirana zarazna bolest.

* mikrobna osjetljivost na kontrolne agense *

Različite vrste mikroba imaju različite nivoe osetljivosti na uticaje hemijskih i fizičkih kontrolnih agenasa. Bakterijske endospore i spore protozoa vrlo je teško uništiti. Korištenje autoklava (toplina u kombinaciji s pritiskom) je najpouzdaniji način za njihovo uklanjanje.

Čak je i neke vegetativne ćelije (aktivne ćelije koje metaboliziraju za razliku od uspavanih endospora) teže uništiti od drugih. Na primjer, bakterije Mycobacterium i Nocardia imaju ćelijske zidove koji sadrže voštanu mikolnu kiselinu. Vosak čini ove ćelije otpornijima na uništavanje od ostalih.

Viruse je općenito lakše uništiti nego vegetativne stanice. Gole (bez ovojnice) viruse je teže uništiti nego viruse sa omotačem.

* Selektivnost agenasa za kontrolu mikroba *

I hemijski i fizički agensi kontrole nisu posebno ciljani agensi. Pogođeni mikrob, ćelija domaćin i okolina su skloni toksičnim efektima ovih generalizovanih agenasa. Nasuprot tome, hemoterapeutski agensi, poput antibiotika, su selektivno toksični. Oni mogu naštetiti bakterijama, a da pritom ne štete našim stanicama jer antimikrobni lijekovi ciljaju na neke aspekte mikrobnog metabolizma, kao što je sinteza proteina ili proizvodnja stanične stijenke.Postoji mnogo različitih klasa antibiotika, od kojih svaka ima i način djelovanja antibiotika (MOA) koji ciljaju različite aspekte metabolizma bakterija.

* Protokol za testiranje agensa za kontrolu mikroba *

Osnovni princip za testiranje bilo kog kontrolnog agensa, (bilo temperaturnog, hemijskog ili antibiotskog) je uvijek isti:

1. Izložite organizam uzročniku.
2. Uklonite agens.
3. Stavite organizme u povoljan medij za rast.
4. Nakon inkubacije potražite reprodukciju organizama.

Bauman, R. (2005) Microbiology.
Park Talaro, K. (2008) Osnove mikrobiologije.


Nedostaci biološke kontrole:

  1. Biološka kontrola može biti nestalna. Konačno, možete&apost kontrolisati bilo kojeg prirodnog neprijatelja kojeg oslobodite u ekosistemu. Dok je&aposs pretpostavljeno da biste suzbili jednu štetočinu, uvijek postoji mogućnost da će se vaš grabežljivac prebaciti na drugu metu - mogli bi odlučiti da je bolji plan da pojedu vaše usjeve umjesto da ih insekti napadnu! I ne samo to, već uvođenjem nove vrste u životnu sredinu postoji rizik od narušavanja prirodnog lanca ishrane.
  2. To je spor proces. Potrebno je puno vremena i strpljenja da biološki agensi učine svoju magiju na populaciji štetočina, dok druge metode poput pesticida daju trenutne rezultate. Dobra strana ovoga je dugoročni efekat koji biološka kontrola pruža.
  3. Ako želite potpuno uništiti štetočine, biološka kontrola nije pravi izbor. Predatori mogu preživjeti samo ako ima nešto za jelo, tako da bi uništavanje njihove populacije hrane ugrozilo vlastitu sigurnost. Stoga samo mogu smanjiti broj štetnih štetočina.
  4. Iako je dugoročno jeftin, proces stvarnog uspostavljanja sistema biološke kontrole je skup poduhvat. Mnogo planiranja novca ide u razvoj uspješnog sistema.

