chp4 microbial growth control

Question 1

give examples of περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητος ο έλεγχος της μικροβιακής αύξησης

Answer 1

• Νοσοκομεία
• Φαρμακοβιομηχανία
• Βιομηχανία Τροφίμων: Αλλοίωση τροφίμων (ανεπιθύμητες αλλαγές στη γεύση, οσμή, όψη ή λειτουργία) αλλά και παραγωγή προϊόντων (κρασί μπύρα, γαλακτοκομικά, αρτοπαρασκευάσματα κ.ά.)

Question 2

what rules need to be followed in a microbio lab when working with microbes

Answer 2

Ανάλογα με το είδος του μικροοργανισμού που ενδέχεται να χρησιμοποιηθεί σε ένα εργαστήριο υπάρχουν και διαφορετικά επίπεδα βιοασφάλειας (Biosafety levels, BSLs) που πρέπει να ληφθούν σύμφωνα με οργανισμούς όπως το CDC και το ECDC

—> 4 επίπεδα βιοασφάλειας: BSL-1 μέχρι BSL-4

Question 3

describe the severity of the microbes based on which level they are (BSL 1-4)

Answer 3

BSL 4:
- Τα μικρόβια προκαλούν εξαιρετικά σοβαρές και θανατηφόρες ασθένειες που μεταδίδονται μέσο της αναπνευστικής οδού.
- Ελάχιστα εργαστήρια στον κόσμο έχουν αυτή την διαβάθμιση

BSL 3:
- Τα μικρόβια προκαλούν σοβαρές και συνηθώς θανατηφόρες ασθένειες που μεταδίδονται μέσο της αναπνευστικής οδού

BSL 2:
- Τα μικρόβια προκαλεί ασθένειά σε υγιές ξενιστές με διαφοροποιούμενη σοβαρότητα

BSL 1:
- Το μικρόβιο δεν προκαλεί ασθένειά σε υγιές ξενιστές

Question 4

How do we do the περιορισμός της μικροβιακής αύξησης

Answer 4

Είναι δυνατόν να γίνει με αναστολή της αύξησης ή με πλήρη καταστροφή του οργανισμού

Question 5

Name the 3 different categories of factors used to control microbe growth

Answer 5

1. Μικροβιοστατικοί = παράγοντες που αναστέλλουν αντιστρεπτά την αύξηση των μικροοργανισμών
2. Μικροβιοκτόνοι = παράγοντες που νεκρώνουν τους μικροοργανισμούς
3. Μικροβιολυτικοί = παράγοντες που καταστρέφουν/λύουν τους μικροοργανισμούς

Question 6

define Αποστείρωση

Answer 6

= sterilization
= η εφαρμογή μιας μεθόδου για την καταστροφή όλων των μικροοργανισμών συμπεριλαμβανομένου και των ανθεκτικών μορφών (π.χ. ενδοσπόρια)

Question 7

how is sterilisation done + what does it do to the cell

Answer 7

To αποστειρωμένο υλικο:
—> ελεύθερο από μικροοργανισμούς, ενδοσπόρια και ιούς.
—> Χημικά και φυσικά μέσα (πχ. φορμαλδεΰδη, autocleave στους 121 degrees)

Effect on the cells:
- ο μικροοργανισμός δεν μπορεί να αναβιώσει ακόμη και αν μεταφερθεί σε ιδανικές συνθήκες καλλιέργειας
- Εφαρμόζεται σε συσκευές , υποστρώματα και άλλα υλικά
- Προκαλεί ζημιά σε ζωντανούς ιστούς

Question 8

define Απολύμανση

Answer 8

= disinfection
= η εφαρμογή μιας μεθόδου για την καταστροφή μεγάλου αριθμού παθογόνων μικροοργανισμών σε ένα επίπεδο που να μπορεί να θεωρηθεί ασφαλές. Δεν καταστρέφονται όλες οι μορφές μικροβιακής ζωής (π.χ. ενδοσπόρια)

Question 9

what are disinfectants mainly? what are they used for?