7.2.2: Upotreba fizičkih metoda za kontrolu mikroorganizama - Biologija

KONTROLA MIKROORGANIZAMA Čitanja u Tortora et. al.: Poglavlje 7, Poglavlje 8 - mutacije, posebno one zbog zračenja, Poglavlje 20. Upoznajte se sa terminima u poglavlju 7. Kontrola mikroorganizama može biti pozitivno ili negativno:

POZITIVNA kontrola - želite da ih natjerate da rastu: Industrijska fermentacija, proizvodnja piva, vina i kruha

NEGATIVNA kontrola - želite da ih uništite (1) fizičkim ili hemijskim sredstvima ili (2) antibioticima

Obično mislimo na negativnu kontrolu, a ostatak ove rasprave odnosi se na uništavanje ili inhibiciju mikroba:

FIZIČKE I HEMIJSKE METODE - vidi Tortora et. al. za uslove.

Mali virusi bez ovojnice (dječija paraliza, rotavirus, bjesnilo)

Virusi sa omotačem (herpes, hepatitis B, hepatitis C, HIV)

Najosjetljiviji na uništavanje (najmanje otporan na fizičke i hemijske agense)

TOPLOTA - Denaturira proteine ​​Vlažna toplota je efikasnija od suve toplote.

FILTRACIJA - Pogledajte diskusiju i sliku u Tortora et. al. na ovom. Membranski filteri (Millipore TM) se koriste za sterilizaciju tečnosti osjetljivih na toplinu. HEPA filteri se koriste za sterilizaciju vazduha u kapuljačama za biološku opasnost.

ULTRAZVUČNI ČIŠĆACI - Dobri za uklanjanje organskih zagađivača - "presterilizuju". Nije baktericidno.

Ultraljubičasto svjetlo (vidjeti Tortora et.al., za opis onoga što UV svjetlost radi ćelijama).

UVB = 280-320 nm UVA = 320-400 nm

Germicidne lampe se koriste za dezinfekciju vazduha i površina. UV ne prodire dobro u staklo, plastiku ili vodu.

UV zračenje šteti očima i koži.

Jonizujuće zračenje = X-zraci i gama zraci - sporocidni i dobro prodiru.

KEMIKALIJE - mnoge od njih se nazivaju antisepticima ili dezinfekcijskim sredstvima ili oboje.

Hemikalije za sterilizaciju: etilen oksid

beta-propriolakton

fenol (spore mogu izdržati)

Halogeni (jod, hlor, brom)

Formaldehid

Glutaraldehid

HALOGENI HLOR - Odličan dezinficijens, sporocidan, ali se lako inaktivira organskim materijalom. Razblaženja kućnog izbeljivača između 1:10 - 1:100 su sporocidna nakon 10 minuta tretmana. Za tretiranje vode za piće može se koristiti 2-4 kapi izbjeljivača po litru vode (ostaviti 30 min.)

JOD-Slično hloru. Često se nalazi kao tinktura ili alkoholni rastvor. Također se nalazi kao jodofor (betadin TM) gdje je jod kompleksiran sa organskim molekulom. Jodofori su stabilniji od tinktura i otpuštaju jod sporije i stabilnije. Zbog toga su manje štetni za ljudsko tkivo.

VODIKOV PEROKSID - Ovo je jak oksidant koji je vrlo efikasan protiv vegetativnih bakterija na neživim površinama. Katalaza u ljudskom tkivu neutralizira H2O2, međutim stvaranje mjehurića kisika pomaže u čišćenju rana i snažno inhibira anaerobne bakterije.

Hemijski spojevi koji se obično koriste kao antiseptici i dezinficijensi
Compound Vrsta radnje Prijave
Vodikov peroksid (3%) Sredstvo za dezinfekciju/antiseptik Vanjske površine, živo tkivo
Hipohloriti (0,5%) (hloroks) Dezinfekciono sredstvo Vanjske površine, nežive
Jod (1% u 70% alkohola) Sredstvo za dezinfekciju/antiseptik Vanjske površine, živo tkivo
Jodofori (dostupno 70 ppm I2) Sredstvo za dezinfekciju/antiseptik Vanjske površine, živo tkivo, hirurški piling
lizol (5%) Dezinfekciono sredstvo Vanjske površine, nežive
fenol (5%) Dezinfekciono sredstvo Vanjske površine, nežive
heksahlorofen (pHisoheks) Sredstvo za dezinfekciju/antiseptik Vanjske površine, hirurški piling živog tkiva
Formaldehid (4%) Dezinfekciono sredstvo Vanjske površine, nežive
Zefrin i druga jedinjenja kvaternarnog amonijuma Dezinfekciono sredstvo Vanjske površine, nežive
Alkohol (etil ili izopropil na 70%) Sredstvo za dezinfekciju/antiseptik Vanjske površine, neprekinuta koža
Organska živa (mertiolat, merkurokrom) Sredstvo za dezinfekciju/antiseptik Vanjske površine
Kalijum permanganat Antiseptik površinske gljivične infekcije kože
Srebrni nitrat (1%) Antiseptik spriječiti infekcije oka novorođenčeta
Gas etilen oksid (12%) Dezinfekciono sredstvo za sterilizaciju Posteljina, termo labilna plastika
Glutaraldehid Dezinfekciono sredstvo za sterilizaciju sterilizacija metalnih instrumenata
Formaldehid (20% u alkoholu) Dezinfekciono sredstvo za sterilizaciju sterilizacija metalnih instrumenata

HEMOTERAPEUTSKA SREDSTVA - ANTIBIOTICI

Većina je izvedena iz jedinjenja koja su biosintetizovana od strane drugih mikroorganizama. Streptomyces i Penicillium su dva organizma koja su nam dala antibiotike. Čuveni imunolog Paul Ehrlich posvetio je veliki dio svoje karijere tražeći "Magični metak" ili hemijsko jedinjenje sa SELEKTIVNOJ TOKSIČNOSTI. Odnosno, takvo jedinjenje bi bilo otrovno za zarazni mikrob, ali ne i za ljudskog domaćina. Ovaj san su ostvarili Flemming i Florey otkrićem i masovnom proizvodnjom penicilina.

Antibiotici postižu selektivnu toksičnost iskorištavanjem razlika između eukariota i prokariota. Najdublje razlike su na ćelijskom zidu i na nivou ribosoma. Iz toga slijedi da većina naših antibiotika ili inhibira sintezu bakterijskih staničnih stijenki ili inhibira sintezu bakterijskih proteina. Na primjer: ampicilin i penicilin ometaju sintezu ćelijskog zida hloramfenikol, gentamicin, streptomicin i tetraciklin ometaju sintezu proteina. Kako funkcionira trostruki sulfa?

Rezistencija na antibiotike je sve veći problem čiji izvor je neselektivna i neodgovarajuća upotreba antibiotika. Neke od trenutnih "super buba" uključuju Staphylococcus aureus otporan na meticilin (MRSA), enterokok otporan na vankomicin (VRE) i Mycobacterium tuberculosis otporan na više lijekova. Važno je da liječnici odrede osjetljivost na bakterije izolirane sa mjesta infekcije kako bi se mogli propisati odgovarajući antibiotici. Takođe, važno je da se infekcija snažno pogodi visokim, optimalnim dozama antibiotika i da nivoi antibiotika u tkivima ostanu visoki tokom terapije. Terapija se mora nastaviti sve dok svi patogeni ne budu mrtvi - to znači da pacijent mora nastaviti uzimati antibiotik čak i nakon što simptomi nestanu.


Biološka kontrola

Časopis obuhvata biološku kontrolu virusna, mikrobna, nematode, insekt, grinja, korov, i kralježnjaka štetočine u poljoprivredi, vodenim, šumskim, prirodnim resursima, uskladištenim proizvodima i urbanim sredinama. Uključeno je i biološko suzbijanje štetočina artropoda ljudi i domaćih životinja. Ekološki, molekularni i biotehnološki pristupi razumijevanju biološke kontrole su dobrodošli.