Answer 9

• Κυρίως χημικά μέσα
• Εφαρμόζεται σε εργαστηριακα όργανα και συσκευές μόνο. Θα προκαλούσαν ζημιά σε ζωντανούς ιστούς

Question 10

define Αντισηψία

Answer 10

= antisepsia
= η εφαρμογή μιας μεθόδου για την καταστροφή μεγάλου αριθμού παθογόνων μικροοργανισμών σε ένα επίπεδο που να μπορεί να θεωρηθεί ασφαλέςσε ζωντανούς ιστούς

Question 11

what are antisepsia mainly? what are they used for?

Answer 11

• Εφαρμογή χημικών μέσων μόνο
• Χημικά όχι αρκετά τοξικά ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο δέρμα και σε ιστούς

Question 12

compare and list the physical vs the chemical methods of microbial control

Answer 12

1. Φυσικές Μεθόδοι
   - Θερμότητα
   - Διήθηση
   - Ψύξη
   - Αφυδάτωση
   - Ωσμωτική πίεση
   - Ακτινοβολία
2. Χημικές Μεθόδοι
   - Απολυμαντικά
   - Αντισηπτικά
   - Αντιβιοτικά
   - Ιντερφερόνες

Question 13

what is the δράση των διαφόρων φυσικοχημικών παραγόντων affected by?

Answer 13

• Είδος μικροοργανισμού
• Φυσική κατάσταση μικροοργανισμού
• Περιεχόμενο οργανικό υλικό περιβάλλοντος
• Χρόνος έκθεσης

Question 14

explain how the type of microorganism can affect it + give 2 examples

Answer 14

• διαφέρουν μεταξύ τους στην μορφολογία των διάφορων δομών τους, άρα 1 παράγοντας που είναι πάρα πολύ αποτελεσματικός ενάντια σε κάποιο μικροβιακό είδος δεν θα είναι τόσο αποτελεσματικός ενάντια σε κάποιο άλλο.

—> Τα Gram- είναι πιο ευαίσθητα από τα Gram+ βακτήρια στις διάφορες περιβαλλοντικές πιέσεις.
—> Τα Gram- είναι πιο ανθεκτικά από τα Gram+ βακτήρια στη δράση της πενικιλίνης.

—> Μυκοβακτήριο (Mycobacterium): κυτταρικό τοίχωμα ανθεκτικό σε χημικά
—> Μυκόπλασμα: βακτήρια χωρίς κυτταρικό τοίχωμα.

Question 15

give an example of a natural state of an organism and how it affects its properties (what they can resist compared to other states)

Answer 15

Τα ενδοσπόρια:
- είναι πιο ανθεκτικά από τα κύτταρα που βρίσκονται στο στάδιο της εκβλάστησης ή γενικά της μιτωτικής διαίρεσης (βλαστητικές μορφές)

• Μπορούν να παραμείνουν αδρανή για χιλιάδες χρόνια
• Μπορούν να επιζήσουν σε υψηλές θερμοκρασίες για αρκετές ώρες και είναι ανθεκτικά στη ψύξη, αποξήρανση, δράση χημικών απολυμαντικών και ακτινοβολίας
• Ανθεκτικά κατά την παστερίωση και την κονσερβοποίηση προκαλώντας ιδιαίτερα προβλήματα

Question 16

how does the presence of οργανικό υλικό περιβάλλοντος affect the microbes? give an example

Answer 16

Η ύπαρξη οργανικού υλικού προστατεύει τους μικροοργανισμούς από πολλους αντιμικροβιακους παράγοντες

Example —> Όταν τα βακτήρια βρίσκονται κλεισμένα σε Βιοφίλμ προστατεύονται σε μεγάλο βαθμό από παράγοντες όπως η θερμότητα και τα αντιβιοτικά σε σχέση με πλαγκτονικά βακτήρια

Question 17

how does the time of exposure change depending on the microbe

Answer 17

• Ανθεκτικά μικρόβια και ενδοσπόρια απαιτούν παρατεταμένη έκθεση είτε σε φυσικές είτε σε χημικές μεθόδους
• Το μέγεθος του μικροβιακού πληθυσμού επηρεάζει το χρόνο έκθεσης —> όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των μικροβίων τόσο μεγαλύτερο χρονικό διάστημα πρέπει να εφαρμοστεί μια μέθοδος προκειμένου να εξοντώσει ολόκληρο τον πληθυσμό

Question 18

how does temperature affect the μεθόδοι ελέγχου? how can the effectiveness of the method be measured?

Answer 18

Όλοι οι οργανισμοί έχουν μια μέγιστη θερμοκρασία αύξησης πέραν της οποίας είναι αδύνατο να αναπτυχθούν γιατί υπάρχει καταστροφή των διάφορων κυτταρικών δομών

Η αποτελεσματικότητα της θερμότητας ως αποστειρωτικό (ή απολυμαντικό ) μπορει να μετρηθει με:

• Θερμικό σημείο θανάτου: η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία όλοι οι μικροοργανισμοί που βρίσκονται σε ένα εναιώρημα πεθαίνουν εντός 10 λεπτών
• Δεκαδική μείωση χρόνου: ο χρόνος σε λεπτά κατά τον οποίο θανατώνεται το 90% των μικροοργανισμών σε μια δεδομένη θερμοκρασία

Question 19

name the different methods of applying temperature as a control method on liquids specifically

Answer 19

1. Βρασμός
2. Παστερίωση
3. Αυτόκαυστο (Autoclave)

Question 20

explain the method of boiling

Answer 20

• Νεκρώνει βλαστητικές μορφές παθογόνων βακτηρίων, πολλούς ιούς, μύκητες και τα σπόρια τους εντός ~10 λεπτών
• Μετουσίωση πρωτεϊνών λόγο της διάσπασης των δεσμών υδρογόνου → αλλοίωση τριτοταγούς και τεταρτοταγούς δομής –απώλεια λειτουργίας
• Διάσπαση των δεσμών μεταξύ των φωσφολιπίδιων

—> Ανθεκτικες μορφες όπως τα ενδοσπόρια και μερικοί ιοί καταστρέφονται τόσο γρήγορα

Question 21

explain how pasteurization works + give some types

Answer 21

• Εφαρμογή επαρκής θέρμανσης για μείωση του μικροβιακού πληθυσμού χωρίς να αλλοιώνεται σημαντικά ένα προϊόν
• Δεν χρησιμοποιείται μόνο στο γάλα αλλά και σε άλλα τρόφιμα

—> Flash παστερίωση = το υγρό περναει μεσα από ένα σωληνα ελλενχομενηςπιεσης και θερμοτητας στους 71°C για 15 δευτερόλεπτα
—> Παστερίωση σε υπερυψηλές θερμοκρασίες =135°C για 1 λεπτό. Μπορει να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή συγκεκριμένων τροφίμων μακράς διάρκειας (το γάλα διατηρείτε για μήνες εκτός ψυγείου αν είναι σφραγισμένο)

Question 22

Why does pasteurization not count as αποστείρωση?

Answer 22

Στοχεύει στην σημαντική μείωση (όχι εξάλειψη) παθογόνων μικροοργανισμών καθώς και αυτών που μπορούν να προκαλέσουν αλλοίωση στα τρόφιμα, αυξάνοντας έτσι και την ασφάλεια και την διαρκεια ζωης του τρόφιμο.
—> Τα ενδοσπόρια όμως επιβιώνουν της διαδικασίας

Question 23

what is autoclaving?

Answer 23

= αποδοτική αποστείρωση με υγρή θερμότητα απαιτεί θερμοκρασίες άνω των 100 και ατμός υπό πίεση μέσα σε αυτόκαυστο (κλίβανος αποστείρωσης)

Question 24

what temp causes the death of all microorganisms in the autoclave?

Answer 24

121oC, υπό πίεση , για 15min → νέκρωση όλων των μικροοργανισμών και ενδοσπορίων

Question 25

is autoclaving a good method? what specific examples are they used for?