Ovaj multidisciplinarni časopis pokriva:

entomologija:
Parazitoidi, grabežljivci i patogeni i njihova upotreba kroz uvoz, povećanje i/ili strategije upravljanja staništima
Patologija biljaka:
Antagonizam, konkurencija, unakrsna zaštita, hiperparazitizam, hipovirulencija i suzbijanje tla putem prirodnih i unesenih agenasa
nematologija:
Predatori, parazitoidi i patogeni u biološkoj kontroli kroz povećanje i/ili strategije upravljanja staništima i potiskivanje tla putem prirodnih i unesenih agenasa
nauka o korovu:
Kralježnjaci, beskičmenjaci i patogeni i njihova upotreba klasičnim, augmentativnim ili bioherbicidnim taktikama

Uključeni su sljedeći dijelovi:

Molekularna tehnologija:
Napredak u razumijevanju agenasa biološke kontrole i njihovih mehanizama
Forum:
Teorijske i specijalne teme Pisma urednicima - služe kao put za debatu.


7.2.2: Upotreba fizičkih metoda za kontrolu mikroorganizama - Biologija

Producirao Jim Deacon
Institut za ćelijsku i molekularnu biologiju, Univerzitet u Edinburgu

Mikroorganizmi u vazduhu

Čestice u zraku glavni su uzročnici respiratornih oboljenja ljudi, uzrokujući alergije, astmu i patogene infekcije respiratornog trakta. Spore gljivica koje se prenose zrakom su također važni uzročnici biljnih bolesti i sredstvo za širenje mnogih uobičajenih saprotrofnih (saprofitnih) gljiva.

  • neke važne respiratorne bolesti ljudi
  • uloga spora koje se prenose zrakom u bolestima usjeva
  • metode koje se koriste za praćenje populacija spora u zraku

Iz kolekcije slajdova, Odsjek za medicinsku mikrobiologiju, Univerzitet u Edinburgu

Tokom kihanja, milioni sićušnih kapljica vode i sluzi se izbacuju brzinom od oko 200 milja na sat (100 metara u sekundi). Kapljice su u početku prečnika oko 10-100 mikrometara, ali se brzo suše jezgra kapljica od 1-4 mikrometra, koji sadrži virusne čestice ili bakterije. Ovo je glavni način prenošenja nekoliko bolesti ljudi, prikazanih u tabeli ispod.

Neke važne bolesti ljudi koje se prenose s osobe na osobu udahnutim česticama iz zraka
Virusne bolesti
(tip virusa u zagradama)
Bakterijske bolesti
(ime bakterije u zagradama)
vodene kozice (varičela) Veliki kašalj (Bordetella pertussis)
gripa (gripa) meningitis (Neisseria vrsta)
ospice (rubeola) difterija (Corynebacterium diphtheriae)
njemačke boginje (rubeola) Upala pluća (Mycoplasma pneumoniae, Streptococcus vrsta)
zauške (zauške) tuberkuloza (Mycobacterium tuberculosis)
male boginje (Variola)

Nekoliko drugih bolesti, u nastavku, dobivaju se udisanjem čestica iz okolišnih izvora, a ne direktno od zaražene osobe.
Bolest
Izvor
Psitakoza (Chlamydia psittaci) Osušeni, praškasti izmet zaraženih ptica (papagaji, golubovi, itd.)
Legionarska bolest (Legionella pneumophila) Kapljice iz sistema za klimatizaciju, rezervoara za vodu, itd., gde bakterija raste.
Akutni alergijski alveolitis (razne spore gljivica i aktinomiceta) Spore gljivica ili aktinomiceta iz organske materije koja se raspada (komposti, zalihe žitarica, sijeno, itd.)
Aspergiloza (Aspergillus fumigatus, A. flavus, A. niger) Spore gljivica udahnute iz raspadajuće organske tvari
Histoplazmoza (Histoplasma capsulatum) Spore gljivica, u starom, istrošenom izmetu šišmiša ili ptica
Kokcidioidomikoza (Coccidioides immitis) Spore u prašini raznesenoj zrakom u pustinjskim regijama (Centralna, Južna i Sjeverna Amerika) gdje gljive rastu u tlu

__________________________________________________________________________________________

Psitakoza je ozbiljna bolest koja se dobija rukovanjem pticama ili udisanjem prašine iz ptičjeg izmeta. Uzrokuje ga bakterija Chlamydia psittaci, obavezni intracelularni parazit. Nakon ulaska u respiratorni trakt, ćelije se transportuju do jetre i slezene, tamo se umnožavaju i potom napadaju pluća, uzrokujući upalu, krvarenje i upalu pluća.