Answer 25

Προτιμώμενη μέθοδος αποστείρωσης εκτός και αν το υλικό δεν μπορεί να αντέξει σε υψηλές θερμοκρασίες ή πιέσεις

—> Αποστείρωση θρεπτικών υποστρωμάτων, εργαστηριακών οργάνων, διαλυμάτων, ρούχων, χειρουργικών εργαλείων κλπ

Question 26

how is the method of Ξηρή θερμότητα sterilization different to the liquid heat sterilization? give examples of methods used

Answer 26

• Απαιτούνται υψηλότερες θερμοκρασίες και μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σε σχέση με την υγρή θερμότητα

1. Γυμνή φλόγα
   - Διαδικασία της οξείδωσης: η νέκρωση του κυττάρου οφείλεται σε οξειδοαναγωγικές διαδικασίες
2. Φλόγα του Bunsen Burner
3. Αποτέφρωση: ρούχα, πλαστικά αντικείμενα

Question 27

how can ψύξη be used as a sterilization method?

Answer 27

Η απουσία θερμότητας μπορεί να περιορίσει την ανάπτυξη των μικροοργανισμών χωρίς να καταστρέψει τα πλείστα από αυτά.

—> 0-4οC: υπάρχει μείωση της μικροβιακής μεταβολικής δραστηριότητας λόγο του οτι είναι κάτω από την ελάχιστη θερμοκρασία των πλείστων μικροοργανισμών
= μικροβιοστατική δράση

Question 28

how is Κατάψυξη used? name the 2 different types

Answer 28

1. Οικιακή κατάψυξη (-10 —> -20):
   - αδρανοποιεί τα μικρόβια αλλά δεν τα σκοτώνει
   - Κάποια είδη μπορούν να αναπτύσσονται πολύ αργά σε νερό που δεν έχει παγώσει πλήρως
2. Βιομηχανική κατάψυξη :
   - πολύ γρήγορη πτώση της θερμοκρασίας
   - Διασφαλιζει την πλήρη ψύξη του τρόφιμου

Question 29

how does αφυδάτωση control the growth + a type

Answer 29

Κατά την αφυδάτωση οι μικροοργανισμοί δεν μπορούν να αυξηθούν ή να αναπαραχθούν αλλά παραμένουν βιώσιμοι για χρόνια

—> Λυοφιλοποίηση ( ψυχρή αφυδάτωσή) = διαδικασία αφυδάτωσης σε συνθήκες κενού
- Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τρόφιμα πχ γάλα σκόνη
- Σημαντική παράμετρος στις μεθόδους φύλαξης μικροοργανισμών για εργαστηριακούς σκοπούς

Question 30

how is the ωσμωτική πίεση controlling the growth of microbes

Answer 30

• Οι υψηλές συγκεντρώσεις αλάτων ή σακχάρων δημιουργούν ένα υπερτονο περιβάλλον που προκαλεί συρρίκνωση του μικροβιακού κυττάρου και αναστολή της μικροβιακής αύξησης

—> Μικροβιοστατική δράση (= inhibits the growth and reproduction of microorganisms by preventing their normal metabolic activities)

• Σε μεγάλες συγκεντρώσεις αλάτων —> πλασμολυση = the cell membrane detaches from the cell wall due to the loss of water

Question 31

name + describe the 2 types of radiation and how they control thw growth

Answer 31

1. Υπεριώδης ακτινοβολία (UV) 220 - 300 nm
   - Μη ιονίζουσα ακτινοβολία
   - Προκαλεί μεταλλάξεις στο DNA των κυττάρων ή οδηγα στο θάνατο τους
   - Κατάλληλο για απολύμανση επιφανειών αλλά όχι ογκωδών αντικείμενων
2. Ιονίζουσες ακτινοβολίες: ακτίνες γ και ακτίνες Χ
   - Δημιουργούν ηλεκτρόνια υψηλης ενέργειας ρίζες υδροξυλιού (ΟΗ-) και ρίζες υδρογονου (Η+)
   - Βιομηχανία τροφίμων, φαρμακοβιομηχανίες, Αποστείρωση ορών, εμβολίων, ενέσιμων φαρμάκων, πόσιμου νερού, ιατρικά σκεύη

Question 32

explain what Διήθηση does to control growth and what materials it’s used to sterilize

Answer 32

= διαδικασία διέλευσης υγρού ή αέριου δείγματος μέσω ενός φίλτρου το οποίο περιέχει μικρούς πόρους ώστε να παγιδεύει μικροοργανισμούς

—> Χρησιμοποιείται για υλικά ευαίσθητα στη θερμοκρασία: εμβόλια, αντιβιοτικά, ένζυμα ή για πόσιμο νερό

Question 33

when using chemical methods to control growth, name factors that affect the chemicals effectiveness

Answer 33

• Η συγκέντρωση μιας χημικής ουσίας επηρεάζει και καθορίζει τη δράση της —> πολύ αραιά διαλύματα είναι μη αποτελεσματικά ή μικροβιοστατικά αντί μικροβιοκτόνα
• Το pH του υλικού που πρέπει να απολυμανθεί συχνά έχει μεγάλη επίδραση στη δράση ενός χημικού παράγοντα

Question 34

how can the δράση/αποτελεσματικότητα ενός αντιμικροβιακού παράγοντα be determined

Answer 34

προσδιοριστεί πάνω σε στερεά μέσα:

1. Πάνω στο άγαρ , τοποθετούμε ένα εμβόλιο του μικροοργανισμού
2. Ακολούθως τοποθετούμε δίσκους εμποτισμένους με γνωστή συγκέντρωση του αντιμικροβιακού παράγοντα/ παράγοντων πάνω στο άγαρ
3. το επωάζουμε στην κατάλληλη θερμοκρασία
4. Εξετάζουμε τις ζώνες αναστολής —> όσο πιο μεγάλες τόσο πιο αποτελεσματικό είναι το αντιμικροβιακό

Question 35

in the experiment what does the size of ζώνες αναστολής depend on?

Answer 35

• Ποσότητα αντιμικροβιακού
• Διαλυτότητα αντιμικροβιακού
• Αποτελεσματικότητα αντιμικροβιακού

Question 36

give other ways to determine the antimicrobial agents’ efficacy

Answer 36

1. σε υγρά μέσα
   - Προδιορισμος του MIC =χαμηλότερη συγκέντρωση ενός αντιμικροβιακού παράγοντα που μπορεί να αναστείλει πλήρως την αύξηση ενός συγκεκριμένου μικροοργανισμού
2. Μέσο διαδοχικών αραιώσεων
   - Μια σειρά από αυξανόμενες συγκεντρώσεις του αντιμικροβιακού παράγοντα οι οποίες ενοφθαλμίζονται (εμβολιάζονται) με ένα συγκεκριμένο μικροοργανισμό

—> Η χαμηλότερη συγκέντρωση στην οποία υπάρχει πλήρεις αναστολή είναι το MIC

Question 37

describe antibiotics as a chemical method of control (what it is, types and an example)

Answer 37

= Μεταβλητές που παράγονται από μικροοργανισμούς
- Βακτηριοστατική ή βακτηριολυτική δράση
—> Eg χρησιμοποιούνται ως χημειοθεραπευτικοί παράγοντες

1. Ευρέου φάσματος:
   - Δρουν τόσο κατά των Gram+ όσο και κατά των Gram-βακτηρίων
   - Μεγάλη εφαρμογή και ιατρική σημασία.
2. Περιορισμένου φάσματος:
   - Δρουν εναντία σε συγκεκριμένες ομάδες βακτηρίων.
   - Πολύτιμα για τον έλεγχο συγκεκριμένων βακτηριακών λοιμώξεων

Question 38

what are the different cell structures that the antibiotics can work on to cause an effect

Answer 38

1. Κυτταροπλασματική μεμβράνη:
   - αλλαγή διαπερατότητας
   - αλλαγή ενεργής μεταφοράς θρεπτικών ουσιών και ιόντων, περιορισμός εκκριτικών ουσιών
2. Κυτταρικό τοίχωμα:
   - καταστροφή λιπιδίων και πρωτεϊνών που οδηγεί σε ρήξη
   και διασποράς του κυτταρικού περιεχομένου στο περιβάλλον
3. Προκαρυωτικά Ριβοσώματα:
   - η πρωτεϊνοσύνθεση είναι παράγοντας «κλειδί» στη μικροβιακή αύξηση → 1ος στόχος ελέγχου της μικροβιακής αύξησης
4. DNA & RNA:
   - παρεμπόδιση αντιγραφής και σύνθεσης RNA
5. Ένζυμα & Πρωτεΐνες:
   - παρεμπόδιση βιοχημικών διεργασιών
   - καταστροφή δομικών και στηρικτικών συστατικών