Legionarska bolest je prilično čest oblik upale pluća kod starijih ili imunokompromitovanih osoba. Rijetko se prenosi direktno sa osobe na osobu. Bakterija je vodena vrsta štapića sa temperaturnim optimumom od oko 36 o C i čest je stanovnik toplovodnih sistema u zgradama. Do infekcije dolazi kada ljudi udišu kapljice aerosola koje sadrže bakteriju.

Ekstrinzični alergijski alveolitis je ozbiljna preosjetljiva reakcija, obično povezana s ponovljenim izlaganjem sporama u zraku u radnom okruženju. Klasičan primjer je stanje koje se naziva farmerova pluća, uzrokovan izlaganjem sporama termofilnih aktinomiceta.

Aspergiloza, Histoplazmoza i Kokcidioidomikoza su primjeri ozbiljnih gljivičnih infekcija ljudi, izazvanih sporama taloženim u alveolama. One mogu biti po život opasne bolesti imunokompromitovanih osoba, kada se gljivice šire iz pluća u glavne organe tijela. Međutim, u svim slučajevima infekcija ljudi je slučajna za gljivicu i ne igra nikakvu ulogu u njenoj normalnoj biologiji. To su gljive koje prirodno rastu kao organizmi razlagači u tlu, izmetu ptica ili drugim organskim supstratima.

Aspergillus fumigatus. ( A ) Tipične sporne glave gljive u laboratorijskoj kulturi. Spore se proizvode od fialida koji nastaju iz gornjeg dijela otekline u obliku batine (vezikule) uspravne hife (sporangiofora). [Vidi Termofilni mikroorganizmi ]. ( B ) Mikroskopski presek plućnog tkiva, obojen tako da se vide hife Aspergillus u vazdušnoj vreći. Takva kugla hifa koja saprotrofno raste u plućima naziva se an aspergiloma.

Uzorkovanje zraka se rutinski koristi za praćenje populacija čestica u zraku i za informiranje javnosti o kvalitetu zraka i broju polena/spora putem javnog emitiranja (vremenski izvještaji, itd.). Koriste ga velike bolnice za praćenje populacija specifičnih alergenih čestica (spore gljivica, itd.), kako bi se utvrdili uzroci alergija pacijenata. I koristi se u patologiji usjeva za predviđanje bolesti, tako da uzgajivači mogu primijeniti fungicide po potrebi.

Ovdje ćemo razmotriti tri glavna tipa uređaja za uzorkovanje za otkrivanje opterećenja spora gljivica u zraku:

The rotorod sampler (Slika C ispod) je jeftin, jednostavan i prenosiv uređaj za uzorkovanje zraka. Sastoji se od metalne šipke u obliku slova U koja je pričvršćena vretenom na električni motor na baterije. Motor uzrokuje da se uspravni krakovi metalne šipke rotiraju velikom brzinom. Za korištenje uzorkivača, uspravne ruke su prekrivene uskim trakama ljepljive trake, tako da sve spore u zraku mogu utjecati na trake. Zatim se trake uklanjaju i mikroskopski pregledaju kako bi se identificirale spore i druge čestice poput polenova zrna u zraku. Neki primjeri su prikazani u Slike D i E.


Slika C : Rotorod uzorkivač. Slike D, E: Komadići ljepljive trake na koje su bile pogođene spore i druge čestice. Čestice koje se mogu identifikovati uključuju: u D, askospore (as), hijalinska (bezbojna) spora gljivica (h) i konidijum obične gljive na površini lista Cladosporium (c) u E, višećelijske konidije (nalik krpljama) obične gljive na površini lista Alternaria (a), konidije (c) i fragmenti hifa (ch) of Cladosporiumi veliku hijalinsku sporu gljive pepelnice (m).