Question 39

what are Βακτηριοφάγοι and how can they used as chemical control

Answer 39

= ιοί οι οποίοι προσβάλουν μόνο βακτήρια

• Φυσικοί θηρευτές των βακτηριδίων
• Αναπαράγονται στη εστία μόλυνσης
• Δεν επηρεάζονται από αντιβιοτική αντίσταση αλλα βακτηριολυτική δραση

Question 40

what are and how are interferons used as chemical control (what are they, how are they made, effect…)

Answer 40

= Αντιϊκές ουσίες που παράγονται από τα ζωικά κύτταρα σε απόκριση μιας ιϊκής μόλυνσης. Είναι πρωτεΐνες μικρού μοριακού βάρους που εμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των ιών στα κύτταρα ξενιστές (INF-α, -β και -γ)

—> Παράγονται και εκκρίνονται από κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος ή κύτταρα συνδετικού ιστού

—> Δεν παρουσιάζουν εξειδίκευση για συγκεκριμένους ιούς αλλά έναντι των κυττάρων ξενιστών (αναγνώριση και στόχευση επιμολυσμένων κυττάρων)

Question 41

how do alcohols control the growth + give examples of alcohols

Answer 41

• Καταστρέφουν την πλασματική μεμβράνη διαλύοντας τα λίπη που την αποτελούν
• Βακτηριολυτική δράση
• Αποτελεσματικά ενναντιονων βακτήριων, μύκητων και ιων με φάκελο —> οχι ενδοσπόρια

Example:
—> Αιθανόλη: υδατικά διαλύματα 60-95% (70% πιο αποτελεσματικό)
—> Ισοπροπανόλη: πιο αποτελεσματικό απολυμαντικό και αντισηπτικό από την αιθανόλη

Question 42

what are + how do detergents work to control the growth + describe their structure + types

Answer 42

Απορρυπαντικά
= Χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό και απολύμανση

—> Αντισηπτικά ή απολυμαντικά
—> Μετατρέπουν υδατοαπωθητικές επιφάνειες ικανές να αναμιχθούν με το νερό

Structure:
- Τα απορρυπαντικά αποτελούνται από μια πολική (υδρόφιλη) κεφαλή και μια μη πολική (υδρόφοβη) ουρά, just like τα φωσφολιπίδια
—> τους επιτρέπει να αλληλοεπιδράσουν με μεμβράνες μικροοργανισμών και να τις διαλύσουν

Types:
* Ανιοντικά απορρυπαντικά
* Κατιοντικά απορρυπαντικά
* Μη ιοντικά απορρυπαντικα

Question 43

name other less important chemical methods of control

Answer 43

1. Φαινολικές ενώσεις
   - Παράγωγα φαινόλης με λιγότερη ερεθιστική δράση και μεγαλύτερη αντιμικροβιακή ιδιότητα από τη φαινόλη σε συνδυασμό με ένα σαπούνι ή ένα άλλο απορρυπαντικό
   - Προκαλούν βλάβες στην πλασματική μεμβράνη και μετουσίωση πρωτεϊνών
2. Αλογονα
   - Ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες ή αναστολείς ενζύμων
   Πχ Χλώριο, Ιώδιο
3. Αλδεΰδες
   - Διασύνδεση(Cross-linking) πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων
   - Αναστολείς ενζύμων
   Πχ φορμαλδεΰδη
4. Βαρέα μέταλλα
   - Αποδιατάσσουν πρωτεΐνες
   - Άργυρος, υδράργυρος και χαλκός θεωρούνται αντισηπτικά
   - Κυρίως βακτηριοστατικά
5. Αέρια
   - Ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες
   - Υπεροξείδιου του υδρογόνου
   - Όζον