Ovaj tip uzorkivača je najefikasniji za hvatanje relativno velikih čestica (više od oko 7 mikrometara) kao što su veće spore gljivica i zrna polena. Razlog za to je prikazan u Slika F ispod.

Kada zrak putuje prema objektu kao što je uski cilindar, ili obrnuto, on se odbija oko objekta. Sve čestice u vazduhu će težiti da nastave svojom prvobitnom putanjom, ali njihova sposobnost da to učine (i da udari na objekat) upravlja njihovim zamah (definisano kao masa x brzina). Pri bilo kojoj brzini zraka, teže čestice će najvjerovatnije udariti (a na dijagramu) dok će se manje (lakše) čestice vjerovatno skretati oko objekta. Za udar na manje čestice bile bi potrebne vrlo velike brzine zraka (b na dijagramu), a takve brzine vazduha se retko sreću u prirodnim uslovima.

Stoga se u praksi spore gljivica i druge čestice u zraku mogu grupirati u dvije široke kategorije – one koje mogu utjecati na površine (udarci), te one koje su manje i uklanjaju se iz zraka samo taloženjem u dugotrajnim mirnim uvjetima ili koje se iz zraka uklanjaju kišom.

Jedna od prednosti uzorkivača rotoroda je da se može koristiti za precizno lociranje izvora spora određene gljive. Čuveni aerobiolog, PH Gregory, učinio je to 1950-ih tako što je postavio uzorke rotoroda na različite položaje u polju i "ubacio" na izvor spora gljive. Pithomyces chartarum, što uzrokuje stanje poznato kao ekcem lica ovaca .

Mnogi važni patogeni biljnih kultura imaju velike spore koje lako udaraju na površine biljaka i iniciraju infekciju. Primjeri uključuju pepelnicu pšenice, Erysiphe graminis (Slika G, sa sporama dugim oko 30 mikrometara) i rastresitim ljuskom pšenice, Ustilago tritici (Slike H, I). Ovu bolest smutlja karakterizira masa crnih spora gdje bi se zrno normalno proizvodilo. Ove spore su prečnika 8-10 mikrometara. (Vidi Biotrofni patogeni).

Dodatne informacije o uzorkivaču rotoroda mogu se naći na web stranici komercijalnog dobavljača, http://www.multidata.com/samplingtechnologies.html (ne na ovom serveru).

Burkard uzorkivač spora djeluje na istom principu kao i rotorod uzorkivač, ali se koristi za kontinuirano snimanje čestica u zraku u periodu od 24 sata ili do 7 dana. Aparat (Slike J, K) se sastoji od vazdušno zatvorenog bubnja koji sadrži rotirajući disk sa satom (vrh strelice na sl. K) koji napravi jedan obrt za 7 dana. Površina ovog diska je prekrivena ljepljivom trakom, kako bi se zarobile spore koje na njega napadaju. Kada je aparat sastavljen, vazduh se usisava u bubanj velikom brzinom kroz prorez (vrh strelice na slici J) pomoću motora na dnu aparata. Sve čestice u zraku udaraju na ljepljivu traku u blizini prorezanog otvora, dajući zapis o česticama u atmosferi u određeno doba dana.Na kraju 7-dnevnog ciklusa, traka se uklanja, isječe na dijelove koji predstavljaju satne ili dnevne periode, a zatim se pregleda mikroskopski.

Na ovaj način moguće je jasno razlikovati spore ili druge čestice koje se oslobađaju noću i spore koje se oslobađaju tokom dana, kao i povezati vrste čestica sa različitim vremenskim uslovima (npr. vlažni ili sušni periodi) dok je aparat radio. Burkardova zamka za spore se obično koristi za kontinuirano praćenje opterećenja spora ili polena u zraku. Na primjer, ove zamke se obično postavljaju na krovove bolnica, meteorološke stanice i druge javne zgrade i pružaju javne informacije putem TV i radio programa.

Princip je potpuno isti kao i kod rotorod uzorka jer se hvatanje čestica zasniva na udaru. Ograničenja su takođe ista: samo veće čestice sa dovoljnom masom će uticati na trake pri brzinama vazduha koje generiše ovaj tip uzorkivača.

Brojke J-K. Burkard uređaj za uzorkovanje spora, prikazan u sastavljenom obliku (J) i tokom pripreme (K).

Andersonov uzorkivač

Anderson sampler (Slika L) je genijalan uređaj za selektivno hvatanje različitih veličina čestica prema njihovoj veličini (momentumu). Ovaj uzorkivač se sastoji od hrpe od 8 metalnih dijelova koji se uklapaju zajedno s prstenastim zaptivkama kako bi formirali cilindar nepropusni za zrak. Svaki metalni dio ima perforiranu osnovu (vidi Slika N), a broj perforacija je isti u svakoj sekciji, ali se veličina ovih perforacija progresivno smanjuje od vrha stupca prema dnu. Da biste koristili ovaj uzorkivač, otvorene agar ploče se postavljaju između svake metalne sekcije, oslonjene na tri klina (prikazano kao vrhovi strelica na slici N).

Slike L, M . Andersonov uzorkivač zraka, prikazan u laboratoriji (L) i montiran s vjetrobranom na terenu (M).

Kada je potpuno sastavljen (sa otvorenom agar pločom između svake jedinice), električni motor usisava zrak s dna jedinice, uzrokujući da zrak napunjen sporama ulazi na vrh (vrh strelice na slici L) i prolazi kroz cilindar. Prikazan je put kojim se kreće ovaj vazduh Slika O, ispod.

Zrak usisan na vrhu kolone putuje relativno malom brzinom prema prvoj ploči agara, tako da samo najveće čestice udaraju o površinu agara. Vazduh zatim putuje oko ivice agar ploče i kroz perforacije do druge agar ploče i tako dalje. Kako se ovaj proces nastavlja niz dimnjak, isti volumen zraka je prisiljen da putuje kroz sukcesivno manje perforacije, pa se brzina zraka progresivno povećava. Progresivno povećana brzina zraka niže niz kolonu povećava zamah čestica koje se prenose zrakom, tako da čak i najsitnije čestice (prečnika manje od 3 mikrometra) mogu udariti u donje ploče agara.

Kada uzorkivač radi 5-15 minuta ili više, metalne ploče se odvajaju i Petrijeve zdjelice se uklanjaju radi inkubacije kako bi se identificirale kolonije koje se razvijaju. Figure P-R (ispod) pokazuju neke primjere agar ploča iz Andersonovog uzorkivača. U ovom slučaju uzorak zraka je sadržavao spore iz pljesnivog sijena, a agar ploče su inkubirane na 37 o C.

Slika P : Agar ploča sa donjeg nivoa Anderson uzorka. Kolonije su termofilnih aktinomiceta (Micropolyspora faeni ili Thermoactinomyces vulgaris) koji su uobičajeni uzroci Farmerova bolest pluća (ekstrinzički alergijski alveolitus). Spore aktinomiceta su vrlo male (1-2 mikrometra) pa obično ulaze u pluća. Oni formiraju guste, sporo rastuće kolonije na agaru, a uzorak kolonija koji se vidi na ovoj agar ploči odražava obrazac perforacija kroz koje je prošao zrak. Ova slika također pokazuje kako se podijeljena (tri sektora) Petrijeva posuda može napuniti različitim agarnim podlogama kako bi se otkrile različite vrste organizama u zraku. Brojke Q i R pokazuju agar ploče iz srednjeg dijela Andersonovog uzorka, gdje je nekoliko vrsta Aspergillus i Penicillium razvile su se iz spora prečnika oko 3-5 mikrometara.

Jedna od zanimljivih karakteristika Andersonovog uzorkovača je da oponaša taloženje spora (ili drugih čestica koje se nalaze) u ljudskim respiratornim putevima (vidi Slika O). Na primjer, relativno velike spore gljivica i polenova zrnca imaju tendenciju da budu zarobljene na sluz prekrivenim dlačicama naših nozdrva, gdje mogu uzrokovati simptome "sejna groznica" kod senzibiliziranih osoba. Manje čestice nisu zarobljene u nozdrvama, već se odnose u bronhiole i alveole. Ovde je brzina vazduha veoma mala, jer je uzastopno grananje respiratornog trakta smanjilo brzinu vazduha na minimum. Ali spore prečnika oko 2-4 mikrometra mogu se naseliti na mukoznim površinama alveola. Neke od ovih spora su važne za iniciranje infekcija pluća. Kako god, važno je napomenuti da su osnovni mehanizmi taloženja spora u Andersonovom uzorkivaču potpuno drugačiji od onih u ljudskim respiratornim putevima - Andersonov uzorkivač hvata spore pomoću impaktacija, dok se spore talože u ljudskim respiratornim putevima uglavnom sedimentacijom.

Respiratorni putevi su veoma efikasni u hvatanju čestica u vazduhu, sa ponekad ozbiljnim posledicama po zdravlje. Uključeni mehanizmi zavise od veličine čestica.

    Velike čestice (oko 10 mikrometara) imaju dovoljnu masu da uticaj na površine, čak i pri malim brzinama zraka. Oslobode se zraka dok struji oko prepreka. Prilikom normalnog disanja, protok zraka u nosu i dušniku je oko 100 cm u sekundi - dovoljno za zrnca polena i veće spore gljivica ( Alternaria itd.) da se zadrže na sluznici, gdje mogu uzrokovati tipične simptomi polenske groznice poput rinitisa i astme.

Gdje se bakterijski i virusni patogeni uklapaju u ovu shemu?

Virusne infekcije nazofarinksa povezane su s velikim kapljicama kijanja koje pogađaju gornje disajne puteve. Većina bakterijskih bolesti također se pokreće u gornjim disajnim putevima, kada se bakterije prenose u velikim kapljicama ili na "splavovima" kože koji utiču na sluznicu. Međutim, infekcije od strane Mycobacterium (tuberkuloza) i Bacillus anthracis (antraks) se pokreću u plućima. To su visoko virulentni patogeni, pa čak i pojedinačne ćelije ili spore (oko 3 mikrometra za Bacillus) može pokrenuti infekcije nakon taloženja u alveolama.

PH Gregory (1973.) Mikrobiologija atmosfere. Drugo izdanje. Leonard Hill, Aylesbury

J Lacey (1988) Rasprostranjenost iz zraka i razvoj mikrobnih zajednica. str. 207-237 u: Mikroorganizmi na djelu: koncepti i primjene u mikrobnoj ekologiji (Eds JM Lynch & JE Hobbie). Blackwell Scientific Publications, Oxford.

HA Burge (1985) Alergeni gljiva. Clin. Rev. Allergy 3, 319-329.

B Flannigan & JD Miller (1993) Zdravstvene implikacije gljiva u zatvorenim sredinama - pregled. U Zdravstvene implikacije gljiva u zatvorenim sredinama (ur. R.A. Samson, B. Flannigan, M.E. Flannigan i S. Gravesen), Elsevier, Amsterdam.

B Flannigan, EM McCabe & F McGarry (1991) Alergeni i toksigeni mikroorganizmi u kućama. Časopis za primijenjenu bakteriologiju Dodatak simpozijumu. 70, 61S-73S.

Mnogo korisnih informacija može se pronaći na Odsjeku za zdravlje i sigurnost na Univerzitetu Minnesota: Gljive u zgradama (ne na ovom serveru)

Ostali korisni linkovi preko Aerobiology International (nije na ovom serveru)


Pogledajte video: Biologija,. SŠ - Razmnožavanje prokariotskih organizama i stanični ciklus eukariotske stanice (Februar 2023).